JP2014198132A - スキャニング器具 - Google Patents

Abstract

【課題】インプラントブリッジのためのインプラントフィクスチャーについて、高い精度で中心軸の位置及び傾きを取得することができるスキャニング器具を提供する。【解決手段】アナログ（２０）が埋設された模型のアナログに取り付けるスキャニング器具（１０、１１０）であって、円筒状である本体（１１、１１１）と、本体をアナログに取り付けるための固定部材（１２）と、パターン投影法によりアナログの中心軸の位置及び傾きの情報を得るためのリファレンスポイント（１３）と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、歯科の分野において、埋入されている人工歯根（一般的に、インプラントフィクスチャー、又はインプラントボディと呼ばれることがある。）の位置を特定する際に用いるスキャニング器具に関する。

歯科の分野において、欠損した歯牙の補綴の方法としていわゆる歯科インプラント技術が適用されることが多くなってきた。歯科インプラント技術によるインプラントの適用は、従来の歯科補綴物に比べて、より自然歯牙に近い状態とすることができるため利点が多い。

インプラントによる治療は、概ね次のような過程で行われる。すなわち、インプラントの適用対象となる欠損部の顎骨に孔を開け、ここにインプラントフィクスチャーを埋入する。埋入したインプラントフィクスチャーが顎骨に十分結合したら、埋設されたインプラントフィクスチャーに歯科用補綴物を固定するための部材であるアバットメントを取り付け、当該アバットメントに歯科用補綴物を配置する。

アバットメントは、埋入されたインプラントフィクスチャーの深さや向き、及び患者の口腔内の状態に合わせて患者ごとに個別に設計され作製される。その場合、アバットメントは実際に埋入されたインプラントフィクスチャーの状態に合わせて作製しなければならないので、アバットメントを作製する前にインプラントフィクスチャーがどのように埋入されているかを知っておく必要がある。そのため、印象用コーピングを用いて、インプラントフィクスチャーが埋入された姿勢の情報（深さや向き）を、アナログ（インプラントフィクスチャーのレプリカ）が埋設された石膏模型（アナログ模型）により再現することが行われる。そして、当該アナログ模型からインプラントフィクスチャーの情報を得てアバットメントが作製される。

近年では、アバットメントの作製は、３次元形状データを用いて自動的に切削加工を行うことにより行われ、複雑な形状のアバットメントも精度よく作製することができる。そこで、加工のための３次元形状データを得るため、人の口腔内のうち必要な部位の形状、及び埋入されているインプラントフィクスチャーの深さや傾き等の姿勢情報、を含む３次元形状データを得る必要がある。
しかしながら、インプラントフィクスチャーの姿勢情報（深さや傾き）はアナログに転写されており、このアナログはアナログ模型の内部に埋設されているので、このままではインプラントフィクスチャーの姿勢情報を３次元形状データとして得ることができない。これに対して、埋設されたアナログを延長するようにしてアナログに取り付けられ、その結果一端側がアナログ模型から突出するように配置されるスキャニングジグが用いられる。すなわち、スキャニングジグは、アナログに対して同軸に取り付けられ、スキャニングジグの端部のうちアナログに接続されていない側の端部がアナログ模型から突出するように露出するので、アナログの方向や位置情報を導くことが可能となる。そして、スキャニングジグを装着したアナログ模型を３次元計測して３次元形状データを取ることにより、スキャニングジグの延長線上に埋設されたアナログの長手方向の向き、及び、スキャニングジグの端部の位置からアナログの位置情報を導くことができる（例えば特許文献１、２参照）。

特開２０１２−１１５６６８号公報 特開２０１２−５１８５０２号公報

特許文献１、２の記載をはじめ従来のスキャニングジグでは、より高い精度で３次元計測することが求められていた。特にインプラントブリッジの作製においては、複数のインプラントフィクスチャーを上部構造で連結するので、複数のインプラントフィクスチャーが干渉しあって好ましくない方向に力がかかるとインプラントフィクスチャーが顎骨から脱落する原因となる可能性があるため、より高い精度で作製する必要があった。そのため、インプラントブリッジではその性質上、個々のインプラントフィクスチャーの回転方向の向きに関する情報は不要であるが、それぞれの中心軸の位置及び傾きに関しては、個別に設置するインプラントより高い精度の計測が求められていた。

そこで本発明は上記問題に鑑み、インプラントブリッジのためのインプラントフィクスチャーについて、高い精度で中心軸の位置及び傾きを取得することができるスキャニング器具を提供することを課題とする。

以下、本発明について説明する。ここでは分かり易さのため、図面に付した参照符号を括弧書きで併せて記載するが、本発明はこれに限定されるものではない。

請求項１に記載の発明は、アナログ（２０）が埋設された模型のアナログに取り付けるスキャニング器具（１０、１１０）であって、円筒状である本体（１１、１１１）と、本体をアナログに取り付けるための固定部材（１２）と、パターン投影法によりアナログの中心軸の位置及び傾きの情報を得るためのリファレンスポイント（１３）と、を備えるスキャニング器具である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のスキャニング器具（１０）において、リファレンスポイント（１３）は本体（１１）の中心軸の位置及び傾きの情報と関連付けられている。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のスキャニング器具（１１０）において、リファレンスポイント（１３）が模型に配置される。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のスキャニング器具（１０）において、リファレンスポイント（１３）が本体（１１）に配置される。

本発明によれば、インプラントフィクスチャーの埋入姿勢の情報を含むアナログに差し込み、リファレンスポイントを含めて計測することでリファレンスポイントに基づいてアナログの姿勢に関する情報、すなわち、インプラントフィクスチャーの中心軸の位置及び傾きを精度よく取得することができる。

１つの形態にかかるスキャニング器具１０の斜視図である。 スキャニング器具１０の軸方向断面図である。 アバットメントの製造工程を説明する流れの図である。 アナログ模型の作製工程を説明する流れの図である。 ３次元データの作成工程を説明する流れの図である。 スキャニング器具の装着工程を説明する１つの図である。 スキャニング器具の装着工程を説明する他の図である。 他の形態にかかるスキャニング器具１１０を説明する斜視図である。 他の形態にかかるスキャニング器具１１０がアナログに装着された場面の図である。

本発明の上記した作用及び利得は、次に説明する発明を実施するための形態から明らかにされる。以下、本発明を図面に示す実施形態に基づき説明する。ただし本発明はこれら実施形態に限定されるものではない。

図１は、１つの形態にかかるスキャニング器具１０の外観斜視図である。また、図２にはスキャニング器具１０の軸方向断面図を示した。図１、図２からわかるようにスキャニング器具１０は、本体１１、固定部材１２、及びリファレンスポイント１３を備えている。

本体１１は、円筒状である基部１１ａ、基部１１ａの一端側に配置され、基部１１ａに同軸となるように設けられた円板状の拡張部１１ｂ、及び拡張部１１ｂとは反対側に配置された嵌合部１１ｃを備えている。円筒状である基部１１ａの内側の孔１１ｄのうち、嵌合部１１ｃ側の端部で当該孔の径が小さくなるように構成されている。

拡張部１１ｂは円板状であり、円板状の直径は基部１１ａの円筒状の直径より大きく形成されている。本形態では、リファレンスポイント１３を多く取ることができるように拡張部１１ｂの上面側は広く形成されている。

嵌合部１１ｃは後述するようにアナログ２０（図６、図７参照）に組み合わされて連結されるように構成された部位である。

本体１１は加工精度及び精度維持効果が高い材料である金属、又は樹脂により形成される。さらに計測装置に誤作動を生じさせない材料であることが好ましい。

固定部材１２は、円筒状である本体１１の孔１１ｄの内側に挿入され、その一端部が本体１１のうち嵌合部１１ｃの端面から突出するように配置された部材である。突出した側の端部にはアナログ２０に螺合するネジ溝が形成されている。一方孔１１ｄに内包される側の端部は、孔１１ｄに引っ掛かるように径が大きく形成されている。これにより本体１１に固定部材１２が保持される。

リファレンスポイント１３は、後述するようにアナログ模型のアナログにスキャニング器具１０が設置された状態において、パターン投影法に基づく方法で測定するときの参照点である。そして本形態では、リファレンスポイント１３は、当該リファレンスポイント１３の位置から本体１１の中心軸の位置及び傾きがわかるように予め関連付けられている。従って、リファレンスポイント１３は３個以上設けられ、リファレンスポイントにより囲まれる面積ができるだけ大きくなるように配置されることが好ましい。
ここで、パターン投影法は３次元測定における公知方法を適用することができる。すなわち、パターン光を対象物に投影し、表面形状を計測するとともに画像に映ったリファレンスポイントの３次元座標を求めるものである。
本形態では、５つのリファレンスポイント１３が本体１１の拡張部１１ｂのうち、基部１１ａとは反対側となる面に本体１１の孔１１ｄを囲むように配置されている。本形態では拡張部１１ｂが広い面を有しているのでリファレンスポイント１３を多く、広い範囲に亘って取り付けることができる。
ここではリファレンスポイントの数を５つとしたが、これに限定されることなく適宜数を変更することができる。

このようなスキャニング器具１０によれば、後述するようにスキャニング器具１０をアナログ模型内のアナログに装着することができる。そして、これによりスキャニング器具１０が、アナログ模型内部に埋入されたアナログを延長する方向にアナログ模型から突出するように配置される。突出した部分におけるリファレンスポイント１３をパターン投影法にて計測することによりアナログの埋設姿勢を求めることができるようになる。アナログはインプラントフィクスチャーの姿勢情報を有しているので、これによりインプラントフィクスチャーの埋入姿勢も得ることができる。

リファレンスポイント１３は予め本体１１の中心軸の位置及び傾きと関連付けられているので、これにより本体１１の姿勢、すなわちアナログの姿勢を容易に精度よく得ることができる。ここで、本形態では拡張部１１ｂを広くしているので、多くのリファレンスポイント１３を広い範囲に亘って設けることができ、測定の精度を高めることが可能である。

次に、スキャニング器具１０を用いてアバットメントを製造する方法の１つの例である、アバットメント製造方法Ｓ１について説明する。本方法はアナログ模型を用いたアバットメントの製造方法である。図３にはアバットメント製造方法Ｓ１の流れを示した。図３からわかるように、アバットメント製造方法Ｓ１は、アナログ模型の作製工程Ｓ１０、３次元データの作成工程Ｓ２０、及びアバットメントの作製工程Ｓ３０を含んでいる。以下、それぞれについて説明する。

アナログ模型の作製工程Ｓ１０は、アナログ２０が埋設されたアナログ模型を作製する工程である。これには公知の工程を適用することができる。図４はアナログ模型の作製工程Ｓ１０の流れの一例を示した。すなわちアナログ模型の作製工程Ｓ１０は、インプラントフィクスチャーの埋入工程Ｓ１１、印象用コーピングによる印象採得工程Ｓ１２、及びアナログ模型の形成工程Ｓ１３を有している。

インプラントフィクスチャーの埋入工程Ｓ１１は、歯牙の欠損部における顎骨にインプラントフィクスチャーを埋入する孔を開け、インプラントフィクスチャーを埋入する工程である。
印象用コーピングによる印象採得工程Ｓ１２は、埋入したインプラントフィクスチャーが顎骨に十分結合した後に印象用コーピングにより印象を取得する工程である。印象用コーピングによる印象取得は公知の方法で行うことができる。
アナログ模型の形成工程Ｓ１３は、印象用コーピングによる印象採得工程Ｓ１２で採得した印象及び印象内の印象用コーピングにアナログを取り付け、これに基づいて石膏模型を作製する工程である。すなわち、アナログが埋設された石膏模型であるアナログ模型が形成される。
当該アナログ模型のアナログには、その患者におけるインプラントフィクスチャーの配置が精度よく転写されている。

図３に戻り説明を続ける。３次元データの作成工程Ｓ２０は、製作すべきアバットメントの３次元形状データを作成する工程である。３次元データの作成工程Ｓ２０は例えば図５に示したように行うことができる。図５には、３次元データの作成工程Ｓ２０の流れを示した。すなわち３次元データの作成工程Ｓ２０は、スキャニング器具の装着工程Ｓ２１、３次元計測工程Ｓ２２、及びアバットメントデータの作成工程Ｓ２３を含んでいる。

スキャニング器具の装着工程Ｓ２１は、アナログ模型の作製工程Ｓ１０で製作したアナログ模型に対し、上記説明したスキャニング器具１０を装着する工程である。図６、図７に模式的に図で表した。

図６にはアナログ模型に埋設されているアナログ２０の形態を模式的に示した。
アナログ２０は、一方にのみ底を有する有底円筒状の部材であり、その内側に中空部２０ａが形成されている。中空部２０ａにはスキャニング器具１０の固定部材１２が係合できるように形成されている。また、その中空部２０ａの開放側端部には、スキャニング器具１０の本体１１の嵌合部１１ｃが嵌めこまれる被嵌合部２０ｂが設けられている。
なお、アナログ２０の外周面は石膏からの抜け止めの観点から凹凸に形成されている。
このようなアナログ２０は図６からわかるように、アナログ模型の外観形状を構成する石膏の中に埋設されており、アナログ模型の外観からはアナログ２０の埋設角度や深さを視認することができない。

このようなアナログ模型に設置されたアナログ２０に対して、図７に示したようにスキャニング器具１０の本体１１を固定部材１２により取り付ける。これは本体１１から突出した固定部材１２を中空部２０ａに螺合することにより行われる。またこのとき、本体１１の嵌合部１１ｃがアナログ２０の被嵌合部２０ｂに嵌め合わされている。

以上のようにスキャニング器具１０が、アナログ模型内部に埋設されたアナログ２０を延長する方向にアナログ模型から突出するように配置され、スキャニング器具１０が装着されたアナログ２０が形成され、アナログ２０の埋設姿勢を導くことができるようになる。
このとき、アナログ模型のうち歯肉部分の模型は外しておくことが好ましい。

図５に戻り説明を続ける。３次元計測工程Ｓ２２は、スキャニング器具１０が装着されたアナログ模型の形状をパターン投影法により３次元計測する工程である。これにより、アナログ模型の形状を３次元の形状データとして取得するとともに、ここに取り付けられたスキャニング器具１０上のリファレンスポイント１３の位置情報を取得する。
上記したようにリファレンスポイント１３は本体１１の中心軸の位置及び傾きと関連付けられているので、ここから本体１１の中心軸の位置及び傾きを得ることができる。

アバットメントデータの作成工程Ｓ２３は、得られた３次元形状データに基づいて、患者に適切なアバットメントの３次元形状データを作成する工程である。上記スキャニング器具１０により精度よくアナログ、すなわちインプラントフィクスチャーの中心軸の位置、傾きが決められているので、当該精度向上がアバットメントデータにも適切に反映され、より患者に適合したアバットメントのデータを作成することが可能である。

図２に戻って引き続きアバットメント製造方法Ｓ１について説明する。アバットメントの作製工程Ｓ３０は、上記３次元データの作成工程Ｓ２０で作成された３次元形状データに基づいてアバットメントを作製する工程である。この工程では、公知の方法を用いることができるが、例えば当該３次元形状データをマシニングセンタ等のＮＣ工作機械に提供することにより高精度でアバットメントを作製する。

図８は他の形態にかかるスキャニング器具１１０を説明する斜視図、図９はスキャニング器具１１０がアナログ模型２０に装着された場面を表す図であり、図７と同じ視点による図である。
本形態のスキャニング器具１１０は、本体１１１、固定部材１２、及びリファレンスポイント１３を備えている。

本体１１１は、円筒状である基部１１１ａ、及び、基部１１１のうちアナログ２０と嵌め合わせられる端部に嵌合部１１１ｃを備えている。円筒状である基部１１１ａの内側の孔１１１ｄのうち、嵌合部１１１ｃ側の端部で当該孔の径が小さくなるように構成されている。また、本形態では基部１１１ａうち嵌合部１１１ｃが配置されていない側の端部は基部１１１ａの端部が表れ、平坦に形成されている。

嵌合部１１１ｃはアナログ２０の被嵌合部２０ｂに組み合わされて連結されるように構成された部位である。

固定部材１２は、上記した通りである。

本形態ではリファレンスポイント１３は、上記と同様にアナログ模型のアナログ２０にスキャニング器具１１０が設置された状態において、パターン投影法に基づく方法で測定するときのデータ合成の基準として利用される。本形態では、図９からわかるように複数のリファレンスポイント１３がアナログ模型の表面に配置されている。リファレンスポイントの数は限定されることなく適宜数を変更することができる。

このようなスキャニング器具１１０によれば、図９に示したようにスキャニング器具１１０をアナログ模型内のアナログ２０に装着することができる。そして、これによりスキャニング器具１１０が、アナログ模型内部に埋入されたアナログを延長する方向にアナログ模型から突出するように配置され、突出した部分における本体１１１を計測することによりアナログの埋設姿勢を求めることができるようになる。アナログ２０はインプラントフィクスチャーの埋入姿勢の情報を含んでいるのでインプラントフィクスチャーの情報を得ることができる。

本例におけるスキャニング器具１１０では次のように３次元の計測を行う。すなわち、上記した工程Ｓ２０が次のように行われる。
本例でもパターン投影法に基づいて計測を行い、スキャニング器具１１０の本体１１１の中心軸の位置及び傾きを得る。その際、本例では本体１１１の端面及び外周面の形状が計測され、これに基づいて本体１１１における中心軸の位置、及び傾きが求められる。一方、リファレンスポイント１３によりその空間における本体１１１の位置が特定される。

このように本例では、筒状のスキャニング器具１１０の一方の端面及び外周面の形状を用いてその中心軸の姿勢を検出するので、その元となる情報が大きな面積に基づいている。従って、さらに精度の高い中心軸の決定をすることが可能である。

１０ スキャニング器具
１１ 本体
１２ 固定部材
１３ リファレンスポイント

Claims (4)

1. アナログが埋設された模型の前記アナログに取り付けるスキャニング器具であって、
   円筒状である本体と、
   前記本体を前記アナログに取り付けるための固定部材と、
   パターン投影法により前記アナログの中心軸の位置及び傾きの情報を得るためのリファレンスポイントと、を備えるスキャニング器具。
2. 前記リファレンスポイントは前記本体の中心軸の位置及び傾きの情報と関連付けられている請求項１に記載のスキャニング器具。
3. 前記リファレンスポイントが前記模型に配置される請求項１又は２に記載のスキャニング器具。
4. 前記リファレンスポイントが前記本体に配置される請求項１乃至３のいずれか１項に記載のスキャニング器具。

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