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公開番号2025016729
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-04
出願番号2024194175,2024039377
出願日2024-11-06,2024-03-13
発明の名称患者における標的抜去対象物の仮想抜去処置において使用されるモデルを生成する方法およびシステム
出願人インスティチュートストローマンアーゲー
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類A61C 13/36 20060101AFI20250128BHJP(医学または獣医学;衛生学)
要約【課題】患者の標的抜去対象物の仮想抜去において使用される3次元モデルを自動的に生成するための、コンピュータで実行される方法を提供する。
【解決手段】方法100は、ラベル付けされた表面スキャンセグメントの第1データセットを受信するステップ101と、ラベル付けされた体積密度スキャンセグメントの第2データセットを受信するステップ102と、第1データセットから得られるラベル付き表面スキャンセグメントを、第2データセットから得られるラベル付き体積密度スキャンセグメントにクロスマウントするステップ103と、標的抜去対象物の識別子を受信するステップ104と、3D体積密度モデルを識別するステップ105と、3D表面モデルを識別するステップ106aと、第3データセットを生成するステップ106bと、を含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
患者の標的抜去対象物の仮想抜去において使用される３次元モデルを１つまたは複数のコンピュータプロセッサによって自動的に生成するための、コンピュータで実行される方法であって、前記標的抜去対象物は患者の解剖学的構造における対象物を含み、前記方法は患者の口腔の解剖学的領域の表面スキャンおよび前記解剖学的領域の体積密度スキャンの各々に基づいており、前記解剖学的領域は少なくとも前記標的抜去対象物を含み、前記方法は、
ラベル付けされた表面スキャンセグメントの第１データセットを受信するステップであって、各表面スキャンセグメントは前記表面スキャンの表面スキャンデータから認識およびセグメント化された対応する対象物の３次元（３Ｄ）表面モデルを含み、各表面スキャンセグメントは前記表面スキャンセグメントを識別する関連するラベルを有する、ステップと、
ラベル付けされた体積密度スキャンセグメントの第２データセットを受信するステップであって、各体積密度スキャンセグメントは前記体積密度スキャンの体積密度スキャンデータから認識およびセグメント化された対応する対象物の境界面の３次元（３Ｄ）体積密度モデルを含み、各体積密度スキャンセグメントは前記体積密度スキャンセグメントを識別する関連するラベルを有する、ステップと、
共通の３次元座標系において、前記第１データセットから得られるラベル付き表面スキャンセグメントを、前記第２データセットから得られるラベル付き体積密度スキャンセグメントにクロスマウントするステップと、
前記標的抜去対象物の識別子（identification）を受信するステップと、
識別された前記標的抜去対象物に対応する前記体積密度スキャンセグメントのラベルに関連付けられた３Ｄ体積密度モデルを識別するステップと、
識別された前記標的抜去対象物に対応する表面スキャンセグメントのラベルに関連付けられた３Ｄ表面モデルを識別するステップと、
識別された前記３Ｄ体積密度モデルから、識別された前記３Ｄ表面モデルに共通して表現された識別された前記３Ｄ体積密度モデルの部分を除いたものと等価である窩の３Ｄモデルを含むモデルを含む第３データセットを生成するステップと、
を含む、方法。
続きを表示（約 4,200 文字）【請求項２】
患者の標的抜去対象物の仮想抜去において使用される３次元モデルを１つまたは複数のコンピュータプロセッサによって自動的に生成するための、コンピュータで実行される方法であって、前記標的抜去対象物は患者の解剖学的構造における対象物を含み、前記方法は患者の口腔の解剖学的領域の表面スキャンおよび前記解剖学的領域の体積密度スキャンの各々に基づいており、前記解剖学的領域は少なくとも前記標的抜去対象物を含み、前記方法は、
ラベル付けされた表面スキャンセグメントの第１データセットを受信するステップであって、各表面スキャンセグメントは前記表面スキャンの表面スキャンデータから認識およびセグメント化された対応する対象物の３次元（３Ｄ）表面モデルを含み、各表面スキャンセグメントは前記表面スキャンセグメントを識別する関連するラベルを有する、ステップと、
ラベル付けされた体積密度スキャンセグメントの第２データセットを受信するステップであって、各体積密度スキャンセグメントは前記体積密度スキャンの体積密度スキャンデータから認識およびセグメント化された対応する対象物の境界面の３次元（３Ｄ）体積密度モデルを含み、各体積密度スキャンセグメントは前記体積密度スキャンセグメントを識別する関連するラベルを有する、ステップと、
共通の３次元座標系において、前記第１データセットから得られるラベル付き表面スキャンセグメントを、前記第２データセットから得られるラベル付き体積密度スキャンセグメントにクロスマウントするステップと、
前記標的抜去対象物の識別子（identification）を受信するステップと、
識別された前記標的抜去対象物に対応する前記体積密度スキャンセグメントのラベルに関連付けられた３Ｄ体積密度モデルを識別するステップと、
識別された前記標的抜去対象物に対応する表面スキャンセグメントのラベルに関連付けられた３Ｄ表面モデルを識別するステップと、
識別された前記３Ｄ表面モデルに共通して表現された識別された前記３Ｄ体積密度モデルの少なくとも一部、および／または、識別された前記３Ｄ体積密度モデルに共通して表現された識別された前記３Ｄ表面モデルの少なくとも一部を含むモデルを含む第３データセットを生成するステップと、
を含む、方法。
【請求項３】
患者の標的抜去対象物の仮想抜去において使用される３次元モデルを１つまたは複数のコンピュータプロセッサによって自動的に生成するための、コンピュータで実行される方法であって、前記標的抜去対象物は患者の解剖学的構造における対象物を含み、前記方法は患者の口腔の解剖学的領域の表面スキャンおよび前記解剖学的領域の体積密度スキャンの各々に基づいており、前記解剖学的領域は少なくとも前記標的抜去対象物を含み、前記方法は、
ラベル付けされた表面スキャンセグメントの第１データセットを受信するステップであって、各表面スキャンセグメントは前記表面スキャンの表面スキャンデータから認識およびセグメント化された対応する対象物の３次元（３Ｄ）表面モデルを含み、各表面スキャンセグメントは前記表面スキャンセグメントを識別する関連するラベルを有する、ステップと、
ラベル付けされた体積密度スキャンセグメントの第２データセットを受信するステップであって、各体積密度スキャンセグメントは前記体積密度スキャンの体積密度スキャンデータから認識およびセグメント化された対応する対象物の境界面の３次元（３Ｄ）体積密度モデルを含み、各体積密度スキャンセグメントは前記体積密度スキャンセグメントを識別する関連するラベルを有する、ステップと、
共通の３次元座標系において、前記第１データセットから得られるラベル付き表面スキャンセグメントを、前記第２データセットから得られるラベル付き体積密度スキャンセグメントにクロスマウントするステップと、
前記標的抜去対象物の識別子（identification）を受信するステップと、
識別された前記標的抜去対象物に対応する前記体積密度スキャンセグメントのラベルに関連付けられた３Ｄ体積密度モデルを識別するステップと、
識別された前記標的抜去対象物に対応する表面スキャンセグメントのラベルに関連付けられた３Ｄ表面モデルを識別するステップと、
識別された前記３Ｄ体積密度モデルの少なくとも一部から、識別された前記３Ｄ表面モデルにおいて共通して表現された識別された前記３Ｄ体積密度モデルの部分を除いた部分を含むモデルを含む第３データセットを生成するステップと、
を含む、方法。
【請求項４】
患者の標的抜去対象物の仮想抜去において使用される３次元モデルを１つまたは複数のコンピュータプロセッサによって自動的に生成するための、コンピュータで実行される方法であって、前記標的抜去対象物は患者の解剖学的構造における対象物を含み、前記方法は患者の口腔の解剖学的領域の表面スキャンおよび前記解剖学的領域の体積密度スキャンの各々に基づいており、前記解剖学的領域は少なくとも前記標的抜去対象物を含み、前記方法は、
ラベル付けされた表面スキャンセグメントの第１データセットを受信するステップであって、各表面スキャンセグメントは前記表面スキャンの表面スキャンデータから認識およびセグメント化された対応する対象物の３次元（３Ｄ）表面モデルを含み、各表面スキャンセグメントは前記表面スキャンセグメントを識別する関連するラベルを有する、ステップと、
ラベル付けされた体積密度スキャンセグメントの第２データセットを受信するステップであって、各体積密度スキャンセグメントは前記体積密度スキャンの体積密度スキャンデータから認識およびセグメント化された対応する対象物の境界面の３次元（３Ｄ）体積密度モデルを含み、各体積密度スキャンセグメントは前記体積密度スキャンセグメントを識別する関連するラベルを有する、ステップと、
共通の３次元座標系において、前記第１データセットから得られるラベル付き表面スキャンセグメントを、前記第２データセットから得られるラベル付き体積密度スキャンセグメントにクロスマウントするステップと、
前記標的抜去対象物の識別子（identification）を受信するステップと、
識別された前記標的抜去対象物に対応する前記体積密度スキャンセグメントのラベルに関連付けられた３Ｄ体積密度モデルを識別するステップと、
識別された前記標的抜去対象物に対応する表面スキャンセグメントのラベルに関連付けられた３Ｄ表面モデルを識別するステップと、
前記第１データセットの少なくともサブセットから、識別された前記３Ｄ体積密度モデルに共通して表現された識別された前記３Ｄ表面モデルの部分を除いたものを含むモデルを含む第３データセットを生成するステップと、
を含む、方法。
【請求項５】
前記生成するステップは、
識別された前記３Ｄ体積密度モデルのうち識別された前記３Ｄ表面モデルに共通して表現されていない部分を決定するステップと、
任意選択として（optionally）、識別された前記３Ｄ体積密度モデルの決定された前記部分を、前記窩の３Ｄモデルとして、コンピュータ可読データ記憶コンポーネントに記憶するステップと、
を含む、請求項１から４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記生成するステップは、
識別された前記３Ｄ表面モデルにおいて共通して表現された識別された前記３Ｄ体積密度モデルの部分を決定するステップと、
識別された前記３Ｄ体積密度モデルから、決定された共通して表現された前記部分を除去することによって、決定された共通して表現された前記部分と識別された前記３Ｄ体積密度モデルとの差を決定するステップと、
任意選択として、決定された前記差を前記窩の３Ｄモデルとしてコンピュータ可読データ記憶コンポーネントに記憶するステップと、
を含む、請求項１から４のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記生成するステップは、
前記第１データセットの少なくともサブセットのコピーから、識別された前記３Ｄ体積密度モデルにおいて共通して表現された識別された前記３Ｄ表面モデルの部分を除去することによって第４データセットを生成するステップを含む、請求項１から４のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記第１データセットから得られるラベル付けされた表面スキャンセグメントは、前記第２データセットから得られる対応するラベル付けされた体積密度スキャンセグメントにクロスマウントされ、
任意選択として、前記ラベル付けされた表面スキャンセグメントの第１データセットを前記ラベル付けされた体積密度スキャンセグメントの第２データセットにクロスマウントするステップは、ラベル付けされたセグメントの第５データセットを生成するステップであって、各セグメントが解剖学的対象物を表す結合３次元（３Ｄ）モデルを含むステップを含む、請求項１から４のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
識別された前記３Ｄ表面モデルの境界を決定し、前記境界からカットラインを生成するステップと、
識別された前記３Ｄ体積密度モデル上に前記カットラインを投影するステップと、
を含む、請求項１から４のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
識別された前記３Ｄ表面モデルにおいて共通して表現された識別された前記３Ｄ体積密度モデルの実質的にすべての部分を含む前記カットラインの側に、識別された前記３Ｄ表面モデルおよび／または識別された前記３Ｄ体積密度モデルを含む第６データセットを生成するステップを含む、請求項９に記載の方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【背景技術】
【０００１】
解剖学的治療計画および／または補綴修復物設計のためのデジタルソフトウェアツールは、骨、組織、神経管、臓器、その他の解剖学的構造／対象物／特徴などの隣接する解剖学的構造と共に得られる対象となる解剖学的対象物、ならびに、外科用インプラント、アバットメント、その他の固定システム、自然構造物の人工アナログ、その他の自然および人工的に配置された解剖学的構造などの人工構造の正確なスキャンデータに依存する。
続きを表示（約 2,500 文字）【０００２】
デジタル歯科技術の分野において、解剖学的構造のスキャンデータは、一般に光学的または放射線学的に決定される。口腔内表面構造から直接、または口腔表面構造の口腔外印象から３次元計測を行うための光学スキャナが普及しており経済的である。通常、表面データは三角形要素からなる表面メッシュで表され、ＳＴＬまたは同様の表面定義フォーマットで、システム間で日常的に保存および交換される。
【０００３】
デジタルボリューム断層撮影装置（ＤＶＴ）やコンピュータ断層撮影装置（ＣＴ）などの放射線スキャナは、Ｘ線を使用して解剖学的構造のボリュームデータセットを生成する。これらのデータセットから、個々のスキャン要素（ボクセル）の強度値（ハウンスフィールド単位で測定）を分析し、ある閾値を超えるか下回るかを判定する閾値法を適用することによって、表面表現を決定することもできる。歯のような放射線学的に高密度な構造（以下、「体積密度」構造または対象物）は、このようにして識別することができ、識別された体積密度スキャン構造の境界面は、三角分割された表面データ（例えば、三角形表面メッシュ）としてモデル化することができ、これもＳＴＬまたは類似の表面定義フォーマットで、システム間で保存および交換することができる。
【０００４】
ＭＲスキャンデータによる計算はより複雑であり、隣接するスキャン要素の勾配に基づいて機能する輪郭解析法を適用するのが望ましい。しかし、そのような場合にも、歯肉、歯齦、およびその他の組織（主に軟組織）のような体積構造または対象物を識別し、その境界面を三角分割された表面データとしてモデル化して、さらなる処理を行うことができる。
【発明の概要】
【０００５】
説明した解析方法により、例えば可視表面などの所望の表面、または例えばスキャンデータ内の解剖学的対象物および／または構造間の対象物間表面または他の不可視表面などの境界表面の三角分割された表面データを、全てのモダリティ（撮像装置）について得ることができる。本発明の文脈において、体積密度スキャンデータは、例えば、どのように取得されたかを問わず、上述した全てのタイプのデータを包含し得るだけでなく、前処置ライン、セグメントライン、解剖学的目標物等の他のアルゴリズム的および／または対話的に決定された構造、ならびに、仮想抜去処置、仮想歯修復処置、仮想補綴物設計および配置処置等において使用されるための所望の接触点をも包含し得る。
【０００６】
光学的表面スキャンデータは、典型的に、患者に高線量の放射線を照射することなく高い精度を達成することができるため、仮想歯修復物の評価または計算において好ましい。
【０００７】
本開示の文脈において、歯修復部品という用語は、歯科審美性および／または欠陥の治療のために作製され得るあらゆる種類の対象物を包含する。例えば、インレー、オンレー、部分クラウン、クラウン、テレスコピッククラウン、ブリッジ、ベニア、インプラントアバットメント、部分補綴物および補綴物である。また、本開示の文脈において、簡略化
のために、歯置換部品も、歯修復部品という用語に包含される。仮想歯修復物（以下では、より簡潔に歯修復物と称する）という用語は、歯修復物の適切な電子的表現、すなわち、十分な精度を有する歯修復部品のデジタル３次元表現、好ましくは表面表現を含むものとする。例えば、歯修復部品を製造するために、対応する仮想歯修復物のＣＡＤ／ＣＡＭデータセットを製造機械に転送することができる。
【０００８】
歯欠損を治療する場合、通常、歯の前処置、すなわち、う蝕、古い充填材または欠損した歯の部分の除去が行われる。各歯に残るのは、残った歯質であり、その表面は、前処置された部分（空洞）と前処置されていない部分に分けられる。前処置されていない歯表面と前処置された歯表面の境界線は、前処置ラインと呼ばれる。前処置された歯の場合にのみ存在する前処置ラインに加えて、各歯は、歯肉および／または骨および／または隣接歯のような歯外構造物から歯を分離する少なくとも１つのセグメントラインも有する。これらの定義から分かるように、セグメントラインおよび／または前処置ラインは、前処置されていない歯表面の境界となる。本開示の文脈において、これらの境界線は、グラフィカルユーザインターフェースを使用することによって、主に対話的に、スキャンデータ内に配置され得るが、スキャンデータの表面曲率の分析に基づくアルゴリズム支援が、通常、その決定において使用される。
【０００９】
スキャンデータの構造が複雑であり、また、複数の機能審美的基準（顎の動きを考慮した対合歯列への調整、接触点を考慮した隣接歯への調整、最適なマージンフィットを得るための前処置ラインへの調整、十分な機械的安定性を得るための最低材料強度の遵守、前歯領域における所望の歯形状の考慮など）を満たす必要があるため、カスタム歯修復物を設計するプロセスは、対話型コンピュータ支援設計ツールの支援を受けたとしても、歯科修復物設計の知識と経験を有し、そのようなツールを使用するための訓練を受けた人間を必要とする。
【００１０】
顧客補綴物設計の複雑さに加えて、補綴物は既存の口腔状態から取り除かれた解剖学的対象物を置き換えるように設計されることが多い。例えば、設計者は、抜去された対象物の窩内に埋入されるインプラントに装着されるアバットメント上に配置される仮のまたは永久的な補綴物を設計することを任されることがある。設計者は、抜去した対象物が載置されていた残置窩内の患者の実際の解剖学的輪郭に基づいて補綴物を設計することで、より高い精度を達成することができる。そのため、解剖学的対象物を抜去した後、表面モデルを設計者に送る前に、その部位を光学的に再スキャンしなければならないことがしばしばあった。
（【００１１】以降は省略されています）

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