JP2016140761A - 歯の変動追跡および予測 - Google Patents

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Abstract

【課題】歯の状態を評価するためのシステムおよび方法を提供すること。【解決手段】第１の患者の口腔の少なくとも一部の第１のデジタル表現が、同じ患者の口腔の第２のデジタル表現と比較される。第１のデジタル表現は、第１の時間における第１の患者の口腔を表し、また第２のデジタル表現は、その後の第２の時間における第１の患者の口腔を表す。第１のデジタル表現と第２のデジタル表現との間の少なくとも１つの臨床的に有意な差が自動的に識別され、また第１のデジタル表現は、少なくとも１つの臨床的に有意な差を強調させるような仕方で表示される。【選択図】図２

Description

[0001]本発明の実施形態は、選別、診断、患者コミュニケーション、治療器具の製作、および治療プログラムの監視を行うために歯科用撮像モダリティを利用するシステムおよび方法に関する。
本願発明の一実施例は、例えば、歯の変動追跡および予測に関する。
米国特許出願公開第２０１１／０３１６９７８号
本願発明の一実施例は、例えば、歯の変動追跡および予測に関する。
[0002]一実施形態では、本発明は、歯の状態を評価する方法を提供する。第１の患者の口腔の少なくとも一部の第１のデジタル表現が、同じ患者の口腔の少なくとも一部の第２のデジタル表現と比較される。第１のデジタル表現は、第１の時間における第１の患者の口腔を表し、また第２のデジタル表現は、その後の第２の時間における第１の患者の口腔を表す。第１のデジタル表現と第２のデジタル表現の間で少なくとも１つの臨床的に有意な差が自動的に識別され、第２のデジタル表現が、少なくとも１つの臨床的に有意な差を強調させるような仕方で表示される。
[0003]いくつかの実施形態では、第２のデジタル表現は、患者の口腔の現在の状態を示しており、第１のデジタル表現は、以前の（例えば、前の来院時の）患者の口腔の状態を示している。他の実施形態では、第１のデジタル表現は、患者の口腔の現在の状態を示しており、第２のデジタル表現は、患者の口腔の将来の状態の予測表現である。このように、システムは、現在行われている治療（または治療不足）が患者の口腔衛生にどのように影響する見込みであるかを患者に示すことができる。
[0004]さらに他の実施形態では、第１のデジタル表現は、患者の口腔の前の状態を示しており、また第２のデジタル表現は、患者の口腔の現在の状態の推定された表現である。デジタル表現を比較することにより、システムは、来院前に患者の口腔の推定される予測ビューを提供することができ、患者が来院する前に、歯科専従者が可能性のある治療計画を解析し、かつ評価できるようにする。
[0005]さらに他の実施形態では、本発明は、歯の状態を評価する方法を提供する。第１の患者の口腔の少なくとも一部の第１のデジタル表現が、同じ患者の口腔の少なくとも一部の第２のデジタル表現と比較される。第１のデジタル表現は、第１の時間における第１の患者の口腔を表し、また第２のデジタル表現は、その後の第２の時間における第１の患者の口腔を表す。第１のデジタル表現と第２のデジタル表現との間の少なくとも１つの臨床的に有意な差は自動的が識別され、第１のデジタル表現は、少なくとも１つの臨床的に有意な差を強調させるような仕方で表示される。
[0006]別の実施形態では、本発明は、歯の状態を評価する方法を提供する。第１の患者の口腔の少なくとも一部の第１のデジタル表現が、同じ患者の口腔の少なくとも一部の第２のデジタル表現と比較される。第１のデジタル表現は、第１の時間における第１の患者の口腔を表し、また第２のデジタル表現は、その後の第２の時間における第１の患者の口腔を表す。第１のデジタル表現と第２のデジタル表現との間の少なくとも１つの臨床的に有意な差は自動的に識別され、また第１のデジタル表現と第２のデジタル表現の組合せが、少なくとも１つの臨床的に有意な差を強調させるような仕方で表示される。
[0007]本発明の他の態様は、詳細な説明および添付図面を検討することにより明らかになろう。
[0008]歯の変動を監視し、かつ追跡するためのシステムのブロック図である。 [0009]図１のシステムを使用して、患者の歯生状態の変化を監視するための方法の流れ図である。 [0010]第１の時間における患者の歯生状態の３Ｄデジタルレンダリングの上から見た図である。 [0011]ある期間にわたり歯科用器具を用いて治療した後における、図３からの患者の歯生状態の第２の３Ｄデジタルレンダリングの上から見た図である。 [0012]図３のデジタルレンダリングと比較したときの図４のデジタルレンダリングにおける歯の位置変化を示す組み合わされた３Ｄデジタルモデルの図である。 [0013]図６Ａはカラーコーディングを用いて歯の位置変化を定量的に示すための、患者の歯生状態のデジタルレンダリングの上から見た図である。[0014]図６Ｂは図６Ａのデジタルレンダリングの斜視図である。 [0015]図１のシステムを用いて、歯の位置の予測レンダリングを生成し、かつ表示するための方法の流れ図である。
[0016]本発明のいずれかの実施形態を詳細に説明する前に、本発明は、その用途において、以下の説明に記載された、または添付の図面で示された構成および構成要素の配置の細部に限定されないことを理解されたい。本発明は、他の実施形態でも可能であり、また様々な方法で実践または実行することができる。
[0017]図１は、歯の撮像走査を取り込み、処理し、解析し、かつ比較するためのシステム１００を示している。プロセッサ１０１は、非一時的なコンピュータ可読メモリ１０３に結合される。メモリ１０３は、例えば、１つまたは複数のハードディスク、フラッシュメモリモジュール、またはクラウド記憶デバイスを含むことができる。メモリ１０３は、例えば、以下でさらに詳細に述べる機能を提供するために、プロセッサ１０１によりアクセスされ、かつ実行される命令を記憶する。プロセッサ１０１は、１つまたは複数の撮像取り込みデバイス（例えば、ＣＴスキャナ１０５、光学式表面スキャナ１０７、および例えば、光学カメラを含むことのできる他のタイプの撮像モダリティ・スキャナもしくは撮像デバイス１０９）に通信可能に結合される。様々な走査プラットフォームおよび／または撮像デバイスにより取り込まれた３次元または２次元デジタルレンダリングは、解析および操作のためにメモリ１０３に記憶される。撮像モダリティに応じて、これらのデジタルレンダリングは、２次元もしくは３次元の幾何学的データ、ならびに例えば、色、陰影、およびテクスチャなどを含む他の情報を含むことができる。記憶されたレンダリングはまた、例えば、以下で述べる比較機能を提供するために、後日アクセス可能である。
[0018]撮像プラットフォームにより取り込まれ、かつメモリ１０３に記憶されたデジタルレンダリングは、表示ユニット１１１（例えば、高精細度ビデオモニタ）上に表示され得る。システム１００はまた、以下でさらに詳細に述べるように、ユーザインターフェース・デバイス１１３を介して、ユーザから様々な入力および命令を受け取る。システム１００はまた、ネットワーク（例えば、ローカルエリアもしくは広域ネットワーク）またはインターネット１１５を介して他のシステムと通信することもできる。システム１００は、それにより、外部システムに記憶されたデータおよびデジタルレンダリングにアクセスすることができ、またローカルに記憶された画像およびデータを外部システムに送信することもできる。
[0019]システム１００は、接続された歯科用走査プラットフォームにより取り込まれた歯の撮像データの様々な解析および操作を実施するように構成される。例えば、以下でさらに述べるように、システム１００は、３Ｄ光学式スキャナ１０７を用いて患者の口腔を走査するように構成される。いくつかの構成では、３Ｄ光学式スキャナ１０７は、光学的な機構（例えば、レーザ）を用いて表面輪郭の細部を取り込み、かつ幾何学的な細部に基づき口腔の３Ｄ表面モデルを生成する。他の構成では、３Ｄ光学式スキャナ１０７は、写真と同様の画質の３Ｄデジタル表面モデルを生成する。写真と同様の画質の３Ｄデジタル表面モデルは、３Ｄ表面モデル上にカラー写真データをマッピングすることにより生成され得る。写真データを表面モデルにマッピングするために使用される技法のいくつかの例は、米国特許出願公開第２０１１／０３１６９７８号で論じられており、その内容全体を参照により本明細書に組み込む。３次元モデル上への写真テクスチャマッピングはまた、ＮＶＩＤＩＡ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（エヌビディアコーポレーション）からのＯｐｅｎ ＧＬ Ｃｕｂｅ Ｍａｐ拡張など、ソフトウェアパッケージに基づくシステムを実装することにより達成することができる。
[0020]いくつかの構成では、３Ｄ光学式スキャナ１０７はまた、口腔内の虫歯および軟組織の変化を検出し、かつ視覚的表現を提供する。システム１００が、「あごが開いた」位置で口を表示できると共に、咬合状態で３Ｄレンダリングを表示できるように、上顎と下顎は共に独立して走査され得る。
[0021]システム１００はまた、自動的に変化を表示するために、複数の走査（すなわち、記憶された３Ｄレンダリング）を重畳するように設計される。この重畳される表示の機構は、自動で可能性のある問題を選別し、診断をサポートし、かつ状況／変化を患者とコミュニケーションするようにする。システム１００は、歯形の変化（すなわち、歯の摩耗、エナメル質の腐敗、欠け、修復部の喪失など）、ならびに互い対する歯の位置変化を示すことができる。歯の位置変化は、歯列矯正治療が必要になる可能性があり、また歯の位置に影響を与える他の健康状態が存在する可能性もある。システム１００はまた、変色（例えば、新たにホワイトニング治療を行う機会）、歯の活力（歯は活力を失うと暗い色になる）、および歯石の進行を示す歯色の変化を示す。
[0022]システム１００はまた、口の軟組織の変化を検出して提示する。例えば、システム１００は、時間経過と共に歯肉線の退縮を示すことができ、それは、歯周病または不十分な歯磨き技法を示すことができる。システム１００はまた、膨れまたは他の歯肉下の変化を示す軟組織形状の変化を検出し、強調することができる。様々な口の軟組織（例えば、舌、口蓋、頬、歯肉など）の色の変化がまた検出され、ユーザに表示される。
[0023]システムの様々な他の構成は、患者の口腔の他の変化を取り込み、追跡し、かつ検出することができる。例えば、蛍光撮像システムは、虫歯および鉱質消失を示す歯の化学的な構造の変化を検出するために使用することができる。この化学的な解析はまた、化学的な走査データを、例えば、ＣＴまたは光学式スキャナにより取り込まれた別の３次元モデルにマッピングすることによる３次元レンダリングとして表示される。
[0024]図２は、図１のシステムを使用して、歯の位置変化を検出するための方法の例を示す。システム１００は、走査プラットフォームの１つにより取り込まれた新しい３Ｄモデルを受け取る（ステップ２０１）。新しい３Ｄモデルは、後でアクセスし、解析し、かつ比較するために、メモリユニットに記憶される（ステップ２０３）。第２の、前に記憶された３Ｄモデルは、メモリにアクセスされて（ステップ２０５）、新しい３Ｄモデルと比較される。２つの異なる時間点で取り込まれた同じ患者からの２つの３Ｄモデルを比較することにより、患者の歯生状態または口腔の他の部分の変化が検出され得る。例えば、歯科医は、健診で患者の新しい３Ｄモデルを取り込み、その新しい３Ｄモデルを、患者の最後の健診時に取り込まれ、生成され、かつ記憶された同じ患者の３Ｄモデルと比較することができる。
[0025]ユーザは、自動で比較する間にシステムによって利用される様々な解析基準を規定することができる（ステップ２０７）。例えば、歯科医は、歯の位置、歯肉線位置、および化学的な構造における何らかの有意な変化を検出するために、２つの光学的に走査されたモデル、および２つの走査された蛍光モデルを比較するようにシステムに命令することができる。歯科医はまた、システムが、関連するまたは臨床的に有意なものであるとして、いくつかの特性変化にフラグを立てるようにする様々な閾値を規定することもできる。例えば、歯科医は、歯肉線の移動閾値を２ｍｍと規定することができる。システムが、２つのデジタルモデル間で２ｍｍを超える歯肉線の位置の差を検出した場合、システムは、臨床的に有意な変化が検出されたことを示す通知を歯科医に表示し、かつ歯科医に比較モデルをさらに詳細に見るように促すことになる。閾値基準を設定することにより、また臨床的に有意な変化に自動的にフラグを立てることにより、システムは、歯科医だけでこのような変化を検出したままにするのではなく、さらに調査し、評価すべきである状態を、さらに容易に歯科医に気付かせることができる。
[0026]このように、システムは、患者の歯のおよび歯の記録の視覚的な検査（すなわち、Ｘ線の視覚的な比較）により検出できない可能性のある臨床的に有意な変化を検出することができる。上記で論じたように、歯科医は、「臨床的に有意な変化」と見なされるものを示し、したがって、システムによりフラグが立てられる特定の基準を規定するようにシステム設定を調整することができる。しかし、いくつかの他の構成では、システムは、一般に受け入れられた診断理論に基づき、かつどんな基準が「臨床的に有意な」変化を示すかを識別する他の機構に基づいて事前にプログラムされる。したがって、「臨床的に有意な」変化とは、比較が完了した後、ユーザに強調すべき変化として、システムにより（事前のプログラミングを介して、またはユーザのカスタマイズにより）規定されるものである。
[0027]システム１００が、３Ｄデジタルモデルを比較して、自動的に差を識別した後（ステップ２０９）、画像が、いずれかの臨床的に有意な変化を強調させてユーザに表示される（２１１）。例えば、図３は、光学式の表面走査に基づき生成された患者の上歯の第１の３Ｄデジタルモデルを示す。図４は、矯正装具が取り付けられ、ある期間が経過した後の同じ患者の上歯の第２の３Ｄデジタルモデルを示す。これらの２つのデジタルレンダリングを単に並べて見ることにより、歯の位置における何らかの変化を適正に特徴付ける、または評価することは困難であり得る。特徴付けおよび／または評価を容易にするために、システム１００はまた、第１の３Ｄデジタルモデル（図３）と第２の３Ｄデジタルモデル（図４）の両方からのデータに基づいた複合モデルを生成する。図５で示された、この組み合わせたモデルは、時間経過と共に歯の位置変化をより明確に強調している。装具により実装された矯正治療の結果、患者の左の前切歯が、第１の位置５０１Ａから第２の位置５０１Ｂへと移動した。同様に、装具が取り付けられていたため、患者の右の前切歯が、第１の位置５０３Ａから第２の位置５０３Ｂへと移動した。
[0028]図５の重畳されたモデルを示すことに加えて、システムは、ユーザが現在のモデル（図４）と前のモデル（図３）の間を行ったり来たり選択的に切り換えられるようにする。様々な画像表示（例えば、図５の重畳された／重ね合わせたモデル、図４の現在のモデル、図３の前のモデルなど）の間の切換えは、ユーザ入力に基づいて行われ得るが、あるいは規定の頻度で様々な画像表示間を自動で切り換えるように構成され得る。切換えは、２つの画像間で前後に移行させることができるが、あるいは、３つ以上の画像表示間の連続的な進行を提供することができる。さらにいくつかの構成では、システム１００は、ユーザに（例えば、オンスクリーンボタン、またはドロップダウンメニューにより）、いくつかの選択肢に対する特定のビューを選択できるようにする、かつユーザに、規定されたシーケンスではなく、様々な画像ビュー間を移行できるようにするユーザインターフェースを提供する。さらなる他の構成では、システム１００は、加速された時間軸で歯の位置変化を視覚的に示すために、第１の位置（図３）から、新しい現在の位置（図４）への移行を示す動画を生成する。
[0029]システムは、１つまたは複数の切換え命令に基づき、画像表示間を切り換えるように構成される。いくつかの構成では、切換え命令は、ユーザ入力に応じて生成される。例えば、ユーザは、ユーザインターフェース上の単一のボタンを繰り返し選択して、一連の２つ以上の画像表示を通して連続的に循環させることができ、またシステムは、切換え命令が生成され／受信されたときに示されている画像表示に基づき、一意の切換え命令を生成することができる。他の構成では、ユーザインターフェースは、特定の画像表示にそれぞれが対応する複数のボタンを含むことができる。このように、システムは、ユーザにより選択された特定のボタンに基づいて、一意の切換え命令を生成する。さらに他の構成では、切換え命令は、一連の２つ以上の画像表示を通して自動的に循環させるために、規定された頻度でシステムプロセッサにより自動的に生成される。
[0030]システム１００はまた、動きを要約する数値データ（例えば、横方向の距離変化をｍｍで）を表示することにより定量的に変化を示すこともできる。代替的に、システム１００は、ユーザ／操作者により選択され得る複数の異なるビューイング機構を提供するように装備される。例えば、図６Ａは、装具が取り外された状態の第２の３Ｄデジタルレンダリング（図４から）を示す。第２のレンダリングと第１のレンダリングを重畳するのではなく、歯の位置の移動は、カラーコーディングにより定量的に示される。大臼歯は、装具が取り付けられていたので、比較的わずかな移動を受けており、したがって、第１の色（例えば、緑）で示される。それとは対称的に、前切歯は、より大きな移動を受けており、したがって、第２の異なる色（例えば、青または赤）で示される。
[0031]システム１００はまた、ユーザが、患者の口腔モデルの様々な態様を見るために３Ｄレンダリングの位置決めを操作できるようにする。例えば、図６Ａは、下からの上歯を示している。対照的に、図６Ｂは、前方斜めから見た同じ歯を示す。モデルレンダリングの配向／見方を変えることにより、ユーザは、次に、歯の前部６０５の位置における変化を示すデータを見ることができる。を見ることができる。いくつかの構成では、システム１００は、例えば、グラフィカル・ユーザインターフェース上のボタンを押すこと、またはドロップダウンメニュー・インターフェースから選択することのいずれかにより、ユーザが選択できる複数の事前設定された配向を提供する。他の構成では、ユーザは、キーボード・インターフェースの上下左右キーを用いることにより、またはマウスを用いてモデル上でクリックおよびドラグすることにより、配向をさらに自由に操作することができる。
[0032]図３、図４、図５、図６Ａ、および図６Ｂは、歯の単一の列の位置変化を示しているに過ぎないが、システム１００は、上記で論じたデータおよび情報を含む、他の重要なデータまたは情報を表示するために使用され得ることに留意されたい。例えば、システムは、患者の歯肉線の位置を示し、かつ時間経過に伴う歯肉線位置の変化を示すために、より完全な口腔走査を表示することができる。同様に、上記でも論じたように、システム１００は、ユーザのプリファレンスに基づいて、患者の（閉じた、または開いたのいずれか）上顎と下顎を共に表示することができる。
[0033]いくつかの構成では、ディスプレイ上に示される主題は、ユーザの事前設定されたプリファレンスに基づき（図２のステップ２０７）、かつシステムにより検出されてフラグが立てられた特定の有意な変化に基づいて決定されることになる。例えば、システム１００は、（ユーザが規定した閾値／基準に基づき）患者の歯の位置、色、または化学的性質に臨床的に有意な変化があったと判定した場合、患者の歯だけを示すことができる。しかし、そうではなくて、歯肉線位置における臨床的に有意な変化が検出された場合、システム１００は歯と歯肉線を共に含むより完全なモデルを示すことができる。
[0034]図２に戻ると、システム１００はまた、前に取り込まれ、記憶されたデータに基づいて将来の変化をシミュレートし（ステップ２１３）、かつこれらの予測されたレンダリングをディスプレイ上でユーザに表示する（ステップ２１５）。例えば、システムが、現在の受診と前の受診との間で患者の歯の位置変化を検出した場合、システムは、将来の時間点における患者の仮想的な歯の位置を予測することができる。歯列矯正の変化および歯周の変化を予測するための他の機構は、システム１００により実装される予測モデリング技法を生成するように適合され得る。
[0035]図７は、前に記憶された歯のモデルに基づいて、患者の歯の将来の位置を予測するための方法の一例を示す。システム１００は、時間経過と共に歯の位置変化の大きさと方向を測定し（ステップ７０１）、測定された変化に基づき、外挿された、またはその他の形で推定された将来の歯の位置を計算する（ステップ７０３）。予測された歯の位置が求められると、システム１００は、患者の口腔の新しく予測されたモデルレンダリングに予測された歯の位置を追加する。解析すべき歯がさらにある場合（ステップ７０５）、システムは、次の歯に移動し（ステップ７０７）、１本ずつ、将来の歯の位置の予測を継続する。患者の歯のそれぞれの将来の位置が予測されると、システムは、予測された画像をユーザ（例えば、歯科医および患者）に表示する。
[0036]各個々の歯に対する将来の位置の推定は、システム１００に記憶された患者に対する２つ以上の３Ｄデジタルモデルの比較に基づいて予測された直線的な移動または予測された非直線的な移動に基づくことができる。例えば、直線的な移動に基づいて将来の歯の位置を推定する１つの予測モデルは、歯冠の中点または歯のボリューム上の別の点の位置を監視し、２つの時系列的に分離した３Ｄデジタルモデル間のその単一点の移動を測定する。システム１００は、同じ患者に対する２つの時系列的に分離された３Ｄデジタルモデルを比較し、移動の方向（例えば、直線的な移動、または角度のある移動）、および移動速度を求める。単一の歯の推定される将来の位置および配向が、次いで、各個々の歯のその単一点の位置を、固定された位置（例えば、患者のあごなど）に対して同じ速度で、かつ同じ方向（すなわち、角度方向または直線方向）に継続して動かすことにより求められる。各歯の推定された将来の位置および配向に基づき、３Ｄ予測モデルが次いで生成される。
[0037]非直線的な移動を推定する予測モデルは、いくつかの時系列的に分離されたモデルにわたり、歯の単一点の移動を考慮し、歯の移動がいつ遅くなっているか、または増加しているかを判定し、各個々の歯の将来の位置を推定するためにその検出された変化する移動速度を利用することができる。さらにいくつかの構成では、システム１００は、歯のヨー、ピッチ、ロールの変化を検出するために、かつこれらの検出された変化を使用して歯の将来の位置を推定するために、各個々の歯の複数の点を監視する。加えていくつかの予測モデリング技法は、１つの歯の動きが、別の近隣の歯の動き／位置に影響を与える、またはそれらにより制限されることに対処する。したがって、いくつかの構成では、予測モデリング技法は、個々の歯の動きを並行して解析し、１つの歯の位置変化が他の歯の動きをどのように制限または促進するかを予測する。
[0038]上記で論じたように、システム１００のいくつかの構成は、多数の患者に対する一連の歯のモデルを記憶する外部システムを含む。いくつかの構成では、この共用データベースは、他の患者の観察された変化に基づく詳細な予測モデリングを提供するために、システム１００により使用されるクラウド記憶機構として実装される。例えば、第１の患者に対する記憶されたモデルの進行の特性は、同様の歯の移動を示している１人または複数の他の患者に対する記憶されたモデルの対応する進行に当てはまることもあり得る。第１の患者の歯のさらなる移動は、１人または複数の他の患者に対する記憶されたモデルの一致した進行からの後続するモデルに基づき予測され得る。このように、システム１００は、第１の患者により示されたものとよく一致する歯の変化の特定の実際例を識別するために、かつ識別された実際例に基づき将来の歯の移動に対する予測を生成するために、多くの患者に関するデータのリポジトリを使用する。より多くの患者がシステムに加えられ、かつより多くの後続する３Ｄモデルが共用データベース（またはクラウド環境）に加えられるので、システム１００は自己学習するようになり、より一層正確な予測モデリングを提供することができる。
[0039]図７の方法は、歯の位置の予測に特に対処しているが、同様の進行をベースとした予測技法を、患者の歯肉線のさらなる退縮、エナメル質の劣化、歯色の変化、歯の化学的性質の変化などを推定するために使用することができる。さらに１つの歯科的特性で観察された変化は、別のものに対する予測を提供することができる。例えば、システム１００は、特定の歯の色の変化に基づき、歯周病の発症を検出するように構成することができる。歯周病は歯根を弱めて、歯をさらに動きやすく、または喪失しやすくするおそれがあるため、予測モデリング・アルゴリズムは、検出された色の変化に基づき、歯周病に関連する視覚的な症状にかなり大きな進行速度を適用することができる（または歯が抜け落ちることを予測することもできる）。
[0040]これらのようにモダリティ間で予測することはまた、他の実際例に基づいた予測モデリングに対する共用データベース（またはクラウド環境）を利用する構成で実装することもできる。例えば、他の患者からの記憶されたモデルの進行は、複数の特性（例えば、同様の速度の色変化、同様の歯の摩耗、同様の歯肉線退縮、および同様の歯の移動など）をマッチングさせることにより、現在の患者のものによく適合させることができる。クラウドベースの予測システムのいくつかの構成はまた、例えば、診断された疾患、年齢、民族性、および地理的位置などを含む他の基準に基づいて患者データセットを分類し、照合する。
[0041]システム１００のいくつかの構成は、すべての患者に対して単一の予測モデリング技法を実装するだけである。しかし、他の構成では、システム１００は、患者の歯生状態／口腔の特定された識別力のある特性に基づき、予測モデリング技法を選択し、またはモデリング技法の適用に微調整を行うことができる。例えば、システム１００は、独特の狭い歯列弓を有する患者を識別し、かつ狭い歯列弓を有する患者に対して特に設計された特有の予測モデリング・アルゴリズムを適用するように構成することができる。
[0042]予測されたモデルが生成されると、システム１００は、その予測されたモデルを独立して表示することができ、さらに予測されたモデルを患者の口の構造の現在の位置との比較を行うことができる。例えば、システムは、患者の歯の予測されたモデルを現在の３Ｄデジタルモデルに重畳して、２つのモデル間の歯の位置の差を（例えば、図５で示すように）視覚的に示すことができる。システム１００はまた、歯の移動特性を定量的に表示するために、図６Ａおよび図６Ｂのカラーコーディング技法を使用することもできる。
[0043]この予測モデリングは、いくつかの治療形態の予測される効果、および継続する他の形の口腔治療の効果を示すために歯科医により使用され得る。例えば、不十分な口の衛生法に起因する臨床的に有意な負の変化が患者で検出された場合、予測されたモデリングは、継続される不十分な口の衛生法の結果を示すために歯科医により使用され得る（例えば、「これは、あなたが歯磨きおよび歯間の掃除をよく行わない場合に、来年あなたの歯色がどのように見えるかを示しており、あなたの歯肉線は、さらに２ｍｍ退行しているでしょう」）。同様に予測モデリングは、歯列矯正治療の必要性を示すために使用され得る（例えば、「いま歯列矯正治療を行わない場合、あなたの歯は、２年でこの位置になるでしょう。したがって、待って治療を後で行うよりも、いま治療を行う方がよい」）。さらに予測モデリングは、歯の治療の予測される結果を示すために使用され得る。例えば、歯科医は、システムを使用して、患者の現在の歯の位置を、矯正装具を取り付けた後の予想される歯の位置と比較することができる。
[0044]システムはまた、患者の受診に備えて歯科医により使用することができる。システムは、前に記憶したモデルレンダリングを使用して、患者の今度の受診時における患者の口腔の予測モデルを生成することができる。歯科医は、次いで、患者が予約して来院する前に、患者の口腔を仮想的に検査することができる。さらにシステムは、患者の歯の予測された仮想モデルを、患者の受診中に取り込まれた実際のモデルと比較することができる。この比較は、例えば、改善された口の衛生法に、または新たに発症した急性の口の病気（例えば、口腔がん）に起因する、患者の口腔内の何らかの予測しない変化を自動的に強調することになる。
[0045]同様に、予測モデリングは、歯の治療の様々な形の有効性を評価するために使用され得る。例えば、矯正装具が患者の歯に取り付けられていた場合、システムを使用して、スケジューリングされた予約時に患者の歯はどのように見えるかの予測モデルを生成することができる。患者の実際の歯の位置が予測された歯の位置と適切に一致しない場合、歯科医は、それに従って、処方した療法を修正する（例えば、装具の張力を調整する）ことができる。
[0046]上記で述べたように、システムは、患者の口腔の様々な態様の変化を評価し、かつ予測するために使用され得る。直線、非直線、およびモデルベースの予測モデリングのためのシステムおよび機構が、歯の位置変化の点で論じられているが、歯形、歯の位置、歯色、歯の化学的な構造、歯肉線の位置（すなわち、退縮）、軟組織の形状、および軟組織の色の変化を評価し、かつ予測するために、同様のモデリング技法が実装され得る。
[0047]歯形の変化は、歯の摩耗、エナメル質の腐敗、欠け、または修復部の喪失を示すことができる。歯形の変化を評価するために、システムは、異なる時間に取得された２つのデジタルモデルから歯をセグメント化する。いくつかの構成（例えば、光学式表面走査を用いて構成されたモデルを用いるものなど）では、歯のモデルは、歯冠だけを含むようにセグメント化される。他の構成（例えば、３Ｄモデルを生成するためにＣＴ走査プラットフォームが使用される場合）では、セグメント化された歯は、歯冠と歯根を共に含むことができる。システムは、次いで、ほとんど変化する可能性のない特徴（例えば、頬および舌面）に基づき、歯の最も適合した重畳を個々に行う。システムは、次いで、「ヒートマップ」（すなわち、定量的なカラーコーディング）として、それぞれの歯に対する形状の差を個々に視覚化する。代替的に、または加えて、システムは、歯列弓全体の２つの走査の最も適合した重畳を実施することができ、かつ歯列弓全体の差を「ヒートマップ」として視覚化することができる。軟組織の形状の変化は、全体の歯列弓モデルを重畳することにより、またはモデルの他の特定の部分／解剖学的構造をセグメント化することにより、同様に評価し、かつ表示することができる。歯形の変化は、上記で論じたように、直線モデリング、非直線モデリング、または他の患者からの記憶されたデータにモデルを当てはめることにより予測され得る。例えば、いくつかの構成では、システムは、歯ぎしりもしくは摩耗に起因する歯列弓の、または個々の歯の高さもしくは形状の変化を監視することになり、将来における歯の高さまたは形状を予測するために同じ摩耗速度を適用することができる。
[0048]互いに対する歯の位置変化は、歯列矯正治療に対する必要性を示し、かつ歯の位置に影響を与えるおそらく他の健康状態を示すことができる。変化はまた、現在処方されている歯列矯正治療の有効性を示すこともできる。歯の位置変化を評価するために、システムは、２つ以上のデータセットに対する共通の幾何形状を確立する。いくつかの構成では、これは、データセットにおける３つの共通点を特定することにより行われる。歯列矯正を追跡する場合、歯に付けられた装具または口腔中線（すなわち、口蓋）における点は、走査間で共通の幾何形状を確立するためのマーカとして使用され得る。歯は再度、上記で述べたモデルからセグメント化される。さらに骨情報がデータセット（すなわち、ＣＴ走査モデル）で利用可能である場合、モデルは、下顎骨それ自体を用いて位置合わせすることができる。モデルは、次いで重畳され、かつ表示される（すなわち、図６）。加えて、歯の位置変化は、各歯冠の中点位置を比較することにより定量化される。このデータは、数値的に示される、または「ヒートマップ」（すなわち、定量的なカラーコーディング）としてグラフィカルに表示され得る。
[0049]前に述べたように、歯色の変化は、変色、歯石の進行、または歯の活力の変化を示すことができる。色の変化は、上記で論じたように、全体モデルから歯を再度セグメント化することにより評価され得る。色の変化は、２つの走査間で色の差が閾値を超えた場合、モデル上の表面を着色することにより２進法で示すことができる。代替的に、「ヒートマップ」は、２つの口腔走査間の各歯の各位置における色の差の程度を示すために使用され得る。同様の比較／表示機構が使用されて、歯の化学的構造の変化を示す。しかし、写真と同様の画質の光学式走査を使用して色の変化を評価することができるが、他の撮像モダリティ（例えば、蛍光撮像）が、化学的構造の変化を良好に示すことができる。軟組織の色の変化が同様に評価され、かつ表示され得る。歯色の変化はまた、上記で述べたように、直線、非直線、および最適適合モデリング技法を用いて予測され得る。例えば、いくつかの構成では、システムは、歯の色（各個々のボクセルまたは全体としての歯の平均色のいずれか）の変化を監視することになり、かつ歯色（例えば、色、陰影、半透明性など）における線形、または非線形の連続する変化を仮定することにより、歯（または歯モデルの特定のエリア／ボクセル）の将来の色を予測することになる。
[0050]歯肉線の退縮は、歯周病の発症、または不十分な歯磨き技法を示すことができる。歯肉線位置の変化を評価するために、歯冠先端部から歯肉線までの距離が、異なる位置（例えば、頬および舌など）で、現在のモデルと以前のモデルの両方に対して測定される。その差は、１つのモデルを他のものに重畳することにより、かつ２つのモデル間を選択的に切り換えることにより視覚化され得る。差は、定量的に数値で示すことができるが、あるいは「ヒートマップ」表示により示すこともできる。
[0051]システムにより提供される比較および評価技法は、必ずしも上記で述べた機構に限定されない。例えば、３次元モデルは、Ｘ線、光学式走査、光学写真撮像（すなわち、色表面走査）、またはそれらの様々な組合せを用いて生成することができる。さらに、蛍光走査を使用して、口腔がんおよび口腔の損傷を監視し、検出することができる。熱撮像を使用して、歯根感染（すなわち、必要な歯根管）、傷／がんの疑い、特定の歯への血流の変化（歯の活力を示す）、唾石の存在／場所、歯の割れ、副鼻腔炎、局所麻酔の有効性、骨／神経の障害、治療／人工装具に対するアレルギー反応、および他の歯周状態を識別することができる。比較のために使用され得る他の撮像プラットフォームは、例えば、写真、透視法、蛍光、および超音波などを含む。
[0052]上記で述べた例は、長い期間にわたって（例えば、異なる来院など）取り込まれたデータを比較することを対象としているが、システムはまた、様々な刺激に対する患者の短期間の反応を評価するために使用することもできる。例えば、第１の走査は、負荷のない状態における歯を表すことができ、また第２の走査は、歯にトルク／力が加えられたときの歯を示す。これらの２つの走査の比較は、特定の歯が、外力に応じてどのくらい動くかを示すことになる。同様に第２の走査は、患者の歯肉に圧力が加えられ（かつ解放された）後に行われ得る。比較することは、使用される特定の撮像モダリティに従って、刺激に応じた温度、幾何形状、および色の変化を示す情報を提供することができる。
[0053]図１は、様々な走査プラットフォームに直接結合されたシステム１００を示しているが、本明細書で述べられた処理および比較技法は、必ずしも走査デバイスに直接結合された専用のコンピュータシステムにより行われる必要のないことも理解されたい。そうではなくて、いくつかの構成では、単一のスキャナシステム（すなわち、ＣＴスキャナ１０５）を使用してデータを取り込み、３Ｄモデルを生成するために使用され、それらは次いで、記憶リポジトリに記憶される。記憶されたデータ／モデルには、次いで、複数の解析／表示システムにより、ローカルエリアネットワーク、広域ネットワーク、またはインターネットを介して、共通のメモリからアクセスすることができる。その結果、複数の医師が、記憶されたデータ／モデルを比較することにより、複数の場所から同時に、複数の患者と作業することができる。
[0054]最後に、上記で論じた例の多くは、解析のために個々の歯をセグメント化することを含むが、本明細書で述べられた機構およびシステムは、完全な、セグメント化されない歯列弓に対して解析を行うように適合され得る。
[0055]したがって、本発明は、とりわけ、時間経過と共に、同じ患者に対する様々な撮像モダリティの２つ以上の歯の走査を比較することにより定量的な比較データを生成し、臨床的に有意な変化を含む変化を自動的に検出し、かつ予想される口腔状態を予測的にモデル化するためのシステムおよび方法を提供する。本発明の様々な特徴および利点は、添付の特許請求の範囲に記載される。
１００ システム
１０１ プロセッサ
１０３ 非一時的なコンピュータ可読メモリ
１０５ ＣＴスキャナ
１０７ ３Ｄ光学式スキャナ、光学式表面スキャナ
１０９ 撮像モダリティ・スキャナもしくは撮像デバイス
１１１ 表示ユニット
１１３ ユーザインターフェース・デバイス
１１５ ネットワークまたはインターネット
５０１Ａ 第１の位置
５０１Ｂ 第２の位置
５０３Ａ 第１の位置
５０３Ｂ 第２の位置
６０５ 歯の前部

Claims (25)

  1. 口腔状態(oral condition)を評価する方法であって、
    第１の患者の口腔の少なくとも一部の部分の第１のデジタル表現を、前記第１の患者の前記口腔の前記部分の第２のデジタル表現と比較するステップであり、前記第１のデジタル表現が、第１の時間における前記口腔の前記部分を表し、かつ前記第２のデジタル表現が、第２の時間における前記口腔の前記部分を表しており、前記第２の時間が前記第１の時間の後である、ステップと、
    前記第１のデジタル表現と前記第２のデジタル表現との間で少なくとも１つの臨床的に有意な(clinically-significant)差を自動的に識別するステップと、
    前記少なくとも１つの臨床的に有意な差を強調させるような仕方で前記第２のデジタル表現を表示するステップと
    を含む方法。
  2. 前記第１のデジタル表現は、前記第１の患者の前記口腔の前記部分の第１の３次元デジタルモデルを含み、また前記第２のデジタル表現は、前記第１の患者の前記口腔の前記部分の第２の３次元デジタルモデルを含み、前記第２のデジタル表現を表示する前記ステップが、前記第１のデジタル表現を前記第２のデジタル表現の上に重畳させて表示するステップ含む、請求項１に記載の方法。
  3. 前記少なくとも１つの臨床的に有意な差は、少なくとも１つの歯の位置変化を含み、また前記第１のデジタル表現を前記第２のデジタル表現の上に重畳させて表示する前記ステップは、前記第１のデジタル表現の前記少なくとも１つの歯の位置と、前記第２のデジタル表現の前記少なくとも１つの歯の位置との差を強調する(highlights)ことである、請求項２に記載の方法。
  4. 少なくとも１つの歯の位置の前記変化は、ピッチ変化、ヨー変化、およびロール変化からなる群のうちの少なくとも１つの変化を含む、請求項３に記載の方法。
  5. 前記少なくとも１つの臨床的に有意な差は、歯肉線(gum line)の位置変化を含み、また前記第１のデジタル表現を前記第２のデジタル表現の上に重畳させて(overlaid)表示する前記ステップが、前記第１のデジタル表現における前記歯肉線の位置と、前記第２のデジタル表現における前記歯肉線の位置との差を強調する、請求項２に記載の方法。
  6. 前記少なくとも１つの臨床的に有意な差は、歯形の変化を含む、請求項１に記載の方法。
  7. 前記第２のデジタル表現を表示する前記ステップは、前記口腔内の様々な場所(different locations)における前記臨床的に有意な差の変化の程度を示す重畳されたカラーコーディングを用いて、前記第２のデジタル表現を表示するステップを含む、請求項１に記載の方法。
  8. 前記少なくとも１つの臨床的に有意な差は、少なくとも１つの歯の位置変化を含み、さらに、
    前記第１のデジタル表現から前記第２のデジタル表現への各歯に対する位置変化の大きさを測定するステップと、
    位置変化の前記大きさを閾値と比較するステップと
    を含み、
    前記重畳されたカラーコーディングを用いて、前記第２のデジタル表現を表示する前記ステップが、
    第１の歯に対する位置変化の前記大きさが前記閾値を超える場合、前記第１の歯の少なくとも一部を第１の色で表示するステップと、
    前記第１の歯に対する位置変化の前記大きさが前記閾値を超えない場合、前記第１の歯の少なくとも一部を第２の色で表示するステップと
    を含む、請求項７に記載の方法。
  9. 少なくとも１つの歯の位置の前記変化は、ピッチ変化、ヨー変化、およびロール変化からなる群のうちの少なくとも１つの変化を含む、請求項８に記載の方法。
  10. 前記少なくとも１つの臨床的に有意な差は、少なくとも１つの歯の色の変化を含み、さらに、
    前記第１のデジタル表現から前記第２のデジタル表現への前記口腔の表面上の第１の場所に対する色変化の大きさを測定するステップと、
    色変化の前記大きさを閾値と比較するステップと
    を含み、
    前記重畳されたカラーコーディングを用いて、前記第２のデジタル表現を表示する前記ステップが、
    第１の歯に対する色変化の前記大きさが前記閾値を超える場合、前記口腔の前記表面を、第１の色で示された前記第１の場所を用いて表示するステップと、
    前記第１の歯に対する色変化の前記大きさが前記閾値を超えない場合、前記口腔の前記表面を、第２の色で示された前記第１の場所を用いて表示するステップと
    を含む、請求項７に記載の方法。
  11. 前記第２のデジタル表現は、
    前記口腔の前記部分の表面の３次元表現と、
    前記３次元表現とは異なる種類の追加データと、
    前記３次元表現と前記追加データとの間の幾何学的(geometric)関係を示す情報と
    を含む、請求項１に記載の方法。
  12. 前記患者の前記口腔の走査からのデータに基づいて、前記第２のデジタル表現を生成するステップと、
    コンピュータ可読メモリに記憶された前記患者の前記口腔の以前の走査からのデータに基づいて、前記第１のデジタル表現を生成するステップと
    をさらに含む、請求項１に記載の方法。
  13. 前記患者の前記口腔の走査からのデータに基づいて、前記第１のデジタル表現を生成するステップと、
    前記口腔の前記部分の将来の状態を予測することにより、前記第２のデジタル表現を生成するステップと
    をさらに含む、請求項１に記載の方法。
  14. 前記患者の前記口腔の第２の、後で行われた走査からのデータに基づいて、第３のデジタル表現を生成するステップであり、前記第２の、後で行われた走査は、前記第２のデジタル表現の前記予測された将来の状態に対応する時間に行われる、ステップと、
    前記第２のデジタル表現と前記第３のデジタル表現との間の少なくとも１つの臨床的に有意な差を自動的に識別するステップと、
    前記少なくとも１つの臨床的に有意な差を強調させるような仕方で前記第３のデジタル表現を表示するステップと
    をさらに含む、請求項１３に記載の方法。
  15. 前記第１のデジタル表現が、刺激の前の前記口腔の状態を表し、前記第２のデジタル表現が、前記刺激の後の前記口腔の状態を表すように、前記第２の時間の前でかつ前記第１の時間の後に、前記口腔の一部を刺激するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
  16. 前記第１の時間に第１の撮像モダリティ(modality)により、前記第１のデジタル表現を生成するステップと、
    前記第１の時間に第２の撮像モダリティにより前記患者の前記口腔の少なくとも一部の第３のデジタル表現を生成するステップであり、前記第２の撮像モダリティが、前記第１の撮像モダリティとは異なる、ステップと、
    前記第２の時間に、前記第１の撮像モダリティにより前記第２のデジタル表現を生成するステップと、
    前記第２の時間に、前記第２の撮像モダリティにより前記患者の前記口腔の少なくとも一部の第４のデジタル表現を生成するステップと、
    前記第３のデジタル表現と前記第４のデジタル表現との間の少なくとも１つの第２の臨床的に有意な差を自動的に識別するステップと、
    前記少なくとも１つの第２の臨床的に有意な差を強調させるような仕方で前記第４のデジタル表現を表示するステップと
    をさらに含む、請求項１に記載の方法。
  17. 前記第１の撮像モダリティおよび前記第２の撮像モダリティのそれぞれは、３Ｄ表面走査、２Ｄ写真撮像、放射線透過撮像(radiographic imaging)、超音波撮像、透視法(transillumination)、光コヒーレンス断層撮影法(tomography)、テラヘルツ撮像、赤外線反射撮像、赤外線撮像、および蛍光撮像からなる群から選択される、請求項１６に記載の方法。
  18. 前記第１の時間に、光学式表面走査データの第１の組を受け取るステップと、
    光学式表面走査データの前記第１の組に基づいて、前記第１の患者の前記口腔の少なくとも一部の第１の３次元表面モデルとして前記第１のデジタル表現を生成するステップと、
    前記第１の時間にＸ線データの第１の組を受け取るステップと、
    Ｘ線データの前記第１の組に基づいて、前記第１の患者の前記口腔の少なくとも一部の第１の３次元Ｘ線モデルを生成するステップと、
    前記第２の時間に光学式表面走査データの第２の組を受け取るステップと、
    光学式表面走査データの前記第２の組に基づいて、前記第１の患者の前記口腔の少なくとも一部の第２の３次元表面モデルとして前記第２のデジタル表現を生成するステップと、
    前記第２の時間にＸ線データの第２の組を受け取るステップと、
    Ｘ線データの前記第２の組に基づいて、前記第１の患者の前記口腔の少なくとも一部の第２の３次元Ｘ線モデルを生成するステップと、
    前記第１の３次元Ｘ線モデルを、前記第２の３次元Ｘ線モデルと比較するステップと、
    前記第１の３次元Ｘ線モデルと前記第２の３次元Ｘ線モデルとの間のさらなる臨床的に有意な差を自動的に識別するステップと、
    前記さらなる臨床的に有意な差を強調させるような仕方で前記第２の３次元Ｘ線モデルを表示するステップと
    をさらに含む、請求項１に記載の方法。
  19. 前記第１の時間に光学式表面走査データの第１の組を受け取るステップと、
    前記第１の時間に写真画像の第１の組を受け取るステップと、
    光学式表面走査データの前記第１の組に基づいて、前記第１の患者の前記口腔の少なくとも一部の第１の３次元表面モデルとして前記第１のデジタル表現を生成し、かつ第１の写真と同様の画質の３次元表面モデルを生成するために、写真画像データの前記第１の組を、前記第１の３次元表面モデル上に重畳するステップと、
    前記第２の時間に光学式表面走査データの第２の組を受け取るステップと、
    前記第２の時間に、写真画像データの第２の組を受け取るステップと、
    光学式表面走査データの前記第２の組に基づいて、前記第１の患者の前記口腔の少なくとも一部の第２の３次元表面モデルとして前記第２のデジタル表現を生成し、かつ第２の写真と同様の画質の３次元表面モデルを生成するために、写真画像データの前記第２の組を、前記第２の３次元表面モデル上に重畳するステップと
    をさらに含む、請求項１に記載の方法。
  20. 第１の切換え命令を受け取るステップと、
    前記第１の切換え命令に応じて、前記第２のデジタル表現の第１の表示を、前記第２のデジタル表現の第２の表示に変更するステップと
    をさらに含む、請求項１に記載の方法。
  21. 前記第２のデジタル表現は、前記第１の患者の前記口腔の前記部分の第１の３次元デジタルモデルを含み、また前記第２のデジタル表現は、前記第１の患者の前記口腔の前記部分の第２の３次元デジタルモデルを含み、前記第２のデジタル表現を表示する前記ステップは、前記第１のデジタル表現を前記第２のデジタル表現上に重畳させて表示するステップを含み、また前記第２のデジタル表現の前記第１の表示から、前記第２のデジタル表現の第２の表示へと変更する前記ステップは、前記表示から前記重畳された画像を取り除き、かつ前記口腔内の様々な場所における前記臨床的に有意な差の変化の程度を示す、前記第２のデジタル表現上に重畳されたカラーコーディングを表示することを含む、請求項２０に記載の方法。
  22. 前記第２のデジタル表現の前記第２の表示は、前記第２のデジタル表現の変更されていない３次元表示である、請求項２０に記載の方法。
  23. 第２の切換え(toggle)命令を受け取るステップと、
    前記２の切換え命令に応じて、前記第２のデジタル表現の前記変更されていない３次元表示の前記表示から、前記第１のデジタル表現の前記変更されていない３次元表示に変更するステップと、
    第３の切換え命令を受け取るステップと、
    前記第３の切換え命令に応じて、前記第１のデジタル表現の前記変更されていない３次元表示から、前記第２のデジタル表現の前記変更されていない３次元表示に変更するステップと
    をさらに含む、請求項２２に記載の方法。
  24. 歯の状態を評価する方法であって、
    第１の患者の口腔の少なくとも一部の第１のデジタル表現を、前記第１の患者の前記口腔の前記部分の第２のデジタル表現と比較するステップであり、前記第１のデジタル表現が、第１の時間における前記口腔の前記部分を表し、かつ前記第２のデジタル表現が、第２の時間における前記口腔の前記部分を表し、前記第２の時間が、前記第１の時間の後である、ステップと、
    前記第１のデジタル表現と前記第２のデジタル表現との間の少なくとも１つの臨床的に有意な差を自動的に識別するステップと、
    前記少なくとも１つの臨床的に有意な差を強調させるような仕方で前記第１のデジタル表現を表示するステップと
    を含む方法。
  25. 口腔状態を評価する方法であって、
    第１の患者の口腔の少なくとも一部の第１のデジタル表現を、前記第１の患者の前記口腔の前記部分の第２のデジタル表現と比較するステップであり、前記第１のデジタル表現が、第１の時間における前記口腔の前記部分を表し、かつ前記第２のデジタル表現が、第２の時間における前記口腔の前記部分を表し、前記第２の時間が、前記第１の時間の後である、ステップと、
    前記第１のデジタル表現と前記第２のデジタル表現との間の少なくとも１つの臨床的に有意な差を自動的に識別するステップと、
    前記少なくとも１つの臨床的に有意な差を強調させるような仕方で前記第１のデジタル表現および前記第２のデジタル表現の組合せを表示するステップと
    を含む方法。
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