JP2007209575A - 歯科用補綴物の製造方法及び歯科用補綴物設計装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 歯科技工士が行なっていた作業を自動化することによって、製造時間を短縮するとともに、歯科用補綴物の品質に対する歯科技工士の熟練度の影響を軽減することができ、かつ、歯列模型又は歯列印象の三次元形状を正確に計測することができる歯科用補綴物の製造方法を提供する。
【解決手段】 歯列模型又は歯列印象の三次元形状をＸ線ＣＴで計測することにより、Ｘ線画像データを作成する画像データ作成工程と、前記Ｘ線画像データに基づいて、歯列の三次元グラフィックを示す三次元座標データを作成する座標データ作成工程と、前記三次元座標データに基づいて、歯科用補綴物の三次元形状を設計する補綴物設計工程とを含むことを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、歯科用補綴物の製造方法及び歯科用補綴物設計装置に関する。

従来、クラウン、ブリッジ、インレー、アンレー、ベニア等の歯冠補綴物や有床義歯等の歯科用補綴物は埋没鋳造法の原理を用いて製造されていた。例えば、クラウン等の歯冠補綴物の製造方法では、支台歯を形成する整形工程と、支台歯と当該支台歯の隣接歯と当該支台歯の対合歯の咬合面の印象を採得する印象作製工程と、石膏材を印象内に注入することによって歯列模型を作製する歯列模型作製工程と、歯列模型にワックスパターンを形成し、スプルーを設けて耐火材で埋没するワックスアップ工程と、ワックスを焼成するロストワックス工程と、ワックスパターン形状の空間にスプルーを通して溶融した金属を充填し冷却する鋳造工程と、スプルーを取り除き、表面を研摩して所望の歯冠補綴物を得る研磨工程といった工程が順に実行されていた。

このような歯科用補綴物の製造方法において、整形工程及び印象作製工程は、臨床で歯科医師により手作業で行なわれるが、歯列模型作製工程から研磨工程までの工程は、歯科技工所で歯科技工士により手作業で行なわれる。つまり、歯科用補綴物の製造方法において、全ての工程が、手作業で行なわれていた。よって、歯科用補綴物の生産性の向上を図ることができないうえに、歯科用補綴物の品質にばらつきがあった。また、歯列模型作製工程から研磨工程までの工程は、熟達した技能を必要とするために、歯科技工士の育成を必要とするという問題があった。

そこで、近年、歯科技工士が行なっていた作業を自動化することによって、製造時間を短縮するとともに、歯科用補綴物の品質に対する歯科技工士の熟練度の影響を軽減するために、歯科用補綴物をＣＡＤ／ＣＡＭにより製作する方法が提案されている。この方法に用いられる装置は、一般的に、歯列模型の三次元形状を計測する形状計測装置と、三次元座標データに基づいて歯科用補綴物の三次元形状を設計し、設計データを出力する演算処理装置（コンピュータ）と、設計データに基づいて歯科用補綴物を製作する加工装置とからなる。

ここで、支台歯と当該支台歯の隣接歯と歯肉とを有する歯列模型の三次元形状を計測する従来の形状計測装置について説明する。図１は、支台歯と当該支台歯の隣接歯と当該支台歯の対合歯の咬合面と歯肉とを有する歯列模型の一例の斜視図である。図２は、図１に示すＡの拡大断面図である。歯列模型１は、支台歯１３と、隣接歯１１、１２と、歯肉１４とを有する。

図６は、歯列模型の三次元形状を計測する従来の形状計測装置５０の一例である。形状計測装置５０では、接触プローブ５１を多軸移動手段５２により移動させながら、歯列模型１６に接触プローブ５１を接触させることにより信号処理装置５３に信号を出力させていた。このとき、密接した箇所に接触プローブ５１を接触させることは不可能であるので、支台歯１３及び歯肉１４を有する歯列模型１６を歯列模型１から切り離して用いていた。

また、図７は、歯列模型の三次元形状を計測する従来の形状計測装置の他の一例である。形状計測装置６０では、歯列模型１６の測定点にむけてレーザ光源６１によりレーザ光を照射させ、光学レンズ６２を通じて集光された歯列模型１６からの反射光を光位置検出素子（ＰＳＤ）６３により受光させていた。このとき、密接した箇所にレーザ光を照射させることは不可能であるので、支台歯１３及び歯肉１４を有する歯列模型１６を歯列模型１から切り離して用いていた。そして、レーザ光源６１の位置と、ＰＳＤ６３の位置と、受光した歯列模型１６からの反射光とに基づいて、信号処理装置６４に、歯列模型１６の測定点の位置を算出させていた。例えば、特許文献１に記載の歯科補綴物の製造方法においては、レーザーセンサを用いることが開示されている。
特開平１０−２９０８１４号公報

しかしながら、形状計測装置５０では、計測精度をよくするためには接触プローブ５１の移動速度を遅くする必要があるので、三次元座標データを作成するのに多大な時間がかかるとともに、接触プローブ５１の摩耗によって計測精度が経時劣化する問題があった。一方、形状計測装置６０では、歯列模型１６は微細な凹凸形状を有するので、歯列模型１６の測定点からの反射光が凹凸形状に当たり、凹凸形状からの反射光（２次反射光）がＰＳＤ６３に受光されることがあった。

また、形状計測装置５０、６０では、密接した箇所を計測することは不可能であったので、支台歯１３及び歯肉１４を有する歯列模型１６を歯列模型１から切り離して計測していた。つまり、歯列模型１６を歯列模型１から切り離す手間がかかった。さらに、歯列模型１６を歯列模型１から切り離して計測しても、支台歯１３と歯肉１４との間には歯肉１４が盛り上がっているために小さな隙間１７が形成されているので、歯列模型１６の三次元形状を正確に計測することはできなかった。例えば、形状計測装置５０、６０で計測することにより作成された歯列の三次元グラフィックを示す三次元座標データは、隙間１７の三次元形状を正確に計測することができないために、図８に示すような歯列の三次元グラフィックを示す三次元座標データとなっていた。すなわち、隙間１７が計測されていなかった。
また、石膏模型の形状を計測するのでなく、直接歯列印象を計測することができれば、形状の転写のプロセスが１回になって誤差が減少すると期待できるが、印象の形状が溝や穴などのくぼんだ形状なので、接触式や光学式の計測方法では測定が困難であった。

そこで、本発明は、歯科技工士が行なっていた作業を自動化することによって、製造時間を短縮するとともに、歯科用補綴物の品質に対する歯科技工士の熟練度の影響を軽減することができ、かつ、歯列模型又は歯列印象の三次元形状を正確に計測することができる歯科用補綴物の製造方法及び歯科用補綴物設計装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた本発明の歯科用補綴物の製造方法は、歯列模型又は歯列印象の三次元形状をＸ線ＣＴで計測することにより、Ｘ線画像データを作成する画像データ作成工程と、前記Ｘ線画像データに基づいて、歯列の三次元グラフィックを示す三次元座標データを作成する座標データ作成工程と、前記三次元座標データに基づいて、歯科用補綴物の三次元形状を設計する補綴物設計工程とを含むようにしている。

本発明の歯科用補綴物の製造方法によれば、Ｘ線ＣＴとコンピュータ等とにより歯科用補綴物の三次元形状を設計するので、歯科技工士が行なっていた作業を自動化することによって、製造時間を短縮するとともに、歯科用補綴物の品質を均一にすることができる。
また、歯列模型又は歯列印象の三次元形状をＸ線ＣＴで計測することにより、歯列模型又は歯列印象を切り離す必要もなく、歯列模型又は歯列印象の三次元形状を計測することができる。さらに、例えば、支台歯と歯肉との間の隙間のような小さな三次元形状も正確に計測することができる。特に石膏模型の場合、転写のプロセスが２回あるのに対して、石膏模型の形状を計測するのでなく、直接歯列印象を計測する場合は、形状の転写のプロセスが１回になって誤差が減少する。

（その他の課題を解決するための手段および効果）
また、本発明の歯科用補綴物の製造方法においては、前記画像データ作成工程は、前記歯列模型又は歯列印象の全体の三次元形状を計測することにより、歯列模型又は歯列印象の全体を示す第一Ｘ線画像データを作成する第一画像データ作成工程と、前記歯列模型又は歯列印象を切断せずに、前記歯列模型又は歯列印象の所定の領域の三次元形状を計測することにより、歯列模型又は歯列印象の所定の領域を示す第二Ｘ線画像データを作成する第二画像データ作成工程とを含むとともに、前記座標データ作成工程は、前記第一Ｘ線画像データと第二Ｘ線画像データとに基づいて、歯列の全体の三次元グラフィックを示す三次元座標データを作成するようにしてもよい。
このような本発明の歯科用補綴物の製造方法によれば、歯列模型又は歯列印象の全体の三次元形状を示す第一Ｘ線画像データを作成するとともに、例えば、支台歯と歯肉との間の隙間のような小さな三次元形状を示す第二Ｘ線画像データを、ＣＴの撮影条件を変えて拡大して撮影することによって作成することにより、第一Ｘ線画像データと第二Ｘ線画像データとに基づいて、歯列の三次元グラフィックを示す三次元座標データをより正確に作成することができる。

また、本発明の歯科用補綴物の製造方法においては、前記歯列模型は、支台歯と当該支台歯の隣接歯と当該支台歯の対合歯の咬合面と歯肉とを有するようにしてもよい。
このような本発明の歯科用補綴物の製造方法によれば、支台歯と隣接歯との間の距離及び支台歯と歯肉との間の隙間（所謂、マージンライン）と支台歯の対合歯の咬合面とを正確に計測することができる。これにより、歯科用補綴物のマージンラインを正確かつ自動で設計することができる。

そして、本発明の歯科用補綴物の製造方法においては、前記画像データ作成工程は、前記歯列模型の全体の三次元形状を計測することにより、歯列模型の全体を示す第一Ｘ線画像データを作成する第一画像データ作成工程と、前記歯列模型を切断せずに、前記歯列模型の支台歯及び歯肉の三次元形状を計測することにより、歯列模型の支台歯及び歯肉を示す第二Ｘ線画像データを作成する第二画像データ作成工程とを含むとともに、前記座標データ作成工程は、前記第一Ｘ線画像データと第二Ｘ線画像データとに基づいて、歯列の全体の三次元グラフィックを示す三次元座標データを作成するようにしてもよい。

さらに、本発明の歯科用補綴物の製造方法においては、前記第二画像データ作成工程は、少なくとも前記支台歯と前記歯肉との間の隙間を示す第二Ｘ線画像データを作成するようにしてもよい。

また、本発明の歯科用補綴物設計装置においては、Ｘ線ＣＴと、演算処理装置とを備える歯科用補綴物設計装置であって、前記演算処理装置は、歯列模型又は歯列印象の三次元形状を前記Ｘ線ＣＴで計測することにより、Ｘ線画像データを作成する画像データ作成手段と、前記Ｘ線画像データに基づいて、歯列の三次元グラフィックを示す三次元座標データを作成する座標データ作成手段と、前記三次元座標データに基づいて、歯科用補綴物の三次元形状を設計する補綴物設計手段とを有するようにしている。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は、以下に説明するような実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様が含まれることはいうまでもない。

図３は、本発明の一実施形態である歯科用補綴物設計装置の構成を示すブロック図である。歯科用補綴物設計装置４０は、Ｘ線ＣＴ検査部３０と、演算処理装置（コンピュータ）２０とにより構成される。

Ｘ線ＣＴ検査部３０は、Ｘ線発生装置３１とＸ線検出器３２とを有するＸ線測定光学系３３と、歯列模型１を載置するステージ３５と、ステージ３４を回転・並進移動させる駆動部３５とにより構成される。
Ｘ線測定光学系３３は、Ｘ線検出器３２とＸ線発生装置３１とを有する。Ｘ線検出器３２は、イメージインテンシファイア（以下、ＩＩと略す）と当該ＩＩの裏面に一体的に取り付けられたＣＣＤカメラとを有する。一方、Ｘ線発生装置３１は、Ｘ線源であり、ＩＩの表面に向けて透視用Ｘ線を照射するＸ線管を有する。よって、ＩＩが透視用Ｘ線を検出することにより蛍光像を形成することになる。さらに、この蛍光像をＣＣＤカメラで撮影することによって、透視用Ｘ線の映像信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換しコンピュータ２０に出力される。

ステージ３４は、上面に垂直な方向（Ｚ方向）に軸を有する下部円板状体３４ｂと、当該軸を回転軸として回転可能となるように形成された上部円板状体３４ａとで構成される。そして、上部円板状体３４ａの上面に、歯列模型１は載置されることになる。
なお、下部円板状体３４ｂは、駆動信号が入力された駆動部３５により、ステージ３４面に平行な方向（ＸＹ方向）に移動したり、ステージ３４面に垂直な方向（Ｚ方向）に昇降移動したりするように、移動可能に設けられている。さらに、上部円板状体３４ａは、駆動信号が入力された駆動部３５により、回転移動（α方向）するように設けられている。
よって、ステージ３４の位置を移動させることにより、歯列模型１の位置を移動させることになる。

コンピュータ２０においては、ＣＰＵ２１を備え、さらに、表示装置２３と、入力装置であるキーボード２２ａ及びマウス２２ｂとが連結されている。また、ＣＰＵ２１が処理する機能をブロック化して説明すると、Ｘ線画像データを作成する画像データ作成手段２４と、三次元座標データを作成する座標データ作成手段２５と、補綴物設計手段２６と、設計データを作成する設計データ作成手段２７と、駆動信号発生手段２８とに分けられる。

駆動信号発生手段２８は、キーボード２２ａやマウス２２ｂ等の種々の操作によって、ステージ３４を移動させる駆動信号を駆動部１５に発生する制御を行うものである。

画像データ作成手段２４は、Ｘ線検出器３２から出力された映像信号（アナログ信号）から変換されたデジタル信号に基づいて、Ｘ線画像データを作成する制御を行うものである。
座標データ作成手段２５は、Ｘ線画像データに基づいて、歯列の三次元グラフィックを示す三次元座標データを作成するとともに、表示装置２３に歯列の三次元グラフィックを画像表示する制御を行うものである。

補綴物設計手段２６は、キーボード２２ａやマウス２２ｂ等の種々の操作によって歯科用補綴物の三次元グラフィックを示す三次元座標データを作成するとともに、表示装置２３に歯科用補綴物の三次元グラフィックを画像表示する制御を行うものである。
設計データ作成手段２７は、三次元座標データに基づいて、設計データを作成する制御を行うものである。

次に、歯科用補綴物の製造方法の一例について説明する。図４は、歯科用補綴物の製造方法の一例を示すフローチャートである。
まず、ステップＳ１の処理において、Ｘ線ＣＴ検査部３０により歯列模型１の全体の三次元形状を計測することにより、歯列模型１の全体を示す第一Ｘ線画像データを作成する。なお、歯列模型１の全体を計測することにより、歯列の全体の状態を把握することができることになる。

次に、ステップＳ２の処理において、Ｘ線ＣＴ検査部３０により歯列模型１の支台歯１３、隣接歯１１、１２及び歯肉１４を有する所定の領域の三次元形状を計測することにより、支台歯、隣接歯及び歯肉を有する所定の領域を拡大撮影して第二Ｘ線画像データを作成する。このとき、所定の領域を歯列模型１から切り離して用いる必要はなく、ステージ３４の位置をＸ線管球側に移動させることにより、歯列模型１の位置を移動させるだけでよいことになる。なお、歯列模型１の所定の領域を計測することにより、支台歯１３と隣接歯１１、１２との間の距離及び支台歯１３と歯肉１４との間の隙間１７を把握することができることになる。

次に、ステップＳ３の処理において、第一Ｘ線画像データと第二Ｘ線画像データとに基づいて、歯列の全体の三次元グラフィックを示す三次元座標データを作成する。具体的には、第一Ｘ線画像データに基づいて、歯列の全体の三次元グラフィックを示す第一三次元座標データを作成する。そして、第二Ｘ線画像データに基づいて、歯列の所定の領域の三次元グラフィックを示す第二三次元座標データを作成する。さらに、第一三次元座標データと第二三次元座標データとを合成して、所定の領域が鮮明になった歯列の全体の三次元グラフィックを示す三次元座標データを作成する。なお、第二三次元座標データは、隙間１７の三次元形状を正確に計測することができるので、図５に示すような歯列の所定の領域の三次元グラフィックを示すようなものとなる。

次に、ステップＳ４の処理において、歯科用補綴物の三次元グラフィックを示す三次元座標データを作成する。例えば、表示装置２３に画像表示された歯科用補綴物の三次元グラフィックにより、支台歯と隣接歯との間の距離、支台歯と歯肉との間の隙間及び支台歯の対合歯の咬合面を把握しながら、キーボード２２ａやマウス２２ｂ等の種々の操作によって歯科用補綴物の三次元グラフィックを設計する。

最後に、ステップＳ５の処理において、歯科用補綴物の三次元グラフィックを示す三次元座標データに基づいて、設計データを作成する。

このような本発明の歯科用補綴物の製造方法によれば、Ｘ線ＣＴ検査部３０とコンピュータ２０とにより歯科用補綴物の三次元形状を設計するので、歯科技工士が行なっていた作業を自動化することによって、製造時間を短縮するとともに、歯科用補綴物の品質を均一にすることができる。
また、歯列模型１の三次元形状をＸ線ＣＴ検査部３０で計測することにより、歯科模型１の所定の領域を切り離す必要もなく、歯科模型１の所定の領域の三次元形状を計測することができる。さらに、支台歯１３と歯肉１４との間の隙間１７の三次元形状も正確に計測することができる。よって、第一三次元座標データと第二三次元座標データとを合成して、支台歯と歯肉との間の隙間も鮮明になった歯列の全体の三次元グラフィックを示す三次元座標データを作成することができる。

（他の実施形態）
上述した歯科用補綴物の製造方法では、歯列模型１を計測する例を示したが、歯列印象を計測するようにしてもよい。この場合には、歯列印象を示すＸ線画像データを作成し、当該Ｘ線画像データに基づいて歯列の三次元グラフィックを示す三次元座標データを作成することになる。このとき、アルギン酸などの印象材は時間がたつと形状が安定しないが、ゴム印象と呼ばれる素材を用いれば、時間がたっても安定であるため、ＣＴによる直接形状撮影が可能となる。

本発明は、歯列模型又は歯列印象の三次元形状を計測する歯科用補綴物の製造方法に利用することができる。

支台歯と当該支台歯の隣接歯と当該支台歯の対合歯の咬合面と歯肉とを有する歯列模型の一例の斜視図である。 図１に示すＡの拡大断面図である。 本発明の一実施形態である歯科用補綴物設計装置の構成を示すブロック図である。 本発明に係る歯科用補綴物の製造方法の一例を示すフローチャートである。 本発明に係る歯列の三次元グラフィックを示す図である。 歯列模型の三次元形状を計測する従来の形状計測装置の一例を示す図である。 歯列模型の三次元形状を計測する従来の形状計測装置の他の一例を示す図である。 従来に係る歯列の三次元グラフィックを示す図である。

符号の説明

１、１６： 歯列模型
１１、１２： 隣接歯
１３： 支台歯
１４： 歯肉
３０： Ｘ線ＣＴ検査部
２０： 演算処理装置（コンピュータ）
４０： 歯科用補綴物設計装置
５０、６０： 形状計測装置

Claims (6)

1. 歯列模型又は歯列印象の三次元形状をＸ線ＣＴで計測することにより、Ｘ線画像データを作成する画像データ作成工程と、
   前記Ｘ線画像データに基づいて、歯列の三次元グラフィックを示す三次元座標データを作成する座標データ作成工程と、
   前記三次元座標データに基づいて、歯科用補綴物の三次元形状を設計する補綴物設計工程とを含むことを特徴とする歯科用補綴物の製造方法。
2. 前記画像データ作成工程は、前記歯列模型又は歯列印象の全体の三次元形状を計測することにより、歯列模型又は歯列印象の全体を示す第一Ｘ線画像データを作成する第一画像データ作成工程と、
   前記歯列模型又は歯列印象を切断せずに、前記歯列模型又は歯列印象の所定の領域の三次元形状を計測することにより、歯列模型又は歯列印象の所定の領域を示す第二Ｘ線画像データを作成する第二画像データ作成工程とを含むとともに、
   前記座標データ作成工程は、前記第一Ｘ線画像データと第二Ｘ線画像データとに基づいて、歯列の全体の三次元グラフィックを示す三次元座標データを作成することを特徴とする請求項２に記載の歯科用補綴物の製造方法。
3. 前記歯列模型は、支台歯と当該支台歯の隣接歯と当該支台歯の対合歯の咬合面と歯肉とを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の歯科用補綴物の製造方法。
4. 前記画像データ作成工程は、前記歯列模型の全体の三次元形状を計測することにより、歯列模型の全体を示す第一Ｘ線画像データを作成する第一画像データ作成工程と、
   前記歯列模型を切断せずに、前記歯列模型の支台歯及び歯肉の三次元形状を計測することにより、歯列模型の支台歯及び歯肉を示す第二Ｘ線画像データを作成する第二画像データ作成工程とを含むとともに、
   前記座標データ作成工程は、前記第一Ｘ線画像データと第二Ｘ線画像データとに基づいて、歯列の全体の三次元グラフィックを示す三次元座標データを作成することを特徴とする請求項３に記載の歯科用補綴物の製造方法。
5. 前記第二画像データ作成工程は、少なくとも前記支台歯と前記歯肉との間の隙間を示す第二Ｘ線画像データを作成することを特徴とする請求項４に記載の歯科用補綴物の製造方法。
6. Ｘ線ＣＴと、演算処理装置とを備える歯科用補綴物設計装置であって、
   前記演算処理装置は、歯列模型又は歯列印象の三次元形状を前記Ｘ線ＣＴで計測することにより、Ｘ線画像データを作成する画像データ作成手段と、
   前記Ｘ線画像データに基づいて、歯列の三次元グラフィックを示す三次元座標データを作成する座標データ作成手段と、
   前記三次元座標データに基づいて、歯科用補綴物の三次元形状を設計する補綴物設計手段とを有することを特徴とする歯科用補綴物設計装置。

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