JP2007236637A - 歯科用顎位再現装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の平均値咬合器は、各調節部が生体の平均的な値で固定されているため、顎運動の再現性に乏しかった。また従来の全調節性咬合器は、多数の調節機構を有しているため、調節に多大な時間を要するだけでなく操作性も非常に繁雑となり、使用するのは困難であった。これらの点を改良した顎位再現装置を提供する。
【解決手段】上弓１と下弓２からなる少なくとも３点以上の支持部で支持される顎模型保持装置と、支持部が一方は指導棹３で、他方は顎位孔が形成された形成部４で構成され、指導棹３をこの形成された顎位孔に固定する歯科用顎位再現装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、任意の顎位における口腔内組織各部位の位置関係を再現する歯科用、口腔外科用、整形外科用の歯科用顎位再現装置に関するものである。
また本発明は、顎位を再現するために用いる形成部による顎位再現方法に関するものである。
さらに本発明は、歯牙の咬合状態を観察することによって、顎口腔機能異常等の治療の支援に用いる歯科用顎位再現装置に関するものである。
さらに本発明は、補綴物の製作に用いられる歯科用顎位再現装置に関するものである。
さらに本発明は、歯学生の教育等に用いられる歯科用顎位再現装置に関するものである。

一般的に歯科医療分野において、補綴物の製作や咬合診査を行う際、患者の口腔外で操作を行うために咬合器を使用することが多い。
生体の顎は頭蓋の一部である上顎と下顎骨で構成されており、下顎は左右の顎関節部で筋肉等を介して上顎と連結されている。また下顎の運動は基本的に開閉口運動、前・後方運動、左右側方運動の３つの運動を行うことができるが、いずれの運動も下顎が顎関節部で上顎に対して滑走及び／又は回転することによって運動を行うため、複雑な動きとなる。このような複雑な顎運動を再現することを目的として、１８０５年のガリオ咬合器以来、様々な咬合器が開発されてきた。

多くの咬合器は生体の顆頭に相当する顆頭球と、関節窩に相当する顆路指導機構を左右両側に有する顆路型咬合器である。顆路型咬合器の種類としては各調節部が生体の平均的な値で固定されているものを平均値咬合器、顎の運動方向の反対側、つまり非作業側の調節機構を備えるものを半調節性咬合器、非作業側のみでなく作業側の調節機構も備えるものを全調節性咬合器の３種類に大別することができる。

しかし生体の顎運動は個々に特有の運動を行うのに対し、平均値咬合器は各調節部が生体の平均的な値で固定されているため、顎運動の再現性に乏しい。また最も再現性が良いと言われている全調節性咬合器は再現性向上のため多数の調節機構を有しているため、調節に多大な時間を要するだけでなく操作性も非常に繁雑となり、使用するのは困難である。

さらにこれらの咬合器の多くは、生体の顆頭間距離は個々によって異なるのに対し咬合器の顆頭球間距離は一定であるため、生体の顎運動の回転中心と咬合器の回転中心が一致させられないこと、生体の顆頭は湾曲した運動経路を辿るにもかかわらず咬合器の顆頭球は直線的な運動経路になること、等からチェックバイト法等により咬合採得を行なった顎位に対しては再現できるものの、その他の顎位及び／又は運動経路は再現できない。このことから現在の咬合器では咬合採得した特定の顎位以外の顎位は正確に再現することができない。そのため任意の顎位を再現させるためにはその都度、その顎位での咬合採得を行い咬合器を再調節する必要があり、患者への負担が多くなる。

また生体の顎位を再現するための咬合器の一般的な調節方法として、生体の上顎と顆頭の位置関係を咬合器における上顎模型と顆頭球の位置関係に３次元的に一致させるため、フェイスボウトランスファーを行なって咬合器に上下顎模型を装着後、特定の顎位を再現させるために咬合器の各調節機構を調節するためにチェックバイト法等により咬合採得を行い調節を行う。ここでフェイスボウトランスファーはフェイスボウと呼ばれる生体における上顎と顎関節の位置関係を記録し生体と同様の位置関係に上顎模型を取り付けるための装置を用いて、咬合器に模型を装着する一連の操作のことである。またチェックバイト法は咬合採得材を用いて上下顎の顎間関係を記録する方法であり、咬合器の各調節機構を調節するために患者の前方位及び／又は側方位における上下顎の位置関係を記録し、咬合器の調節を行う。

しかしフェイスボウトランスファーでは、患者にフェイスボウを装着する必要があるため、患者に与える恐怖感、患者にかかるフェイスボウの重量による患者への負担等の問題が生じる。また必要とする顎位は生体の機能的な顎位であるが、咬合採得時は患者にその顎位で維持してもらう必要があるため、生体の無意識下における顎位ではなく意識的な噛み込み等を起こすため、生体の機能的な顎位とはいえない。

また、近年ではこれらの問題を解決するために、滑走運動や咀嚼運動、習慣性開閉口運動等の顎運動を再現する装置の発明が行なわれている。

例えば、６自由度顎運動測定装置において生体の顎運動を、形状計測装置を用いて生体の歯列形状を各々測定し、その各々の測定データをコンピュータにて繋ぐことによって画面上で顎運動を再現する装置が発明されている。この方法であれば特定の顎位で停止させることによって顎位を再現することは可能であるが、ディスプレイ上の平面的な再現でしかないため、視覚的には顎運動経路を理解できるものの実際に補綴物の製作を行うことはできない。

さらに生体の顎運動を実体的に再現させる方法として、例えば生体の歯列模型をパラレルメカニズム等により６自由度で動作するロボットに装着し、６自由度顎運動測定装置において測定した生体の顎運動データを用いて生体の顎運動を忠実に再現させる装置が発明されている。しかし顎運動データは剛体条件下で測定されるためロボットで自動的に再現させた場合、上下顎の噛みしめ時に上下顎模型が接触し損傷するおそれがある。さらに再現させる装置は構造が非常に複雑になり、装置が大型化するだけでなく、ロボットの制御部分も多いため、演算処理が非常に複雑である。
実開昭５９−１１６０１２には下顎運動の再現装置で３点で上顎を支える装置が紹介されている。上顎が成型された樹脂の面を滑走する発明である。しかし、樹脂の形状を完成させる為に、上下顎の模型を動かし、樹脂に型を付けるところに特徴がある。下顎の自然な動きである顎運動から得られた運動データを利用することは示されていない。顎運動測定器から得られた情報を基に、自然な動きの中での顎位を求める要望があった。
実開昭５９−１１６０１２

従来の平均値咬合器は、各調節部が生体の平均的な値で固定されているため、顎運動の再現性に乏しかった。
従来の全調節性咬合器は、多数の調節機構を有しているため、調節に多大な時間を要するだけでなく操作性も非常に繁雑となり、使用するのは困難であった。
従来の咬合器の多くは、顆頭球間距離は一定であるため生体と咬合器の回転中心が一致させられないこと、顆頭球は直線的な運動経路になること等から咬合採得を行なった顎位に対しては再現できるものの、その他の顎位及び／又は運動経路は再現させることはできなかった。
現在の咬合器は咬合採得した特定の顎位以外の顎位は再現することができないため、任意の顎位を再現させるためにはその都度、その顎位での咬合採得が必要となり患者への負担が大きかった。

また模型の装着方法や咬合器の調節方法においてもフェイスボウトランスファーやチェックバイト法等が必要となるため、患者へ与える恐怖感、患者への負担等の問題が生じるだけでなく、術者の熟練した技術が必要であった。さらに調整には多大な時間を要した。
また必要とする顎位は生体の機能的な顎位であるが、咬合採得時は患者にその顎位で維持してもらう必要があるため、生体の無意識下における顎位ではなく意識的な噛み込み等を起こすため、生体の機能的な顎位とはいえなかった。

またディスプレイ上で顎運動を再現する装置では、平面的な再現しかできないため、補綴物の製作を行うことはできなかった。
さらに、ロボットにより滑走運動や咀嚼運動、習慣性開閉口運動等の顎運動を再現する装置においても、構造が非常に複雑になり、装置が大型化するだけでなく、ロボットの制御部分も多いため、演算処理が非常に複雑になる問題があった。

本発明は、上弓と下弓からなる少なくとも３点以上の支持部で支持される顎模型保持装置と、支持部が一方は指導棹で、他方は顎位孔が形成された形成部で構成され、指導棹をこの形成された顎位孔に固定することを特徴とする歯科用顎位再現装置である。
本発明は、形成部に形成される顎位孔が顎運動測定装置によって得られた顎運動データから算出されたものであることを特徴とする歯科用顎位再現装置である。

本発明は、上弓と下弓に取り付けられる上顎模型と下顎模型の位置関係を顎運動測定装置を用いて決定するバイトフォークを備えた歯科用顎位再現装置である。
本発明は、パーソナルコンピュータと測定された顎運動データから、特定の顎位データを抽出する機能を有する歯科用顎位再現プログラムを備えた歯科用顎位再現装置である。

本発明の歯科用顎位再現装置は、形成部に形成された顎位孔に少なくとも3本以上の指導棹を固定することにより生体の顎位を再現させるため、従来の咬合器のような直線的な調節機構をなくし、顆頭間距離の不一致も解消でき、さらに咬合器と生体との下顎の回転中心の不一致も同時に解消できるため、すべての顎位を正確に再現できる。

また本発明は顎運動測定器で一回顎運動を測定すれば術者が任意の顎位を単数または複数抽出することが可能であるため、従来の咬合器のように特定の顎位ごとに咬合採得をする必要がないため、患者の負担が少なくなる。さらに咬合採得が不必要となるため、生体の機能的な顎位の再現が可能である。

また当然ながら顎運動データは顎位データの時間的集合体であるため、抽出する範囲を広げることで顎位だけでなく顎運動経路の再現も可能である。

また本発明の歯科用顎位再現装置は、生体の顎位がコンピュータディスプレイのような平面上に擬似的に表示するのではなく、実体として３次元的に再現できるため、閉口運動時の歯牙の異常な接触を排除した補綴物を製作することが可能である。また歯学生等の教育に用いることで上下顎の位置関係を容易に理解できる。

さらに本発明の歯科用顎位再現装置は、顎運動測定時に顎運動測定装置の座標系と歯科用顎位再現装置の座標系を一致させるための位置測定も行うため、フェイスボウトランスファーやチェックバイト法等の調節も不必要であることから、術者の熟練した技術も必要なくなる。

さらに本発明の歯科用顎位再現装置は、上弓と下弓に一方は指導棹で、他方は顎位孔が形成された形成部で構成された支持部を少なくとも３点以上有した形状になっているため、構造が非常に簡素で小型化できる。

以下に、本発明の好ましい実施の形態について具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
歯科用顎位再現装置の形態について説明する。
上弓とは上顎石膏模型を固定するプレートであり、下弓とは下顎石膏模型を固定するプレートである。
支持部は少なくとも３点以上あり、上弓に指導棹を有する場合は、下弓に顎位孔を形成した形成部を有しており、また、上弓に顎位孔を形成した形成部を有する場合は、下弓に指導棹を有する。形成部に形成された顎位孔に指導棹を固定することにより顎位を再現する。

指導棹の材質は、剛性があればどの材質でも良いが、好ましくはステンレス製が好ましい。また指導棹の形状についてもどの形状でも良いが、好ましくは円柱状をしており、顎位孔を形成した形成部と接する部分は固定又は滑走しやすいように丸みを帯びているのが好ましい。最も好ましいのは、指導棹の先端は形成された顎位孔の形状と一致する形状である。さらに指導棹の個数は少なくとも３本以上が好ましいが、最も好ましいのは３本である。

顎位孔が形成されている形成部には、指導棹と相対するため、少なくとも３個以上に顎位孔が形成されていることが好ましく、形成部の個数は１個の顎位孔が形成されている形成部が少なくとも３個以上でも良いし、１個の形成部に少なくとも３個以上の顎位孔が形成されていても良い。形成部の材質は、特に制約はないが、樹脂製が好ましい。また形成部に顎位孔を形成する方法としては、NCマシン等のような加工器で形成部に顎位孔を削合する方法、光造形等のように積層する方法、又は軟化時に顎位孔を形成し、その後光や熱等によって硬化させる方法が好ましい。

顎位孔とは、歯科用顎位再現装置で顎位を再現させるために、形成部に形成された孔のことであり、好ましくは上下顎歯列が接触している顎位で形成された顎位孔である。
顎運動データとは６自由度顎運動測定装置で測定された生体の下顎運動データであり、下顎は上顎又は頭蓋骨に対してx,y,z,θx,θy,θzで表される６自由度又は３点以上の点の３次元座標で表される。算出されるデータは好ましくは３点の３次元座標a1（x1,y1,z1）、a2（x2,y2,z2）、a3（x3,y3,z3）から算出されたデータであり、さらに好ましいのは６自由度のデータx,y,z,θx,θy,θzから算出されたデータである。
顎位データとは６自由度顎運動測定装置で測定された生体の下顎運動データから抽出した特定の顎位のことであり、顎運動データと同様に下顎は上顎又は頭蓋骨に対してx,y,z,θx,θy,θzで表される６自由度又は３点以上の点の３次元座標で表される。抽出されるデータは好ましくは３点の３次元座標a1（x1,y1,z1）、a2（x2,y2,z2）、a3（x3,y3,z3）から算出されたデータであり、さらに好ましいのは６自由度のデータx,y,z,θx,θy,θzから算出されたデータである。

上弓と下弓に取り付けられる上顎模型と下顎模型の位置関係を決定するバイトフォークは、顎運動測定装置で位置測定を行うための少なくとも３点以上の穴を有しているのが好ましいが、直接、顎運動測定装置に固定できるようになっていても良い。最も好ましいのは位置測定を簡単に行なえるように３点の穴を有していることである。

次に具体的な再現方法について説明する。
はじめに患者の下顎運動を６自由度顎運動測定装置で測定する。顎運動測定前に６自由度顎運動測定装置の座標系と歯科用顎位再現装置の座標系を一致させるために、患者にバイトフォークを噛んでもらい位置測定を行う。バイトフォークに設けられた少なくとも３点以上の穴の位置を測定することにより、バイトフォークの向き及び方向を決定できることから、バイトフォーク後方の２点の穴を通る直線をY軸、Y軸に直交し前方の穴を通る直線をX軸、X軸及びY軸に直交する直線をZ軸としてバイトフォーク座標系を作成する。これにより患者の上下顎歯列の位置がバイトフォーク座標系で再現できる。その後、歯科用顎位再現装置で再現させる下顎運動を測定する。

次に歯科用顎位再現装置に上下顎模型を装着する。先述したように顎運動測定時にバイトフォークの位置を測定することにより、バイトフォーク座標系における上下顎歯列の位置が決定できるため、歯科用顎位再現装置の座標系とバイトフォーク座標系が一致するように再現器にバイトフォークを固定し、固定したバイトフォークに噛むように上下顎模型を装着することにより、再現器、上下顎模型及びバイトフォークがすべてバイトフォーク座標系で一致される。

次に測定した顎運動データから歯科用顎位再現装置で再現させる特定の顎位データの抽出を行う。一般に顎運動測定を行う場合、例えば前方滑走運動測定時は、咬頭嵌合位から前方へ滑走していき、最前方位に到達後、再び咬頭嵌合位に戻るまでを測定する。歯科用顎位再現プログラムにより顎位データの抽出は術者が任意に行うことができるので、顎運動データから再現させたい顎位データを抽出すればよい。また顎運動データは顎位データの時間的集合体であるため、抽出の範囲を広げることで再現させたい顎運動経路を抽出することも可能である。

次に抽出した顎位データを用いて形成部に顎位孔の形成を行う。まず抽出した顎位データは顎運動測定装置の座標系により表されているため、顎運動測定装置の座標系から顎運動測定時に作成したバイトフォーク座標系に座標変換を行い、バイトフォーク座標系における顎位データに変換する。バイトフォークは再現器に座標系が一致するように既知の寸法で固定されており、バイトフォークと各指導棹先端の寸法が分かっていることから、次にこの顎位データから各指導棹先端での顎位データを算出する。算出された各指導棹先端での顎位データを用いて、少なくとも３個以上の顎位孔を形成部に形成する。このとき形成部に形成される顎位孔はバイトフォークの座標系である。

次に歯科用顎位再現装置に少なくとも３個以上の顎位孔を形成した形成部を固定する。これにより再現器、上下顎模型及び顎位孔が形成された形成部はすべてバイトフォーク座標系で一致させることができる。

実際に使用する際には指導棹を形成部に形成された顎位孔に固定することによって再現を行う。これらの方法により、フェイスボウトランスファーやチェックバイト法による調節等をしなくても、上下顎模型を生体の上下顎歯列と同様の位置関係で装着でき、また生体の顎位を忠実に再現することができる。また１度上下顎模型を装着すれば、様々な顎位孔を形成した形成部のみを交換することにより様々な顎位を再現することができる。

本発明の歯科用顎位再現装置の斜視図 バイトフォークの一例とバイトフォーク座標系を示す図

符号の説明

１ 上弓
２ 下弓
３ 指導棹
４ 形成部
５ 上顎石膏模型
６ 下顎石膏模型
７ バイトフォーク
８ 前方穴
９ 後方穴

Claims (4)

1. 上弓と下弓からなる少なくとも３点以上の支持部で支持される顎模型保持装置と、支持部が一方は指導棹で、他方は顎位孔が形成された形成部で構成され、指導棹をこの形成された顎位孔に固定することを特徴とする歯科用顎位再現装置。
2. 形成部に形成される顎位孔は、顎運動測定装置によって得られた顎運動データから算出されたものであることを特徴とする請求項１記載の歯科用顎位再現装置。
3. 上弓と下弓に取り付けられる上顎模型と下顎模型の位置関係を顎運動測定装置を用いて決定するバイトフォークを備えた請求項１〜２に記載の歯科用顎位再現装置。
4. パーソナルコンピュータと測定された顎運動データから、特定の顎位データを抽出する機能を有する歯科用顎位再現プログラムを備えた請求項１〜３に記載の歯科用顎位再現装置。

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