JP2016511676A - 歯科模型の仮想処理方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、義歯（２８）の第１仮想三次元歯科模型（１４）の仮想後処理方法に関し、前記模型を義歯（２８）を設計する際に作成しておく。コンピュータ（４）と表示装置（６）を用いながら仮想工具（１０）によって、第１歯科模型（１４）に対して既に存在する少なくとも１つの三次元美的表面構造（１７）を適応し、その後に前記構造を第１歯科模型（１４）の中に挿入することによって、第１仮想歯科模型（１４）が付加的な方法ステップ（１８，３１）における設計段階の後に仮想的に処理される。美的表面構造（１７）は所定の形態、大きさ、及び／又は所定の押し込み深さ（４１）を有し、歯科模型（１４）の歯面（１９）は、適応された美的表面構造（１５，１７）に少なくとも部分的に置き換えられる。

Description

本発明は、義歯の第１仮想三次元歯科模型の仮想後処理方法に関するものであり、前記模型は該義歯を設計する際に作成しておく。

仮想工具を用いて三次元歯科模型を加工するためのいくつかの方法が従来技術において知られている。第１のステップにおいて、隣接歯、互いに拮抗する拮抗薬、及びその他の要因を考慮したコンピュータにより歯科模型が自動的に設計される。次に、義歯部分の設計された歯科模型が、ＣＡＤ／ＣＡＭ工作機械によりブランクから研削される。次に、処理機を用いた後処理ステップにおいて、歯科医又は歯科技工士が、義歯の目に見える美的表面における微細表面構造を、エッチング又は研磨する。

参照図書「Ｆｕｎｋｔｉｏｎｅｌｌｅ Ｆｒｏｎｔｚａｈｎ−Ａｓｔｈｅｔｉｋ」（Ｒａｌｆ Ｓｕｃｋｅｒｔ著、１９９０年）は、１０２から１０８ページにおいて、異なる表面処理用研磨機を用いた、作成された義歯の美的表面構造の手動挿入について記載している。

この方法の欠点は、美的表面構造が、歯科医又は歯科技工士によって複雑な方法で手動挿入されるということである。天然歯の美感を得るため、この手動後処理ステップは、自然な表面構造を模倣する際に、多くの経験とスキルを必要とする。

ＤＥ １０２００４０３８１３６ Ａ１は、義歯の美的表面を構築する方法を開示しており、保存された歯の歯面の三次元データが、作成される義歯の表面の少なくとも一部として使用され、歯面の範囲が準備場所の領域において決定され配置される。歯面の大きさは、隣接歯に対する適応を可能にするように変更することもできる。

この方法の欠点は、データベースからの現存する歯面の大きさが、作成される義歯に適応されるということである。この方法によれば、ユーザによる歯面の個々の適応が不可能である。

ＤＥ １０２００６０２１６４０ Ｂ３は、歯面の作成された美的に関連する部分端面を有するブランクを開示しており、少なくとも中央領域においてブランクのうちの作成された部分端面が未処理のままであるように、義歯の設計された三次元模型がブランクから作成され、その結果、作成された義歯は作成された部分面をすでに有している。

この方法の欠点は、異なる形状端の義歯を技工所又は歯科医業において作成可能にするために、異なる作成された部分端面を有する多数のブランクが必要になるということである。

そこで、本発明の目的は、美的表面構造を有する義歯の、時間が短縮され、簡単な、エラーのない製造を可能にする、義歯の作成方法を提供することである。

本発明は義歯の第１仮想三次元歯科模型の仮想後処理方法に関するものであり、前記模型は該義歯を設計する際に作成しておく。コンピュータと表示装置を用いながら仮想工具によって、第１歯科模型に対して既に存在する少なくとも１つの三次元美的表面構造を適応し、その後にその構造を第１歯科模型の中に挿入することによって、第１仮想歯科模型が付加的な方法ステップにおける設計後に仮想的に処理される。美的表面構造は所定の形状、大きさ、及び／又は所定の挿入深さを有する。適応後、歯科模型の歯面は、適応された美的表面構造に少なくとも部分的に置き換えられる。適応される美的表面構造は仮想的に処理され、その処理においては、第１端部位置と第２端部位置との間で仮想工具を調節することによって、美的表面構造の特定の選択されたパラメータが、その選択されたパラメータの第１の値と第２の値との間で変化し、美的表面構造のパラメータは設計された第１歯科模型に対する表面構造の位置、第１歯科模型に対する美的表面構造の向き、美的表面構造の形状及び大きさ、及び／又は、元の第１歯科模型の元の平滑面に対する美的表面構造の押し込み深さである。

本方法は、後処理ステップにおける義歯の設計後にのみ実施され、美的表面構造が挿入される。

設計される義歯は、パーシャルクラウン、アンレー、インレー、又はベニア等の歯の一部、フルクラウン等の歯全体、又は、互いに連続した又は離れて配置された歯列弓の複数の歯になり得る。第１歯科模型は、義歯の一部又は義歯全体になり得る。第１歯科模型を後処理するために、義歯の残存する模型から第１歯科模型を視覚的に分離することができる。あるいは、画像の周囲の歯構造を視覚的に隠すことによって、隣接歯や残存歯等の周囲の歯構造の三次元画像から、第１歯科模型を視覚的に分離することができる。

仮想工具は、コンピュータや、マウスやキーボード等のコンピュータに接続された入力手段を介して手動で使用され、第１歯科模型及び適応される美的表面構造が、モニタ等の表示装置を介して視覚的に描写される。よって、選択された美的表面構造が、第１歯科模型の寸法に適応されて、次に、本方法の結果が美的表面構造を有する歯科模型であるように、前記模型に挿入される。

よって、仮想工具の使用により、特定のアルゴリズムによって達成可能な美的表面構造の適応が得られ、仮想歯科模型の表面構造を変化させる場合、周囲の表面点に対する角度関係及び長さ関係は同じままである。このため、表面構造の形状及び寸法も、拡大又は縮小の際に保持される。適応は、表面構造が第１歯科模型に挿入される場合に、データモデルの隣接する表面点への円滑な移行が確保されるように、仮想工具を使用する時間全体において小ステップにおいて反復して行うこともできる。

仮想工具は、例えば、２つの端部位置間で調節される、押し込み深さ等の特定のパラメータを可能にする仮想スライド制御又は仮想回転制御でもよい。

美的表面構造は、例えば、亀裂、特有の凹部、同心円として歯の微小箇所に現れる、個々の患者の水平の成長溝（いわゆる周波条、インブリケーション線、又はレツィウス小片）、又は、例えば、歯の２つのいわゆる近接した周縁隆起及び中央隆起からなる垂直溝でもよい。加えて、特徴的な表面構造は、患者に合わせた分配及び形状を有する、不規則で小さな切欠き及び凹部を有してもよい。美的表面構造は、それらが反射や不規則な光の屈折によって歯面上の光の自然なちらつきを引き起こすことにより、天然歯の視覚的な美感を模倣するように形状付けられてもよい。

本方法の利点は、ＣＡＤ／ＣＡＭ工作機械によって、切歯の唇側面及び頬側の歯の頬面等の目に見える美的表面において美的表面構造を既に有するブランクから義歯が研削されるように歯科模型の仮想設計の際に美的表面構造が挿入されることである。これにより、歯科技工士によって美的表面構造を手動で導入しなければならない手動後処理ステップが不要になる。

このため、本方法によれば、ユーザは、仮想工具によって、押し込み深さ等の選択されたパラメータに関して挿入される表面構造に直接影響を与えることができる。挿入深さが変化する場合、歯科医又は歯科技工士等のユーザが、変化する表面構造を有する第１歯科模型のグラフィック表現を参照して自然な美感が達成されるかどうかを評価できるように全ての凹部を元の平滑面に関して同程度に拡大又は縮小することができる。

有利には、仮想工具がスライド制御方式で設計され、第１端部位置と第２端部位置との間でスライダを仮想的にシフトすることによって、選択されたパラメータの第１の値を有する選択された第１基本構造と、このパラメータの第２の値を有する選択された第２基本構造との間でこのパラメータを参照して、表示装置によって表示される美的表面構造を変化させる。

この結果、ユーザが、スライダ制御を使用することによって、選択されたパラメータに関する表面構造を適応させることができるようになる。ユーザは、第１のステップにおいては大きさに関して表面構造を適応させることができ、第２のステップにおいては押し込み深さに関して表面構造を適応させることができる。

有利には、サンプル歯の美的表面構造を、大きさ、年齢、寸法によって、及び／又は歯数、又は、切歯、犬歯、小臼歯、及び臼歯等の歯種によって分類されたサンプル歯を有するデータベースから選択することができる。

この結果、ユーザが、ＦＤＩ国際歯チャートに従って、大きさ、歯種、あるいは歯数に応じてデータベースにおける適当なサンプル歯を対応して探索することができるようになる。次に、美的表面構造を有するこのサンプル歯の部分面が自動又は手動で選択され、第１歯科模型に適応され、挿入される。

有利には、第１歯科模型の寸法及びサイズを適応することによって、適応される美的表面構造を、主軸分析法及び測定される複数の天然歯に基づく最小自乗最適化方法を用いて生成された平均的な歯、及び／又はサンプル歯から選ぶことができる。

これにより、特定の歯種の一般的な歯科模型データセットは、複数の記録された歯科模型から生成され、指定された最適化基準が最小二乗法の誤差関数等の誤差関数を最小化することによって満たされることにより選択された美的表面構造を第１歯科模型に適応させるように、少なくとも主成分の要素を例えば直線的に変化させる。この場合、主成分は主軸分析法によって決定される。

有利には、適応される美的表面構造は、義歯を参照して残存歯領域、隣接歯、対側歯、及び／又は対合歯の三次元光学画像から選択することができ、切歯の唇側面及び／又は頬面、頬側の歯の咬合面等の特定の美的表面における適応される美的表面構造は、サンプル認識アルゴリズムを用いたコンピュータによって自動選択され、又は、表示装置を用いてユーザにより手動選択される。

その結果として、歯状況の三次元光学測定は設計前に行われ、特に、義歯を準備する残存歯領域、隣接歯、対側歯、及び／又は対合歯又は対合歯が記録される。本方法の出発点として、これらの歯のうちの１つの美的表面構造を有する部分面が選択され、次に第１歯科模型に適応され、挿入される。特に、これにより、対側歯あるいは隣接歯の美感を模倣することができるようになる。

有利には、義歯部分を設計する場合に、第１歯科模型に加えて、少なくとも１つの対側歯の第２歯科模型を設計することができ、第１歯科模型に適応される表面構造がミラーリング・アルゴリズムを用いて対側歯の第２歯科模型に挿入され、表面構造を第１歯科模型に適応した後、又は表面構造の第１歯科模型への適応と同時に、鏡面化された表面構造が第２歯科模型に挿入されるだけである。

これにより、設計時間を短縮する、対側歯における美的表面構造の同時挿入を可能にする。

有利には、適応され、生成された美的表面構造が、天然歯よりも大きい未処理の第１歯科模型の平滑面に対して押し込み深さを有するオーバーカントゥアを有するように、適応される美的表面構造が制御され、その結果、ＣＡＤ／ＣＡＭ工作機械で生成された後の義歯部分の研磨ステップにおいて、材料が作成された義歯部分から取り除かれ、使用される義歯を参照して、生成された美的表面構造は、押し込み深さの観点から、残存歯領域の三次元光学画像からの天然歯、隣接歯、対側歯、及び／又は対合歯の表面構造に対応する。

これにより、美的表面構造のオーバーカントゥアは、研磨ステップ後に天然歯の挿入深さが達成されるように寸法設定される。

有利には、適応された美的表面構造を有する設計された義歯を、ＣＡＤ／ＣＡＭ工作機械によってブランクから作成することができる。

これにより、美的表面構造を有する完成した義歯が、ＣＡＤ／ＣＡＭ工作機械によってブランクから自動的に作成される。

本発明を、以下の図面において説明する。図面において、
本本法を示す略図を示す。 サンプル歯の選択された部分面上の仮想工具の使用を示す。 スライド制御の第１端部位置における押し込み深さの調節を示す略図を示す。 スライド制御の第２端部位置における押し込み深さの調節を示す略図を示す。

図１は、本本法を示す略図を示す。第１のステップにおいて、例えば下顎１と上顎２とを備える歯状況は、光学式三次元デジタルカメラ３によって記録され、デジタルカメラは、本例においてはフリンジ投影法に基づいている。カメラ３の生成されたイメージデータは、個々の画像を歯状況の三次元可視画像内にまとめるコンピュータ４に送られる。三次元可視画像５は、モニタ等の表示装置６によって表示される。歯科医又は歯科技工士等のユーザは、キーボード８及びマウス９等の入力装置によってカーソル７を用いて三次元画像５内をナビゲートでき、スライド制御方式で仮想工具１０を操作することができる。残存歯１１、第１隣接歯１２、及び第２隣接歯１３の各寸法、及び対合歯（図示せず）を考慮して、挿入される義歯の第１仮想三次元歯科模型１４（本例においては、個々の歯）が自動化されたアルゴリズムを用いて算出され、及び／又は手動で適応される。第１歯科模型１４を設計した後、本方法を開始し、中心軸１６に対しては対側歯でもある隣接歯の部分面１５が後処理ステップにおいて選択される。部分面１５は破線で描写され、説明のためにスケッチされた、水平の成長溝及び垂直溝等の美的表面構造１７を含む。次に、美的表面構造１７を有する選択された部分面１５が、矢印１８で示されるようにミラーリング・アルゴリズムを用いて中心軸１６にわたって鏡面仕上げされる。次のステップにおいて、美的表面構造１７を有する鏡面仕上げされた部分面１５が第１歯科模型１４に適応されて挿入され、平滑面を有する元の部分面１９が、美的表面構造を有する、適応された新しい部分面によって置き換えられる。このように、美的表面構造１７が第１歯科模型１４に加えられる。本例においては、挿入される義歯は切歯であり、挿入される部分面１５は唇側面の美的表面構造１７に対応する。頬側の歯の場合は、頬面、及び／又は咬合面等の、目に見える美的表面が美的表面構造を備えている。適応の間、表面構造１７を備えた部分面１５を、形状、大きさ、及び／又は挿入深さ等の指定されたパラメータを参照して変化させる。本例においては、第１仮想工具１０が挿入深さのパラメータを変化させるために使用され、スライドバー２０が第１端部位置２１と第２端部位置２２との間を移動し、その移動の間、挿入深さの大きい第１基本表面構造２３と、挿入深さの小さい第２基本表面構造２４との間で挿入深さの選択されたパラメータを参照して、美的表面構造１７を変化させる。従って、スライドバー２０は混合制御装置であり、２つの端部位置２１、２２間の中間位置が２つの基本表面構造２３，２４の組み合わせを表す。この結果、ユーザが、挿入深さを容易に選択することができるようになる。本方法によれば、個々の基本表面構造を選択することもでき、平滑な部分面１９からのスライド制御によって、この基本表面構造の重み付けのみを変化させることができる。次に、最後のステップにおいて、挿入された表面構造１７を有する第１歯科模型１４の表面情報がマシンコマンドに変換され、従来のＣＡＤ／ＣＡＭ工作機械２５に送られ、ＣＡＤ／ＣＡＭ工作機械２５は、加工用具２６，２７によってブランク２９から作成される義歯２８を作成する。

図２は、大きさ、寸法、及び／又は歯種によって分類されたサンプル歯を有するデータベースからサンプル歯３０の選択された部分面１５上での仮想工具１０の使用を示す。本例においては、矢印３１で示されるように、仮想工具１０によって、美的表面構造１７を有する部分面１５が縮小されて第１歯科模型１４に加えることができるように、サンプル歯３０の大きさが第１歯科模型１４の寸法よりもかなり大きい。これにより、破線で表される元の部分面１９が、縮小された部分面１５に置き換えられる。

図３は、図１からの仮想工具１０による挿入深さの調節を示す略図を示す。第１歯科模型１４は、切歯方向からの断面において描写され、垂直溝１７は、破線で示された元の歯科模型１４の元の平滑面４０とは明らかに異なる。スライドバー２０は、第１基本表面構造２３が設定されるように第１端部位置２１に移動され、挿入深さ４１は最高値を有する。

図４において、スライドバー２０が第２端部位置２２に示され、第２基本表面構造２４が設定されて、挿入深さ４１が最小限に設定される。スライドバー２０が２つの端部位置２１、２２間を移動する場合、挿入深さ４１はそれに応じて変更制御される。挿入深さ４１は、直線的に変更可能である。

参照符号
１ 下顎
２ 上顎
３ 三次元デジタルカメラ
４ コンピュータ
５ 三次元光学画像
６ 表示装置；モニタ
７ カーソル
８ キーボード
９ マウス
１０ 仮想工具；スライド制御
１１ 残存歯
１２ 第１隣接歯
１３ 第２隣接歯
１４ 第１三次元歯科模型
１５ 歯科模型の部分面
１６ 中心軸
１７ 美的表面構造
１８ 中心軸にわたるミラーリング・アルゴリズム
１９ 元の平滑な部分面
２０ スライドバー
２１ 第１端部位置
２２ 第２端部位置
２３ 第１基本表面構造
２４ 第２基本表面構造
２５ ＣＡＤ／ＣＡＭ工作機械
２６ 加工用具
２７ 加工用具
２８ 作成される義歯
２９ ブランク
３０ サンプル歯
３１ 表面構造の縮小
４０ 歯科模型の元の平滑面
４１ 挿入深さ

Claims (8)

1. 義歯（２８）の第１仮想三次元歯科模型（１４）の仮想後処理方法であって、前記模型を義歯（２８）を設計する際に作成しておく仮想後処理方法であって、コンピュータ（４）と表示装置（６）を用いながら仮想工具（１０）によって、第１歯科模型（１４）に対して既に存在する少なくとも１つの三次元美的表面構造（１７）を適応し、その後に前記構造を第１歯科模型（１４）の中に挿入することによって、第１仮想歯科模型（１４）が付加的な方法ステップ（１８，３１）における設計段階の後に仮想的に処理され、美的表面構造（１７）は所定の形態、大きさ、及び／又は所定の押し込み深さ（４１）を有し、歯科模型（１４）の歯面（１９）は、適応された美的表面構造（１５，１７）に少なくとも部分的に置き換えられ、適応される美的表面構造（１７）は仮想的に処理され、その処理においては、第１端部位置（２１）と第２端部位置（２２）との間で仮想工具（１０、２０）を調節することによって、美的表面構造の特定の選択されたパラメータ（４１）を、その選択されたパラメータ（４１）の第１の値と第２の値との間で変化させ、美的表面構造（１５，１７）のパラメータは設計された第１歯科模型に対する表面構造の位置、第１歯科模型に対する美的表面構造の向き、美的表面構造の形状及び大きさ、及び／又は、元の第１歯科模型（１４）の元の平滑面（４０）に対する美的表面構造（１７）の押し込み深さ（４１）であることを特徴とする仮想後処理方法。
2. 仮想工具（１０）がスライド制御方式で設計され、第１端部位置（２１）と第２端部位置（２２）との間でスライダ（１０、２０）を仮想的にシフトすることによって、選択されたパラメータの第１の値を有する選択された第１基本表面構造（２３）と、このパラメータの第２の値を有する選択された第２基本表面構造（２４）との間でこのパラメータ（４１）を参照して、表示装置（６）によって表示される美的表面構造（１７）を変化させることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. サンプル歯（３０）の美的表面構造（１７）が、大きさ、年齢、寸法によって、及び／又は歯数、又は、切歯、犬歯、小臼歯、及び臼歯等の歯種によって分類されたサンプル歯を有するデータベースから選択されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
4. 第１歯科模型の寸法及びサイズを適応することによって、適応される美的表面構造（１５、１７）が、主軸分析法及び測定される複数の天然歯に基づく最小自乗最適化方法を用いて生成された平均的な歯、及び／又はサンプル歯から選ばれることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
5. 適応される美的表面構造（１５、１７）が、義歯（２８）を参照して残存歯領域（１１）、隣接歯（１２，１３）、対側歯（１３）、及び／又は対合歯の三次元光学画像（５）から選択され、切歯の唇側面（１５）及び／又は頬面、頬側の歯の咬合面等の特定の美的表面の適応される美的表面構造（１７）は、サンプル認識アルゴリズムを用いたコンピュータ（４）によって自動選択され、又は、表示装置（６）を用いてユーザにより手動選択されることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
6. 義歯部分（２８）を設計する場合に、第１歯科模型（１４）に加えて、少なくとも１つの対側歯（１３）の第２歯科模型が設計され、第１歯科模型（１４）に適応される表面構造（１７）がミラーリング・アルゴリズム（１８）を用いて対側歯（１３）の第２歯科模型に挿入され、表面構造を第１歯科模型（１４）に適応した後、又は表面構造（１７）の第１歯科模型（１４）への適応と同時のときのみ、鏡面化された表面構造が第２歯科模型に挿入されることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
7. 適応され、生成された美的表面構造が、天然歯よりも大きい未処理の第１歯科模型（１４）の平滑面（４０）に対して押し込み深さ（４１）を有するオーバーカントゥアを有するように、適応される美的表面構造（１７）が制御され、その結果、ＣＡＤ／ＣＡＭ工作機械（２５）で生成された後の義歯部分の研磨ステップにおいて、材料が作成された義歯部分から取り除かれ、使用される義歯（２８）を参照して、生成された美的表面構造（１７）は、押し込み深さの観点から、残存歯領域（１１）の三次元光学画像からの天然歯、隣接歯（１２，１３）、対側歯（１３）、及び／又は対合歯の表面構造に対応することを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
8. 設計された義歯部分（２８）が、ＣＡＤ／ＣＡＭ工作機械（２５）によって適応された美的表面構造（１７）を有するブランク（２９）から作成されることを特徴とする、請求項１から７のいずれか１項に記載の方法。

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