JP2005329055A - 歯科実習用評価プログラム及び評価体とその評価装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な処理で、形成された歯形状を客観的かつ定量的に評価することができる歯模型形状評価プログラム、歯模型形状評価装置、３次元形状測定器および歯模型形状評価システムを提供する。
【解決手段】 歯模型形状評価プログラムは、歯模型の形成度合いの良否を、歯模型を3次元形状測定器で測定することによって得られる歯模型形状データに基づいて評価する評価処理と、評価処理の結果を出力する出力処理とをコンピュータに実行させる歯模型形状評価プログラムであって、評価処理は、最大許容形状データと歯模型形状データとを比較する処理と、最小許容形状データと前記歯模型形状データとを比較する処理とによって前記歯模型の形成度合いの良否を評価する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、学生が形成した歯模型の形状の形成過剰部位や不足部位を指摘し、客観的に評価するための歯模型形状評価プログラム、歯模型形状評価装置、歯形状測定器および歯模型形状評価システムに関する。

歯科の学生は、例えば、支台歯形成や窩洞形成、ワックスアップ等の実習において、歯を理想の形に形成する技術の習得が求められる。学生が歯を形成する技術を習得する過程においては、学生が形成した歯模型を、指導医が評価することによって、学生の技術向上が図られている。指導医が、学生が形成した歯模型を評価する場合、従来は、学生が形成した歯模型を目で見て、歯模型の形が適切か否かを判断し、評価していた。しかし、指導医が歯模型を目で見て評価する方法では、指導医の主観的な判断により評価されるため、統一された判断による客観的評価が困難であった。また、目で見て評価する方法では、定量的に判断することが困難であるため、学生は、どの部分がどれだけ不足または過剰なのかを知ることが困難であるという問題点があった。そこで、歯模型に形成された窩洞の形状を客観的かつ定量的に評価するための評価方法および装置が提案されている（例えば、特許文献１）。

この提案にかかる評価方法においては、まず、未切削の歯模型の形状、教師が切削した手本となる歯模型の形状と、学生が切削した評価対象の歯模型の形状をデジタルデータ化する。未切削の歯模型と手本歯模型との差分と、未切削の歯模型と評価対象の歯模型の差分を求め、これらの差分データを重ね合わせて、重ね合わせ部分の過剰量または不足量を点数に換算することによって評価を行う。

しかしながら、歯の形成においては、求められる精度が歯の部分によって異なるため、特許文献１に開示された方法においては、正確な評価を行うには、例えば、重ね合わせ部分およびその周辺の重要度をあらかじめ設定して記憶しておき、評価時にそれを加味して計算を行う等、評価方法に工夫を加える必要がある。その結果、評価するための処理が複雑になるという課題があった。また、歯模型の形状データを正確に重ね合わせるためには、歯模型の測定時において、測定位置の位置決めを正確に行う必要があり、そのために測定器が複雑になるという課題があった。
特開平１０−９７１８７号

そこで、本発明は上記課題を鑑み、簡単な処理で、形成された歯形状を客観的かつ定量的に評価することができる歯模型形状評価プログラム、歯模型形状評価装置、３次元形状測定器および歯模型形状評価システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明にかかる歯模型形状評価プログラムは、歯模型の形成度合いの良否を、前記歯模型を3次元形状測定器で測定することによって得られる歯模型形状データに基づいて評価する評価処理と、前記評価処理の結果を出力する出力処理とをコンピュータに実行させる歯模型形状評価プログラムであって、前記評価処理は、最大許容形状データと前記歯模型形状データとを比較する処理と、最小許容形状データと前記歯模型形状データとを比較する処理とによって前記歯模型の形成度合いの良否を評価する。

上記目的を達成するために、本発明にかかる歯模型形状評価装置は、歯模型の形成度合いの良否を、前記歯模型を3次元形状測定器で測定することによって得られる歯模型形状データに基づいて評価する評価部と、前記評価の結果を出力する出力部とを備えた歯模型形状評価装置であって、前記評価部は、最大許容形状データと前記歯模型形状データとを比較する処理と、最小許容形状データと前記歯模型形状データとを比較する処理とによって、前記歯模型の形成度合いの良否を判定する。

上記目的を達成するために、本発明にかかる３次元形状測定器は、一方向に移動可能であるテーブル部と、前記テーブル部に設けられ、被測定体である歯または歯模型を設置した状態で傾斜可能である傾斜テーブル部と、スリット状の照射光を測定範囲に向けて照射する照射部と、前記照射光の前記測定範囲における光切断線を受光して撮影するカメラとを有する。

上記目的を達成するために、本発明にかかる歯模型形状評価システムは、歯模型の形成度合いの良否を、前記歯模型を、本発明にかかる3次元形状測定器で測定することによって得られる歯模型形状データに基づいて評価する評価部と、前記評価の結果を出力する出力部とを備え、前記評価部は、最大許容形状データと前記歯模型形状データとを比較する処理と、最小許容形状データと前記歯模型形状データとを比較する処理とによって前記歯模型の形成度合いの良否を評価する。

本発明にかかる歯模型形状評価プログラムによれば、簡単な処理で、形成された歯形状を客観的かつ定量的に評価することができる。

本発明にかかる歯模型形状評価プログラムは、歯模型の形成度合いの良否を、歯模型を3次元形状測定器で測定することによって得られる歯模型形状データに基づいて評価する評価処理と、評価処理の結果を出力する出力処理とをコンピュータに実行させる歯模型形状評価プログラムであって、評価処理は、最大許容形状データと歯模型形状データとを比較する処理と、最小許容形状データと歯模型形状データとを比較する処理によって歯模型の形成度合いの良否を評価する。

本発明にかかる歯模型形状評価プログラムにおいて、評価処理は、最大許容形状データと歯模型形状データとを比較する処理と、最小許容形状データと歯模型形状データとを比較する処理によって歯模型の形成度合いの良否を評価するので、評価対象歯模型の過剰量および不足量を、容易に判定できる。その結果、簡単な処理で、形成された歯形状を客観的かつ定量的に評価することができる。

本発明にかかる歯模型形状評価プログラムにおいて、評価処理は、最大許容形状データの１の断面における外郭線と、最小許容形状データの断面における外郭線で囲まれるエリア内に、歯模型形状データの断面における外郭線が含まれているか否かを判定する処理を含むことが好ましい。

評価処理のおいて、最大許容歯模型、最小許容歯模型および評価対象歯模型の１の断面における外郭線に基づいて判定を行うので、評価対象データを２次元データとして処理することができる。その結果、簡単な処理で、形成された歯形状を客観的かつ定量的に評価することができる。

本発明にかかる歯模型形状評価プログラムにおいて、評価処理は、歯模型形状データの１断面における外郭線と最大許容形状データの断面における外郭線との距離および、歯模型形状データの断面における外郭線と最小許容形状データの断面における外郭線との距離の少なくともいずれか１つをさらに計算する処理を含むことが好ましい。

評価対象模型の１断面における外郭線と最大許容歯模型の断面における外郭線との距離を計算することにより、評価対象歯模型の過剰量が得られる。また、評価対象模型の断面における外郭線と、最小許容歯模型の断面における外郭線との距離を計算することによって、評価対象歯模型の不足量が得られる。

本発明にかかる歯模型形状評価プログラムにおいて、出力処理は、最大許容形状データの１の断面における外郭線と、最小許容形状データの断面における外郭線と、歯模型形状データの断面における外郭線を、１の座標系上に重ね合わせて表示する処理を含むことが好ましい。

出力処理において、最小許容歯模型、最大許容歯模型および評価対象歯模型の１の断面における外郭線が、１の座標系上に重ね合わせて表示されるので、過剰に形成されている部分や不足している部分が視覚的に把握されやすくなる。

本発明にかかる歯模型形状プログラムにおいて、出力処理は、最大許容形状と、最小許容形状と、歯模型形状を、１の座標系上に重ね合わせたものの一部を拡大して表示する処理を含むことが好ましい。

出力処理において、最大許容形状と、最小許容形状と、歯模型形状を、１の座標系上に重ね合わせたものの一部を拡大して表示することで、歯模型の形成度合い良否の判別が困難な部分のみを詳しく観察することが可能となる。

本発明にかかる歯模型形状プログラムにおいて、出力処理は、最大許容形状と、最小許容形状と、歯模型形状を、それぞれの形状が同時に、視覚的に把握できるように、１の座標系上に、重ね合わせて3次元的に表示する処理を含むことが好ましい。

出力処理において、最大許容形状と、最小許容形状と、歯模型形状を、それぞれの形状が同時に、視覚的に把握できるように、重ね合わせて3次元的に表示されるので、評価対象歯模型の過剰に形成されている部分や不足している部分が視覚的に、立体的に把握されやすくなる。

本発明にかかる歯模型形状プログラムにおいて、評価処理は、評価対象歯模型の３次元形状データから測定誤差範囲を計算する処理を含み、出力処理は、誤差範囲を表示する処理を含むことが好ましい。

出力処理において、誤差範囲を表示するので、測定精度の誤差によって、歯模型の形成度合いの良否が評価できない部分が視覚的に把握されやすくなる。

本発明にかかる歯模型形状評価装置は、歯模型の形成度合いの良否を、歯模型を3次元形状測定器で測定することによって得られる歯模型形状データに基づいて評価する評価部と、評価の結果を出力する出力部とを備えた歯模型形状評価装置であって、評価部は、最大許容形状データと歯模型形状データとを比較する処理と、最小許容形状データと歯模型形状データとを比較する処理とによって、歯模型の形成度合いの良否を判定する。

本発明にかかる歯模型形状評価装置において、評価部は、最大許容形状データの１の断面における外郭線と、最小許容形状データの断面における外郭線で囲まれるエリア内に、歯模型形状データの断面における外郭線が含まれているか否かを判定することが好ましい。

本発明にかかる歯模型形状評価装置において、評価部は、歯模型形状データの１断面における外郭線と最大許容形状データの断面における外郭線との距離および歯模型形状データの断面における外郭線と最小許容形状データの断面における外郭線との距離の少なくともいずれか１つをさらに計算することが好ましい。

本発明にかかる歯形状測定器は、一方向に移動可能であるテーブル部と、テーブル部に設けられ、被測定体である歯または歯模型を設置した状態で傾斜可能である傾斜テーブル部と、スリット状の照射光を測定範囲に向けて照射する照射部と、照射光の測定範囲における光切断線を受光して撮影するカメラとを有する。

本発明にかかる歯形状測定器は、一方向に移動可能であるテーブル部に、被測定体である歯または歯模型を設置した状態で傾斜可能である傾斜テーブル部が設けられているので、テーブル部を一方向に動かして位置を調整することにより、被測定体を測定する位置の位置決めを容易に行うことができる。さらに、傾斜テーブルは、被測定体である歯または歯模型を設置した状態で傾斜可能であるので、被測定体上のカメラの不可視領域をなくすことができる。

本発明にかかる歯形状測定器において、傾斜テーブル部は、少なくとも１軸以上の方向に傾斜することが好ましい。

本発明にかかる歯形状測定器において、傾斜テーブル部は、１０°以上４５°以下の傾斜角度で傾斜可能であることが好ましい。

本発明にかかる歯形状測定器において、傾斜テーブル部は、１方向あたり少なくとも３段階の傾斜角度で傾斜することが好ましい。

本発明にかかる歯形状測定器において、傾斜テーブル部に、歯または歯模型を装着する顎模型を固定する固定具が設けられていることが好ましい。

傾斜テーブルに歯または歯模型を装着する顎模型が固定されるので、テーブル部と被測定体である歯または歯模型の相対位置が固定される。そのため、テーブル部の位置決めを行うことで、被測定体である歯または歯模型の位置決めを行うことができる。

本発明にかかる歯模型形状評価システムは、歯模型の形成度合いの良否を、歯模型を、本発明にかかる3次元形状測定器で測定することによって得られる歯模型形状データに基づいて評価する評価部と、評価の結果を出力する出力部とを備え、評価部は、最大許容形状データと歯模型形状データとを比較する処理と、最小許容形状データと歯模型形状データとを比較する処理とによって歯模型の形成度合いの良否を評価する。

本発明にかかる歯模型形状評価システムは、本発明にかかる歯形状測定器を備えるので、被測定体である歯模型の位置決めを容易に行うことができる。そのため、最大許容歯模型、最小許容歯模型および評価対象歯模型は、歯形状測定器上の同じ位置で測定される。その結果、評価部が、最大許容歯模型、最小許容歯模型および評価対象歯模型の３次元形状データを比較する際の処理が簡単になる。ひいては、簡単な処理で、形成された歯形状を客観的かつ定量的に評価することができる。

本発明にかかる歯模型形状評価システムにおいて、評価部は、最大許容形状データの１の断面における外郭線と、最小許容形状データの断面における外郭線で囲まれるエリア内に、歯模型形状データの断面における外郭線が含まれているか否かを判定することが好ましい。

本発明にかかる歯模型形状評価システムにおいて、評価部は、歯模型形状データの１断面における外郭線と最大許容形状データの断面における外郭線との距離および歯模型形状データの断面における外郭線と最小許容形状データの断面における外郭線との距離の少なくともいずれか１つをさらに計算することが好ましい。

以下、図面を参照して、本発明の実施の１形態を詳細に説明する。

（実施の形態１）
実施の形態１は、歯模型の形成度合いの良否を評価する歯模型形状評価システムである。図１は、実施の形態１における歯模型形状評価システムの構成の一例を示す機能ブロック図である。図１に示すように、本実施の形態にかかる歯模型形状評価システム１は、歯形状測定器２と、記憶部４と、評価部５と、出力部８とを備える。歯形状測定器２は、被測定体である歯模型の形状を測定する。歯模型測定器２で測定された歯模型の形状は、３次元データとして、記憶部４に保存される。記憶部４に保存された形状データを基に、評価部５が、歯模型の形成度合いの良否を評価する。評価結果は、記憶部４に保存され、必要に応じて出力部８に出力される。

図２は、歯模型形状評価システム１のハードウエア構成の一例を示す図である。図２に示すように、歯模型形状評価システム１は、例えば、パーソナルコンピュータ１０（以下、パソコンと言う）に歯形状測定器２を、インターフェースボード１１を介して接続することによって構築される。その場合、評価部５および出力部８の機能は、パソコンのＣＰＵが所定のプログラムを実行することによって実現される。記憶部４としてパソコンのハードディスクを用いることができる。出力部８としてパソコンのディスプレイを含む表示装置を用いることができる。

評価部５および出力部８の機能を実現するためのプログラムを、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体から、あるいは通信回線を介したダウンロード等により、任意のパソコンへインストールすることによって、歯模型形状評価システム１を構築することができる。

ここで、歯形状測定器２について、詳細に説明する。図３は、本実施の形態における歯形状測定器２の構造を示す概略図である。図３に示すように、歯形状測定器２は、Ｘ軸方向のみに移動可能であるテーブル部２４と、テーブル部２４の上に設けられた傾斜テーブル部２３と、傾斜テーブル２３上の測定範囲に向けて、スリット状の照射光を照射する照射部２２と、照射光の測定範囲における光切断線を受光して撮影するカメラ２１とを有する。

テーブル部２４は、一般的な測定器のキャリブレーションで使用されている精密位置決めテーブルの機構を用いることができる。これにより、テーブル部２４は、Ｘ軸方向において、ユーザが指定した位置に移動することができる。例えば、５μｍ間隔で動かしたり、反復させたりすることができる。

図４に示すように、被測定体である歯模型２７は、顎模型２６に着けられた状態で、傾斜テーブル２３に固定される。顎模型２６の下面には、傾斜テーブルに設けられた固定具すなわち突起２８がぴったり嵌合する孔が設けられており、突起２８が顎模型２６の孔に嵌合するように顎模型２６を傾斜テーブル２３上に置くことによって固定する。これにより、顎模型２６を、常に、傾斜テーブル２３上の同じ位置に配置することができる。

なお、顎模型２６を、傾斜テーブル２３に固定する方法はこれに限られない。他に、例えば、傾斜テーブル２３上に顎模型２６の下部形状に応じた凹部を形成して、顎模型２６を、凹部に嵌合することで固定してもよい。

図３に示すように、照射部２２からスリット光が、傾斜テーブル２３に固定された歯模型に照射される。スリット光の照射は、例えば、半導体レーザ光を、回転するポリゴンミラーで反射させることによって行うことができる。歯模型に照射されたスリット光は表面で反射し、カメラ２１により受光され、撮影される。カメラ２１において撮影された像を基にして、光切断法による三角測量の原理を用いることで、歯模型の３次元座標値が得られる。１本のスリット光から、例えば、６４０点の座標データを得ることができる。テーブル部２４をＸ軸方向へ、例えば０．１ｍｍピッチで移動させ、各位置でのスリット光をカメラ２１が受光し、撮影することで、歯模型の表面の3次元座標が得られる。

ここで、図５（ａ）に示すように、歯模型２７の形状は、その下部が上部に比べて小さくなっている場合があり、そのような歯模型２７の下部はカメラ２１の不可視領域となる。そこで、従来の歯形状測定器においては、複数のカメラを設けることにより、不可視領域をなくしたり、回転可能な軸に被測定体を取り付けて、回転させながら撮影することで、不可視領域をなくしたりしていた。しかしながら、複数のカメラを設けると、それぞれのカメラの光軸を調整する必要があり、装置を製造するためのコストが高くなるという課題があった。また、回転軸上に被測定体を取り付ける方法は、被測定体の位置決め処理が複雑になるという課題もあった。

本実施の形態における歯形状測定器では、被測定体である歯模型２７が、角度を変化させることが可能な傾斜テーブル２３上に顎模型２６を介して固定されるので、図５（ｂ）に示すように、傾斜テーブル２３の角度を大きくすることによって、歯模型２７も傾斜する。そのため、カメラ２１の不可視領域をなくすことができる。さらに、歯模型２７は、常に、傾斜テーブル２３上の同じ位置に配置されるため、位置決め処理が簡単になる。

実際の測定においては、例えば、傾斜テーブル２３を傾斜させない状態（状態１）、Ｘ軸を回転軸として＋３０°傾斜させた状態（状態２）、Ｘ軸を回転軸として−３０°傾斜させた状態（状態３）、Ｙ軸を回転軸として＋３０°傾斜させた状態（状態４）およびＹ軸を回転軸として−３０°傾斜させた状態（状態５）で、形状測定が行われる。形状測定は、スリット光を歯模型２７に対して走査するように、テーブル部２４がＸ軸方向に移動することで行われる。傾斜テーブル２３を傾斜させた状態（状態２〜５）で測定された３次元座標データは、傾斜の分だけ座標変換処理が施される。例えば、状態２で得られたデータは、Ｘ軸を回転軸として−３０°回転させる変換を行う。この変換には、例えば、アフィン変換等を利用することができる。状態１で測定された３次元座標データに、状態２〜５で測定され、座標変換された３次元座標データを合わせると、歯模型２７の露出している全ての面を表す３次元座標データが得られる。また、状態２〜５で測定され、座標変換された形状データが、状態１で得られた形状データと重複する部分については、データを削除することで、省メモリ化、処理速度の向上が可能である。なお、傾斜テーブル２３の傾斜角度は±３０°に限られない。また、傾斜させて測定を行う状態の数も上記の具体例には限定されない。歯模型２７の形状に応じて、適切な傾斜角度、回転軸を選択することができる。

次に、傾斜テーブル２３が傾斜する仕組みについて説明する。図６は、傾斜テーブル２３を支える構造を示す概念図である。傾斜テーブル２３は、サポート２０１および、4本の伸縮ユニット２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄによって、ベース２０３の上方に支えられている。伸縮ユニット２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄは、Ｚ軸方向に伸縮可能である。サポート２０１と傾斜テーブル２３は、テーブルジョイント２０４によって接続されている。これにより、傾斜テーブル２３は、Ｘ軸およびＹ軸を回転軸として傾斜可能となっている。伸縮ユニット２０２ａおよび２０２ｂが伸びて、伸縮ユニット２０２ｃおよび２０２ｄが縮む時は、傾斜テーブル２３は、Ｘ軸を回転軸として傾斜する。伸縮ユニット２０２ａおよび２０２ｄが伸びて、伸縮ユニット２０２ｂおよび２０２ｃが縮む時は、傾斜テーブル２３は、Ｙ軸を回転軸として傾斜する。各伸縮ユニット２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄは、ギャードモータを有する駆動部２０５ａ、２０５ｂ、２０５ｃ、２０５ｄによって伸縮される。なお、傾斜テーブル２３の構造は、図６に示す構造に限定されるものではない。

図７は、伸縮ユニット２０２の構造を示す概念図である。伸縮ユニットは、主に、ユニットベース２１０および上下方向に可動な可動部材２１２、および可動部材２１２を上下方向に動かすギャードモータ２１３で構成される。ユニットベース２１０の下端は、ユニバーサルジョイント２１１ａを介してベース２０３に接続されている。可動部材２１２の上端は、ユニバーサルジョイント２１１ｂを介して傾斜テーブル２３に接続されている。可動部材２１２には、上下方向に長い孔２１２ｅが設けられており、スライドガイド２１４が、この孔２１２ｅを通ってユニットベース２１０に固定されている。これにより、可動部材２１２が上下方向に可動となっている。可動部材２１２の側面には溝２１２ｆが設けられており、溝２１２ｆには、ギャードモータ２１３の回転軸に取り付けられた歯車２１３ｇがかみ合っている。これにより、ギャードモータ２１３が駆動すると、可動部材２１２が上下方向に動くようになっている。ストッパ２１５が可動部材２１２の上下に設けられており、可動部材２１２は、一定の範囲内で上下運動するようにされている。ストッパ２１５の孔２１５ｈには、偏心ファスナ２１６が通されている。これにより、ストッパの位置を調整することができる。可動部材２１２の側面には、２つの凸部２１２ｈが設けられており、ユニットベース２１０に設けられたディテントレバー２１７がこれらの凸部２１２ｈに引っかかることによって、可動部材２１２がＬ、Ｍ、Ｈの3段階の位置で安定して静止するようになっている。これにより、傾斜テーブル２３は、一方向あたり３段階傾斜することができる。また、傾斜テーブル２３は、１０°以上４５°以下の傾斜角度で傾斜可能であることが好ましい。なお、伸縮ユニットを伸縮させる構成は、図７に示す構成に限られない。また、図７に示す伸縮ユニットは、3段階の位置で安定して静止する構成となっているが、3段階に限られるものではない。

次に、本実施の形態における歯模型形状評価システムの動作について、図１および図８を参照しながら説明する。図８は、本実施の形態にかかる歯模型形状評価システム１の動作を示すフローチャートである。

まず、図８に示すように、ステップ１０１で、歯形状測定器２が最大許容歯模型の形状を測定し、測定結果を最大許容形状データとして記憶部４に保存する。ここで、最大許容形状とは、歯模型の形成度合いにおいて、合格とすることができる最大の形状である。例えば、指導医が最大許容歯模型を作成し、これを測定することで最大許容形状データを得ることができる。したがって、例えば、学生が形成した歯模型に、最大許容形状をはみ出して形成された部分が存在すれば、その部分の形成は不適切であると評価される。

ステップ１０２で、歯形状測定器２が最小許容歯模型の形状を測定し、測定結果を最小許容形状データとして記憶部４に保存する。ここで、最小許容形状とは、歯模型の形成度合いにおいて、合格とすることができる最小の形状である。例えば、指導医が最小許容歯模型を作成し、これを測定することで最小許容形状データを得ることができる。したがって、例えば、学生が形成した歯模型で、最小許容形状より内側へ形成された部分が存在すれば、その部分の形成は不適切であると評価される。

なお、本実施の形態において、最大許容形状データおよび最小許容形状データは、最大許容歯模型および最小許容歯模型を作成して、その形状を測定することにより得ているが、実際に模型を作成しなくても、最大許容形状データおよび最小許容形状データを、数値入力等により設定してもよい。例えば、支台歯形成においては、マージン形態、軸面テーパ、咬合面のクリアランスをどの程度にするかが重要な問題となるが、これらの形成度合いの最小許容量および最大許容量を数値で入力することにより、最小許容形状データおよび最大許容形状データを設定することができる。

ステップ１０３で、歯形状測定器２が、学生が形成した評価対象となる歯模型の形状を測定し、測定結果を評価対象歯模型データとして記憶部４に保存する。

ここで、歯模型について説明する。図９は、歯模型２７の側面図である。図９（ａ）は、未切削の歯模型２７ａ、図９（ｂ）は、支台歯形成実習における最大許容歯模型２７ｂの例、図９（ｃ）は、最小許容歯模型２７ｃの例、図９（ｄ）は、学生が形成した歯模型２７ｄの例を示している。歯模型２７は、顎模型２６にセットした状態（図４参照）では、上部ｕが露出し、下部ｓは顎模型の穴にぴったりはまった状態になる。学生が歯模型を切削等する場合は、図１０に示すように、歯模型２７をはめた顎模型２６を実習用頭部ファントム２９にセットした状態で切削等行う。したがって、図９に示す歯模型２７において、切削等、形成の対象となるのは上部ｕであり、下部ｓは、形成の対象とはならない。最大許容歯模型２７ｂも最小許容歯模型２７ｃも評価対象歯模型２７ｄも下部ｓは同じ形である。そのため、図４に示すように、歯模型２７を顎模型２６にはめて、傾斜テーブル２３にセットする場合、最大許容歯模型２７ｂ、最小許容歯模型２７ｃまたは評価対象歯模型２７ｄのいずれをセットしても、常に、テーブル部２４に対して同じ位置にセットされることとなる。その結果、これらの測定することによって得られた形状データを、正確に重ね合わせて比較することができる。

ステップ１０１、１０２、１０３において、最大許容形状データ、最小許容形状データおよび評価対象歯形状データは、3次元座標上の点の集合として記憶部４に保存される。このときの3次元座標は、例えば、歯模型２７の底面に平行な平面をａｂ平面とし、底面に垂直な軸をｃ軸とした直交座標系とすることができる。この場合、図３におけるＸ軸方向、Ｙ軸方向をａ軸、ｂ軸にとることができる。

ステップ１０４で、評価部５が、記憶部４に保存された最大許容形状データおよび歯模型形状データを読み出して比較する処理を行う。比較処理においては、例えば、図１１（ａ）に示すように、最大許容形状データのうち、ａ軸に垂直な平面（ｂｃ平面）のうちの１平面、（以下、評価断面という）における外郭線ｊを示すデータと、評価対象歯模型形状データのうち、評価断面における外郭線ｋを示すデータとを取り出し、評価対象歯模型形状データの外郭線ｋが最大許容形状データの外郭線ｊの内側に存在するか否かを判断する。判断の方法として、例えば、最大許容形状と歯模型形状の外郭線ｊ、ｋのｃ座標の値を、評価断面内の各ｂ座標について比較することで判断することができる。判断の結果、評価対象歯模型形状データの外郭線ｋが最大許容形状データの外郭線ｊの外側に存在する箇所が存在すれば、評価点を減点する処理（ステップ１０６）を行う。

ステップ１０５で、評価部５が、記憶部４に保存された最小許容形状データおよび評価対象歯模型形状データを読み出して比較する処理を行う。比較処理においては、例えば、図１１（ｂ）に示すように、ステップ１０４で取り出した評価対象歯模型の外郭線ｋが、最小許容形状データの評価断面における外郭線ｍの外側に存在するか否かを判断する。判断の方法はステップ１０４と同様である。判断の結果、評価対象歯模型形状データの外郭線ｋが最小許容形状データの外郭線ｍの内側に存在する箇所が存在すれば、評価点を減点する処理（ステップ１０６）を行う。

本実施の形態によれば、評価対象歯模型形状を、最大許容形状および最小許容形状と比較することで評価を行うので、最大許容形状および最小許容形状を適切に設定することにより、正確な評価を行うことが可能となる。例えば、支台歯形成におけるマージン位置のように、形成度合いに高い精度が要求される箇所では、最大許容形状と最小許容形状との差を狭く設定する等して、評価精度を調節することができる。その結果、簡単な処理で評価を行うことができる。

なお、ステップ１０４とステップ１０５における判断処理を、同時に行うこともできる。すなわち、図１１（ｃ）に示すように、評価対象歯模型の外郭線ｋのｃ座標が、最小許容形状の外郭線ｍのｃ座標と最大許容形状の外郭線ｊのｃ座標との間に存在するか否かを、評価断面内の各ｂ座標について判断することができる。これにより、最大許容形状データの外郭線と、最小許容形状データの外郭線とで囲まれるエリアに、評価対象歯模型の外郭線が含まれているか否かが判定できる。判定の結果、含まれていないと判断される場合は減点処理を行う（ステップ１０６）。

なお、ステップ１０４、１０５において、ａ軸に垂直な断面（ｂｃ断面）を評価断面として評価を行っているが、評価断面はａ軸に垂直な断面に限られない。

ステップ１０６では、評価部５が評価点を算出する処理を行う。評価対象歯模型の評価断面における外郭線ｋが、最大許容形状の評価断面における外郭線ｊの外側に存在する場合は、評価対象歯模型形状データの外郭線ｋと最大許容形状データの外郭線ｊとの距離を計算し、その距離に応じて、減点する点数を決定してもよい。例えば、評価対象歯模型の外郭線ｋと最大許容形状データの外郭線ｊの距離が大きくなるに従って、減点する点数を大きくすることができる。同様に、評価対象歯模型の評価断面における外郭線ｋが、最小許容形状の評価断面における外郭線ｍの内側に存在する場合は、評価対象歯模型形状データの外郭線ｋと最小許容形状データの外郭線ｍとの距離を計算し、その距離に応じて、減点する点数を算出することができる。

また、最大許容形状と最小許容形状の間に、理想的形状を設定してもよい。この理想的形状の評価断面における外郭線と、評価対象歯形状の外郭線との距離を計算し、その距離に応じて点数を決定することもできる。なお、この場合に、最大許容形状または最小許容形状を理想的形状としてもよい。

ステップ１０４とステップ１０５の処理は、複数の、ａ軸に垂直な平面（ｂｃ平面）を評価断面として、繰り返し行われる。これによって、評価対象歯模型２７ｄの全体の形状について評価を行うことができる。評価対象歯模型２７ｄの一部の形状についてのみ評価を行う場合には、必要な箇所の断面についてのみ行えばよい。

なお、本実施の形態においては、ａ軸に垂直な平面（ｂｃ平面）を評価断面としているが、評価断面はこれに限られない。例えば、実習の内容に応じて、歯模型の形成度合いの特徴が顕著に現れる断面を評価断面とすることができる。

また、評価部５は、ステップ１０４およびステップ１０５で、評価を行う際に、評価対象歯模型形状データの測定誤差範囲を計算し、これを加味して評価を行ってもよい。測定誤差は、例えば、カメラ２１のＣＣＤ画素の感度が場所によって微妙に異なることや、スリット光の強度が場所によって異なること等が原因となって発生する。また、カメラ２１で撮影した画像から光切断法を用いて距離を求める際に、近似式を利用することによっても、誤差が生じる場合がある。

誤差範囲の求め方は、例えば、半球状の被測定体の半径を半球表面上の複数点で測定し、その平均値を求め、平均値を真値として、各測定値と比較することで求めることができる。測定誤差範囲は、例えば、測定データのＺ座標±１００μｍの範囲とすることができる。

ステップ１０７では、出力部８が評価結果の表示を行う。出力部８は、最大許容形状と、最小許容形状と、評価対象歯模型形状を、それぞれの形状が同時に、視覚的に把握できるように、重ね合わせて３次元的に表示する。図１２は、最大許容形状と、最小許容形状とを同時に、視覚的に把握できるように重ね合わせて表示する場合の表示例を示す図である。図１２に示す表示例において、最小許容形状は、例えば、その表面に色をつけて表示され、最大許容形状は、その表面が点の集合で表示されているので、最大許容形状の下に位置する最小許容形状も見えるようになっている。このような最大許容形状および最小許容形状の表示に重ね合わせて、評価対象歯模型形状を、点の集合または透明な表面で表示することができる。その結果、評価対象歯模型の過剰部分および不足部分が視覚的に把握されやすくなる。なお、図１２では、図を見やすくするため、最小許容形状の表面を表す点の数を少なくして表している。実際の表示においては、例えば、最小許容形状の各３次元座標に対応する点を全て表示する等、点の数を増やして表示することで、表面形状をより詳細に把握されやすくすることができる。

また、図１３（ａ）に示すように、最大許容歯形状、最小許容歯形状および評価対象歯形状の評価断面における外郭線ｊ、ｍ、ｋを重ね合わせて1画面上に表示することができる。表示の際、最大許容歯形状の外郭線ｊの外側のエリア、最大許容歯形状の外郭線ｊと最小許容歯形状の外郭線ｍとで囲まれるエリア、最小許容歯形状の外郭線ｍの内側のエリアをそれぞれ、色分けして表示することもできる。これにより、評価断面における評価歯模型の過剰部分および不足部分が視覚的に把握されやすくなる。表示する断面をユーザが選択できることが好ましい。

上記の３次元的表示および断面表示において、最大許容形状、最小許容形状および歯模型形状を、重ね合わせたものの一部を拡大して表示することが好ましい。拡大するエリアをユーザが指定できるようにしてもよい。これにより、例えば、図１３（ｂ）に示すように、支台歯形成におけるマージン幅ｐのように、細かい判断が要求される部分ｎの観察が容易となる。なお、図１３（ｂ）の表示では、外郭線ｊ、ｋ、ｍの左端の位置が縦に揃って表示されているが、実際の表示においては、必ずしも揃っている必要はない。

また、歯模型形状の表示において測定誤差範囲を、例えば、色をつけて表示してもよい。これにより、誤差により、判定が困難な部分が視覚的に把握されやすくなる。

本実施の形態においては、主に支台歯形成実習における歯模型形状評価システムについて説明を行ったが、本発明はこれに限られない。すなわち、例えば、窩洞形成、ワックスアップその他歯模型を形成する実習において、歯模型を評価する歯模型形状評価システムも本発明に含まれる。

本発明は、簡単な処理で、形成された歯形状を客観的かつ定量的に評価するのに有用な歯模型形状評価プログラム、歯模型形状評価装置、３次元形状測定器および歯模型形状評価システムとして利用可能である。

実施の形態１における歯模型形状評価システムの構成の一例を示す機能ブロック図である。 歯模型形状評価システム１のハードウエア構成の一例を示す図である。 歯形状測定器２の構造を示す概略図である。 顎模型および傾斜テーブルの斜視図である。 （ａ）は、カメラの不可視領域を説明するための図である。（ｂ）は、被測定体を傾斜させることによってカメラの不可視領域をなくす仕組みを説明するための図である。 傾斜テーブル２３を支える構造を示す概念図である。 伸縮ユニット２０２の構造を示す概念図である。 歯模型形状評価システム１の動作を示すフローチャートである。 （ａ）は、未切削の歯模型の側面図である。（ｂ）は、最大許容歯模型の側面図である。（ｃ）は、最小許容歯模型の側面図である。（ｄ）は、学生が形成した歯模型の側面図である。 歯模型をはめた顎模型を実習用頭部ファントムにセットした状態を示す図である。 （ａ）は、最大許容形状および評価対象歯模型形状の外郭線を示す図である。（ｂ）は、最小許容形状および評価対象歯模型形状の外郭線を示す図である。（ｃ）は、最大許容形状、最小許容形状および評価対象歯模型形状の外郭線を示す図である。 最大許容形状と、最小許容形状とを表示する場合の表示例を示す図である。 （ａ）は、評価断面における最大許容形状、最小許容形状、評価対象歯模型形状の外郭線を表示する場合の表示例を示す図である。（ｂ）は、（ａ）に示す表示例の一部を拡大した図である。

符号の説明

１ 歯模型形状評価システム
２ 歯形状測定器
４ 記憶部
５ 評価部
８ 出力部
１０ パーソナルコンピュータ
１１ インターフェースボード
２１ カメラ
２２ 照射部
２３ 傾斜テーブル
２４ テーブル部
２６ 顎模型
２７ 歯模型
２８ 突起
２９ 実習用頭部ファントム

Claims (5)

1. 歯模型の形成度合いの良否を、前記歯模型を3次元形状測定器で測定することによって得られる歯模型形状データに基づいて評価する評価処理と、
   前記評価処理の結果を出力する出力処理とをコンピュータに実行させる歯模型形状評価プログラムであって、
   前記評価処理は、最大許容形状データと前記歯模型形状データとを比較する処理と、最小許容形状データと前記歯模型形状データとを比較する処理とによって前記歯模型の形成度合いの良否を評価する歯模型形状評価プログラム。
2. 前記評価処理は、前記最大許容形状データの１の断面における外郭線と、前記最小許容形状データの前記断面における外郭線で囲まれるエリア内に、前記歯模型形状データの前記断面における外郭線が含まれているか否かを判定する処理を含む請求項１に記載の歯模型形状評価プログラム。
3. 一方向に移動可能であるテーブル部と、
   前記テーブル部に設けられ、被測定体である歯または歯模型を設置した状態で傾斜可能である傾斜テーブル部と、
   スリット状の照射光を測定範囲に向けて照射する照射部と、
   前記照射光の前記測定範囲における光切断線を受光して撮影するカメラとを有する3次元形状測定器。
4. 歯模型の形成度合いの良否を、前記歯模型を、請求項３に記載の3次元形状測定器で測定することによって得られる歯模型形状データに基づいて評価する評価部と、
   前記評価の結果を出力する出力部とを備え、
   前記評価部は、最大許容形状データと前記歯模型形状データとを比較する処理と、最小許容形状データと前記歯模型形状データとを比較する処理とによって前記歯模型の形成度合いの良否を評価する歯模型形状評価システム。
5. 前記評価部は、前記最大許容形状データの１の断面における外郭線と、前記最小許容形状データの前記断面における外郭線で囲まれるエリア内に、前記歯模型形状データの前記断面における外郭線が含まれているか否かを判定する請求項４に記載の歯模型形状評価システム。
   
   

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