JP2000185060A - 歯牙のマ―ジンライン抽出法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 歯科用の歯科補填物をＣＡＤ／ＣＡＭで製
造する際、歯牙のトリミングが不充分であっても、作業
者のイメージするマージンラインを正確、高速、且つ容
易に抽出することが可能な、歯牙のマージンライン抽出
法を提供することにある。 【解決手段】歯牙を三次元計測し、歯牙の三次元情報を
得る段階、歯牙を撮像し前記歯牙の画像上に画像処理に
よってマージンラインを決定し該マージンラインの二次
元位置情報を得る段階、二次元位置情報と前記三次元情
報とにより歯牙のマージンラインの三次元位置情報を得
る段階を経ることによって上記課題を解決した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】歯科補綴物をＣＡＤ／ＣＡＭ
で製作する分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】歯科用の歯科補綴物を製作するに当たっ
ては、先ずこの歯科補綴物を被せる支台歯（歯牙を削っ
て残った部分）のマージンラインを計測によって抽出
し、この抽出した支台歯のマージンラインと支台歯に被
せた後の歯科補綴物の境目（マージンライン：図１、図
１７を参照）とが正確に一致するように歯科補綴物を作
製する必要がある。

【０００３】従来、支台歯のマージンラインの計測に当
たっては、以下のように （１）接触式の三次元計測機による三次元形状の取得 または （２）非接触式の三次元計測機による三次元形状の取得 を行い、この三次元形状データを用い、支台歯のマージ
ンラインを（１）ＸＹ平面内での最も外側の輪郭線とし
て、または（２）Ｚ方向に於ける変曲点の軌跡として抽
出決定していた。（図１７参照）

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の方法で
マージンラインを抽出すると、［従来の技術］の（１）
の方法では、歯牙の残った部分の石膏模型（支台歯に相
当）がマージンラインを自動的に算出できるようにトリ
ミングされていないことがある、即ち支台歯がマージン
ラインよりも外側に張り出していることがあるため、ま
た、（２）の方法では、三次元形状データからだけでは
作業者のイメージするマージンラインが計算されない
（三次元形状データにノイズがのっている、エッジや山
の頂上以外の部分にマージンラインを設定したいとき、
等）場合があるために、（１）、（２）の方法でマージ
ンラインを抽出した後、コンピュータ上で修正すること
が不可欠である。また、修正をする際には、（１）接触
式・非接触式ともに支台歯のマージンラインを形成する
計測点が有限な間隔であるために、マージンラインが鋭
く変化している部分を捉えることができず、計測点をそ
のままつなぐと形状がなまってしまい、どこがマージン
ラインかを判断するのが困難である。これは、三次元計
測データに面を張りコンピュータに表示したときに、さ
らに細かくマージンラインを設定するために拡大表示を
したときに起こりやすい。更に、（２）コンピュータで
マージンラインを三次元的に操作するときに、奥行き感
を捉らえることに習熟を要するため、操作に時間がかか
る。といった問題があった。

【０００５】本発明の目的は、以上の問題を解決し、支
台歯のトリミングが不充分であっても、作業者のイメー
ジするマージンラインを正確、高速、且つ容易に抽出す
ることが可能な、支台歯のマージンライン抽出法を提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、発明者は歯牙に照明をすることによって生ずる陰影
を利用する事に着眼した。そして、この陰影の境界ライ
ンをマージンラインとして処理できる事が分かった。そ
のため、本発明では第一に、「歯科補綴物を被せる歯牙
のマージンライン抽出法であって、前記歯牙を三次元計
測し前記歯牙の三次元情報を得る段階、前記歯牙を撮像
し前記歯牙の画像上にマージンラインを決定し該マージ
ンラインの二次元位置情報を得る段階、前記二次元位置
情報と前記三次元情報とにより前記歯牙のマージンライ
ンの三次元位置情報を得る段階を有することを特徴とす
るマージンライン抽出法（請求項１）」を提供する。

【０００７】第二に、「歯科補綴物を被せる歯牙のマー
ジンライン抽出法であって、前記歯牙を三次元計測し前
記歯牙の三次元情報を得る段階、前記三次元情報を基に
コンピュータ内に前記歯牙の画像を表示し、表示された
前記画像上にマージンラインを決定する段階、前記決定
されたマージンラインの前記画像上の位置情報から三次
元位置情報を変換して得る段階を有することを特徴とす
るマージンライン抽出法（請求項２）」を提供する。

【０００８】第三に、「歯科補綴物を被せる歯牙のマー
ジンライン抽出法であって、固体撮像素子カメラで前記
歯牙を三次元計測し前記歯牙の三次元情報を得る段階、
前記歯牙を撮像し前記歯牙の画像上にマージンラインを
決定し該マージンラインの二次元位置情報を得る段階、
前記二次元位置情報と前記三次元情報とにより前記歯牙
のマージンラインの三次元位置情報を得る段階を有する
ことを特徴とするマージンライン抽出法（請求項３）」
を提供する。

【０００９】第四に、「歯科補綴物を被せる歯牙のマー
ジンライン抽出法であって、固体撮像素子カメラで前記
歯牙を三次元計測し前記歯牙の三次元情報を得る段階、
前記三次元情報を基にコンピュータ内に前記歯牙の画像
を表示し、表示された前記画像上にマージンラインを決
定する段階、前記決定されたマージンラインの前記画像
上の位置情報から三次元位置情報を変換して得る段階を
有することを特徴とするマージンライン抽出法（請求項
４）」を提供する。

【００１０】

【発明の実施の形態】図２のブロック図は、本発明の実
施の形態を説明するために手順を示したものであるが、
本発明はこの手順に示された方法に限定されるものでは
ない。 １．固体撮像素子カメラを使って歯牙の三次元計測を行
い、三次元計測データを取得する。このときに同時に歯
牙を撮像し、画像データを取得する。

【００１１】固体撮像素子カメラを用いた三次元計測の
方法としてはステレオ方式やモアレ縞を投影する方式が
好ましいが、これらに限定されるものではない。三次元
計測データと画像データの取得の方向の数は要求精度が
高いほど一般に多くなる。 ２．１．の歯牙の画像は三次元計測した方向と同じ位置
から同じ向きで同じ倍率で取得され、その画像データの
中には作業者のイメージするマージンラインが含まれる
ようにする。 ３．作業者のイメージするマージンラインは歯牙にあて
る光の方向を調節して影を作って形成しても良いし、鉛
筆等の筆記用具を用いて作業者が歯牙上に直接描いて形
成してもよい。撮像して取得した画像データから、好ま
しくは、輪郭線抽出のため、画像データのｘ方向とｙ方
向のそれぞれについて微分オペレータを作用させ、イメ
ージしたマージンラインの輪郭を取得する。更に、マー
ジンラインの輪郭線は、好ましくは適当な閾値を用い２
値化処理される。更にまた、２値化されたマージンライ
ンは好ましくは逐次型や並列型アルゴリズム、８連結細
線化アルゴリズム、等を用いて細線化処理される。 ４．コンピュータに三次元形状データと画像データを読
み込み、画像データからマージンラインの二次元位置を
特定し、特定されたマージンライン上の各点に対応する
各画素の二次元位置を記憶する。画素は、図３に示され
るように画面上に適当な間隔の矩形格子を置いたときに
その１つ１つの矩形格子のことをいう。 ５．このように記憶されたマージンライン上の各点に対
応する各画素の二次元位置から三次元計測データが形成
する曲面上に投射した各々の交点の三次元座標値をマー
ジンライン上の各点の三次元座標値とする。 ６．このように求められた各点の三次元座標値を公知の
方法で滑らかに結べば、マージンラインが得られる。

【００１２】画像データが取得できない計測のとき、ま
たは上記の方法では作業者がイメージするマージンライ
ンが計算されなかったとき（例えば、撮像の時に照明の
方向が不適当だった場合に相当する）には、コンピュー
タの画面上で以下の処理をする。市販の画像表示ソフト
により、コンピュータの画面には、歯牙の三次元計測デ
ータが形成する曲面上に光をあてた状態で表示される。 １．固体撮像素子カメラを使って歯牙の三次元計測を行
い、三次元計測データを取得する。

【００１３】固体撮像素子カメラを用いた三次元計測の
方法としてはステレオ方式やモアレ縞を投影する方式が
好ましいが、これらに限定されるものではない。三次元
計測データの取得の方向の数は要求精度が高いほど一般
に多くなる。 ２．歯牙の三次元計測データから作成した曲面をコンピ
ュータの画面に表示する。

【００１４】このため、変換処理を行ない、コンピュー
タの画面の座標に変換する必要がある。その変換方法の
手順のブロック図を図１１に示し、以下にその方法を説
明する。 （１）三次元座標系 物体が存在する実空間の座標系であり、本例では計測の
座標系と同じになっている。 （２）視点座標変換処理、視点座標系 実空間の座標系において視点の位置を決め、視点の位置
を原点とし、視線の方向をＺ軸とするような変換を支台
歯の三次元計測データに対して行なう。本例では、視線
方向は支台歯の中心を向く方向になる。この座標系を視
点座標系と呼ぶ。 （３）クリッピング処理 視点座標系においてコンピュータに表示する物体を制限
するために決めた領域をつくる処理である。本例の場合
には、支台歯を囲むような六面体になる。 （４）投影処理 投影処理には、透視投影や平行投影などがある。投影面
は視点から物体を見たときに、物体の前方クリッピング
面と後方クリッピング面の間に設定される。本例では、
平行投影を使用した。

【００１５】投影をするときに、クリッピング面の内部
を０〜１に正規化することでクリッピング処理を簡単に
行なうことができる。 （５）ビューポート変換処理 正規化された領域をコンピュータの画面の座標に変換す
る処理である。画面の一部分だけに表示することも可能
であるが、本例では全画面を使い表示する。 ３．コンピュータ内で三次元計測データを用い三次元表
示されている歯牙画像に、作業者がイメージするマージ
ンラインが最も良く出るように照光処理を行なう。照光
処理とは、コンピュータ内に仮想的な光源を持ち、それ
をコンピュータ内にある三次元物体に照射して物体（こ
の場合歯牙）の面の陰影を計算し、それを画面に表示す
る処理である。 ４．照光処理を行ない、マージンラインを特定した後、
特定されたマージンライン上の各点に対応する各画素位
置を記憶する。各画素は、図３に示されるように画面上
に適当な間隔の矩形格子を置いたときにその１つ１つの
矩形格子のことをいう。

【００１６】マージンラインの特定に当たっては、画像
データに対して輪郭抽出を行ない細線化処理を行なう方
法、２階調化してその境界として求める方法などがあ
る。 ５．歯牙の三次元計測データを二次元の画面の画素座標
として表示するために行なった図１１で示された変換処
理手順を逆向きに辿ることによって、即ち変換処理に使
ったマトリックスの逆マトリックスを掛けて行くことに
よって、４．の処理で記憶されたマージンライン上の各
点に対応する各画素位置を、三次元の座標値に変換す
る。

【００１７】以上発明の実施の形態を説明したが、マー
ジンラインを抽出する歯牙としては、支台歯、窩洞部、
等がある。多くの場合、マージンラインの抽出に当たっ
ては歯牙の石膏型によって行われる。歯牙に被せる歯科
補綴物としては、歯冠、インレー、等がある。三次元計
測データ、画像データを取得するための固体撮像素子カ
メラとしてはＣＣＤイメージセンサを用いたＣＣＤカメ
ラ、またはＣＭＯＳイメージセンサを用いたカメラが、
好ましく用いられる。

【００１８】また、三次元計測の方法としては上記固体
撮像素子カメラを用いた方法に特に限定されものでな
く、他に、レーザによる三角測量による非接触三次元計
測方法、プローブ接触による三次元計測方法、レーザレ
ーダによる三次元計測方法（光飛行時間測定法）、等を
用いることができる。以上説明した処理方法によって、
歯牙のマージンラインを作業者のイメージした位置に正
確、容易、且つ高速に設定するることができる。

【００１９】

【実施例】以下に歯科補綴物としての歯冠とインレーを
選び、歯冠を被せるための支台歯のマージンラインの抽
出法とインレーのための窩洞のマージンラインの抽出法
の２つの実施例の説明をする。 [ 実施例１］以下に歯科補綴物としての歯冠を選び、歯
冠を被せるための支台歯のマージンラインの抽出法の説
明をする。

【００２０】以下、大臼歯用の歯冠を被せるための支台
歯のマージンラインの抽出を行なった。支台歯のマージ
ンラインについては全周囲にわたってを抽出する必要が
あるため、図４のように三次元計測データと画像データ
とを取得する方向をＸ＋、Ｘ−、Ｙ＋、Ｙ−、Ｚ＋の５
方向に設定した。 １．最初にＣＣＤカメラを用いてステレオ方式でＸ＋方
向から支台歯の三次元計測を行なう。支台歯のＸ＋面の
三次元計測データは、図４のコンピュータ画面の画像で
示されたような点の集まりで形成されている。支台歯表
面上の各計測点に対応する、ＣＣＤカメラのＣＣＤ撮像
素子上の各画素位置に対応して、画面上に各計測点が配
列表示されている。 ２．ＣＣＤカメラの向きを同じに保ったまま、作業者が
イメージするマージンラインが強調されるように支台歯
への照明方法を調整しつつ、撮像し画像データを取得す
る。画像データは、図５のように表示される。画面表示
された三次元計測データと画像データは、縦方向と横方
向の画面上の同じ位置が、それぞれＣＣＤカメラのＣＣ
Ｄ撮像画素の同じ画素に対応するよう配列される。図５
においては支台歯のマージンライン付近から下側のトリ
ミング１が行なわれている。 ３．取得した画像データに画像処理をかける。手順のブ
ロック図は図６に示されれ以下に手順を説明する。 （１）輪郭抽出フィルタを用いて画像の輪郭線を検出す
る。

【００２１】画像の輪郭を強調する方法としては、画像
のｘ方向とｙ方向のそれぞれについて微分オペレータを
作用させる方法が一般的である。この支台歯画像では、
２次元２次微分になるラプラシアンフィルタを使い輪郭
線を抽出した。輪郭抽出処理を行なった画像が図７に示
される。 （２）画像を２値化する。

【００２２】画像をある閾値で２分割する。しきい値よ
り暗い画素を黒色、明かるい画素を白色にした画像を図
８に示す。 （３）検出した輪郭線を細線化する。輪郭線は有限の幅
をもって検出されるので、細線化処理を行ない１画素の
幅の線にする。通常は細線化処理を行った結果、輪郭線
の中央線が求められる。

【００２３】このようにして抽出されるマージンライン
の位置は、画像データ取得のために撮像時に支台歯に光
を照射する方法や輪郭線抽出のときのフィルタ、２値化
の閾値によって変わって来る。 ４．画像処理された画像データを三次元計測データに重
ね合わせて同じ画面上に表示する。

【００２４】３．で処理した画像データを三次元計測デ
ータに重ね合わせる。三次元計測データと画像データは
同じＣＣＤカメラの位置で同一方向、同一倍率で取得し
たものなので、ＣＣＤのそれぞれの画素位置の三次元計
測データと画像データとは支台歯の同一部分を表わして
いる。従って画像処理で抽出したマージンライン上の各
点の各画素位置を三次元座標に投射することによってマ
ージンライン上の各点の各三次元座標を得ることができ
る。図１０を参照。 ５．抽出されたマージンラインの三次元座標をコンピュ
ータの画像上に表示する。

【００２５】このとき、計測を行なった全ての方向に対
して別々に表示してもよいし、全方向の三次元計測デー
タを合成し、支台歯立体を作成してから表示してもよ
い。有効となる計測点の全てを使って面を張り、陰影表
示を行なう。この支台歯立体に重ねてマージンラインを
表示する。 ６．さらに細かくマージンラインを抽出するためには、
図１３のように画面上に支台歯を拡大表示して、２〜５
の処理を行なう。 [ 実施例２］以下、抽出の対象と計測の方向の数は実施
例１と同様だが、画像データがとれない計測のときや上
記方法で作業者がイメージするマージンラインが計算さ
れなかった場合である。 １．最初にＣＣＤカメラを用いてステレオ方式でＸ＋方
向から支台歯の三次元計測を行なう。支台歯のＸ＋面の
三次元計測データは、図４のコンピュータ画面の画像で
示されたような点の集まりで形成されている。支台歯表
面上の各計測点に対応する、固体撮像素子のＣＣＤ撮像
素子上の各画素位置に対応して、画面上に各計測点が配
列表示される。 ２．支台歯の三次元計測データに対して図１１の変換処
理を行ない、コンピュータの画面の座標に変換し、コン
ピュータの画面に表示する。 ３．コンピュータ画面上に支台歯の三次元画像が表示さ
れると、コンピュータソフト上で、光源を幾つか設定
し、作業者のイメージするマージンライ３が最もよく出
るように光源の位置・強さを変更する。図１２に光源の
位置を変更する前（図１２−ａ）と後（図１２−ｂ）の
画像を示す。 ４．イメージ通りのマージンラインが表示された状態
で、コンピュータの画面に実施例１と同様に画像処理を
行う。

【００２６】コンピュータの画面は、格子状配列の画素
で表わされている。これに対して、実施例１と同様に輪
郭線検出処理、２値化処理、細線化処理を行なう。細線
化されたマージンラインは、コンピュータの画面での位
置（ｘ，ｙ）を持つ。 ５．４．で抽出されたマージンライン上の各点に対応す
る各（ｘ，ｙ）座標について、２．の段階及び図１１で
説明した三次元物体をコンピュータに表示するための変
換処理の逆の処理を行なうことで画面上の各画素位置即
ち各（ｘ，ｙ）座標から各（ｘ，ｙ，ｚ）座標、即ち三
次元的なマージンラインの位置を得ることができる。 ６．さらに細かくマージンラインを抽出するためには、
図１３のように画面上に支台歯を拡大表示して、２．〜
５．の処理を行なう。 ［実施例３］本実施例は、歯科補綴物がインレーであ
り、インレーを窩洞部に詰める場合、窩洞部のマージン
ラインの抽出を行なう。 １．最初にＣＣＤカメラを用いてステレオ方式で窩洞部
の三次元計測を行なう。窩洞部の三次元計測データは、
点の集まりで形成されている。窩洞部表面上の各計測点
に対応する、ＣＣＤカメラのＣＣＤ撮像素子上の各画素
位置に対応して、画面上に各計測点が配列表示される。 ２．三次元計測データの取得時と同一方向、同一位置、
同一倍率で、ＣＣＤカメラで撮像された窩洞部の画像を
図１４に示す。

【００２７】窩洞部（インレーを装着する部分）に色を
塗り歯牙模型の他の部分と区別をした。 ３．画像処理は以下の手順で行なう。 （１）窩洞部画像を２値化する。２値化した後の画像が
図１５である。 （２）２値化画像に対して輪郭線抽出を行なう。

【００２８】図１６の矢印がマージンラインとなる。 ４．上記のマージンラインを同方向から計測した三次元
計測データに重ねることによりマージンラインの座標値
を得る。

【００２９】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、支台歯
や窩洞部、等の歯牙のマージンラインを正確、容易、且
つ高速に抽出する事ができ、歯科補綴物をＣＡＤ／ＣＡ
Ｍで製作するにあたって、品質の向上とコストダウンと
納期の短縮を図る事ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】は歯科補綴物支台歯のマージンラインを示す。

【図２】はマージンライン抽出の手順を示す。

【図３】はＣＣＤカメラの画素を示す。

【図４】ａは三次元計測データと画像データを取得する
方向を、ｂはＸ＋方向からの三次元計測データを示す。

【図５】はＸ＋方向からの画像データを示す。

【図６】は画像処理の手順を示す。

【図７】はラプラシアンフィルタで輪郭抽出された支台
歯画像の例である。

【図８】は２値化された支台歯画像である。

【図９】は細線化された支台歯画像である。

【図１０】は三次元計測データに重ねて表示された、抽
出されたマージンラインである。

【図１１】は三次元物体表示の手順を示す。

【図１２】はコンピュータソフト上の光源変更前（ａ）
後（ｂ）の画像である。

【図１３】は支台歯の一部分を拡大表示した画像であ
る。

【図１４】はインレーの窩洞部の画像データを示す。

【図１５】は２値化をした画像データを示す。

【図１６】は輪郭抽出され、２値化された画像データを
示す。矢印がマージンラインである。

【図１７】は支台歯と歯科補綴物との関係を示す図であ
る。

【符号の説明】

１・・・トリミングを示す

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０６Ｆ 15/62 ４１５

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】歯科補綴物を被せる歯牙のマージンライン
   抽出法であって、前記歯牙を三次元計測し前記歯牙の三
   次元情報を得る段階、前記歯牙を撮像し前記歯牙の画像
   上にマージンラインを決定し該マージンラインの二次元
   位置情報を得る段階、前記二次元位置情報と前記三次元
   情報とにより前記歯牙のマージンラインの三次元位置情
   報を得る段階を有することを特徴とするマージンライン
   抽出法。
2. 【請求項２】歯科補綴物を被せる歯牙のマージンライン
   抽出法であって、前記歯牙を三次元計測し前記歯牙の三
   次元情報を得る段階、前記三次元情報を基にコンピュー
   タ内に前記歯牙の画像を表示し、表示された前記画像上
   にマージンラインを決定する段階、前記決定されたマー
   ジンラインの前記画像上の位置情報から三次元位置情報
   を変換して得る段階を有することを特徴とするマージン
   ライン抽出法。
3. 【請求項３】歯科補綴物を被せる歯牙のマージンライン
   抽出法であって、固体撮像素子カメラで前記歯牙を三次
   元計測し前記歯牙の三次元情報を得る段階、前記歯牙を
   撮像し前記歯牙の画像上にマージンラインを決定し該マ
   ージンラインの二次元位置情報を得る段階、前記二次元
   位置情報と前記三次元情報とにより前記歯牙のマージン
   ラインの三次元位置情報を得る段階を有することを特徴
   とするマージンライン抽出法。
4. 【請求項４】歯科補綴物を被せる歯牙のマージンライン
   抽出法であって、固体撮像素子カメラで前記歯牙を三次
   元計測し前記歯牙の三次元情報を得る段階、前記三次元
   情報を基にコンピュータ内に前記歯牙の画像を表示し、
   表示された前記画像上にマージンラインを決定する段
   階、前記決定されたマージンラインの前記画像上の位置
   情報から三次元位置情報を変換して得る段階を有するこ
   とを特徴とするマージンライン抽出法。