JP2002272763A - 歯科補綴物の設計方法及び設計システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の目的は、補綴物の設計時間、及
び治療対象歯への接合時の調整時間を大幅に短縮するこ
とができる歯科補綴物の設計方法を提案することであ
る。 【解決手段】上記目的を達成する本発明は、第１に、健
全な状態の歯の形状を計測して得た基本歯形データに基
づいて基本歯形モデルを構成するステップと、補綴治療
のために整形処理された歯の形状を計測して得た支台歯
歯形データに基づいて支台歯歯形モデルを構成するステ
ップと、基本歯形モデルと支台歯歯形モデルとに基づい
て補綴物の形状を求めるステップとからなることを特徴
とする歯科補綴物の設計方法である。更には、その方法
を実行する設計システムである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＡＤ／ＣＡＭを
用いた歯科治療技術に関し、特にＣＡＤを用いて歯科補
綴物を設計する方法及びその方法によって歯科補綴物を
設計する設計システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】歯科治療において、インレーやクラウン
などの補綴物の製作にＣＡＤやＣＡＭを利用する技術が
提案されている。例えば、特開平９−１５９４１９に、
患者の歯の模型を三次元測定手段で計測して、模型の形
状を座標値で表現した点群としてデジタルデータ化し、
このデジタルデータを患者毎に記憶手段に記憶する。そ
して、このデジタルデータに基づいて再現装置によって
歯の模型を再現することが開示されている。

【０００３】また、特開２０００−１０７２０３に、ク
ラウンを製作する場合、クラウンを装着する支台歯およ
びその周囲と対合歯、ＦＧＰ（Functionaly Generated
Pathtechnique）の印象を採取し、模型を制作し、模型
を三次元測定技術により計測することにより治療した歯
とその周囲のデータおよび対合側のデータを測定データ
としてコンピュータに格納し、そのデータから三次元の
計測形状モデルを作成し、この計測形状モデルの支台歯
にデータベースから選択された標準的モデルを重ね合わ
せ、複製のおいて必要とされる形状と機能に適合するよ
うにそのモデルを変形し、この変形されたモデルからＮ
Ｃデータを作成し、このＮＣデータによりフライス盤な
どのＮＣ工作機を制御することによりクラウンを製作す
ることが開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】歯の形状は一本毎に異
なるものであり、更に同じ位置の歯でも個人毎に異なる
ものである。一方、標準的モデルは数種類しか用意され
ていないことが多い。その為、標準的モデルの形状は治
療対象の歯の元々の形状とは大きく異なっている。その
結果、前記モデルの変形、即ち補綴物の設計には多大の
時間と高度の技術が必要であった。更に、製作された補
綴物を歯科医院において治療対象歯に接合する際にも、
隣在歯との干渉や対合歯との噛合せの調整に多大の時間
が必要であった。

【０００５】本発明の目的は、補綴物の設計時間及び治
療対象歯への接合時の調整時間を大幅に短縮することが
できる歯科補綴物の設計方法及びその方法によって歯科
補綴物を設計する設計システムを提案することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明は、第１に、健全な状態の歯の形状を計測して得た基
本歯形データに基づいて基本歯形モデルを構成する第１
のステップと、補綴治療のために整形処理された歯の形
状を計測して得た支台歯歯形データに基づいて支台歯歯
形モデルを構成する第２のステップと、基本歯形モデル
と支台歯歯形モデルとに基づいて補綴物の形状を決定す
る第３のステップとからなることを特徴とする歯科補綴
物の設計方法である。

【０００７】そして、上記第３のステップは、基本歯形
モデルと支台歯歯形モデルとを重ね合わせるステップ
と、前記２つの歯形モデルの差分を求めるステップ又は
基本歯形モデルに支台歯歯形モデルのマージンラインを
転写し、基本歯形モデルの前記転写されたマージンライ
ンよりも歯根側の部分を削除するステップとを含むこと
を特徴とする歯科補綴物の設計方法である。前記マージ
ンラインに代えて前記マージンラインを歯軸線に垂直な
平面に投影した曲線を用いることができる。

【０００８】更に前記ステップに先立って支台歯歯形モ
デルのマージンラインが基本歯形モデルの表面に最も良
く一致するように２つの歯形モデルの相対的位置を調整
することを特徴とする歯科補綴物の設計方法である。ま
た、前記決定された補綴物の形状を記憶するステップ
と、過去に記憶された補綴物の形状と今回決定した補綴
物の形状とを比較するステップとを更に含むことを特徴
とする歯科補綴物の設計方法である。

【０００９】前記基本歯形データは、健全な状態の歯の
模型を作製したときに、これを計測して得ても良いし、
作製後保管された前記模型を歯の治療を行う時に計測し
て得ても良い。上記方法に、前記基本歯形データを記憶
させるステップを更に含むようにしても良い。前記ステ
ップは、その時に存在する全ての歯の基本歯形データを
歯形形状データベースに記憶させるようにすることが好
ましい。

【００１０】第２に、健全な状態の歯の形状を計測して
得た基本歯形データに基づいて基本歯形モデルを構成す
ると共に、補綴治療のために整形処理された歯の形状を
計測して得た支台歯歯形データに基づいて基本歯形モデ
ルを構成するモデル構成部と、基本歯形モデルと支台歯
歯形モデルとに基づいて補綴物の形状を決定する補綴物
モデル生成部とからなることを特徴とする歯科補綴物の
設計システムである。

【００１１】前記設計システムは、支台歯歯形モデルの
マージンラインを抽出するマージンライン抽出部と、前
記マージンラインが基本歯形モデルの表面に最も良く一
致するように基本歯形モデルと支台歯歯形モデルとを重
ね合わせる位置調整部とを更に備えることが好ましい。

【００１２】そして、前記補綴物モデル生成部に基本歯
形モデルと支台歯歯形モデルとの差分を求めるモデル間
演算部を含むか、前記補綴物モデル生成部が前記マージ
ンラインを基本歯形モデルに転写し、基本歯形モデルの
前記転写されたマージンラインから歯根側を削除するこ
とを特徴とする歯科補綴物の設計システムである。

【００１３】前記設計システムは、前記基本歯形データ
を記憶する記憶装置を更に備えることが好ましい。更
に、前記補綴物モデルを記録する記憶部と、過去に前記
記憶部に記録された補綴物モデルと今回の補綴物モデル
とを比較する比較部とを更に備えるようにしても良い。

【００１４】上記モデル構成部とモデル演算部と比較部
とは、コンピュータのハードウェアとその上で動作する
ソフトウェアとによって構成することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の方法は図１に構成を示し
たコンピュータシステムによって実行される。１１はコ
ンピュータ、１２は公知の歯形形状測定装置、１３はＮ
Ｃ加工装置、１４は歯形形状データベースが記録された
記憶装置である。歯形形状測定装置１２、ＮＣ加工装置
１３、記憶装置１４はいずれもコンピュータ１１とデー
タの授受可能に接続されている。記憶装置１４はコンピ
ュータ１１に含まれる構成であっても良い。

【００１６】本発明の方法による歯科補綴物の設計手順
の概要を図２に示す。まず、ステップ１において、患者
の健全な状態における歯の全体形状を全ての歯について
公知の方法及び装置によって計測し、その形状データ、
即ち基本歯形データを記憶装置１４に歯形形状データベ
ースとして記録する。これは、できるだけ歯が健康な状
態のうちに行うことが望ましい。しかしながら、補綴さ
れた状態であっても差し支えはない。即ち、前記健全な
状態には補綴治療された状態も含まれるものとする。

【００１７】そして、ステップ２において歯の補綴治療
が必要と判断される時まで待機する。補綴治療が必要と
判断された場合にはステップ３に進む。ステップ３にお
いては、補綴治療を要する歯から虫歯となった部分を取
り除く整形処理をされた歯（これを支台歯という）の形
状をステップ１と同じ方法、装置を用いて計測して支台
歯歯形データを生成する。

【００１８】そして、ステップ４〜ステップ６において
補綴物を設計する。図３によって説明する。ステップ４
では、コンピュータ１１の歯形モデル構成部１１１は歯
形測定装置１２から支台歯歯形データを、記憶装置１４
から治療対象歯の基本歯形データを夫々読み込み、支台
歯歯形データから支台歯歯形モデル（図３（ａ）の３
１）を、基本歯形データから基本歯形モデル（図３
（ｂ）の３２）を夫々構成する。そして、支台歯歯形モ
デル３１の非整形部分３３と基本歯形モデルの該当部分
３４とが重なるように２つの歯形モデルの相対的位置を
調整する（図３（ｃ））。

【００１９】前記重ね合わせ作業は、コンピュータ１１
に基本歯形モデルと支台歯歯形モデルとをその表示部に
重畳表示させる。補綴物の設計者（多くの場合歯科技工
士である）は、前記一致の程度を視覚的に判断しながら
前記２つの歯形モデルを手操作によって相対的に平行移
動、回転移動させて行う。前記重畳表示は、２つの歯形
モデルの非共通部分を異なる色で、例えば補色で表示さ
せると非共通部分を明瞭に認識することができるので好
適である。

【００２０】重ね合わせの初期の段階では、２つの歯形
モデルの対応する断面形状を重畳表示させ両者を一致さ
せる作業を直交する２断面について行うようにすると短
時間で両者をほぼ一致させることができる。これは、歯
の断面形状が顕著な方向性を有しているからである。

【００２１】或いは、以下に説明する方法によることも
できる。この方法は、治療内容がクラウン治療である場
合に特に好適である。即ち、支台歯歯形モデルからクラ
ウンの下端と支台歯とが接する曲線（図３（ａ）の３
５、これをマージンラインという）を特開平５−２６９
１４６に開示された方法によって抽出する。マージンラ
インの抽出はコンピュータ１１に設けたマージンライン
抽出部（不図示）によって行われる。マージンライン３
５は通常３次元曲線である。そして、マージンライン３
５が基本歯形モデルの表面上に最も良く一致するように
基本歯形モデルと支台歯歯形モデルとを重ね合せる。前
記重ね合わせ作業は、前記手操作による方法と、コンピ
ュータ１１に設けた位置調整部（不図示）によって行う
方法がある。

【００２２】後者の方法では、２つの歯形モデル夫々の
重心点及び所定の方法で求めた歯軸線を一致させ、次
に、２つの歯形モデルを歯軸線を中心として相対的に所
定の角度ピッチで回転させながら、マージンライン３５
上に等間隔に設定された各点と基本歯形モデルの表面と
の距離の自乗和の値が最小値となる回転位置を求める。
次いで、２つの歯形モデルを前記歯軸線に沿う両方向に
所定のピッチで相対移動させると共に、前記歯軸線の周
りに前記回転位置から両方向に所定の範囲内で所定のピ
ッチずつ相対回転移動させて前記自乗和の値が最も小さ
くなる位置を探す。

【００２３】前記自乗和の値が最小となる位置の探索
は、極小値の概略存在位置を探索するために比較的大き
いピッチで相対移動させる第１段階と、前記極小値の概
略存在位置近傍の所定の範囲を詳細に探索するために、
より小さいピッチで相対移動させる第２段階とで行うと
良い。また、前記マージンライン３５に代えて、これを
歯軸線に垂直な平面に投影した曲線を用いても良い。前
記曲線は２次元曲線なので自乗和の値を求める演算の負
荷が軽減される。

【００２４】そして、求めた位置に２つの歯形モデルを
表示させて重ね合わせの程度を視覚的に確認する。前記
最小自乗和の値が小さい複数の位置に２つの歯形モデル
を順次表示させ、重ね合わせの程度が良い位置を選択さ
せるようにしても良い。もし、重ね合わせが不十分であ
ると判断したときは前記手操作による重ね合わせ作業に
移行する。

【００２５】ステップ５では、基本歯形モデルと支台歯
歯形モデルとに基づいて補綴物の初期モデルを生成す
る。例えば、コンピュータ１１の補綴物モデル生成部１
１２は基本歯形モデル３２と支台歯歯形モデル３１との
差分、即ち非共通部分を求めるモデル間演算を行い、２
つの歯形の非共通部分を補綴物の初期モデルとする。

【００２６】或いは、基本歯形モデルに支台歯歯形モデ
ルのマージンライン３５を転写し、基本歯形モデルの転
写されたマージンラインから歯根側（２つの歯形モデル
の共通部分側）を削除し、残った部分を補綴物の初期モ
デルとする。このようにして図３（Ｃ）に斜線部３５で
示した補綴物の初期モデルが求められる。

【００２７】そして、ステップ６では、コンピュータ１
１上において前記初期モデルを必要に応じて変形させる
調整を加えて補綴物モデルとする。主たる調整はマージ
ンライン部における支台歯との連続性の改善であり、マ
ージンライン部をコンピュータ１１の表示部に拡大表示
させて設計者が手操作によって行う。前記初期モデルの
外形形状は患者本人の治療対象歯が健康な状態であった
ときの形状であるから、マージンライン部で発生する段
差が小さく連続性が良い。しかしながら、支台歯歯形モ
デルと基本歯形モデルとの重ね合わせの不正確さや、歯
の摩耗などによる歯の形状変化に起因する不連続部が発
生することがあるので、そのような個所の形状を微調整
する。しかしながら、この調整量は標準歯形モデルを用
いる従来の方法に比較しれば僅かなもので済む。

【００２８】更に、設計者は、コンピュータ１１がチェ
ックし他の部分とは異なる色で表示した、肉厚が所定値
以下の部分を調整する。かくして補綴物の形状が決定さ
れる。なお、支台歯歯形データを採取する時に対合歯や
隣在歯の歯形データも採取し、その歯形モデルと初期モ
デルとの噛合せや干渉をチェックして問題がある個所の
形状に調整を加えて、これを補綴物モデルとすることも
ある。

【００２９】ステップ７では、前記補綴物モデルを記憶
部に記録する。記憶装置１４に記録しても良い。ステッ
プ８では、前記補綴物モデルに基づいて補綴物を作成す
る。即ち、コンピュータ１１は前記補綴物モデルから補
綴物形状データを生成し、該補綴物形状データをＮＣ加
工装置１３に読み込ませる。ＮＣ加工装置１３は読み込
んだ補綴物形状データに基づいて補綴物を製作する。図
３（ｄ）は完成した補綴物である。

【００３０】そして、ステップ９では、前記補綴物は歯
科医院において整形された治療対象歯に接合される。そ
して、噛合せや隣在歯との干渉が歯科医師によって調整
され、治療が完了する。上記方法によって補綴治療され
た歯の形状は、基本的にその歯が健康な状態であったと
きの形状に一致する。従ってステップ９における調整は
ごく僅かなもので済む。

【００３１】そしてステップ２に戻り、歯の補綴治療が
必要になるたびにステップ３以下が実行される。過去に
本発明の方法で設計された補綴物によって補綴治療され
た歯を再び補綴治療する場合には、ステップ４の前又は
後に、前回の治療時にステップ７で記録した補綴物モデ
ルを記憶部から読み出して今回の初期モデル又は補綴物
モデルと比較するステップを設けても良い。前記比較す
るステップは、例えば補綴物モデル生成部１１２を用い
て２つの歯形モデルを重ね合わせて表示したり、両歯形
モデルの差分を求めて共通部分とは異なる方法で表示す
ることによって行うことができる。この比較表示は、初
期モデルの形状の調整の容易化や、設計された補綴物モ
デルの形状の妥当性を検討するときに有効である。

【００３２】なお、基本歯形データは、図４に示した手
順によって得ても良い。ステップ４１では健全な状態の
歯の模型を作製しこれを保管する。そして、ステップ４
２で歯の補綴治療が必要と判断されるまで待機する。補
綴治療が必要と判断されたときの処理ステップ４３で
は、前記歯の模型の補綴治療対象の歯を計測して基本歯
形データを得る。治療対象歯の隣在歯や対噛歯の模型も
必要に応じて計測する。前記基本歯形データは記憶装置
に記録しても良いが、コンピュータ１１のメモリに読込
むにとどめることもできる。

【００３３】以下の処理（ステップ４４）は、図２のス
テップ３以降と同様であるので説明を省略する。図４の
手順によれば、あらかじめ基本歯形データを記憶してお
く必要がないので記憶装置１４の記憶容量が小さくても
済む、又は無くても良い。

【００３４】

【発明の効果】本発明の方法によれば、患者本人の治療
対象歯の健康な状態であったときの形状に基づいて補綴
物の形状が設計されるので、補綴物の設計時間及び該補
綴物を治療対象歯に接合するときの調整時間が大幅に短
縮される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法が実施されるシステムの構成を示
した図である。

【図２】本発明の方法による歯科補綴治療の手順を示し
た図である。

【図３】本発明の歯科補綴物設計方法を説明した図であ
る。

【図４】本発明の方法による歯科補綴治療の別の手順を
示した図である。

【符号の説明】

１１……コンピュータ １２……歯形形状測定装置 １３……ＮＣ加工装置 １４……記憶装置 ２１……整形処理された歯のコンピュータモデル ２２……健康時の歯のコンピュータモデル ２３……コンピュータモデル２１において、整形処理さ
れた歯の非整形部に該当する部分 ２４……コンピュータモデル２２において、２３に該当
する部分 ２５……コンピュータモデル２１とコンピュータモデル
２２の差分 ２６……補綴物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大槻 正樹 東京都千代田区丸の内３丁目２番３号 株 式会社ニコン内 (72)発明者 野本 徹志 東京都品川区二葉１丁目３番25号 株式会 社ニコン技術工房内 Ｆターム(参考） 2F069 AA66 BB40 DD15 DD30 GG72 GG74

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 健全な状態の歯の形状を計測して得た基
   本歯形データに基づいて基本歯形モデルを構成する第１
   のステップと、 補綴治療のために整形処理された支台歯の形状を計測し
   て得た支台歯歯形データに基づいて支台歯歯形モデルを
   構成する第２のステップと、 基本歯形モデルと支台歯歯形モデルとに基づいて補綴物
   の形状を決定する第３のステップとからなることを特徴
   とする歯科補綴物の設計方法。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記第３のステップは、基本歯形モデルと支台歯歯形モ
   デルとを重ね合わせるステップと、 基本歯形モデルと支台歯歯形モデルとの差分を求めるス
   テップを含むことを特徴とする歯科補綴物の設計方法。
3. 【請求項３】 請求項１において、 前記第３のステップは、基本歯形モデルと支台歯歯形モ
   デルとを重ね合わせるステップと、 基本歯形モデルに支台歯歯形モデルのマージンラインを
   転写し、基本歯形モデルの前記転写されたマージンライ
   ンよりも歯根側の部分を削除するステップを含むことを
   特徴とする歯科補綴物の設計方法。
4. 【請求項４】 請求項２〜請求項３において、 前記基本歯形モデルと支台歯歯形モデルとを重ね合わせ
   るステップは、支台歯歯形モデルのマージンラインが基
   本歯形モデルの表面に最も良く一致するように両者の位
   置を調整することを特徴とする歯科補綴物の設計方法。
5. 【請求項５】 請求項４において、 前記マージンラインに代えて前記マージンラインを歯軸
   線に垂直な平面に投影した曲線を用いることを特徴とす
   る歯科補綴物の設計方法。
6. 【請求項６】 請求項１において、 前記決定された補綴物の形状を記憶するステップと、 過去に記憶された補綴物の形状と今回決定した補綴物の
   形状とを比較するステップとを更に含むことを特徴とす
   る歯科補綴物の設計方法。
7. 【請求項７】 請求項１〜請求項６において、 前記基本歯形データは、あらかじめ作製され保管された
   健全な状態の歯の模型を計測して得ることを特徴とする
   歯科補綴物の設計方法。
8. 【請求項８】 請求項１〜請求項７において、 前記基本歯形データを記憶させるステップを更に含むこ
   とを特徴とする歯科補綴物の設計方法。
9. 【請求項９】 請求項８において、 前記基本歯形データを記憶させるステップは、現に存在
   する全ての歯の基本歯形データを歯形形状データベース
   に記憶させることを特徴とする歯科補綴物の設計方法。
10. 【請求項１０】 健全な状態の歯の形状を計測して得た
    基本歯形データに基づいて基本歯形モデルを構成すると
    共に、補綴治療のために整形処理された歯の形状を計測
    して得た支台歯歯形データに基づいて支台歯歯形モデル
    を構成する歯形モデル構成部と、 基本歯形モデルと支台歯歯形モデルとに基づいて補綴物
    モデルを生成する補綴物モデル生成部とからなることを
    特徴とする歯科補綴物の設計システム。
11. 【請求項１１】 請求項１０において、 支台歯歯形モデルのマージンラインを抽出するマージン
    ライン抽出部と、 前記マージンラインが基本歯形モデルの表面に最も良く
    一致するように基本歯形モデルと支台歯歯形モデルとを
    重ね合わせる位置調整部とを更に備えることを特徴とす
    る歯科補綴物の設計システム。
12. 【請求項１２】 請求項１１において、 前記補綴部モデル生成部は、基本歯形モデルと支台歯歯
    形モデルとの差分を求めるモデル間演算部を含むことを
    特徴とする歯科補綴物の設計システム。
13. 【請求項１３】 請求項１１において、 前記補綴物モデル生成部は、前記マージンラインを基本
    歯形モデルに転写し、基本歯形モデルの前記転写された
    マージンラインから歯根側を削除することを特徴とする
    歯科補綴物の設計システム。
14. 【請求項１４】 請求項１０において、 前記基本歯形データを記録する記憶装置を更に備えるこ
    とを特徴とする歯科補綴物の設計システム。
15. 【請求項１５】 請求項１０において、 前記補綴物モデルを記録する記憶部と、 過去に前記記憶部に記録された補綴物モデルと今回の補
    綴物モデルとを比較する比較部とを更に備えることを特
    徴とする歯科補綴物の設計システム。