JP2013531531A5 - - Google Patents
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Description
本発明は、全体として、患者の歯のセットを視覚化してモデル化する方法に関する。より詳細には、本発明は、患者の歯のセットの3D仮想モデルを提供することに関する。この方法は、少なくとも一部がコンピュータで実現される。
歯を視覚化してモデル化又は設計することが、歯修復物の分野で知られている。
患者が歯修復物(例えばクラウン、ブリッジ、アバットメント、インプラント)を必要とするとき、歯科医は、歯を調製することになる(例えば傷んだ歯を削ってクラウンを接着する場所を用意する)。別の治療法は、インプラント(例えばチタン製のネジ)を患者の顎に挿入し、クラウン又はブリッジをインプラントに取り付けるというものである。歯科医は、歯の調製後か又はインプラントを挿入した後、上顎の印象と下顎の印象と咬合記録を作るか、両面トレー(三重トレーとしても知られる)で単一の印象を作ることができる。印象は歯科技工士に送られ、修復物(例えばブリッジ)が製造される。修復物を製造するための従来からある第1のステップでは、上顎の印象と下顎の印象からそれぞれ上側と下側の歯のモデルが鋳造される。これらのモデルは通常は石膏でできていて、実際の咬む動作と噛む動作をシミュレーションするため咬合記録を用いて歯咬合器の中で揃えられることがしばしばある。歯科技工士は、外観と噛む機能が優れたものになるようにして、咬合器の中で歯修復物を作り上げる。
歯修復物を製造するためのCAD技術が急速に広がって品質が向上し、コストが低下したため、以前は利用できなかった魅力的な材料で歯修復物を製造できる可能性が大きくなっている。CAD製造プロセスにおける第1のステップは、患者の歯の三次元モデルの作成である。これは、これまでは、一方又は両方の歯科石膏モデルの3D走査によってなされている。歯の三次元レプリカがCADプログラムに入力され、歯修復物(例えばブリッジ下部構造)の全体が設計される。その後、最終的な修復3D設計物が、例えばフライス盤、3Dプリンタ、プロトタイプの迅速な製造装置や、それ以外の製造装置を用いて製造される。歯修復物に対する精度の要求は非常に厳しい。そうでないと歯修復物は、見たときに魅力的でなく、歯にフィットしないし、痛みがあったり、感染症を起こしたりする可能性がある。
WO10031404Aは、製造する歯修復物(例えばインプラント、アバットメント、コーピング、クラウン、ワックス−アップ、ブリッジの枠)の元になるカスタム化三次元モデルを設計するためのシステムにおけるツールに関する。
元になる患者のために歯を視覚化してモデル化することは、歯科矯正学の分野でも知られている。
US2006/127836Aには、歯科矯正学のシステム及び方法として、歯モデルの第1の位置から第2の位置への移動を、その歯モデルで1つ又は複数の共通する外観を同定することによって明らかにし;第1の位置にある歯モデルで共通するそれらの外観の位置を検出し;第2の位置にある歯モデルで共通するそれらの外観の位置を検出し;第1の位置と第2の位置で共通する各外観の位置の差を明らかにするシステムと方法が開示されている。
例えば歯科矯正学は歯の移動に関係するため、歯の望ましい位置が決定され、その歯の現在の位置に基づいて現在の位置から望ましい位置への移動が決定される。したがって歯科矯正学では、歯の望ましい位置、すなわち到達位置が、移動ステップを計画する前にわかる。
修復物、インプラント、歯科矯正学などの分野において、歯をモデル化するとき、外観が美しい、及び/又は生理学的に適した結果が得られる改良された方法とシステムを提供する問題が残されている。
この明細書には、患者のための歯科修復物を設計する方法であって、その方法が、
−1つ又は複数の2D画像を用意し、そのうちの少なくとも1つの2D画像は顔の外観(特徴)を少なくとも1つ含んでいるようにし;
−患者の口腔の少なくとも一部の3D仮想モデルを用意し;
−仮想3D空間において、1つ又は複数の2D画像のうちの少なくとも1つを3D仮想モデルに対して配置し、1つの視点から見たときにその2D画像とその3D仮想モデルが揃っているようにすることで、その3D仮想モデルとその2D画像の両方を3D空間内で視覚化し;
−3D仮想モデルに関し、前記少なくとも1つの2D画像の顔の外観に合うように設計した修復物をモデル化する操作を含む方法が開示されている。
−1つ又は複数の2D画像を用意し、そのうちの少なくとも1つの2D画像は顔の外観(特徴)を少なくとも1つ含んでいるようにし;
−患者の口腔の少なくとも一部の3D仮想モデルを用意し;
−仮想3D空間において、1つ又は複数の2D画像のうちの少なくとも1つを3D仮想モデルに対して配置し、1つの視点から見たときにその2D画像とその3D仮想モデルが揃っているようにすることで、その3D仮想モデルとその2D画像の両方を3D空間内で視覚化し;
−3D仮想モデルに関し、前記少なくとも1つの2D画像の顔の外観に合うように設計した修復物をモデル化する操作を含む方法が開示されている。
設計とモデル化という用語は、この明細書では同じ意味で用いられ、修復物を患者にフィットさせるためになされることを記述する。ユーザー(例えば歯科技工士)は、3D仮想モデルに関する修復物をデジタルに設計又はモデル化することができる。
1つの利点は、3D仮想モデルの3D CADモデル化が2Dデジタル画像に基づいていることである。なぜなら2D画像は、どのようなモデル化が適しているかを決定する、又は示しているからである。適しているという用語には、生理学的に適していると、美的に適している、すなわち魅力的であるが含まれる。したがって2D画像を用いて3Dモデルの正確なモデル化が実行される。なぜなら2D画像は、どのような種類のモデル化が可能か、又は2D画像による制限のもとでどのようなモデル化が可能かに関するベンチマーク又は規則として機能するからである。したがって1つ又は複数の2D画像に基づいて3D仮想モデルのモデル化を決定して実行する。すなわち3D仮想モデルのモデル化は、2D画像の視覚化に基づく。
患者の口腔には、少なくともその患者に存在する歯のセット(例えば調製された歯や、患者に歯がない場合の調製されていない歯)が含まれていてもよいし、歯肉の一部が含まれていてもよい。患者に歯がない場合には、口腔には患者の歯肉が含まれていてもよい。
2D画像として、典型的にはデジタル画像が可能である。2Dデジタル画像という用語は、この明細書では2D画像と同じ意味で使用することができる。
1つの利点は、1つ又は複数の2D画像が存在していてもよいことである。複数の2D画像が存在する場合には、1つの2D画像を3D仮想モデルに対して揃えるのに使用し、別の2D画像を修復物の設計に使用することができる。しかし複数の2D画像が存在する場合でさえ、同じ2D画像を、揃えるためと修復物を設計するための両方に使用できる。そのとき他の2D画像は、視覚化や表示などのためにだけ使用することができる。2D画像が1つしか存在しない場合には、その2D画像は、3D仮想モデルと揃えるためと、修復物を設計するための両方に使用される。
例えば顔の外観を含む2D画像を第1の2D画像と名付け、3D仮想モデルに対して揃えるのに用いる2D画像を第2の2D画像と名付けることができる。2D画像が1つしか存在しない場合には、第1の2D画像と第2の2D画像は、同じ2D画像である。複数の2D画像が存在する場合には、第1の2D画像と第2の2D画像は、同じ2D画像であってもよいが、2つの異なる2D画像にすることもできる。
修復物は、迅速な製造法(例えば旋盤、印刷など)によって製造される。修復物は、例えば機械で製造した後に表面にセラミックを付加して外装してもよい。修復物が完成すると、患者の口に挿入することができる。
1つの利点は、1つの視点から見たときに2Dデジタル画像と3D仮想モデルが揃っていることである。そのためこの方法を実行するシステムの利用者又は操作者は、2Dデジタル画像と3D仮想モデルが揃う視点からその両方を見ることができて、2D画像に基づく3Dモデルのモデル化が可能に、かつ容易になる。1つの視点から見たときに2D画像と3Dモデルが揃っているとは、1つの視点から見たときに2D画像と3Dモデルの少なくともいくつかの構造が一致していることを意味する。したがって2D画像と3Dモデルは、任意の視点から見たときには揃っていない可能性がある。そのため2D画像と3Dモデルが揃う視点は1つしか存在しない可能性がある。
別の1つの利点は、2D画像と3Dモデルが配置されて、1つの表示の中で融合していない別々のデータ表示として残ることである。データ表示を別々の表示として保持することで、時間が節約され、データ処理の時間と能力が節約される。したがって2D画像を3D仮想モデルの上に重ねることですべてのデータが含まれた1つの表示が作り出されることはない。先行技術に関する文書には、例えばカラー画像からのデータを3Dモデルに追加し、その画像からの色情報を3Dモデルに移すことで、結果を1つの表示、すなわち色を含む3Dモデルにすることが記載されている。このようなモデルの作成にはより多くの時間と大量のデータ処理が必要とされる。
したがって1つの利点は、本発明の方法だと先行技術の方法よりも高速に実行できることである。
この方法は、歯のモデル化で使用されるが、もちろん歯の分野の学生が、いかにして歯をモデル化するかを学ぶときや、歯をモデル化するときに何を考慮すべきかを学ぶときにも使用できるという利点がある。
歯のモデル化の定義には、歯のセットの外観を満足のゆくようにするため、1つ又は複数のインプラントをモデル化すること、歯科矯正における1本以上の歯の移動をモデル化すること、入れ歯(例えば固定された入れ歯、又は取り外し可能な入れ歯)における1本以上の歯をモデル化することなどが含まれる。
したがってモデル化には、修復物のモデル化、歯科矯正計画及び/又は治療、インプラントのモデル化、入れ歯のモデル化などが含まれる。CADモデル化に例えば修復物が含まれているとき、仮想的モデル修復物(例えばクラウンやブリッジ)は、CAMによって製造することができ、製造された修復物は、歯科医が患者の歯に最終的に挿入することができる。
3D仮想モデルへの2Dデジタル画像の配置又は位置決めは、コンピュータ上でデジタルに実行され、ユーザー・インターフェース(例えばスクリーン)に表示される。そのため使用者又は操作者は、同じ視野内に2D画像と3Dモデルの両方の視覚表示を得るため、操作者は、2D画像と3Dモデルが合体した1つの表示か、別々の2D画像と3Dモデルの表示ではなく、2D画像と3Dモデルの同時表示に基づいてモデル化を実行することができる。
2D画像と3Dモデルの互いに対する配置を容易にするため、縁部検出を実行することができる。すると2D画像及び/又は3Dモデルで歯の輪郭が自動的に導出される。縁部検出は、ソフトウエア・アルゴリズムによって実行できる。縁部は、画像の領域間の境界線又は縁部が存在する点であるため、縁部は、画像内で傾斜が強い点の集合として定義できる。例えば歯の輪郭は、画像で歯と歯茎を示す部分の間の縁部を検出することによって検出できる。
この方法では1つ又は複数の2D画像を用意することができる。2D画像は、例えばさまざまな方向からの患者の顔、患者の顔のさまざまな部分(例えば顔の線を決めている唇、目、鼻の形態といった顔の外観)、3Dモデルの歯をモデル化できる新しい歯がどのように見えるかのさまざまな例、修復物のために歯を調製する前と歯を調製した後の患者の歯などを示すことができる。
いくつかの実施態様では、修復物を、3D仮想モデルに含まれる調製された少なくとも1本の歯について設計する。
いくつかの実施態様では、調製されていない1本以上の歯に基づいて2D画像と3Dモデルを揃える。
いくつかの実施態様では、3D仮想モデルに含まれる調製された歯は、患者の物理的に調製された歯である。
いくつかの実施態様では、3D仮想モデルに含まれる調製された歯は、その3D仮想モデルをモデル化して仮想的に調製された歯である。
いくつかの実施態様では、3D仮想モデルは、調製された少なくとも1本の歯を含んでいる。
いくつかの実施態様では、3D仮想モデルは調製された歯を含んでおらず、その3D仮想モデルは、少なくとも1本の歯の調製される前の患者の口腔である。
いくつかの実施態様では、方法は、調製された少なくとも1本の歯を含む第1の3D仮想モデルと、調製された歯を含まない第2の3D仮想モデルという2つの3D仮想モデルを用意し、それら第1と第2の3D仮想モデルを揃える操作を含んでいる。
いくつかの実施態様では、2D画像と、調製された歯を含まない第2の3D仮想モデルを揃える。
いくつかの実施態様では、2D画像と、調製された少なくとも1本の歯を含む第1の3D仮想モデルを、第1と第2の3D仮想モデルの間の揃い方と、2D画像と第2の3D仮想モデルの間の揃い方とに基づいて揃える。
2D画像と3Dモデルを揃えるとき、2D画像として、患者の調製されていない歯が可能である。なぜなら2D画像で歯の調製されていないときのほうが2D画像と3Dモデルを揃えやすいからである。修復物(例えば3Dモデルの新しい歯)をモデル化するときには、2D画像は、患者の調製された歯についてのものでもよい。なぜなら例えば修復物は、クラウンなどを取り付けられるように通常は歯の一部を削ることによって調製された後にモデル化されるからである。
調製された歯の2D画像は、調製された歯のあるその2D画像に基づいて3Dモデルに関する修復物を設計/モデル化する前に、調製されていない歯の2D画像に揃えることができる。なぜなら、例えば唇と、顔又は歯の他の外観を利用して調製された歯の2D画像と調製されていない歯の2D画像を揃えるほうが、調製された歯の2D画像を3Dモデルに揃えるよりも簡単だからである。調製された歯の2D画像と3Dモデルで対応する外観を見いだすのは難しい可能性があるというのが、その理由である。
しかしこの方法は、歯科医が、歯を調製する前に利用することもできる。それは例えば、患者の歯のセットが、そのうちの1本以上の歯に基づいて修復物を製造した場合にどのように見えるかを患者に示すためである。
この方法は、治療を行なう前に修復結果が見えるようにするのに用いられる診断用ワックス−アップの設計に用いることができる。
診断用ワックス−アップを設計するとき、実際に調製されていなくても、診断用ワックス−アップを設計するために仮想的な輪郭線を引いて仮想的な調製を行うことができる。
この方法は、歯科医が歯の調製した後で最終的な修復物が製造されて調製された歯に取り付けられる前に患者に取り付けることのできる仮歯の設計に使用できる。
修復物は、2D画像の中の歯(例えば修復物を配置すべき位置にある歯)又は美しく見える別の歯を選択することによって例えば自動的に設計することができる。2D画像の中では、選択された歯は、1つの視点からしか見ない。そのため歯の前側、幅、高さだけを2D画像で見ることができる。したがって歯の裏側は見ることができない。標準モデルの歯は、ライブラリの中から選択することができ、このモデル歯は、2D画像の中で選択された歯のような形にすることができる。モデル歯又は修復物は、2D画像に見られる面内の選択された歯のような形にすることしかできない。モデル歯又は修復物の残部は、口の中のそれぞれの位置にある歯の何らかの基準に従った形にすることができる。例えば中切歯の裏側又は表側は一般に平坦だが、犬歯の表側は一般に三角形であり、臼歯の表側は一般には近心面に似ているであろう。あるいは口の中線の反対側にある近くの歯又は対応する歯の遠心面を利用して、2D画像からは導出できない修復物の面を成形することができる。修復物は3D仮想モデルに関して設計することができ、その修復物で例えば調製された部分と接触する部分は、その修復物の形に似るように自動的に設計することができる。
修復物として、クラウン、ブリッジ、アバットメント、インプラント、入れ歯(固定された入れ歯、又は取り外し可能な入れ歯)、総入れ歯、部分入れ歯、診断用ワックス−アップ、仮歯などが可能である。
修復物の設計は、調製される部分の少なくとも一部の設計、患者の口内で修復物のまわりにある歯茎の少なくとも一部の設計などを含むことができる。
1つの利点は、修復物が、少なくとも1つの2D画像の顔の外観に合うように設計されることである。なぜなら、そうすることで、患者の顔にとって自然に見える修復物が提供される、及び/又は美的な(例えば対称な)修復物が提供されるからである。歯を設計するための歯科技術上の規則、及び/又は数学的規則、又はアルゴリズム上の規則、及び/又は美容上の規則は、プログラムしてソフトウエアに組み込むことや、顔の外観に合った修復物を設計するためのソフトウエア又は方法で使用することができ、これらの規則に基づいて修復物の例えば一部を自動的に設計することができる。歯科技工士又は歯科医は、審美歯科と歯科規則に関する自らの経験と知識を利用し、いつ修復物が、患者の画像、又はテンプレート、又は標準画像の顔の外観に合うかを設計又は判断することができる。
2D画像の顔の外観にフィットする修復物の設計は、修復物を設計するための純粋に客観的な規則に基づいて行なうことができる。しかし2D画像の顔の外観にフィットする修復物の設計は、その代わりに、及び/又はそれに加えて、歯科技工士と歯科医のより主観的な意見と選択に基づいて行なうこともできる。
いくつかの実施態様では、顔の外観は、患者の画像及び/又は一人の人物の一般的な画像の中に存在している。
いくつかの実施態様では、顔の外観は、1つ又は2つの唇、及び/又は1本以上の歯、及び/又は顔の形及び/又はサイズである。
いくつかの実施態様では、顔の外観は、2D画像の中に検出できる顔の1本以上の仮想線、例えば中線、及び/又は水平線、及び/又は瞳孔線を含んでいる。
2D画像が患者の顔の少なくとも一部の画像であるときには、修復物の設計に用いる顔の外観として、その患者の唇、その患者の口が微笑んだときのライン、その患者の顔の対称線、その患者の顔の中線、その患者の顔の水平線、その患者の前歯などが可能である。例えば修復物は、患者の唇に合わせることによって、患者の口が微笑んだときのラインに合わせることによって、患者の前歯に合わせることによって設計できる。
2D画像が、一般的なテンプレートの顔の画像(例えば描画)であるときには、修復物の設計に用いる顔の外観として、そのテンプレートの顔の対称線、そのテンプレートの顔にある歯の形とサイズなどが可能である。
顔の外観に合った修復物を設計するとき、その修復物は、患者が自然に微笑んだときに上唇の縁部から前歯(例えば中切歯)の切端まで所定の距離になるように、及び/又は患者が微笑んだときに中切歯が所定の割合又は量で見えるように設計することができる。
さらに、顔の外観に合った修復物を設計するとき、その修復物は、患者の顔の形、患者の性別、患者の人種的特徴(すなわち患者がアジア人、アフリカ人、コーカソイドなどであるかどうか)を考慮して設計することができる。例えばアジア人は一般に歯がより小さく、男性は一般に歯が女性よりも大きく、楕円形の歯は一般に楕円形の形をした顔に合っている。
さらに、患者の歯列弓又は顎が小さい場合には、歯列弓が大きくて犬歯間の距離が広い患者と比べて犬歯間の距離は一般により小さくなり、前歯は一般により狭くなる。
いくつかの実施態様では、修復物は、クラウン、及び/又はブリッジ、及び/又はアバットメント、及び/又はインプラント、及び/又は入れ歯、及び/又は診断用ワックス−アップ、及び/又は仮歯である。
いくつかの実施態様では、修復物の設計を、少なくとも1つの2D画像の顔の外観に自動的に合うように実行する。
いくつかの実施態様では、修復物は、2D画像に含まれる歯を選択することによって設計し、その修復物が選択したその歯と同じ形になるようにモデル化する。
いくつかの実施態様では、患者の歯の物理的モデルの走査によって、及び/又は患者の歯の印象の走査によって、及び/又は患者の歯の直接的な走査によって、3D仮想モデルを生成させる。患者に歯がない場合には、歯肉、歯肉のモデル又は印象を走査して口腔の3Dモデルを作ることができる。
3D走査では、物体が分析されてその形状に関するデータが収集される。収集されたデータは、その後、デジタル三次元モデルを構成するのに使用できる。3D走査では、通常、対象物の表面に関する幾何学的サンプルの点群を作る。その後これらの点を利用して対象物の形を外挿することができる。
いくつかの実施態様では、1つ又は複数の2Dデジタル画像は、患者の顔の少なくとも一部に関するその患者特有の画像を含んでいる。
この実施態様の1つの利点は、モデル化が患者の画像に基づいていて、そのモデル化を、その患者の表情又は外見を形成する顔の外観に関して、又はその患者の顔のいくつかの、又は単一の特別な視覚的特徴(例えば唇)に関して実施できることである。
いくつかの実施態様では、1つ又は複数の2Dデジタル画像は、一人の人の顔の少なくとも一部に関する一般的な画像を含んでいる。
この実施態様の1つの利点は、モデル化が一般的な画像に基づいていて、モデル化を決定するのが患者特有の顔の外観ではなくて一般的な画像であるため、例えば顔の外観として、別の人物の視覚的に満足のゆく歯や、理想的な歯の描画などが可能であることである。
いくつかの実施態様では、1つ又は複数の2Dデジタル画像を、歯に関する多数の画像を含むライブラリから引き出す。
この実施態様の1つの利点は、例えば歯に関するいくつかの画像を含むライブラリから2D画像(例えば一般的な画像)を選択できるため、患者は例えばそのライブラリから自分が望む歯の新しいセットを選択できることである。ライブラリとして、微笑んでいるときの歯及び/又は口の画像を含むいわゆる微笑ガイド・ライブラリが可能である。なぜなら視覚的に満足のゆく歯は、微笑んでいるときが最も重要であり、そのときに周囲の人に歯が最も見えるからである。
ライブラリにある歯の画像は、歯の写真であっても、歯の描画であってもよい。ここでは顔の外観は、歯である。
いくつかの実施態様では、2D画像は、修復物の設計に使用できる視覚的対称性を与える十字線を含んでいる。
いくつかの実施態様では、1つ又は複数の2Dデジタル画像は、患者の歯の設計をサポートするテンプレートである。
この実施態様の1つの利点は、2D画像がテンプレートであるとき、操作者は、このテンプレートを用い、モデル化が視覚的に満足のゆく結果となるように歯を揃えてモデル化できることである。例えばテンプレートは、歯を配置するためのガイド線や大まかなブロックといった形態の顔の外観を含むことができる。
例えば患者の顔の外観(例えば仮想線である中線、水平線、瞳孔線など)を利用し、修復される歯がどのように見えねばならないかを決定すること、すなわち修復物の設計に外観(例えば線)をどのように利用できるかを決定することができる。
いくつかの実施態様では、テンプレートは、顔の外観を顔の中線の形態で含んでいる。
いくつかの実施態様では、テンプレートは、顔の外観を前歯に沿った水平線の形態で含んでいる。
いくつかの実施態様では、テンプレートは、顔の外観を顔の咬合面の形態で含んでいる。
テンプレートが顔の何らかの外観(例えば顔の中線、水平線、咬合面など)を含んでいるこれら実施態様の1つの利点は、それらの外観が、2D画像と3Dモデルを互いに対して配置することと、3Dモデルの修復物のモデル化の両方を助けることである。
いくつかの実施態様では、テンプレートは、顔の外観を、中切歯、側切歯、犬歯に合わせることのできる箱の形態で含んでいる。
この実施態様の1つの利点は、操作者にとって異なる前歯の修復物を視覚的に満足のゆくようにモデル化することが容易になることである。例えば側切歯を中切歯の2/3の幅にし、尖頭歯又は犬歯を中切歯よりもわずかに狭くすることがうまくできる。
いくつかの実施態様では、テンプレートは、顔の外観を前歯の1つ又は複数の長軸の形態で含んでいる。
この実施態様の1つの利点は、修復物のモデル化をサポートするのに長軸を用いると、歯の長軸に沿った揃い方、及び/又は歯の鉛直方向を示せることである。
いくつかの実施態様では、少なくとも上前歯の長軸の形態になった顔の外観が切端に向かって収束している。
この実施態様の1つの利点は、少なくとも上前歯の長軸が切端に向かって収束しているときに視覚的に満足のゆくものになることである。
いくつかの実施態様では、テンプレートは、顔の外観を歯の輪郭の形態で含んでいる。
いくつかの実施態様では、輪郭は、前方から見た1本以上の歯の形を含んでいる。
歯の輪郭に関するこれら実施態様の1つの利点は、適切な何本かの歯の視覚的に満足のゆく輪郭を利用することが、3Dモデルの歯修復物をモデル化する簡単かつ容易な方法になりうることである。
いくつかの実施態様では、テンプレートは、顔の外観を曲線の形態で含んでいる。
この実施態様の1つの利点は、曲線により、距離と角度を測定できること、又は距離と角度が見えるようになることである。例えば距離は、その曲線の中心から測定でき、一例では、操作者は、その曲線のある点からx mmを測定し、その距離の位置に、何か特別なもの(例えば側部上の遠心点)を配置することができる。さらに、曲線は、モデル化した歯修復物が対称になるよう対称な曲線にすることができる。
いくつかの実施態様では、曲線の形態になった顔の外観は、前方又は上方から見た上前歯及び/又は下前歯に従うアーチを含む。
いくつかの実施態様では、曲線の形態になった顔の外観は、自然に微笑んだときの下唇と上歯の切端に従うことのできる微笑ラインを含んでいる。
いくつかの実施態様では、テンプレートは、顔の外観を、歯茎組織の位置を示す1本以上の曲線の形態で含んでいる。
歯及び/又は口と唇の曲線に関するこれら実施態様の1つの利点は、何らかの曲線を使用することが、3Dモデルの歯修復物をモデル化する簡単かつ容易な方法になりうることである。
いくつかの実施態様では、1つ又は複数の2Dデジタル画像は、少なくとも多数の前歯の形態を示している。
1つの利点は、顔の外観を前歯の形態で有することである。なぜなら前歯は、他の歯修復物を設計するための優れた出発点になることができるからである。
いくつかの実施態様では、1つ又は複数の2Dデジタル画像は、顔の少なくとも1つの外観を前方から見た患者の唇と歯の形態で示している写真である。
この実施態様の1つの利点は、2D画像に患者の唇と既存の歯が示されているとき、歯修復物のモデル化を患者の唇と変化していない歯に合うように実行することで、視覚的に満足のゆく結果となるモデル化にできることである。
いくつかの実施態様では、方法は、少なくとも1つの2D画像から、歯の少なくとも一部を、少なくとも1つの唇がその2D画像において見えるようにした状態で仮想的に切り出す操作を含んでいる。
この実施態様の1つの利点は、2D画像で唇は見えるが、歯は見えないかほんの数本だけが見えるとき、患者の唇がある3D仮想モデルをモデル化した歯修復物を視覚化することで、その修復物がモデル化の優れた結果であるかどうかを判断することが容易になることである。2D画像からの歯の切り出しは、2D画像に含まれる歯に関する情報が除去されるように、削除されるように、見えなくなるように、仮想的に、すなわちデジタルに実行することができる。
2D画像で歯の間(例えば上側の歯と下側の歯の間)に隙間が存在する場合、この隙間も2D画像から除去することができる。その結果、唇の縁部の内側にあるすべてが除去されて、3Dモデルを唇の縁部の内側に見ることができる。唇そのものは切り出さないことが好ましい。なぜなら唇は、歯の修復物を設計しているときに見えることが好ましいからである。その結果、テンプレートの2D画像から、患者の唇、基準となる唇、テンプレートの唇、モデルの唇に合うように修復物が設計される。
2D画像からの歯の仮想的な切り出しは、2D画像で唇と歯を区画化することによって実行できる。区画化は、歯科技工士が、唇及び/又は歯の縁部又はラインに沿ってデジタル式描画ツールを用いて手描きして区画化することによって実行できる。区画化は、よく知られた画像処理アルゴリズムによって自動的に実行することもできる。区画化は、2D画像中の色の違いを分析し、歯は通常は白/黄色又は灰色であり、唇は通常は赤/ピンク/肉色であるという基準を利用することによっても実行できる。区画化は、1つ又は複数の唇のモデル又は歯のモデルを定義した後、唇のモデル及び/又は歯のモデルに合致する外観を2D画像の中でデジタルに探すことによって実行することもできる。
唇の縁部は、画像処理ツール、デジタル描画ツール(例えば手描きツール、半自動式ツール、全自動式ツール、標準画像処理ツール、さまざまな描画ツールの組み合わせなど)によって印をつけることができる。
2D画像のうちの1つは、例えば患者が微笑んでいる(例えば自然な微笑みの)画像で唇の背後に歯を見ることができる(例えば可能な限り多くの歯が見える)ときの患者の2D画像が可能である。
患者に存在する歯を2D画像に見ることができるのは1つの利点となる可能性がある。なぜなら修復物を設計するときにそのことを利用できるからである。特に、患者が微笑んだときに患者に存在する歯と唇が互いにどのように見えるかを、修復物の設計時に利用できる。
2D画像のうちの別の1つとして、歯を見ることができない(例えば唇が互いに閉じられている)ときの患者の2D画像が可能である。
いくつかの実施態様では、3D仮想モデルを少なくとも1つの2D画像の唇の背後に見ることができる。
この実施態様の1つの利点は、唇の背後に3Dモデルが見えるとき、唇を見ながら歯修復物のモデル化を実行することで、そのモデル化が満足のゆくものであるかを判断できることである。
いくつかの実施態様では、方法は、2D画像のうちで唇の縁部の内側にある部分を切り出す操作を含んでいる。
いくつかの実施態様では、2D画像上で唇の縁部に印をつける。
いくつかの実施態様では、デジタル描画ツールによって唇の縁部に手作業で印をつける。
いくつかの実施態様では、デジタル・スプライン曲線によって唇の縁部に印をつける。
いくつかの実施態様では、半自動式描画ツールによって唇の縁部に印をつける。
2D画像からの一部と3D仮想モデルからの一部を同時に見る/表示する必要があるとき、例えば2D画像内で唇に関する画素を選択して表示し、3D仮想モデル内で歯に関する画素を選択して表示し、2D画像と3D仮想モデルを表示の中でこのようにして組み合わせることができる。
2D画像から歯を切り出す代わりに2D画像内の歯を透明にすることで、2D画像の歯の位置に3Dモデルの歯が見えるようになる。2D画像内の歯を透明にすることは、切り出しと同様、例えば見るいくつかの画素を選択し、見ない他の画素を選択することによって実行できる。
いくつかの実施態様では、1つ又は複数の2Dデジタル画像が患者の顔を示していて、顔の外観を、顔の線の形態で、例えば中線と瞳孔線の形態で検出することができる。
この実施態様の1つの利点は、顔のラインが患者の顔の幾何学的形状を決めていることである。そのためモデル化が視覚的に満足のゆく結果となるようにするには、歯をこの全体的な幾何学的形状に合わせねばならない。
いくつかの実施態様では、1つ又は複数の2Dデジタル画像は、患者の歯のX線画像である。
この実施態様の1つの利点は、患者の歯のX線画像を利用又は適用するとき、歯根のあるすべての歯を歯茎の下に見ることができるため、破損した歯又は歯根や、弱った歯又は歯根を検出できることである。例えば歯と歯根に力を及ぼすインプラントは、破損した歯と歯根、又は弱い歯と歯根ではなく、破損していない歯と歯根、又は強い歯と歯根に力が及ぼされるように計画することができる。
いくつかの実施態様では、方法は、1つ又は複数の2Dデジタル画像と3Dモデルを容易に揃えられるようにするため、及び/又は3D仮想モデルをモデル化するため、患者の顔の3Dコンピュータ断層走査画像を用意する操作をさらに含んでいる。
いくつかの実施態様では、1つ又は複数の2Dデジタル画像は、ビデオ記録からの静止画像である。
いくつかの実施態様では、1つ又は複数の2Dデジタル画像は、3D顔走査画像に由来する。
3D顔走査座像をスクリーン上で見るときには、ある程度斜め方向から見ることができるため、3D走査画像のある種の2D投影が生じる。したがって2D画像は、3D顔走査画像の2D投影から導出できる。
いくつかの実施態様では、方法は、1つ又は複数の2Dデジタル画像と3Dモデルを容易に揃えられるようにするため、及び/又は3D仮想モデルをモデル化するため、患者の3D顔走査画像を用意する操作をさらに含んでいる。
3D顔走査画像は、顔の複数のサブ走査画像(例えば異なる角度からのサブ走査画像)を並べること及び/又は組み合わせることによって用意できる。
さらに、サブ走査画像の少なくともいくつかは少なくとも一部が重なっていてもよい。
顔走査画像には質感も含まれていてよく、サブ走査画像の少なくとも一部の質感の少なくとも一部として、3D顔走査画像又は3Dモデルの質感を用意するために例えば質感を組み合わせることによって調節した色及び/又は外挿した色が可能である。
患者の顔走査を実行するとき、反射性粉末を用いて患者の髪の毛の少なくとも一部を粉末にすることができる。
さらに、複数のサブ走査画像からシルエットを取り出して組み合わせることで、目に見える大まかな外形を提供することができる。
2D画像又は顔走査画像からの質感(例えば色)は、3D仮想モデル及び/又は修復物にマッピングすることができる。
修復物が修復する元の歯に似ている場合には、2D画像からの質感(例えば色)を利用することが有利であろう。しかし修復物が元の歯に似ていなかったり、元の歯が存在していなかったりする場合には、2D画像からの質感(例えば色)を修復物の上にマッピングすることはできない。
2D画像からの質感(例えば色)の3D仮想モデル及び/又は修復物へのマッピングは、修復物の設計にとって有利である可能性がある。なぜならそのマッピングは、例えば修復物の色及び/又は質感に関する他の外観を決定するのに役立つ可能性があるからである。
3Dモデルの中の歯と組織(例えば歯茎)は、少なくとも一部を区画化することができる。区画化は、歯の表面の曲率を表わす3Dマトリックスにコンピュータで実現するアルゴリズム(例えば最短経路アルゴリズム)を適用することによって可能である。
その代わりに/それに加えて、区画化は、少なくとも一部を3Dモデルの色情報に基づいて実施することができる。
いくつかの実施態様では、患者の顔走査により、患者が微笑んだときに上唇及び/又は下唇が移動する距離の指標が提供される。この距離は、少なくとも何本かの歯の理想的な長さを測定するのに使用できる。
この実施態様の1つの利点は、少なくとも前歯の長さが歯の見え方にとって重要になることである。
いくつかの実施態様では、方法は、1つ又は複数の2Dデジタル画像の少なくとも一部を少なくとも部分的に透明にし、その2Dデジタル画像を通して3D仮想モデルが見えるようにする操作をさらに含んでいる。
透明性は、完全に透明であること(例えば何かが完全に見えること)、部分的に透明又は光透過性であること(例えば着色ガラスなどのようにグラフィックスが部分的に透明であること)を意味する。部分的な透明性は、色を混ぜることによってある程度シミュレーションすることができる。
2D画像の全体又は一部、及び/又は3D仮想モデルの全体又は一部が透明でなければならないとき、例えば2D画像の画素のいくつか(例えば2番目の画素ごと)を選択して表示し、3D仮想モデルの画素のいくつか(例えば2番目の画素ごと)を選択して表示し、2D画像と3D仮想モデルを表示の中でこのようにして組み合わせることで、その一方又は両方が透明になる(例えば透明な状態を入れ替えることができる)。
透明性と同様、例えば所定の画素を選択して表示し、他の画素は表示しないことにより、フェードさせることができる。
いくつかの実施態様では、1つ又は複数の2Dデジタル画像を滑らかにフェード・インとフェード・アウトさせることができる。
この実施態様の1つの利点は、画面で2D画像を滑らかにフェード・イン又はフェード・アウトさせるとき、2Dデジタル画像の見え方が、完全に見える状態から一部が見える状態へと変化し、その後見えなることと、その逆が可能であることである。そのことによってユーザーが望むように2D画像を見ることができる。フェード・インとフェード・アウトは徐々に実行することができる。
いくつかの実施態様では、方法は、3D仮想モデルの少なくとも一部を少なくとも部分的に透明にし、その3D仮想モデルを通して前記1つ又は複数の2Dデジタル画像が見えるようにする操作をさらに含んでいる。
いくつかの実施態様では、方法は、3D仮想モデルを滑らかにフェード・インとフェード・アウトさせる操作を含んでいる。
いくつかの実施態様では、2D画像と3Dモデルを交互にフェード・インとフェード・アウトさせることができる。
いくつかの実施態様では、3Dモデルが画面からフェード・アウトするときに2D画像を画面にフェード・インさせることと、その逆が可能である。
いくつかの実施態様では、2D画像と3Dモデルを画面上で互いに独立にフェード・インとフェード・アウトさせることができる。
いくつかの実施態様では、3D仮想モデルは、患者の歯のセットを含んでいる。
いくつかの実施態様では、2D画像と3D仮想モデルを互いに拡大縮小する、及び/又は並進移動させる、及び/又は回転させることによってその2D画像とその3D仮想モデルを揃える。
いくつかの実施態様では、2D画像の見え方を固定し、3D仮想モデルをその2D画像に対して拡大縮小する、及び/又は並進移動させる、及び/又は回転させる。
いくつかの実施態様では、方法は、2D画像に最もよく合う3D仮想モデルの視点を選択する操作を含んでいる。
いくつかの実施態様では、3D仮想モデルの上歯と下歯の咬合を調節し、2D画像の上歯と下歯の咬合に似せる。
いくつかの実施態様では、方法は、1つ又は複数の2D画像と前記3D仮想モデルを拡大縮小して歯の少なくとも一部を同じサイズで示す操作をさらに含んでいる。
この実施態様の1つの利点は、最適なモデル化を実行するために2D画像と3D仮想モデルが同じ縮尺で示されることである。拡大縮小として、例えば3D仮想モデルのサイズから2Dデジタル画像のサイズへの自動的な変更と、その逆が可能である。あるいは拡大縮小は、2D画像と3D仮想モデルの両方のサイズを変更して所定の縮尺にすることでもよい。
いくつかの実施態様では、本発明の方法は、1つ又は複数の2Dデジタル画像と3D仮想モデルを揃える操作をさらに含んでいる。
この実施態様の1つの利点は、2D画像と3Dモデルが揃ったとき、修復物のモデル化をより容易に実施してよりよい結果にできることである。揃えるとは、ある物体を別の物体に対して調節し、例えばそれら物体の構造を一致させることと定義できる。したがって2D画像と3Dモデルの共通する構造又は似た構造を互いに揃えることができる。
いくつかの実施態様では、1つ又は複数の2D画像と3D仮想モデルの少なくとも上前歯の切端のシルエットを用いてその2D画像とその3D仮想モデルを揃える。
この実施態様の1つの利点は、多くの場合に上前歯の切端が2D画像と3Dモデルの両方で見られるため、この切端が、揃えるための有利な物理的な点になりうることである。
いくつかの実施態様では、方法は、1つ又は複数の2D画像の平面を3D仮想モデルに投影する操作をさらに含んでいる。
この実施態様の1つの利点は、2D画像の平面を3Dモデルに、又は3Dモデルの平面に投影するとき、3Dモデルと2D画像を同じ平面内で見られることである。これは、歯修復物をモデル化するときに有利である可能性がある。3Dモデルと2D画像を同じ平面内で見ることは、別の方法では複雑になる可能性がある。
いくつかの実施態様では、方法は、1つ又は複数の2D画像及び/又は3D仮想モデルの斜視図を変化させて同一の斜視図を得る操作をさらに含んでいる。
この実施態様の1つの利点は、2D画像と3Dモデルを同じ斜視図の中に見ることができると、修復物のモデル化が容易になることである。
2D画像と3Dモデルを揃えるため、3Dモデルを2D画像に投影することができる。投影法として、斜視投影法、平行投影法(例えば直角投影法)などが可能である。2D画像と3Dモデルで対応する点を選択することができ、3Dモデルの2D画像への投影を実施することができ、2D画像に投影された3Dモデルと2D画像で対応している点の間の距離は、対応する点の位置が一致するかほぼ一致するまで最小化することができる。繰り返し最近接点(ICP)法におけるように繰り返しによって位置を最小化して3Dモデルを揃えることができる。
いくつかの実施態様では、方法は、1つ又は複数の2D画像の斜視図の歪みを除去し、それら1つ又は複数の2D画像と3D仮想モデルが見て揃っているようにする操作をさらに含んでいる。
患者の口の2D画像が例えば上方及び/又は下方及び/又は側方からの角度で得られたものである場合には、歪み除去操作を実行できるが、患者の口の2D画像は前方から見ることが望ましい。なぜなら前方からの画像は、患者の歯のための修復物を設計するときにより利用しやすいからである。
歪み操作又は歪み除去操作を利用して画像の歪みを補正することができる。歪み操作又は歪み除去操作は、点を点にマッピングする操作を含むことができる。これは、数学的に平面(の一部)から平面への任意の関数に基づいたものにすることができる。
したがってこの実施態様の1つの利点は、2D画像の斜視図の歪み除去操作又は補正操作を実行するとき、その斜視図をデジタル操作することで2D画像の斜視図上の点を3Dモデル上又はその平面上の点にマッピングできることである。2D画像の斜視図の歪み除去操作又は補正操作を実行した後、3Dモデルを再度揃えることができるため、2D画像と3Dモデルが再び揃う。
したがって2D画像を、又は2D画像からの歯を3D仮想モデルに投影することによって歪み除去操作を実行できる。3Dモデルは患者の歯だけを含むことができるため、顔モデル(例えば患者自身の顔又は一般的な顔モデル)を用いて2D画像と3D仮想モデルを揃えることができる。3D仮想モデルの新しい斜視図を今や選択することができ、そこから新しい2D画像を導出できる。この新しい2D画像は、元の歪んだ2D画像を補正した歪んでいないバージョン又は図である。
いくつかの実施態様では、拡大縮小操作、揃える操作、平面への投影操作、視点の変更操作が、配置するため、又は揃えるための仮想的操作として定義される。
いくつかの実施態様では、配置のための1つ又は複数の仮想的操作は、1つ又は複数の2D画像及び/又は3D仮想モデルの回転と、左右及び前後の並進移動を含んでいる。
この実施態様の1つの利点は、回転や並進移動などによって2D画像及び/又は3Dモデルのさまざまな移動を実現することで、拡大縮小、位置揃え、透視図の変化が容易になり、最終的に歯のモデル化が容易になることである。
いくつかの実施態様では、方法はさらに、
−1つ又は複数の2Dデジタル画像と3D仮想モデルの両方に存在していて検出可能な歯の解剖学上の点を検出するステップと、
−対応するこれら解剖学上の点に基づき、配置するための仮想的操作を実行するステップをさらに含んでいる。
−1つ又は複数の2Dデジタル画像と3D仮想モデルの両方に存在していて検出可能な歯の解剖学上の点を検出するステップと、
−対応するこれら解剖学上の点に基づき、配置するための仮想的操作を実行するステップをさらに含んでいる。
この実施態様の1つの利点は、2D画像上と3Dモデル上の対応する共通の解剖学上の点を利用することが、2D画像と3Dモデルを揃える簡単な方法になることである。その後、歯修復物のモデル化を実行することができる。
2D画像と3D仮想モデルを正確に揃えるため、2D画像上と3Dモデル上の対応する点の数を、2D画像と3Dモデルを互いに対して移動させるための自由度(DOF)の数と同様にすることができる。自由度の数は、例えば7にすることができる。したがって2D画像と3D仮想モデルを正確に揃えるには7個の対応する点が必要となる。
自由度の数を計算するためにカメラ・モデルを評価することができる。カメラ・モデルは、多数の内部パラメータと多数の外部パラメータを含むことができる。内部パラメータとしては、拡大(拡大率又は拡大縮小度としても知られる)、斜方投影、歪みが可能である。外部パラメータとしては、物体(例えば歯のセット)に対するカメラの位置と方向が可能である。
自由度として、空間内の3つの方向の並進と、空間内の3つの軸のまわりの回転が可能である。
自由度の数を減らすため、したがって例えば2D画像上と3Dモデル上の対応する点の必要数を減らすため、すべての歯が同じ平面内に存在すると仮定できる。すると内部パラメータは、斜方投影又は歪みを含んでいてはならず、拡大だけを含まねばならない。したがって平行投影を仮定することができ、例えばその代わりに、及び/又はそれに加えて、患者の顔の2D画像を正面から正確に撮影することを仮定できる。
この方法で歯を撮影するときに一般的であるように、患者の歯を約1mの距離から撮影する場合、平行投影に関する仮定を許容できる。
いくつかの場合には、すべての歯が同じ平面内に位置するという仮定は合理的である可能性があるが、別の場合には、この仮定は正しくない可能性があり、その場合には、この仮定を用いて2D画像と3D仮想モデルを揃えることは困難である、それどころか不可能である可能性がある。
実際には、2D画像を所定の位置に固定した後、例えば3D運動制御装置、3D 操縦装置、6DOF装置(6つの自由度)、3D マウス(例えばスペースボール)を用いて3D仮想モデルを2D画像に対して動かすことによって揃えることができる。
3D仮想モデルを縮小して2D画像にできる場合には、3つの点を用いて2D画像と3Dモデルを揃えることができる。なぜなら揃える操作は、拡大又は拡大縮小と、一方向の並進運動と、1つの軸のまわりの回転を含むことになるからである。
2D画像と3D仮想モデルを揃えるときの難しい部分は、回転の実行である可能性がある。なぜなら並進運動とスケーリング又は拡大は、より実行しやすいからである。
斜方投影は、復元物を設計するソフトウエア・プログラムで実行することができ、平行投影が実行されるときには、2D画像及び/又は3D仮想モデルはより深みを持つことができる。
視点は、この方法を実行するためのソフトウエア・プログラムの中で調節すること、実行すること、固定することなどが可能なパラメータである。
いくつかの実施態様では、少なくとも1つの対応する解剖学上の点を選択し、配置するための仮想的操作を実行する。
この実施態様の1つの利点は、2D画像と3Dモデルを互いに対して配置するのに2D画像と3Dモデルに共通する1つの点があれば十分なことである。しかし別の場合には、より多くの点(2つ、3つ、4つの点)を用いて2D画像と3Dモデルを揃える必要がある。一般に、3つの点が適切であろう。さらによい配置にするため、又はより難しい場合に使用するため、4つの点を用いることができる。
いくつかの実施態様では、方法はさらに、
−仮想的測定棒を用意するステップと、
−その仮想的測定棒に合わせることにより、配置するための仮想的操作を1つ又は複数の2Dデジタル画像及び/又は3D仮想モデルについて実行するステップをさらに含んでいる。
−仮想的測定棒を用意するステップと、
−その仮想的測定棒に合わせることにより、配置するための仮想的操作を1つ又は複数の2Dデジタル画像及び/又は3D仮想モデルについて実行するステップをさらに含んでいる。
この実施態様の1つの利点は、2D画像と3Dモデルのサイズを調節して互いに対応するようにするとき、仮想的測定棒を用いると配置の仮想的操作(例えば拡大縮小)を容易かつ迅速に実行できることである。
いくつかの実施態様では、方法は、ユーザーが、目視により、配置するための仮想的操作を1つ又は複数の2Dデジタル画像及び/又は3D仮想モデルについて実行するステップをさらに含んでいる。
この実施態様の1つの利点は、操作者は、単に目による測定を利用するだけで、2D画像と3Dモデルの互いに対する配置を非常に素早くかつ信頼性よく実行できること、又はより細かい調節のための大まかな出発点を決められることである。
いくつかの実施態様では、解剖学上の点は、多数の特定の前歯にある上及び/又は下の遠心点及び/又は近心点である。
この実施態様の1つの利点は、2D画像と3Dモデルの両方で、前歯の上及び/又は下の遠心部及び/又は近心部にある解剖学上の点を検出するのが通常は容易であることである。
いくつかの実施態様では、3Dモデルのモデル化が1つ又は複数の2Dデジタル画像に基づいて自動的に実行される。
この実施態様の1つの利点は、モデル化を完全に自動的に実行できるときには、ユーザーがスクリーン上で3Dモデルのモデル化を手作業で実行する必要がないことである。しかし一般には、自動的なモデル化がなされるとき、ユーザーはそのモデル化が満足のゆくものであるかどうかをチェックし、おそらくはそのモデル化に対してわずかな補正を行なうことになろう。
いくつかの実施態様では、方法は、3D仮想モデルに最もよく合うか合致する1つ又は複数の2D画像を自動的に選択する操作をさらに含んでいる。
この実施態様の1つの利点は、3Dモデルに最もよく、又はよく、又は最高に合った2D画像を自動的に選択でき、そのことによって修復物のモデル化の優れた結果が得られ、さらに、修復物のモデル化を実行する時間を短縮できることである。なぜならより多くの数の2D画像を調べるのに時間を費やす必要がないからである。2D画像は、2Dデジタル画像のライブラリから、又は歯と微笑の画像を多数含む任意の供給源から選択することができる。ライブラリは、顔の外観を含むテンプレート、写真、描画などを含むことができる。
いくつかの実施態様では、見て美的に満足のゆく外観にするため特定のパラメータに基づいて最適なフィット又は合致を判断する。
この実施態様の1つの利点は、最適の、又は最高に、又はぴったりと合っていることを、さまざまなパラメータ(例えば患者の歯の現在のサイズ)や、患者の現在の歯のセットの曲線などに基づいて判断できることである。新しい歯が非常に大きいと、非常に小さな歯を持っていた人や、唇が薄い人には合わないであろう。同様に、硬い組成の新しい歯のセットは、柔らかい組成の歯のセットを持っていた人や、唇が厚い人などには合わないであろう。そのため現在の顔の外観(例えば患者の歯の構造、特徴、形など)に基づき、自然に見えて患者に合った新しい歯を、例えば写真や描画などのテンプレート・ライブラリから決定することができる。
いくつかの実施態様では、少なくとも1つの2D画像と3Dモデルが自動的に揃えられる。
いくつかの実施態様では、2つ以上の2D画像が存在しているとき、3D仮想モデルとそれら2つ以上の2D画像を互いに対して揃える。
いくつかの実施態様では、3D仮想モデルと2D画像のそれぞれを互いに対して揃える。
この実施態様の1つの利点は、3Dモデルをそれぞれの2D画像に対して個別に揃えているため、異なる2D画像の間にずれがある場合には、選択された2D画像に対する3Dモデルの揃い方をユーザー・インターフェース上に自動的に提示できることである。
いくつかの実施態様では、2つ以上の2D画像に対する3D仮想モデルのさまざまな揃い方をデータ記録装置に記憶させる。
いくつかの実施態様では、特定の1つの2D画像を選択して見るとき、3D仮想モデルとその特定の1つの2D画像の揃い方をデータ記録装置から引き出す。
いくつかの実施態様では、2つ以上の2D画像が、異なる方向から見た患者の顔の少なくとも一部の2D画像である。
いくつかの実施態様では、方法は、3D仮想モデル及び/又は1つ又は複数の2D画像に含まれる少なくとも2本以上の歯を区画化する操作をさらに含んでいる。
いくつかの実施態様では、2D画像と3D仮想モデルを1つ又は複数の斜視図として配置すること、及び/又は見ることができる。
斜視図は、前方から、後方から、側方から、上方から、下方からのものと、これらの任意の組み合わせが可能である。3Dモデル内及び/又は2D画像内の見える点又は見えない点(例えば中心点)、又は線(例えば中心線)、又は領域(例えば中央領域)が、斜視図のための参照点を決めることができる。
いくつかの実施態様では、方法は、1つ又は複数の斜視図の角度を決定する操作を含んでいる。
角度として、2D画像及び/又は3Dモデルの中心点に対する角度が可能である。角度として、2D画像内及び/又は3Dモデル内の歯と仮想的に交差する水平面及び/又は鉛直面などに対する角度が可能である。
いくつかの実施態様では、方法は、1つ又は複数の斜視図の角度をあらかじめ決める操作を含んでいる。
いくつかの実施態様では、1つ又は複数の2D画像のうちの少なくとも1つは2D画像のビデオ記録からのものである。
いくつかの実施態様では、ビデオ記録からの2D画像は、異なる複数の斜視図からのものである。
いくつかの実施態様では、3Dモデルは、ビデオ記録の中の1つ又は複数の2D画像に揃える構成にされている。
いくつかの実施態様では、1つ又は複数の斜視図について3D仮想モデルと1つ又は複数の2D画像を揃える操作を、他の斜視図の内挿及び/又は外挿によって実行する。
1つの利点は、すでに決定した斜視図を用いて他の斜視図を揃えられることである。斜視図は、仮想的な軌跡又は曲線の上、及び/又は仮想的視点球の上に存在すること、又は配置することが可能である。したがって2つの斜視図がすでに決定されている場合、これら2つの斜視図の間に位置する第3の斜視図を外挿又は内挿によって決定し、3Dモデルと2D画像をその第3の斜視図に対して、又はその第3の斜視図に基づいて揃えることができる。これらの斜視図又は角度は、角度や見る方向などをずらすことによって与えることができ、ずらし方は、滑らかかつ連続していてもよいし、離散したステップになっていてもよい。
いくつかの実施態様では、方法は、1つ又は複数の2D画像と3Dモデルを画面上でズーム・インとズーム・アウトする操作を含んでいる。
いくつかの実施態様では、2D画像と3D仮想モデルのズーム・イン/アウトを同時に実行できる。
1つの利点は、2D画像と3Dモデルを同時に、及び/又は連動させて、及び/又は一緒に、及び/又は協力して、及び/又は同期させてズーム・イン/アウトさせることが可能なことである。したがって2D画像と3Dモデルのサイズの増加又は減少はズームするときと同様であり、2D画像と3Dモデルは、ズームするときに互いに追従し、ズームの中心点又は中心領域を2D画像と3Dモデルで一致させることができる。
いくつかの実施態様では、ズーム・イン/アウトは、1つ又は複数の斜視図から実行する構成にされている。
いくつかの実施態様では、ズーム・イン/アウトは、1つ又は複数の所定の角度から実行する構成にされている。
いくつかの実施態様では、あらかじめ決めた角度が、斜視図を決める。
いくつかの実施態様では、方法は、あらかじめ決めた角度を離散ステップで提供する操作を含んでいる。
いくつかの実施態様では、方法は、あらかじめ決めた角度を連続的に提供する操作を含んでいる。
いくつかの実施態様では、2D画像と3D仮想モデルを、正しく揃った状態で一緒に撮影又はロックする。
1つの利点は、例えば2D画像を側方から見るとき、2D画像が3Dモデルに対して正しい角度で自動的に撮影又はロックされることである。
2D画像と3D仮想モデルの揃い方が見つかったとき、その揃い方を記憶し、その後2D画像と3Dモデルを再び互いに対して移動させる場合には、記憶させた揃い方を用いて2D画像と3D仮想モデルを一緒に再び正しい揃い方で撮影又はロックすることができる。
いくつかの実施態様では、2D画像と3D仮想モデルを一緒に撮影する操作を自動的に実行する。
いくつかの実施態様では、1つ又は複数の2D画像のそれぞれが、3D仮想モデルと正しく揃った状態で一緒に撮影される構成である。
いくつかの実施態様では、調製されていない歯が3Dモデルに存在しているとき、2D画像と3Dモデルは、1本以上の調製されていない歯に基づいて揃えられる。
いくつかの実施態様では、上顎の歯に基づいて2D画像と3Dモデルを揃える。
1つの利点は、上歯に基づいて揃える操作がなされることである。なぜなら上歯は一般に2D画像で最もよく見える歯だからである。特に上顎にある前歯が通常は最もよく見えるため、揃えるのにこれらの歯を用いると揃い方を改善することができる。
あるいは、及び/又はそれに加えて、3Dモデルの下顎にある歯も例えば下方に移動させて適切な揃い方にすることができる。
いくつかの実施態様では、デフォルトとして2D画像と3Dモデルを見る角度を、その2D画像の斜視図によって決める。
角度は、見え方、視点、斜視図などと表記することもできる。
いくつかの実施態様では、2D画像と3Dモデルの角度は、その2D画像の斜視図に合った構成である。
角度は、見え方、視点、斜視図などと表記することもできる。
いくつかの実施態様では、第1の2D画像を第2の2D画像で置き換える場合、3D仮想モデルの見え方は、その第2の2D画像の斜視図に合わせる構成にされている。
1つの利点は、表示したり揃えたりするのに第2の2D画像を選択するとき、見え方を自動的に変えられることである。
いくつかの実施態様では、方法は、2D画像のうちの少なくとも3つを組み合わせることによって3D画像を生成させる操作をさらに含んでいる。
いくつかの実施態様では、方法は、3Dモデルのレンダリング操作をさらに含んでいる。
1つの利点は、3Dモデルの歯のレンダリング(写真のようなレンダリング)が実行されることである。なぜなら、そうすることで、3Dモデルがより本物らしく、かつよりよく見えるようになるからである。3Dモデルは、例えばデフォルトでは黄色又は灰色であるため、3Dモデルの歯のレンダリングによって例えばより白くすることで、3Dモデルの歯は、よりよく、本物らしく見えるようになる。
レンダリングは、よく知られたコンピュータ・プログラムを用いて実行されるよく知られた方法で実行することができる。
いくつかの実施態様では、方法は、3D仮想モデルに質的特徴を与える操作をさらに含んでいる。
1つの利点は、3Dモデルに質的特徴を与えて3Dモデルの歯をより本物らしく見えるようにできることである。歯の質的特徴は、患者の既存の歯の2D画像から取得できるが、標準的なテンプレートからのものでもよいし、歯のサイズや形などに基づいて特定の3Dモデルに合うように生成させてもよい。さらに、他のパラメータ(例えば陰影、幾何学的形状、視点、照明、色調の情報)を3Dモデルに与えて3Dモデルの歯がより本物らしく、そしておそらくはより美的に見えるようにすることができる。
いくつかの実施態様では、2D画像からの質感を3D仮想モデル及び/又は修復物にマッピングする。
いくつかの実施態様では、レンダリング操作は、写真のようにするレンダリング操作である。
一般に、本発明の方法と実施態様の1つの利点は、歯科工作室(ラボ)における設計プロセスで患者の実際の顔と微笑の画像を上から重ね、それを直接利用して美観と個別化が最適な修復物を製造できることである。ラボは、歯科医に新しい修復物が微笑をどのように変えるかを正確に示してフィードバックをもらうことができる。微笑の視覚化は十分に実現可能である。なぜなら単なる2D画像の操作ではなくて製造可能な3Dモデルによって確実に具体化できるからである。
患者に固有の2D画像オーバーレイを有する個別化された設計は、患者の唇、歯、微笑の2D画像を、患者自身の外見にぴったりと合った修復物の設計に取り込むことによって得られる。画像操作ツールを適用して歯を隠し、揃え方ツールを用いて唇と新しい歯の設計を合体させて完全に個別化された設計ガイドとすることができる。
一般的な2D画像オーバーレイを有する高度な美観は、実際の患者が微笑んでいる写真がなくても、高度な美観の実現を助ける2D画像ライブラリを用いて得ることができる。この方法により、多彩な微笑ガイドと設計テンプレートの中から選択し、修復物の設計に適用される完全な微笑構成物を再現することができる。
視覚化の前後は、例えば徐々にフェード・インとフェード・アウトさせながら状態図を連続的に交代させることで得られる。そうすることで、技工士、歯科医、患者はほんのわずかな変化や微笑の詳細さえ容易に検出できるため、最適な比較がなされる。
本発明はさまざまな側面に関するものであり、その中には、上に説明した方法と以下に説明する方法、対応する方法、装置、システム、用途、製造手段が含まれていて、そのそれぞれが、第1の側面に関して記載した1つ又は複数の利点を生み出すとともに、そのそれぞれが、第1の側面に関して記載した、及び/又は添付の請求項に開示した実施態様に対応する1つ又は複数の実施態様を有する。
特に、この明細書には、患者のための歯修復物を設計するためのシステムであって、このシステムが、
−1つ又は複数の2D画像を用意し、その中の少なくとも1つの2D画像が顔の少なくとも1つの外観を含んでいるようにする手段と;
−患者の口腔の少なくとも一部の3D仮想モデルを用意する手段と;
−仮想3D空間において、1つ又は複数の2D画像のうちの少なくとも1つを3D仮想モデルに対して配置し、1つの視点から見たときにその2D画像とその3D仮想モデルが揃っているようにすることで、その3D仮想モデルとその2D画像の両方を3D空間内で視覚化する手段と;
−3D仮想モデルに関し、少なくとも1つの2D画像の顔の外観に合うように設計した修復物をモデル化する手段を備えているシステムが開示されている。
−1つ又は複数の2D画像を用意し、その中の少なくとも1つの2D画像が顔の少なくとも1つの外観を含んでいるようにする手段と;
−患者の口腔の少なくとも一部の3D仮想モデルを用意する手段と;
−仮想3D空間において、1つ又は複数の2D画像のうちの少なくとも1つを3D仮想モデルに対して配置し、1つの視点から見たときにその2D画像とその3D仮想モデルが揃っているようにすることで、その3D仮想モデルとその2D画像の両方を3D空間内で視覚化する手段と;
−3D仮想モデルに関し、少なくとも1つの2D画像の顔の外観に合うように設計した修復物をモデル化する手段を備えているシステムが開示されている。
さらに、本発明は、プログラム・コード手段を備えていて、そのプログラム・コード手段がデータ処理システムで実行されるとき、そのデータ処理システムに上記の方法を実施させるコンピュータ・プログラム製品と、そのようなコンピュータ・プログラム製品のうちで、上記プログラム・コード手段が記憶されたコンピュータ可読媒体を備えるコンピュータ・プログラム製品に関する。
本発明の別の側面によると、患者のための歯のセットを視覚化、設計、モデル化する方法が開示されている。この方法は、
−1つ又は複数の2Dデジタル画像を用意するステップと;
−患者の口腔の少なくとも一部の3D仮想モデルを用意するステップと;
−3D空間において、1つ又は複数の2Dデジタル画像のうちの少なくとも1つを3D仮想モデルに対して配置し、1つの視点から見たときにその少なくとも1つの2Dデジタル画像とその3D仮想モデルが揃っているようにすることで、その3D仮想モデルとその少なくとも1つの2Dデジタル画像の両方を3D空間内で視覚化するステップと;
−1つ又は複数の2Dデジタル画像のうちの少なくとも1つに基づいて3D仮想モデルをモデル化するステップを含んでいる。
−1つ又は複数の2Dデジタル画像を用意するステップと;
−患者の口腔の少なくとも一部の3D仮想モデルを用意するステップと;
−3D空間において、1つ又は複数の2Dデジタル画像のうちの少なくとも1つを3D仮想モデルに対して配置し、1つの視点から見たときにその少なくとも1つの2Dデジタル画像とその3D仮想モデルが揃っているようにすることで、その3D仮想モデルとその少なくとも1つの2Dデジタル画像の両方を3D空間内で視覚化するステップと;
−1つ又は複数の2Dデジタル画像のうちの少なくとも1つに基づいて3D仮想モデルをモデル化するステップを含んでいる。
本発明の上記の目的、特徴、利点及び/又は追加の目的、特徴、利点は、本発明の実施態様に関して添付の図面を参照して行なう以下の詳細な説明によってさらに明らかになろう。なお実施態様は例示であり、本発明がこれら実施態様に限定されることはない。
以下の説明では、添付の図面を参照する。図面は、どのようにしたら本発明を実施できるかの例を示している。
図1は、患者のために歯修復物を設計する方法のフローチャートの一例を示している。
ステップ101では、1つ又は複数の2Dデジタル画像を用意する。そのうちの少なくとも1つの2D画像は、顔の外観を少なくとも1つ含んでいる。2D画像として、患者の顔の少なくとも一部の写真、歯のテンプレート、歯の描画、美しい歯のセットの写真又は画像などが可能である。2Dデジタル画像は、ユーザー・インターフェース(コンピュータのスクリーンなど)に示すことができる。
ステップ102では、歯が存在している場合には、患者の歯のセットが含まれた口腔の3D仮想モデルを用意する。患者の歯のセットの3Dモデルは、患者の歯の物理的モデルを走査することによって、及び/又は患者の歯の印象を走査することによって、及び/又は患者の歯を直接走査することによって作ることができる。患者に歯がない場合には、歯肉や、歯肉又はモデルの印象を走査して口腔の3Dモデルを作ることができる。3D仮想モデルは、ユーザー・インターフェース(例えばコンピュータ・スクリーン)上に示すことができる。
ステップ103では、2Dデジタル画像に対して3D仮想モデルを視覚化するため、2Dデジタル画像を3D仮想モデルに対して配置又は位置決めする。配置又は位置決めは、ソフトウエアによって実行されるデジタル仮想配置である。その結果、2D画像と3Dモデルを併せて見ることができる。2Dデジタル画像と3D仮想モデルは、1つの視点から見るときに揃っているため、3D仮想モデルと2Dデジタル画像の両方を3D空間で見ることができる。ソフトウエア・プログラムのユーザーがデジタル・ツールを用いて手作業で2D画像と3D仮想モデルを揃えること、又はデジタル処理手段によって2D画像と3D仮想モデルを自動的に揃えること、又は2D画像と3D仮想モデルを揃える作業を、ユーザーによる手作業と自動的に揃えることの組み合わせによって実行することができる。3D仮想モデルと揃えるために用いる2D画像は、顔の外観を含む同じ2D画像であってもよいし、異なる2D画像であってもよい。
ステップ104では、3D仮想モデルの修復物をモデル化する。その修復物は、少なくとも1つの2D画像の顔の外観に合うように設計される。例えば患者の歯のセットの3D仮想モデルで修復物を含んでいる部分は、顔の外観を含む2D画像の配置を視覚化することに基づき、デジタルに、すなわち仮想的に、モデル化又は設計される。例えば患者の既存の歯の3Dモデルは、CADを用いてモデル化され、そのモデル化には、修復物、歯科矯正の計画及び/又は治療、補綴物、取り外し可能な入れ歯などを含むことができる。モデル化された仮想的修復物(例えばクラウンやブリッジ)は、CAMによって製造することができ、製造された修復物はその後、歯科医が患者の歯に挿入することができる。
図2は、2D画像と3Dモデルを併せて視覚化する例を示している。
図2aは、2D画像201と3Dモデル202の両方を同時に見られるスクリーン・ショットを示している。2D画像201は患者の顔の一部の写真であり、唇203と、唇203の背後にある歯204とを備えた口の形態で顔の外観を示している。この写真は、患者自身のものでも、別の人のものでもよい。患者の歯が破損していて、患者が、歯の修復後に破損前のように見えることを望むのであれば、患者の写真を用いることが望ましかろう。患者が自分の歯の修復を望んでいて、及び/又は新しい歯のセットでの置き換えを望んでいて、及び/又は歯科矯正による治療を望んでいて、現在とは異なって見えるように、及び/又は現在とは別の配置になるようにする場合には、別の人の写真を用いる選択肢もある。
患者の歯の3Dモデル202は、歯茎208と歯207を含んでいる。
図2bは、2D画像201が患者の歯のX線画像である一例を示している。このX線画像は、顔の外観を患者の歯204の形態で示している。X線画像はほぼ直線上にある歯、すなわち実際のような曲線上にはない歯を示しているため、X線画像の平面の少なくとも一部をこの斜視図に対して変化させ、歯207のある3Dモデル202に対して湾曲させて、及び/又は投影して、及び/又は曲げて配置することができる。
図3は、2D画像と3Dモデルを視覚化して配置する一例を示している。
図3aは、歯の2D画像301と3Dモデル302の両方を同時に見られるスクリーン・ショットを示している。2D画像301は、顔の外観を、一対の唇303と、唇の背後にある歯304の輪郭の形態で示した写真又は描画である。鉛直線305と水平線306が2D画像301の全体に描かれていて、修復物をモデル化するためのガイド・ラインとしても使用できる。
図3bは、2D画像301を3Dモデル302に対して配置して揃えたスクリーン・ショットを示している。3Dモデル302の歯307を、2D画像301の唇303の間に歯304の輪郭を通して見ることができる。2D画像を3Dモデルに対して配置して揃えると、3Dモデルに関する修復物のモデル化が容易になる。鉛直線305と水平線306が図3bにも見られる。
図3cは、斜め横から見た2D画像301と3Dモデル302のスケッチを示しており、1つの視点から見て揃うことが図示されている。
この図では、2D画像301と3Dモデルは斜め横方向から見て描かれており、それは、2D画像と3Dモデルをこの視点から見た場合には揃っていないことを示すためである。別の図、例えば図3bでは、2D画像と3Dモデルが揃う前方からの視点で見ている。見てわかるように、2D画像と3Dモデルの間には距離があり、それは、2D画像と3Dモデルが別々の表示であって、2つの表示からのデータを含む1つの表示ではないことを示している。距離は任意でよく、ここに示したよりも短くても長くてもよい。
Xで示した矢印は前から見ることを示しており、この場合には、例えば図3bからわかるように2D画像と3Dモデルが揃っている。
Yで示した矢印は下から見ることを示しており、この場合には、2D画像と3Dモデルを下から見る。この図からわかるように、2D画像と3Dモデルは、Yの視点から見るときには揃っていない。
Zで示した矢印の端部、すなわち×印の入った円は、側方から見ることを示している。斜め横から見た場合について上に説明したように、この視点から見ると2D画像と3Dモデルは揃っていない。
図4は、3Dモデルと2D画像を互いに対して揃える例を示している。
図4a、図4b、図4cは、2D画像401に対する3Dモデル402の異なる配置の例を示している。3Dモデル402の歯407は、図4a、図4b、図4cにおいて、2D画像401の唇403に対する位置が異なっていることがわかる。3Dモデル402が2D画像401に対して適切な配置になったとき、3Dモデル402の歯407を実際にモデル化することができる。
図5は、顔の外観を含むテンプレートとしての2D画像の例を示している。
図5aは、2D画像501の一例を示している。これは、患者の歯を配置するための、及び/又は修復物をモデル化するための参照フレームである。この参照フレームは、上前歯のためのテンプレート509を含んでいる。テンプレート509は、顔の外観を、顔505の中線と、前歯の切端に沿った水平線506の形態で含んでいる。
テンプレート509は、顔の外観を、中切歯510、側切歯511、尖頭歯512(犬歯としても知られる)に合った箱の形態で含んでいる。側切歯511は理想的には中切歯510の2/3の幅であり、尖頭歯512は理想的には中切歯510よりもわずかに狭い。
図5bは、2D画像501が、顔の外観を中切歯510、側切歯511、尖頭歯512の長軸513の形態で含むテンプレート509である一例を示している。長軸513は、水平線506によって示される切端に向かって収束している。
図5cは、2D画像501が、顔の外観を前から見た前歯の輪郭514の形態で示したテンプレート509である一例を示している。
図5dは、2D画像501が、顔の外観を、自然な微笑の下唇に合致した微笑ラインの曲線515と、前から見た上前歯510、511、512の切端の形態で有するテンプレート509を含む一例を示している。
図5eは、2D画像501が、歯茎組織の位置を示すために3本の曲線516の形態になった顔の外観を含むテンプレート509を含む一例を示している。
図5fは、2D画像501が、上から見た前歯に沿ったアーチ517の形態の曲線を含むテンプレート509を含んでいるか、そのようなテンプレート509である一例を示している。
図5gは、2D画像501が、上から見た前歯に沿った曲線518含むテンプレート509を含んでいるか、そのようなテンプレート509である一例を示している。
アーチ517と曲線518も顔の外観と考えることができる。
図6は、3Dモデルと2D画像を互いに対して揃えるため、揃える操作、すなわち仮想的な操作をいかにして実行するかの例を示している。
揃えるための仮想的操作に含まれるのは以下の操作である:
−2Dデジタル画像と3D仮想モデルを拡大縮小し、歯の少なくとも一部が両者で同じサイズで示されるようにする;
−2Dデジタル画像と3D仮想モデルを揃える;
−3D仮想モデルを2Dデジタル画像の平面に投影する;
−確定位置を視覚化するときに2Dデジタル画像と3D仮想モデルの両方で同じ斜視図を得るため、2Dデジタル画像及び/又は3D仮想モデルの斜視図を変化させる;
−2D画像と3D仮想モデルが揃って見えるようにするため、3D仮想モデルの斜視図の歪みを除去する。
−2Dデジタル画像と3D仮想モデルを拡大縮小し、歯の少なくとも一部が両者で同じサイズで示されるようにする;
−2Dデジタル画像と3D仮想モデルを揃える;
−3D仮想モデルを2Dデジタル画像の平面に投影する;
−確定位置を視覚化するときに2Dデジタル画像と3D仮想モデルの両方で同じ斜視図を得るため、2Dデジタル画像及び/又は3D仮想モデルの斜視図を変化させる;
−2D画像と3D仮想モデルが揃って見えるようにするため、3D仮想モデルの斜視図の歪みを除去する。
揃えるための仮想的操作は、2Dデジタル画像及び/又は3D仮想モデルの回転と、左右及び前後への並進移動によって実行できる。
一実施例(図示せず)では、2D画像と3D仮想モデルの少なくとも前歯の切端のシルエットを用いて2D画像と3D仮想モデルを揃える。
図6aは、2Dデジタル画像601と3D仮想モデル602の歯で対応する解剖学上の点619を検出することを利用して揃える操作、すなわち配置する(例えば揃える)ための仮想的操作を実行する一例を示している。図6aに示した解剖学上の点619は、上前歯に存在する。1つの解剖学上の点は、左の側切歯の遠心側の切端にある。ただし左とは、図の左側だが、患者にとっては右である。別の解剖学上の点は、左右の中切歯に挟まれた切端にある。第3の解剖学上の点は、右の側切歯と右犬歯に挟まれた歯茎にある。ただし右とは、図の右側だが、患者にとっては左である。
対応する解剖学上の点619が検出され、例えばこの図におけるように2Dデジタル画像601と3D仮想モデル602の両方で印がつけられると、2Dデジタル画像601と3D仮想モデル602の対応する解剖学上の点619が、互いにカバーされる、又は重複する、又は合致する、又はフィットするようにして、2Dデジタル画像601と3D仮想モデル602を互いに対して揃えることができる。対応する解剖学上の点619がスクリーン上で選択されると、ソフトウエアが、点619が重なるようにして2Dデジタル画像601と3D仮想モデル602を自動的に配置することができる。
図6bは、仮想的測定棒620を用いて配置(例えば拡大縮小)のための仮想的操作を実行する一例を示している。仮想的測定棒620は、2D画像601と3Dモデル602の両方に見られる。2D画像601では、仮想的測定棒620は、2本の上中切歯610と2本の側切歯611を横断する長さに対応する長さを持つ。しかし3Dモデル602では、仮想的測定棒620は、2本の上中切歯610と2本の側切歯611と2本の犬歯612に対応する長さを持つ。したがって2D画像601と3Dモデル602のサイズを一致させるには、3Dモデルを拡大して2D画像のサイズに合わせる必要がある。
あるいは、及び/又はそれに加えて、ユーザーは、目視によって2Dデジタル画像及び/又は3D仮想モデルを配置する仮想的操作を実行することができる。
図7は、2D画像と3Dモデルを視覚化して配置する一例を示している。
図7は、歯の2D画像701と3Dモデル702の両方を同時に見られるユーザー・インターフェースからのスクリーン・ショットを示している。2D画像701は患者の顔の一部の写真であり、ここには顔の外観が、患者の唇703と、唇の背後に存在している上歯704の形態で含まれている。2D画像の下歯の位置には、下歯707を含む3Dモデルが配置される。
3Dモデル702は、2D画像701に対して配置されて揃えられる。
3Dモデルに関する修復物は、2D画像における顔の外観(例えば患者の唇、上前歯など)に合うようにモデル化することができる。
図8は、3Dモデルを2D画像の中にいかにして配置できるか、又は2D画像をいかにして3Dモデルの上に重ねることができるかの一例を示している。
図8は、2D画像801を見られるユーザー・インターフェースからのスクリーン・ショットを示している。2D画像801は患者の顔の一部であり、ここには、患者の唇803と、唇の背後に存在している歯804が含まれている。
歯の3Dモデルを下歯の位置に配置せねばならない場合には、3D画像の下歯の領域に印をつけ、その領域を不透明領域830で隠すか、その領域を除去することができる。印をつけるその領域830には、上歯と下唇の縁部に沿って線831を描いて印をつけることができる。線831を引くのは、2D画像の自動的な輪郭及び/又は色検出によって自動的に実行することができる。あるいは、及び/又はそれに加えて、操作者が線831を引くことや、別の方法で領域830に印をつけることができる。
同じことが、例えば2D画像のすべての歯を3Dモデルの歯で置き換える必要がある場合にもある程度当てはまる。
図9は、視覚化の前後の一例を示している。
視覚化の前後は、例えば状態図を徐々にフェード・インとフェード・アウトさせながら連続的に交代させることで得られる。そうすることで、技工士、歯科医、患者はほんのわずかな変化や微笑の詳細さえ容易に検出できるため、最適な比較がなされる。
図9は、2D画像901の一部と3Dモデル902の一部の両方を同時に見られる一例を示している。2D画像901は患者の顔の一部の写真であり、ここには顔の外観が、患者の唇903と、唇の背後に存在している上歯904の形態で含まれている。患者の口の左側(患者にとっては右側)にある下歯と上歯の位置に、歯907を含む3Dモデルが見える。
3Dモデル902は、2D画像901に対して配置されて揃えられる。
2D画像901に存在している歯904は、1本以上の歯を修復する前の状態に対応する。修復された歯907を有する3Dモデル902は、歯を修復した後の可能な状態に対応する。例えば視覚化の前後の状態図を徐々にフェード・インとフェード・アウトさせながら交代させることができるため、提案された変化をはっきりと見て評価することができる。
図10は、2D画像に対して配置された歯の3Dモデルのレンダリングの一例を示している。
図10は、歯の2D画像1001と3Dモデル1002の両方を同時に見られる一例を示している。2D画像1001は患者の顔の一部の写真であり、ここには患者の唇1003が含まれている。2D画像の歯の位置に、モデル化され、レンダリングされた修復後の歯1007を含む3Dモデルが配置されている。3Dモデルにおける修復後の歯1007は、レンダリングされている(例えば写真のように見えるレンダリング)。
図11は、2D画像と3D仮想モデルを互いに対して揃え、2D画像の口と歯を切り出して歯の位置に3D仮想モデルが見えるようにし、2D画像に基づいて3D仮想モデルに関する修復物を設計する一例を示している。
図11は、修復物を設計するために実行する多数のステップを示しているが、修復物を設計するのにこれらのステップをすべて実行せねばならないと理解してはならない。いくつかの場合には、2D画像と3D仮想モデルを図11に示したのとは異なる揃え方をしてもよく、いくつかの場合には、図11に示したようにして口と歯が2D画像から切り出されることはない。
図11aは、患者の歯のセットの3D仮想モデル1102を示している。3本の歯を含むブリッジの形態になった修復物1140の第1の設計を行なう。この修復物は白色だが、3Dモデルにおける元の歯は、図では茶/灰色である。
図11bは、修復物1140を有する3Dモデル1102を示している。右下隅にメニュー1141が示してあり、ユーザーは、そのメニューにより、3Dモデル1102に重ねる2D画像を選択することができる。
図11cは患者の顔の下部の2D画像1101を示しており、唇1103と既存の歯1104を備える口が示されている。やはりメニュー1102が右下隅に見える。
図11dは、唇1103と歯1105を含む2D画像1101と、修復物1140を有する3D仮想モデル1102の両方を示している。2D画像1101は一部が透明にされているため、2D画像と3D仮想モデルの両方を見ることができる。右下隅のメニュー1141のスライダを移動させて2D画像及び/又は3Dモデルの透明度を調節することができる。
図11eは2D画像1101と3D仮想モデルを示しており、ここでは2D画像が部分的に透明にされているため、2D画像と3D仮想モデルの両方を見ることができる。2D画像と3D仮想モデルは揃えられている。そのことは、3本の前歯1142、1143、1144が2D画像と3D仮想モデルで一致していることからわかる。
さらに、修復物1140の第1の設計では、修復物1140の新しい歯が、2D画像における元の歯よりもわずかに短くなるようにされている。
患者は、元の歯が破損していたり、損傷していたり、死んでいたり、咬合に問題があったり、歯茎に問題があったりしたため、修復物1140を必要としていた可能性がある。
図11fは2D画像1101と3D仮想モデル1102を示しており、ここでは2D画像の透明度が図11eの透明度と比べてわずかに異なっている。図11fでは、2D画像は、図11eにおけるよりも透明度が劣っている。透明度は、メニュー1141のスライダによって調節できる。
図11g、図11h、図11iは、2D画像の歯を仮想的に切り出す一例を示している。
図11gは患者の顔の下部の2D画像1101を示しており、唇1103と歯1104を見ることができる。唇1103に沿った線1131が描かれているため、唇の内側の全領域1130に印をつけることができる。
図11hは、唇1103に沿った線1131の内側の領域1130を空白にした、すなわち何もないスペースで置き換えた2D画像1101を示している。したがって領域1130内の歯1104は図から除去、削除、無視されている。領域1130は透明にされているため、2D画像の背後に配置された3D仮想モデルを領域1130内に見ることができる。
図11iは、2D画像1101で唇1103に沿った線1131内の部分である領域1130を示している。したがって2D画像のこの切り出された部分に歯1104が見える。
図11jは、唇1103の線1131に沿った切り出し領域1130を有する2D画像1101を示している。3D仮想モデル1102を今や2D画像の切り出し領域1130に見ることができる。3D仮想モデル1102の修復物1140が見えるが、修復物1140はまだ最終的な設計がなされていないことがわかる。なぜなら上中切歯の間にかなり大きなギャップが存在しているからである。ここでは、左の中切歯(見ている人にとっては左だが、本人にとっては右の中切歯である)が修復物1140の一部になっている。
図11kは、今や修復物1140の最終的な設計が終わったことを示している。なぜなら修復物1140は、2本の上中切歯の間に大きなギャップがないように設計されているからである。したがって修復物1140は、2D画像に見られる顔の外観(例えば唇1103)に基づき、顔の外観に合うように設計されている。
修復物が上前歯のうちの3本であるこの場合には、修復物の一部が上顎の反対側にある対応する歯と対称になるようにも設計される。しかし例えば修復物が総入れ歯であったり、例えば上顎のすべての前歯だったりする場合には、修復物の新しい歯は、2D画像に見られる患者の顔の外観に合致してフィットするように設計することができ、修復物は、患者の口に存在する歯と対称になるように設計しなくてもよい。
いくつかの実施態様を示して詳細に説明してきたが、本発明がそれらに限定されることはなく、本発明は、以下の請求項に規定されている主題の範囲で別のやり方で実現することもできる。特に、別の実施態様を利用してもよいことと、本発明の範囲を逸脱することなく、構造と機能を改変できることを理解すべきである。
いくつかの手段を列挙した装置の請求項では、それら手段のいくつかは、ハードウエアの同一の部品によって実現できる。いくつかの手段が互いに異なる従属請求項に記載されていたり、異なる実施態様で説明されていたりするという事実があるからといって、これら手段の組み合わせを利用しても利点がないとは限らない。
この明細書で使用する“備える(含む)/備えている(含んでいる)”という表現は、記載されている特徴、整数、ステップ、部品が存在することを規定していると理解すべきだが、1つ又は複数の他の特徴、整数、ステップ、部品や、これらの組み合わせの存在又は追加が排除されないことを強調すべきである。
ある請求項がそれよりも前のいずれかの請求項を参照しているときには、それよりも前の任意の1つ又は複数の請求項を意味するものと理解する。
上に記載した方法及び以下に記載する方法の特徴はソフトウエアで実現することができ、コンピュータが実行できる命令を実行することにより、データ処理システムその他の処理手段で実行できる。命令として、記憶媒体から、又はコンピュータ・ネットワークを通じた別のコンピュータから、メモリ(例えばRAM)に記憶させたプログラム・コード手段が可能である。あるいは記載した特徴は、ソフトウエアの代わりにハードウエア回路によって実現することや、ソフトウエアと組み合わせたハードウエア回路によって実現することができる。
Claims (22)
- 患者のための歯科修復物を設計する方法であって、
−1つ又は複数の2D画像を用意することであって、そのうちの少なくとも1つの2D画像が顔の外観を少なくとも1つ含むことと、
−患者の口腔の少なくとも一部の3D仮想モデルを用意することと、
−仮想3D空間において、前記1つ又は複数の2D画像のうちの少なくとも1つを前記3D仮想モデルに対して配置することであって、1つの視点から見たときに前記2D画像と前記3D仮想モデルとが揃っているようにすることで、前記3D仮想モデルと前記2D画像との両方を前記3D空間内で視覚化することと、
−前記3D仮想モデルに関し、前記少なくとも1つの2D画像の顔の外観に合うように設計された修復物をモデル化することと、を含む方法。 - 顔の外観が、患者の画像及び/又は一人の人物の一般的な画像の中に存在している請求項1に記載の方法。
- 前記顔の外観が、中線、及び/又は水平線、及び/又は瞳孔線のような、前記2D画像の中に検出できる顔の1本以上の仮想線を含んでいる請求項1又は2に記載の方法。
- 1本以上の調製のされていない歯に基づいて前記2D画像と前記3D仮想モデルとを揃える請求項1から3のいずれか1項に記載の方法。
- 当該方法が2つの3D仮想モデルを用意することを含み、その第1の3D仮想モデルが少なくとも1本の調製された歯を含み、その第2の3D仮想モデルが調製された歯を含まず、前記第1の3D仮想モデル及び前記第2の3D仮想モデルが揃えられることを含む請求項1から4のいずれか1項に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの2D画像から少なくとも一部の歯を、少なくとも唇が前記2D画像において見えるようにした状態で、仮想的に切り出すことを含む請求項1から5のいずれか1項に記載の方法。
- 前記2D画像のうちで唇の縁部の内側にある部分を切り出すことを含む請求項1から6のいずれか1項に記載の方法。
- 前記2D画像上で唇の縁部に印をつける請求項1から7のいずれか1項に記載の方法。
- 前記1つ又は複数の2D画像と前記3D仮想モデルとの少なくとも上前歯の切端のシルエットを用いて前記1つ又は複数の2D画像と前記3D仮想モデルとを揃える請求項1から8のいずれか1項に記載の方法。
- 歯の少なくとも一部を同じサイズで示すように、前記1つ又は複数の2D画像と前記3D仮想モデルとを拡大縮小することをさらに含む請求項1から9のいずれか1項に記載の方法。
- 前記3D仮想モデル及び/又は前記1つ又は複数の2D画像において少なくとも2本以上の歯を区画化することをさらに含む請求項1から10のいずれか1項に記載の方法。
- 1つ又は複数の斜視図について前記3D仮想モデルと1つ又は複数の2D画像とを揃えることが、他の斜視図の内挿及び/又は外挿によって実行される請求項1から11のいずれか1項に記載の方法。
- 前記2D画像からの質感が前記3D仮想モデル及び/又は前記修復物にマッピングされる請求項1から12のいずれか1項に記載の方法。
- 前記1つ又は複数の2D画像及び/又は前記3D仮想モデルの斜視図を変化させて同一の斜視図を得ることをさらに含む請求項1から13のいずれか1項に記載の方法。
- 1つ又は複数の斜視図の角度を決定することを含む請求項1から14のいずれか1項に記載の方法。
- 前記2D画像と前記3D仮想モデルとの角度が前記2D画像の斜視図に合うように構成されている請求項1から15のいずれか1項に記載の方法。
- 前記1つ又は複数の2D画像と前記3D仮想モデルとが見て揃っているようにするために、前記1つ又は複数の2D画像の斜視図の歪みを除去することをさらに含む請求項1から16のいずれか1項に記載の方法。
- 前記1つ又は複数の2Dデジタル画像が、患者の歯の設計をサポートするテンプレートである請求項1から17のいずれか1項に記載の方法。
- 前記1つ又は複数の2Dデジタル画像が、少なくとも多数の前歯の形態で顔の外観を示している請求項1から18のいずれか1項に記載の方法。
- 前記1つ又は複数の2Dデジタル画像が、患者の歯のX線画像である請求項1から19のいずれか1項に記載の方法。
- −前記1つ又は複数の2Dデジタル画像と前記3D仮想モデルとの両方に存在していて検出可能な歯の解剖学上の点を検出するステップと、
−これらの対応する解剖学上の点に基づき、拡大縮小すること、揃えること、平面へ投影すること、視点を変更することのような、配置するための前記仮想的操作を実行するステップと、をさらに含む請求項1から20のいずれか1項に記載の方法。 - 患者のための歯修復物を設計するシステムであって、
−1つ又は複数の2D画像を用意する手段であって、そのうちの少なくとも1つの2D画像が顔の外観を少なくとも1つ含む手段と、
−患者の口腔の少なくとも一部の3D仮想モデルを用意する手段と、
−仮想3D空間において、前記1つ又は複数の2D画像のうちの少なくとも1つを前記3D仮想モデルに対して配置する手段であって、1つの視点から見たときに前記2D画像と前記3D仮想モデルとが揃っているようにすることで、前記3D仮想モデルと前記2D画像との両方を前記3D空間内で視覚化する手段と、
−前記3D仮想モデルに関し、前記少なくとも1つの2D画像の顔の外観に合うように設計された修復物をモデル化する手段と、を備えているシステム。
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