JP2011523565A - 側頭下顎関節における提案された歯の改質の影響を決定するための方法 - Google Patents

Abstract

提案された歯科治療の画像補助されたリスクアセスメント／リスク評価のためのコンピュータ技術の使用が記載されている。特に、側頭下顎関節における提案された歯の改質の影響を決定するための方法および装置が記載されている。例えば、その影響に関連している情報を得るための方法および装置が記載されている。側頭下顎関節における提案された歯の改質の影響を決定するための仮想咬合器の使用が記載されている。この歯の改質は、限定されないが、１以上の歯を義歯に置換すること、歯の１以上の部分を歯冠または歯科ベニアなどの補綴の再構築によって置換すること、１以上の既存の歯を再配列すること（矯正治療）、歯を正常な位置に戻すために、片方または両方の顎を骨延長（distraction）すること（下顎矯正治療）および／または歯の咬合面を改質することを含む。

Description

発明の詳細な説明

〔発明の属する技術分野〕
本発明は、歯科の分野に関連し、より具体的には、提案された歯科治療の画像補助されたリスクアセスメント／リスク評価のためのコンピュータ技術の使用に関する。特に、本発明は、側頭下顎関節における提案された歯の改質の影響を決定するための方法および装置に関する。例えば、その影響に関連している情報を得るための方法および装置に関する。

本発明は、また、側頭下顎関節における提案された歯の改質の影響を決定するための仮想咬合器の使用に関する。この歯の改質は、限定されないが、１以上の歯を義歯に置換すること、歯の１以上の部分を歯冠または歯科ベニアなどの補綴の再構築によって置換すること、１以上の既存の歯を再配列すること（矯正治療）、歯を正常な位置に戻すために、片方または両方の顎を骨延長（distraction）すること（下顎矯正治療）および／または歯の咬合面を改質することを含む。

〔背景技術〕
側頭下顎骨障害または側頭下顎関節機能障害（temporomandibular joint dysfunction）（ＴＭＤ）は、側頭下側頭下顎関節の異常機能、不完全機能、または機能障害を引き起こす状態をいい、側頭下顎関節（temporomandibular joint）（ＴＭＪ）の領域における痛みおよび／または顎の使用によって生じる問題の原因となり得る。代表的な原因は、顎、頭部または頸部への損傷、関節炎様の疾患、患者の咬合（すなわち、歯の組み合わせ方）、歯科治療、歯ぎしり…であり、関節およびその周囲に過度のストレスをもたらす。ＴＭＤに罹患している患者において観察される症状は、頭痛、顎関節症クリック、制限された顎の機能から難聴に変わる。

側頭下顎骨障害は、頭蓋骨の側頭骨と顆状突起とを分離している半月板（meniscus）（関節板）の背側部と主に関連している。この半月板の背側部は、‘二層部（bilaminar zone）’と称される。正常なＴＭＪ機能において、半月板の中間部は、（静的および動的な両方の条件下において）顆状突起（condyle）の先端と関節隆起（articular eminence）との間の接触を形成する。ＴＭＪ機能障害は、前方に変位した半月板によって特徴付けられる。これは、二層部が咬合表面として働く原因となり、機能として適切ではない。位置ずれした半月板は、不快感および痛みの原因となる。

例えば、顆状突起を多かれ少なかれ後方に移動させる歯の改質は、これらの影響を引き起こすまたは増幅させる。それゆえ、できる限り回避されるべきである。残念なことに、側頭下顎関節における歯の改質（例えば、補綴の再構築、ベニアリング、矯正治療、下顎矯正治療…）の影響はほとんど調査されていない。これは、側頭下顎関節を直接評価することができないという実施上考慮すべき事項が主な原因である。同じことは、機械的な咬合器や、側頭下顎関節および顎に相当する装置や、顎の動きをシミュレートするために患者の上顎および下顎の身体的モデルが取り付けられる装置を使用する歯科診療に当てはまる。機械的な咬合器は、‘アルコン（arcon）’型または‘非アルコン（non-arcon）’型のどちらかである。アルコン咬合器は、一対の顆部レプリカを保持している下方フレーム、および顆状突起を受けて上方部を動かすことを可能にする上方フレーム保有ガイドによって特徴付けられる。顆部レプリカ（condylar replica）は、それゆえ、アルコン咬合器に常に固定されたままである。非アルコン咬合器においては、逆が適用される。すなわち、顆部レプリカは、固定された上方フレームにおける顆部ガイダンス（condylar guidance）に沿って動く上方フレームに取り付けられている。

機械的な咬合器は、側頭下顎関節における提案された歯の改質の影響を決定するに適していない。アルコン咬合器および非アルコン咬合器デザインにおいて、動きの顆路は、顆部ガイダンスを制限することから逸脱することはない。提案された歯の改質がＴＭＤの発生のリスクを増加させる結果を招くのか、または、既に存在しているＴＭＤ障害をさらに悪化させるのかを決定するためには、まさにこの逸脱が不可欠である。

米国特許第４，８３６，２１８号明細書（関節障害の音波探知および分析のための方法および装置）は、音波信号処理技術を用いて関節障害を検出し、且つ分析するための、特に、側頭下顎関節の鑑別診断に十分に適した非侵襲的方法および装置について記載している。この診断手段および装置は、時間および空間における関節位置と関連する、関節が引き起こす音パターンとグラフィカルに相関している。その結果、特定の関節障害の診断のための定量的アプローチを提供している。

特許出願ＷＯ２００５／０７９６９９Ａ１（ヒトの歯の咬合機能の形態学的分析のための方法およびシステム並びにそれらの使用）は、側頭下顎骨（ＴＭＪ）の動きを決定し、且つ予測するための方法と、改質されたＴＭＪ変位関節、改質された歯冠、キャップもしくはブリッジコンタリング（bridge contouring）、改質された歯並びおよび歯の配置、並びに改質されたマウスガードおよび義歯を準備するための予測モデルを使用することを記載している。上記モデルは、瞬間的な回転軸に沿った回転によって下顎の顆状突起の動きを予測する。上記回転軸は、軸となる顆状突起と、２本の歯における摩擦表面、後方の同側性の顎（posterior ipsi-lateral jaw）における摩擦表面および腹側の反対側の顎（anterior contra-lateral jaw）における摩擦表面とに基づいて決定される。このモデルは回転しない顆状突起の運動軌道を考慮しているだけであり、ユーザーが指示する少なくとも２つの摩擦面によって決定される、軸となる顆状突起に沿った回転に限られる。このモデルは、固定され保持された顆状突起に沿った顎の回転を考慮しているだけなので、ユーザーの相互作用を必要とし、適用性が制限されることが欠点である。この動きは、本来の機能的な動きの範囲を表していない。言及されたモデルの他の欠点は、その適用が、明らかに目に見える磨耗した咬合表面を有している患者に制限されることである。これは、このモデルが、別の方法で接触面を表示することができないためである。

仮想咬合器は、顎の動きの運動モデルを構築することが可能であり、その結果、特定の型の歯列に制限されない。

米国特許第２，３５０，８４９号明細書（仮想咬合器のためのシステムおよび方法）は、仮想咬合器を請求している。この仮想咬合器は、お互いに空間的関係にある上方および下方の歯列弓の３Ｄ表示として記載され、これらの上方および下方の歯列弓間における動きの制限を規定するデータを含んでいる。この特許出願は、シミュレーション分析器も請求し、動きをシミュレートし、一部の上方および下方の歯列弓においてもたらされる接触を分析することを言及している。さらに、この接触データを用いて補綴を設計または改質するためのデザインモジュールを請求している。もたらされる接触は、接点または接触力である。

米国特許第６，１５２，７３１号明細書（歯科用咬合器において使用する方法）は、コンピュータが実行する、歯科用咬合器において使用するための３次元歯科モデルを作り出す方法を請求している。

上述した公知の仮想咬合器は、その目的が、最適な歯の改質を決定することであるため、本発明の目的に適していない。ここで、‘最適な’とは、特定の歯の改質にてもたらされる歯の接触に関連する最も適した所定の１以上の基準を意味している。さらに、上述した特許出願の仮想咬合器は、もたらされる歯の接触を分析するだけなので、側頭下顎関節における歯の改質の影響を適切に決定することができない。

〔発明の概要〕
本発明の目的は、仮想咬合器の操作方法および当該方法を実行するためのソフトウェアに加えて、１つの特定の顎の動きに制限されない仮想咬合器を提供することである。

本発明のために使用される仮想咬合器および方法は、１以上の所定の歯の改質から開始し、そして側頭下顎関節におけるそれらの影響についてのフィードバック、例えば情報を与える。この分析の結果、既存の側頭下顎関節障害または潜在的な側頭下顎関節障害に対して最適な影響を関連させるために、ユーザーに対して提案することができる。本発明の利点は、患者の側頭下顎関節における歯科治療の影響を考慮するために特定の動きを示す仮想咬合器を提供することである。

本発明は、特定の型の歯列または特定の型の歯科治療に制限されない。一方で、本発明は、側頭下顎関節障害を治療することを特に意味する歯科治療に適用される。患者の側頭下顎関節におけるこれらの影響は評価され得、代替の治療に関する情報はこの点で比較され得る。他方で、本発明は、一般に歯の改質にも適用され、側頭下顎関節障害を含んでいることのリスクを見積もるためにユーザー情報を提供する。それゆえ、本発明は、１つの側面において、患者の側頭下顎関節についての情報を非診断的に得ることに関する。

仮想咬合器は、側頭下顎関節における提案された歯の改質の影響を決定するために用いられる。咬合器は、機械的な装置であり、両方の歯列弓の咬合面の間の静的および動的な接触関係を調査するために用いられる。咬合器は、ヒトの側頭下顎関節および顎を模倣し、上方および下方の部材からなる。これらの部材には、いくつかのまたは全ての下顎運動をシミュレートするために上顎および下顎のキャストが付着されていてもよい。顎の形態および下顎運動に関する異なる設定が機械的な咬合器において調整され得る。これらの値は、患者特異的なデータまたは文献から公知の平均的な値を用いて設定される。

仮想咬合器は、仮想環境における静的および動的な接触関係を規定する。仮想咬合器のための入力信号は、患者の上方および下方の歯列の少なくとも一部のデジタル情報である。このデジタル情報は、いくつかの方法、例えば、歯の印象のμＣＴスキャン、石膏模型（plaster cast）のμＣＴスキャンまたは光学スキャン、口腔内スキャニング、医療ＣＴスキャニングまたはＣＢＣＴスキャニング…によって取得され得る。この方法にて取得される患者の上方および下方の歯列の（一部の）デジタル情報は、‘デジタルモデル’と称される。仮想咬合器は、一方では、側頭下顎関節の数学的モデリングによって強いられる幾何学的制限によって制限され、他方では、運動中に起こる歯の接触によって制限される（例えば、運動中に、歯がお互いに交差することを妨げる）場合に、前方、後方、左側方、右側方、開いた状態および閉じた状態の下顎の動きをシミュレートする。仮想咬合器は、患者の実際の機能的な動きの電子測定に由来するデータとの適合性もある。そのような測定系の例は、コンディロコンプ（Condylocomp）（Dentron, Germany）およびジョーモーションアナライザー（Jaw Motion Analyzer）（Zebris, Germany）である。動きを再生するだけでなく、仮想咬合器は、歯列のモデルを変化させる場合に、下顎の動きをシミュレートするために、このデータに基づいた動作モデルを構築することもできる。

仮想咬合器は、（上方部が通常動く機械的な咬合器と同様に）上方の歯列を動かす、または（解剖学的な状態と同様に）下方の歯列を動かすことよってシミュレートされた下顎の動きを視覚化し得る。

仮想咬合器に含まれている側頭下顎関節の機械的なモデルはパラメトリックであり得、そしてパラメーターは、患者特異的なデータまたは文献から公知の平均値のどちらかが設定され得る。同じ原理は、解剖学的な側頭窩（temporal fossa）を表している仮想咬合器の顆部ガイダンスに適用される。さらに、仮想咬合器は、患者の側頭下顎関節の精密モデル（すなわち、現実的な形状）を含み、これは、ＣＴ、ＭＲＩ…のような患者特異的なイメージから取得され得る。

仮想咬合器は、もたらされる咬合性の接触を計算し、そして可視化することもできる。

仮想咬合器は、解剖学的な方法にて下顎の動きをシミュレートする目的で、筋肉のデータ（例えば、接点、筋肉の寸法、活動レベル…）を考慮するために拡張され得、顎および側頭下顎関節の真の生体力学をコピーする。

さらに、仮想咬合器は、情報を得るために、例えば、患者の側頭下顎関節における歯科治療の影響を分析するために、特別な動きを示す。この場合、この影響は、側頭下顎関節障害を誘発する、またはその症状および影響を悪化させるものとして理解されるべきである。影響の分析は、患者において観察された診断に基づいて行われ得る。そのような診断は、顎の動きに関連する少なくとも１つのパラメーターによって引き起こされる、側頭下顎関節における望ましくない影響を、定量的または定性的な方法にて表す。そのようなパラメーターの例は、限定されないが、特定の方向における顎の運動量、特定の顎の運動が行われる速さ、および回転性の顎の運動が行われる角度である。引き起こされ得る望ましくない影響の例は、限定されないが、関節音、筋肉の圧痛、下顎の動きの最大範囲および触診における痛みである。有用な情報または診断は、患者において直接的または間接的に観察され得る。後者の場合、情報を取得することができ、例えば患者の側頭下顎関節の解剖学的構造を示す医療イメージに基づいて診断が成される。

例えば診断のような医療情報が利用できる場合は、この医療情報は、本発明の仮想咬合器に対する追加の入力信号として供給され得る。仮想咬合器は、その後、歯の改質が適用されたときにこれらのパラメーターの何れかまたは全てを評価するために用いられ得る。診断によって表示されるような望ましくない影響をもたらす１つのパラメーターが存在するか否かによって、提案された歯の改質が、安全または安全ではない歯の改質であるとして分類され得る。‘安全な’歯の改質は、診断によって規定される境界を超えない。そして、診断のパラメーターの１つが発生するので、‘安全ではない’歯の改質は、ＴＭＤを引き起こすリスクまたは悪化させるリスクを示唆する。

結果の分類は、例えば、安全な動きおよび安全ではない動きを表している色コードの可視化、ノイズ信号の生成などによって表現され得る。

安全ではない歯の改質を安全にするために、安全ではない歯の改質を改めることをユーザーに提案することができる。

診断が利用できない、または入力信号として提供されない場合であっても、本発明の仮想咬合器は、側頭下顎関節における影響を評価するために、まだ用いられ得る。この状況では、評価は、シミュレートされたそれぞれの動きに関して、既存の歯のコンテクスト（context）および改質された歯のコンテクストの間で、顆部の変位（condylar displacement）における相対的な違いをもたらす。この相対的な顆部の変位は、既存の歯のコンテクストと比較した場合の、改質された歯のコンテクストのそれぞれの顆状突起における影響の特性を示す。この違いは、ユーザーによってその後解釈され得る有用な情報を提供する。

本発明の方法は、コンピュータに基づいている。本発明は、本発明の方法の何れかがコンピュータデバイス装置において実行されるコード区分を含む、コンピュータプログラム産物も提供する。

〔図面の簡単な説明〕
本発明の実施形態は、以下の関連する図面を参照して、実施例の方法によって記載されるだろう：
図１は、半月板が正常に局在している場合の静的状態におけるＴＭＪ、すなわち、静止した正常なＴＭＪを概略的に表している。

図２は、半月板が顆状突起の先端と関節隆起との間に接触を形成する動的状態におけるＴＭＪ、すなわち、運動中の正常なＴＭＪを概略的に表している。

図３は、半月板が位置を移動し、二層部に咬合面としての役割をさせる動的状態におけるＴＭＪ、すなわち、運動中の異常なＴＭＪを概略的に表している。

図４は機械的な咬合器を表している。

図５は仮想咬合器の例の見た目を表している。

〔好ましい実施の形態の説明〕
以下の好ましい実施の形態の詳細な記載において、関連する図面が参照され、実施の形態の一部を形成し、本発明が実施されてもよい特別な実施形態を図示する方法によって示される。記載された図面は、概略図であり、制限は無い。図面において、いくつかの要素の大きさは誇張されていてもよく、実例の尺度で描かれない。当業者は、他の実施形態が用いられてもよく、本発明の範囲から離れることなく構造的な変更が成されてもよいことがわかるだろう。

さらに、明細書および請求項における第１、第２、第３などの用語は、類似した要素を区別するために用いられ、逐次的なまたは時間的な順序を表している必要は無い。そのようにして用いられた用語は、適切な環境下において言換え可能であり、そして明細書中に記載された本発明の実施形態は、明細書中で記述または図解された以外の順序で操作し得ることが理解される。

さらに、明細書および請求項における、上部、下部、上に、下になどの用語は、記述的な目的のために用いられ、相対的な位置を表している必要はない。そのようにして用いられた用語は、適切な環境下において言換え可能であり、そして明細書中に記載された本発明の実施形態は、明細書中で記述または図解された以外の位置にて操作し得ることが理解される。

用語“含む”は、請求項において使用された場合、その後ろに記載された手段に限定されるように解釈されるべきではない；つまり、それは、他の要素または工程を排除しない。従って、“手段Ａおよび手段Ｂを含む装置”との表現の範囲は、構成要素Ａおよび構成要素Ｂのみからなる装置に限定されるべきではない。本発明に関しては、単に装置の関連する構成要素がＡおよびＢであるという意味である。

本発明の異なる実施形態に基づき、仮想咬合器は、側頭下顎関節における提案された歯の改質の影響を決定するために、いくつかの方法において用いられ得る。

例として、そのような仮想咬合器を用いる２つの方法が、本発明の２つの別の実施形態として説明されるだろう。

仮想咬合器の使用のための必須条件は、患者の上方および／または下方の歯列の少なくとも一部のデジタル情報である。この情報は、印象または石膏模型のような物理的複製品から、例えば、印象の光学スキャンもしくはＣＴスキャンを撮ること、または任意の他の方法にて情報をデジタル化することによって取得され得る。Ｈｅ情報は、例えば、Ｘ線スキャン、ＣＴスキャン、ＭＲＩスキャン、ＰＥＴスキャンなど、患者から直接取得することもできる。次に、上記デジタル情報は、仮想咬合器に取り込まれ、かつ位置づけられるべきである。上方および下方の歯列の相互に関する相対的な位置づけと、仮想咬合器における上方および下方の歯列の絶対的な位置づけとの両方が実施されるべきである。相対的な位置づけは、患者の咬合を捕らえる。そして、デジタル化された咬合記録に記録することによって取得され得る。また、相対的な位置づけは、デジタル化された咬合記録が利用できない場合は、半自動的に行われ得る。咬合器における顆部複製に関して上方の歯列のモデルが同じ３次元の位置に局在されるように、絶対的な位置づけは、患者の顆状突起と上顎との関係を咬合器に転送するよう定めされている。仮想咬合器は、提案された歯科治療がもたらす顆部の変位を計算するために使用されるので、この関係が解剖学的な状態に（できる限り）一致しているべきであることは明らかである。

いくつかの位置づけオプションが存在し、限定されないが、以下の事項を含んでいる：
− 歯列（の一部）および側頭下顎関節の両方を表している医療イメージ（例えば、Ｘ線、ＣＴ、ＭＲＩ…）に基づいた位置づけ。イメージの側頭下顎関節を、仮想咬合器における顆部レプリカに記録することによって、解剖学的な状態に完全に対応する位置づけが取得される。

− 患者において直接行った測定または患者の顔の写真に基づいた位置づけ。これらの測定は、患者の顆状突起から開始して、上方の歯列における少なくとも３つの十分に規定された位置までの距離を測定する。患者の顆間軸（intercondylar axis）の局在は、平均的なまたは簡単な顔弓に類似している。顔弓は、平均的な解剖学的な目印を用いる。この十分に規定された位置は、デジタル化された上方の歯列において特定される。デジタル化された上方の歯列は、測定に基づく顆間軸に関して位置づけられる。

− 平均的な解剖学的な値に基づいた位置づけ。これらの位置づけ方法は、顔弓転写が利用されないときに機械的な咬合器において用いられる方法と類似している。

仮想咬合器の使用における任意の工程として、顎の動きに関連する少なくとも１つのパラメーターの（例えば、ＴＭＤ／側頭下顎関節の１以上の症状における）影響を、定量的または定性的な方法にて表している診断の入力がある。この任意の診断上の入力のために、観察されたパラメーターが定量的または定性的に入力されるか、または観察されたパラメーターは側頭下顎関節の略図において表示され得る。

次いで、顎の動きは、仮想咬合器を用いてシミュレートされ得る。これらの動きは、運動モデルによって生成されるか、または患者において電子的に測定された動きの再生であり得る。

すべてのまたは特定の機能的な動きが実行され、そして、必要に応じて、歯の接触パターンがそれぞれの機能的な動きに関して生成される。次いで、少なくとも１つの歯の改質が適用される。この歯の改質は、患者の歯列のこのデジタルモデルまたは他のデジタルモデルの改質（例えば、１以上の歯の再配列、１以上の咬合面の適応、１以上の歯の追加または除去…）をもたらし得る。仮想咬合器は、同じ設定で用いられ、同じ機能的な動きが実行される。既存の歯列が変化するので、運動中の歯の接触も変化していてもよい。新しい歯の接触は、（歯列の）改質されていないモデルを用いて生成された参照用の歯の接触と比較される。そして、診断において示される何れかのパラメーターにおける影響、または顆状突起の動きにおける影響は、この情報に由来する。この方法は、仮想咬合器を用いて利用可能な全ての機能的な動きが試用され得、そして、側頭下顎骨におけるそれらの影響が考慮され得るという利点を有している。

側頭下顎関節における提案された歯の改質の影響を決定するための仮想咬合器の他の使用方法は、口を閉じているときの顎の動きをシミュレートすることによる。歯の接触がもたらされる結果として、本来の回転特性は、顆状突起の後方の変位の原因となる追加の並進成分（translational component）を得る。閉じる動きは、未改質モデルおよび改質モデルの両方に関して、仮想咬合器にてシミュレートされる。後方の変位量が両方の状態において比較され、相対的な違いが計算される。仮想咬合器のこの使用方法のための入力信号として役立ち得る診断は、ＴＭＪおよび筋肉の触診である。さらに、そのような診断は、‘安全な’領域の境界を規定する。これらの境界の１つを超えるあらゆる歯の改質は、‘安全ではない’として分類されるだろう。

仮想咬合器は、機械的な咬合器を上回る多くの利益を提供し、側頭下顎関節における提案された歯の改質の影響を適切に決定する。仮想咬合器は、機械的な咬合器の場合のように、物理的な停止によって制限されない。機械的な咬合器における顆部レプリカは、シミュレートされた関節の物理的な境界が原因となり、動きに制限がある。これは、例えば、顎を閉じているときの動きのシミュレーションの場合であり、石膏模型が最大の咬合に移ることを妨げる。それは、特に、この境界運動である。この境界運動は、本発明にとって興味深いことであり、そして本発明の仮想咬合器を用いて可能となる。

標準的な機械的な咬合器は、あつらえの顆部レプリカまたはあつらえた形状の側頭窩のような、あつらえの部品を利用するには適していない。これは、しかし、仮想咬合器では可能である。

さらに、シミュレーションされた動きは再生可能であり、反復可能であり、耐久性があり、且つ安定しているので、仮想咬合器は、多くのシミュレーションを容易に、定量的に比較することが可能となる。

仮想咬合器がどのように使用されるかに関わりなく、少なくとも以下の工程は、側頭下顎関節における提案された歯の改質の影響および側頭下顎骨障害を引き起こす／悪化させるリスクを評価するために実施されるであろう。診断が利用できる場合は、パラメーターがその範囲内で安全に変動し得る境界が知られている。これらのパラメーターのそれぞれおよびそれぞれの提案された改質に関して、運動中のパラメーターの値が境界と比較される。特定のパラメーターの境界を上回った場合は、その歯の改質は安全ではないとして分類されるであろう。

診断が利用できない場合は、１以上の仮想の機能的な動きがシミュレートされ、そして、顆状突起の位置および動きが計算される。これは、既存の、未処理の状態における参照用の位置を表している。１以上の歯の改質がデジタルモデルに適用され、そして、それぞれの改質に関して、同じ１以上の機能的な動きがシミュレートされる。そのような歯の改質は、限定されないが、１以上の歯を義歯に置換すること、歯の１以上の部分を歯冠または歯科ベニアなどの補綴の再構築によって置換すること、１以上の既存の歯を再配列すること（矯正治療）、歯を正常な位置に戻すために、片方または両方の顎を骨延長すること（下顎矯正治療）および歯の咬合面を改質することを含む。それぞれの歯の改質に関して、未治療の状態についての顆部の位置における違いは、それぞれの接点に関して考慮される。この違いが、下顎における歯の接触の前方の変位または上顎における歯の接触の後方の変位を表すときに、この接点は、前方または後方の変位の値と共に、陰性と標識される。同様に、この違いが、下顎における歯の接触の後方の変位または上顎における歯の接触の前方の変位を表すときに、この接点は、陽性と標識される。全体的な影響は、標識され、定量化された全ての運動中の変位の合計によって計算される。陽性の最終結果は、ＴＭＤの一因となることに悪影響を与えないと解釈されるべきである。陰性の最終結果に関して、ユーザーは、顆状突起の変位量に基づいて、その歯の改質が許容され得るか否か（すなわち、その歯の改質がＴＭＤのリスクを含んでいないか）を決定し得る。顆状突起が後方に移動するときに側頭下顎関節障害のリスクが引き起こされると仮定すると、この方法は、陽性値および陰性値を用いて作業しない。この点において、陽性または陰性の結果を、例えば、安全である、リスクがある、安全ではないなどとして自動的に解釈するために用いられる値の範囲を、ユーザーが予め規定することも可能である。

上方および下方の歯列のデジタルモデルを、顎のＣＴイメージから得られたデータと組み合わせることも可能である。このデータは、運動モデルの特定のパラメーターを最適化するために用いられ得る。また、このデータは、すなわち実際的な側頭下顎関節（顆状突起および側頭窩）を有するために、そのようなものとして計算において直接用いられ得る。これは、顎の関節における歯科治療の影響をさらに詳細に分析することを可能とする。例えば、相対的な顆部の変位が計算されるときに、顆状突起をガイドする解剖学的な構造における物理的な境界が考慮され得る。

本発明の方法および仮想咬合器は、コンピュータシステムにおいて実施され得る。このコンピュータシステムは、上記方法を用いて、コンピュータプログラムを含んでいる本発明のシステムにおいて利用され得る。コンピュータは、ビデオ表示端末、キーボードなどのデータ入力手段、およびマウスなどの手段を表示するグラフィックユーザーインターフェースを含んでいてもよい。コンピュータは、一般的な目的のコンピュータ、例えば、ＵＮＩＸ（登録商標）ワークステーションまたはパーソナルコンピュータとして実施されてもよい。

通常、コンピュータは、Intel Corp. USAによって供給されたペンティアム（登録商標）プロセッサが唯一の例である従来のマイクロプロセッサや、バスシステムを介して相互に接続された多くの他のユニットのような、中央演算処理装置（Central Processing Unit）（“ＣＰＵ”）を含む。バスシステムは、あらゆる適切なバスシステムであってもよい。コンピュータは少なくとも１つのメモリを含んでいる。メモリは、ランダムアクセスメモリ（“ＲＡＭ”）、リードオンリーメモリ（“ＲＯＭ”）、当業者に公知のハードディスクなどの不揮発性のリード／ライトメモリなどの、当業者に公知の種々のデータ記憶装置のいずれかを含んでいてもよい。例えば、コンピュータは、システムバスをビデオ表示端末に接続するためのディスプレーアダプタ、および周辺機器（例えば、ディスクドライブおよびテープドライブ）をシステムバスに接続するための任意のインプット／アウトプット（Ｉ／Ｏ）アダプタに加えて、ランダムアクセスメモリ（“ＲＡＭ”）、リードオンリーメモリ（“ＲＯＭ”）をさらに含んでいてもよい。ビデオ表示端末は、コンピュータの可視的な出力であり得、コンピュータハードウェアの分野において周知のＣＲＴに基づくビデオ表示などのあらゆる適切な表示装置であり得る。しかし、デスクトップコンピュータ、ポータブルコンピュータまたはノートブックコンピュータに関して、ビデオ表示末端は、ＬＣＤに基づくフラットパネルディスプレーまたはガスプラズマに基づくフラットパネルディスプレーと置換え可能である。コンピュータは、キーボード、マウス、任意のスピーカーを接続するためのユーザーインターフェースアダプタを含んでいる。デジタルモデルに要求される関連データは、キーボードを使ってコンピュータに直接入力されてもよく、または記憶装置から入力されてもよい。その後、プロセッサは、本発明に従って方法を実行する。関連データは、ディスケット、交換可能なハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭまたはＤＶＤ−ＲＯＭなどの任意の光記憶装置、磁気テープまたは類似物などの、適切な信号記憶媒体にて提供されてもよい。方法の結果は、さらに近い位置または遠い位置に送信されてもよい。通信用アダプタは、コンピュータを、インターネット、インターネットローカルもしくはワイドエリアネットワーク（ＬＡＮもしくはＷＡＮ）またはＣＡＮなどのデータネットワークに接続してもよい。

コンピュータの操作を指示するために、コンピュータは、コンピュータが読込み可能な媒体内に存在しているグラフィカルユーザーインターフェースも含んでいる。あらゆる適切なコンピュータが読込み可能な媒体は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、磁気ディスケット、磁気テープ、または光ディスク（最後の３つは、ディスク装置およびテープ装置に設置されている）などのグラフィカルユーザーインターフェースを保有していてもよい。あらゆる適切な操作システムおよび関連付けられたグラフィカルユーザーインターフェース（例えば、マイクロソフトウインドウズ、リナックス）は、ＣＰＵを命令してもよい。さらに、コンピュータは、コンピュータ記憶装置内に保持されている制御プログラムを含んでいる。制御プログラムは、ＣＰＵにおいて実行されたときに、本発明の方法の何れかに関して記載された操作をコンピュータが実行し得る命令を含む。

本発明は、本発明の方法を実行するためのコンピュータプログラム産物も提供し、そして、これは、あらゆる適切なメモリにおいて保有され得る。しかし、本発明は、本発明のメカニズムが、種々の形態におけるコンピュータプログラム産物として配給され得、そして実際に配給を行うために用いられる特定の型の信号保持媒体に関わらず、本発明が等しく適用されることを当業者が高く評価している状態である一方で、これからもこの状態が続くだろうことは重要である。コンピュータが読込み可能な信号保持媒体の例は、フロッピー（登録商標）ディスクおよびＣＤ ＲＯＭなどの記録可能型媒体、並びにデジタル通信リンクおよびアナログ通信リンクなどの送信型媒体を含む。

従って、本発明はソフトウェア産物も含み、これは、適切なコンピュータ装置において実行されたときに本発明の方法の何れかを実行する。適切なソフトウェアは、Ｃなどの適切な高水準の言語にてプログラミングし、そして標的コンピュータプロセッサのための適切なコンパイラまたはＪａｖａ（登録商標）などのインタープリタ型言語にて編集し、その後Ｊａｖａバーチャルマシン（Java Virtual Machine）を用いて実施するのための適切なコンパイラにて編集することによって取得され得る。

本発明は、ソフトウェア、例えばプロセシングエンジンにおいて実行される場合に咬合器の仮想シミュレーションを提供するプログラム、を提供するコード区分を有しているコンピュータプログラムを提供する。ソフトウェアは、プロセシングエンジンにおいて実行される場合、仮想咬合器シミュレーションプログラムを実行するコンピュータに、患者のデジタル歯科モデルを読み込むコード区分を含んでいてもよい。ソフトウェアは、プロセシングエンジンにおいて実行される場合、１以上の仮想の機能的な動きをシミュレーショトするコード区分を含んでいてもよい。ソフトウェアは、プロセシングエンジンにおいて実行される場合、歯の改質が適用された場合に、顎の動きに関連した少なくとも１つのパラメーターを評価するコード区分も含んでいてもよい。上記顎の動きに関連する少なくとも１つのパラメーターは、少なくとも、特定の方向における顎の運動量、特定の顎の運動が行われる速さおよび回転性の顎の運動が行われる角度から選択される。ソフトウェアは、プロセシングエンジンにおいて実行される場合、顆状突起の位置および動きを演算するコード区分を含んでいてもよい。この演算は、１以上の歯の改質をデジタルモデルに適用することに加えて、既存の未治療の状態における参照用の位置も表している。そして、それぞれの改質に関して同じ１以上の機能的な動きがシミュレートされ、これによって、それぞれの歯の改質に関して、未治療の状態についての顆部の位置の違いがそれぞれの接点について考慮される。ソフトウェアは、プロセシングエンジンにおいて実行される場合、違いが下顎における歯の接触の前方の変位または上顎における歯の接触の後方の変位を表すときに、前方または後方の変位の値と共に接点が陰性と標識され、違いが下顎における歯の接触の後方の変位または上顎における歯の接触の前方の変位を表すときに、接点が陽性と標識されるような、標識を提供するコード区分を含んでいてもよい。ソフトウェアは、プロセシングエンジンにおいて実行される場合、標識され、定量化された全ての運動中の変位の合計として、全体的な影響を演算するコード区分を含んでいてもよい。ソフトウェアは、プロセシングエンジンにおいて実行される場合、歯の改質が、１以上の歯を義歯に置換すること、歯の１以上の部分を歯冠または歯科ベニアなどの補綴の再構築によって置換すること、１以上の既存の歯を再配列すること（矯正治療）、歯を正常な位置に戻すために、片方または両方の顎を骨延長すること（下顎矯正治療）または歯の咬合面を改質することを含むときに、置換を提供するコード区分を含んでいてもよい。ソフトウェアは、プロセシングエンジンにおいて実行される場合、患者の上部および下部の歯列のデジタルモデルを、顎の体積測定スキャン（volumetric scan）から取得したデータと組み合わせるコード区分を含んでいてもよい。

ソフトウェアは、プロセシングエンジンにおいて実行される場合、モデルの特定のパラメーターを最適化するために用いるか、または、そのようなものとして演算に直接用いるためのデータを使用するコード区分を含んでいてもよい。ソフトウェアは、プロセシングエンジンにおいて実行される場合、一方では、側頭下顎関節の数学的モデリングによって強いられる幾何学的制限によって制限され、他方では、運動中に起こる歯の接触によって制限される（例えば、運動中に、歯がお互いに交差することを妨げる）場合に、前方、後方、左側方、右側方、開いた状態および閉じた状態の下顎の動きをシミュレートする仮想咬合器を提供するコード区分を含んでいてもよい。ソフトウェアは、プロセシングエンジンにおいて実行される場合、動きを再生するコード区分を含んでいてもよい。ソフトウェアは、プロセシングエンジンにおいて実行される場合、歯列のモデルに対する変化の後に、下顎の動きをシミュレートするために、データに基づいた動作モデルを構築するコード区分を含んでいてもよい。ソフトウェアは、プロセシングエンジンにおいて実行される場合、上方の歯列を動かすまたは下方の歯列を動かすことよって、シミュレートされた下顎の動きを視覚化するコード区分を含んでいてもよい。ソフトウェアは、プロセシングエンジンにおいて実行される場合、咬合接触を演算し且つ可視化するコード区分を含んでいてもよい。ソフトウェアは、プロセシングエンジンにおいて実行される場合、筋肉データを考慮することによって、顎および側頭下顎関節の真の生体力学を模倣する解剖学的な方法にて下顎の動きをシミュレートするコード区分を含んでいてもよい。ソフトウェアは、プロセシングエンジンにおいて実行される場合、安全な動きおよび安全でない動きを表している色コードを可視化するコード区分を含んでいてもよい。

半月板が正常に局在している場合の静的状態におけるＴＭＪ、すなわち、静止した正常なＴＭＪを概略的に表している。 半月板が顆状突起の先端と関節隆起との間に接触を形成する動的状態におけるＴＭＪ、すなわち、運動中の正常なＴＭＪを概略的に表している。 半月板が位置を移動し、二層部に咬合面としての役割をさせる動的状態におけるＴＭＪ、すなわち、運動中の異常なＴＭＪを概略的に表している。 機械的な咬合器を表している。 仮想咬合器の例の見た目を表している。

カナダ特許ＣＡ２，３５０，８３９（仮想咬合器のためのシステムおよび方法）は、仮想咬合器を請求している。この仮想咬合器は、お互いに空間的関係にある上方および下方の歯列弓の３Ｄ表示として記載され、これらの上方および下方の歯列弓間における動きの制限を規定するデータを含んでいる。この特許出願は、シミュレーション分析器も請求し、動きをシミュレートし、一部の上方および下方の歯列弓においてもたらされる接触を分析することを言及している。さらに、この接触データを用いて補綴を設計または改質するためのデザインモジュールを請求している。もたらされる接触は、接点または接触力である。

米国特許第６，１５２，７３１号明細書（歯科用咬合器において使用する方法）は、コンピュータが実行する、歯科用咬合器において使用するための３次元歯科モデルを作り出す方法を請求している。
特許出願ＷＯ９９／１５１００（歯科用咬合器において使用するための方法）は、コンピュータが実行する、歯科用咬合器において使用するための歯科モデルを作る方法を開示している。この方法は、患者の上方の歯列弓の少なくとも一部の上部アーチイメージに対応するデジタルデータの第１のセットを提供する工程と、患者の下方の歯列弓の少なくとも一部の下部アーチイメージに対応するデジタルデータの第２のセットを提供する工程と、患者の顆軸に対する少なくとも１つの上方および下方の歯列弓の空間的な位置を表すヒンジ軸を提供する工程とを含んでいる。参照用のヒンジ軸は、ヒンジ軸データに基づく上部および下部のアーチイメージと比較して形成される。

〔好ましい実施の形態の説明〕
以下の好ましい実施の形態の詳細な記載において、関連する図面が参照され、実施の形態の一部を形成し、本発明が実施されてもよい特別な実施形態を図示する方法によって示される。記載された図面は、概略図であり、制限は無い。図面において、いくつかの要素の大きさは誇張されていてもよく、実例の尺度で描かれない。当業者は、他の実施形態が用いられてもよく、本発明の範囲から離れることなく構造的な変更が記載された実施形態に対して成されてもよいことがわかるだろう。本発明の範囲は、請求項によって規定される。

Claims (23)

1. コンピュータに基づく仮想咬合器の使用方法であって、
   当該方法は、患者のデジタル歯科モデルを、仮想咬合器シミュレーションプログラムを実行するコンピュータに読み込む工程と、
   １以上の仮想の機能的な動きをシミュレートする工程とを含み、
   歯の改質が適用されるときに、上記顎の上記動きに関連する少なくとも１つのパラメーターを評価し、
   上記顎の上記動きに関連する上記少なくとも１つのパラメーターは、少なくとも、特定の方向における顎の運動量、特定の顎の運動が行われる速さおよび回転性の顎の運動が行われる角度から選択されることを特徴とする方法。
2. 上記顆状突起の上記位置および動きを計算し、既存の未治療の状態における参照用の位置を表す工程と、
   １以上の歯の改質を上記デジタルモデルに対して適用し、且つ、それぞれの改質に関して、同じ１以上の機能的な動きがシミュレートされ、
   それぞれの歯の改質に関して、上記未治療の状態についての顆頭の位置における上記違いが、それぞれの接点に関して考慮され、
   上記違いが、上記下顎における上記歯の接触の前方の変位または上記上顎における上記歯の接触の後方の変位を表すときに、前方または後方の変位の値と共に、上記接点が陰性と標識され、且つ、上記違いが、上記下顎における上記歯の接触の後方の変位または上記上顎における上記歯の接触の前方の変位を表すときに、上記接点が陽性と標識される工程と、
   標識され、定量化された全ての運動中の変位の合計として全体的な影響を計算する工程と、
   をさらに含んでいることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 上記歯の改質は、１以上の歯を義歯に置換すること、歯の１以上の部分を歯冠または歯科ベニアなどの補綴の再構築によって置換すること、１以上の既存の歯を再配列すること（矯正治療）、歯を正常な位置に戻すために、片方または両方の顎を骨延長すること（下顎矯正治療）または歯の咬合面を改質することを含んでいることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. 上記患者の上記上方および下方の歯列のデジタルモデルを、上記顎の体積測定スキャンから取得されたデータと組み合わせる工程をさらに含んでいることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
5. 上記データは、上記モデルの特定のパラメーターを最適化するために用いられるか、または、そのようなものとして、上記計算において直接用いられ得ることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
6. 上記仮想咬合器は、一方では、上記側頭下顎関節の数学的モデリングによって強いられる幾何学的制限によって制限され、他方では、上記運動中に起こる歯の接触によって制限される場合に、前方、後方、左側方、右側方、開いた状態および閉じた状態の下顎の動きをシミュレートすることを特徴とする、上記請求項のいずれかに記載の方法。
7. 動きを再生する工程をさらに含んでいることを特徴とする、上記請求項のいずれかに記載の方法。
8. 上記歯列の上記モデルに対する変化の後に、下顎の動きをシミュレートするために、上記データに基づいた動作モデルを構築する工程をさらに含んでいることを特徴とする、上記請求項のいずれかに記載の方法。
9. 上方の歯列を動かすまたは下方の歯列を動かすことよってシミュレートされた下顎の動きを視覚化する工程をさらに含んでいることを特徴とする、請求項６から８の何れか１項に記載の方法。
10. 上記咬合性の接触を計算し、且つ可視化する工程をさらに含んでいることを特徴とする、上記請求項のいずれかに記載の方法。
11. 筋肉データを考慮することによって、上記顎および上記側頭下顎関節の真の生体力学を模倣する解剖学的な方法にて、上記下顎の動きのシミュレートする工程をさらに含んでいることを特徴とする、請求項６から１０の何れか１項に記載の方法。
12. 安全な動きおよび安全でない動きを表している色コードを可視化する工程をさらに含んでいることを特徴とする、上記請求項のいずれかに記載の方法。
13. コンピュータに基づく仮想咬合器であって、
    当該仮想咬合器は、患者のデジタル歯科モデルを、仮想咬合器シミュレーションプログラムを実行するコンピュータに読み込む手段と、
    １以上の仮想の機能的な動きをシミュレートする手段と、
    歯の改質が適用されるときに、上記顎の上記動きに関連する少なくとも１つのパラメーターを評価する手段とを備え、
    上記顎の上記動きに関連する上記少なくとも１つのパラメーターは、少なくとも、特定の方向における顎の運動量、特定の顎の運動が行われる速さおよび回転性の顎の運動が行われる角度から選択されることを特徴とする仮想咬合器。
14. 上記顆状突起の上記位置および動きを計算し、既存の未治療の状態における参照用の位置を表す手段と、
    １以上の歯の改質を上記デジタルモデルに対して適用し、且つ、それぞれの改質に関して、同じ１以上の機能的な動きがシミュレートされる手段と、
    それぞれの歯の改質に関して、上記未治療の状態についての顆頭の位置における上記違いを、それぞれの接点に関して特定する手段と、
    上記違いが、上記下顎における上記歯の接触の前方の変位または上記上顎における上記歯の接触の後方の変位を表すときに、前方または後方の変位の値と共に、上記接点を陰性と標識し、且つ、上記違いが、上記下顎における上記歯の接触の後方の変位または上記上顎における上記歯の接触の前方の変位を表すときに、上記接点を陽性と標識する手段と、
    標識され、定量化された全ての運動中の変位の合計として全体的な影響を計算する手段と、
    をさらに備えていることを特徴とする、請求項１３に記載の仮想咬合器。
15. 上記歯の改質は、１以上の歯を義歯に置換すること、歯の１以上の部分を歯冠または歯科ベニアなどの補綴の再構築によって置換すること、１以上の既存の歯を再配列すること（矯正治療）、歯を正常な位置に戻すために、片方または両方の顎を骨延長すること（下顎矯正治療）または歯の咬合面を改質することを含んでいることを特徴とする、請求項１４に記載の仮想咬合器。
16. 上記患者の上記上方および下方の歯列のデジタルモデルを、上記顎の体積測定スキャンから取得されたデータと組み合わせる手段をさらに備えていることを特徴とする、請求項１３から１５の何れか１項に記載の仮想咬合器。
17. 一方では、上記側頭下顎関節の数学的モデリングによって強いられる幾何学的制限によって制限され、他方では、上記運動中に起こる上記歯の接触によって制限される場合に、前方、後方、左側方、右側方、開いた状態および閉じた状態の下顎の動きをシミュレートする手段をさらに備えていることを特徴とする、請求項１３から１６の何れか１項に記載の仮想咬合器。
18. 動きを再生する手段をさらに備えていることを特徴とする、請求項１３から１７何れか１項に記載の仮想咬合器。
19. 上記歯列の上記モデルを変更した後に、下顎の動きをシミュレートするために、上記データに基づいた動作モデルを構築する手段をさらに備えていることを特徴とする、請求項１３から１８の何れか１項に記載の仮想咬合器。
20. 上方の歯列を動かすまたは下方の歯列を動かすことよってシミュレートされた下顎の動きを視覚化する手段をさらに備えていることを特徴とする、請求項１７から１９の何れか１項に記載の仮想咬合器。
21. 上記咬合性の接触を計算し、且つ可視化する手段をさらに備えていることを特徴とする、請求項１３から２０の何れか１項に記載の仮想咬合器。
22. 筋肉データを考慮することによって、上記顎および上記側頭下顎関節の真の生体力学を模倣する解剖学的な方法にて、上記下顎の動きをシミュレートする手段をさらに備えていることを特徴とする、請求項１７から２１の何れか１項に記載の仮想咬合器。
23. コンピュータシステムにおいて実行される場合、請求項１から１２の何れか１項に記載の方法を実行するコード区分を含んでいることを特徴とする、コンピュータプログラム産物。

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