JP2017051618A

JP2017051618A - 焼結プリフォームから歯科用修復物を作製する方法

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Publication number: JP2017051618A
Application number: JP2016175521A
Authority: JP
Inventors: クリストファーリーソンデイヴィッド; Christopher Leeson David; エー．ジョカダマルコ; A Jokada Marco; ゴレスタニアンネマグルディヴァヒ; Golestanian Nemargrdi Vaheh; マダニプアホセイン; Madanipour Hossein
Original assignee: James R Glidewell Dental Ceramics Inc
Current assignee: James R Glidewell Dental Ceramics Inc
Priority date: 2015-09-08
Filing date: 2016-09-08
Publication date: 2017-03-16
Anticipated expiration: 2036-09-08
Also published as: US10258440B2; US20170065380A1; US11266485B2; US20240138963A1; US11864962B2; JP6687491B2; DE102016015911B4; US20220183801A1; US20190274796A1; DE102016116785A1; US20190192264A1; DE102016116785B4; US10973616B2

Abstract

【課題】特注の歯科用修復物を、プリフォーム本体とプリフォームステムとを含むプリフォームから成形するための方法を提供すること。【解決手段】プリフォームステムの位置に対してプリフォーム本体の幾何形状内に修復物設計のための１つまたは複数の入れ子位置を生成するための方法がさらに開示される。チェアサイドの適用のために機械加工を最適化するように選択された入れ子位置に基づいて機械加工指示を生成するための方法がさらに開示される。【選択図】図１

Description

関連出願
本出願は、参照により全体が本明細書に組み込まれた、２０１５年９月８日提出の米国仮特許出願第６２／２１５，５２５号の優先権を主張する。

歯科の分野で使用するものとして知られるセラミック材料は、クラウン、ブリッジなどの高強度の修復物を提供する。セラミック材料の中には完全焼結時に８００ＭＰａを超える曲げ強度値を有するものがあり、これにより、修復物は欠け、破損、および摩耗に強いものとなる。材料の進歩により、許容強度を維持しつつ、色および半透明性の点で審美性が高まり、修復物をこのような材料から経済的に製造することができる。

コンピュータ支援設計プロセスにより作製された歯科用修復物を、完全密度まで加熱するときの全体的なサイズの減少に対応する拡大率を用いて、未焼結セラミックまたはビスクセラミックの段階の多孔セラミック材料からＣＡＭプロセスによりミリングすることができる。ミリング後、多孔修復物設計を完全密度まで焼結させて、最終修復物を製造する。不都合なことに、多孔セラミック歯科用設計をミリングし、ミリングされた形状を焼結して最終歯科用修復物を形成するという別個のステップがあるため、歯科医がセラミック修復物をチェアサイドで作製することができず、患者が修復のために待たなければならない時間が長くなる。

修復物を作製するために無駄にする材料の量を減らすため、米国特許出願第２００６／０２０４９３２号は、最終歯科用成形品によく似た幾何形状およびサイズに予め構成された組立体または「スマート」ミルブランクのライブラリを開示している。単一のサイズおよび形状を有する従来のミルブランクと比べて材料の無駄を減らすことができるため、貴石材料または準貴石材料を使用する際には望ましい。このスマートミルブランクライブラリは、縮尺以外によって異なる幾何形状を有する、かつ好ましくはせいぜい１つの対称面を有する一連のブランクを含むものとして記載されている。ミリング機械用の方向別取付キーを有するミリングホルダにより、ブランクが成形装置内に取り付けられる。

また、略網状のミリング可能なブランクからセラミック修復物を作製する方法が、例えば、参照により全体が本明細書に組み込まれた、本出願人の米国特許出願公開第２０１３／０３１６３０５号明細書から公知である。この文献では、修復物の形状を細密に再現してチェアサイドのプロセスにおける材料の除去を最小化するように設計された様々な形状のミリング可能なブランクを含むキットが開示されている。キットは、様々な形状および濃淡の修復物ブランク、チェアサイドソフトウェア、およびミリング可能なブランクを、歯科医が輪郭に合わせた完成修復物に変えるチェアサイドミリング機械を含む。

米国特許出願第２００６／０２０４９３２号米国特許出願公開第２０１３／０３１６３０５号明細書米国特許第８，２９８，３２９号明細書米国特許出願公開第２００９／０１１５０８４号明細書米国特許出願公開第２０１３／０２３１２３９号明細書米国特許出願公開第２０１３／０３１３７３８号明細書

クラウンなどの特注の歯科用修復物を機械加工可能なプリフォームから作製するための方法が開示される。方法は、成形後に材料を補強するためのさらなる加工ステップを必要とすることなく、十分な強度および硬度特性を有する材料を、患者の口内に直接挿入できる歯科用修復物に成形するのに適している。本明細書に記載の方法および装置により、完成歯科用修復物の調製に必要な時間を短くすることができる。焼結ジルコニアなどの強度および耐久性で知られる完全焼結材料を、成形後の焼結プロセスを必要とすることなく、チェアサイドの適用において、またはラボラトリにおいて修復物に直接成形できると有利である。新規の焼結された成形プリフォームおよび成形ツール、ならびに固有の入れ子方法、機械加工法、およびツール経路が記載される。

最終的な特注の歯科用修復物が成形される焼結プリフォームは、焼結材料の本体と、プリフォーム本体の中心から突出するステムとを含む。歯科医院のチェアサイドのミリング機械で使用するときに、特注の完成品を作製する時間が大幅に短くなる。焼結プリフォームの固有の特徴は、ほとんどの特注の修復物設計に対応するプリフォーム本体のサイズおよび形状を含み、歯科用修復物の成形プロセス中に除去される焼結材料の量を減らす。有利には、プリフォームの形状が、歯科用修復物を入れ子（ネスト（nest））にするための複数のオプションに対応し、ステム配置オプションに基づいて入れ子位置を選択するための本明細書に記載の方法により、焼結材料から歯科用修復物を成形するための固有のツール経路を生成することができる。

未焼結材料を取得するステップと、未焼結材料を本体およびステムを有する未焼結の中間成形体に成形するステップと、中間成形体を完全密度に焼結して焼結プリフォームを形成するステップとを含む、焼結プリフォームを作製するための方法も開示される。未焼結材料をブロックの形で取得した後に、本体（２０１）、ステム（２０２）、および場合により、必要であれば焼結時の収縮に対応するように拡大される取付部（２０３）を含む一体成形体にミリングしてもよい。あるいは、未焼結材料を、例えば射出成形により、未焼結の中間成形体に成形してもよい。さらなる代替例では、未焼結材料を最初に第１の成形体に成形し、その後続けてミリングして、焼結前に形状を微調整して第２の成形体にすることができる。

特注の歯科用修復物を作製するための方法は、公知のＣＡＤ（コンピュータ支援設計）プロセスにより特注の修復物を設計するステップと、ＣＡＤ歯科用修復物設計をプリフォーム本体のコンピュータモデル内に入れ子にするステップと、機械加工法および入れ子にした修復物設計の位置情報からツール経路を生成するステップと、焼結プリフォームを最終修復物に機械加工するステップとを含む。一実施形態では、方法は、修復物設計をプリフォーム本体内に入れ子にするステップを含み、プリフォームステムは、隣接する歯の隣接接触領域の外側に位置決めされる。方法は、修復物の咬合（occlusal）側または修復物の内面を成形するための少なくとも２つのツール経路を生成するステップをさらに含み、第１のツール経路は、プリフォームステムに隣接するツール経路入口点を有し、第２の他のツール経路は、プリフォームの前側、すなわちステムと反対側にツール入口点を有する。別の実施形態では、咬合側から修復物を成形するための少なくとも２つのツール経路が設けられ、修復物の内面側を成形するための少なくとも２つの追加のツール経路が設けられる。

図１Ａは、一実施形態による、プリフォームから成形され、ステムに取り付けられた歯科用修復物の側面斜視図である。図１Ｂは、一実施形態による歯科用修復物を示す図である。図１Ｃは、プリフォームのモデル内に入れ子にされた歯科用修復物のコンピュータモデルを示す図である。図２Ａは、一実施形態による、マンドレル上のプリフォームの上面斜視図である。図２Ｂは、一実施形態によるプリフォームの底面斜視図である。図２Ｃは、一実施形態によるプリフォームの底面図である。図２Ｄは、、一実施形態によるプリフォームの側面図である。一実施形態による研削ツールの側面図である。修復物設計に適用されるツール経路を示す図である。一実施形態による、傾斜上のツール経路の一部を示す図である。図５Ａは、一実施形態による、下り坂のツール経路を示す図である。図５Ｂは、一実施形態による、上り坂のツール経路を示す図である。図６Ａは、一実施形態による、接触領域を示す入れ子方法の図である。図６Ｂは、咬合面観（occlusal view）からの、プレパレーションの隣接する歯の間の接触領域を示す、入れ子方法の図である。図７Ａは、一実施形態による修復物設計および入れ子方法の咬合面観の図である。図７Ｂは、一実施形態による修復物設計および入れ子方法の内面観の図である。焼結プリフォームから修復物を作製するための機械加工法の一実施形態を示す図である。焼結プリフォームから修復物を作製するための機械加工法の一実施形態を示す図である。焼結プリフォームから修復物を作製するための機械加工法の一実施形態を示す図である。焼結プリフォームから修復物を作製するための機械加工法の一実施形態を示す図である。一実施形態による、修復物設計をプリフォーム内に入れ子にするための方法のフローチャートである。一実施形態による、修復物設計をプリフォーム内に入れ子にするための方法のフローチャートである。

特注の歯科用修復物を作製するための方法について本明細書で説明する。機械加工可能なプリフォームから機械加工された歯科用修復物が図１Ａに示される（１００）。一実施形態では、プリフォームは、後工程の焼結を必要することなく、歯科医院のチェアサイドでクラウンなどの最終歯科用修復物に機械加工し、患者の口内に直接固定することのできる焼結プリフォーム材料を含む。完全焼結された最終歯科用修復物を調製するために必要な時間を短くする、焼結プリフォームを特注の最終歯科用修復物に機械加工するための方法が提供される。本明細書に開示された方法および装置は、固有のプリフォーム設計、入れ子法、ツール経路、および機械加工法を含む新規な特徴を含む。さらなる実施形態では、プリフォーム、研削ツール、ならびに、修復物設計をプリフォーム内に入れ子（nest）にし、かつ修復物の成形後の焼結を必要とすることなく、チェアサイドで最終修復物を成形するためのツールを生成するためのコンピュータプログラムまたはモジュールを含むキットが提供される。

図２Ａおよび図２Ｂでは、プリフォーム（２００）の一実施形態が、歯科用修復物（１０１）が機械加工される本体（２０１）と、本体（２０１）から突出するステム（２０２）とを含む。図２Ａに示すように、焼結プリフォーム（２００）は、プリフォーム（２００）を成形機械に固定するための、マンドレル（２１６）に取り付けられた取付部（２０３）を含んでもよい。本明細書での使用に適した機械は、３＋１軸ＣＮＣ機械のように少なくとも３つの軸を有する。機械加工後、修復物（１０１）は完成し、焼結プリフォームの残りのステム（１０２）は、患者の歯のプレパレーションに直に配置するために容易に除去することができる。

一実施形態では、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、および図２Ｄに示す焼結プリフォーム（２００）は、湾曲外面（２０４）と、ＣＮＣ機械の成形ツールのｚ軸方向である円筒体長さ（線Ａ−Ａ’）とを有する円筒形本体（２０１）を有する。本体（２０１）の中心部（２０５）は、下端領域（２０６）と上端領域（２０７）との間で延びる。図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、および図２Ｄでは、円筒形本体（２０１）の長さ（Ａ−Ａ’）が、ｙ軸方向のステム（２０２）の長さ（線Ｃ−Ｃ’に沿う）に略直交している。本実施形態では、ステムが、円筒形本体の中心部（２０５）の湾曲外面（２０４）上のステム接触点から突出し、成形機械に直接または間接的に取り付けるための取付部材（２０３）まで延びる。図２Ａ〜図２Ｄの焼結プリフォームは、空洞（２０８）をさらに含む。図２Ａ〜図２Ｃに例示した円筒形本体の中心部の湾曲外面（２０４）は略平滑である。

図２Ｃに示す実施形態では、円筒形本体（２０１）は、下端面（２０９）および上端面（２１０）に平行な略円形の横断面（線Ｂ−Ｂ’）を含む。円筒形本体の端部は、円形の下端面（２０９）および上端面（２１０）を含む。本実施形態では、下端面（２０９）が凹面（２１１）を有し、この凹面（２１１）から空洞（２０８）が円筒形本体内へ延びて、プリフォーム内面（２１２）を画成する。修復物設計が成形される中心部の円形横断面の外径は、約１２ｍｍ〜約２０ｍｍ、または約１３ｍｍ〜約１８ｍｍ、または約１４ｍｍ〜約１７ｍｍであってよい。上端部と下端部との間のプリフォーム本体の長さは、例えば、咬合面の最も高い点から歯の辺縁の最も低い点まで測定したときに、ほとんどの歯科用修復物設計の高さに対応するのに十分なものであり、したがって、プリフォーム本体の長さまたはプリフォーム本体の中心部は、２０ｍｍ未満、もしくは１８ｍｍ未満、もしくは１６ｍｍ未満、もしくは１５ｍｍ未満であってよく、または約１０ｍｍ〜１５ｍｍであってもよい。一部の実施形態では、中心部の横断面の直径とプリフォーム本体の長さとの比は１．０：１．０よりも大きい。

プリフォーム本体（２０１）は、円筒体以外の形状、例えば楕円筒体、多面体、湾曲した多面体、平坦面のある円筒体、正方形、丸縁部のある正方形などを含んでもよい。一実施形態では、不規則形状を有するプリフォーム本体の寸法は、修復物設計のｚ軸の周りの全回転に備えたものである。プリフォーム本体は、約１２ｍｍ超の内接円の直径と、ステム接触点における約２０ｍｍ未満の外接円の直径とを持つ横断面幾何形状（上面および下面に平行）を有してもよい。

一部の実施形態では、本体（２０１）が、本体長さ全体にわたって略均一な横断面寸法を有してもよく、上端面（２１０）および／または下端面（２０９）が平坦である。あるいは、プリフォームは、プリフォーム本体（２０１）の湾曲外面（２０４）と上端領域（２０７）および下端領域（２０６）を画成する上端面（２１０）および／または下端面（２０９）との間に成形縁部（２１３）を含んでもよい。あるいは、プリフォーム本体は、空洞（２０８）の周囲に沿って成形縁部（２１３’）を有してもよい。例えば、図２Ａ〜図２Ｄに示すように、フィレット縁部が下端面の凹面（２１１）を取り囲む。

一部の実施形態では、プリフォームは、少なくとも１つの面取り縁部、少なくとも１つのフィレット縁部、または面取り縁部およびフィレット縁部の両方を含む。例えば、図２Ａ〜図２Ｄに示すように、フィレット縁部は下端面の凹面（２１１）を取り囲む。他の実施形態では、円筒形の湾曲外面（２０４）と下端面（２０９）または上端面（２１０）との間の成形縁部（２１３）を面取りしてもよい。空洞（２０８）周囲に沿った成形縁部（２１３’）を面取りしてもよい。プリフォーム本体の下端領域（２０６）および／または上端領域（２０７）は、中心部（２０５）の幅または直径よりも小さい横断面幅または直径を有してもよい。一部の実施形態では、成形縁部を有するプリフォームは、最終修復物のクラウンを作製するときに除去される焼結材料が少なく、成形時間が短くなる。また、成形縁部により、成形ツールが空洞にアクセスしやすくなり得る。

ステム（２０２）は、焼結プリフォーム本体（２０１）を成形機械内に支持しつつ、本体を最終歯科用修復物に成形する。ステム（２０２）は円筒形本体（２０１）とオプションの取付部材（２０３）とをつなぎ、ステムの縦軸（Ｃ−Ｃ’）は円筒形本体（Ａ−Ａ’）の長さに直交する。一部の実施形態では、ステムの縦軸は、本体に対する直交から約３０度以内または約４５度以内である。一例では、第１のステム端部が円筒形本体の中心部から延び、さらなる実施形態では、ステム接触点が、プリフォーム本体の下端部（２０９）と上端部（２１０）との間で略等距離にある。

一部の実施形態では、焼結プリフォームの成形前に、ステムの長さ（線Ｃ−Ｃ’に沿う）は、円筒形本体に隣接する第１のステム端部（２１４）におけるステム幅より大きくてもよい。（このために、例えば、ステムが円形横断面を有する実施形態において、幅を直径と区別せずに使用してもよい）。ステムの長さは約３ｍｍ〜約１２ｍｍ、または約３ｍｍ〜約１０ｍｍであってよい。一部の実施形態では、ステムの長さは約３ｍｍ超、または約４ｍｍ超、または約５ｍｍ超、または約６ｍｍ超、または約８ｍｍ超であってもよい。一実施形態では、第１のステム端部（２１４）の幅（直径）は、取付部材（２０３）に隣接する第２のステム端部（２１５）の幅（直径）よりも小さい。第１のステム端部の幅（直径）は、約１ｍｍ〜約４ｍｍ、または１ｍｍ〜約３ｍｍ、または約１．５ｍｍ〜約３ｍｍ、または１．５ｍｍ〜約２．５ｍｍ、または約４ｍｍ未満、または約３ｍｍ未満、または約２．５ｍｍ未満であってよい。一部の実施形態では、ステムの長さと（プリフォーム本体に隣接する）第１のステム端部（２１４）の幅または直径との比は、約１．５：１超、または約２：１超、または約３：１超である。

一実施形態では、ステムの長さは成形ツールの直径よりも大きい。本実施形態では、ステムの長さは、成形ツールが第１のステム端部近くに入って、ツール先端が焼結プリフォーム材料に接触することなく第１のツール経路に入るための空間を、プリフォーム本体（２０１）と取付部（２０３）との間に形成し、これによりツールの摩耗を減らす。第１のステム端部（２１４）におけるステム（２０２）の曲げ強度は、焼結状態からの機械加工中に焼結プリフォーム（２００）を支持するのに十分な高さであり、完成修復物を例えば手でステムから容易に折り取るのに十分な低さである。ステム形状は円筒体、テーパ円筒体、円錐体、角柱などであってよく、第１のステム端部により、ステム接触点でプリフォーム本体の中心部に連結される。

図２Ｂ〜図２Ｄに例示するように、プリフォーム空洞（２０８）は下端領域（２０６）または上端領域（２０７）の端面（２１０、２０９）から始まり、本体（２０１）内へ延びる。空洞の輪郭は、成形ツールによりアクセス可能なプリフォーム内面（２１２）を形成する。各空洞の形状は、同一であっても異なっていてもよく、限定されないが、反転円錐体、ドーム、円筒体、トラフなどを含んでもよく、または不規則形状を有してもよい。空洞の開口部またはブレイクアウトの幾何形状は、プリフォーム本体の中心部の外径または幅の約２０％〜８０％である幅（または、例えばブレイクアウト領域が円形である場合には直径）を有してもよい。空洞開口部またはブレイクアウトの寸法は、上端面、下端面、または中心部横断面の表面積の約５０％〜約８０％である表面積を有してもよい。空洞のおおよその深さは、プリフォーム本体の長さの５％〜５０％であってよい。円形空洞開口部は、端面から測定したときに、プリフォーム本体の外面の直径の最大約７５％の内径を有してもよい。

焼結プリフォームを、第２のステム端部（２１５）に接合された取付部材（２０３）により、成形機械に直接または間接的に取り付けることができる。図２Ａは、プリフォームを成形機械に間接的に取り付けるために、取付部材（２０３）がマンドレル（２１６）に連結された実施形態を示す。取付部材（２０３）は、図２Ａに例示するように、またはマンドレルに接着により取り付けるために、長方形、円形、または正方形として成形された略平坦面（２１７）を有してもよい。

さらなる実施形態では、ＣＡＤ／ＣＡＭベースのシステムにより、焼結プリフォームから歯科用修復物を機械加工するための方法が提供される。患者の歯のプレパレーション、ならびに場合により、周囲の歯および元の歯の構造についての解剖学的情報に関するデータが収集され、コンピュータまたはコンピュータ記憶媒体に記憶される。歯科用修復物ＣＡＤシステムにおいて、所望の修復物設計（１０７）のコンピュータモデルを、オペレータにより手動で作製しても、自動で提案してもよい。ＩＯＳＦＡＳＴＤＥＳＩＧＮ（商標）Ｓｙｓｔｅｍ（ＩＯＳＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ、ＳａｎＤｉｅｇｏ、ＣＡ）などの公知の設計システムが、本明細書で使用する歯科用修復物の設計に適している。患者の歯科用修復物設計のコンピュータモデルを、プリフォーム（１０８）のコンピュータモデル内に選択的に入れ子にして、選択されたＣＮＣ機械およびミリングツールまたは研削ツールなどの成形ツールの最適な機械加工条件を設定する。適切なチェアサイドミリング機械は、限定されないが、ＴＳ１５０（商標）ｃｈａｉｒ−ｓｉｄｅｍｉｌｌｉｎｇｓｙｓｔｅｍ（ＩＯＳＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ、ＳａｎＤｉｅｇｏ、ＣＡ）を含み、本明細書での使用に適した例示的な研削ツール（３００）が図３に示される。入れ子にした修復物設計（例えば、図６Ａ、図６Ｂ、図７Ａ、図７Ｂ）の位置データをＣＡＭシステムに供給して、本明細書でさらに説明するように、選択されたミリング機械および研削ツールの特性に基づいて、レース方向、ＸＹステップオーバ、最大Ｚ増分、送り速度、冷却剤パラメータなどを含む機械加工法（図４Ａ、図４Ｂ、図５Ａ、図５Ｂ）からツール経路を計算することができる。

修復物設計をプリフォームの幾何形状内に入れ子にするためのコンピュータで実行する方法が提供される。一実施形態では、歯科用ＣＡＤソフトウェアを使用して、修復物設計（１０７）のコンピュータ化３Ｄモデルを生成する。歯科用修復物設計の３Ｄモデルとプリフォーム（１０８）のコンピュータモデルとを、一般に、ＣＡＤシステム内のｚ軸に沿って位置合わせする。修復物設計をプリフォームの幾何形状内に入れ子にして、修復物設計の内面（１０５）（例えば、歯のプレパレーションに接触して取り付けられるように設計された歯科用修復物の内面）の空洞が、プリフォームの空洞（１０９）に隣接して位置合わせされるようにしてもよい。修復物の凹状内面（１０５）をプリフォームの空洞に隣接して位置合わせすることにより、成形プロセス中に除去される材料の量が少なくなる。

一実施形態では、入れ子にするステップは、修復物設計のコンピュータモデルに対するプリフォームステムの位置を方向付ける、ｚ軸周りの回転と、ｚ軸、ｘ軸、およびｙ軸の並進運動とを含む。機械加工条件および材料の除去を最適化する、修復物設計の外面に対するステムの位置を選択することができる。一実施形態では、修復物設計をプリフォームの幾何形状内に入れ子にして、図１Ａおよび図１Ｃに例示するように、第１のステム端部が、咬合面（１０３）と辺縁（１０４）との間の修復物設計の分割線上に、または分割線近くに位置するようにする。第１のステム端部と修復物の歯の辺縁（１０４）および／または隣接接触点との間に最小距離値が設定されるように、修復物設計を入れ子にしてもよい。プリフォームステムの接触点が修復物の辺縁または近心接触点（proximal contact point）および遠心接触点（distal contact point）から距離を置くように修復物設計を入れ子にすることにより、この領域において、ステムの除去時に生じ得る最終歯科用修復物の表面幾何形状の変化を最小化することができ、これにより、最終修復物の最適な装備が実現される可能性が高まる。

図６Ａ、図６Ｂは、修復物設計（６０１）をプリフォーム幾何形状内に入れ子にするための方法（６００）を示し、この方法は、修復物設計およびプリフォームのコンピュータモデルをｚ軸周りの回転に配置するステップと、ステムの長さ（ｙ軸（Ｃ−Ｃ’）に沿う）および隣の歯の隣接接触領域（６０６および／または６０７）の外側のステム接触点を位置決めするステップとを含む。隣接接触領域（６０６または６０７）とは、最終修復物歯（６０１）が患者の歯のプレパレーションに配置されるときに、同じアーチ（図６Ｂ）の隣接歯に接触し得る歯の表面を指す。遠心隣接接触領域（６０６）は、より後方に位置決めされた隣接歯（６１２）の近心面に接触し得る修復物歯の遠心面領域を含み、近心隣接接触領域（６０７）は、前向きの隣接歯（６１３）の遠心面に接触し得る修復物歯の近心面を取り囲む。遠心隣接接触領域（６０６）および近心隣接接触領域（６０７）を、専門家により特定しても、修復物設計ソフトウェアにより自動で特定してもよい。ステム接触点が近心接触領域（６０６）および／または遠心接触領域（６０７）の外側になるように修復物設計をプリフォーム内に入れ子にすることにより、ステムは最終修復物の近心接触点または遠心接触点に一致しなくなる。

プリフォームステムを、場合により、隣接接触領域（６０６、６０７）の外側の修復物設計（６０１）の頬側面（６１０）または舌側面（６１１）に位置決めしてもよい。さらなる実施形態では、修復物設計の頬側−舌側面と近心−遠心面との間にステムの長さ（Ｃ−Ｃ’）の軸を位置合わせするために、モデルを回転させる。修復物設計をプリフォーム本体のモデル内に入れ子にして、頬側面と隣接近心接触領域との間の近心頬側（mesio-buccal）ステム配置位置（６０３）、あるいは、設計の舌側面と近心隣接接触領域との間の近心舌側ステム位置（６０５）を実現してもよい。さらなる代替実施形態では、ステムを遠心接触領域と頬側表面との間に方向付けることにより、遠心頬側（disto-buccal）ステム位置（６０２）を設定してもよく、またはステムを遠心接触領域と舌側表面との間に方向付けることにより、遠心舌側ステム位置（６０４）を設定してもよい。

修復物設計を、プリフォームモデルの幾何形状内に入れ子にするときに、ｘ軸、ｙ軸、およびｚ軸の１つまたは複数に沿って並進運動させてもよい。例えば、ｚ軸に沿った並進運動は、修復物設計の咬合面（１０３）とプリフォームモデルの上端部（２１０）との間の距離、または修復物設計の辺縁（１０４）とプリフォームの下端部（２０９）との間の距離を調節する。ｚ軸に沿った修復物設計の並進運動を行って、咬合面（１０３）と辺縁（１０４）との間の距離を置いて、修復物設計の辺縁から離れて第１のステム端部を位置させてもよい。さらに、修復物設計をｚ軸、ｙ軸またはｘ軸に沿って並進運動させて、修復物設計の空洞（１０５）をプリフォーム空洞（２０８）に隣接して位置合わせして、修復物設計の内面を成形するために、機械ツール（３００）がプリフォーム空洞内に容易に直接アクセスしやすくなるようにしてもよい。修復物設計をｙ軸またはｘ軸に沿って並進運動させて、プリフォーム本体の外面に対する修復物設計の位置を変化させてもよい。例えば、修復物設計を第１のステム端部に直接隣接して位置決めすることにより、成形後に歯科用修復物の外面から除去される材料（１０６）の量を最小化することができる。一実施形態では、プリフォーム本体の外面と修復物設計の外面との間の最小距離に備えた閾値パラメータを設定してもよい。

入れ子にした修復物設計の位置データをＣＡＭシステムに供給して、最終修復物をプリフォームから成形するためのツール経路を計算することができる。修復物を入れ子設計から成形するための２つ以上の機械加工ステップを含む機械加工法を取得するステップを含む方法が提供される。各機械加工ステップは、レース方向、ＸＹステップオーバ値、最大Ｚ増分、送り速度、冷却剤パラメータなどの機械加工法の要素を含む修復物の一部を機械加工するためのツール経路を含んでもよい。一実施形態では、図４Ａおよび図４Ｂに示すように、レーシングまたはジグザグのパターン（４００）に従う修復物設計に重なるツール経路が設けられる。平行レーシングパターンは、一般に、距離（４０１）だけ離れた直線の連続ツール経路線（４０５）を含む。ＸＹＺ機械加工位置およびツール経路線（４０５）またはパス間の適切な間隔に基づく線形補間方法を使用してツール経路を設定することにより、機械加工条件を最適化することができる。レーシングパターンの線の間の平面間隔、またはステップオーバ距離（４０１）は、例えば、ツール寸法（４０７）に基づく任意の増分であってよい。あるいは、ツール経路の連続線（４０５）の間のＹ方向のステップオーバ距離（４０１）を独立して調節して、追加のツール経路線（４０５）を挿入してもよい。例えば、２本のツール経路線（４０５’）間の距離（４０６）が、ツール経路シーケンスの１つの領域におけるＺ方向（例えば、Ｚの負の方向の最大Ｚ増分値）の閾値を超える場合、隣接する線の間のステップオーバ距離（４０１）を小さくすることができ、追加のツール経路線をその領域に挿入して、閾値を満たすまで、または閾値を超えなくなるまで、２本のツール経路線の間のＺ増分距離を小さくすることができる。

図５Ａ、図５Ｂは、図４Ｂ（４０４）の横断面図であり、傾斜（５００）にわたるツール（例えば、３００、４０７、５０５）の動きを示す。研削ツール（３００）のＺ軸は、例えば、ツールが機械加工される面から離れて持ち上げられると、Ｚの正（４０２）に向かって動き、ツール経路を通る突出がＺの負（４０３）に向かって生じ得る。ツール（５０５）のステップオーバ（５０３）位置がＺの負に向く場合、「下り坂」（図５Ａ）の研削経路（５０１）が生じる。下り坂の動きにおける材料除去（５０７）の少なくとも一部は、ツール先端部（３０２、５０６）により行われる。ツール先端による材料除去によって、ツール（３００）の加熱、ツール先端（３０２）の摩耗、およびツール軸部（３０１）の合金被覆に埋め込まれたダイヤモンドなどの研削媒体（３０３）の過度の摩耗が生じ得る。ステップオーバ（５０４）位置がＺの正（図５Ｂ）に傾斜している場合、「上り坂」（５０２）の研削経路が、ツール側面（５０８）による材料除去（５０７）をもたらして、ツール先端（５０６）による材料除去を減らし、これにより、ツールの摩耗を減らす。上り坂の動きにおける材料除去について最適化された機械加工法を含む方法が提供される。しかしながら、ｚの負のミリングが避けられない場合には、例えば、各ツール経路の長さを最小化することにより、（下り坂の）ｚの負の方向に生じる連続機械加工の量を制限する方法が提供される。

一実施形態では、研削ツールのＺの負の方向への動きの割合を最小化するための方法は、プリフォーム幾何形状内への修復物設計の入れ子位置を最適化するための入れ子法を実行するステップと、選択された入れ子位置からツール経路を生成するステップとを含む。１つの方法では、歯科用修復物設計にわたるツール経路線の長さを短くする入れ子位置を選択することによって、研削ツールに対する応力または摩耗を少なくする。一部の歯科用修復物について、修復物設計の最長寸法は、頬側面（７０４）と舌側面（７０５）との間の幅（例えば、線７０３により表される）、および／または近心面（７０６）と遠心面（７０７）との間の幅である。ツールが歯の最長寸法に平行に、または歯の最長寸法に直交して進む機械加工法は、研削ツールに応力を加えることがある。一実施形態では、方法は、修復物設計（７００）の頬側と舌側とを分離する線（７０３）がステムの長さに直交しないため、ステムの長さ（Ｙ軸）に直交して延びるツール経路線が線（７０３）に平行でない入れ子構成を選択するステップを含む。一実施形態では、修復物設計（内面（図７Ｂ、７０８）および咬合面（図７Ａ、７０９）から示される）を入れ子にするための方法の実施形態が提供される。Ｚ軸の周りで回転される修復物設計は、頬側面と舌側面とを分離する線（７０３）がステムの長さ（ｙ軸）（７０１）からずれて、線７０３がステムの縦軸に平行でないように位置決めされる。別の実施形態では、方法は、修復物設計をプリフォーム本体内に入れ子にして、頬側面と舌側面とを分離する線（７０３）がステムの縦軸（ｙ軸）からずれ、かつステムの縦軸に対する直交からもずれて、線（７０３）がステムの縦軸に対して平行でも直交でもないようにするステップを含む。

例示の目的で、修復物設計の外面を境界付けする、隣接する頬側面、舌側面、近心側面、および遠心側面を有する四辺形の箱（７０２）が示される。本実施形態では、箱内の修復物設計が、ステム（７０１）の位置に対して菱形構成（７１０）に傾斜して、側面がステムの長さに対して直交でも平行でもないようにする。したがって、修復物設計をステムに対して菱形構成に入れ子にするステップと、ステムの長さ（ｙ軸）（７０１）に直交するツール経路線を有するツール経路シーケンスを設けるステップとを含み、例えば、平行レーシングツール経路パターン（ＸＹＺ機械加工位置を含む）での使用時に、結果として生じる、歯の近心−遠心幅を通るツール経路の長さが短くなる方法が提供される。一実施形態では、プリフォーム設計のステムのＹ軸は、近心面および遠心面（６０８）と頬側面および舌側面（６０９）との間に角度をおいて位置決めされることにより、図７Ａおよび図７Ｂに見られる菱形構成が得られ、研削シーケンスの少なくとも一部について下り坂（Ｚの負）位置で研削するときに、修復物にわたるツール経路の長さが短くなる。

一実施形態では、前述したように、修復物設計が複数の位置で入れ子にされる。一実施形態では、入れ子位置ごとに、内面または咬合面の負の傾斜値が計算される。負の傾斜値は、機械加工方向から見たときに、１０°、１５°、２０°、または３０°、またはそれ以上の閾値角度よりも大きい負の傾斜を有するように決定された修復物設計の表面積の割合として計算される。場合により、修復物の負の傾斜値は、咬合面と内面との両方についての閾値角度よりも大きい負の傾斜を有する表面積の割合の合計であってもよい。負の傾斜を有する表面積は、閾値角度以上の角度でツールを下り坂（Ｚの負）で機械加工することによって成形を実行できる面積に対応する。例えば、ＳＴＬファイルフォーマットを使用する一実施形態では、修復物設計の咬合面または内面を解析して、機械加工方向から見たときに、三角面の幾何形状の何パーセントが垂線に対して閾値よりも大きく傾斜しているかを判定することができる。内面および／または咬合面の特定の閾値以上の負の傾斜を有する表面積の割合に対応する最小の負の傾斜値を修復物設計が有する入れ子位置は、ツール経路を計算する入れ子位置として選択される。

修復物設計を入れ子にするための方法（９００）を含むフローチャートが図９に示される。一実施形態では、方法は、患者の特注の修復物設計ならびに近心接触情報および遠心接触情報を取得するステップ（９０１）と、修復物がプリフォーム本体の幾何形状内に収まるかどうかを判定するステップ（９０２）とを含む。一実施形態では、プリフォーム外面および修復物設計外面からの距離が０．２ｍｍ超など設定値よりも大きくなるように、閾値を設定してもよい。修復物設計がプリフォームの幾何形状内に収まらない場合、プログラムを終了してもよく、歯科用医により異なる修復物オプションを続行してもよい。修復物設計がプリフォームの幾何形状内に収まる場合、同じアーチの隣接歯の近心接触領域および遠心接触領域の外側のプリフォームステム位置を有する入れ子オプションを特定してもよい（９０４）。入れ子オプションごとに、閾値よりも大きい負の傾斜を有する修復物表面積（ｘｙ面）の合計を、咬合面および内面の両方について計算して合計する。閾値よりも大きい負の傾斜値を有する表面積の最小の割合を有する入れ子オプションを選択してもよい（９０５）。選択された入れ子オプションについて、ステムに隣接するプリフォームの下部で、修復物設計を入れ子にする（９０６）。選択された入れ子オプションについて、修復物の分割線、または、例えば咬合面から見たときに、修復物の咬合面と辺縁との間の最大寸法の位置の周りの線に一致して、ステムを位置決めする（９０７）。さらなるステップ（９０８）では、修復物設計の歯の辺縁からの第１のステム端部の距離を判定して、例えば、修復物の成形の終了時に、ステム取付部と修復物辺縁との間の距離が閾値よりも大きくなる（例えば、２ｍｍ超）かどうかを判定する。（歯科用修復物への取付点における）辺縁からのステムの距離が閾値未満である場合、成形後にステムを除去するときに歯修復物の辺縁が損傷するおそれがあるため、入れ子オプションを無視または拒否することができ（９１０）、負の傾斜を有する表面積の割合の合計について次の最小値を有する第２の入れ子オプションを選択することができる。近心接触領域および遠心接触領域からのステムの距離、辺縁および／もしくは咬合面からのステムの距離、ならびに／または咬合面および修復物設計内面についてのＺの負の方向の機械加工の割合などの１つまたは複数の閾値を満たす最終入れ子オプションが選択されるまで、入れ子および解析ステップのプロセスのいずれかを繰り返してもよい。最終入れ子位置の選択後、ツール経路シーケンスが計算される（９０９）。

図１０のフローチャートにより例示されるさらなる実施形態では、修復物設計を入れ子にするための別の方法（１０００）が提供される。方法は、患者の特注の修復物設計ならびに近心接触情報および遠心接触情報を取得するステップ（１００１）と、プリフォーム本体内への修復物設計の入れ子オプションを特定するステップとを含む。修復物設計と隣接歯との近心接触点および／または遠心接触点でステムの第１の端部が修復物設計に連結しない入れ子オプションが特定される。一実施形態では、ステムが修復物の頬側、例えば遠心頬側ステム位置または近心頬側ステム位置で修復物設計に接触する２つの入れ子オプションを設けてもよい。入れ子オプションごとに、閾値よりも大きい負の傾斜を有する修復物表面積（ｘｙ面）の割合を、咬合面および／または内面について計算し、場合により、咬合面および内面の値を合計する（１００３）。閾値以上の負の傾斜を持つ最小の割合の表面積を有する第１の入れ子オプションを特定してもよい（１００４）。第１の特定された入れ子オプションを選択してもよく、ステムが分割線に一致するようにプリフォーム内の修復物設計の位置を調節してもよい（１００４）。第１の選択された入れ子オプションについて、修復物設計がプリフォーム本体内に収まるかどうか（１００５）、例えば、プリフォーム外面および修復物設計外面からの距離が０．２ｍｍ超など最小閾値よりも大きいかどうかを判定してもよい。ステムと辺縁との間の距離が閾値距離、例えば、１ｍｍよりも大きいかどうかを判定してもよい（１００６）。ステップ（１００５）およびステップ（１００６）の両方のパラメータが満たされると（１００７）、第１の入れ子位置を受け入れることができ、ツール経路をプリフォーム内の修復物の入れ子位置から計算することができる（１００８）。（１００５）または（１００６）のいずれかのパラメータが満たされていない場合、負の傾斜を持つ次の最小の割合の表面積を有する別の入れ子オプションを特定し（１０１０、１００９）、（１００４）、（１００５）、および（１００６）のプロセスにより評価することができる。第２または次の入れ子オプションが（１００５）および（１００６）のパラメータを満たす場合、第２または次の入れ子オプションがパラメータを満たしていることがプログラムのユーザに通知され、入れ子オプションを評価する、入れ子オプションを選択する、入れ子オプションをさらに調節する、または別の修復物オプションを選択するなどのさらなる動作をユーザに促すことができる。（１００５）および／または（１００６）のパラメータを満たす入れ子オプションがない場合、最小表面積を有する第１の入れ子オプションを選択し（１０１１）、例えば、プリフォーム内でＺ軸方向に調節して、修復物設計がプリフォーム内に最良の形で収まるようにしてもよい。前述したように、すべてのパラメータを満たすオプションがないことをユーザに通知することができ（１０１２）、さらなる動作をユーザに促すことができる。

入れ子ソフトウェアは、歯科用修復物設計ソフトウェアとは別個であってもよく、修復物設計の終了時に自動で実行可能な設計ソフトウェアのモジュールを含んでもよい。入れ子ステップにより得られる、歯科用修復物に対するステムの位置データを含む入れ子情報を使用して、ツール経路を算出してもよい。ツール経路シーケンスをプリフォームステムおよび修復物設計の位置データから計算してもよく、これを２つ以上のツール経路に分割してもよい。図８Ａ、図８Ｂ、および図８Ｃは、機械加工ステップ（８００）がプリフォーム本体の前部（８０３）と後部（８０８）とに分割された、プリフォーム（８０２）のモデル内に入れ子にされた修復物設計（８０４）を示す。図８Ａおよび図８Ｂは、ステム（８０１）と反対側のプリフォーム本体（８０２）の一部に対応するプリフォーム本体の前部（８０３）の機械加工ステップの一実施形態を示す。図８Ｃは、プリフォームステム（８０１）に隣接するプリフォーム本体の後部（８０８）を機械加工するための機械加工ステップを示す。図８Ａは、空洞（８０６）を有するプリフォーム本体（８０２）の下部（８０９）から見た前部（８０３）を示す。図８Ａでは、修復物設計の内面（８０５）が、プリフォーム下部（８０９）に位置するプリフォーム空洞（８０６）に隣接して入れ子にされる。図８Ｂは、プリフォームの上部（８１０）から見た前部（８０３）を示し、修復物設計の咬合面（８０７）がプリフォーム本体の上部（８１０）に隣接する。図８Ｃは、プリフォーム下部（８０９）から見たプリフォーム本体の後部（８０８）の機械加工ステップを示し、修復物設計がプリフォームのステム（８０１）に隣接して入れ子にされる。前部および後部は各々、修復物をプリフォームから機械加工するための１つまたは複数のツール経路を含む１つまたは複数の機械加工ステップを含んでもよい。一実施形態では、プリフォーム本体の前部（８０３）を機械加工するための第１のツール経路が設けられ、ステムに隣接するプリフォーム本体の後部（８０８）を機械加工するための第２のツール経路が設けられる。一実施形態では、前部を機械加工するための第１の平行レーシングツール経路が設けられ、後部を機械加工するための第２の平行レーシングツール経路が設けられ、前部および後部がＹ軸に対して両方のレーシング方向から機械加工される。

図８Ｃ、図８Ｄ、および図８Ｅでは、ミリング機械の寸法制限が、前部（８０３）および後部（８０８）の機械加工ステップにより示される。ツールのずれ位置（例えば、８１３、８１４）を、プリフォーム本体（８０２）およびステム（８０１）の寸法に基づいて計算することができる。図８Ｆおよび図８Ｇに例示した一実施形態では、プリフォーム本体（８０２）の側面図に示すように、前部ツール入口位置（８１１）および後部ツール入口位置（８１５）と、前部（８０３）および後部（８０８）の前部ツール停止位置（８１２）および後部ツール停止位置（８１６）とを有する２つのツール経路が設けられる。

一実施形態では、第１の機械ステップは、プリフォームの後部（８０８）を機械加工するための第１のツール経路を含む。第１のツール経路は、プリフォームのステム（８０１）側近くに後部ツール入口点（例えば、８１５）を有し、ｙの正の方向に第１の平行レーシングツール経路を含む。前部を機械加工するための第２のツール経路は、ステムと反対のプリフォームの前側（８０３）に前部ツール入口点（例えば、８１１）を有し、Ｙの負の方向に第２の平行レーシングツール経路を含む。プリフォームの両側（前および後）にツール入口点を有する第１のツール経路および第２のツール経路は各々、ツール経路が分離するｙ軸上の点に向かって反対方向（Ｙ軸に対して）に進むレーシングパターンをたどる。ツール経路シーケンスを、ｙ軸に対して任意の点で第１のツール経路と第２のツール経路とに分割してもよく（例えば、図８Ｄおよび図８Ｅ）、またはツール経路シーケンスを、本明細書で説明した機械加工パラメータを最適化するように選択された、入れ子修復物の位置情報に基づいて複数のツール経路に分割してもよい。一実施形態では、修復物の内面（または空洞）を機械加工するためのツール経路シーケンスを、設定閾値内でプリフォームステムに最も近いＹ軸上の修復物設計の歯の辺縁線の最小点（例えば、７１２、８１８）で第１のツール経路と第２のツール経路（ｘ軸方向に概ね平行なツール経路線を有する）とに分離してもよい。修復物の咬合面を機械加工するためのツール経路シーケンスを、修復物設計の咬合面の縁部がステムに向かって特定の角度で負に傾斜する、Ｙ軸に対する点（例えば、１１０、７１１、または８１７）で、第１のツール経路と第２のツール経路とに分離してもよい（ツール経路線がＸ軸に概ね平行な場合）。

一実施形態では、プリフォーム本体を歯科用修復物に成形するための方法は、ｉ）プリフォーム本体（８１０）の前端部（８０３）にツール経路入口を有する第１のツール経路、およびｉｉ）ステムに隣接するプリフォーム本体の後端部にツール経路入口を有する第２のツール経路を含む、プリフォーム本体の上側を成形するための少なくとも２つのツール経路と、ｉ）プリフォーム上端部（８１０）の前端部にツール経路入口を有する第１のツール経路、およびｉｉ）ステム（８０１）に隣接するプリフォーム本体の後端部にツール経路入口を有する第２のツール経路を含む、プリフォーム本体の下側を成形するための少なくとも２つのツール経路とを含む。

一実施形態では、歯科用修復物設計を成形するための方法は、修復物設計の咬合面および内面を成形するための２つ以上のツール経路を含み、咬合面を成形するためのツール経路と内面を成形するためのツール経路とは、修復物の外面の輪郭または最大寸法をたどる修復物分割線に沿って分離される。一実施形態では、ｉ）プリフォーム本体のステムに隣接する修復物設計の咬合側の第１の部分を機械加工するための第１の機械加工ステップと、ｉｉ）プリフォーム本体の前部に隣接して入れ子にされた修復物の咬合側の第２の部分を機械加工するための第２の機械加工ステップと、ｉｉｉ）プリフォーム本体のステムに隣接して入れ子にされた修復物設計の内面側の第１の部分を機械加工するための第３の機械加工ステップと、ｉｖ）プリフォーム本体の前部近くで入れ子にされた内面側の第２の部分を機械加工するための第４の機械加工ステップとを含み、各ステップが別個のツール経路を含む機械加工法が提供される。一実施形態では、ツールがプリフォーム本体と取付具との間でステムに隣接して第１のツール経路および第３のツール経路に入り、プリフォーム本体に接触し、ツール側面によりプリフォーム材料を除去して、ツール先端による研削または材料除去の量を少なくする。プリフォーム本体が円筒形状を含む実施形態では、ツールは、ステム取付具とは反対のプリフォーム側でプリフォームの湾曲外面に隣接する第２のツール経路および第４のツール経路（前述した）についてツール経路に入り、ツール経路に入るときに、研削ツールの側面がプリフォーム材料を除去する。１つの代替実施形態では、修復物設計の咬合面または内面のいずれかを単一のツール経路により成形してもよく、ツール経路は、プリフォーム本体の前部またはステムに隣接するプリフォーム本体の後部に入口点を有してもよい。ＣＡＭソフトウェアを実行して、プリフォーム本体の前部および後部について別個のツール経路を生成してもよく、前部ツール経路および後部ツール経路の始点および終点が、ツール経路をＹ軸に対して分離する位置を特定することによって判定される。修復物設計の前部ツール経路と後部ツール経路とは、例えば約０．２ｍｍ重なって、ツール経路が分割される領域でツール経路線の移行をもたらしてもよい。咬合面の前部ツール経路シーケンスと後部ツール経路シーケンスとを、内面の前部ツール経路と後部ツール経路との分離点から独立したＹ軸上の位置で分割してもよい。

さらなる実施形態では、第１のステム端部でステムの寸法（幅または直径）を小さくして、本明細書に記載の修復物成形プロセスの終了時に成形修復物設計からのステムの除去を容易にするための機械加工ステップが設けられる。ステムの縦軸周りの連続回転機械加工経路を有するさらなるツール経路を、本明細書に示す方法に組み込んで、歯科用修復物との接触点近くのステム幅または直径を小さくしてもよい。

機械加工ステップおよびツール経路の順序は変化してもよく、例えば、第１のツール経路、第２のツール経路、第３のツール経路、第１の機械ステップ、第２の機械ステップなどで使用される第１および第２のような用語は、説明の便宜上使用されるものであり、特に断りのない限り、ステップの特定の順序を示すものとしての意味を持つべきではない。プリフォームステムに対する修復物設計の入れ子位置を本明細書に記載の方法に基づいて判定されたように特定することにより、かつ特定された入れ子位置について、本明細書に開示された方法により、咬合面および内面上の点を特定して修復物設計を別個のツール経路に分割することにより、機械加工中における研削ツールのＺの正の方向への位置決めを最適化するパラメータを含むアルゴリズムが設けられる。

さらなる実施形態では、材料送り速度を機械ステップごとに個々に制御してもよい。前部ツール経路および後部ツール経路の機械加工パラメータは、プリフォーム本体の前部および後部について異なる材料送り速度を含んでもよい。一実施形態では、ステムに隣接するツール入口点を有するプリフォーム本体の後部を機械加工するための第１の機械ステップは、修復物設計の咬合面を機械加工するときにプリフォーム本体の前部を機械加工するための機械加工ステップの材料送り速度よりも速い第１の材料送り速度を含む。

機械加工パラメータを３＋１軸ＣＮＣ機械で実行して、チェアサイドの適用においてダイヤモンドが埋め込まれた合金被覆を含む単一の研削ツールを用いて、約ＨＶ４ＧＰａ以上のビッカース硬度値を有する材料からなるプリフォーム本体から完成歯科用修復物を成形してもよい。別の実施形態では、特注の歯科用修復物を３＋２軸、または４軸、または５軸機械で機械加工してもよい。対応する３＋２軸または４軸または５軸機械加工サイクルを使用して、修復物のＣＡＤデータから直接、または元のＣＡＤデータから補間された別個のツール軸駆動面を用いて間接的に、機械加工面に垂直なツール接触に対するツール軸角度を特定してもよい。さらなる実施形態では、２つ以上の研削ツールを使用してプリフォームを研削してもよい。例えば粗削りおよび仕上げのために複数の研削ツールを順に使用してもよく、または複数の研削ツールをプリフォームの両面で同時に使用してもよい。

本明細書に記載の方法は、本明細書に示す方法により測定したときに、約ＨＶ４ＧＰａ以上のビッカース硬度値（ビッカースマクロ硬度）またはＨＶ４ＧＰａ〜ＨＶ２０ＧＰａ（すなわち、ＨＶ４ＧＰａ〜ＨＶ２０ＧＰａ）の値を有するプリフォーム材料のための、チェアサイドの適用における機械加工を強化する。あるいは、プリフォーム材料は、ＨＶ５ＧＰａ〜ＨＶ１５ＧＰａ、またはＨＶ１１ＧＰａ〜ＨＶ１４ＧＰａのビッカース硬度値を有する。この範囲内の硬度値を含むプリフォーム本体材料は、コバルトクロムなどの金属、ガラス、ケイ酸リチウムおよび二ケイ酸リチウムなどのガラスセラミック、ならびにアルミナおよびジルコニアを含む焼結セラミックを含むセラミック材料を含んでもよい。

限定されないが、市販の歯科用ガラス、ガラスセラミックまたはセラミック、またはこれらの組合せを含む歯科用修復物材料を使用して、本明細書に記載の方法により機械加工可能なプリフォームを作製してもよい。セラミック材料は、ジルコニア、アルミナ、イットリア、酸化ハフニウム、酸化タンタル、酸化チタン、酸化ニオビウム、およびこれらの混合物を含んでもよい。ジルコニアセラミック材料は、ジルコニアがセラミック材料の約８５〜約１００重量パーセントの量で存在する材料を含む、主にジルコニアからなる材料を含む。ジルコニアセラミックは、ジルコニア、正方晶安定化ジルコニアなどの安定化ジルコニア、およびこれらの混合物を含んでもよい。イットリア安定化ジルコニアは、約３モル％〜約６モル％のイットリア安定化ジルコニア、または約２モル％〜約７モル％のイットリア安定化ジルコニアを含んでもよい。本明細書での使用に適した安定化ジルコニアの例は、限定されないが、（例えば、ＴｏｓｏｈＵＳＡによりＴＺ−３Ｙグレードとして）市販されているイットリア安定化ジルコニアを含む。本明細書での使用に適した歯科用セラミックを作製するための方法は、参照により全体が本明細書に組み込まれた、本出願人の米国特許第８，２９８，３２９号明細書にも見られる。

プリフォーム本体を、焼結プリフォームと略同じ幾何形状を有する中間体に成形された未焼結材料から作製し、必要であれば、焼結時の収縮に対応するように寸法を拡大してもよい。適切な未焼結セラミック材料は、成形および二軸方向押圧または均衡押圧を含む押圧を含むプロセスによりブロックに作製されてもよく、場合により、結合剤および加工助剤を含んでもよい。焼結プリフォームが天然歯列または人工歯列の色を有するように、セラミックのブロックに濃淡付けして、歯科用修復物の形成後にさらに着色する必要がないようにしてもよい。ブロック形成中に着色剤を取り入れて、着色または濃淡付けされていないセラミック材料よりも忠実に天然歯列または市販の人工歯列の外観に一致させてもよい。場合により、参照により全体が本明細書に組み込まれた、本出願人の米国特許出願公開第２００９／０１１５０８４号明細書、第２０１３／０２３１２３９号明細書、および第２０１３／０３１３７３８号明細書に記載されたプロセスを含むスリップ注型プロセスにより、セラミック粉末をブロックに加工してもよい。中間成形体を作製する際に使用するのに適した予備焼結セラミックブロックは、商品名ＢｒｕｘＺｉｒ（登録商標）（例えば、ＢｒｕｘＺｉｒ（登録商標）Ｓｈａｄｅｄ１６ＭｉｌｌｉｎｇＢｌａｎｋｓ、ＧｌｉｄｅｗｅｌｌＤｉｒｅｃｔ、Ｉｒｖｉｎｅ、ＣＡ）で販売されているものを含む市販のセラミックミリングブロックを含む。一部の実施形態では、完全焼結ジルコニアセラミックの理論最大密度は約５．９ｇ／ｃｍ^３〜約６．１ｇ／ｃｍ^３、または例えば約６．０８ｇ／ｃｍ^３である。

ステムおよび／または取付部材をプリフォーム本体に取り付けるための別個の取付けステップを必要とすることなく、一体のプリフォームを、単一の連続した未焼結状態のブロックまたは予備焼結セラミックブロックから成形してもよい。あるいは、プリフォームを、射出成形を含む公知の成形プロセスにより作製してもよい。中間成形体を、公知の焼結プロトコルによる理論最大密度の約９５％超の密度まで焼結させてもよい。焼結ジルコニアセラミックプリフォームは、セラミック本体の理論最大密度の約９５％超、または約９８％超、または約９９％超、または約９９．５％超の密度を有してもよい。

プリフォーム本体は、本明細書に記載の方法により、チェアサイドの適用において歯科用修復物に成形可能な材料を含み、この材料は、焼結などによる成形後に材料強度特性を変化させる追加の成形後加工ステップなしで、前部、後部、または前部および後部の両方の歯科用修復物の適用において使用するのに受け入れ可能な強度特性を有する。焼結プリフォームはジルコニアセラミック材料を含んでもよく、このジルコニアセラミック材料は、Ｄｅｎｔｉｓｔｒｙ−ＣｅｒａｍｉｃＭａｔｅｒｉａｌｓに記載された３点曲げ強度試験に従って測定され計算された、ＩＳＯ６８７２：２００８で概説されたジルコニア材料の曲げ強度試験方法によって試験されたときに、約４００ＭＰａ超、または約５００ＭＰａ超、または約６００ＭＰａ超、または約８００ＭＰＡ超の強度値を含む、高い曲げ強度を有する。

ある実施形態において一般的なミリングツールが不適切となる材料硬度のため、従来のミリングツールの代わりに研削ツールを使用して焼結セラミックプリフォームを研削することにより、歯科用修復物を作製してもよい。ダイヤモンドが埋め込まれたニッケルめっきツールを含む、ダイヤモンド被覆を有する研削ツールは、本明細書での使用に適している。例えば図３に示すように軸部（３０１）を有する研削ツール（３００）は、軸部（３０１）および先端にダイヤモンド被覆が埋め込まれる。本明細書での使用に適したダイヤモンドは、約９０ミクロン〜約２５０ミクロンの平均サイズ、または約１０７ミクロン〜約２５０ミクロンの平均サイズ、または約１２０ミクロン〜約２５０ミクロンの平均サイズ、または例えば、約１２０ミクロン〜約１８０ミクロンの平均サイズを有する塊状の、または脆いダイヤモンドを含む。適切なダイヤモンド被覆は、例えばＳＥＭ解析により判定されるように、ダイヤモンドの少なくとも５０％が、ダイヤモンドの高さの半分を超えて、金属合金層に埋め込まれたものを含む。ダイヤモンドが、ダイヤモンド高さの約５０％〜９５％、またはダイヤモンド高さの約６０％〜約９５％、またはダイヤモンド高さの約８０％〜約９５％の深さまで金属合金に埋め込まれた被覆を有する研削ツールが、完全焼結ジルコニアプリフォーム、または本明細書に記載の硬度値を有する材料を含むプリフォームなどの材料から作製されたプリフォームを成形するのに有用である。一部の実施形態では、研削ツールが、ダイヤモンドグリットサイズ（例えば、ミクロン）の約５０％超、またはダイヤモンドグリットサイズ（例えば、ミクロン）の約６０％超、または約７０％超、または約８０％超、または９０％超、または約６０％〜９０％、または約８０％〜１００％の厚さを有する金属合金層を有するダイヤモンド被覆された軸部を有する。一実施形態では、研削ツールは、１２６グリット〜１８１グリットのダイヤモンドサイズと、ダイヤモンドグリットサイズ（ミクロン）の約７０％以上の厚さを有するニッケル合金層とを含むダイヤモンド被覆された軸部を有する。

試験方法
曲げ強度試験
ＩＳＯ６８７２：２００８で概説されたジルコニア材料のインストロン曲げ強度試験方法を使用して、焼結試験材料で曲げ試験を行った。

以下のような焼結試験棒の目標寸法と材料の拡大率（Ｅ．Ｆ．）とを考慮してビスク材料を切断することにより試験棒を用意した。
出発厚さ＝３ｍｍ×Ｅ．Ｆ．
出発幅＝４ｍｍ×Ｅ．Ｆ．
出発長さ＝５５ｍｍ×Ｅ．Ｆ．

切断されたビスク棒を、ビスク材料の製造者により提供された焼結外形に実質的にしたがって焼結した。ＩＳＯ（国際標準）６８７２Ｄｅｎｔｉｓｔｒｙ−ＣｅｒａｍｉｃＭａｔｅｒｉａｌｓに記載された３点曲げ強度試験に従って、曲げ強度データを測定し計算した。

ビッカース硬度数
プリフォーム材料を、ビッカース硬度（マクロ硬度試験）を用いて硬度について試験してもよい。硬度数（ＨＶ）を、ＩＳＯ−６５０７に記載されたように計算してもよく、またはＦ／Ａ（ここでＦは加えられる力（ｋｇ／ｍ^２）、Ａは結果として生じるくぼみの表面積（ｍｍ^２））の比を判定することにより計算してもよい。ＨＶ数をＳＩ単位に変換して、Ｈ（ＧＰａ）＝０．００９８１７ＨＶのように単位ＨＶＧＰａで記録してもよい。

例１−２１
本明細書に記載の方法により、複数の歯型（番号）の２１のジルコニアクラウンを焼結ジルコニアプリフォームから成形した。

部分的に焼結されたジルコニアミリングブロック（ＢｒｕｘＺｉｒ（登録商標）Ｓｈａｄｅｄｍｉｌｌｉｎｇｂｌｏｃｋｓ、ＧｌｉｄｅｗｅｌｌＤｉｒｅｃｔ、Ｉｒｖｉｎｅ、ＣＡ）を入手し、ブロック密度から計算された拡大率を取り入れた標準のミリング手順により、プリフォームの形状にミリングした。予備焼結された一体成形体は、図２Ｂ〜図２Ｄに実質的に示されるような円筒形本体、ステム、および取付部材を有し、下面から内方へ延びる空洞を有した。ステムは、焼結プリフォームに接触することなくボール研削ツールの先端をｚ軸方向に位置決めするために、焼結後に取付部材と円筒形本体との間に十分な長さを有した。取付部材の形状およびサイズは、研削プロセスにおいてＣＮＣ機械とともに使用されるマンドレルに取り付けるように適合したものであった。

予備焼結成形体を製造者により提供されたジルコニアブロックの焼結外形に従って焼結して、約５．９ｇ／ｃｍ^３〜６．１ｇ／ｃｍ^３の密度を有する完全焼結ジルコニアプリフォームを形成した。完全焼結プリフォームは、約１２．８ｍｍ〜１４．２ｍｍの本体長さ、約１４ｍｍ〜１５ｍｍの横断面外径、約７ｍｍ〜８ｍｍの直径を有する、下端面の空洞ブレイクアウト直径を有し、空洞の輪郭は約４ｍｍの深さを有する円錐体であった。第１のステム端部は約２〜２．８ｍｍの幅を有し、ステムの長さは約６．８〜７．３ｍｍであった。

プリフォームは各々、金属マンドレルに接着された下面を有する取付部を含んだ。研削ツールのｚ軸、ｘ軸、およびｙ軸方向の動きとツール経路サイクル間のプリフォームの回転とを有する３＋１軸ＣＮＣ機械（ＴＳ１５０（商標）Ｃｈａｉｒｓｉｄｅｍｉｌｌｓｙｓｔｅｍ、ＩＯＳＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ、ＳａｎＤｉｅｇｏ、ＣＡ）を使用して、プリフォームをＣＡＤ設計ファイルに基づいて複数の歯の形状の完成修復物に成形した。研削ツールは、約８０％〜９０％の埋込みダイヤモンド深さまでニッケル合金めっきに埋め込まれたダイヤモンド（サイズ：約１２６ミクロン）を含んだ。平面方向および研削ツールの軸方向の両方にステップオーバ能力を有するＣＡＭレーシングサイクルを使用して、クラウンの全面を研削した。研削ツールは、約９０〜２１０の平均ダイヤモンドグリットサイズを有した。

約１５００００ｒｐｍの回転速度と約８５ｐｓｉ最小吸気圧力とを有する空気スピンドルを使用して、完全焼結ジルコニアプリフォームを研削した。ＣＡＭレーシングサイクルパラメータは、歯番号と、修復物の上部または下部、修復物のステム側、またはステム側と反対側に対する焼結プリフォームの研削面に基づいて判定された。表１に見られるように、６０分で後方歯番号２、３、１４、１５、１８、１９、３０、および３１についての修復物が焼結プリフォームから作製された。

図１は、表１に記載の例により作製された修復物クラウンを示す。修復物クラウンは、研削終了後にステムと修復物との間に最小の残留材料（１０６）を残して成形された。修復物クラウンはステムから折り取られ、ステムの位置は、必要に応じて、平滑に仕上げるために手で磨かれた。

例２２〜４５
複数の歯型（歯番号２、１４、１５、３０、および３１）の６つの修復物設計を表す２２のジルコニアクラウンを、実質的に例１〜２１に示す方法により作製された焼結ジルコニアプリフォームから成形した。

以下の歯番号：＃２−上アーチの第２臼歯、＃１４および＃１５−上アーチの第１臼歯および第２臼歯のそれぞれ、＃３０および＃３１−下アーチの第１臼歯および第２臼歯のそれぞれに対応する複数の歯のプレパレーションについて、患者のスキャンデータに基づく歯科用ＣＡＤシステム（ＩＯＳ（商標）ＦＡＳＴＤＥＳＩＧＮ）を用いて修復物設計を生成した。６つの特注の歯科用修復物設計をプリフォームのコンピュータモデル内に入れ子にして、図６Ａおよび図６Ｂを参照し、表２に従ってプリフォームステムを歯設計に対して配置する。

各修復物設計を４回入れ子にして、４つの入れ子設計を提供した。各入れ子動作において、プリフォームのステムは、表２に示すように、修復物に対する４つの異なる位置のうちの１つに位置決めされた。例えば、番号１のステム位置とともに入れ子にされた修復物設計の場合、ステムのＹ軸は、修復物設計の近心接触領域と頬側面との間に位置決めされた。番号２のステム位置では、ステムは遠心接触領域と頬側面との間に位置した。番号３のステム位置では、ステムは遠心接触領域と舌側面との間に位置し、番号４のステム位置では、ステムは近心接触領域と舌側面との間に位置した。

位置入れ子情報を使用して、各々４つのツール経路を含む修復物設計の４つのツール経路シーケンスを計算した。修復物設計の各面（咬合面および内面（空洞側））について、プリフォームの前部とプリフォーム本体の後部（ステムに隣接する）とを機械加工するための、２つのツール経路が生成された。修復物設計は、計算されたツール経路を用いてプリフォームごとに機械加工された。

各例の結果を評価した。完成修復物の成形の成功または失敗が表２に示され、成功の欠如（「いいえ」）は、修復物の完成前にツールの損傷により生じた。入れ子条件に基づいて焼結プリフォームから修復物を成形する時間も、表２に見られるように計算された。

ステムが近心頬側位置に位置決めされる入れ子動作からツール経路が計算されたすべての修復物設計は、１時間未満で成形に成功した。１２の修復物設計のうちの１１が、ステムが近心頬側位置または遠心頬側位置にある入れ子位置から計算されたツール経路から、１時間未満で成形に成功した。ステムが近心舌側位置で入れ子された位置データに基づいてツール経路が計算された５つの修復物設計のうちの３つが、成形に失敗した。すべての成功した修復物を成形するための最短成形時間は、ステム位置が頬側に向いた入れ子位置（近心頬側位置または遠心頬側位置）から計算されたツール経路について生じた。

１０１歯科用修復物
１０２、２０２、７０１、８０１ステム
１０３咬合面
１０４辺縁
１０５内面
１０６材料
１０７、６０１、７００修復物設計
１０８、２００プリフォーム
２０１本体
２０３取付部
２０４湾曲外面
２０５中心部
２０６下端領域
２０７上端領域
２０８空洞
２０９下端面
２１０上端面
２１１凹面
２１２プリフォーム内面
２１３、２１３’ 成形縁部
２１４第１のステム端部
２１５第２のステム端部
２１６マンドレル
２１７平坦面
３００、４０７、５０５ツール
３０１ツール軸部
３０２、５０６ツール先端
３０３研削媒体
４００パターン
４０１、４０６距離
４０２Ｚの正の方向
４０３Ｚの負の方向
４０５、４０５’ ツール経路線
４０７ツール寸法
５００傾斜
５０１研削経路
５０２上り坂
５０３ステップオーバ
５０４ステップオーバ
５０７材料除去
５０８ツール側面
６００、９００、１０００方法
６０２遠心頬側ステム位置
６０３近心頬側ステム配置位置
６０４遠心舌側ステム位置
６０５近心舌側ステム位置
６０６、６０７接触領域
６０８遠心面
６０９舌側面
６１０頬側面
６１１舌側面
６１２隣接歯
６１３隣接歯
７０３線
７０４頬側面
７０５舌側面
７０６近心面
７０７遠心面
７０８内面
７０９咬合面
７１０菱形構成
８００機械加工ステップ
８０２プリフォーム本体
８０３前部
８０６空洞
８０８後部
８０９下部
８１０上部
８１１、８１５入口位置
８１２前部ツール停止位置
８１６後部ツール停止位置

Claims

歯科用修復物をプリフォームから作製するための方法であって、
歯科用修復物設計の３ＤＣＡＤファイルと、プリフォームのコンピュータモデルとを取得するステップであって、前記プリフォームは、プリフォーム本体、およびステム接触点で前記プリフォーム本体の外面から突出するプリフォームステムを含む、ステップと、
少なくとも２つの入れ子オプションを特定し、かつ前記少なくとも２つの入れ子オプションのうちの１つを選択することにより、前記プリフォーム本体の前記コンピュータモデル内に前記歯科用修復物設計を入れ子にするステップであって、前記歯科用修復物設計に対する前記ステム接触点の位置が、前記少なくとも２つの入れ子オプションについて異なる、ステップと、
前記選択された入れ子オプションに基づいて、前記プリフォームから前記歯科用修復物を成形するための機械加工指示を生成するステップであって、前記機械加工指示は、前記ステムに隣接する前記プリフォーム本体の後部を成形するための少なくとも１つの機械加工ステップ、および前記後部と反対の前記プリフォーム本体の前部を成形するための少なくとも１つの機械加工ステップを含む、ステップと
を含む方法。
前記入れ子にするステップが、前記ステム接触点が前記歯科用修復物設計の近心接触領域および遠心接触領域の外側にある入れ子オプションを選択するステップを含む、請求項１に記載の方法。
前記入れ子にするステップが、前記ステム接触点が前記修復物設計の近心頬側位置に隣接する入れ子オプションを選択するステップを含む、請求項１に記載の方法。
前記入れ子にするステップが、前記ステム接触点が前記修復物設計の遠心頬側位置に隣接する入れ子オプションを選択するステップを含む、請求項１に記載の方法。
少なくとも２つの入れ子オプションの前記修復物設計の咬合面、内面、または咬合面および内面の両方について負の傾斜値を計算するステップと、最小の負の傾斜値を有する入れ子オプションを選択するステップとをさらに含む、請求項１に記載の方法。
前記プリフォーム本体が空洞を含み、前記歯科用修復物設計が内面を含み、前記入れ子にするステップが、プリフォーム本体の空洞を前記修復物設計の前記内面に隣接して入れ子にするステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
前記ステムに隣接する第１のツール経路入口位置を有する第１の機械加工ステップを生じさせるステップを含む、請求項１に記載の方法。
歯科用修復物の咬合側を機械加工するための少なくとも２つの機械加工ステップと、歯科用修復物の内面側を機械加工するための少なくとも２つの機械加工ステップとを含む、請求項１に記載の方法。
前記咬合側のツール経路と前記内面側のツール経路とを生成するステップを含み、前記ツール経路が歯科用修復物の分割線で互いから分離される、請求項８に記載の方法。
機械加工指示を生成する前記ステップが、ｉ）歯科用修復物の前記咬合側の第１の部分を成形するための、前記プリフォーム本体の前端部にツール経路入口を有する第１のツール経路と、ii）歯科用修復物の前記咬合側の第２の部分を成形するための、前記ステムに隣接する前記プリフォーム本体の後端部にツール経路入口を有する第２のツール経路と、iii）歯科用修復物の前記内面側の第１の部分を成形するための、前記プリフォーム本体の前記前端部にツール経路入口を有する第３のツール経路と、iv）歯科用修復物の前記内面側の第２の部分を成形するための、前記ステムに隣接する前記プリフォーム本体の前記後端部にツール経路入口を有する第４のツール経路とを生成するステップを含む、請求項８に記載の方法。
前記少なくとも１つの機械加工ステップが、隣接するツール経路線を含むツール経路を含み、前記方法が、前記隣接するツール経路線の間のＺ増分がＺの負の機械加工方向の最大閾値を超える場合に、２つの隣接するツール経路線の間に追加のツール経路線を挿入するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
前記プリフォーム本体が、約ＨＶ４ＧＰａ（マクロ硬度）以上の硬度値を有する材料を含む、請求項１に記載の方法。
前記プリフォーム材料が完全焼結セラミックである、請求項１に記載の方法。
前記プリフォーム材料が、８５％超のジルコニアを含む完全焼結セラミック材料である、請求項１に記載の方法。
前記プリフォーム本体が、上面および下面、円形横断面、ならびに上面および下面の間で延びる湾曲外面を有する円筒形状を含み、前記ステムが前記湾曲外面上の前記ステム接触点から外方へ延びる、請求項１に記載の方法。
前記方法が、ダイヤモンドが金属合金層に埋め込まれたダイヤモンド被覆を含む研削ツールを用いて前記プリフォーム材料を成形することにより、前記歯科用修復物をプリフォーム本体から成形するステップを含む、請求項１に記載の方法。
前記研削ツールが、ダイヤモンドグリットサイズ（ミクロン）の約８０％以上の厚さを有する金属合金層に埋め込まれたダイヤモンドを含む、請求項１６に記載の方法。
前記少なくとも１つの機械加工ステップが、隣接するツール経路線を含むツール経路と、ダイヤモンドグリットサイズ（ミクロン）の約１０％以下の距離に略等しい隣接するツール経路線の間のＺの負の方向の最大Ｚ増分値についての閾値とを含む、請求項１６に記載の方法。
前記歯科用修復物が歯科用クラウンである、請求項１に記載の方法。
最終歯科用修復物の天然歯列の色を実現するように濃淡付けされた完全焼結セラミック材料を含むプリフォームから歯科用修復物を作製するための方法であって、
歯科用修復物設計の３ＤＣＡＤファイルと、プリフォームのコンピュータモデルとを取得するステップであって、前記プリフォームは、円筒形状を含むプリフォーム本体、およびステム接触点で前記プリフォーム本体の湾曲外面から突出するプリフォームステムを含む、ステップと、
前記ステム接触点が前記歯科用修復物設計に対して近心頬側位置にある第１の入れ子オプション、および前記ステム接触点が前記歯科用修復物設計に対して遠心頬側位置にある第２の入れ子オプションを特定することにより、かつ前記２つの入れ子オプションのうちの１つを選択することにより、前記プリフォーム本体の前記コンピュータモデル内に前記歯科用修復物設計を入れ子にするステップと、
前記選択された入れ子オプションに基づいて、前記歯科用修復物を前記プリフォームから成形するための機械加工指示を生成するステップであって、前記機械加工指示が、前記ステムに隣接する前記プリフォーム本体の後部を成形するための少なくとも１つの機械加工ステップ、および前記後部と反対の前記プリフォーム本体の前部を成形するための少なくとも１つの機械加工ステップを含む、ステップと
を含む方法。