JP7299067B2 - DATA GENERATION DEVICE, SCANNER SYSTEM, DATA GENERATION METHOD, AND DATA GENERATION PROGRAM - Google Patents
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Description
本発明は、データ生成装置、スキャナシステム、データ生成方法、およびデータ生成用プログラムに関する。 The present invention relates to a data generation device, a scanner system , a data generation method, and a data generation program.
従来から、歯科分野において、補綴物などをコンピュータ上でデジタル設計するために、欠損した歯牙である欠損歯牙を含む部位の三次元形状を取得する三次元スキャナが公知である。たとえば、特許文献1には、三次元スキャナの三次元カメラを用いて口腔内を撮像することで、口腔内の形状を記録する技術が開示されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in the field of dentistry, a three-dimensional scanner for acquiring a three-dimensional shape of a site including a missing tooth is known in order to digitally design a prosthesis or the like on a computer. For example,
歯科医師などの術者は、特許文献1に開示された技術を用いることで、患者の口腔内の形状データ(以下、「三次元データ」とも称する)を記録することができる。記録された三次元データは、欠損歯牙の欠損箇所などを補うための補綴物の作製に用いられる。たとえば、術者は、患者の欠損歯牙を含む三次元データを三次元スキャナによって取得し、取得した三次元データに基づいて、欠損箇所に適合する補綴物を作製するための作製データ(以下、「補綴物データ」とも称する)をコンピュータ上でデジタル設計する。あるいは、術者は、取得した三次元データを歯科技工士に送信し、歯科技工士が三次元データに基づいて欠損箇所に適合する補綴物を作製するための補綴物データをコンピュータ上でデジタル設計する。
An operator such as a dentist can record shape data (hereinafter also referred to as "three-dimensional data") of a patient's oral cavity by using the technology disclosed in
ところが、術者や歯科技工士の技術レベルは様々であるため、取得された三次元データに基づいて欠損箇所に適切な補綴物データを生成することは必ずしも容易ではなく、より簡単に適切な補綴物を作製することができる技術が望まれている。 However, since the skill levels of operators and dental technicians vary, it is not always easy to generate appropriate prosthetic data for the defect site based on the acquired three-dimensional data. A technology that can create objects is desired.
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、より簡単に適切な補綴物を作製することができるデータ生成装置、スキャナシステム、データ生成方法、およびデータ生成用プログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such problems, and provides a data generating apparatus, a scanner system , a data generating method, and a data generating method that can produce an appropriate prosthesis more easily. The purpose is to provide a generation program.
本開示の一例に従えば、歯牙の補綴物を作製するための三次元データを生成するデータ生成装置が提供される。データ生成装置は、欠損した歯牙である欠損歯牙と当該欠損歯牙の周辺に位置しかつ当該欠損歯牙を含まない周辺歯牙とが隣接する複数の歯牙ごとに、当該隣接する複数の歯牙においてスキャンされたスキャン対象部位の三次元形状を示すための当該スキャン対象部位を構成する複数の点のそれぞれにおける三次元の位置情報を含む三次元データを取得する取得部と、複数のデータから潜在変数を抽出するために機械学習が行われたVAEにおける第1アルゴリズムを含む抽出モデルに基づいて、取得部によって取得された三次元データから、周辺歯牙の特徴に関する潜在変数を隣接する複数の歯牙ごとに抽出する抽出部と、予め隣接する複数の歯牙ごとの歯牙の特徴に関する潜在変数を蓄積する蓄積部と、複数の潜在変数に基づきデータを生成するために機械学習が行われたVAEにおける第2アルゴリズムを含む生成モデルに基づいて、抽出部によって抽出された隣接する複数の歯牙ごとの周辺歯牙の特徴に関する潜在変数と、蓄積部によって蓄積されている隣接する複数の歯牙ごとの歯牙の特徴に関する潜在変数とを用いて、欠損歯牙の欠損箇所に適合する補綴物を作製するための三次元データを生成する生成部とを備える。 According to one example of the present disclosure, a data generation device is provided for generating three-dimensional data for fabricating a dental prosthesis . The data generation device scans the adjacent teeth for each of a plurality of teeth in which the missing tooth, which is a missing tooth, and peripheral teeth that are located around the missing tooth and do not include the missing tooth are adjacent to each other. An acquisition unit that acquires three-dimensional data including three-dimensional position information for each of a plurality of points that constitute the scan target region for indicating the three-dimensional shape of the scan target region, and extracts latent variables from the plurality of data. Extraction that extracts latent variables related to the characteristics of peripheral teeth for each of a plurality of adjacent teeth from the three- dimensional data acquired by the acquisition unit based on an extraction model that includes the first algorithm in VAE where machine learning is performed for an accumulator for preliminarily accumulating latent variables relating to tooth characteristics for each of a plurality of adjacent teeth; and a second algorithm in VAE in which machine learning is performed to generate data based on the plurality of latent variables. Based on the model, the latent variables related to the peripheral tooth features of each of the adjacent teeth extracted by the extraction unit and the latent variables related to the tooth features of each of the adjacent teeth accumulated by the storage unit are used. and a generator for generating three-dimensional data for producing a prosthesis that fits the missing part of the missing tooth .
本開示の一例に従えば、歯牙の補綴物を作製するための三次元データを生成するスキャナシステムが提供される。スキャナシステムは、三次元カメラを用いて、欠損した歯牙である欠損歯牙と当該欠損歯牙の周辺に位置しかつ当該欠損歯牙を含まない周辺歯牙とが隣接する複数の歯牙ごとに、当該隣接する複数の歯牙においてスキャンされたスキャン対象部位の三次元形状を示すための当該スキャン対象部位を構成する複数の点のそれぞれにおける三次元の位置情報を含む三次元データを取得する三次元スキャナと、三次元スキャナによって取得された三次元データに基づき、欠損歯牙の欠損箇所に適合する補綴物を作製するための三次元データを生成するデータ生成装置とを備える。データ生成装置は、三次元スキャナによって取得されたスキャン対象部位を構成する複数の点のそれぞれにおける三次元の位置情報を含む三次元データを取得する取得部と、複数のデータから潜在変数を抽出するために機械学習が行われたVAEにおける第1アルゴリズムを含む抽出モデルに基づいて、取得部によって取得された三次元データから、周辺歯牙の特徴に関する潜在変数を隣接する複数の歯牙ごとに抽出する抽出部と、予め隣接する複数の歯牙ごとの歯牙の特徴に関する潜在変数を蓄積する蓄積部と、複数の潜在変数に基づきデータを生成するために機械学習が行われたVAEにおける第2アルゴリズムを含む生成モデルに基づいて、抽出部によって抽出された隣接する複数の歯牙ごとの周辺歯牙の特徴に関する潜在変数と、蓄積部によって蓄積されている隣接する複数の歯牙ごとの歯牙の特徴に関する潜在変数とを用いて、補綴物を作製するための三次元データを生成する生成部とを含む。 According to one example of the present disclosure, a scanner system is provided for generating three-dimensional data for fabricating a dental prosthesis . The scanner system uses a three-dimensional camera to scan for each of a plurality of adjacent teeth a missing tooth , which is a missing tooth, and peripheral teeth that are located around the missing tooth and do not include the missing tooth. a three-dimensional scanner for acquiring three-dimensional data including three-dimensional position information at each of a plurality of points constituting the scan target region for indicating the three-dimensional shape of the scan target region scanned in the tooth; and a data generating device for generating three -dimensional data for manufacturing a prosthesis that fits the missing part of the missing tooth based on the three-dimensional data acquired by the scanner. The data generation device includes an acquisition unit that acquires three-dimensional data including three-dimensional position information at each of a plurality of points that constitute a scan target region acquired by a three-dimensional scanner, and a latent variable that extracts latent variables from the plurality of data. Extraction that extracts latent variables related to the characteristics of peripheral teeth for each of a plurality of adjacent teeth from the three- dimensional data acquired by the acquisition unit based on an extraction model that includes the first algorithm in VAE where machine learning is performed for an accumulator for preliminarily accumulating latent variables relating to tooth characteristics for each of a plurality of adjacent teeth; and a second algorithm in VAE in which machine learning is performed to generate data based on the plurality of latent variables. Based on the model, the latent variables related to the peripheral tooth features of each of the adjacent teeth extracted by the extraction unit and the latent variables related to the tooth features of each of the adjacent teeth accumulated by the storage unit are used. and a generator for generating three-dimensional data for fabricating the prosthesis .
本開示の一例に従えば、歯牙の補綴物を作製するための三次元データをコンピュータが生成するデータ生成方法が提供される。データ生成方法は、コンピュータが実行する処理として、欠損した歯牙である欠損歯牙と当該欠損歯牙の周辺に位置しかつ当該欠損歯牙を含まない周辺歯牙とが隣接する複数の歯牙ごとに、当該隣接する複数の歯牙においてスキャンされたスキャン対象部位の三次元形状を示すための当該スキャン対象部位を構成する複数の点のそれぞれにおける三次元の位置情報を含む三次元データを取得するステップと、複数のデータから潜在変数を抽出するために機械学習が行われたVAEにおける第1アルゴリズムを含む抽出モデルに基づいて、取得するステップによって取得された三次元データから、周辺歯牙の特徴に関する潜在変数を隣接する複数の歯牙ごとに抽出するステップと、複数の潜在変数に基づきデータを生成するために機械学習が行われたVAEにおける第2アルゴリズムを含む生成モデルに基づいて、抽出するステップによって抽出された隣接する複数の歯牙ごとの周辺歯牙の特徴に関する潜在変数と、予め蓄積されている隣接する複数の歯牙ごとの歯牙の特徴に関する潜在変数とを用いて、欠損歯牙の欠損箇所に適合する補綴物を作製するための三次元データを生成するステップとを含む。 According to one example of the present disclosure, a data generation method is provided for computer generating three-dimensional data for fabricating a dental prosthesis. In the data generation method, as a process executed by a computer, for each of a plurality of teeth in which a missing tooth that is a missing tooth and peripheral teeth that are located around the missing tooth and do not include the missing tooth are adjacent, the adjacent tooth a step of acquiring three-dimensional data including three-dimensional positional information of each of a plurality of points constituting the scan target region for indicating the three-dimensional shape of the scan target region scanned in the plurality of teeth; From the three-dimensional data acquired by the step of acquiring , based on an extraction model comprising a first algorithm in VAE where machine learning was performed to extract latent variables from adjacent multiple and based on a generative model including a second algorithm in VAE where machine learning is performed to generate data based on a plurality of latent variables. To create a prosthesis that fits the missing part of the missing tooth by using the latent variables related to the characteristics of the peripheral teeth of each tooth and the latent variables related to the characteristics of the teeth of multiple adjacent teeth that have been accumulated in advance . and generating three-dimensional data of
本開示の一例に従えば、歯牙の補綴物を作製するための三次元データを生成するデータ生成用プログラムが提供される。データ生成用プログラムは、コンピュータに、欠損した歯牙である欠損歯牙と当該欠損歯牙の周辺に位置しかつ当該欠損歯牙を含まない周辺歯牙とが隣接する複数の歯牙ごとに、当該隣接する複数の歯牙においてスキャンされたスキャン対象部位の三次元形状を示すための当該スキャン対象部位を構成する複数の点のそれぞれにおける三次元の位置情報を含む三次元データを取得するステップと、複数のデータから潜在変数を抽出するために機械学習が行われたVAEにおける第1アルゴリズムを含む抽出モデルに基づいて、取得するステップによって取得された三次元データから、周辺歯牙の特徴に関する潜在変数を隣接する複数の歯牙ごとに抽出するステップと、複数の潜在変数に基づきデータを生成するために機械学習が行われたVAEにおける第2アルゴリズムを含む生成モデルに基づいて、抽出するステップによって抽出された隣接する複数の歯牙ごとの周辺歯牙の特徴に関する潜在変数と、予め蓄積されている隣接する複数の歯牙ごとの歯牙の特徴に関する潜在変数とを用いて、欠損歯牙の欠損箇所に適合する補綴物を作製するための三次元データを生成するステップとを実行させる。 According to one example of the present disclosure, a data generation program is provided for generating three-dimensional data for fabricating a dental prosthesis. A program for generating data causes a computer to generate a plurality of adjacent teeth for each of a plurality of teeth adjacent to a missing tooth that is a missing tooth and peripheral teeth that are located around the missing tooth and do not include the missing tooth. acquiring three-dimensional data including three-dimensional position information at each of a plurality of points constituting the scan target region for indicating the three-dimensional shape of the scan target region scanned in; From the three-dimensional data acquired by the acquiring step, the latent variables related to the characteristics of the peripheral teeth are extracted from the three- dimensional data acquired by the acquiring step based on the extraction model including the first algorithm in VAE where machine learning is performed to extract the and a plurality of adjacent teeth extracted by the step of extracting based on a generative model comprising a second algorithm in a machine-learned VAE to generate data based on a plurality of latent variables Three-dimensional prosthesis for creating a prosthesis that fits the missing part of the missing tooth and generating data.
本発明によれば、より簡単に適切な補綴物を作製することができる。 According to the present invention, a suitable prosthesis can be produced more easily.
本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰り返さない。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same or corresponding parts in the drawings are given the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.
[適用例]
図1は、本実施の形態に係るデータ処理装置の適用例を示す模式図である。
[Application example]
FIG. 1 is a schematic diagram showing an application example of a data processing apparatus according to this embodiment.
図1に示すように、ユーザ1は、スキャナシステム10を用いることで、対象者2が有する歯牙を含む口腔内の三次元形状のデータ(三次元データ)を取得することができる。なお、「ユーザ」は、歯科医師などの術者、歯科助手、歯科大学の先生または生徒、歯科技工士、メーカの技術者、製造工場の作業者など、スキャナシステム10を用いる者であればいずれであってもよい。「対象者」は、歯科医院の患者、歯科大学における被験者など、スキャナシステム10の対象となる者であればいずれであってもよい。また、「対象者」は、生身の人間に限らず、人体模型であってもよいし、頭部模型であってもよい。
As shown in FIG. 1 , the
本実施の形態に係るスキャナシステム10は、三次元スキャナ200と、データ処理装置100と、ディスプレイ300とを備える。三次元スキャナ200は、内蔵された三次元カメラによってスキャン対象の三次元データを取得する。具体的には、三次元スキャナ200は、対象者2の口腔内をスキャンすることで、スキャン対象の部位を構成する複数の点のそれぞれの位置情報(たとえば、歯牙の横方向、奥行き方向、高さ方向の座標)や色情報(たとえば、歯牙の表面の色)を、光学センサなどを用いて取得する。データ処理装置100は、三次元スキャナ200によって取得された三次元データに基づき三次元画像を生成し、生成した三次元画像をディスプレイ300に表示する。
具体的には、ユーザ1は、対象者2の欠損歯牙の欠損箇所に適合した補綴物を作製するための補綴物データをコンピュータ上でデジタル設計するために、三次元スキャナ200によって対象者2の口腔内を撮像する。ユーザ1が口腔内を撮像するごとに三次元データが順次取得され、少なくとも欠損歯牙を含む口腔内の三次元画像がディスプレイ300に表示される。ユーザ1は、ディスプレイ300に表示された三次元画像を確認しながら三次元データの不足部分を重点的にスキャンしていく。このようにして記録された三次元データは、補綴物の作製に用いられる。
Specifically, the
「欠損歯牙」には、たとえば、支台歯、窩洞、およびインプラント体など、う蝕または治療時の切削によってその形状が欠損している歯牙が含まれる。「補綴物」には、たとえば、クラウン、ブリッジ、インプラント、インレーなど、補綴歯科で採用される公知の種々の詰め物や被せ物が含まれる。 A "missing tooth" includes, for example, an abutment tooth, a cavity, and an implant body, whose shape has been lost due to caries or cutting during treatment. "Prostheses" include, for example, crowns, bridges, implants, inlays, and other known various fillings and caps employed in prosthetic dentistry.
たとえば、クラウンによって欠損歯牙の欠損箇所を補綴する場合、術者は、先ずタービンなどの切削器具によって歯のう蝕部分を削り取って支台歯を形成し、その上にクラウンを装着する。このとき、マージンと呼ばれる支台歯の外縁と、クラウンの外縁とを密着させなければ、二次う蝕の原因になる。インレーによって欠損箇所を補綴する場合も同様に、歯のう蝕部分を削り取った後の窩洞に対して、インレーを密着させなければ、二次う蝕の原因になる。 For example, when prostheticing a missing tooth with a crown, an operator first forms an abutment tooth by scraping off the carious portion of the tooth with a cutting instrument such as a turbine, and then mounts a crown thereon. At this time, if the outer edge of the abutment tooth, called the margin, and the outer edge of the crown are not brought into close contact with each other, secondary caries may occur. Similarly, in the case of using an inlay to prosthetic a defect, secondary caries may occur if the inlay is not brought into close contact with the cavity after the carious portion of the tooth has been scraped away.
また、補綴物の作製においては、欠損箇所(欠損歯牙)の周辺の歯牙(以下、「周辺歯牙」とも称する)、つまり、欠損歯牙に隣合う歯牙(以下、「隣接歯牙」とも称する)と補綴物との間の距離、および欠損箇所(欠損歯牙)に対向する歯牙(以下、「対向歯牙」とも称する)と補綴物との間の距離が適切であることも重要である。なお、「隣合う」とは、欠損歯牙に接しながら当該欠損歯牙の隣に位置すること、または欠損歯牙に接することなく当該欠損歯牙の隣に位置することを含む。 In addition, in the production of a prosthesis, the teeth around the missing part (missing tooth) (hereinafter also referred to as "peripheral teeth"), that is, the teeth adjacent to the missing tooth (hereinafter also referred to as "adjacent teeth") and the prosthesis It is also important that the distance between objects and the distance between the tooth opposite the missing part (missing tooth) (hereinafter also referred to as "opposing tooth") and the prosthesis is appropriate. Note that "adjacent" includes being positioned next to the missing tooth while being in contact with the missing tooth, or being positioned next to the missing tooth without being in contact with the missing tooth.
さらに、詳しくは後述するが、歯牙には、中切歯、側切歯、犬歯、第1小臼歯、第2小臼歯、第1大臼歯、第2大臼歯、および第3大臼歯といったように、様々な種類がある。また、歯牙の種類に応じてその形状が特徴的であり、これらの形状は歯の噛み合わせなどに影響する。よって、欠損歯牙と同じ種類の補綴物、すなわち出来る限り欠損歯牙と同じ形状(特徴)を有する補綴物を作製することが重要である。 Furthermore, although details will be described later, teeth include central incisors, lateral incisors, canines, first premolars, second premolars, first molars, second molars, and third molars. , there are various types. In addition, the shape of teeth is characteristic according to the type of tooth, and these shapes affect the meshing of the teeth. Therefore, it is important to produce a prosthesis of the same type as the missing tooth, that is, a prosthesis having the same shape (characteristics) as the missing tooth as much as possible.
このように、補綴物の作製においては、重要な点が多数存在するが、ユーザ1である術者や歯科技工士の技術レベルは様々であるため、欠損箇所に適切な補綴物データを生成することは必ずしも容易ではない。
As described above, there are many important points in the production of a prosthesis, but since the skill level of the operator and the dental technician who are the
そこで、本実施の形態に係るスキャナシステム10は、データ処理装置100が有するAI(人工知能:Artificial Intelligence)を利用して、三次元スキャナ200によって取得された三次元データに基づき、欠損箇所に適切な補綴物データを生成するように構成されている。
Therefore, the
具体的には、ユーザ1が三次元スキャナ200を用いて対象者2の口腔内をスキャンすると、少なくとも欠損歯牙を含む三次元データがデータ処理装置100に入力される。データ処理装置100は、入力された三次元データおよび生成モデルに基づき、欠損箇所に適合する補綴物データを自動的に生成する。補綴物データは、補綴物そのものを作製するための三次元データとして、補綴物を構成する複数の点のそれぞれの位置情報(縦方向、横方向、高さ方向の各軸の座標)を含む。補綴物データの出力形式は、PCDファイル、STLファイル、またはPLYファイルなどが適用される。
Specifically, when the
このようにしてデータ処理装置100によって生成された補綴物データは、歯科技工所に出力される。歯科技工所においては、データ処理装置100から取得した補綴物データに基づき、歯科技工士が補綴物を作製する。
The prosthesis data generated by the
また、補綴物を自動で製造可能な自動製造装置600が歯科医院内に配置されている場合、データ処理装置100によって生成された補綴物データは、自動製造装置600に出力されてもよい。このようにすれば、ユーザ1は、自動製造装置600によっても補綴物データに基づき補綴物を作製することができる。自動製造装置600の一例としては、ミリングマシンおよび3Dプリンタなどが挙げられる。
Further, when an
このように、本実施の形態に係るスキャナシステム10によれば、データ処理装置100が有するAIを利用して、三次元スキャナ200によって取得された三次元データに基づき補綴物データが自動的に生成される。スキャナシステム10は、AIを利用することで、ユーザ1では抽出できない歯牙の特徴を見出すこともでき、これにより、ユーザ1は、より簡単に適切な補綴物を得ることができる。
As described above, according to the
[スキャン対象となる歯牙の一例]
図2は、本実施の形態に係る三次元スキャナ200のスキャン対象となる歯牙の一例を示す模式図である。なお、図2においては、三次元スキャナ200のスキャン対象となる歯牙が線図によって表されている。
[An example of a tooth to be scanned]
FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a tooth to be scanned by the three-
図2に示すように、三次元スキャナ200のスキャン対象となる歯牙が上顎の切歯である場合、得られる三次元画像が、上唇側の部位、口蓋側の部位、および切縁側の部位の画像を少なくとも含むように、ユーザ1によって対象者2の口腔内がスキャンされる。また、三次元スキャナ200のスキャン対象となる歯牙が上顎の犬歯および臼歯である場合、得られる三次元画像が、頬側の部位、口蓋側の部位、および咬合する部位の画像を少なくとも含むように、ユーザ1によって対象者2の口腔内がスキャンされる。三次元スキャナ200のスキャン対象となる歯牙が下顎の切歯である場合、得られる三次元画像が、下唇側の部位、舌側の部位、および切縁側の部位の画像を少なくとも含むように、ユーザ1によって対象者2の口腔内がスキャンされる。三次元スキャナ200のスキャン対象となる歯牙が下顎の犬歯および臼歯である場合、得られる三次元画像が、頬側の部位、舌側の部位、および咬合する部位の画像を少なくとも含むように、ユーザ1によって対象者2の口腔内がスキャンされる。
As shown in FIG. 2, when the tooth to be scanned by the three-
一般的に、対象者2の歯牙は、その種類によって形状および大きさが異なる。たとえば、上顎の切歯の場合、上唇側の面は一般的にU字形であるのに対して、上顎の犬歯の場合、頬側の面は一般的に五角形である。各歯牙は、形状および大きさがその種類に応じて特徴的である。よって、各歯牙の特徴(種類)を見極めながら補綴物データをデジタル設計することは、術者や歯科技工士の知見に大きく依存することになる。 In general, the teeth of the subject 2 differ in shape and size depending on their type. For example, for maxillary incisors, the upper labial surface is generally U-shaped, whereas for maxillary canines, the buccal surface is generally pentagonal. Each tooth is characteristic in shape and size according to its type. Therefore, digitally designing prosthesis data while ascertaining the characteristics (types) of each tooth greatly depends on the knowledge of the operator and the dental technician.
[スキャン対象となる歯牙の種類]
図3は、本実施の形態に係る三次元スキャナ200のスキャン対象となる歯牙の種類を説明するための模式図である。
[Type of tooth to be scanned]
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the types of teeth to be scanned by the three-
図3に示すように、各歯牙には、その種類および位置に応じて、中切歯、側切歯、犬歯、第1小臼歯、第2小臼歯、第1大臼歯、第2大臼歯、および第3大臼歯といったように名称が付されている。また、口腔内において、上顎右側、上顎左側、下顎右側、および下顎左側のそれぞれに、上述した各歯牙が一般的には存在する。 As shown in FIG. 3, each tooth has a central incisor, a lateral incisor, a canine, a first premolar, a second premolar, a first molar, a second molar, and third molars. Further, in the oral cavity, the above-described teeth are generally present on each of the right upper jaw, the left upper jaw, the right lower jaw, and the left lower jaw.
さらに、各歯牙には、その種類および位置に応じて、所定の番号が割り当てられている。たとえば、中切歯には1番が割り当てられ、側切歯には2番が割り当てられ、犬歯には3番が割り当てられ、第1小臼歯には4番が割り当てられ、第2小臼歯は5番が割り当てられ、第1大臼歯には6番が割り当てられ、第2大臼歯には7番が割り当てられ、第3大臼歯には8番が割り当てられている。
Furthermore, each tooth is assigned a predetermined number according to its type and position. For example, the central incisor is assigned
[データ処理装置の学習段階における機能構成]
図4は、本実施の形態に係るデータ処理装置100の学習段階における機能構成を示す模式図である。なお、データ処理装置100は、歯牙の補綴物を作製するための補綴物データを生成する機能を有していてもよく、「データ生成装置」とも称される。
[Functional Configuration in Learning Stage of Data Processing Device]
FIG. 4 is a schematic diagram showing the functional configuration in the learning stage of
図4に示すように、データ処理装置100は、入力部1102と、データ生成部1104と、識別部1106とを有する。これらの各機能は、後述するデータ処理装置100の演算装置130が、OS127、識別用プログラム120、学習用プログラム121、およびデータ処理用プログラム125などを実行することで実現される。なお、データ処理用プログラム125は、補綴物データを生成する処理を含んでいてもよく、「データ生成用プログラム」とも称される。
As shown in FIG. 4 , the
入力部1102には、歯牙の三次元データが入力される。入力部1102に入力される三次元データは、任意の歯牙、当該任意の歯牙と隣合う隣接歯牙、当該任意の歯牙と対向する対向歯牙、対向歯牙と隣合う歯牙、および当該任意の歯牙の反対側(はんたいそく)の歯牙の少なくともいずれか1つの三次元データを含む。
Three-dimensional data of teeth is input to the
たとえば、図3を参照して、任意の歯牙が上顎左側の犬歯(3番)である場合、各歯牙を以下のように例示することができる。たとえば、上顎左側の犬歯(3番)と隣合う隣接歯牙としては、上顎左側の側切歯(2番)、中切歯(1番)、第1小臼歯(4番)、または第2小臼歯(5番)などが挙げられる。上顎左側の犬歯(3番)と対向する対向歯牙としては、下顎左側の犬歯(3番)などが挙げられる。上顎左側の犬歯(3番)と対向する対向歯牙と隣合う歯牙としては、下顎左側の側切歯(2番)または第1小臼歯(4番)などが挙げられる。また、任意の歯牙の反対側の歯牙とは、任意の歯牙が属する歯列における左右の反対側の歯牙のことである。たとえば、上顎左側の犬歯(3番)の反対側の歯牙としては、上顎右側の犬歯(3番)などが挙げられる。 For example, referring to FIG. 3, if an arbitrary tooth is the maxillary left canine (number 3), each tooth can be exemplified as follows. For example, the adjacent teeth adjacent to the maxillary left canine (3rd) include the maxillary left lateral incisor (2nd), central incisor (1st), first premolar (4th), or second minor tooth. Molar tooth (number 5) and the like. The opposing teeth facing the upper left canine (3rd) include the lower left canine (3rd). Examples of the teeth adjacent to the opposing teeth facing the maxillary left canine (number 3) include the mandibular left lateral incisor (number 2) or the first premolar (number 4). Further, the tooth on the opposite side of an arbitrary tooth is the tooth on the left and right opposite sides in the row of teeth to which the arbitrary tooth belongs. For example, the tooth on the opposite side of the maxillary left canine (number 3) includes the maxillary right canine (number 3).
なお、入力部1102には、三次元スキャナ200によって取得された実際の歯牙の三次元データに限らず、学習用に予め用意された三次元データのモデルが入力されてもよい。さらに、入力部1102には、ユーザによって入力された、任意の歯牙、隣接歯牙、対向歯牙、対向歯牙と隣合う歯牙、および反対側の歯牙などの三次元データに含まれる各歯牙の種類(名称または番号)を特定するためのデータ(たとえば、歯牙の名称または番号)が入力される。
Note that the
図4に示すように、学習段階の一例として、入力部1102には、任意の歯牙が省略された歯列における各歯牙の三次元データ、および当該歯列における各歯牙の種類(名称や番号)を特定するためのデータが入力されてもよい。
As shown in FIG. 4, as an example of the learning stage, the
データ生成部1104は、歯牙の三次元データを生成する生成部1144を含む。たとえば、生成部1144は、入力部1102から入力された三次元データおよび生成モデル1144aに基づき、任意の歯牙に適合する三次元データ(以下、補綴物データともいう)を生成する。このような生成部1144による補綴物データを生成する処理を「データ生成処理」とも称する。また、三次元データに含まれる各歯牙の種類(名称または番号)が入力部1102に入力された場合、生成部1144は、ユーザによって入力された、三次元データに含まれる各歯牙の種類(名称または番号)にさらに基づいて、補綴物データを生成する。
The
ここで、図5を参照しながら、データ生成部1104について具体的に説明する。図5は、本実施の形態に係るデータ生成部1104の機能構成を示す模式図である。図5に示すように、データ生成部1104は、取得部1141と、抽出部1142と、蓄積部1143と、生成部1144とを有する。
Here, the
取得部1141は、入力部1102から入力された三次元データを取得する。抽出部1142は、抽出モデル1142aに基づいて、取得部1141によって取得された三次元データから、歯牙の特徴に関する潜在変数を抽出する。
具体的には、抽出モデル1142aは、複数のデータから潜在変数を抽出するために機械学習が行われたアルゴリズム(「第1アルゴリズム」に対応する)を含む。たとえば、抽出モデル1142aは、図示しないニューラルネットワークと、当該ニューラルネットワークによって用いられるパラメータとを含む。抽出モデル1142aのニューラルネットワークにおいては、中間層が多層構造になることで、ディープラーニングによる処理が行われる。なお、抽出モデル1142aのニューラルネットワークの仕組みには既存のものが適用されてもよい。
Specifically, the
抽出部1142は、エンコーダと称される機能を有し、抽出モデル1142aに基づき、取得部1141によって取得された歯牙の三次元データを解析することで、当該歯牙の特徴を多面的に捉え、その結果に基づいて、歯牙の三次元データから当該歯牙の種類を特徴付ける潜在的な変数を潜在変数として抽出する。たとえば、抽出部1142は、歯牙の形状(全体の大きさ、全体の形状、エッジの形状など)、歯牙の位置、歯牙の色、周辺歯牙との関係(位置関係、接触具合など)といった歯牙を特徴付ける各要素について、その特徴となるものを潜在変数として抽出する。なお、抽出部1142は、1回の三次元データの取得ごとに1つの潜在変数を抽出するものに限らず、1回の三次元データの取得ごとに複数の潜在変数を抽出するものであってもよい。
The
蓄積部1143は、抽出部1142によって抽出された潜在変数を特定するためのデータ(以下、「潜在変数データ」とも称する)を蓄積する。なお、蓄積部1143における潜在変数データの蓄積については、図9および図10を参照しながら後述する。
The
生成部1144の生成モデル1144aは、複数の潜在変数に基づきデータを生成するために機械学習が行われたアルゴリズム(「第2アルゴリズム」に対応する)を含む。たとえば、生成モデル1144aは、図示しないニューラルネットワークと、当該ニューラルネットワークによって用いられるパラメータとを含む。生成モデル1144aのニューラルネットワークにおいては、中間層が多層構造になることで、ディープラーニングによる処理が行われる。なお、生成モデル1144aのニューラルネットワークの仕組みには既存のものが適用されてもよい。
The
生成部1144は、デコーダと称される機能を有し、任意の歯牙が省略された歯列における各歯牙の三次元データが取得部1141によって取得されると、生成モデル1144aに基づき、任意の歯牙の周辺に位置する歯牙である周辺歯牙(たとえば、任意の歯牙と隣合う隣接歯牙、任意の歯牙と対向する対向歯牙、対向歯牙と隣合う歯牙、任意の歯牙の反対側の歯牙)の特徴に関する潜在変数と、蓄積部1143によって既に蓄積されている潜在変数データによって特定される潜在変数とを用いて、任意の歯牙に適合する三次元データ(補綴物データ)を生成する。たとえば、生成部1144は、任意の歯牙の種類(名称または番号)と同じ種類(名称または番号)の歯牙の三次元データ(補綴物データ)を生成する。
The
上述したデータ生成部1104には、3次元画像に特化した処理を行うプログラムとして、たとえば、AAE、“Learning Representations and Generative Models”、ShapeVAE、“Shape Generation using Spatially Partitioned Point Clouds”、FoldingNet、P2P-Net、PCN(Point Completion Network)、PPF-FoldingNet、PC-GAN、およびDeepSDFなどが用いられるが、その他のプログラムが用いられてもよい。
In the
図4に戻り、生成部1144によって生成された補綴物データは、識別部1106に出力される。識別部1106は、生成部1144によって生成された補綴物データと、ユーザによって入力された正解データとに基づき、当該補綴物データが適切か否かを識別する。補綴物データが適切か否かの識別としては、補綴物データに基づき作製される補綴物の形状が正解データとして入力された見本となる歯牙の形状と一致しているか否かを識別すること、補綴物データに基づき作製される補綴物の形状と正解データとして入力された見本となる歯牙の形状との類似度が基準値以上であるか否かを識別すること、補綴物データに基づき作製される補綴物の歯牙の種類(名称または番号)が正解データとして入力された任意の歯牙の種類(名称または番号)と一致しているか否かを識別すること、などが挙げられる。このような識別部1106による補綴物データが適切か否かを識別する処理を「識別処理」とも称する。
Returning to FIG. 4 , the prosthesis data generated by the
本実施の形態においては、識別部1106は、生成部1144によって生成された補綴物データに基づき作製される補綴物の形状と正解データとして入力された見本となる歯牙の形状とが一致するか否かを識別する。
In this embodiment, the
たとえば、任意の歯牙として、下顎右側における6番の第1大臼歯が省略された場合、ユーザ1は、正解データとして当該6番の第1大臼歯に対応する三次元データをデータ処理装置100に予め入力する。データ処理装置100においては、6番の第1大臼歯が省略されている口腔内の三次元データが入力されると、生成部1144は、入力された三次元データと生成モデル1144aとに基づき、出来る限り6番の第1大臼歯の特徴を有する補綴物を作製するための補綴物データを生成しようとする。識別部1106は、生成部1144によって生成された補綴物データと、ユーザによって予め入力された6番の第1大臼歯に対応する三次元データとを比較し、両者が一致するか否かを識別する。
For example, if the
識別部1106によって得られた識別結果は、生成部1144にフィードバックされる。生成モデル1144aは、識別部1106からフィードバックされた識別結果に基づき、機械学習される。このような生成モデル1144aを機械学習させる処理を「学習処理」とも称する。
The identification result obtained by
たとえば、学習処理において、生成モデル1144aは、識別結果に基づき、生成部1144によって生成された補綴物データが、正解データと一致すると判定すればパラメータを更新しない一方で、一致しないと判定すれば両者が一致するようにパラメータを更新することで、パラメータの最適化を図る。なお、生成モデル1144aは、生成部1144によって生成された補綴物データと正解データとが完全に一致する場合に限らず、生成部1144によって生成された補綴物データと正解データとの一致度が所定の基準値を超える場合に両者が一致すると判断してもよい。このように、学習処理において、生成モデル1144aは、パラメータが最適化されることで機械学習される。なお、生成モデル1144aにおいて、パラメータが更新されるものに限らず、ニューラルネットワーク(たとえば、ニューラルネットワークのアルゴリズム)が更新されるものであってもよい。
For example, in the learning process, the
このように構成されたデータ処理装置100においては、三次元スキャナ200によって取得された三次元データ、あるいは学習用に予め用意された三次元データが入力される。学習前において、生成部1144は、省略された任意の歯牙に適合する適切な補綴物データを生成することはできないが、先ずは、自身の予測に従って、三次元データおよび生成モデル1144aに基づき補綴物データを生成してみる。識別部1106は、生成部1144によって生成された補綴物データが、正解データと一致するか否かを識別し、その識別結果を生成部1144にフィードバックする。生成部1144は、フィードバックされた識別結果に基づき、生成モデル1144aを機械学習することで、学習前よりも一層、正解データに近づくように、適切な補綴物データを生成するようになる。また、このような機械学習を繰り返すことによって、生成部1144による補綴物データの生成の精度が向上する。
In the
さらに、任意の歯牙、隣接歯牙、対向歯牙、対向歯牙と隣合う歯牙、および反対側の歯牙などの三次元データに含まれる各歯牙の種類(名称または番号)が入力部1102に入力される場合、生成部1144は、三次元データに含まれる各歯牙の種類(名称または番号)に基づいて補綴物データを生成することになる。この場合、生成部1144は、ユーザによって入力された各歯牙の種類(名称または番号)も考慮して機械学習を行うこととなり、より精度の高い補綴物データを生成することができるようになる。
Furthermore, when the type (name or number) of each tooth included in the three-dimensional data, such as an arbitrary tooth, an adjacent tooth, an opposing tooth, an opposing tooth and adjacent teeth, and an opposing tooth, is input to the
[データ処理装置の実用段階における機能構成]
図6は、本実施の形態に係るデータ処理装置100の実用段階における機能構成を示す模式図である。
[Functional Configuration of Data Processing Device in Practical Stage]
FIG. 6 is a schematic diagram showing the functional configuration of the
図4および図5で説明した学習処理によって、生成部1144における生成モデル1144aが機械学習される度に、生成モデル1144aは、より適切な補綴物を作製するための補綴物データを生成できるようになる。生成部1144が基準を満たす適切な補綴物を作製するための補綴物データを生成できるようになると、ユーザは、データ処理装置100を実用段階で使用することになる。つまり、学習済みのデータ処理装置100を搭載したスキャナシステム10が市場に投入されることで、ユーザ1である術者によって実際の患者の補綴物を作製するための補綴物データが取得される。
Each time the
図6に示すように、実用段階においては、生成モデル1144aの機械学習を必要としないため、データ処理装置100は、学習処理に係る識別部1106を備えなくてもよい。術者が三次元スキャナ200を用いて実際の患者の口腔内の三次元データを取得すると、取得された三次元データが入力部1102から入力される。生成部1144は、入力部1102から入力された三次元データおよび学習済みの生成モデル1144aに基づき、補綴物データを生成する。生成部1144によって生成された補綴物データは、歯科技工所または自動製造装置600に送信される。そして、補綴物データに基づき患者の口腔内における欠損箇所に適した補綴物が作製される。なお、補綴物データの生成後に、ユーザが生成された補綴物データを微調整して最終的に補綴物を完成させた場合、完成させた補綴物データを正解データとして生成モデル1144aを機械学習させてもよい。
As shown in FIG. 6, since machine learning of the
なお、データ処理装置100は、実用段階においても識別部1106を備えていてもよく、さらに、実用段階においても学習処理を実行するものであってもよい。このようにすれば、データ処理装置100を搭載したスキャナシステム10が製品として市場に投入された後であっても、実際の患者の口腔内の三次元データに基づき、生成モデル1144aを機械学習させることができる。これにより、実用段階において、生成部1144による補綴物データの生成精度を向上させることができる。
Note that the
[システムの全体構成]
図7は、本実施の形態に係るシステムの全体構成を示す模式図である。
[Overall system configuration]
FIG. 7 is a schematic diagram showing the overall configuration of the system according to this embodiment.
図7に示すように、スキャナシステム10は、複数のローカルA~Cのそれぞれに配置されている。たとえば、ローカルAおよびローカルBは歯科医院であり、当該歯科医院の院内において、ユーザ1である術者は、スキャナシステム10を利用して対象者2である患者の歯牙を含む三次元データを取得するとともに、補綴物データを生成する。また、ローカルCは歯科大学であり、当該歯科大学において、ユーザ1である先生や生徒は、対象者2である被験者の口腔内の三次元データを取得するとともに、補綴物データを生成する。ローカルA~Cのそれぞれで取得された口腔内の三次元データおよび補綴物データは、ネットワーク5を介して、ローカルDである歯科技工所に送信される。
As shown in FIG. 7, the
なお、ローカルA~Cのそれぞれで取得された口腔内の三次元データおよび補綴物データは、ネットワーク5を介して、管理センターに配置されたサーバ装置500に出力されてもよい。管理センターにおいては、サーバ装置500が、ローカルA~Cのそれぞれから取得した三次元データおよび補綴物データを蓄積して記憶し、ビッグデータとして保持する。
The intraoral three-dimensional data and the prosthesis data acquired by each of the locals A to C may be output via the
なお、サーバ装置500は、歯科医院などのローカルとは異なる管理センターに配置されるものに限らず、ローカル内に配置されてもよい。たとえば、ローカルA~Cのうちのいずれかのローカル内にサーバ装置500が配置されてもよい。また、1つのローカル内に複数のデータ処理装置100が配置されてもよく、さらに、当該1つのローカル内に当該複数のデータ処理装置100と通信可能なサーバ装置500が配置されてもよい。また、サーバ装置500は、クラウドサービスの形態で実現されてもよい。
Note that the
歯科技工所においては、ローカルA~Cのように、様々な所から口腔内の三次元データおよび補綴物データが集約される。このため、歯科技工所で保持されている口腔内の三次元データおよび補綴物データは、ネットワーク5を介して管理センターに送信されてもよいし、あるいは、CD(Compact Disc)およびUSB(Universal Serial Bus)メモリなどのリムーバブルディスク550を介して管理センターに送られてもよい。
In the dental laboratory, intraoral three-dimensional data and prosthesis data are aggregated from various locations such as local A to C. For this reason, intraoral three-dimensional data and prosthesis data held at the dental laboratory may be transmitted to the management center via the
なお、ネットワーク5を介さずに、ローカルA~Cのそれぞれからも、リムーバブルディスク550を介して口腔内の三次元データおよび補綴物データが管理センターに送られてもよい。また、ローカルA~Cのそれぞれの間においても、ネットワーク5またはリムーバブルディスク550を介して口腔内の三次元データおよび補綴物データを互いに送り合ってもよい。
The intraoral three-dimensional data and the prosthesis data may also be sent from each of the locals A to C to the management center via the
各ローカルA~Cのデータ処理装置100が保持する生成モデル1144aは、各ローカルA~Cのデータ処理装置100間で共通化されてもよい。
The
また、サーバ装置500がデータ処理装置100の機能を有していてもよい。たとえば、各ローカルA~Cは、取得した口腔内の三次元データをサーバ装置500に送信し、サーバ装置500は、各ローカルA~Cから受信したそれぞれの三次元データと、自身が保持する生成モデルとに基づき、それぞれにおける補綴物データを生成してもよい。そして、サーバ装置500は、各ローカルA~Cまたは歯科技工所に補綴物データを送信してもよい。このように、各ローカルA~Cのデータ処理装置100は、サーバ装置500が保持する生成モデルをクラウドサービスの形態で共有してもよい。このようにすれば、各ローカルA~Cは、三次元データをサーバ装置500に送信するだけで、サーバ装置500に補綴物データを生成させることができる。
Also, the
[データ処理装置のハードウェア構成]
図8は、本実施の形態に係るデータ処理装置100のハードウェア構成を示す模式図である。データ処理装置100は、たとえば、汎用コンピュータで実現されてもよいし、スキャナシステム10専用のコンピュータで実現されてもよい。
[Hardware Configuration of Data Processor]
FIG. 8 is a schematic diagram showing the hardware configuration of the
図8に示すように、データ処理装置100は、主なハードウェア要素として、スキャナインターフェース102と、ディスプレイインターフェース103と、周辺機器インターフェース105と、ネットワークコントローラ106と、メディア読取装置107と、PCディスプレイ108と、メモリ109と、ストレージ110と、演算装置130とを備える。
As shown in FIG. 8, the
スキャナインターフェース102は、三次元スキャナ200を接続するためのインターフェースであり、データ処理装置100と三次元スキャナ200との間のデータの入出力を実現する。
The
ディスプレイインターフェース103は、ディスプレイ300を接続するためのインターフェースであり、データ処理装置100とディスプレイ300との間のデータの入出力を実現する。ディスプレイ300は、たとえば、LCD(Liquid Crystal Display)または有機ELD(Electroluminescence Display)などで構成される。
The
周辺機器インターフェース105は、キーボード601およびマウス602などの周辺機器を接続するためのインターフェースであり、データ処理装置100と周辺機器との間のデータの入出力を実現する。
ネットワークコントローラ106は、ネットワーク5を介して、歯科技工所に配置された装置、管理センターに配置されたサーバ装置500、自動製造装置600、および他のローカルに配置された他のデータ処理装置100のそれぞれとの間でデータを送受信する。ネットワークコントローラ106は、たとえば、イーサネット(登録商標)、無線LAN(Local Area Network)、Bluetooth(登録商標)などの任意の通信方式に対応する。
The
メディア読取装置107は、三次元データおよび補綴物データなどの各種データを、リムーバブルディスク550に書き出したり、リムーバブルディスク550から読み出したりする。
The
PCディスプレイ108は、データ処理装置100専用のディスプレイである。PCディスプレイ108は、たとえば、LCDまたは有機ELディスプレイなどで構成される。なお、本実施の形態においては、PCディスプレイ108は、ディスプレイ300と別体であるが、ディスプレイ300と共通化されてもよい。
A
メモリ109は、演算装置130が任意のプログラムを実行するにあたって、プログラムコードやワークメモリなどを一時的に格納する記憶領域を提供する。メモリ109は、たとえば、DRAM(Dynamic Random Access Memory)またはSRAM(Static Random Access Memory)などの揮発性メモリデバイスで構成される。
The
ストレージ110は、識別処理、学習処理、およびデータ生成処理などに必要な各種のデータを格納する記憶領域を提供する。ストレージ110は、たとえば、ハードディスクまたはSSD(Solid State Drive)などの不揮発性メモリデバイスで構成される。
The
ストレージ110は、スキャン情報112と、抽出モデル1142aと、生成モデル1144aと、潜在変数データ1143aと、識別用プログラム120と、学習用プログラム121と、データ処理用プログラム(データ生成用プログラム)125と、OS(Operating System)127とを格納する。
スキャン情報112は、三次元スキャナ200によって取得された口腔内の三次元データ122と、当該三次元データ122に基づきデータ生成処理により生成された補綴物データ123と、当該補綴物データ123に対する識別処理による識別結果124とを含む。補綴物データ123および識別結果124は、三次元データ122に関連付けられてストレージ110に格納される。
The scan information 112 includes intraoral three-
識別用プログラム120は、識別処理を実行するためのプログラムである。学習用プログラム121は、生成モデル1144aの学習処理を実行するためのプログラムである。データ処理用プログラム125は、データ生成処理を実行するためのプログラムであり、データ生成用プログラムとも称される。
The
潜在変数データ1143aは、学習段階において抽出された潜在変数を特定するためのデータであり、ストレージ110内において1または複数の潜在変数データが蓄積されている。なお、学習段階に限らず、実用段階においても、潜在変数が抽出される度に当該潜在変数を特定するための潜在変数データがストレージ110に蓄積されてもよい。このようにすれば、学習段階に限らず、実用段階においても、補綴物データを生成する際に参照される潜在変数データを増やすことができ、補綴物データの生成精度を向上させることができる。
The latent
演算装置130は、各種のプログラムを実行することで、識別処理、学習処理、およびデータ生成処理などの各種の処理を実行する演算主体であり、コンピュータの一例である。演算装置130は、たとえば、CPU(Central Processing Unit)132、FPGA(Field-Programmable Gate Array)134、およびGPU(Graphics Processing Unit)136などで構成される。
The
[潜在変数データの蓄積]
図9および図10を参照しながら、学習段階における潜在変数データの蓄積の一例について説明する。図9および図10は、潜在変数データの蓄積を説明するための模式図である。
[Accumulation of latent variable data]
An example of accumulation of latent variable data in the learning stage will be described with reference to FIGS. 9 and 10. FIG. 9 and 10 are schematic diagrams for explaining accumulation of latent variable data.
先ず、図9を参照しながら、1つの歯牙ごとに行われる潜在変数データの蓄積について説明する。図9に示すように、学習段階においては、1つの任意の歯牙の三次元データから、抽出部1142によって当該歯牙の特徴に関する潜在変数が抽出される。抽出部1142によって抽出された潜在変数を特定するための潜在変数データは、蓄積部1143によって蓄積される。
First, accumulation of latent variable data performed for each tooth will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 9, in the learning stage, the
たとえば、下顎右側の第3大臼歯(8番)の三次元データから、当該第3大臼歯(8番)の特徴に関する潜在変数が抽出されて蓄積部1143に蓄積される。下顎右側の第2大臼歯(7番)から、当該第2大臼歯(7番)の特徴に関する潜在変数が抽出されて蓄積部1143に蓄積される。下顎右側の第1大臼歯(6番)から、当該第1大臼歯(6番)の特徴に関する潜在変数が抽出されて蓄積部1143に蓄積される。下顎右側の第2小臼歯(5番)から、当該第2小臼歯(5番)の特徴に関する潜在変数が抽出されて蓄積部1143に蓄積される。下顎右側の第1小臼歯(4番)から、当該第1小臼歯(4番)の特徴に関する潜在変数が抽出されて蓄積部1143に蓄積される。
For example, from the three-dimensional data of the third molar (number 8) on the right side of the mandible, latent variables relating to the features of the third molar (number 8) are extracted and stored in the
なお、下顎右側における他の歯牙、および下顎左側における各歯牙についても同様に、1つの歯牙ごとに潜在変数が抽出されて蓄積部1143に蓄積される。また、下顎の歯列弓に限らず、上顎の歯列弓についても同様に、1つの歯牙ごとに潜在変数が抽出されて蓄積部1143に蓄積される。
Similarly, latent variables are extracted for each tooth of the other teeth on the right side of the mandible and each tooth on the left side of the mandible and are accumulated in the
このようにして、上顎および下顎の歯列弓ごとに、各歯牙を任意の歯牙として、当該歯牙の特徴に関する潜在変数が蓄積される。たとえば、1つの歯牙ごとに、歯牙の形状(全体の大きさ、全体の形状、エッジの形状など)、歯牙の位置、および歯牙の色といった歯牙を特徴付ける各要素について、その特徴となるものが潜在変数として抽出されて、潜在変数データとして蓄積部1143に蓄積される。
In this way, for each dental arch of the upper and lower jaws, the latent variables relating to the characteristics of each tooth are accumulated, with each tooth as an arbitrary tooth. For example, for each tooth, for each element that characterizes the tooth, such as the shape of the tooth (overall size, overall shape, edge shape, etc.), the position of the tooth, and the color of the tooth, there is a potential It is extracted as a variable and accumulated in the
次に、図10を参照しながら、複数の歯牙ごとに行われる潜在変数データの蓄積について説明する。図10に示すように、学習段階においては、複数の歯牙の三次元データから、抽出部1142によって複数の歯牙の特徴に関する潜在変数が抽出される。抽出部1142によって抽出された潜在変数を特定するための潜在変数データは、蓄積部1143によって蓄積される。
Next, accumulation of latent variable data performed for each of a plurality of teeth will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 10, in the learning stage, the
たとえば、下顎右側の第1大臼歯(6番)、第2大臼歯(7番)、および第3大臼歯(8番)の三次元データから、当該第1大臼歯(6番)、第2大臼歯(7番)、および第3大臼歯(8番)の特徴に関する潜在変数が抽出されて蓄積部1143に蓄積される。下顎右側の第2小臼歯(5番)、第1大臼歯(6番)、および第2大臼歯(7番)の三次元データから、当該第2小臼歯(5番)、第1大臼歯(6番)、および第2大臼歯(7番)の特徴に関する潜在変数が抽出されて蓄積部1143に蓄積される。下顎右側の第1小臼歯(4番)、第2小臼歯(5番)、および第1大臼歯(6番)の三次元データから、当該第1小臼歯(4番)、第2小臼歯(5番)、および第1大臼歯(6番)の特徴に関する潜在変数が抽出されて蓄積部1143に蓄積される。下顎右側の犬歯(3番)、第1小臼歯(4番)、および第2小臼歯(5番)の三次元データから、当該犬歯(3番)、第1小臼歯(4番)、および第2小臼歯(5番)の特徴に関する潜在変数が抽出されて蓄積部1143に蓄積される。下顎右側の側切歯(2番)、犬歯(3番)、および第1小臼歯(4番)の三次元データから、当該側切歯(2番)、犬歯(3番)、および第1小臼歯(4番)の特徴に関する潜在変数が抽出されて蓄積部1143に蓄積される。下顎右側の中切歯(1番)、側切歯(2番)、および犬歯(3番)の三次元データから、当該中切歯(1番)、側切歯(2番)、および犬歯(3番)の特徴に関する潜在変数が抽出されて蓄積部1143に蓄積される。
For example, from the three-dimensional data of the first molar (6th), the second molar (7th), and the third molar (8th) on the right side of the mandible, the first molar (6th), the second A latent variable relating to the features of the molar (7th) and the third molar (8th) is extracted and stored in the
なお、下顎右側における他の歯牙、および下顎左側における各歯牙についても同様に、複数の歯牙ごとに潜在変数が抽出されて蓄積部1143に蓄積される。また、下顎の歯列弓に限らず、上顎の歯列弓についても同様に、複数の歯牙ごとに潜在変数が抽出されて蓄積部1143に蓄積される。
Similarly, latent variables are extracted for each of the plurality of teeth for the other teeth on the right side of the mandible and each tooth on the left side of the mandible and are accumulated in the
このようにして、上顎および下顎の歯列弓ごとに、複数の歯牙をまとめて任意の歯牙として、当該複数の歯牙の特徴に関する潜在変数が蓄積される。たとえば、複数の歯牙ごとに、各歯牙の形状(全体の大きさ、全体の形状、エッジの形状など)、各歯牙の位置、各歯牙の色、および周辺歯牙との関係(位置関係、接触具合など)といった歯牙を特徴付ける各要素について、その特徴となるものが潜在変数として抽出されて、潜在変数データとして蓄積部1143に蓄積される。
In this way, for each dental arch of the maxilla and mandible, a plurality of teeth are grouped together as an arbitrary tooth, and latent variables relating to the characteristics of the plurality of teeth are accumulated. For example, for each tooth, the shape of each tooth (overall size, overall shape, edge shape, etc.), the position of each tooth, the color of each tooth, and the relationship with surrounding teeth (positional relationship, degree of contact) etc.) are extracted as latent variables and stored in the
なお、1つの歯牙や隣合う複数の歯牙などの任意の歯牙に限らず、当該任意の歯牙と対向する対向歯牙、対向歯牙と隣合う歯牙、および当該任意の歯牙の反対側(はんたいそく)の歯牙についても同様に、潜在変数が抽出されて蓄積部1143に蓄積されてもよい。このようにすれば、データ処理装置100は、任意の歯牙の周辺に位置する歯牙の特徴に関する潜在変数を用いて、当該任意の歯牙に適合する補綴物データを生成することができる。
In addition, it is not limited to an arbitrary tooth such as one tooth or a plurality of adjacent teeth, and the opposite tooth opposite to the arbitrary tooth, the tooth adjacent to the opposite tooth, and the opposite side of the arbitrary tooth ), latent variables may be similarly extracted and stored in the
[潜在変数データの一例]
図11は、蓄積された潜在変数データの一例を示す模式図である。説明の便宜上、図11においては、抽出された複数の潜在変数のうちから2つの潜在変数を選択して2次元でマッピングした場合の潜在変数データの分布を表すが、歯牙を特徴付ける要素が多ければ多いほど、多数の次元で潜在変数データの分布を表すことができる。なお、図中においては、横軸で表される潜在変数を「Z(1)」、縦軸で表される潜在変数を「Z(2)」としている。
[Example of latent variable data]
FIG. 11 is a schematic diagram showing an example of accumulated latent variable data. For the convenience of explanation, FIG. The more dimensions, the more dimensions the distribution of the latent variable data can be represented. In the figure, the latent variable represented by the horizontal axis is "Z(1)" and the latent variable represented by the vertical axis is "Z(2)".
図11に示すように、複数の潜在変数のうちから特徴的な2つの潜在変数を選択し、その潜在変数データを2次元でマッピングした場合、歯牙の種類(歯牙の番号)に応じてその配置箇所が集まる傾向にある。たとえば、1番の歯牙から抽出された潜在変数データは、白色の丸で表されており、各々のデータが近距離に位置する。2番の歯牙から抽出された潜在変数データは、菱形で表されており、各々のデータが近距離に位置する。3番の歯牙から抽出された潜在変数データは、バツ印で表されており、各々のデータが近距離に位置する。4番の歯牙から抽出された潜在変数データは、黒色の丸で表されており、各々のデータが近距離に位置する。5番の歯牙から抽出された潜在変数データは、星で表されており、各々のデータが近距離に位置する。6番の歯牙から抽出された潜在変数データは、三角で表されており、各々のデータが近距離に位置する。7番の歯牙から抽出された潜在変数データは、白色の四角で表されており、各々のデータが近距離に位置する。8番の歯牙から抽出された潜在変数データは、黒色の四角で表されており、各々のデータが近距離に位置する。 As shown in FIG. 11, when two characteristic latent variables are selected from a plurality of latent variables and the latent variable data is mapped two-dimensionally, the arrangement of the tooth type (tooth number) is determined. Places tend to cluster. For example, latent variable data extracted from tooth No. 1 are represented by white circles, and each data is located at a short distance. The latent variable data extracted from tooth No. 2 are represented by rhombuses, and each data is located at a short distance. The latent variable data extracted from tooth No. 3 are represented by crosses, and each data is located at a short distance. The latent variable data extracted from tooth No. 4 are represented by black circles, and each data is located at a short distance. The latent variable data extracted from tooth No. 5 are represented by stars, and each data is located at a short distance. The latent variable data extracted from tooth No. 6 are represented by triangles, and each data is located at a short distance. The latent variable data extracted from tooth No. 7 are represented by white squares, and each data is located at a short distance. The latent variable data extracted from tooth No. 8 are represented by black squares, and each data is located at a short distance.
上述したように、歯牙の種類に応じてその形状が特徴的であり、同じ種類の歯牙間では似たような特徴を有する。このため、歯牙ごとに抽出された潜在変数データも、同じ種類の歯牙間で似たような値を取る傾向にある。 As described above, the shape is characteristic according to the type of tooth, and teeth of the same type have similar features. Therefore, the latent variable data extracted for each tooth also tend to have similar values among teeth of the same type.
[学習段階における補綴物データの生成]
図12は、学習段階における補綴物データの生成の一例を示す模式図である。図12に示す例では、学習段階において、5番の歯牙の三次元データが省略された歯列における各歯牙の三次元データが入力部1102から入力される。
[Generation of prosthesis data in the learning stage]
FIG. 12 is a schematic diagram showing an example of prosthesis data generation in the learning stage. In the example shown in FIG. 12, in the learning stage, the
学習段階において、抽出部1142は、抽出モデル1142aに基づいて、取得部1141によって取得された三次元データから、歯牙の特徴に関する潜在変数を抽出する。具体的には、抽出部1142は、5番の歯牙に隣合う4番および6番の歯牙の各々の特徴に関する潜在変数を抽出する。
In the learning stage, the
ここで、図9~図11を参照しながら説明したように、蓄積部1143には、既に複数の潜在変数データが蓄積されており、たとえば、選択された特徴的な2つの潜在変数が2次元のデータ分布としてマッピングされている。生成部1144は、生成モデル1144aに基づいて、4番の歯牙に対応する潜在変数データと、6番の歯牙に対応する潜在変数データとを用いて、5番の歯牙に対応する潜在変数データを特定し、当該5番の歯牙に対応する潜在変数データに基づいて、省略された5番の歯牙に対応する補綴物データを生成する。
Here, as described with reference to FIGS. 9 to 11, the
このようにして生成された補綴物データは、識別部1106によって識別処理が実行され、識別結果のフィードバックによって生成モデル1144aが機械学習される。
The prosthesis data generated in this manner undergoes identification processing by the
[実用段階における補綴物データの生成]
図13は、実用段階における補綴物データの生成の一例を示す模式図である。図13に示す例では、実用段階において、5番の歯牙が欠損した歯列における各歯牙の三次元データが入力部1102から入力される。
[Generation of prosthesis data in the practical stage]
FIG. 13 is a schematic diagram showing an example of prosthesis data generation in the practical stage. In the example shown in FIG. 13, three-dimensional data of each tooth in a row of teeth in which tooth No. 5 is missing is input from the
実用段階において、抽出部1142は、抽出モデル1142aに基づいて、取得部1141によって取得された三次元データから、歯牙の特徴に関する潜在変数を抽出する。具体的には、抽出部1142は、5番の欠損歯牙に隣合う4番および6番の歯牙の各々の特徴に関する潜在変数を抽出する。
In the practical stage, the
生成部1144は、生成モデル1144aに基づいて、4番の歯牙に対応する潜在変数データと、6番の歯牙に対応する潜在変数データとを用いて、5番の歯牙に対応する潜在変数データを特定し、当該5番の歯牙に対応する潜在変数データに基づいて、5番の欠損歯牙に対応する補綴物データを生成する。
Based on the
なお、上述した例では、生成部1144は、補綴対象である下顎右側の5番の欠損歯牙の「周辺歯牙」に対応する潜在変数データとして、下顎右側の4番の歯牙に対応する潜在変数データ、および下顎右側の6番の歯牙に対応する潜在変数データに基づいて、下顎右側の5番の欠損歯牙に対応する補綴物データを生成しているが、その他の周辺歯牙に対応する潜在変数データに基づいて、下顎右側の5番の欠損歯牙に対応する補綴物データを生成してもよい。たとえば、生成部1144は、下顎右側の5番の欠損歯牙に対向する対向歯牙である上顎右側の5番の歯牙に対応する潜在変数データを特定し、当該上顎右側の5番の歯牙に対応する潜在変数データに基づいて、下顎右側の5番の欠損歯牙に対応する補綴物データを生成してもよい。
In the above example, the
このようにして、三次元スキャナ200によって取得された欠損歯牙および当該欠損歯牙の周辺歯牙を含む歯列の三次元データに基づき、欠損歯牙に対応する補綴物データが生成される。
In this way, prosthetic data corresponding to the missing tooth is generated based on the three-dimensional data of the tooth row including the missing tooth and peripheral teeth of the missing tooth acquired by the three-
[学習処理のフローチャート]
図14は、本実施の形態に係るデータ処理装置100が実行する学習処理を説明するためのフローチャートである。図14に示す各ステップは、データ処理装置100の演算装置130が、OS127、識別用プログラム120、学習用プログラム121、およびデータ処理用プログラム(データ生成用プログラム)125などを実行することで実現される。
[Flowchart of learning process]
FIG. 14 is a flowchart for explaining the learning process executed by
図14に示すように、データ処理装置100は、学習処理の開始条件が成立したか否かを判定する(S1)。開始条件は、たとえば、データ処理装置100において学習処理を実行するための何らかのアクションが行われたときに成立するものであればよい。たとえば、学習アプリケーションの学習開始アイコンがユーザによって操作されたことを開始条件としてもよい。
As shown in FIG. 14, the
データ処理装置100は、開始条件が成立していない場合(S1でNO)、本処理を終了する。一方、データ処理装置100は、開始条件が成立した場合(S1でYES)、三次元データを取得したか否かを判定する(S2)。たとえば、データ処理装置100は、補綴物データを生成するのに十分な量の三次元データを取得したか否かを判定する。データ処理装置100は、十分な量の三次元データを取得していない場合(S2でNO)、S2の処理を繰り返す。
If the start condition is not met (NO in S1), the
一方、データ処理装置100は、十分な量の三次元データを取得した場合(S2でYES)、抽出モデル1142aに基づき、三次元データから任意の歯牙の周辺に位置する周辺歯牙の潜在変数を抽出する(S3)。なお、三次元データは、補綴物データの生成対象となる任意の歯牙の周辺に位置する周辺歯牙の三次元データを少なくとも含む。
On the other hand, when a sufficient amount of three-dimensional data has been obtained (YES in S2), the
データ処理装置100は、生成モデル1144aに基づき、抽出した潜在変数、および既に蓄積された潜在変数とを用いて、任意の歯牙に対応する三次元データ(補綴物データ)を生成する(S4)。
Based on the
次に、データ処理装置100は、生成した任意の歯牙に対応する補綴物データと、正解データである当該任意の歯牙に対応する三次元データとを比較する(S5)。データ処理装置100は、両者が一致する場合(S6でYES)、本処理を終了する。なお、データ処理装置100は、生成した補綴物データと正解データとが完全に一致する場合に限らず、生成した補綴物データと正解データとの一致度が所定の基準値を超える場合に両者が一致すると判断してもよい。
Next, the
一方、データ処理装置100は、両者が一致しない場合(S6でNO)、生成モデル1144aを調整する(S7)。たとえば、データ処理装置100は、生成モデル1144aが含むニューラルネットワークまたはパラメータを調整して生成モデル1144aの最適化を図る。その後、データ処理装置100は、S3に戻る。
On the other hand, if the two do not match (NO in S6), the
[データ生成処理のフローチャート]
図15は、本実施の形態に係るデータ処理装置が実行するデータ生成処理を説明するためのフローチャートである。図15に示す各ステップは、データ処理装置100の演算装置130が、OS127、識別用プログラム120、およびデータ処理用プログラム(データ生成用プログラム)125などを実行することで実現される。
[Flowchart of data generation processing]
FIG. 15 is a flowchart for explaining data generation processing executed by the data processing device according to the present embodiment. Each step shown in FIG. 15 is implemented by the
図15に示すように、データ処理装置100は、データ生成処理の開始条件が成立したか否かを判定する(S11)。開始条件は、たとえば、データ処理装置100においてデータ生成処理を実行するための何らかのアクションが行われたときに成立するものであればよい。具体的には、開始条件は、三次元スキャナ200の電源を立ち上げたときに成立してもよいし、三次元スキャナ200の電源を立ち上げた後にデータ生成処理に対応するモードに切り替えられたときに成立してもよい。あるいは、開始条件は、データ生成処理に対応するアイコン(たとえば、AIアシストアイコン)が操作されてアイコンが点滅状態になった後に開始スイッチが操作されたときに成立してもよい。
As shown in FIG. 15, the
データ処理装置100は、開始条件が成立していない場合(S11でNO)、本処理を終了する。一方、データ処理装置100は、開始条件が成立した場合(S11でYES)、三次元データを取得したか否かを判定する(S12)。たとえば、データ処理装置100は、補綴物データを生成するのに十分な量の三次元データを取得したか否かを判定する。データ処理装置100は、十分な量の三次元データを取得していない場合(S12でNO)、S12の処理を繰り返す。
If the start condition is not satisfied (NO in S11), the
一方、データ処理装置100は、十分な量の三次元データを取得した場合(S12でYES)、抽出モデル1142aに基づき、三次元データから欠損歯牙の周辺に位置する周辺歯牙の潜在変数を抽出する(S13)。なお、三次元データは、補綴物データの生成対象となる欠損歯牙の周辺に位置する周辺歯牙の三次元データを少なくとも含む。
On the other hand, when a sufficient amount of three-dimensional data is acquired (YES in S12), the
データ処理装置100は、生成モデル1144aに基づき、抽出した潜在変数、および既に蓄積された潜在変数とを用いて、欠損歯牙を補綴するための補綴物データを生成する(S14)。
Based on the
次に、データ処理装置100は、生成した補綴物データを、歯科技工所、自動製造装置600、またはサーバ装置500に出力する(S15)。その後、データ処理装置100は、本処理を終了する。
Next, the
[主な構成]
以上のように、本実施の形態では以下のような開示を含む。
[Main configuration]
As described above, the present embodiment includes the following disclosures.
データ処理装置100は、歯牙の三次元データを取得する取得部1141と、複数のデータから潜在変数を抽出するために機械学習が行われたアルゴリズムを含む抽出モデル1142aに基づいて、取得部1141によって取得された三次元データから、歯牙の特徴に関する潜在変数を抽出する抽出部1142と、抽出部1142によって抽出された潜在変数を蓄積する蓄積部1143とを備える。
The
これにより、データ処理装置100は、取得した三次元データから、歯牙の特徴に関する潜在変数を抽出して蓄積することができるため、蓄積した潜在変数を用いて欠損歯牙などの任意の歯牙の三次元データ(補綴物データ)を生成することができる。したがって、ユーザ1は、データ処理装置100を利用することによって、補綴物データを自らデジタル設計する必要が無く、より簡単に適切な補綴物を得ることができる。
As a result, the
取得部1141は、任意の歯牙、当該任意の歯牙と隣合う歯牙、当該任意の歯牙と対向する歯牙、当該対向する歯牙と隣合う歯牙、および当該任意の歯牙の反対側の歯牙の少なくともいずれか1つの三次元データを取得する。
The acquiring
これにより、データ処理装置100は、隣接歯牙、対向歯牙、および任意の歯牙の反対側の歯牙の少なくともいずれか1つの三次元データから、歯牙の特徴に関する潜在変数を抽出して蓄積することができるため、任意の歯牙の周辺に位置する周辺歯牙の特徴を考慮して当該任意の歯牙に適合する補綴物データを生成することができる。
As a result, the
データ処理装置100は、任意の歯牙の三次元データを生成する生成部1144を備える。抽出部1142は、任意の歯牙の周辺に位置する歯牙である周辺歯牙を少なくとも含む三次元データから、当該周辺歯牙の特徴に関する潜在変数を抽出する。生成部1144は、複数の潜在変数に基づきデータを生成するために機械学習が行われたアルゴリズムを含む生成モデル1144aに基づいて、抽出部1142によって抽出された周辺歯牙の特徴に関する潜在変数と、蓄積部1143によって蓄積されている潜在変数とを用いて、任意の歯牙の種類と同じ種類の歯牙の三次元データを生成する。
The
これにより、データ処理装置100は、任意の歯牙の周辺に位置する周辺歯牙の三次元データから抽出した潜在変数と、既に蓄積されている潜在変数とを用いて、任意の歯牙に適合する補綴物データを生成することができるため、任意の歯牙の周辺に位置する周辺歯牙の特徴を考慮して当該任意の歯牙に適合する補綴物データを生成することができる。
As a result, the
データ処理装置100は、正解データとして入力された任意の歯牙の三次元データに基づいて、生成部1144によって生成された任意の歯牙の種類と同じ種類の歯牙の三次元データが適切か否かを識別する識別部1106を備える。生成モデル1144aは、識別部1106による識別結果に基づいて、機械学習される。
The
これにより、データ処理装置100は、生成した三次元データ(補綴物データ)が適切か否かを識別することで、生成モデル1144aを機械学習させることができるため、補綴物データの生成精度を向上させることができる。
As a result, the
データ生成装置(データ処理装置100)は、欠損した歯牙である欠損歯牙の周辺に位置する歯牙である周辺歯牙を少なくとも含む三次元データを取得する取得部1141と、複数のデータから潜在変数を抽出するために機械学習が行われたアルゴリズムを含む抽出モデル1142aに基づいて、取得部1141によって取得された三次元データから、周辺歯牙の特徴に関する潜在変数を抽出する抽出部1142と、予め歯牙の特徴に関する複数の潜在変数を蓄積する蓄積部1143と、複数の潜在変数に基づきデータを生成するために機械学習が行われたアルゴリズムを含む生成モデル1144aに基づいて、抽出部1142によって抽出された周辺歯牙の特徴に関する潜在変数と、蓄積部1143によって蓄積されている潜在変数とを用いて、欠損歯牙の欠損箇所に適合する補綴物を作製するための補綴物データを生成する生成部1144とを備える。
The data generation device (data processing device 100) includes an
これにより、データ生成装置(データ処理装置100)は、取得した三次元データから、周辺歯牙の特徴に関する潜在変数を抽出し、抽出した潜在変数と既に蓄積している潜在変数とを用いて、欠損歯牙の欠損箇所に適合する補綴物を作製するための補綴物データを生成することができる。したがって、ユーザ1は、補綴物データを自らデジタル設計する必要が無く、より簡単に適切な補綴物を得ることができる。
As a result, the data generation device (data processing device 100) extracts latent variables related to the features of the peripheral teeth from the acquired three-dimensional data, and uses the extracted latent variables and the already accumulated latent variables to It is possible to generate prosthesis data for producing a prosthesis that fits the missing part of the tooth. Therefore, the
スキャナシステム10は、三次元カメラを用いて欠損した歯牙である欠損歯牙の周辺に位置する歯牙である周辺歯牙を少なくとも含む三次元データを取得する三次元スキャナ200と、三次元スキャナ200によって取得された三次元データに基づき、欠損歯牙の欠損箇所に適合する補綴物を作製するための補綴物データを生成するデータ生成装置(データ処理装置100)とを備える。データ生成装置(データ処理装置100)は、周辺歯牙を少なくとも含む三次元データを取得する取得部1141と、複数のデータから潜在変数を抽出するために機械学習が行われたアルゴリズムを含む抽出モデル1142aに基づいて、取得部1141によって取得された三次元データから、周辺歯牙の特徴に関する潜在変数を抽出する抽出部1142と、予め歯牙の特徴に関する複数の潜在変数を蓄積する蓄積部1143と、複数の潜在変数に基づきデータを生成するために機械学習が行われたアルゴリズムを含む生成モデル1144aに基づいて、抽出部1142によって抽出された周辺歯牙の特徴に関する潜在変数と、蓄積部1143によって蓄積されている潜在変数とを用いて、欠損歯牙の欠損箇所に適合する補綴物を作製するための補綴物データを生成する生成部1144とを含む。
The
これにより、スキャナシステム10のデータ生成装置(データ処理装置100)は、取得した三次元データから、周辺歯牙の特徴に関する潜在変数を抽出し、抽出した潜在変数と既に蓄積している潜在変数とを用いて、欠損歯牙の欠損箇所に適合する補綴物を作製するための補綴物データを生成することができる。したがって、ユーザ1は、データ生成装置(データ処理装置100)を利用することによって、補綴物データを自らデジタル設計する必要が無く、より簡単に適切な補綴物を得ることができる。
As a result, the data generation device (data processing device 100) of the
データ処理方法は、任意の歯牙の周辺に位置する歯牙である周辺歯牙を少なくとも含む三次元データを取得するステップ(S2)と、複数のデータから潜在変数を抽出するために機械学習が行われたアルゴリズムを含む抽出モデル1142aに基づいて、取得された三次元データから、周辺歯牙の特徴に関する潜在変数を抽出するステップ(S3)と、複数の潜在変数に基づきデータを生成するために機械学習が行われたアルゴリズムを含む生成モデル1144aに基づいて、抽出された周辺歯牙の特徴に関する潜在変数と、蓄積されている歯牙の特徴に関する潜在変数とを用いて、任意の歯牙の三次元データを生成するステップ(S4)と、正解データとして入力された任意の歯牙の種類と同じ種類の歯牙の三次元データに基づいて、生成された任意の歯牙の種類と同じ種類の歯牙の三次元データが適切か否かを識別するステップ(S5)とを含む。生成モデル1144aは、識別するステップによる識別結果に基づいて、機械学習される。
The data processing method comprises a step (S2) of acquiring three-dimensional data including at least peripheral teeth, which are teeth located around an arbitrary tooth, and machine learning was performed to extract latent variables from a plurality of data. A step of extracting latent variables related to peripheral tooth features from the acquired three-dimensional data based on an
これにより、取得した三次元データから、周辺歯牙の特徴に関する潜在変数を抽出し、抽出した潜在変数と既に蓄積している潜在変数とを用いて、任意の歯牙に適合する補綴物データを生成することができる。したがって、ユーザ1は、補綴物データを自らデジタル設計する必要が無く、より簡単に適切な補綴物を得ることができる。さらに、取得した三次元データに基づき生成した補綴物データが適切か否かの識別結果を利用して生成モデル1144aを機械学習させることによって、より適切な補綴物データを生成することができるようになる。
As a result, the latent variables related to the features of the surrounding teeth are extracted from the acquired three-dimensional data, and the extracted latent variables and the already accumulated latent variables are used to generate prosthesis data suitable for any tooth. be able to. Therefore, the
データ処理用プログラムは、コンピュータ(演算装置130)に、任意の歯牙の周辺に位置する歯牙である周辺歯牙を少なくとも含む三次元データを取得するステップ(S2)と、複数のデータから潜在変数を抽出するために機械学習が行われたアルゴリズムを含む抽出モデル1142aに基づいて、取得された三次元データから、周辺歯牙の特徴に関する潜在変数を抽出するステップ(S3)と、複数の潜在変数に基づきデータを生成するために機械学習が行われたアルゴリズムを含む生成モデル1144aに基づいて、抽出された周辺歯牙の特徴に関する前記潜在変数と、蓄積されている歯牙の特徴に関する潜在変数とを用いて、任意の歯牙の種類と同じ種類の歯牙の三次元データを生成するステップ(S4)と、正解データとして入力された任意の歯牙の三次元データに基づいて、生成された任意の歯牙の種類と同じ種類の歯牙の三次元データが適切か否かを識別するステップ(S5)とを実行させる。生成モデル1144aは、識別するステップによる識別結果に基づいて、機械学習される。
The data processing program causes the computer (arithmetic device 130) to acquire three-dimensional data including at least peripheral teeth, which are teeth located around an arbitrary tooth (S2), and extract latent variables from a plurality of data. A step (S3) of extracting latent variables related to the features of peripheral teeth from the acquired three-dimensional data based on an
これにより、取得した三次元データから、周辺歯牙の特徴に関する潜在変数を抽出し、抽出した潜在変数と既に蓄積している潜在変数とを用いて、任意の歯牙に適合する補綴物データを生成することができる。したがって、ユーザ1は、補綴物データを自らデジタル設計する必要が無く、より簡単に適切な補綴物を得ることができる。さらに、取得した三次元データに基づき生成した補綴物データが適切か否かの識別結果を利用して生成モデル1144aを機械学習させることによって、より適切な補綴物データを生成することができるようになる。
As a result, the latent variables related to the features of the surrounding teeth are extracted from the acquired three-dimensional data, and the extracted latent variables and the already accumulated latent variables are used to generate prosthesis data suitable for any tooth. be able to. Therefore, the
データ生成方法は、欠損した歯牙である欠損歯牙の周辺に位置する歯牙である周辺歯牙を少なくとも含む三次元データを取得するステップ(S12)と、複数のデータから潜在変数を抽出するために機械学習が行われたアルゴリズムを含む抽出モデル1142aに基づいて、取得された三次元データから、周辺歯牙の特徴に関する潜在変数を抽出するステップ(S13)と、複数の潜在変数に基づきデータを生成するために機械学習が行われたアルゴリズムを含む生成モデル1144aに基づいて、抽出された周辺歯牙の特徴に関する潜在変数と、蓄積されている歯牙の特徴に関する潜在変数とを用いて、欠損歯牙の欠損箇所に適合する補綴物を作製するための補綴物データを生成するステップ(S14)とを含む。
The data generation method includes a step of acquiring three-dimensional data including at least peripheral teeth, which are teeth located around the missing tooth (S12), and machine learning for extracting latent variables from a plurality of data. (S13) for extracting latent variables relating to features of peripheral teeth from the acquired three-dimensional data based on an
これにより、取得した三次元データから、周辺歯牙の特徴に関する潜在変数を抽出し、抽出した潜在変数と既に蓄積している潜在変数とを用いて、欠損歯牙の欠損箇所に適合する補綴物データを生成することができる。したがって、ユーザ1は、補綴物データを自らデジタル設計する必要が無く、より簡単に適切な補綴物を得ることができる。
As a result, the latent variables related to the characteristics of the surrounding teeth are extracted from the acquired three-dimensional data, and the extracted latent variables and the already accumulated latent variables are used to generate prosthesis data that fits the missing part of the missing tooth. can be generated. Therefore, the
データ生成用プログラムは、コンピュータ(演算装置130)に、欠損した歯牙である欠損歯牙の周辺に位置する歯牙である周辺歯牙を少なくとも含む三次元データを取得するステップ(S12)と、複数のデータから潜在変数を抽出するために機械学習が行われたアルゴリズムを含む抽出モデル1142aに基づいて、取得された三次元データから、周辺歯牙の特徴に関する潜在変数を抽出するステップ(S13)と、複数の潜在変数に基づきデータを生成するために機械学習が行われたアルゴリズムを含む生成モデル1144aに基づいて、抽出された周辺歯牙の特徴に関する潜在変数と、蓄積されている歯牙の特徴に関する潜在変数とを用いて、欠損歯牙の欠損箇所に適合する補綴物を作製するための補綴物データを生成するステップ(S14)とを実行させる。
The data generation program causes the computer (arithmetic device 130) to acquire three-dimensional data including at least peripheral teeth, which are teeth located around the missing tooth (S12), and obtain three-dimensional data from a plurality of data a step of extracting latent variables related to the characteristics of peripheral teeth from the acquired three-dimensional data based on an
これにより、取得した三次元データから、周辺歯牙の特徴に関する潜在変数を抽出し、抽出した潜在変数と既に蓄積している潜在変数とを用いて、欠損歯牙の欠損箇所に適合する補綴物データを生成することができる。したがって、ユーザ1は、補綴物データを自らデジタル設計する必要が無く、より簡単に適切な補綴物を得ることができる。
As a result, the latent variables related to the characteristics of the surrounding teeth are extracted from the acquired three-dimensional data, and the extracted latent variables and the already accumulated latent variables are used to generate prosthesis data that fits the missing part of the missing tooth. can be generated. Therefore, the
[変形例]
本発明は、上記の実施例に限られず、さらに種々の変形、応用が可能である。以下、本発明に適用可能な変形例について説明する。
[Modification]
The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and applications are possible. Modifications applicable to the present invention will be described below.
データ処理装置100(データ生成装置)において、歯列の三次元データとともに、当該歯列の所有者である対象者2の属性データが入力されるものであってもよい。属性データには、年齢、性別、人種、身長、体重、および居住地など、対象者2に関する属性情報(プロファイル)が含まれる。さらに、データ処理装置100は、対象者2に関する属性情報(プロファイル)を考慮して、補綴物データを生成してもよい。
In the data processing device 100 (data generation device), attribute data of the subject 2 who is the owner of the dentition may be input together with the three-dimensional data of the dentition. The attribute data includes attribute information (profile) regarding the subject 2, such as age, sex, race, height, weight, and place of residence. Furthermore, the
一般的に歯牙の形状は、年齢、性別、人種、身長、体重、および居住地など、遺伝または生活環境などに依存してその特徴が異なる。たとえば、一般的に、大人の永久歯は、子供の乳歯よりも大きく、両者でその形状が異なる。また、一般的に、男性の歯牙は、女性の歯牙よりも大きく、両者でその形状が異なる。また、一般的に、欧米人の歯牙は、硬い肉やパンを噛み切り易いように先端が尖る傾向があるのに対して、日本人の歯牙は、柔らかい米や野菜をすり潰し易いように先端が滑らかになる傾向がある。このため、属性情報(プロファイル)に基づき生成モデル1144aを機械学習させれば、遺伝または生活環境などを考慮して対象者2に関する属性情報(プロファイル)に適合した補綴物を作製するための補綴物データを生成することができる。
In general, tooth shape differs depending on genetics or living environment such as age, sex, race, height, weight, place of residence, and the like. For example, the permanent teeth of adults are generally larger than the milk teeth of children, and the two have different shapes. In general, male teeth are larger than female teeth, and the two have different shapes. In general, the teeth of Westerners tend to have sharp tips so that they can easily bite off hard meat and bread, whereas the teeth of Japanese people tend to have sharp tips so that they can easily grind soft rice and vegetables. It tends to be smooth. For this reason, if the
また、データ処理装置100(データ生成装置)において、歯列の三次元データとともに、隣接歯牙および対向歯牙の少なくともいずれか一方における咬合運動に関する運動データが入力されるものであってもよい。咬合運動には、たとえば、食べ物を潰すための下顎の上下運動、食べ物をすり潰すための下顎の前後運動などが含まれる。さらに、データ処理装置100は、隣接歯牙および対向歯牙の少なくともいずれか一方における咬合運動を考慮して、各歯牙について潜在変数を抽出してもよく、抽出された潜在変数を利用して補綴物データを生成してもよい。
Further, in the data processing device 100 (data generation device), along with the three-dimensional data of the row of teeth, motion data relating to occlusal motion of at least one of adjacent teeth and opposing teeth may be input. The bite movement includes, for example, vertical movement of the mandible for crushing food, back and forth movement of the mandible for crushing food, and the like. Furthermore, the
このように、入力部1102には、顎が運動した場合における当該顎の運動データが入力されてもよい。このようにすれば、学習段階において、顎の運動データを考慮した潜在変数が蓄積される。さらに、実用段階において、欠損歯牙の周辺に位置する周辺歯牙の三次元データに加えて顎の運動データが入力されてもよく。このようにすれば、顎の運動データを考慮して、補綴物の形状を決めることができるため、ユーザ1は、より適切な補綴物を得ることができる。
In this way, the
今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。なお、本実施の形態で例示された構成および変形例で例示された構成は、適宜組み合わせることができる。 It should be considered that the embodiments disclosed this time are illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the scope of the claims rather than the above description, and is intended to include all modifications within the scope and meaning equivalent to the scope of the claims. Note that the configurations exemplified in this embodiment and the configurations exemplified in the modifications can be combined as appropriate.
1 ユーザ、2 対象者、5 ネットワーク、10 スキャナシステム、100 データ処理装置、102 スキャナインターフェース、103 ディスプレイインターフェース、105 周辺機器インターフェース、106 ネットワークコントローラ、107 メディア読取装置、108,300 ディスプレイ、109 メモリ、110 ストレージ、112 スキャン情報、120 識別用プログラム、121 学習用プログラム、122 三次元データ、123 補綴物データ、124 識別結果、125 データ処理用プログラム、130 演算装置、200 三次元スキャナ、500 サーバ装置、550 リムーバブルディスク、600 自動製造装置、601 キーボード、602 マウス、1102 入力部、1104 データ生成部、1106 識別部、1141 取得部、1142 抽出部、1142a 抽出モデル、1143 蓄積部、1143a 潜在変数データ、1144 生成部、1144a 生成モデル。 1 user, 2 subject, 5 network, 10 scanner system, 100 data processor, 102 scanner interface, 103 display interface, 105 peripheral device interface, 106 network controller, 107 media reader, 108, 300 display, 109 memory, 110 storage, 112 scan information, 120 identification program, 121 learning program, 122 three-dimensional data, 123 prosthesis data, 124 identification result, 125 data processing program, 130 computing device, 200 three-dimensional scanner, 500 server device, 550 Removable disk, 600 automatic manufacturing device, 601 keyboard, 602 mouse, 1102 input unit, 1104 data generation unit, 1106 identification unit, 1141 acquisition unit, 1142 extraction unit, 1142a extraction model, 1143 storage unit, 1143a latent variable data, 1144 generation Part, 1144a Generative model.
Claims (7)
欠損した歯牙である欠損歯牙と当該欠損歯牙の周辺に位置しかつ当該欠損歯牙を含まない周辺歯牙とが隣接する複数の歯牙ごとに、当該隣接する複数の歯牙においてスキャンされたスキャン対象部位の三次元形状を示すための当該スキャン対象部位を構成する複数の点のそれぞれにおける三次元の位置情報を含む三次元データを取得する取得部と、
複数のデータから潜在変数を抽出するために機械学習が行われたVAEにおける第1アルゴリズムを含む抽出モデルに基づいて、前記取得部によって取得された三次元データから、前記周辺歯牙の特徴に関する潜在変数を前記隣接する複数の歯牙ごとに抽出する抽出部と、
予め前記隣接する複数の歯牙ごとの歯牙の特徴に関する潜在変数を蓄積する蓄積部と、
複数の潜在変数に基づきデータを生成するために機械学習が行われたVAEにおける第2アルゴリズムを含む生成モデルに基づいて、前記抽出部によって抽出された前記隣接する複数の歯牙ごとの前記周辺歯牙の特徴に関する潜在変数と、前記蓄積部によって蓄積されている前記隣接する複数の歯牙ごとの歯牙の特徴に関する潜在変数とを用いて、前記欠損歯牙の欠損箇所に適合する前記補綴物を作製するための三次元データを生成する生成部とを備える、データ生成装置。 A data generation device for generating three-dimensional data for producing a dental prosthesis ,
For each of a plurality of teeth in which the missing tooth, which is a missing tooth, and the surrounding teeth that are located around the missing tooth and do not include the missing tooth, are adjacent to each other, the tertiary of the scan target region scanned in the adjacent teeth an acquisition unit for acquiring three-dimensional data including three-dimensional position information at each of a plurality of points constituting the scan target region for indicating the original shape ;
Latent variables related to features of the peripheral teeth from the three- dimensional data acquired by the acquisition unit based on an extraction model including a first algorithm in VAE in which machine learning is performed to extract latent variables from a plurality of data an extracting unit that extracts for each of the plurality of adjacent teeth;
an accumulation unit for accumulating in advance latent variables relating to tooth characteristics for each of the plurality of adjacent teeth ;
of the peripheral teeth for each of the adjacent teeth extracted by the extraction unit based on a generative model including a second algorithm in VAE in which machine learning is performed to generate data based on a plurality of latent variables; For producing the prosthesis that fits the missing part of the missing tooth using the latent variables relating to the features and the latent variables relating to the features of the adjacent teeth for each of the adjacent teeth accumulated by the storage unit. A data generation device comprising a generation unit that generates three-dimensional data .
前記生成モデルは、前記識別部による識別結果に基づいて、機械学習される、請求項1に記載のデータ生成装置。 an identification unit that identifies whether or not the three-dimensional data for fabricating the prosthesis generated by the generation unit is appropriate based on the three-dimensional data of the missing tooth input as correct data;
The data generating device according to claim 1 , wherein the generative model is machine-learned based on a result of identification by the identification unit.
三次元カメラを用いて、欠損した歯牙である欠損歯牙と当該欠損歯牙の周辺に位置しかつ当該欠損歯牙を含まない周辺歯牙とが隣接する複数の歯牙ごとに、当該隣接する複数の歯牙においてスキャンされたスキャン対象部位の三次元形状を示すための当該スキャン対象部位を構成する複数の点のそれぞれにおける三次元の位置情報を含む三次元データを取得する三次元スキャナと、
前記三次元スキャナによって取得された三次元データに基づき、前記欠損歯牙の欠損箇所に適合する前記補綴物を作製するための三次元データを生成するデータ生成装置とを備え、
前記データ生成装置は、
前記三次元スキャナによって取得された前記スキャン対象部位を構成する複数の点のそれぞれにおける三次元の位置情報を含む三次元データを取得する取得部と、
複数のデータから潜在変数を抽出するために機械学習が行われたVAEにおける第1アルゴリズムを含む抽出モデルに基づいて、前記取得部によって取得された三次元データから、前記周辺歯牙の特徴に関する潜在変数を前記隣接する複数の歯牙ごとに抽出する抽出部と、
予め前記隣接する複数の歯牙ごとの歯牙の特徴に関する潜在変数を蓄積する蓄積部と、
複数の潜在変数に基づきデータを生成するために機械学習が行われたVAEにおける第2アルゴリズムを含む生成モデルに基づいて、前記抽出部によって抽出された前記隣接する複数の歯牙ごとの前記周辺歯牙の特徴に関する潜在変数と、前記蓄積部によって蓄積されている前記隣接する複数の歯牙ごとの歯牙の特徴に関する潜在変数とを用いて、前記補綴物を作製するための三次元データを生成する生成部とを含む、スキャナシステム。 A scanner system for generating three-dimensional data for producing a dental prosthesis ,
Using a three-dimensional camera, for each of the adjacent teeth between the missing tooth and the surrounding teeth that are located around the missing tooth and do not include the missing tooth , the adjacent teeth are scanned. a three-dimensional scanner for acquiring three-dimensional data including three-dimensional positional information at each of a plurality of points forming the scanned target region for indicating the three-dimensional shape of the scanned target region ;
a data generation device for generating three- dimensional data for manufacturing the prosthesis that fits the missing part of the missing tooth based on the three- dimensional data acquired by the three-dimensional scanner;
The data generation device is
an acquisition unit that acquires three-dimensional data including three-dimensional position information at each of a plurality of points that constitute the scan target region acquired by the three-dimensional scanner;
Latent variables related to features of the peripheral teeth from the three- dimensional data acquired by the acquisition unit based on an extraction model including a first algorithm in VAE in which machine learning is performed to extract latent variables from a plurality of data an extracting unit that extracts for each of the plurality of adjacent teeth;
an accumulation unit for accumulating in advance latent variables relating to tooth characteristics for each of the plurality of adjacent teeth;
of the peripheral teeth for each of the adjacent teeth extracted by the extraction unit based on a generative model including a second algorithm in VAE in which machine learning is performed to generate data based on a plurality of latent variables; a generating unit that generates three-dimensional data for manufacturing the prosthesis by using the latent variables related to the features and the latent variables related to the tooth features of the plurality of adjacent teeth accumulated by the storage unit; scanner system, including
前記コンピュータが実行する処理として、
欠損した歯牙である欠損歯牙と当該欠損歯牙の周辺に位置しかつ当該欠損歯牙を含まない周辺歯牙とが隣接する複数の歯牙ごとに、当該隣接する複数の歯牙においてスキャンされたスキャン対象部位の三次元形状を示すための当該スキャン対象部位を構成する複数の点のそれぞれにおける三次元の位置情報を含む三次元データを取得するステップと、
複数のデータから潜在変数を抽出するために機械学習が行われたVAEにおける第1アルゴリズムを含む抽出モデルに基づいて、前記取得するステップによって取得された三次元データから、前記周辺歯牙の特徴に関する潜在変数を前記隣接する複数の歯牙ごとに抽出するステップと、
複数の潜在変数に基づきデータを生成するために機械学習が行われたVAEにおける第2アルゴリズムを含む生成モデルに基づいて、前記抽出するステップによって抽出された前記隣接する複数の歯牙ごとの前記周辺歯牙の特徴に関する潜在変数と、予め蓄積されている前記隣接する複数の歯牙ごとの歯牙の特徴に関する潜在変数とを用いて、前記欠損歯牙の欠損箇所に適合する前記補綴物を作製するための三次元データを生成するステップを含む、データ生成方法。 A data generation method in which a computer generates three-dimensional data for producing a dental prosthesis,
As a process executed by the computer,
For each of a plurality of teeth in which the missing tooth , which is a missing tooth, and the surrounding teeth that are located around the missing tooth and do not include the missing tooth , are adjacent to each other, the tertiary of the scan target region scanned in the adjacent teeth obtaining three-dimensional data including three-dimensional position information at each of a plurality of points constituting the scan target region for indicating the original shape ;
Based on an extraction model that includes a first algorithm in VAE that is machine-learned to extract latent variables from a plurality of data, from the three- dimensional data acquired by the acquiring step , latent variables for features of the peripheral teeth. extracting a variable for each of the adjacent teeth;
the peripheral teeth for each of the adjacent teeth extracted by the extracting step based on a generative model comprising a second algorithm in VAE subjected to machine learning to generate data based on a plurality of latent variables; and a latent variable related to the tooth characteristics of each of the adjacent teeth that have been accumulated in advance to create the prosthesis that fits the missing part of the missing tooth. A method of generating data, comprising the step of generating data.
前記データ生成用プログラムは、コンピュータに、
欠損した歯牙である欠損歯牙と当該欠損歯牙の周辺に位置しかつ当該欠損歯牙を含まない周辺歯牙とが隣接する複数の歯牙ごとに、当該隣接する複数の歯牙においてスキャンされたスキャン対象部位の三次元形状を示すための当該スキャン対象部位を構成する複数の点のそれぞれにおける三次元の位置情報を含む三次元データを取得するステップと、
複数のデータから潜在変数を抽出するために機械学習が行われたVAEにおける第1アルゴリズムを含む抽出モデルに基づいて、前記取得するステップによって取得された三次元データから、前記周辺歯牙の特徴に関する潜在変数を前記隣接する複数の歯牙ごとに抽出するステップと、
複数の潜在変数に基づきデータを生成するために機械学習が行われたVAEにおける第2アルゴリズムを含む生成モデルに基づいて、前記抽出するステップによって抽出された前記隣接する複数の歯牙ごとの前記周辺歯牙の特徴に関する潜在変数と、予め蓄積されている前記隣接する複数の歯牙ごとの歯牙の特徴に関する潜在変数とを用いて、前記欠損歯牙の欠損箇所に適合する前記補綴物を作製するための三次元データを生成するステップとを実行させる、データ生成用プログラム。 A data generation program for generating three-dimensional data for manufacturing a dental prosthesis,
The data generation program is a computer,
For each of a plurality of teeth in which the missing tooth , which is a missing tooth, and the surrounding teeth that are located around the missing tooth and do not include the missing tooth , are adjacent to each other, the tertiary of the scan target region scanned in the adjacent teeth obtaining three-dimensional data including three-dimensional position information at each of a plurality of points constituting the scan target region for indicating the original shape ;
Based on an extraction model that includes a first algorithm in VAE that is machine-learned to extract latent variables from a plurality of data, from the three- dimensional data acquired by the acquiring step , latent variables for features of the peripheral teeth. extracting a variable for each of the adjacent teeth;
the peripheral teeth for each of the adjacent teeth extracted by the extracting step based on a generative model comprising a second algorithm in VAE subjected to machine learning to generate data based on a plurality of latent variables; and a latent variable related to the tooth characteristics of each of the adjacent teeth that have been accumulated in advance to create the prosthesis that fits the missing part of the missing tooth. A data generation program that causes the step of generating data to be performed.
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