JP2010214119A

JP2010214119A - 歯科モデル画像を走査するためのデバイス

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Publication number: JP2010214119A
Application number: JP2010060859A
Authority: JP
Inventors: Heinrich Steger; スチーガーハインリッヒ
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-03-18
Filing date: 2010-03-17
Publication date: 2010-09-30
Also published as: EP2229913A1; KR20100105461A; AT507887B1; AT507887A4; US20100240001A1

Abstract

【課題】歯科モデル画像の生成において、従来技術に比べて改良されたデバイス、または改良法を提供する。
【解決手段】歯科モデルの走査データに基づいて、コンピュータ処理可能な、三次元画像Ａを生成するスキャナーＳおよび電子メモリーユニットを備えるデバイスであって、走査区域ＱにおいてスキャナーＳによって捕捉される歯科モデルの走査データが、電子メモリーユニットに対し信号として入力することが可能なデバイスにおいて、その中に歯科モデルの半分体Ｍｘ、Ｍｙを配置させる側頭下顎関節運動シミュレータＫ、好ましくは咬合器は、側頭下顎関節運動シミュレータＫの少なくとも複数断面が、スキャナーＳの走査区域Ｑの中に収容可能であるか、または収容されるように配置することが可能な位置決め領域Ｐを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、歯科モデルの走査データに基づいて、コンピュータ処理可能な、三次元画像を生成するためのスキャナーおよび電子メモリーユニットを用いたデバイスおよび方法であって、その際、走査区域においてスキャナーによって捕捉される、該歯科モデルの走査データは、電子メモリーユニットに信号として入力することが可能なデバイスおよび方法に関する。

このようなデバイスおよび方法は、既に従来技術において知られており、主に、ヒトの一組の歯の印象、または一組の歯の既に修飾された印象モデル、特にその表面形をディジタル的に捕捉するために使用される。

現在しばらくの間、一組の歯については、二つのモデル化半分体が別々に前後して走査され、次いで、その走査データが仮想的に統合され、その統合は、該一組の歯について可能な最善の位置決めが実現され、その一組の歯の位置決めによる、一組の歯の各半分同士の合致が仮想的に創出されるように、行われる。

例えば、特許文献1には、いわゆる仮想咬合器を用いて側頭下顎関節の運動をシミュレートする方法が示される。この方法の欠点は、一組の歯の半分同士の合致が単に仮想的にシミュレートされるに過ぎないことにある。これは、現実に適用された場合必然的に問題を生じる可能性がある。なぜなら、純粋に仮想的にシミュレートされる側頭下顎関節の運動は、多くの場合、その一組の歯の現実の位置決めと合致しないからである。

特許文献2は、口内インプラント埋設分野のために歯科用インプラントを調製する方法を示す。基本的に、この文書は、断層画像的に捕捉した位置マークを、実験室設計モデルの上に被せ、断層画像参照を用いて割り当てる方法を示す。患者の一組の歯の位置決めは、レーザースキャナーによって自動的に実行が可能な、軸方向画像によって捕捉される。

さらに、特許文献3は、歯科モデルの三次元決定およびディジタル化のための方法およびデバイスを示す。さらに歯科技工士も、既存の石膏モデルを用いて、他方の顎の対向咬合を考慮することが可能であることが示される。ストライプスキャナーによって、石膏モデル全体が、それが回転するにつれて、一手順として走査される。

従来技術によるデバイスおよび方法における大問題は、一組の歯の二つの半分同士の互いに対する実際の具体的な角度位置が、ディジタルに捕捉されないことである。さらに、熟練歯科技工士の経験が、一組の歯の半分同士を合致させるとき、純粋に仮想的に創出される咬合器に対し、まったく生かされないことである。

DE 202 20 873 U1 DE 103 01 958 B4 EP 1 406 555

本発明の目的は、歯科モデル画像の生成において、従来技術に比べて改良されたデバイス、または改良法を提供することである。
特に、歯科技工士に対し、歯科モデルのディジタル化の際、一組の歯について、または歯科モデルの半分同士について、できるだけ理想的な位置決めを実現し、それらについて走査させる可能性を与えることである。さらに、好ましくは、一組の歯の半分同士について、現実に一致する、具体的な角度位置の捕捉を可能とすることである。好ましくは、これまで使用されていたスキャナー（ストライプ光スキャナー）の可能性を拡大することである。

この目的は、デバイスが、位置決め区域を、すなわち、そこにおいて、その中に歯科モデル半分体を配置させる側頭下顎関節運動シミュレータ、好ましくは咬合器を、該側頭下顎関節運動シミュレータの少なくとも複数断面が、スキャナーの走査区域の中に収容可能とされるか、または収容されるように配置可能とする位置決め区域を有することによって達成される。このため、一組の歯の走査し取り込まれた半分体について、従来の純粋に仮想的な位置決めは行われず、代わりに一組の歯の半分同士相互の位置決めは手動で行われ、これは歯科技工士の経験のお陰でより理想的なものとなる。

位置決め区域とは、走査される歯科モデルが、デバイスのスキャナーの走査区域の中に納まるように、咬合器を配置することが可能な区域と定義される。
次に、走査区域とは、一組の歯の半分同士の合致に関連する、歯科モデル区域が、スキャナーによって捕捉することが可能とされる空間と定義される。
したがって、咬合器の位置決め区域と、スキャナーの走査区域とは、少なくとも、歯科モデル、または少なくともその関連区域の配置が可能な区域では重なり合う筈である。

本発明のある好ましい実施態様によれば、デバイスは、スキャナーに対して歯科モデルを相対的に移動させる駆動ユニットを有することを実現することが可能である。
一方では、この相対的運動は、駆動ユニットを用いて、スキャナーに対して相対的に、歯科モデルの半分体を移動させるか、または、収容可能であるか、または収容される側頭下顎関節運動シミュレータを移動させることによって起こすことが可能であり、他方では、駆動ユニットを用いて、歯科モデルの半分体、または側頭下顎関節運動シミュレータに対して相対的にスキャナーを移動させることによって起こすことが可能である。走査の間、走査される歯科モデルとスキャナーの間の捕捉角度が変化することは必至である。

本発明の特に好ましい実施態様は、デバイスが、その中に少なくともスキャナー、走査区域、および位置決め区域が配置される筐体を含むことを実現可能とする。このような筐体は、何よりも、デバイス中の全ての成分を一体化するのに役立つ。

好ましくは、このために、側頭下顎関節運動シミュレータを、位置決め区域に、好ましくは、位置決め要素を介して筐体に固定することが可能とされ、それによって、歯科モデルの歯科モデル半分体をスキャナーの走査区域内に納めることが実現可能とされる。

デバイスに対する側頭下顎関節運動シミュレータの解除可能接続を実現するために、側頭下顎関節運動シミュレータを筐体に磁気的に固定が可能となるように実現することが可能である。他の、解除可能な付着形態、例えば、解除可能なスナップ接続ももちろん使用することが可能である。

オペレータのために、歯科モデルのディジタル化および提示を改善またはより簡単にするために、走査データを、電子メモリーユニットから、プロセッサーを介して、準備形としてスクリーンに入力し、それを通じて、該歯科モデルの画像として提示することが可能となるように実現することが可能である。

本発明による方法のために、下記の工程、異なる順序で実行することも可能である：
−スキャナーによって歯科モデルの第1半分体を走査し、走査データを電子メモリーユニット中に保存すること；
−歯科モデルの第2半分体を該スキャナーによって走査し、走査データを電子メモリーユニット中に保存すること；
−側頭下顎関節運動シミュレータ、好ましくは咬合器において、歯科モデルの第1半分体と歯科モデルの第2半分体を互いに、好ましくは手動で位置決めし、合致させること；
−側頭下顎関節運動シミュレータにおいて互いに合致配置される、歯科モデルの二つの半分同士をスキャナーによって走査し、走査データを電子メモリーユニット中に保存すること；
歯科モデル第1半分体からの走査データ、歯科モデル第2半分体からの走査データ、および、歯科モデルの共同走査される半分同士からの走査データを統合して、該歯科モデルの画像を形成すること、
が実現される。

これは、従来技術に比べると、確実により簡単で改良される。
なぜなら、一組の歯の二つの半分体の詳細な走査の後では（または、前であってもよい）、歯科技工士は、その一組の歯の二つの半分同士を互いに手動で合致、または位置決めするのに彼の経験を用いることが可能であり、次に、そのようにして得られる一組の歯の半分同士相互の具体的角度位置を、もう一度走査することが可能となるからである。
次に、ソフトウェアプログラムは、咬合器に配置される、歯科モデルの、この二つの半分同士の画像を、該一組の歯の半分同士に関する以前に生成された（または、その後に走査されるものであってもよい）詳細と重ねて、歯科モデルの、個別の半分体の正確な表面形と、具体的な、相互の相対的角度位置の両方を含む、歯科モデルの単一画像を生成する。

本発明によるこの方法のある好ましい実施態様によれば、好ましくは、各場合において、点セットに対応する走査データは、コンピュータプログラムによって数学的に統合されて、歯科モデルの画像を形成することが実現可能とされる（一般的走査データセット）。走査される表面の各点は、スキャナーの最小解像度単位に対応する。
したがって、走査される対象物の表面形は、複数の捕捉点を通じて仮想的に取得される。好ましくは、コンピュータプログラム（ソフトウェア）は、咬合器に配置される、歯科モデルの半分体から得られる走査データと比べて、歯科モデルの、二つの半分体各自から得られる走査データにおける類似パターンを認識し、それによって、これらの画像の自動的仮想的重ね合わせが行われ、歯科モデルの単一画像の形成が可能とされる。

さらに別の好ましい実施態様は、個別の走査データ、および／または、データモデルの統合画像がオペレータのためにはっきりとスクリーン上に提示されることを実現可能とする。
したがって、三種の個別画像／走査データ、および／または、統合される全体画像までもスクリーン上に表示することが可能である。本発明の好ましい実施態様例は、さらに、データモデルの走査データおよび／または画像のデバイス内部のメモリーユニット、または外部のメモリーユニットに対する入力、および／または、該ユニットにおける保存を実現することが可能である。

本発明のさらに別の詳細および利点が図面の説明を借りて、および図面に示される実施態様例を参照しながら、下記により詳細に説明する。

走査手順の模式図である。咬合器装備デバイスの斜視図である。筐体の中に配置される咬合器の図である。筐体ドアを備える図3による図である。図4によるデバイスの横断断面図である。

図1は、歯科モデルMの走査データDに基づいて、コンピュータ処理が可能な、三次元画像Aを生成するための方法の順序工程の模式図を示す。
上段左区域において、第1歯科モデルM_xが、走査区域Qにおいてどのように配置されるかを見て取ることができる。この歯科モデルM_xは、クランプデバイス、この図では固定プレートTに保持される。
固定プレートTの全体は、駆動ユニットB_Mによって、走査区域Qの中を、スキャナーSに対して相対的に移動することが可能である。好ましくは、歯科モデルM_xの全体は、全ての空間位置および空間平面において、スキャナーSに対し相対的に移動することが可能であり、そのため、歯科モデルM_xの表面形は、できるだけ詳細に捕捉することが可能とされる。
さらに、位置決めプレートLのための駆動ユニットB_L、およびスキャナーのための駆動ユニットB_Sも模式的に示される。スキャナーによって捕捉される走査データD_xは、内部メモリーE_inにおいて保存されるか、またはバッファーメモリーとして記憶される。

中段左に示す方法手順の次の工程では、歯科モデルM_Yが、第1歯科モデルM_xと同様に捕捉され、走査された走査データD_Yは、メモリーE_inに保存される。

次に（下段左）、側頭下顎関節運動シミュレータK（咬合器）が、デバイスの位置決め区域Pの中に持ち込まれるか、または設置される。好ましくは、咬合器Kは、この図では平面形状を持つ位置決め要素Lに対して磁気的に圧しつけられ、そのため、咬合器Kの中に配置される歯科モデルの半分体M_XおよびM_Yは、スキャナーSの走査区域Qの中に納められる。走査中、咬合器Kの全体または歯科モデルの半分体M_XおよびM_Yのみが、歯の相互の歯列位置がスキャナーSによって捕捉可能となるように動く。
次に、このようにして捕捉された走査データD_X-Yは、内部メモリーE_in中に保存される。

次に、この保存、捕捉された走査データD_X、D_Y、およびD_X-Yは、プロセッサーZの助けを借りて、コンピュータプログラムRにおいて一緒に突き合わされ、走査データセットD_{X, Y, X-Y}として統合され、これは、次に、歯科モデルDの画像Aに対応し、スクリーンVに表示される。
次に、単一データD_X、D_Y、およびD_X-Y、および統合データD_{X, Y, X-Y}の両方を内部メモリーE_in、またはさらに外部メモリーE_exにおいて維持または保存することが可能である。さらに図示されるのは、制御ユニットHであり、これは、他の場合はできるだけ自動的に行われる走査データDの統合手順に対し、オペレータの介入を可能とする。

図2は、デバイスの筐体Gの斜視図である。
図において、筐体Gの中に配置される咬合器Kは、この図では複数の円筒として模式的に表される歯科モデルM、および駆動ユニットB_Mと一緒にあることが見て取れる。

図3では、走査デバイスの図が示される。
図において、この図でも再び円筒として模式的に示される歯科モデルMを備える側頭下顎関節運動シミュレータKは、位置決めプレートLに付着される。本実施態様で使用されるスキャナーSの二つの個別カメラSc（これらは、相互の相対的位置によって捕捉が可能な走査区域Qを定める）が、この図3において破線として示される（さらに、図5の点鎖線を参照されたい）。
この図はさらに、この実施態様例では、固定プレートTが二つの部分として、すなわち、上方部分が他方部分に対し、摺動伸縮的に移動が可能な二つの部分として設計されることを示し、これは取り分け、歯科モデルの単一半分体M_XまたはM_Y（咬合器K無しで）を走査区域Q中に移動させる場合有用である。

図4では、咬合器Kをその中に配置させる筐体Gは、図3に示すものと同様に表され、さらに筐体ドアJを見て取ることが可能である。

図5は、図4の走査デバイスのA-A切断の断面図を示す。
さらに、位置決め要素、または位置決めプレートLを切断する断面図も示される。その際、該要素またはプレートLは、その中に歯科モデルMを配置させることが可能な咬合器Kの全体を位置決め区域Pの中に好ましくは磁気的に保持する。
位置決め区域Pは、事実上、筐体Gによって定められる空間の全体である。したがって、咬合器Kの位置決め区域P、およびスキャナーSの走査区域Qは、その中に歯科モデルの半分体M_XおよびM_Yを配置することが可能な筐体Gの中に設けられるかまたは図示される。

このようにして、本発明によって、歯科モデルの画像を生成す改良された単純形式が示される。すなわち、本発明では、取り分け、走査区域における咬合器の位置決めの結果は、歯科モデルの半分同士相互の相対位置に関して、当業者によって咬合器において定められた理想位置を捕捉することを可能とし、かつ、個々の歯科モデルの詳細な走査を数学的に統合することによって、歯科モデルの単一の詳細な三次元の保存可能な画像を形成することを可能とする。

Claims

歯科モデル(M)の走査データ(D)に基づいて、コンピュータ処理可能な、三次元画像(A)を生成するスキャナー(S)および電子メモリーユニット(E)を備えるデバイスであって、走査区域(Q)においてスキャナー(S)によって捕捉される歯科モデル(M)の走査データ(D)が、電子メモリーユニット(E)に対し信号として入力することが可能なデバイスにおいて、
その中に歯科モデル(M)の半分体（M_X、M_Y)を配置させる、側頭下顎関節運動シミュレータ(K)、好ましくは咬合器は、側頭下顎関節運動シミュレータ(K)の少なくとも複数断面が、スキャナー(S)の走査区域(Q)の中に収容可能であるか、または収容されるように配置することが可能な位置決め領域(P)を有することを特徴とする前記デバイス。
前記デバイスが、該デバイスによって、歯科モデル(M)をスキャナー(S)に対して相対的に移動させることが可能な、駆動ユニット(B)を有することを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
歯科モデル半分体（M_X、M_Y)、または、その中に歯科モデル(M)の半分体（M_X、M_Y)を配置させる、収容可能であるかまたは収容される側頭下顎関節運動シミュレータ(K)が、駆動ユニット(B)によって、走査区域(Q)において、スキャナー(S)に対し相対的に移動可能とされていることを特徴とする請求項２に記載のデバイス。
スキャナー(S)が、駆動ユニット(B)によって、歯科モデル半分体（M_X、M_Y)、または、側頭下顎関節運動シミュレータ(K)に対し、相対的に移動可能とされていることを特徴とする請求項２に記載のデバイス。
前記デバイスが、少なくともスキャナー(S)、走査区域(Q)、および位置決め区域(P)がその中に配置される筐体(G)を含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のデバイス。
側頭下顎関節運動シミュレータ(K)が、位置決め区域(P)内に、好ましくは、位置決め要素(L)を介して筐体(G)に固定が可能であり、それによって、歯科モデル(M)の歯科モデル半分体（M_X、M_Y)が、スキャナー(S)の走査区域(Q)内に納まることを特徴とする請求項５に記載のデバイス。
側頭下顎関節運動シミュレータ(K)が、筐体(G)に対し、磁気的に固定が可能であることを特徴とする請求項５または６に記載のデバイス。
プロセッサー(P)を介して、電子メモリーユニット(E)からの走査データ(D)を、準備形式においてスクリーン(V)に入力することが可能であり、これによって、歯科モデル(M)の画像(A)として提示することが可能とされていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のデバイス。
歯科モデル(M)の走査データ(D)に基づいて、コンピュータ処理可能な、三次元画像(A)を、特に請求項1から8のいずれか1項によるデバイスを用いて生成するための方法であって、下記の工程：
−スキャナー(S)によって歯科モデルの第1半分体(M_X)を走査し、走査データ(D_X)を電子メモリーユニット(E)中に保存すること；
−スキャナー(S)によって歯科モデルの第2半分体(M_Y)を走査し、走査データ(D_Y)を電子メモリーユニット(E)中に保存すること；
−側頭下顎関節運動シミュレータ(K)、好ましくは咬合器において、歯科モデルの第1半分体(M_X)と、歯科モデルの第2半分体(M_Y)を互いに、好ましくは手動で位置決め、合致させること；
−側頭下顎関節運動シミュレータ(K)において互いに合致配置される、歯科モデルの二つの半分同士（M_X、M_Y)をスキャナー(S)によって走査し、走査データ(D_XY)を電子メモリーユニット(E)中に保存すること；
−歯科モデル第1半分体(M_X)からの走査データ(D_X)、歯科モデル第2半分体(M_Y)からの走査データ(D_Y)、および、歯科モデルの共同走査される半分同士(M_X、M_Y)からの走査データ(D_XY)を統合して、歯科モデル(M)の画像(A)を形成することによって特徴づけられる方法。
好ましくは各場合において、点セットに対応する走査データ（D_X、D_Y、D_XY)が、コンピュータプログラム(R)によって数学的に統合されて、歯科モデル(D)の画像(A)を形成することを特徴とする請求項９に記載の方法。
走査データ（D_X、D_Y、D_XY)が、コンピュータプログラム(R)によって自動的に統合されるか、またはオペレータによって統合されることを特徴とする請求項９または１０に記載の方法。
歯科モデル(M)の個別の走査データ（D_X、D_Y、D_XY)および／または統合画像(A)が、オペレータのためにスクリーン(V)において明瞭に提示されることを特徴とする請求項９から１１の１項に記載の方法。
歯科モデル(M)の走査データ（D_X、D_Y、D_XY)および／または画像(A)が、前記デバイス内部のメモリーユニット（E_int)、または外部メモリーユニット（E_ex)に入力され、その中に保存されることを特徴とする請求項９から１２のいずれか１項に記載の方法。