JP2015533551A - 歯の表面性状の推定 - Google Patents

Abstract

歯の表面性状を推定する為の実施形態を本明細書に記載する。或る方法の実施形態は、口腔内撮像装置を使用し、複数の光条件を利用して画像のシーケンスを集めるステップと、その画像のシーケンスに基づいて歯の表面性状を推定するステップとを含む。

Description

本開示は、歯の表面性状を推定する為のシステム及び方法に関する。

本開示は、概して歯の治療の分野に関する。より詳細には、本開示は、歯の表面性状を推定する為の方法、装置、及びシステムに関する。

歯の治療は、例えば修復（例えば義歯）処置及び／又は矯正処置を含み得る。義歯処置は、患者の口腔内に義歯（例えば歯冠や架工義歯）をインプラントすることを目的とする場合がある。修復処置（例えば義歯以外）は、とりわけ折れた歯、傷んだ歯、又は欠損した歯の為の修復物の作成を含むことがある。矯正処置は、審美的な外観及び／又は歯科機能を改善する為に、歯並びの悪い歯の位置を動かし、咬合の形態を変えることを含み得る。修復的整復は、例えば或る期間にわたって１本又は複数本の歯に制御された力を加えることによって実現することができる。

検討されるその時点（例えば走査時）の位置にある患者の歯を表すデジタルデータ、本明細書では最初の歯の配置を表す初期デジタルデータセット（ＩＤＤＳ）を得る為に、走査システムを使用することができる。ＩＤＤＳは様々な方法で得ることができる。ＩＤＤＳは、歯科記録及び治療目的で使用することができる。

例えば、直接及び／若しくは間接立体照明、Ｘ線、三次元Ｘ線、レーザ、破壊的走査、計算装置断層撮影画像若しくはデータセット、磁気共鳴画像、口腔内走査技術、写真的復元（ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）並びに／又は他の撮像技法を使用し、デジタルデータを得る為に患者の歯を撮像することができる。ＩＤＤＳは、口・歯の配置全体、口内の全てではないが一部の歯を含むことができ、且つ／又は単一の歯を含んでも良い。

乃至 本開示の幾つかの実施形態による、歯科装置の代替的な図を示す。 本開示の幾つかの実施形態による、歯の性状を推定する為の方法の一例を示すフローチャートである。 本開示の幾つかの実施形態による、歯の表面性状を推定する為のシステムを示す。

ＩＤＤＳを生成する為に、例えばＸ線、レーザスキャナ、破壊的スキャナ、立体照明、及び／又は他の距離取得システムを使用して患者の歯の陽形模型及び／又は陰型印象を走査することができる。本明細書に記載するように、距離取得システムが生成するデータセットは、データセット内の画像を集め、歯の表面性状を推定する為に使用されるソフトウェアと互換性があるように他のフォーマットに変換することができる。

患者の歯列を直接走査しようが、患者の歯列の模型又は印象を走査しようが、歯の表面性状を捕捉することができる走査を支援することが望ましい場合がある。かかる支援は、映像走査（例えば連続した画像のシーケンス）及び自動露出走査（例えば幾つかの離散的画像）の両方にとって有益であり得る。別段の定めがない限り、本明細書で使用するとき、走査という用語は、映像走査及び自動露出走査の何れか又は両方を指すことができる。

歯の性状の三次元（３Ｄ）の精細な細部を捕捉することが望ましい場合、走査に関して幾らかの困難が生じる場合がある。歯の性状の精細な細部を捕捉する代わりに、歯科装置（例えば光学装置、口腔内装置等）の使用は歯の全体的な形状を捕捉することになる可能性があり、これは、例えば自然に見える歯科修復物を作るのに歯科技工士が必要とする情報を欠く場合がある。歯の表面性状（例えば歯の面の「高さ」の変化）なしでは、歯科技工士が、歯の外観に関するかなりの量の情報を失う可能性がある。

本開示は、歯の表面性状を推定する為の、計算装置によって実施される方法、計算装置可読媒体、及びシステムを提供する。歯の表面性状を推定することは、口腔内撮像装置を使用し、複数の光条件を利用して画像のシーケンスを集めることと、その画像のシーケンスに基づいて歯の表面性状を推定することとを含み得る。

一部の実施形態では、歯科装置が個々の光源のアレイであって、それぞれの個々の光源は独立にオン及びオフにすることができる、アレイと、幾つかの歯の画像を捕捉することができる光学装置とを含むことができる。一部の実施形態では、幾つかの歯のうちの１本の第１の画像は第１の個々の光源を使用して捕捉することができ、幾つかの歯のうちの１本の第２の画像は第２の個々の光源を使用して捕捉することができる。

幾つかの実施形態で、歯の表面性状を推定することが、歯の走査画像のシーケンスを歯科用スキャナから受け取ることを含むことができ、シーケンスは幾つかの個別の画像を含み、それぞれの個別の画像が異なる光条件下で走査される。歯の表面性状を推定することは、シーケンス内の個別の画像の少なくとも２つを互いに比較し、その比較に基づいて歯の表面性状を推定することも含むことができる。一部の例では、様々な個別の画像内の画素強度の差を比較することができ、その比較を用いて歯の性状を推定することができる。

本開示の詳細な説明では、本明細書の一部を形成し、本開示の１つ又は複数の実施形態をどのように実践できるのかを例として示す添付図面を参照する。これらの実施形態は、当業者が本開示の実施形態を実践できるようにする為に十分詳しく説明しており、本開示の範囲から逸脱することなしに他の実施形態を利用でき、プロセスの、電気的な、及び／又は構造上の変更を加えても良いことを理解すべきである。本明細書で使用するとき、とりわけ図中の参照番号に関する「Ｎ」の指示子は、そのように指示された幾つかの特定の特徴が含まれ得ることを示す。本明細書で使用するとき、「幾つかの」特定のものとは、そのようなものの１つ又は複数を指すことができる（例えば幾つかの歯は１本又は複数本の歯を指し得る）。

本明細書の図面は、１つ又は複数の最初の桁が図面番号に相当し、残りの桁が図面内の要素又は構成要素を識別する番号付けの慣習に従う。異なる図面間の同様の要素又は構成要素を同様の数字を使用して識別することができる。例えば、１０６は図１の中の要素「０６」を参照することができ、同様の要素を図３では３０６として参照することができる。理解されるように、本開示の幾つかの追加の実施形態をもたらす為に、本明細書の様々な実施形態で示す要素を追加し、交換し、且つ／又は除外することができる。更に、理解されるように、図中に示す要素の比率及び相対的な大きさは本発明の特定の実施形態を示すことを目的としており、限定的な意味で解釈すべきではない。

図１Ａ〜図１Ｄは、本開示の幾つかの実施形態による、歯科装置（例えば口腔内スキャナ）の代替的な図を示す。一部の例では、装置１０６が、３Ｄスキャナ及び／又は二次元撮像器と組み合わさった３Ｄスキャナを含むことができる。口腔内の歯列１０４に対する装置１０６の空間的関係を図示する。例えば実際の口腔に対して歯科医が見るであろう視座を含む、他の任意の所望の視座（視点）における関係を示す複数の画像をデフォルトで、又は装置１０６を制御する計算装置（例えば図１Ｃに示す計算装置１８０）と対話することで利用者が選択することによってディスプレイ上に示すことができる。利用者が画像の視座を対話式に変えることができるダイナミック画像を提供することができる。スキャナの一連の動作を利用者に与える為のビデオクリップ等を提供することもできる。

ディスプレイ上で利用者に提示される画像は、装置１０６を用いて作成され、メモリ内に記憶される歯列１０４の仮想的模型の合成画像でも良い。これらの仮想的模型は、利用者及び／又は計算装置が操作して仮想空間内に正しい空間的関係を提供することができ、２Ｄ画像又は３Ｄ画像として表示することができる。任意選択的に、装置１０６の位置及び走査軸（例えばｚ軸）の方向を歯列１０４に関して表示することができる。走査軸（例えばｚ軸）は、装置１０６の走査面１０８に対して直角と定めることができるが、他の適切な幾何学的特徴又はスキャナ１０６の他のパラメータに従って定めても良い。歯列１０４の画像は、３Ｄ属性及び実際の歯の形態を有するものとして表示することができ、且つ／又はそれぞれの歯の表面を例えば幾何学的な形（例えば切歯を表す単純な楔、犬歯を表す円錐、臼歯を表す円柱）によって表現することができる。

仮想的模型は、実際の窩洞形成が見つかる対応する歯の各部位における仮想的な窩洞形成を示すように個別に修正することができ、実際の口腔内で歯が見つからない場合（例えば架工歯を入れる為に歯が除去されている場合）は模型から仮想的な歯を除去することもできる。これらの特徴は、歯列１０４に対する装置１０６の位置及び向きの特定を更に容易にすることができる。

歯列１０４に対する装置１０６の位置及び向き（例えば関係性）を明らかにする非画像データを提供することができ、このデータは、例えば対応する適切な幾何学的データを列挙し、例えば走査面１０８と関心のある歯の表面との間の間隔、走査されている特定の面の識別情報等を更に含む、表形式で提供することができる。関係性は、例えば英数字形式で、装置１０６と歯列１０４との相対位置を表す１組の命令又はステートメントとして表示することができる。関係性は、可聴形式で示すことができ、例えばかかる命令又はステートメントが事前録音からスピーカ等によってブロードキャストされ、又は計算装置によって合成的に作成される。

装置１０６は、例えば歯列１０４の幾つかの歯の画像を捕捉することができる光学装置１１０を含むことができる。幾つかの実施形態で、光学装置１１０は、装置１０６の一部として含めることができ、計算装置１８０内に含めることができ、又は別個の構成要素とすることもできる。光学装置１１０は、例えば共焦点撮像を含む様々な３Ｄ撮像にわたり、焦点を向上させた状態で全画像を捕捉することができる。一部の実施形態では、装置１０６、光学装置１１０、及び／又は計算装置１８０が、捕捉画像を記憶する為のデータベース（例えば図３に示すメモリ３８２）を含むことができる。

走査面１０８は、個々の光源（例えば光源１１２−１及び１１２−２）のアレイ１１４を含むことができる。幾つかの実施形態では、光源が元の光源を含まなくても良く（例えば１つの光源が幾つかの照明部位に出力を与えることができる）、且つ／又は光源が単一の光源からの幾つかの光を含むことができる。光源は、例えば画像に関して局所的な光源とすることができる。一部の実施形態では、光源が、移動光又は幾つかの方向から来る光の効果を得る為に（例えば鏡によって）動かすことができる、離れた所にある元の光源及び／又は照明部位を含むことができる。

幾つかの例で、光源は、（例えば或る時点において）対象を照らす１つ又は複数の照明部位を含むことができる。各照明部位は、独自の元の照明光源になることができ、且つ／又は１つ若しくは複数の元の光源から（例えば鏡、光ファイバ等によって）遠隔的に光を当てられ得る。一部の例では、追加の光源が１つ又は複数の照明部位を含むことができ、それらの照明部位の１つ又は複数が、光を当てられている対象に関して元の光源と異なる（例えば位置、周波数等）。

一部の例では、歯の構造、性状、傾斜、配向等を求める為に、装置１０６がアレイ１１４の個々の光源の焦点を合わせることができる。アレイ１１４内では、任意の数の個々の光源を使用することができる。個々の光源は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）光源、ハロゲン光源、キセノン光源等、幾つかの異なる形状及び／又は種類の光源を含むことができる。一部の実施形態では、個々の光源が、例えば装置１０６上の、装置１０６内の、及び／又は装置１０６に取り付けられた光ファイバを含むことができる。例えば光ファイバの全て又は一部をオン／オフにする為の光スイッチを利用して光ファイバに出力を与える為に、様々な光源を使用することができる。幾つかの実施形態では、個々の光源のそれぞれを独立に、又は任意の組合せでオン及びオフにすることができ得る。

幾つかの実施形態で、個々の光源のアレイ１１４が、個々の光源を環状に含むことができるが、実施形態は環状に限定されない。例えば、アレイ１１４は、互い違いの位置及びパターンで個々の光源を含むことができる。一部の実施形態では、個々の光源は、例えば可動式とすることができ、可動式の鏡を含むことができ、且つ／又は（例えば走査面１０８上の）可動式の光支持構造体を含むことができる。アレイ１１４は、例えば対象に対して２か所以上の異なる光位置を含むことができ、それらの光位置は（例えば可動式の鏡及び／又は光ファイバを利用し）１つの元の光源に由来することができ、且つ／又は複数の元の光源に由来することができる。一部の例では、光ファイバが利用される場合、スキャナに使用される光源として同じ光源を使用することができる。

一部の例では、アレイ１１４は、装置１０６から着脱可能とすることができ、実施形態によっては既存の装置（例えば口腔内スキャナ）上に後付けすることができる。例えば、アレイ１０６は、表面性状を確認することが望ましい領域（例えば前歯）に使用される、既存の装置及び／又は装置１０６の先端部におけるアタッチメントであり得る。他の実施形態では、アレイ１１４が着脱可能ではなく、装置１０６の固定部分である。一部の実施形態では、装置１０６が、例えば口腔内走査に使用される様々な歯科装置から着脱可能であり得る。

幾つかの実施形態で、アレイ１１４を例えば装置１０６の先端に配置することができ、且つ／又は装置１０６の略先端近くに配置することができる。装置１０６の先端のアレイは、１つ又は複数の照明部位から成る個々の光源のアレイであって、それぞれの個々の光源は独立にオン及びオフにすることができる、アレイと、幾つかの歯の画像を捕捉することができる光学装置とを含む装置の任意のものに含まれ得る。幾つかの歯のうちの１本の第１の画像は第１の個々の光源を使用して捕捉され、幾つかの歯のうちの１本の第２の画像は第２の個々の光源を使用して捕捉され、この装置は捕捉画像を記憶する為のデータベースを含み、且つ／又は個々の光源のアレイは、とりわけ個々の発光ダイオード（ＬＥＤ）光源、ハロゲン光源、及び／又はキセノン光源を含む。

一例では、装置１０６の略先端近くに配置されるアレイが、１つ又は複数の照明部位から成る個々の光源のアレイであって、それぞれの個々の光源は独立にオン及びオフにすることができる、アレイと、幾つかの歯の画像を捕捉することができる光学装置とを含む装置の任意のものに含まれ得る。幾つかの歯のうちの１本の第１の画像は第１の個々の光源を使用して捕捉され、幾つかの歯のうちの１本の第２の画像は第２の個々の光源を使用して捕捉され、この装置は捕捉画像を記憶する為のデータベースを含み、且つ／又は個々の光源のアレイは、とりわけ個々の発光ダイオード（ＬＥＤ）光源、ハロゲン光源、及び／又はキセノン光源を含む。

幾つかの実施形態では、着脱可能アレイが、個々の光源のアレイであって、それぞれの個々の光源は独立にオン及びオフにすることができる、アレイと、幾つかの歯の画像を捕捉することができる光学装置とを含む装置の任意のものに含まれ得る。幾つかの歯のうちの１本の第１の画像は第１の個々の光源を使用して捕捉され、幾つかの歯のうちの１本の第２の画像は第２の個々の光源を使用して捕捉され、この装置は捕捉画像を記憶する為のデータベースを含み、且つ／又は個々の光源のアレイは、個々の発光ダイオード（ＬＥＤ）光源を含む。例えば、上記の実施形態の何れにおいても、個々の光源を着脱可能とすることができる。

一部の例では、環状のアレイが、光源のアレイであって、それぞれの個々の光源は独立にオン及びオフにすることができる１つ又は複数の照明部位を含む、アレイと、幾つかの歯の画像を捕捉することができる光学装置とを含む装置の任意のものに含まれ得る。幾つかの歯のうちの１本の第１の画像は第１の個々の光源を使用して捕捉され、幾つかの歯のうちの１本の第２の画像は第２の個々の光源を使用して捕捉され、この装置は捕捉画像を記憶する為のデータベースを含み、且つ／又は個々の光源のアレイは、とりわけ個々の発光ダイオード（ＬＥＤ）光源、ハロゲン光源、及び／又はキセノン光源を含む。例えば、上記の実施形態の何れにおいてもアレイを環状とすることができる。

一部の実施形態では、画像が様々な個々の光源を使用して装置１０６によって捕捉され得る。例えば、光学装置１１０により、個々の光源１１２−１を使用して歯の画像を捕捉することができ、個々の光源１１２−２を使用して歯の別の画像を捕捉することができる。これらの異なる画像は、例えば歯の表面性状を推定する為に使用することができる。

幾つかの実施形態で、歯の性状を推定する為の歯科装置が、口腔内スキャナから切り離されても良く、例えばカメラ及び幾つかの光源を含み得る。

図２は、本開示の１つ又は複数の実施形態による、歯の表面性状を推定する為の方法２１６の一例を示すフローチャートである。歯の表面性状の小さな変化に一層敏感な方法で光の反射を捉えることによって歯の３Ｄ画像内の細部の画質を向上させることで、例えば歯のより正確な表現画像（例えば歯の性状の画像）をもたらすことができる。一部の実施形態では、歯の修復物（例えばベニア）を作成し又は作り出す為に、これらの表現画像を使用することができる。

２１８で、口腔内撮像装置を使用し、複数の光条件を利用して画像のシーケンスを集める。幾つかの実施形態では、装置１０６等の歯科装置を、画像のシーケンスを集める（例えば捕捉する）為に使用する口腔内撮像装置とすることができる。画像のシーケンスは個別に集めることができ、一部の実施形態では、シーケンスに関する各画像を集める為に異なる光源を使用することができる。複数の光条件（例えば複数の異なる光条件及び／又は光源）下で画像のシーケンスを集めることにより、例えば画像内の奥行の錯覚を作り出し且つ／又は向上させることができる。

例えば、第１の個々の光源をオンにすることができ、第１の画像を集めることができ、第１の個々の光源をオフにすることができる。第２の個々の光源をオンにすることができ、第２の画像を集めることができる。第２の個々の光源をオフにすることができる。このプロセスを任意の数の光源、光源の組合せ、及び／又は画像について繰り返すことができる。幾つかの実施形態で、光を例えば同じ若しくは様々な時間及び／又は増分において、オン及びオフにすることができる。

画像のシーケンスを集めることは、例えば複数の光条件下で同じ歯の同じ領域の画像のシーケンスを集めることを含み得る。一部の実施形態では、特定の歯の或る部分を焦点とすることができ、その為、例えばその部分だけの画像のシーケンスを集めることができる。

幾つかの実施形態で、複数の光条件が、例えばとりわけ光源の様々な組合せ、幾つかの異なる方向及び／又は位置からの幾つかの光源、様々な周波数の幾つかの光源、様々なスペクトル上の幾つかの光源、並びに／又は様々な強度の幾つかの光源等、様々な数の光源を含み得る。

画像のシーケンスは、例えば移動する光源を使用して集めることもできる。光源は、継続的に画像を集めながら、経路（例えば予め決められた特定の経路）及び／又は幾つかの異なる経路に沿って動かすことができる。一部の例では、これには、個々の光源をオン及びオフにするのと同じ又は同様の効果があり得る。

幾つかの実施形態で、複数の光条件下で同じ歯の略同じ領域の画像のシーケンスを集めるステップが、口腔内撮像装置を使用し、複数の光条件（例えば様々な数の光源、光源の様々な組合せ、様々な方向及び／又は位置からの幾つかの光源、様々な周波数の幾つかの光源、様々なスペクトル上の幾つかの光源、移動する光源、及び様々な強度の幾つかの光源）を利用して画像のシーケンスを集めるステップと、その画像のシーケンスに基づいて歯の表面性状を推定するステップとを含む、歯の表面性状を推定する為の方法の任意のものに含まれ得る。この方法では、複数の光条件を利用して画像のシーケンスを集めるステップが、シーケンス内の各画像を捕捉する為に異なる光源を利用するステップを含み、この方法は、集めた画像のシーケンスを歯の歯科用模型と比較するステップを含み、この方法では、集めた画像のシーケンスを比較するステップが、集めた画像のシーケンスをシーケンス内の画像それぞれの画素ごとの法線ベクトル情報に変換するステップを含み、及び／又はこの方法では、集めた画像のシーケンスを比較するステップが自動計算するステップを含む。例えば、上記の実施形態の何れにおいても、複数の光条件下で同じ歯の略同じ領域の画像のシーケンスを集めることができる。

一部の例では、１つ又は複数の照明部位から成る光源の輪を含む歯科装置を使用して画像のシーケンスを集めるステップが、口腔内撮像装置を使用し、複数の光条件（例えば光源の様々な組合せ、様々な方向及び／又は位置からの幾つかの光源、様々な周波数の幾つかの光源、様々なスペクトル上の幾つかの光源、移動する光源、様々な強度の幾つかの光源等、様々な数の光源を有する）を利用して画像のシーケンスを集めるステップと、その画像のシーケンスに基づいて歯の表面性状を推定するステップとを含む、歯の表面性状を推定する為の方法の任意のものに含まれ得る。この方法では、複数の光条件を利用して画像のシーケンスを集めるステップが、シーケンス内の各画像を捕捉する為に異なる光源を利用するステップを含み、この方法は、集めた画像のシーケンスを歯の歯科用模型と比較するステップを含み、この方法では、集めた画像のシーケンスを比較するステップが、集めた画像のシーケンスをシーケンス内の画像それぞれの画素ごとの法線ベクトル情報に変換するステップを含み、及び／又はこの方法では、集めた画像のシーケンスを比較するステップが自動計算するステップを含む。例えば、上記の実施形態の何れにおいても、画像のシーケンスは１つ又は複数の照明部位から成る光源の輪を含む歯科装置を使用して集めることができる。

光源の輪は、対象に対する様々な光条件に影響を及ぼし得る任意の形状又は大きさとすることができる。例えば輪は、略円形、楕円形、直線辺、連続的又は不連続的とすることができ、一例に過ぎないが図１Ｄは、輪が矩形の直線辺である一実施形態を示す。

２２０で、画像のシーケンスに基づいて歯の表面性状を推定する。幾つかの実施形態では、画像のシーケンスが、複数の光条件下で同じ視点において撮った同じ領域又は面の画像であり得る。表面性状は、例えば歯の表面の奥行の変化（例えば小さな変化）を含み得る。表面性状は、例えば歯の表面勾配（例えば傾斜）、表面配向、及び／又は歯の向きも含み得る。

一部の実施形態では、集めた画像のシーケンスを歯の歯科用模型と比較することができる。例えば、事前に作った模型及び／又は修復物を画像のシーケンスと比較し、その模型及び／又は修復物の精度及びリアル感を判定することができる。一部の実施形態では、集めた画像のシーケンスと歯科用模型との間の３Ｄ整合を自動計算することができる。例えば、歯科用模型（例えば３Ｄ歯科用模型）を走査することができ、この走査データを集めた画像のシーケンスと比較し、性状が整列するかどうかを確かめることができる。一部の実施形態では、それぞれの個別の画像と３Ｄ模型との間の３Ｄ整合を（例えば自動で）計算することができる。

一部の例では、個別の画像と３Ｄ模型との間の３Ｄ整合を計算するステップが、歯の走査画像のシーケンスを歯科装置から受け取るステップであって、シーケンスは幾つかの個別の画像を含み、それぞれの個別の画像は異なる光条件下で集められる、受け取るステップ、シーケンス内の個別の画像の少なくとも２つを互いに比較するステップ、その比較に基づいて歯の表面性状を推定するステップ、推定した歯の表面性状に基づいて近くの歯の表面性状を推定するステップ、推定した歯の表面性状をそれぞれの個別の画像の画素ごとの面法線ベクトルに変換するステップ、及び／又はその面法線ベクトルに基づいて三次元の歯科用模型に細部を追加するステップのうちの何れに含まれても良い。

幾つかの実施形態で、集めた画像のシーケンス（例えば画像データ）を、シーケンス内の画像それぞれの画素ごとの法線ベクトル情報に変換することができ、その法線ベクトル情報を歯科用模型と比較することができる。法線ベクトルは、特定の点における面に垂直なベクトルを含み得る。例えば、各画像の各画素を個別に識別し、解析することができる。画像データを各画像の画素ごとの法線ベクトル情報に変換する為に、計算モデル（例えばアルゴリズム）を利用することができる。一部の例では、最小自乗法を利用することができる。例えば、一次方程式を反転させることによって変換を行うことができ：
Ｉ＝ｎ×Ｌ
但し、ランバート反射の仮定の下、Ｉは観察されたｍの強度の（知られている）ベクトルであり、ｎは（知られていない）面法線（例えば法線ベクトル情報）であり、Ｌは正規化された光方向の（知られている）３×ｍ行列である。一部の実施形態では、表面性状を推定して（例えばユーザインターフェイスによって）表示し、推定した表面性状を歯科用模型と比較しない。

一部の実施形態では、推定した表面性状に基づいて歯科用模型（例えば修復物）に歯の細部を追加することができる。歯の細部は、例えば画素ごとのベクトル情報を利用して歯科用模型に追加することもできる。幾つかの実施形態で、推定した歯の表面性状を、集めたそれぞれの画像の画素ごとの面法線ベクトルに変換することができる。その面法線ベクトルに基づいて３Ｄ模型に細部を追加することができる。面法線ベクトルは、例えば奥行測定値だけと比較し、より一層の表面性状をもたらすことができる。一部の実施形態では、例えば推定情報、法線ベクトル情報、及び画素ごとのベクトル情報を用いて、歯のどこで特定の性状が細部について追加されるべきかを明らかにすることができる。

一部の例では、推定した表面性状に基づいて歯科用模型に歯の細部を追加するステップが、口腔内撮像装置を使用し、複数の光条件（例えば光源の様々な組合せ、様々な方向及び／又は位置からの幾つかの光源、様々な周波数の幾つかの光源、様々なスペクトル上の幾つかの光源、移動する光源、様々な強度の幾つかの光源等、様々な数の光源を有する）を利用して画像のシーケンスを集めるステップと、その画像のシーケンスに基づいて歯の表面性状を推定するステップとを含む、歯の表面性状を推定する為の方法の任意のものに含まれ得る。この方法では、複数の光条件を利用して画像のシーケンスを集めるステップが、シーケンス内の各画像を捕捉する為に異なる光源を利用するステップを含み、この方法は、集めた画像のシーケンスを歯の歯科用模型と比較するステップを含み、この方法では、集めた画像のシーケンスを比較するステップが、集めた画像のシーケンスをシーケンス内の画像それぞれの画素ごとの法線ベクトル情報に変換するステップを含み、及び／又はこの方法では、集めた画像のシーケンスを比較するステップが自動計算するステップを含む。例えば、上記の実施形態の何れにおいても、推定した表面性状に基づいて歯科用模型への歯の細部を追加することができる。

例えば３Ｄ模型に整合させることなしに、変動する光条件下で捕捉した画像のシーケンスの映像及び／又は他の図を示すことにより、歯の表面性状を表示することができる。表面性状は、例えば画像のシーケンスを３Ｄ模型に整合させ、画像を３Ｄ模型上のオーバーレイとして示すことにより、それらの画像から法線ベクトルを計算することなしに表示することもできる。

幾つかの実施形態で、推定した歯の表面性状に基づいて近くの歯の表面性状を推定することができる。近くの歯は、例えば補完的な歯の性状を含むことができ、知られている性状を有する別の歯の近くにある歯の性状を、その知られている性状に基づいて推定することができる。一部の実施形態では、悪くなった歯の為のベニア修復物の作成中に、近くの歯の表面性状を捕捉することを使用することができる。例えば、修復物は、並んだ２本の歯の外観が審美的に美しいように設計することができる。

図３は、本開示の幾つかの実施形態による、歯の表面性状を推定する為のシステムを示す。図３に示すシステムは、幾つかの構成要素が結合されている計算装置３８０を含むことができる。計算装置３８０は、プロセッサ３８１及びメモリ３８２を含むことができる。メモリ３８２は、本明細書で解説するデータ３８３及び実行可能命令３８４を含む様々な種類の情報を含み得る。幾つかの実施形態で、メモリを例えばマザーボードとグラフィック処理装置（ＧＰＵ）との間で分割することができる。

本開示の一部の例では、歯の表面性状を推定する為のシステムが幾つかの処理装置を含むことができ、実施形態によっては幾つかの異なる種類の処理装置を含むことができる。例えば、本システムは書替え可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ及び／又はデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を或るチップ上に、及び／又は或る装置（例えば装置１０６）内に含むことができる。

幾つかの実施形態で、本システムは、例えばデータ処理の一部を実行する為の及び／又はグラフィック計算を実行する為のＧＰＵを含むことができる。本システムは、例えば計算装置３８０上に幾つかのプロセッサを含んでも良い。

メモリ３８２及び／又はプロセッサ３８１は、計算装置３８０上に位置することができ、又は実施形態によっては装置を離れて位置することもある。そのようなものとして、図３の実施形態に示すようにシステムがネットワークインターフェイス３８５を含むことができる。かかるインターフェイスは、ネットワーク化された別の計算装置上での処理を可能にすることができ、又はかかる装置を使用して、患者に関する情報若しくは本明細書に示す様々な実施形態で使用する為の実行可能命令を取得することができる。

幾つかの実施形態で、専用計算装置（不図示）内の歯科装置（例えば装置２０６、３０６）内で捕捉画像を処理することができ、様々な光条件下で集めた情報（例えば結果として生じる面法線ベクトル情報）を歯科装置から計算装置（例えば計算装置２８０、３８０）に直接伝送することができる。

図３の実施形態に示すように、システムは１つ又は複数の入力及び／又は出力インターフェイス３８６を含むことができる。かかるインターフェイスは、計算装置３８０を１つ又は複数の入力又は出力装置に接続する為に使用することができる。

例えば図３に示す実施形態では、本システムが、歯科装置及び／又はスキャナ３０６（例えば本明細書に記載した３Ｄスキャナ及び２Ｄ撮像器の１つ又は複数を含む口腔内スキャナ）、カメラドック３８８、入力装置３８９（例えばキーボード、マウス等）、表示装置３９０（例えばモニタ）、及びプリンタ３９１への接続を含む。入力／出力インターフェイス３８６は、幾つかあるデータの中で特に患者の歯列に対応する３Ｄデータ及び／又は２Ｄデータを表す、データ記憶装置（例えばメモリ３８２）内に記憶可能なデータを受け取ることができる。スキャナ３０６を計算装置３８０とは別の構成要素として図示したが、一部の実施形態では、スキャナ（例えば口腔内スキャナ）が計算装置３８０に関して本明細書に記載した構成要素及び／又は機能を含むことができる。

一部の実施形態では、患者の上顎の物理的モールド、及び患者の下顎の物理的モールドを走査するようにスキャナ３０６を構成することができる。１つ又は複数の実施形態では、患者の上顎及び／又は下顎（例えば口腔内）を直接走査するようにスキャナ３０６を構成することができる。

カメラドック３８８は、スキャナ３０６上の如何なる２Ｄ撮像装置とも切り離されたデジタルカメラやプリント写真スキャナ等の撮像装置（例えば２Ｄ撮像装置）から入力を受け取ることができる。撮像装置からの入力は、データ記憶装置３８２内に記憶することができる。

プロセッサ３８１は、仮想的歯科用模型３５１の可視的表示をディスプレイ３９０上に（例えばプロセッサ３８１上で実行され、ディスプレイ３９０上で見ることができるＧＵＩ上に）与えるように構成することができる。プロセッサ３８１は、本明細書に記載の様々な方法、アルゴリズム、及び／又は機能を実行するように（例えば非一時的な有形コンピュータ可読媒体内に記憶されるコンピュータ実行可能命令によって）更に構成することができる。プロセッサ３８１は、データ記憶装置３８２と共同して、データ及び／又はアプリケーションモジュール３９２に関連することができる。プロセッサ３８１は、データ記憶装置３８２と共同して、データを記憶し且つ／又は利用し、及び／又は命令を実行し、３Ｄ走査における動き補償の為に幾つかのアプリケーションモジュールを提供することができる。

かかる接続は、幾つかある他の種類の情報の中で特に、仮想的歯科用模型情報又は命令（例えばキーボードによる入力）を入力及び／又は出力できるようにし得る。一部の実施形態が、１つ又は複数のネットワーク内の様々な計算装置間で分散され得るが、図３に示すようなシステムは、本明細書で論じる情報の捕捉、計算、及び／又は解析を可能にする際に有益な場合がある。

歯の表面性状を推定する為のシステムは、走査モジュール及び処理モジュール（例えばプロセッサ３８１）を含むことができる。走査モジュールは、歯科装置（例えば口腔内３Ｄスキャナ）を含むことができる。処理モジュール（例えばプロセッサ３８１）は、歯の走査画像のシーケンスを（例えばアプリケーションモジュール３９２によって）歯科装置から受け取る（３５４）ことができ、シーケンスは幾つかの個別の画像を含み、それぞれの個別の画像が様々な光条件下で集められる。処理モジュール（例えばプロセッサ３８１）は、シーケンス内の個別の画像の少なくとも２つを（例えばアプリケーションモジュール３９２によって）互いに比較（３５６）し、その比較に基づいて歯の表面性状を推定する（３６０）ことができる。幾つかの実施形態では、個別の画像の少なくとも２つが２Ｄ画像、３Ｄ画像、及び／又は２Ｄ画像と３Ｄ画像との組合せを含み得る。

本明細書では特定の実施形態を示し、説明してきたが、同じ技法を実現する為に計算された如何なる構成も図示の特定の実施形態に代わり得ることを当業者は理解されよう。本開示は、本開示の様々な実施形態の何れかの及び全ての適合形態又は改変形態を対象として含むことを意図する。

「或る（ａ）」、「或る（ａｎ）」、「１つ又は複数の」、「幾つかの」、又は「少なくとも１つの」という語の使用は全て、或るアイテムの１つ又は複数が存在することを意味するものと解釈すべきであることを理解されたい。更に、上記の説明は限定的方法ではなく、例示的方法で行われていることを理解すべきである。上記の説明を検討すれば、上記の実施形態の組合せ、及び本明細書に具体的に記載していない他の実施形態が当業者に明らかになる。

或る要素が別の要素の「上にある」、別の要素に「接続される」、又は「結合される」と言う場合、その要素は他の要素の上に直接あっても、他の要素に直接接続されても、直接結合されても良く、又は介在要素があっても良いことが理解される。対照的に、或る要素が別の要素の「上に直接ある」、別の要素に「直接接続される」、又は「直接結合される」と言う場合、介在する要素又は層は存在しない。本明細書で使用するとき、「及び／又は」という用語は、挙げられた関連するアイテムの１つ又は複数の何れかの及び全ての組合せを含む。

本明細書では様々な要素を説明する為に第１の、第２の等の用語を使う場合があるが、それらの要素がこれらの用語によって限定されるべきではないことが理解されよう。これらの用語は、或る要素を別の要素と区別する為に使用するに過ぎない。従って、本開示の教示から逸脱することなしに第１の要素を第２の要素と呼ぶことができる。

本開示の様々な実施形態の範囲は、上記の構造及び方法が使用される他の任意の応用例を含む。従って、本開示の様々な実施形態の範囲は、添付の特許請求の範囲と共に、かかる特許請求の範囲が権利を与える全ての範囲の均等物に関して決定されるべきである。

上記の詳細な説明では、本開示を簡素化する為に様々な特徴を単一の実施形態にまとめている。この開示方法は、それぞれの請求項の中で明確に挙げるよりも多くの特徴を本開示の実施形態が必要とするという意図を反映するものと解釈すべきではない。

むしろ、添付の特許請求の範囲が反映するように、本発明の主題は開示した単一の実施形態の全ての特徴よりも少ない特徴にある。この為、添付の特許請求の範囲を詳細な説明に援用し、各請求項は個別の実施形態として独立している。

Claims (23)

1. 歯の表面性状を推定する為の、計算装置によって実施される方法であって、
   口腔内撮像装置を使用し、複数の光条件を利用して画像のシーケンスを集めるステップと、
   前記画像のシーケンスに基づいて前記歯の前記表面性状を推定するステップと
   を含む、方法。
2. 前記複数の光条件が、様々な光源を有する複数の光条件を含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記様々な光源が、様々な数の光源、光源の様々な組合せ、様々な方向又は位置からの幾つかの光源、様々な周波数の幾つかの光源、様々なスペクトル上の幾つかの光源、移動する光源、及び様々な強度の幾つかの光源のうちの少なくとも１つを含む、請求項２に記載の方法。
4. 複数の光条件を利用して前記画像のシーケンスを集めるステップが、前記シーケンス内の各画像を捕捉する為に異なる光源を利用するステップを含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記方法が、前記集めた画像のシーケンスを前記歯の歯科用模型と比較するステップを含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記集めた画像のシーケンスを比較するステップが、前記集めた画像のシーケンスを前記シーケンス内の前記画像それぞれの画素ごとの法線ベクトル情報に変換するステップを含む、請求項５に記載の方法。
7. 前記集めた画像のシーケンスを比較するステップが、前記画像のシーケンスと前記歯科用模型との間の三次元整合を自動計算するステップを含む、請求項５に記載の方法。
8. 前記推定した表面性状に基づいて歯科用模型に歯の細部を追加するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
9. 前記画素ごとの法線ベクトル情報を利用して歯科用模型に歯の細部を追加するステップを更に含む、請求項６に記載の方法。
10. 前記画像のシーケンスを集めるステップが、複数の光条件下で同じ歯の同じ領域の画像のシーケンスを集めるステップを含む、請求項１に記載の方法。
11. 前記画像のシーケンスを集めるステップが、個々の光源の輪を含む歯科装置を使用して前記シーケンスを集めるステップを含む、請求項１に記載の方法。
12. 歯の走査画像のシーケンスを歯科装置から受け取るステップであって、前記シーケンスは幾つかの個別の画像を含み、それぞれの個別の画像は異なる光条件下で集められる、受け取るステップと、
    前記シーケンス内の前記個別の画像の少なくとも２つを互いに比較するステップと、
    前記比較に基づいて前記歯の表面性状を推定するステップと
    を含む、歯の表面性状を推定する為の方法を計算装置に実行させる為にプロセッサによって実行され得る実行可能命令を有する、非一時的な計算装置可読媒体。
13. 前記推定した前記歯の表面性状に基づき、近くの歯の表面性状を推定するように前記命令が更に実行可能である、請求項１２に記載の媒体。
14. 前記推定した前記歯の表面性状をそれぞれの個別の画像の画素ごとの面法線ベクトルに変換するように前記命令が更に実行可能である、請求項１２に記載の媒体。
15. 前記面法線ベクトルに基づいて三次元の歯科用模型に細部を追加するように前記命令が更に実行可能である、請求項１４に記載の媒体。
16. それぞれの個別の画像と三次元模型との間の三次元整合を計算するように前記命令が更に実行可能である、請求項１２に記載の媒体。
17. 個々の光源のアレイであって、それぞれの個々の光源は独立にオン及びオフにすることができる、アレイと、
    幾つかの歯の画像を捕捉することができる光学装置と
    を含む、歯科装置であって、
    前記幾つかの歯のうちの１本の第１の画像が第１の個々の光源を使用して捕捉され、前記幾つかの歯のうちの前記１本の第２の画像が第２の個々の光源を使用して捕捉される、
    歯科装置。
18. 前記捕捉画像を記憶する為のデータベースを更に含む、請求項１７に記載の装置。
19. 前記個々の光源のアレイが、個々の発光ダイオード（ＬＥＤ）光源を含む、請求項１７に記載の装置。
20. 前記個々の光源のアレイが着脱可能である、請求項１７に記載の装置。
21. 前記個々の光源のアレイが環状である、請求項１７に記載の装置。
22. 前記個々の光源のアレイが前記装置の先端に配置される、請求項１７に記載の装置。
23. 前記個々の光源のアレイが前記装置の略先端近くに配置される、請求項１７に記載の装置。
    

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