ＣＴ撮影用マーカーおよび３次元断層撮影像の作成方法
【課題】Ｘ線撮影した場合にも正確な大きさの画像が得られる３次元断層撮影用マーカーを提供する。
【解決手段】患者の口腔領域に配置された状態で口腔領域の口腔領域断層撮影データが取得され、かつ患者の歯列模型に配置された状態で歯列模型の外形データが取得されるマーカーにおいて、マーカーの位置を基準として、口腔領域断層撮影データと外形データとから３次元断層撮影像が作成されるマーカーが、Ｘ線造影剤とプラスチックの混合材料からなる。
【解決手段】患者の口腔領域に配置された状態で口腔領域の口腔領域断層撮影データが取得され、かつ患者の歯列模型に配置された状態で歯列模型の外形データが取得されるマーカーにおいて、マーカーの位置を基準として、口腔領域断層撮影データと外形データとから３次元断層撮影像が作成されるマーカーが、Ｘ線造影剤とプラスチックの混合材料からなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＴ撮影用マーカーおよび該マーカーを用いた３次元断層撮影像の作成方法に関し、特に、上下顎骨や上下歯列のＣＴ撮影用マーカーおよび該マーカーを用いた３次元断層撮影像の作成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
歯科における人工歯根インプラント手術等において、上下顎骨や上下歯列の形態を把握することは重要である。このため、従来は、Ｘ線を用いて口腔領域のＣＴ（Computerized Tomography）像を撮影し、かかるＣＴ像を基に、上下顎骨や上下歯列の３次元ＣＴ像を得ていた（例えば、非特許文献１、２）。
【０００３】
しかしながら、口腔内に歯科金属修復物がある場合、歯科金属修復物に起因するアーチファクト（映像障害）がＣＴ像に発生し、２次元のＣＴ像を合成して作成した上下顎骨や上下歯列の３次元ＣＴ像が正確に表示されないという問題があった。これに対して、発明者らは、人工歯根インプラント手術等では、通常、石膏等で歯列模型が作製されることに着目し、歯列模型の形状データを用いて患者のＣＴ像を修正することにより、アーチファクトを除去した３次元ＣＴ像を得る方法を見出した。
【非特許文献１】Aita, H., Ueda, Y., Tamura, S., Kasai, N., Ohata, N., Inoue, N., Kobayashi,H. & Ikeda, K. (2002) "A new method of removing metal artifacts from 3-D model data for rapid prototyping", Maxillofacial Prosthetics 25: pp42
【非特許文献２】G Goerres, G.W., Hany, T.F., Kamel, E., von Schulthess, G.K. & Buck, A. (2002) "Head and neck imaging with PET and PET/CT: artefacts from dental metallic implants", European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging 29: pp367-370
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
歯列模型の形状データを用いて患者の３次元ＣＴ像の修正は、歯列模型の形状データの基準位置（マーカー）と、３次元ＣＴ像の基準位置（マーカー）とが重なるように、３次元ＣＴ像の一部を歯列模型の形状データで置き換えて行われる。具体的には、唾液不溶解性のアクリルボールをマーカーとして、歯列模型の形状データと、患者の３次元ＣＴ像の双方に取り込み、マーカーが重なるように３次元ＣＴ像の一部を歯列模型の形状データで置き換える。
【０００５】
しかしながら、これらのマーカー材料のＣＴ値（ハンスフィールド値）は、歯や骨のＣＴ値と大きく異なるため、ＣＴ像において、マーカーの大きさが実際より大きく表示されるため、高精度で位置合わせが求められる場合には問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、Ｘ線撮影した場合にも正確な大きさの画像が得られる３次元断層撮影用マーカー、およびかかるマーカー用いた３次元断層撮影像の作成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、患者の口腔領域に配置された状態で口腔領域の口腔領域断層撮影データが取得され、かつ患者の歯列模型に配置された状態で歯列模型の外形データが取得されるマーカーであって、マーカーの位置を基準として、口腔領域断層撮影データと外形データとから３次元断層撮影像が作成されるマーカーが、Ｘ線造影剤とプラスチックの混合材料からなることを特徴とするＣＴ撮影用マーカーである。
【０００８】
また、本発明は、アーチファクト源を有する口腔領域の３次元断層撮影像を作成する方法であって、バイトとバイトに固定されたマーカーからなるインターフェイスを準備する工程と、バイトを噛んだ状態で患者の口腔領域の断層撮影像を取得し、口腔領域断層撮影データとする工程と、患者の歯列模型を作製し、バイトを噛んだ状態で歯列模型の外形データを取得し、歯列模型撮影データとする工程と、口腔領域断層撮影データからマーカーを含む３次元口腔領域像を作成する工程と、歯列模型撮影データからマーカーを含む３次元歯列模型像を作成する工程と、３次元口腔領域像中のマーカーと、３次元歯列模型像中のマーカーとが略一致するように重ねた位置で、３次元口腔領域像の一部を３次元歯列模型像で置き換える工程とを含むことを特徴とする３次元断層撮影像作成方法でもある。
【発明の効果】
【０００９】
本発明にかかるＣＴ撮影用マーカーおよび３次元断層撮影像の作成方法を用いることにより、形状データを用いて３次元ＣＴ像を高精度で修正することが可能となり、正確な３次元断層撮影像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は、歯の金属修復物を有する患者の口腔内写真（下顎）である。このような金属修復物を有する患者に対して口腔領域のＣＴ像を撮影し、３次元イメージに合成した３次元口腔領域像を図２に示す。３次元口腔領域像は、断層写真であるＣＴ像を積み重ねて合成する。３次元口腔領域像の合成には、ハプティックデバイス（商品名：ＰＨＡＮＴｏＭ）を用いる。
【００１１】
図２に示すように、患者が金属修復物を有する場合、金属修復物によるアーチファクト（映像障害）が発生し、歯列部分の正確な画像が得られない。例えば、上下顎骨のＣＴ撮影に対しては、密度の高い金合金、銀合金、Ｎｉ−Ｃｒ合金、Ｃｏ−Ｃｒ合金、ステンレス鋼等が、アーチファクトを発生させるアーチファクト源となる。
【００１２】
一方、人工歯根インプラント手術や顎変形症手術を行う場合、通常は、石膏の歯列模型が作製される。歯列模型は、患者の歯列の型を取り作製されるため、その患者の歯列が正確に再現されている。
【００１３】
本実施の形態では、かかる歯列模型から３次元歯列模型像をとり、かかる３次元歯列模型像を用いて３次元口腔領域像の一部を置き換えるものである。
【００１４】
図３は、患者の３次元口腔領域像の一部を、３次元歯列模型像で置き換える場合に、位置合わせの基準となるインターフェイスである。全体が１０で表されるインターフェイスは、歯列バイト１と、位置合わせ用マーカープレート２、マーカーボール３からなる。なお、マーカーボール３は歯列バイト１に埋め込まれているため、位置のみ表示する。
【００１５】
歯列バイト１は、その患者の歯列に対応した形状となっている。また、歯列バイト１は、顎骨や歯列模型の撮影に用いられるＣＴ値（４００〜９００）では撮影されない材料から形成される。かかる材料としては、例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）のような高分子材料（即時重合レジン）、シリコーン、ウレタン、チオコールのようなゴム系材料がある。
【００１６】
マーカープレート２は石膏から形成された板状体からなる。マーカープレート２の表面には、例えば、直径が４〜５ｍｍの半球状の凸部（又は凹部）が部分的に設けられている。後述する位置合わせの工程で、かかる凸部が重なるように位置合わせすることにより、位置合わせの精度が向上する。
【００１７】
マーカーボール３は、Ｘ線造影剤入りのプラスチックボールからなる。具体的には、一般にＸ線撮影で使用されるバリウム造影剤（硫酸バリウム）、ヨード系造影剤（ガストログラフィン）等のＸ線造影剤と、アクリルメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）に代表されるアクリル樹脂等のプラスチックを混合して、球状に固めたものが使用される。マーカーボール３の表面は、非造影性のプラスチックで覆われても構わない。
【００１８】
マーカーボール３に使用するＸ線造影剤は、以下の材料から適宜選択することができる。
バリウム、アルミニウム、ストロンチウム、ビスマス、ジルコニウム、チタン、鉄、金、銀、銅、パラジウム、亜鉛、コバルト、イットリウム、タングステン、タンタル、ニオブ、モリブデン、ストロンチウム、ハフニウム、ランタン、ガドリニウム、イッテルビウム、等の重元素を含有するフィラー、ガラス粉末、それらの粉末状合金、及びそれらの酸化物、フッ化物、硫酸塩、炭酸塩、タングステン酸塩、及び炭化物、並びにそれらの混合物。
バリウム系化合物（例えば硫酸バリウム）、ヨウ素含有有機化合物（例えばヨードホルム、ヨウ素を付加した不飽和油脂、ヨウ素懸濁油脂、ヨウ素ピリドン酢酸ナトリウム、芳香族多官能ヨード化合物、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化銀−ゼラチンコロイド、ヨウ素化されたカルボン酸）、ジルコニウム系化合物、イッテルビウム系化合物、ガドリニウム系化合物、及びビスマス系化合物（例えば次炭酸ビスマス、硫酸ビスマス、オキシ炭酸ビスマス、酸化ビスマス）、ケイ酸ジルコニウム、銀−タンパク質コロイド、酸化トリウム(ＩＶ)ゾル、ガドリニウム−ジエチレントリアミン五酢酸液、非イオン性ヨウド化合物を内包したリポソームおよびカチオンを含有する造影剤、炭酸水素ナトリウム、酒石酸。
臭素化又はヨウ素化したアクリレート系又はメタクリレート系モノマー、ヨウ素置換安息香酸エステルの酸化物。
アクリルメタクリル酸エステル化合物またはその溶液に、ポリウレタン、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、ポリアクリルアミド、ポリ酢酸ビニル、シリコーン、ポリエステル等を混合した混合物。
不透過剤ハイドロキシアパタイト（ＨＡ）、硫酸カルシウム（石膏）、水酸化カルシウム。
【００１９】
マーカーボール３のＣＴ値は、Ｘ線造影剤の濃度を変えることにより調整可能である。マーカーボール３を構成する、Ｘ線造影剤とプラスチックの混合材料のＣＴ値は、１５０〜１５００の範囲にあることが好ましい。
【００２０】
ここでは、まず、図４のフローチャートを参照しながら、本実施の形態にかかる３次元断層撮影像作成方法について説明する。ＣＴ撮影は、顎骨や歯列模型の撮影に用いられるＣＴ値を用いて行われる、顎骨や歯列模型の撮影とする。
かかる方法では、まず、患者の歯列模型２０を、例えば石膏で作製する。この石膏模型は、一般的な歯科治療で用いられる模型である。
【００２１】
次に、図５に示すように、歯列模型２０にインターフェイス１０を噛ませる。上述のように、インターフェイス１０の歯列バイト１は、歯列模型２０と噛み合うようにできている。
【００２２】
このように、歯列模型２０にインターフェイス１０を噛ませて固定した状態で、３次元計測器を用いて外形データを取得し、記憶手段に保存される（工程Ｓ１１）。歯列模型２０の形状は、例えば、接触式または非接触式の測定装置を用いて測定することができるが、ＣＴ像を用いて形状を求めることもできる。
【００２３】
更に、３次元計測器を用いて測定された外形データから、３次元歯列模型像が構築される（工程Ｓ１２）。
【００２４】
次に、図６（ａ）に示すように、患者３０にインターフェイス１０を噛ませた状態で、口腔領域を撮影し、ＣＴ像（口腔領域断層撮影データ）を得る。かかるデータは、入力手段を介してコンピュータに入力され、記憶手段に保存される（工程Ｓ２１）。
【００２５】
口腔領域断層撮影データは、３次元口腔領域像３５に合成されて、表示手段に表示される（工程Ｓ２２）。図６（ｂ）は、患者３０にインターフェイス１０を噛ませた状態の３次元口腔領域像３５である。図６（ｂ）からわかるように、歯列近傍では、金属修復物の影響でアーチファクトが発生している。また、歯列バイトは、３次元口腔領域像３５には写っていない。
【００２６】
次に、図７（ａ）に示すように、図５の３次元歯列模型像２５を、図６（ｂ）の３次元口腔領域像３５に取り込む。具体的には、図５の３次元歯列模型像２５を、図６（ｂ）の３次元口腔領域像３５の座標上に配置して、マーカープレート２および／またはマーカーボール３を用いて位置合わせした後に、３次元歯列模型像２５で３次元口腔領域像３５の一部を置き換える（工程Ｓ３）。
なお、図７（ｂ）は、マーカープレート２、マーカーボール３の位置がわかりやすいように、３次元口腔領域像３５の一部を示すものである。
【００２７】
３次元像を置き換える際、双方の３次元像中のマーカープレート２および／またはマーカーボール３が重なるように位置合わせを行う。位置合わせには、Polygon Edition Tool (Konica-Minolta製) を用いる。マーカープレート２やマーカーボール３のような基準を用いてＣＴ像を合成することにより、高い位置精度で、３次元歯列模型像２５を、３次元口腔領域像３５に取り込むことができる。特に、マーカーボール３は患者の口腔内に配置されているため、マーカーボール３を用いることにより高精度で位置合わせができる。
【００２８】
具体的には、マーカープレート２を用いた位置合わせでは、まず、３次元歯列模型像２５に含まれるマーカープレート２上の、基準点（３点）を抽出する。次に、３次元口腔領域像３５に含まれるマーカープレート２に対しても、マーカープレート２上の同じ位置にある基準点（３点）を抽出する。
ここでは、同一のマーカープレート２が双方の３次元像で用いられているため、基準点の位置が正確に抽出される。また、マーカープレート２の表面に、凸部が設けられることにより、基準点の特定が容易かつ正確に行える。
【００２９】
次に、３次元口腔領域像３５に含まれるマーカープレート２上で抽出された３点に、３次元歯列模型像２５に含まれるマーカープレート２上で抽出された３点が重なるように、３次元口腔領域像３５と３次元歯列模型像２５とを重ねる。かかる工程で、３次元口腔領域像３５と３次元歯列模型像２５とが、概ね位置合わせされる。
【００３０】
続いて、３次元歯列模型像２５に含まれるマーカープレート２と、３次元口腔領域像３５に含まれるマーカープレート２に対して、例えば法線ベクトル法を適用して、更に、正確に位置合わせを行う。
【００３１】
一方、マーカーボール３を用いた位置合わせでは、複数のマーカーボール３の位置がそれぞれ重なるように位置合わせが行われる。特に、マーカーボール３は患者の口腔内の歯列近傍に配置されるため、これを用いることにより高精度の位置合わせが可能となる。
【００３２】
ここでは、マーカープレート２とマーカーボール３の双方を有するインターフェイス１０を用いて説明したが、いずれか一方のマーカーのみを有するインターフェイスを用いても構わない。
【００３３】
また、双方の３次元像において、異なったマーカーを用いることも可能である。また、精度が若干劣ってもよい場合は、特定の歯や歯の傷などを基準点に用いて位置合わせを行っても良い。
【００３４】
位置合わせが終了した状態で、３次元口腔領域像３５の一部を３次元歯列模型像２５で置き換える。これにより、図７（ａ）に示すような３次元像が得られる。
【００３５】
図７（ａ）では、３次元歯列模型像２５がそのまま３次元口腔領域像３５に合成されているため、必要に応じて３次元歯列模型像２５をトリミングし、３次元歯列模型像２５中の歯列以外の部分（主に歯肉部分）を削除し、歯列のみの像（３次元歯列像）とする（工程Ｓ４）。具体的には、ディスプレイ等の表示手段に表示された３次元歯列模型像２５を見ながら、カーソルやポインタ等の入力手段を介して所定の選択領域を指定し、かかる選択領域に含まれるデータを３次元歯列模型像２５のデータから消去する。選択領域は、位置データとして、例えば座標で入力しても構わない。
【００３６】
また、図７（ａ）では、アーチファクト４０が残っているが、必要に応じてこれも削除する（Ｓ５）。アーチファクト４０の除去には、例えばハプティックデバイス（触力覚デバイス）であるＰＨＡＮＴｏＭ（米国、SensAble Technologies 社製）が用いられる。具体的には、表示手段に表示された３次元画像のアーチファクト４０を見ながら、不要な領域をカーソルやポインタ等の入力手段を介して選択領域として指定し、かかる選択領域に含まれるデータを３次元口腔領域像３５のデータから削除する。
【００３７】
図８は、下顎骨と下歯列の３次元口腔領域像３５を上方から見た場合であり、マーカープレート２とマーカーボール３が明確に示されている。
【００３８】
また、図９は、一部を３次元歯列模型像２５で置き換えた３次元口腔領域像３５であり、マーカーボール３が正面中央に表されている。
【００３９】
一方、図１０は、比較例であり、従来のアクリル樹脂からなるマーカーボール１３を用いて位置合わせを行った場合の、下顎部の３次元口腔領域像である。図１０から分かるように、マーカーボール１３は中央の色の濃い部分（内部領域）と、その周囲の色の薄い部分（外周領域）からなっている。
【００４０】
これは、ＣＴ像を用いて作製した３次元口腔領域像では、マーカーボール１３の像が、実際の大きさより大きく表示されるためである。即ち、３次元口腔領域像（ＣＴ像）中のマークボール１３と、３次元歯列模型像（外形データ）中のマークボール１３とを比較した場合、前者の方が大きく表示されるため、これらを重ね合わせた場合、図１０のような内部領域と外周領域ができてしまう。この結果、重ね合わせ精度、即ち、３次元口腔領域像と３次元歯列模型像との合成精度が低くなってしまう。
【００４１】
これに対して、本実施の形態にかかる、Ｘ線造影剤とプラスチックの混合材料からなるマーカーボール３を用いた場合、３次元歯列模型像においても、マーカーボール３は正確な大きさに表示される。このため、両画像の重ね合わせ精度が向上し、３次元口腔領域像と３次元歯列模型像とを高精度で合成することができる。
【００４２】
なお、アーチファクトの除去は、トリミング後の歯列模型像をもとに行っても良い。即ち、アーチファクトは、例えば、図７（ａ）に見られるように、金属修復物を有する歯列から外方に延びる。このため、トリミング後の歯列模型像を基準として、トリミング後の歯列模型像（歯列）の外部表面から外方に広がった領域を選択領域として入力し、かかる領域に含まれる３次元口腔領域像３５のデータを削除することにより、アーチファクトの削除が可能となる。更にアーチファクトが部分的に残る場合には、上述の方法に従って、ハプティックデバイスを用いて除去しても構わない。
【００４３】
以上の工程で、アーチファクト源を有する口腔領域の３次元断層撮影像が完了する。
【００４４】
ここで、図４のフローチャートでは、３次元歯列模型像２５を３次元口腔領域像３５に合成（工程Ｓ３）してから３次元歯列模型像２５のトリミング（工程Ｓ４）、アーチファクトの除去（工程Ｓ５）を行ったが、トリミング（工程Ｓ４）、アーチファクト除去（工程Ｓ５）を別々の画像で行った後に、双方の画像を合成（工程Ｓ３）することもできる。例えば、位置合わせした状態で、２つの画像を重ねて表示した後、それぞれの画像に対してトリミング（工程Ｓ４）とアーチファクトの除去（工程Ｓ５）を行い、最後に２つの画像を合成（工程Ｓ３）しても良い。
【００４５】
図１１は、本実施の形態にかかる３次元断層撮影像（ＣＴ像）の作成方法を、インプラント手術を行う患者に適用した場合の３次元像である。図１１（ａ）は、本方法適用前の３次元像であり、図１１（ｂ）は、本方法適用後の３次元像である。
図１１からわかるように、本方法を適用することにより、アーチファクトにより不明瞭であった下顎の歯列が明確に表されるようになる。
【００４６】
また、図１２は、本実施の形態にかかる３次元断層撮影像（ＣＴ像）の作成方法を、顎変形患者に適用した場合の３次元像である。図１２（ａ）は、本方法適用前の３次元ＣＴ像であり、図１２（ｂ）、（ｃ）は、本方法適用後の３次元ＣＴ像（正面、側面）である。図１２からわかるように、本方法を適用することにより、アーチファクトにより不明瞭であった上下の歯列が、正面、側面ともに明確に表されるようになる。
【００４７】
このように、本実施の形態では、ＣＴ像から得た３次元口腔領域像を、歯列模型を３次元計測器で測定して得た３次元歯列模型像を用いて修正したが、歯列模型の形状は、接触式３次元デジタイザ（商品名ＡＴＯＳ、ドイツＧＯＭ社製）やレーザ光測定装置、接触式の測定装置を用いて測定することもできる。
【００４８】
また、本実施の形態では、３次元断層撮影像としてＣＴ撮影で得られた像について説明したが、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging；磁気共鳴映像）法を用いて得られた像に対しても適用できる。ＭＲＩ法を用いて３次元断層撮影像を作成した場合は、Ｎｉ−Ｃｒ合金、Ｃｏ−Ｃｒ合金、Ｔｉ等からなる金属修復物が、アーチファクト源となる。
【００４９】
ここでは、マーカーボール３として、Ｘ線造影剤とプラスチックとの混合材料からなるボール状のマーカーを用いたが、かかるマーカーボール３では、ＣＴ値が骨や歯と近いため、画像上でマーカーボール３と歯等の識別が難しい場合がある。このような場合、混合材料からなるマーカーボールの表面をアクリル樹脂等の非造影性プラスチックでコーティングしたマーカーボールを用いても構わない。また、マーカーボール３は、位置合わせが行いやすい球状が好ましいが、立方体等の他の形状としても構わない。
【００５０】
また、マーカープレート２の代わりに、その一端から他端に向かって造影剤の濃度が増加するように形成されたマーカープレートを用いても構わない。図１３は、HA （hydroxylapatite） Standard Phantomとして形成したマーカープレート２の斜視図であり、造影剤ＨＡ（ハイドロキシアパタイト）の濃度の異なる７つの単位プレート１２が並列に配置された構造となっている。ＨＡの濃度は、一端側の単位プレート１２から順に、１５０、３００、４５０、６００、７５０、９００、１０５０ｍｇ／ｍｌとなっている。また、７つの単位プレート１２の形状（長さ、幅、厚み）は全て同じである。
【００５１】
なお、ここでは、７つの単位プレートを用いたが、２以上であれば、特に単位プレートの数に制限は無い。また、ここでは、造影剤の濃度が一端から他端に向かって段階状に変わるようにしたが、漸次増加するように形成しても構わない。
【００５２】
ここで、ＨＡ濃度１５０ｍｇ／ｍｌは、最もＸ線が透過しやすい下顎骨神経管の鞘部のＨＡ濃度に相当する。一方、ＨＡ濃度１０５０ｍｇ／ｍｌは、最もＸ線が透過しにくい上下顎骨の皮質骨部のＨＡ濃度に相当する。
【００５３】
このようなマーカープレート２を有するインターフェイスを患者に噛ませた状態で、口腔領域をＸ線撮影し、ＣＴ像（口腔領域断層撮影データ）を得る。ＣＴ像を画像として再現する際、マーカープレート２の像を見ながら、ＨＡ濃度１５０ｍｇ／ｍｌの部分（色濃度１）からＨＡ濃度１０５０ｍｇ／ｍｌの部分（色濃度２５６）まで明瞭に再現される条件（特にコントラスト）を選択する。
【００５４】
このように調整したＣＴ像では、ＨＡ濃度の最も低い下顎骨神経管の鞘から、ＨＡ濃度の最も高い上下顎骨の皮質骨部まで、明瞭に表されたＣＴ像を得ることができ、Ｘ線撮像装置（ＣＴ機）の特性や撮影条件に影響されずに、骨の濃淡を明瞭に表したＣＴ像を得ることができる。
【００５５】
歯科インプラント手術を行う場合、インプラントを初期固定する部位をＣＴ像上で決定するが、このような骨の濃淡を明瞭に表したＣＴ像を用いることにより、インプラントを固定する部位の決定が容易かつ正確に行える。
【００５６】
なお、ここでは、マーカープレート２の材料としてＨＡ（ハイドロキシアパタイト）を用いたが、同じ色温度を再現する他の材料を使用することも可能である。
また、マーカープレート２を１枚用いる場合について述べたが、図３のように、２枚を組み合わせても構わない。更に、マーカープレート２の表面には、図３と同様に半球状の凹部等を形成することが好ましい。
【００５７】
続いて、本実施の形態にかかる３次元断層撮影像を作成するためのコンピュータシステムについて、簡単に説明する。
図１４は、全体が１００で表されるコンピュータシステムの概略図である。コンピュータシステム１００は、まず、口腔領域断層撮影データ／歯列模型撮影データ等を入力するための、入力部１０１を有する。口腔領域断層撮影データ／歯列模型撮影データは、例えばＤＩＣＯＭデータとして提供される。トリミングする領域、アーチファクトとして除去する領域等の選択領域も、かかる入力部を介して行われる。
【００５８】
入力部１０１は、例えば、インターネットやＣＤ−ＲＯＭによる供給等、一般的なコンピュータへのデータ供給手段のほか、ポインタやカーソルで、表示手段の所定領域を選択するような手段であっても良い。
【００５９】
コンピュータシステム１００は、また、口腔領域断層撮影データ等を記憶する記憶部１０２を有する。記憶部１０２は、例えばハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク等の記憶媒体からなる。
【００６０】
コンピュータシステム１００は、また、制御演算部１０３を有する。制御演算部１０３は、更に、口腔領域断層撮影データ／歯列模型撮影データから３次元像を作成する３次元像作成部１０５を含む。３次元像の作成には、例えば、VGStudio MAX1.1 (Volume Graphic製)が用いられ、ＤＩＣＯＭデータが、ＳＴＬ（Standard Template Library）形式の３次元データに変換される。
【００６１】
制御演算部１０３は、また、３次元像合成部１０６を有する。３次元像合成部１０６では、３次元口腔領域像と３次元歯列模型像との位置合わせを行い、３次元口腔領域像の一部を３次元歯列模型像で置き換えて画像合成を行う。
【００６２】
制御演算部１０３は、また、３次元歯列模型像をトリミングするトリミング部１０７を含む。トリミング部１０７には、例えば、Konica-Minolta製のPolygon Edition Toolなどが使用される。
【００６３】
制御演算部１０３は、更に、３次元口腔領域像に含まれるアーチファクトを削除するアーチファクト除去部１０８を有する。かかる除去部としては、例えば、ハプティックデバイスであるＰＨＡＮＴｏＭ（米国、SensAble Technologies 社製）が用いられる。
【００６４】
コンピュータシステム１００は、更に、表示部１０４を有する。表示部１０４には、例えば、一般的なディスプレイが用いられる。
【００６５】
なお、コンピュータシステム１００は、必要に応じて、コンピュータシステムが一般的に備える他の手段を備えるものとする。
【実施例】
【００６６】
ＣＴ撮影用マーカーの造影精度について、即ち、実際の大きさに比べてどの程度大きく撮影されるかについて、以下のような実験を行って調べてみた。
【００６７】
＜試料＞
試料１：Ｘ線造影剤（バリウム）入りアクリル即重スキャニングレジン（ＣＴ値３０００）
試料２：Ｘ線造影剤（バリウム）入りアクリル即重スキャニングレジン（ＣＴ値２００）
試料３：アルミナボール
試料４：石膏
【００６８】
＜撮影条件＞
ＣＴ装置：ＧＥ社製Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ ＳＴ−８
撮影条件：１２０Ｋｖ、２００ｍＡ、０．６ｓｅｃ、Ｓｌｉｃｅ：０．６２５ｍｍ、Ｘ−Ｙ：０．４９ｍｍ、オーバーラップ：０．５ｍｍ、ＦＯＶ：２５０ｍｍ
【００６９】
＜結果＞
実際の寸法に対するＣＴ像の寸法の増加する割合は、以下の通りである。
試料１（ＣＴ３０００） ：４．４１％
試料２（ＣＴ２００） ：測定不能
試料３（アルミナボール） ：５．３８％
試料４（石膏） ：１．３０％
【００７０】
このように、試料４（石膏）と、試料１（ＣＴ３０００）で、試料３のアルミナボールより、増加する割合が低く成っている。
従って、口腔内に設置するマーカーには試料１（ＣＴ３０００）を使用し、口腔外に設置するマーカーには試料４（石膏）を用いることが好ましいことがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】金属修復物を有する患者の口腔内写真である。
【図２】金属修復物を有する患者の３次元ＣＴ像である。
【図３】位置合わせの基準となるインターフェイスである。
【図４】３次元断層撮影像作成方法のフローチャートである。
【図５】インターフェイスを噛んだ状態の歯列模型である。
【図６】（ａ）はインターフェイスを噛んだ状態の患者であり、（ｂ）はその３次元ＣＴ像である。
【図７】（ａ）は本方法による合成後の３次元ＣＴ像であり、（ｂ）は３次元ＣＴ像の一部である。
【図８】顎骨と下歯列の３次元口腔領域像を上方から見た像である。
【図９】一部を３次元歯列模型像で置き換えた３次元口腔領域像である。
【図１０】従来のアクリル樹脂からなるマーカーボールを用いて位置合わせを行った場合の３次元口腔領域像である。
【図１１】インプラント手術を行う患者の３次元ＣＴ像であり、（ａ）は本方法適用前、（ｂ）は本方法適用後の３次元ＣＴ像である。
【図１２】顎変形患者の３次元ＣＴ像であり、（ａ）は本方法適用前、（ｂ）（ｃ）は本方法適用後の３次元ＣＴ像である。
【図１３】他のマーカープレートの斜視図である。
【図１４】３次元断層撮影像用のコンピュータシステムの概略図である。
【符号の説明】
【００７２】
１ 歯列バイト
２ マーカープレート
３ マーカーボール
１０ インターフェイス
１２ 単位プレート
２０ 歯列模型
２５ 歯列模型の３次元ＣＴ像
３０ 患者
３５ 患者の３次元ＣＴ像
４０ アーチファクト
１００ コンピュータシステム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＴ撮影用マーカーおよび該マーカーを用いた３次元断層撮影像の作成方法に関し、特に、上下顎骨や上下歯列のＣＴ撮影用マーカーおよび該マーカーを用いた３次元断層撮影像の作成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
歯科における人工歯根インプラント手術等において、上下顎骨や上下歯列の形態を把握することは重要である。このため、従来は、Ｘ線を用いて口腔領域のＣＴ（Computerized Tomography）像を撮影し、かかるＣＴ像を基に、上下顎骨や上下歯列の３次元ＣＴ像を得ていた（例えば、非特許文献１、２）。
【０００３】
しかしながら、口腔内に歯科金属修復物がある場合、歯科金属修復物に起因するアーチファクト（映像障害）がＣＴ像に発生し、２次元のＣＴ像を合成して作成した上下顎骨や上下歯列の３次元ＣＴ像が正確に表示されないという問題があった。これに対して、発明者らは、人工歯根インプラント手術等では、通常、石膏等で歯列模型が作製されることに着目し、歯列模型の形状データを用いて患者のＣＴ像を修正することにより、アーチファクトを除去した３次元ＣＴ像を得る方法を見出した。
【非特許文献１】Aita, H., Ueda, Y., Tamura, S., Kasai, N., Ohata, N., Inoue, N., Kobayashi,H. & Ikeda, K. (2002) "A new method of removing metal artifacts from 3-D model data for rapid prototyping", Maxillofacial Prosthetics 25: pp42
【非特許文献２】G Goerres, G.W., Hany, T.F., Kamel, E., von Schulthess, G.K. & Buck, A. (2002) "Head and neck imaging with PET and PET/CT: artefacts from dental metallic implants", European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging 29: pp367-370
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
歯列模型の形状データを用いて患者の３次元ＣＴ像の修正は、歯列模型の形状データの基準位置（マーカー）と、３次元ＣＴ像の基準位置（マーカー）とが重なるように、３次元ＣＴ像の一部を歯列模型の形状データで置き換えて行われる。具体的には、唾液不溶解性のアクリルボールをマーカーとして、歯列模型の形状データと、患者の３次元ＣＴ像の双方に取り込み、マーカーが重なるように３次元ＣＴ像の一部を歯列模型の形状データで置き換える。
【０００５】
しかしながら、これらのマーカー材料のＣＴ値（ハンスフィールド値）は、歯や骨のＣＴ値と大きく異なるため、ＣＴ像において、マーカーの大きさが実際より大きく表示されるため、高精度で位置合わせが求められる場合には問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、Ｘ線撮影した場合にも正確な大きさの画像が得られる３次元断層撮影用マーカー、およびかかるマーカー用いた３次元断層撮影像の作成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、患者の口腔領域に配置された状態で口腔領域の口腔領域断層撮影データが取得され、かつ患者の歯列模型に配置された状態で歯列模型の外形データが取得されるマーカーであって、マーカーの位置を基準として、口腔領域断層撮影データと外形データとから３次元断層撮影像が作成されるマーカーが、Ｘ線造影剤とプラスチックの混合材料からなることを特徴とするＣＴ撮影用マーカーである。
【０００８】
また、本発明は、アーチファクト源を有する口腔領域の３次元断層撮影像を作成する方法であって、バイトとバイトに固定されたマーカーからなるインターフェイスを準備する工程と、バイトを噛んだ状態で患者の口腔領域の断層撮影像を取得し、口腔領域断層撮影データとする工程と、患者の歯列模型を作製し、バイトを噛んだ状態で歯列模型の外形データを取得し、歯列模型撮影データとする工程と、口腔領域断層撮影データからマーカーを含む３次元口腔領域像を作成する工程と、歯列模型撮影データからマーカーを含む３次元歯列模型像を作成する工程と、３次元口腔領域像中のマーカーと、３次元歯列模型像中のマーカーとが略一致するように重ねた位置で、３次元口腔領域像の一部を３次元歯列模型像で置き換える工程とを含むことを特徴とする３次元断層撮影像作成方法でもある。
【発明の効果】
【０００９】
本発明にかかるＣＴ撮影用マーカーおよび３次元断層撮影像の作成方法を用いることにより、形状データを用いて３次元ＣＴ像を高精度で修正することが可能となり、正確な３次元断層撮影像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は、歯の金属修復物を有する患者の口腔内写真（下顎）である。このような金属修復物を有する患者に対して口腔領域のＣＴ像を撮影し、３次元イメージに合成した３次元口腔領域像を図２に示す。３次元口腔領域像は、断層写真であるＣＴ像を積み重ねて合成する。３次元口腔領域像の合成には、ハプティックデバイス（商品名：ＰＨＡＮＴｏＭ）を用いる。
【００１１】
図２に示すように、患者が金属修復物を有する場合、金属修復物によるアーチファクト（映像障害）が発生し、歯列部分の正確な画像が得られない。例えば、上下顎骨のＣＴ撮影に対しては、密度の高い金合金、銀合金、Ｎｉ−Ｃｒ合金、Ｃｏ−Ｃｒ合金、ステンレス鋼等が、アーチファクトを発生させるアーチファクト源となる。
【００１２】
一方、人工歯根インプラント手術や顎変形症手術を行う場合、通常は、石膏の歯列模型が作製される。歯列模型は、患者の歯列の型を取り作製されるため、その患者の歯列が正確に再現されている。
【００１３】
本実施の形態では、かかる歯列模型から３次元歯列模型像をとり、かかる３次元歯列模型像を用いて３次元口腔領域像の一部を置き換えるものである。
【００１４】
図３は、患者の３次元口腔領域像の一部を、３次元歯列模型像で置き換える場合に、位置合わせの基準となるインターフェイスである。全体が１０で表されるインターフェイスは、歯列バイト１と、位置合わせ用マーカープレート２、マーカーボール３からなる。なお、マーカーボール３は歯列バイト１に埋め込まれているため、位置のみ表示する。
【００１５】
歯列バイト１は、その患者の歯列に対応した形状となっている。また、歯列バイト１は、顎骨や歯列模型の撮影に用いられるＣＴ値（４００〜９００）では撮影されない材料から形成される。かかる材料としては、例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）のような高分子材料（即時重合レジン）、シリコーン、ウレタン、チオコールのようなゴム系材料がある。
【００１６】
マーカープレート２は石膏から形成された板状体からなる。マーカープレート２の表面には、例えば、直径が４〜５ｍｍの半球状の凸部（又は凹部）が部分的に設けられている。後述する位置合わせの工程で、かかる凸部が重なるように位置合わせすることにより、位置合わせの精度が向上する。
【００１７】
マーカーボール３は、Ｘ線造影剤入りのプラスチックボールからなる。具体的には、一般にＸ線撮影で使用されるバリウム造影剤（硫酸バリウム）、ヨード系造影剤（ガストログラフィン）等のＸ線造影剤と、アクリルメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）に代表されるアクリル樹脂等のプラスチックを混合して、球状に固めたものが使用される。マーカーボール３の表面は、非造影性のプラスチックで覆われても構わない。
【００１８】
マーカーボール３に使用するＸ線造影剤は、以下の材料から適宜選択することができる。
バリウム、アルミニウム、ストロンチウム、ビスマス、ジルコニウム、チタン、鉄、金、銀、銅、パラジウム、亜鉛、コバルト、イットリウム、タングステン、タンタル、ニオブ、モリブデン、ストロンチウム、ハフニウム、ランタン、ガドリニウム、イッテルビウム、等の重元素を含有するフィラー、ガラス粉末、それらの粉末状合金、及びそれらの酸化物、フッ化物、硫酸塩、炭酸塩、タングステン酸塩、及び炭化物、並びにそれらの混合物。
バリウム系化合物（例えば硫酸バリウム）、ヨウ素含有有機化合物（例えばヨードホルム、ヨウ素を付加した不飽和油脂、ヨウ素懸濁油脂、ヨウ素ピリドン酢酸ナトリウム、芳香族多官能ヨード化合物、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化銀−ゼラチンコロイド、ヨウ素化されたカルボン酸）、ジルコニウム系化合物、イッテルビウム系化合物、ガドリニウム系化合物、及びビスマス系化合物（例えば次炭酸ビスマス、硫酸ビスマス、オキシ炭酸ビスマス、酸化ビスマス）、ケイ酸ジルコニウム、銀−タンパク質コロイド、酸化トリウム(ＩＶ)ゾル、ガドリニウム−ジエチレントリアミン五酢酸液、非イオン性ヨウド化合物を内包したリポソームおよびカチオンを含有する造影剤、炭酸水素ナトリウム、酒石酸。
臭素化又はヨウ素化したアクリレート系又はメタクリレート系モノマー、ヨウ素置換安息香酸エステルの酸化物。
アクリルメタクリル酸エステル化合物またはその溶液に、ポリウレタン、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、ポリアクリルアミド、ポリ酢酸ビニル、シリコーン、ポリエステル等を混合した混合物。
不透過剤ハイドロキシアパタイト（ＨＡ）、硫酸カルシウム（石膏）、水酸化カルシウム。
【００１９】
マーカーボール３のＣＴ値は、Ｘ線造影剤の濃度を変えることにより調整可能である。マーカーボール３を構成する、Ｘ線造影剤とプラスチックの混合材料のＣＴ値は、１５０〜１５００の範囲にあることが好ましい。
【００２０】
ここでは、まず、図４のフローチャートを参照しながら、本実施の形態にかかる３次元断層撮影像作成方法について説明する。ＣＴ撮影は、顎骨や歯列模型の撮影に用いられるＣＴ値を用いて行われる、顎骨や歯列模型の撮影とする。
かかる方法では、まず、患者の歯列模型２０を、例えば石膏で作製する。この石膏模型は、一般的な歯科治療で用いられる模型である。
【００２１】
次に、図５に示すように、歯列模型２０にインターフェイス１０を噛ませる。上述のように、インターフェイス１０の歯列バイト１は、歯列模型２０と噛み合うようにできている。
【００２２】
このように、歯列模型２０にインターフェイス１０を噛ませて固定した状態で、３次元計測器を用いて外形データを取得し、記憶手段に保存される（工程Ｓ１１）。歯列模型２０の形状は、例えば、接触式または非接触式の測定装置を用いて測定することができるが、ＣＴ像を用いて形状を求めることもできる。
【００２３】
更に、３次元計測器を用いて測定された外形データから、３次元歯列模型像が構築される（工程Ｓ１２）。
【００２４】
次に、図６（ａ）に示すように、患者３０にインターフェイス１０を噛ませた状態で、口腔領域を撮影し、ＣＴ像（口腔領域断層撮影データ）を得る。かかるデータは、入力手段を介してコンピュータに入力され、記憶手段に保存される（工程Ｓ２１）。
【００２５】
口腔領域断層撮影データは、３次元口腔領域像３５に合成されて、表示手段に表示される（工程Ｓ２２）。図６（ｂ）は、患者３０にインターフェイス１０を噛ませた状態の３次元口腔領域像３５である。図６（ｂ）からわかるように、歯列近傍では、金属修復物の影響でアーチファクトが発生している。また、歯列バイトは、３次元口腔領域像３５には写っていない。
【００２６】
次に、図７（ａ）に示すように、図５の３次元歯列模型像２５を、図６（ｂ）の３次元口腔領域像３５に取り込む。具体的には、図５の３次元歯列模型像２５を、図６（ｂ）の３次元口腔領域像３５の座標上に配置して、マーカープレート２および／またはマーカーボール３を用いて位置合わせした後に、３次元歯列模型像２５で３次元口腔領域像３５の一部を置き換える（工程Ｓ３）。
なお、図７（ｂ）は、マーカープレート２、マーカーボール３の位置がわかりやすいように、３次元口腔領域像３５の一部を示すものである。
【００２７】
３次元像を置き換える際、双方の３次元像中のマーカープレート２および／またはマーカーボール３が重なるように位置合わせを行う。位置合わせには、Polygon Edition Tool (Konica-Minolta製) を用いる。マーカープレート２やマーカーボール３のような基準を用いてＣＴ像を合成することにより、高い位置精度で、３次元歯列模型像２５を、３次元口腔領域像３５に取り込むことができる。特に、マーカーボール３は患者の口腔内に配置されているため、マーカーボール３を用いることにより高精度で位置合わせができる。
【００２８】
具体的には、マーカープレート２を用いた位置合わせでは、まず、３次元歯列模型像２５に含まれるマーカープレート２上の、基準点（３点）を抽出する。次に、３次元口腔領域像３５に含まれるマーカープレート２に対しても、マーカープレート２上の同じ位置にある基準点（３点）を抽出する。
ここでは、同一のマーカープレート２が双方の３次元像で用いられているため、基準点の位置が正確に抽出される。また、マーカープレート２の表面に、凸部が設けられることにより、基準点の特定が容易かつ正確に行える。
【００２９】
次に、３次元口腔領域像３５に含まれるマーカープレート２上で抽出された３点に、３次元歯列模型像２５に含まれるマーカープレート２上で抽出された３点が重なるように、３次元口腔領域像３５と３次元歯列模型像２５とを重ねる。かかる工程で、３次元口腔領域像３５と３次元歯列模型像２５とが、概ね位置合わせされる。
【００３０】
続いて、３次元歯列模型像２５に含まれるマーカープレート２と、３次元口腔領域像３５に含まれるマーカープレート２に対して、例えば法線ベクトル法を適用して、更に、正確に位置合わせを行う。
【００３１】
一方、マーカーボール３を用いた位置合わせでは、複数のマーカーボール３の位置がそれぞれ重なるように位置合わせが行われる。特に、マーカーボール３は患者の口腔内の歯列近傍に配置されるため、これを用いることにより高精度の位置合わせが可能となる。
【００３２】
ここでは、マーカープレート２とマーカーボール３の双方を有するインターフェイス１０を用いて説明したが、いずれか一方のマーカーのみを有するインターフェイスを用いても構わない。
【００３３】
また、双方の３次元像において、異なったマーカーを用いることも可能である。また、精度が若干劣ってもよい場合は、特定の歯や歯の傷などを基準点に用いて位置合わせを行っても良い。
【００３４】
位置合わせが終了した状態で、３次元口腔領域像３５の一部を３次元歯列模型像２５で置き換える。これにより、図７（ａ）に示すような３次元像が得られる。
【００３５】
図７（ａ）では、３次元歯列模型像２５がそのまま３次元口腔領域像３５に合成されているため、必要に応じて３次元歯列模型像２５をトリミングし、３次元歯列模型像２５中の歯列以外の部分（主に歯肉部分）を削除し、歯列のみの像（３次元歯列像）とする（工程Ｓ４）。具体的には、ディスプレイ等の表示手段に表示された３次元歯列模型像２５を見ながら、カーソルやポインタ等の入力手段を介して所定の選択領域を指定し、かかる選択領域に含まれるデータを３次元歯列模型像２５のデータから消去する。選択領域は、位置データとして、例えば座標で入力しても構わない。
【００３６】
また、図７（ａ）では、アーチファクト４０が残っているが、必要に応じてこれも削除する（Ｓ５）。アーチファクト４０の除去には、例えばハプティックデバイス（触力覚デバイス）であるＰＨＡＮＴｏＭ（米国、SensAble Technologies 社製）が用いられる。具体的には、表示手段に表示された３次元画像のアーチファクト４０を見ながら、不要な領域をカーソルやポインタ等の入力手段を介して選択領域として指定し、かかる選択領域に含まれるデータを３次元口腔領域像３５のデータから削除する。
【００３７】
図８は、下顎骨と下歯列の３次元口腔領域像３５を上方から見た場合であり、マーカープレート２とマーカーボール３が明確に示されている。
【００３８】
また、図９は、一部を３次元歯列模型像２５で置き換えた３次元口腔領域像３５であり、マーカーボール３が正面中央に表されている。
【００３９】
一方、図１０は、比較例であり、従来のアクリル樹脂からなるマーカーボール１３を用いて位置合わせを行った場合の、下顎部の３次元口腔領域像である。図１０から分かるように、マーカーボール１３は中央の色の濃い部分（内部領域）と、その周囲の色の薄い部分（外周領域）からなっている。
【００４０】
これは、ＣＴ像を用いて作製した３次元口腔領域像では、マーカーボール１３の像が、実際の大きさより大きく表示されるためである。即ち、３次元口腔領域像（ＣＴ像）中のマークボール１３と、３次元歯列模型像（外形データ）中のマークボール１３とを比較した場合、前者の方が大きく表示されるため、これらを重ね合わせた場合、図１０のような内部領域と外周領域ができてしまう。この結果、重ね合わせ精度、即ち、３次元口腔領域像と３次元歯列模型像との合成精度が低くなってしまう。
【００４１】
これに対して、本実施の形態にかかる、Ｘ線造影剤とプラスチックの混合材料からなるマーカーボール３を用いた場合、３次元歯列模型像においても、マーカーボール３は正確な大きさに表示される。このため、両画像の重ね合わせ精度が向上し、３次元口腔領域像と３次元歯列模型像とを高精度で合成することができる。
【００４２】
なお、アーチファクトの除去は、トリミング後の歯列模型像をもとに行っても良い。即ち、アーチファクトは、例えば、図７（ａ）に見られるように、金属修復物を有する歯列から外方に延びる。このため、トリミング後の歯列模型像を基準として、トリミング後の歯列模型像（歯列）の外部表面から外方に広がった領域を選択領域として入力し、かかる領域に含まれる３次元口腔領域像３５のデータを削除することにより、アーチファクトの削除が可能となる。更にアーチファクトが部分的に残る場合には、上述の方法に従って、ハプティックデバイスを用いて除去しても構わない。
【００４３】
以上の工程で、アーチファクト源を有する口腔領域の３次元断層撮影像が完了する。
【００４４】
ここで、図４のフローチャートでは、３次元歯列模型像２５を３次元口腔領域像３５に合成（工程Ｓ３）してから３次元歯列模型像２５のトリミング（工程Ｓ４）、アーチファクトの除去（工程Ｓ５）を行ったが、トリミング（工程Ｓ４）、アーチファクト除去（工程Ｓ５）を別々の画像で行った後に、双方の画像を合成（工程Ｓ３）することもできる。例えば、位置合わせした状態で、２つの画像を重ねて表示した後、それぞれの画像に対してトリミング（工程Ｓ４）とアーチファクトの除去（工程Ｓ５）を行い、最後に２つの画像を合成（工程Ｓ３）しても良い。
【００４５】
図１１は、本実施の形態にかかる３次元断層撮影像（ＣＴ像）の作成方法を、インプラント手術を行う患者に適用した場合の３次元像である。図１１（ａ）は、本方法適用前の３次元像であり、図１１（ｂ）は、本方法適用後の３次元像である。
図１１からわかるように、本方法を適用することにより、アーチファクトにより不明瞭であった下顎の歯列が明確に表されるようになる。
【００４６】
また、図１２は、本実施の形態にかかる３次元断層撮影像（ＣＴ像）の作成方法を、顎変形患者に適用した場合の３次元像である。図１２（ａ）は、本方法適用前の３次元ＣＴ像であり、図１２（ｂ）、（ｃ）は、本方法適用後の３次元ＣＴ像（正面、側面）である。図１２からわかるように、本方法を適用することにより、アーチファクトにより不明瞭であった上下の歯列が、正面、側面ともに明確に表されるようになる。
【００４７】
このように、本実施の形態では、ＣＴ像から得た３次元口腔領域像を、歯列模型を３次元計測器で測定して得た３次元歯列模型像を用いて修正したが、歯列模型の形状は、接触式３次元デジタイザ（商品名ＡＴＯＳ、ドイツＧＯＭ社製）やレーザ光測定装置、接触式の測定装置を用いて測定することもできる。
【００４８】
また、本実施の形態では、３次元断層撮影像としてＣＴ撮影で得られた像について説明したが、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging；磁気共鳴映像）法を用いて得られた像に対しても適用できる。ＭＲＩ法を用いて３次元断層撮影像を作成した場合は、Ｎｉ−Ｃｒ合金、Ｃｏ−Ｃｒ合金、Ｔｉ等からなる金属修復物が、アーチファクト源となる。
【００４９】
ここでは、マーカーボール３として、Ｘ線造影剤とプラスチックとの混合材料からなるボール状のマーカーを用いたが、かかるマーカーボール３では、ＣＴ値が骨や歯と近いため、画像上でマーカーボール３と歯等の識別が難しい場合がある。このような場合、混合材料からなるマーカーボールの表面をアクリル樹脂等の非造影性プラスチックでコーティングしたマーカーボールを用いても構わない。また、マーカーボール３は、位置合わせが行いやすい球状が好ましいが、立方体等の他の形状としても構わない。
【００５０】
また、マーカープレート２の代わりに、その一端から他端に向かって造影剤の濃度が増加するように形成されたマーカープレートを用いても構わない。図１３は、HA （hydroxylapatite） Standard Phantomとして形成したマーカープレート２の斜視図であり、造影剤ＨＡ（ハイドロキシアパタイト）の濃度の異なる７つの単位プレート１２が並列に配置された構造となっている。ＨＡの濃度は、一端側の単位プレート１２から順に、１５０、３００、４５０、６００、７５０、９００、１０５０ｍｇ／ｍｌとなっている。また、７つの単位プレート１２の形状（長さ、幅、厚み）は全て同じである。
【００５１】
なお、ここでは、７つの単位プレートを用いたが、２以上であれば、特に単位プレートの数に制限は無い。また、ここでは、造影剤の濃度が一端から他端に向かって段階状に変わるようにしたが、漸次増加するように形成しても構わない。
【００５２】
ここで、ＨＡ濃度１５０ｍｇ／ｍｌは、最もＸ線が透過しやすい下顎骨神経管の鞘部のＨＡ濃度に相当する。一方、ＨＡ濃度１０５０ｍｇ／ｍｌは、最もＸ線が透過しにくい上下顎骨の皮質骨部のＨＡ濃度に相当する。
【００５３】
このようなマーカープレート２を有するインターフェイスを患者に噛ませた状態で、口腔領域をＸ線撮影し、ＣＴ像（口腔領域断層撮影データ）を得る。ＣＴ像を画像として再現する際、マーカープレート２の像を見ながら、ＨＡ濃度１５０ｍｇ／ｍｌの部分（色濃度１）からＨＡ濃度１０５０ｍｇ／ｍｌの部分（色濃度２５６）まで明瞭に再現される条件（特にコントラスト）を選択する。
【００５４】
このように調整したＣＴ像では、ＨＡ濃度の最も低い下顎骨神経管の鞘から、ＨＡ濃度の最も高い上下顎骨の皮質骨部まで、明瞭に表されたＣＴ像を得ることができ、Ｘ線撮像装置（ＣＴ機）の特性や撮影条件に影響されずに、骨の濃淡を明瞭に表したＣＴ像を得ることができる。
【００５５】
歯科インプラント手術を行う場合、インプラントを初期固定する部位をＣＴ像上で決定するが、このような骨の濃淡を明瞭に表したＣＴ像を用いることにより、インプラントを固定する部位の決定が容易かつ正確に行える。
【００５６】
なお、ここでは、マーカープレート２の材料としてＨＡ（ハイドロキシアパタイト）を用いたが、同じ色温度を再現する他の材料を使用することも可能である。
また、マーカープレート２を１枚用いる場合について述べたが、図３のように、２枚を組み合わせても構わない。更に、マーカープレート２の表面には、図３と同様に半球状の凹部等を形成することが好ましい。
【００５７】
続いて、本実施の形態にかかる３次元断層撮影像を作成するためのコンピュータシステムについて、簡単に説明する。
図１４は、全体が１００で表されるコンピュータシステムの概略図である。コンピュータシステム１００は、まず、口腔領域断層撮影データ／歯列模型撮影データ等を入力するための、入力部１０１を有する。口腔領域断層撮影データ／歯列模型撮影データは、例えばＤＩＣＯＭデータとして提供される。トリミングする領域、アーチファクトとして除去する領域等の選択領域も、かかる入力部を介して行われる。
【００５８】
入力部１０１は、例えば、インターネットやＣＤ−ＲＯＭによる供給等、一般的なコンピュータへのデータ供給手段のほか、ポインタやカーソルで、表示手段の所定領域を選択するような手段であっても良い。
【００５９】
コンピュータシステム１００は、また、口腔領域断層撮影データ等を記憶する記憶部１０２を有する。記憶部１０２は、例えばハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク等の記憶媒体からなる。
【００６０】
コンピュータシステム１００は、また、制御演算部１０３を有する。制御演算部１０３は、更に、口腔領域断層撮影データ／歯列模型撮影データから３次元像を作成する３次元像作成部１０５を含む。３次元像の作成には、例えば、VGStudio MAX1.1 (Volume Graphic製)が用いられ、ＤＩＣＯＭデータが、ＳＴＬ（Standard Template Library）形式の３次元データに変換される。
【００６１】
制御演算部１０３は、また、３次元像合成部１０６を有する。３次元像合成部１０６では、３次元口腔領域像と３次元歯列模型像との位置合わせを行い、３次元口腔領域像の一部を３次元歯列模型像で置き換えて画像合成を行う。
【００６２】
制御演算部１０３は、また、３次元歯列模型像をトリミングするトリミング部１０７を含む。トリミング部１０７には、例えば、Konica-Minolta製のPolygon Edition Toolなどが使用される。
【００６３】
制御演算部１０３は、更に、３次元口腔領域像に含まれるアーチファクトを削除するアーチファクト除去部１０８を有する。かかる除去部としては、例えば、ハプティックデバイスであるＰＨＡＮＴｏＭ（米国、SensAble Technologies 社製）が用いられる。
【００６４】
コンピュータシステム１００は、更に、表示部１０４を有する。表示部１０４には、例えば、一般的なディスプレイが用いられる。
【００６５】
なお、コンピュータシステム１００は、必要に応じて、コンピュータシステムが一般的に備える他の手段を備えるものとする。
【実施例】
【００６６】
ＣＴ撮影用マーカーの造影精度について、即ち、実際の大きさに比べてどの程度大きく撮影されるかについて、以下のような実験を行って調べてみた。
【００６７】
＜試料＞
試料１：Ｘ線造影剤（バリウム）入りアクリル即重スキャニングレジン（ＣＴ値３０００）
試料２：Ｘ線造影剤（バリウム）入りアクリル即重スキャニングレジン（ＣＴ値２００）
試料３：アルミナボール
試料４：石膏
【００６８】
＜撮影条件＞
ＣＴ装置：ＧＥ社製Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ ＳＴ−８
撮影条件：１２０Ｋｖ、２００ｍＡ、０．６ｓｅｃ、Ｓｌｉｃｅ：０．６２５ｍｍ、Ｘ−Ｙ：０．４９ｍｍ、オーバーラップ：０．５ｍｍ、ＦＯＶ：２５０ｍｍ
【００６９】
＜結果＞
実際の寸法に対するＣＴ像の寸法の増加する割合は、以下の通りである。
試料１（ＣＴ３０００） ：４．４１％
試料２（ＣＴ２００） ：測定不能
試料３（アルミナボール） ：５．３８％
試料４（石膏） ：１．３０％
【００７０】
このように、試料４（石膏）と、試料１（ＣＴ３０００）で、試料３のアルミナボールより、増加する割合が低く成っている。
従って、口腔内に設置するマーカーには試料１（ＣＴ３０００）を使用し、口腔外に設置するマーカーには試料４（石膏）を用いることが好ましいことがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】金属修復物を有する患者の口腔内写真である。
【図２】金属修復物を有する患者の３次元ＣＴ像である。
【図３】位置合わせの基準となるインターフェイスである。
【図４】３次元断層撮影像作成方法のフローチャートである。
【図５】インターフェイスを噛んだ状態の歯列模型である。
【図６】（ａ）はインターフェイスを噛んだ状態の患者であり、（ｂ）はその３次元ＣＴ像である。
【図７】（ａ）は本方法による合成後の３次元ＣＴ像であり、（ｂ）は３次元ＣＴ像の一部である。
【図８】顎骨と下歯列の３次元口腔領域像を上方から見た像である。
【図９】一部を３次元歯列模型像で置き換えた３次元口腔領域像である。
【図１０】従来のアクリル樹脂からなるマーカーボールを用いて位置合わせを行った場合の３次元口腔領域像である。
【図１１】インプラント手術を行う患者の３次元ＣＴ像であり、（ａ）は本方法適用前、（ｂ）は本方法適用後の３次元ＣＴ像である。
【図１２】顎変形患者の３次元ＣＴ像であり、（ａ）は本方法適用前、（ｂ）（ｃ）は本方法適用後の３次元ＣＴ像である。
【図１３】他のマーカープレートの斜視図である。
【図１４】３次元断層撮影像用のコンピュータシステムの概略図である。
【符号の説明】
【００７２】
１ 歯列バイト
２ マーカープレート
３ マーカーボール
１０ インターフェイス
１２ 単位プレート
２０ 歯列模型
２５ 歯列模型の３次元ＣＴ像
３０ 患者
３５ 患者の３次元ＣＴ像
４０ アーチファクト
１００ コンピュータシステム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の口腔領域に配置された状態で該口腔領域の口腔領域断層撮影データが取得され、かつ該患者の歯列模型に配置された状態で該歯列模型の外形データが取得されるマーカーであって、該マーカーの位置を基準として、該口腔領域断層撮影データと該外形データとから３次元断層撮影像が作成されるマーカーが、Ｘ線造影剤とプラスチックの混合材料からなることを特徴とするＣＴ撮影用マーカー。
【請求項２】
更に、表面が非造影性プラスチックで覆われたことを特徴とする請求項１に記載のＣＴ撮影用マーカー。
【請求項３】
上記Ｘ線造影剤が、バリウム造影剤またはヨード系造影剤からなり、上記プラスチックが、アクリル樹脂からなることを特徴とする請求項１または２に記載のＣＴ撮影用マーカー。
【請求項４】
上記混合材料のＣＴ値が、１５０〜１５００の範囲にあることを特徴とする請求項１または２に記載のＣＴ撮影用マーカー。
【請求項５】
上記マーカーが球状であることを特徴とする請求項１または２に記載のＣＴ撮影用マーカー。
【請求項６】
上記マーカーがプレート状であり、その表面に半球状の凹部または凸部を有することを特徴とする請求項１に記載のＣＴ撮影用マーカー。
【請求項７】
上記マーカーが、その一端から他端に向かって造影剤の濃度が増加するように形成されたプレート状のマーカーからなることを特徴とする請求項１に記載のＣＴ撮影用マーカー。
【請求項８】
上記マーカーは、濃度の異なる造影剤から形成された複数の単位プレートを並置した構造であることを特徴とする請求項７に記載のＣＴ撮像用マーカー。
【請求項９】
アーチファクト源を有する口腔領域の３次元断層撮影像を作成する方法であって、
バイトとバイトに固定されたマーカーからなるインターフェイスを準備する工程と、
該バイトを噛んだ状態で患者の口腔領域の断層撮影像を取得し、口腔領域断層撮影データとする工程と、
該患者の歯列模型を作製し、該バイトを噛んだ状態で該歯列模型の外形データを取得し、歯列模型撮影データとする工程と、
該口腔領域断層撮影データから該マーカーを含む３次元口腔領域像を作成する口腔領域像作成工程と、
該歯列模型撮影データから該マーカーを含む３次元歯列模型像を作成する工程と、
該３次元口腔領域像中の該マーカーと、該３次元歯列模型像中の該マーカーとが略一致するように重ねた位置で、該３次元口腔領域像の一部を該３次元歯列模型像で置き換える工程とを含むことを特徴とする３次元断層撮影像作成方法。
【請求項１０】
上記マーカーが患者の口腔領域内に配置された状態で、上記口腔領域断層撮影データが取得されることを特徴とする請求項９に記載の３次元断層撮影像作成方法。
【請求項１１】
上記マーカーが、その一端から他端に向かって造影剤の濃度が増加するように形成されたプレート状のマーカーからなり、
上記口腔領域像作成工程は、該プレートの両端部が表示される条件で、該マーカーを含む３次元口腔領域像を作成する工程からなることを特徴とする請求項９に記載の３次元断層撮影像作成方法。
【請求項１】
患者の口腔領域に配置された状態で該口腔領域の口腔領域断層撮影データが取得され、かつ該患者の歯列模型に配置された状態で該歯列模型の外形データが取得されるマーカーであって、該マーカーの位置を基準として、該口腔領域断層撮影データと該外形データとから３次元断層撮影像が作成されるマーカーが、Ｘ線造影剤とプラスチックの混合材料からなることを特徴とするＣＴ撮影用マーカー。
【請求項２】
更に、表面が非造影性プラスチックで覆われたことを特徴とする請求項１に記載のＣＴ撮影用マーカー。
【請求項３】
上記Ｘ線造影剤が、バリウム造影剤またはヨード系造影剤からなり、上記プラスチックが、アクリル樹脂からなることを特徴とする請求項１または２に記載のＣＴ撮影用マーカー。
【請求項４】
上記混合材料のＣＴ値が、１５０〜１５００の範囲にあることを特徴とする請求項１または２に記載のＣＴ撮影用マーカー。
【請求項５】
上記マーカーが球状であることを特徴とする請求項１または２に記載のＣＴ撮影用マーカー。
【請求項６】
上記マーカーがプレート状であり、その表面に半球状の凹部または凸部を有することを特徴とする請求項１に記載のＣＴ撮影用マーカー。
【請求項７】
上記マーカーが、その一端から他端に向かって造影剤の濃度が増加するように形成されたプレート状のマーカーからなることを特徴とする請求項１に記載のＣＴ撮影用マーカー。
【請求項８】
上記マーカーは、濃度の異なる造影剤から形成された複数の単位プレートを並置した構造であることを特徴とする請求項７に記載のＣＴ撮像用マーカー。
【請求項９】
アーチファクト源を有する口腔領域の３次元断層撮影像を作成する方法であって、
バイトとバイトに固定されたマーカーからなるインターフェイスを準備する工程と、
該バイトを噛んだ状態で患者の口腔領域の断層撮影像を取得し、口腔領域断層撮影データとする工程と、
該患者の歯列模型を作製し、該バイトを噛んだ状態で該歯列模型の外形データを取得し、歯列模型撮影データとする工程と、
該口腔領域断層撮影データから該マーカーを含む３次元口腔領域像を作成する口腔領域像作成工程と、
該歯列模型撮影データから該マーカーを含む３次元歯列模型像を作成する工程と、
該３次元口腔領域像中の該マーカーと、該３次元歯列模型像中の該マーカーとが略一致するように重ねた位置で、該３次元口腔領域像の一部を該３次元歯列模型像で置き換える工程とを含むことを特徴とする３次元断層撮影像作成方法。
【請求項１０】
上記マーカーが患者の口腔領域内に配置された状態で、上記口腔領域断層撮影データが取得されることを特徴とする請求項９に記載の３次元断層撮影像作成方法。
【請求項１１】
上記マーカーが、その一端から他端に向かって造影剤の濃度が増加するように形成されたプレート状のマーカーからなり、
上記口腔領域像作成工程は、該プレートの両端部が表示される条件で、該マーカーを含む３次元口腔領域像を作成する工程からなることを特徴とする請求項９に記載の３次元断層撮影像作成方法。
【図４】
【図１３】
【図１４】
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−２３３２９４（Ｐ２００９−２３３２９４Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−８７０１７（Ｐ２００８−８７０１７）
【出願日】平成２０年３月２８日（２００８．３．２８）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）【国等の委託研究の成果に係る記載事項】 平成１６〜１８年度、科学技術振興機構による委託開発事業「歯科インプラント手術用骨上ステント」、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（５０７１７８７８５）Ｂｉｏｎｉｃ株式会社 (8)
【出願人】（３９１００３３５８）和田精密歯研株式会社 (4)
【出願人】（０００１９９５７７）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２８日（２００８．３．２８）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）【国等の委託研究の成果に係る記載事項】 平成１６〜１８年度、科学技術振興機構による委託開発事業「歯科インプラント手術用骨上ステント」、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（５０７１７８７８５）Ｂｉｏｎｉｃ株式会社 (8)
【出願人】（３９１００３３５８）和田精密歯研株式会社 (4)
【出願人】（０００１９９５７７）
【Ｆターム（参考）】
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