JP2020058677A - 口腔内画像生成方法、口腔内画像生成装置、及びコンピュータプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】口腔内画像の歪みを補正することができる口腔内画像生成方法、口腔内画像生成装置、及びコンピュータプログラムを提供する。【解決手段】歯列の正中を基準に左右それぞれに位置する歯牙同士を連結部材４で連結し、連結部材４及び歯列を含む口腔内を口腔内スキャナで走査して口腔内画像を取得し、その口腔内画像中の連結部材４を、予め登録された連結部材に置換する。その後、口腔内画像において、置換した連結部材に合わせるように歯列部分を変形させることにより、口腔内画像の歪みを補正する。【選択図】図５

Description

本発明は、口腔内画像生成方法、口腔内画像生成装置、及びコンピュータをその口腔内画像生成装置として機能させるためのコンピュータプログラムに関する。

歯科医療において、口腔内スキャナにより得られた３次元の口腔内画像の利用が進んでいる。この口腔内画像は、口腔内スキャナのスキャナヘッドを歯列に沿って移動させながら連続的に撮像された画像を合成することで得られる。このようにして得られた口腔内画像においては、各種の歪みが生じるため、その歪みを補正する技術が種々提案されている。

例えば、特許文献１には、歯列の咬合面画像及び外側面画像を取得した後、咬合面画像の各歯の横幅寸法を基準にして外側面画像の各歯の幅寸法を修正することにより、外側面画像において生じた寸法誤差を補正する方法が開示されている。

特開２００２−２０３２３２号公報

上記の従来の方法では、外側面画像よりも歪みが生じにくい咬合面画像を基準とすることにより補正を行っている。しかしながら、口腔内という限られた空間の中で口腔内スキャナのスキャナヘッドを移動させるため、歯列の咬合面に対して走査を行っている間、スキャナヘッドと各歯の咬合面との間の距離及び咬合面に対するスキャナヘッドの角度を一定に保つことは容易ではない。そのため、歯列の咬合面を走査している間にこれらの距離及び角度が変化し、その変化に起因して咬合面画像に歪みが生じる場合がある。その場合、上記の従来の方法では適切に歪みを補正することができないという問題が生じる。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、上述した課題を解決することができる口腔内画像生成方法、口腔内画像生成装置、及びコンピュータプログラムを提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明の一の態様の口腔内画像生成方法は、歯列の正中を基準に左右それぞれに位置する歯牙同士を連結部材で連結し、前記連結部材及び歯列を含む口腔内を口腔内スキャナで走査して口腔内画像を取得し、前記口腔内画像中の前記連結部材を、予め登録された連結部材に置換し、前記口腔内画像において、置換した連結部材に合わせるように歯列部分を変形させる。

前記態様において、前記連結部材の中途部分と前記正中付近とを第２連結部材で連結し、前記口腔内の歯、前記連結部材、及び前記第２連結部材を前記口腔内スキャナで走査して口腔内画像を取得し、前記口腔内画像中の前記連結部材及び前記第２連結部材を、予め登録された連結部材及び第２連結部材にそれぞれ置換し、前記口腔内画像において、置換した連結部材及び第２連結部材に合わせるように歯列部分を変形させるようにしてもよい。

また、前記態様において、前記口腔内スキャナにより取得される口腔内画像は、歯列の咬合面を示す咬合面画像であってもよい。

また、前記態様において、口腔内を口腔内スキャナで走査して歯列の側面を示す側面画像を取得し、前記変形させた後の咬合面画像及び前記側面画像を合成するようにしてもよい。

本発明の他の態様の口腔内画像生成方法は、歯列の正中を基準に左右それぞれに位置するインプラント同士を連結部材で連結し、前記連結部材及び歯列を含む口腔内を口腔内スキャナで走査して口腔内画像を取得し、前記口腔内画像中の前記連結部材を、予め登録された連結部材に置換し、前記口腔内画像において、置換した連結部材に合わせるように、歯列部分を変形させる。

前記態様において、前記連結部材は、インプラントに接続されたスキャンボディを含んでいてもよい。

本発明の一の態様の口腔内画像生成装置は、歯列の正中を基準に左右それぞれに位置する歯牙同士が連結部材で連結されている状態において、前記連結部材及び歯列を含む口腔内を口腔内スキャナで走査して得られた口腔内画像を取得する取得手段と、前記口腔内画像中の前記連結部材を、予め登録された連結部材に置換する置換手段と、前記口腔内画像において、置換した連結部材に合わせるように、歯列部分を変形させる補正手段とを備える。

本発明の他の態様の口腔内画像生成装置は、歯列の正中を基準に左右それぞれに位置するインプラント同士が連結部材で連結されている状態において、前記連結部材及び歯列を含む口腔内を口腔内スキャナで走査して得られた口腔内画像を取得する取得手段と、前記口腔内画像中の前記連結部材を、予め登録された連結部材に置換する置換手段と、前記口腔内画像において、置換した連結部材に合わせるように、歯列部分を変形させる補正手段とを備える。

本発明の一の態様のコンピュータプログラムは、コンピュータを、歯列の正中を基準に左右それぞれに位置する歯牙同士が連結部材で連結されている状態において、前記連結部材及び歯列を含む口腔内を口腔内スキャナで走査して得られた口腔内画像を取得する取得手段、前記口腔内画像中の前記連結部材を、予め登録された連結部材に置換する置換手段、及び、前記口腔内画像において、置換した連結部材に合わせるように、歯列部分を変形させる補正手段として機能させるためのものである。

本発明の他の態様のコンピュータプログラムは、コンピュータを、歯列の正中を基準に左右それぞれに位置するインプラント同士が連結部材で連結されている状態において、前記連結部材及び歯列を含む口腔内を口腔内スキャナで走査して得られた口腔内画像を取得する取得手段、前記口腔内画像中の前記連結部材を、予め登録された連結部材に置換する置換手段、及び、前記口腔内画像において、置換した連結部材に合わせるように、歯列部分を変形させる補正手段として機能させるためのものである。

本発明に係る口腔内画像生成方法、口腔内画像生成装置、及びコンピュータプログラムによれば、簡易な構成で正確な口腔内画像を得ることができる。

実施の形態１の画像生成装置を含む画像生成システムの構成を示すブロック図。 実施の形態１の画像生成装置の構成を示すブロック図。 実施の形態１における連結部材の構成を示す斜視図。 画像生成システムの口腔内画像生成処理の手順を示すフローチャート。 連結部材が被治療者の上顎側の歯列に装着されたときの状態を示すＣＧ画像（斜視図）。 実施の形態１における第１生成処理の手順を示すフローチャート。 連結部材が被治療者の上顎側の歯列に装着されたときの状態を示すＣＧ画像（平面図）。 実施の形態１における第１生成処理の手順を示すフローチャート。 実施の形態２の画像生成装置を含む画像生成システムの構成を示すブロック図。 インプラントが設けられた被治療者の上顎の模型を示す斜視図。 連結部材が装着された被治療者の上顎の模型を示す斜視図。 実施の形態２における連結部材の構成を示す斜視図。 実施の形態２の画像生成システムの動作の流れを示すフローチャート。 支持台の構成を示す斜視図。 連結部材が支持台に支持された状態を示す斜視図。 実施の形態２における口腔内画像生成処理の手順を示すフローチャート 連結部材が被治療者の上顎側の歯列に装着されたときの状態を模式的に示す平面図。

以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に示す各実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための方法及び装置を例示するものであって、本発明の技術的思想は下記のものに限定されるわけではない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において種々の変更を加えることができる。

（実施の形態１）
実施の形態１の口腔内画像生成装置（以下、単に「画像生成装置」という）は、複数の歯牙同士を連結するための連結部材を用いることにより、口腔内画像の歪みを補正する。以下、実施の形態１の画像生成システムの構成及び動作について説明する。

［画像生成システムの構成］
図１は、本発明の実施の形態１の画像生成装置を含む画像生成システムの構成を示すブロック図である。図１に示すとおり、この画像生成装置システムは、画像生成装置１と、口腔内スキャナ２とを備えている。口腔内スキャナ２は、被治療者の口腔内に挿入可能なスキャナヘッドを有し、そのスキャナヘッドを歯列に沿って移動させながら走査することにより３次元の口腔内画像を得る装置である。口腔内スキャナ２により得られた画像は、画像生成装置１に直接的又は間接的に入力される。画像生成装置１は、この画像を用いて、被治療者の口腔内画像を生成する。

［画像生成装置の構成］
画像生成装置１の詳細な構成について説明する。図２は、本実施の形態の画像生成装置１の構成を示すブロック図である。図２に示すとおり、コンピュータ（画像生成装置）１は、ＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、ハードディスク１４、入出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）１５、ディスプレイ１６、及び入力部１７を備えており、これらの各要素はバス１８によって接続されている。

ＣＰＵ１１は、ＲＡＭ１３にロードされた各種のコンピュータプログラムを実行する。これにより、コンピュータ１が本実施の形態の画像生成装置として機能することになる。

ＲＯＭ１２は、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、又はＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable PROM）等によって構成されており、ＣＰＵ１１にて実行されるコンピュータプログラム及びその実行の際に用いられるデータ等を記憶している。

ＲＡＭ１３は、ＳＲＡＭ又はＤＲＡＭなどによって構成されており、ハードディスク１４に記憶されている各種のコンピュータプログラムの読み出し等に用いられる。また、ＲＡＭ１３は、ＣＰＵ１１が各種のコンピュータプログラムを実行するときに、ＣＰＵ１１の作業領域としても利用される。

ハードディスク１４には、オペレーティングシステム及びアプリケーションプログラムなど、ＣＰＵ１１に実行させるための各種のコンピュータプログラム及び当該コンピュータプログラムの実行に用いられるデータ等が予めインストールされている。そのコンピュータプログラムには、コンピュータ１を本実施の形態の画像生成装置として機能させるための画像生成プログラム１４Ａが含まれている。

また、ハードディスク１４には、連結部材の３次元ＣＡＤデータ又はＳＴＬ（Stereolithography）データが格納された連結部材登録画像ＤＢ１４Ｂが設けられている。この連結部材登録画像ＤＢ１４Ｂに格納されているデータは、後述する連結部材登録画像として用いられる。

さらに、ハードディスク１４には、例えばWindows（登録商標）、Mac OS（登録商標）、及びLINUX（登録商標）等のマルチタスクオペレーティングシステムがインストールされている。以下の説明においては、各種のコンピュータプログラムが当該オペレーティングシステム上で動作するものとする。

入出力Ｉ／Ｆ１５は、例えばUSB，IEEE1394，又はRS-232C等のシリアルインタフェース、SCSI，IDE，又は IEEE1284等のパラレルインタフェース、及びＤ／Ａ変換器、Ａ／Ｄ変換器等からなるアナログインタフェース等から構成されている。画像生成装置１は、この入出力Ｉ／Ｆ１５を介して、口腔内スキャナ２及び３次元スキャナ３から情報を取得する。

ディスプレイ１６は、ＬＣＤ等で構成される出力装置であり、ＣＰＵ１１から与えられた画像データに応じた映像信号にしたがって画像（画面）を表示する。また、入力部１７は、キーボード及びマウスで構成された入力装置である。ユーザが入力部１７を使用することによって、画像生成装置１に対する入力を行うことができる。

［連結部材］
図３は、被治療者の上顎又は下顎の歯列に装着される連結部材の構成を示す斜視図である。図３に示すように、連結部材４は、全体として直線形状を有する第１連結部材４１と、同じく全体として直線形状を有し、第１連結部材４１の中間地点から第１連結部材４１と交差する方向に延びるように連結された第２連結部材４２とで構成されている。そのため、連結部材４は、全体形状が平面視でＴ字状をなしている。なお、符号４１ａ，４１ｂは第１連結部材４１の両先端部を、符号４１ｃは第１連結部材４１の中間部を、符号４２ａは第２連結部材４２の先端部を、それぞれ示している。

第１連結部材４１及び第２連結部材４２はそれぞれ、直線上に配置された複数個の立体部が組み合わされて構成されている。各立体部は、直方体、三角柱及び六角柱等、種々の立体形状を有している。また、いくつかの立体部の適宜の箇所には断面が円形状等の貫通孔４３が設けられ、いくつかの立体部の角には欠落部４４が設けられている。なお、貫通孔４３の代わりに非貫通孔（窪み）が設けられていてもよい。これらの立体部の端縁及び曲面、並びに貫通孔４３及び欠落部４４は、口腔内スキャナ２による撮像により得られた各撮像画像の角度等を検出するための目印として機能する。口腔内スキャナ２は、これらの立体形状及び目印を用いることにより各撮像画像を正確に繋ぎ合わせて３次元画像を生成することが可能になる。

第１連結部材４１の先端部４１ａ，４１ｂ及び中間部４１ｃ、並びに第２連結部材４２の先端部４２ａには、互いを容易に識別可能とするために、異なる形状の立体部が設けられている。より具体的に説明すると、第１連結部材４１の先端部４１ａ，４１ｂにはそれぞれ平面視略Ｙ字状の立体部が、中間部４１ｃには平面視十字状の立体部が、第２連結部の先端部４２ａには平面視Ｉ字状の立体部が、それぞれ設けられている。なお、これらの立体部は互いに形状が異なっていればよく、種々の形状を採用することができる。

後述するように、第１連結部材４１の２つの先端部４１ａ，４１ｂは、即時重合レジンを介して、被治療者の最後方の歯牙にそれぞれ固定される。これにより、左右の最後方の歯牙同士が第１連結部材４１により連結されることになる。なお、第１連結部材４１の２つの先端部４１ａ，４１ｂの少なくとも何れか一方が、最後方の歯牙とは異なる歯牙に固定されても構わない。但し、その場合でも、先端部４１ａ，４１ｂは、歯列の正中を基準に左右それぞれに位置する歯牙に固定されることになる。したがって、歯列の正中を基準に左側のみ又は右側のみに位置する歯牙同士が第１連結部材４１によって連結されることはない。

また、第２連結部材４２の先端部４２ａは、即時重合レジンを介して、被治療者の歯列の正中付近に固定される。より具体的に説明すると、第２連結部材４２の先端部４２ａは、２本の中切歯に跨って固定される。但し、先端部４２ａが一方の中切歯のみに固定されてもよく、２本の中切歯に加えて側切歯にも跨って固定されてもよい。中切歯が存在しない場合は、先端部４２ａが左右の側切歯の何れかに固定されても構わない。

第１連結部材４１及び第２連結部４２はいずれも、変形しにくい材料、具体的には剛性の高い樹脂等で構成されている。連結部材４の製造方法は問わないが、射出成形等によって一体的に成形することが可能である。

上記の連結部材４は、ＣＡＤを用いて設計される。その設計時に生成された３次元ＣＡＤデータ又はＳＴＬデータは、連結部材登録画像ＤＢ１４Ｂに登録され、連結部材４の正確な形状を表すデータとして後に利用される。以下、この３次元ＣＡＤデータ又はＳＴＬデータを連結部材登録画像と称する。

［画像生成システムの動作］
次に、上述したように構成された画像生成システムの動作について、フローチャート等を参照しながら説明する。画像生成システムは、口腔内スキャナ２によって取得された３次元画像を用いて口腔内画像を生成する口腔内画像生成処理を実行する。図４は、その口腔内画像生成処理の手順を示すフローチャートである。図４に示すように、画像生成システムでは、第１生成処理（Ｓ１０）、及び第２生成処理（Ｓ２０）を実行する。以下、これらの各処理について詳述する。

［第１生成処理］
まず、連結部材４が被治療者の口腔内に装着される。図５は、連結部材４が被治療者の上顎側の歯列に装着されたときの状態を示すＣＧ画像（斜視図）である。図５に示す例では、連結部材４における第１連結部材４１の２つの先端部４１ａ，４１ｂはそれぞれ図面上左右の最後方歯に固定され、第２連結部材４２の先端部４２ａは歯列の正中付近に固定されている。

上記のようにして連結部材４が被治療者の口腔内に装着された後、以下の第１生成処理が実行される。図６は、第１生成処理の手順を示すフローチャートである。また、図７は、連結部材４が被治療者の上顎側の歯列に装着されたときの状態を示すＣＧ画像（平面図）である。この図７も併せて参照しながら、口腔内画像生成処理について説明する。なお、以下における前後左右は、被治療者から見た方向をいう。

まず、口腔内スキャナ２によって、第１連結部材４１が走査される（Ｓ１０１）。このとき、図７に示す符号Ｓ１のとおり、左側の先端部４１ａから右側の先端部４１ｂまで口腔内スキャナ２のスキャナヘッドを移動させながら走査が行われる。この走査によって得られた複数の撮像画像を合成することにより、第１連結部材４１の３次元画像（以下「第１連結部材画像」という）が得られる。

次に、口腔内スキャナ２によって、歯列の咬合面が走査される（Ｓ１０２）。このとき、図７に示す符号Ｓ２のとおり、一方の最後方歯（この例では右側の最後方歯）から他方の最後方歯（同じく左側の最後方歯）まで口腔内スキャナ２のスキャナヘッドを移動させながら走査が行われる。なお、左右の最後方歯及び正中付近は連結部材４によって覆われているためにすべてが露出しておらず、この連結部材４によって隠れている部分の画像を得ることはできない。但し、連結部材４を透明な材料で構成することにより、その隠れている部分の画像を得るようにすることも可能である。

上記の走査によって得られた複数の撮像画像を合成することにより、歯列の咬合面の３次元画像（以下「咬合面歯列画像」という）が得られる。但し、この咬合面歯列画像には、スキャナヘッドと走査対象との間の距離及びスキャナヘッドの角度の変化等に起因する歪みが生じている。この歪みを補正するために、画像生成装置１によって以下の処理が実行される。

画像生成装置１は、咬合面歯列画像における先端部４１ａと、第１連結部材画像における先端部４１ａとが一致するか否かを判定する（Ｓ１０３）。この処理は、先端部４１ａに設けられている立体部が一致する否かによって判定が行われる。これらが一致しないと判定した場合（Ｓ１０３でＮＯ）、画像生成装置１は、左右方向における歪みが咬合面歯列画像に発生していると判断し、第１連結部材画像に合わせるように、咬合面歯列画像を変形させる（Ｓ１０４）。より具体的には、咬合面歯列画像における先端部４１ａが、第１連結部材画像における先端部４１ａと一致するように、咬合面歯列画像を変形させる。この変形処理は、第１連結部材画像を基準にして咬合面歯列画像の歪みを補正する処理に相当する。

なお、ステップＳ１０３において一致すると判定された場合（Ｓ１０３でＹＥＳ）、画像生成装置１は、左右方向における歪みが咬合面歯列画像に発生していないと判断し、上記のステップＳ１０４を実行することなく、次のステップＳ１０５へ進む。

次に、口腔内スキャナ２によって、第２連結部材４２が走査される（Ｓ１０５）。このとき、図７に示す符号Ｓ３のとおり、第２連結部材４２の後側の端部（第１連結部材４１の中間部４１ｃ）から前側の先端部４２ａまで口腔内スキャナ２のスキャナヘッドを移動させながら走査が行われる。この走査によって得られた複数の撮像画像を合成することにより、第２連結部材４２の３次元画像（以下「第２連結部材画像」という）が得られる。

画像生成装置１は、咬合面歯列画像における先端部４２ａと、第２連結部材画像における先端部４２ａとが一致するか否かを判定する（Ｓ１０６）。この処理は、先端部４２ａに設けられている立体部が一致する否かによって判定が行われる。これらが一致しないと判定した場合（Ｓ１０６でＮＯ）、画像生成装置１は、前後方向における歪みが咬合面歯列画像に発生していると判断し、第２連結部材画像に合わせるように、咬合面歯列画像を変形させる（Ｓ１０７）。より具体的には、咬合面歯列画像における先端部４２ａが、第２連結部材画像における先端部４２ａ一致するように、咬合面歯列画像を変形させる。この変形処理は、第２連結部材画像を基準にして咬合面歯列画像の歪みを補正する処理に相当する。これにより、第１生成処理が終了する。

なお、ステップＳ１０６において一致すると判定された場合（Ｓ１０６でＹＥＳ）、画像生成装置１は、前後方向における歪みが咬合面歯列画像に発生していないと判断し、上記のステップＳ１０７を実行することなく、第１生成処理を終了させる。

上記の第１生成処理においては、第１連結部材画像及び第２連結部材画像を基準にして咬合面歯列画像の歪み補正を行っている。これは、第１連結部材画像及び第２連結部材画像が正しいものであるという仮定の下での処理であるが、実際にはこれらの第１連結部材画像及び第２連結部材画像にも歪みが生じている場合がある。そこで、次の第２生成処理では、歪みがなく、真に正しいデータである連結部材登録画像を用いて、歪み補正が行われる。

［第２生成処理］
図８は、第２生成処理の手順を示すフローチャートである。まず、画像生成装置１は、上記のようにして補正された咬合面歯列画像と、第１連結部材画像及び第２連結部材画像とを合成して、連結部材４を含む歯列の咬合面の３次元画像（以下「補正前咬合面画像」という）を生成する（Ｓ２０１）。

次に、画像生成装置１は、補正前咬合面画像における連結部材４の部分を、連結部材登録画像ＤＢ１４Ｂに格納されている連結部材登録画像に置換する（Ｓ２０２）。なお、この置換は、補正前咬合面画像における連結部材４の部分を、連結部材登録画像と一致するように変形させることと同義である。

次に、画像生成装置１は、補正前咬合面画像において、置換した連結部材登録画像に合わせるように、歯列部分を変形させる（Ｓ２０３）。より具体的には、連結部材登録画像で示される連結部材４を固定した上で、その連結部材４が左右の最後方の歯牙及び正中付近に正しく装着された状態となるように、補正前咬合面画像における歯列部分を変形させる。この変形処理は、連結部材登録画像を基準にして歯列部分の歪みを補正する処理に相当する。この補正により、歯列の咬合面の形状を正確に表す３次元画像が得られる。以下、この３次元画像を補正後咬合面画像と称する。

その後、被治療者の口腔内から連結部材４が取り外され、その状態において歯列の咬合面及び両側面（頬側及び舌側の側面）が口腔内スキャナ２により走査される（Ｓ２０４）。これにより、連結部材４によって隠れていた部分を示す３次元の咬合面画像及び歯列の側面部分を示す３次元の側面画像が得られる。

画像生成装置１は、口腔内スキャナ２から上記の咬合面画像及び側面画像の入力を受け、その咬合面画像及び側面画像と補正後咬合面画像とを合成する（Ｓ２０５）。このとき、画像生成装置１は、当該咬合面画像及び側面画像で示される歯列部分を補正後咬合面画像に合わせるように変形させる。この変形処理は、補正後咬合面画像を基準にして歯列部分の歪みを補正する処理に相当する。この補正により、歯列の形状を正確に表す３次元の口腔内画像が生成される。画像生成装置１は、上記のとおり生成された口腔内画像をハードディスク１４上に記憶し（Ｓ２０６）、口腔内画像生成処理を終了させる。

上述したように、本実施の形態では、連結部材登録画像を基準にして歯列部分を変形させることにより、歯列部分の歪みを補正する。連結部材登録画像は、連結部材４の正確な形状を示す３次元画像であるため、これを基準にすることによって歯列部分の歪みを適切に補正することが可能になる。

また、本実施の形態では、第１連結部材４１が歯列の正中を基準に左右それぞれに位置する歯牙同士を連結しており、これによって当該歯牙の一方から他方までの歯列部分の歪みを補正する。その左右いずれか一方のみに連結対象の複数の歯牙が位置する場合と比べると、本実施の形態のように左右それぞれに当該歯牙が位置する場合の方が、一方の歯牙から他方の歯牙までの歯列部分の長さが大きくなるため、歯列部分に生じる歪みも大きくなる傾向にある。本実施の形態では、このように比較的大きい歪みを補正することができる。

なお、本実施の形態では、連結部材４が第１連結部材４１及び第２連結部材４２で構成されているが、第１連結部材４１のみで構成されていてもよい。すなわち、連結部材４は、歯列の正中を基準に左右それぞれに位置する歯牙同士を連結する部分を有していればよく、それ以外は有していなくても構わない。但し、本実施の形態のように、連結部材４が第２連結部材４２も有している方が、第１連結部材４１のみを有している場合と比べて補正の基準点を増やすことができるため、より正確な口腔内画像を得ることができる。

また、本実施の形態では、上顎側の歯列に連結部材４が装着された場合を例示しているが、下顎側の歯列に連結部材４が装着された場合でも同様の処理を行うことによって正確な口腔内画像を生成することができる。但し、下顎の場合、舌が干渉して第１連結部材４１及び／又は第２連結部材４２の装着が困難なこともありえる。そのため、下顎に装着する第１連結部材４１及び／又は第２連結部材４２については、舌の形状に対応した湾曲形状を有していることが好ましい。

また、本実施の形態では、第１生成処理において第１連結部材画像及び第２連結部材画像を基準にした歪み補正を行っているが、これを省略してもよい。その場合、第２生成処理において、歪み補正が施されてない咬合面歯列画像と、第１連結部材画像及び第２連結部材画像とを合成して補正前咬合面画像が生成され、その補正前咬合面画像に対して連結部材登録画像を基準にした歪み補正が施されることになる。

（実施の形態２）
実施の形態２では、インプラント同士を連結する連結部材を用いることにより、口腔内画像の歪みを補正する。

［画像生成システムの構成］
図９は、本発明の実施の形態２の画像生成装置を含む画像生成システムの構成を示すブロック図である。図９に示すとおり、この画像生成装置システムは、画像生成装置１と、口腔内スキャナ２と、３次元スキャナ３とを備えている。このうち、画像生成装置１及び口腔内スキャナ２の構成は、実施の形態１の場合と同様であるので、同一符号を付して説明を省略する。３次元スキャナ３は、連結部材の全体形状を示す３次元画像を一度の走査で取得可能な装置である。口腔内スキャナ２及び３次元スキャナ３により得られた画像は、画像生成装置１に直接的又は間接的に入力される。画像生成装置１は、これらの画像を用いて、被治療者の口腔内画像を生成する。

［連結部材の作製］
本実施の形態において、連結部材は被治療者毎に作製される。以下では、インプラントが設けられた被治療者の下顎の模型を示す図面を参照しながら説明する。まず、図１０に示すように、各インプラントに円筒状のスキャンボディ５１を接続する。これにより、各スキャンボディ５１は、各インプラントの位置及び角度に応じた位置及び角度で固定される。なお、ここではスキャンボディ５１が円筒状をなしているが、これは例示であって、その他の形状であってもよい。

次に、図１１に示すように、各スキャンボディ５１間を第１連結部材５２ａ乃至第４連結部材５２ｄで繋ぐ。ここで、第１連結部材５２ａ乃至第４連結部材５２ｄのそれぞれは、実施の形態１における第１連結部材４１及び第２連結部材４２の場合と同様に、直線上に配置された複数個の立体部が組み合わされて構成されている。なお、図１１に示す例では、実施の形態１の場合と異なり、第１連結部材５２ａ乃至第４連結部材５２ｄを構成する立体部に貫通孔及び欠落部が設けられていないが、これらが設けられていてもよい。

上述したように第１連結部材５２ａ乃至第４連結部材５２ｄによって繋がれたスキャンボディ５１を各インプラントから取り外すことにより、連結部材が得られる。図１２は、その連結部材の構成を示す斜視図である。図１２に示す例では、４個のスキャンボディ５１と、隣り合う２つのスキャンボディ５１間を繋ぐ４本の第１連結部材５２ａ乃至第４連結部材５２ｄとにより連結部材５が構成されている。これらのスキャンボディ５１及びそのスキャンボディ５１を繋ぐ部材の数は、被治療者のインプラントの数に応じて決定される。なお、各スキャンボディ５１には、インプラントに接続するためのネジ部５３が設けられている。

このようにして得られた連結部材５には、インプラントの種類、インプラントの位置関係、インプラントの角度、及びインプラントの深さなどの各種情報が内包されていることになる。

［画像生成システムの動作］
次に、上述したように構成された画像生成システムの動作について、フローチャート等を参照しながら説明する。図１３は、本実施の形態の画像生成システムの動作の流れを示すフローチャートである。図１３に示すように、画像生成システムでは、連結部材４の全体形状を登録するための連結部材登録処理（Ｓ３０）、及び口腔内スキャナ２によって取得された３次元画像を用いて口腔内画像を生成する口腔内画像生成処理（Ｓ４０）が行われる。以下、これらの各処理について詳述する。

［連結部材登録処理］
連結部材登録処理では、連結部材５が口腔内に装着される前に、３次元スキャナ３によって連結部材５の全体形状を示す３次元画像を生成する。上述したように、３次元スキャナ３は、連結部材５の全体を一度に走査可能な装置であるため、この３次元スキャナ３により得られた３次元画像は、連結部材５の正確な形状を表しているものと仮定できる。画像生成装置１が、この３次元画像を連結部材登録画像としてハードディスク１４に登録することにより、連結部材登録処理が終了する。

この連結部材登録処理において、３次元スキャナ３によって連結部材５を走査する際は、連結部材５を安定した状態で静止させておくことが望ましい。そのために、本実施の形態では、連結部材５を載置する支持台を用いる。

図１４は、支持台の構成を示す斜視図である。図１４に示すように、支持台６は、直方体状の筐体６１で構成されている。筐体６１は、上方が開放されており、石膏を収容するための内部空間を有している。

上記の支持台６に連結部材５を載置するために、まずインプラントアナログを用意する。インプラントアナログは、インプラントのレプリカであって、円筒形状を有しており、その内周面にスキャンボディ５１のネジ部５３に螺合可能なネジ溝が形成されている。このインプラントアナログと、上述したようにして作製された連結部材５の各スキャンボディ５１のネジ部５３とをねじ結合により接続する。

次に、上記のとおりインプラントアナログが接続された連結部材５を、支持台６の内部空間に配置した上で、その内部空間に石膏を流し込む。このとき、インプラントアナログの下部が石膏に覆われるようにする。その後、石膏が硬化し、連結部材５が支持台６に支持される。

図１５は、連結部材５が支持台６に載置された状態を示す斜視図である。図１５に示すとおり、４個のインプラントアナログ６３の下部が石膏６２によって固定され、その結果連結部材５が支持台６に載置された状態となる。

上記のようにして連結部材５を支持台６に固定した状態で、３次元スキャナ３によって連結部材５の全体形状を示す３次元画像を生成する。画像生成装置１が、この３次元画像を連結部材登録画像として連結部材登録画像ＤＢ１４Ｂに登録することにより、連結部材登録処理が終了する。

なお、その後に連結部材５をインプラントアナログ６３から取り外したとき、支持台６に固定されているすべてのインプラントアナログ６３も３次元スキャナ３によって走査することにより、インプラントアナログ６３の３次元画像も生成しておくことが好ましい。この３次元画像は、インプラントの正確な位置関係などを示すデータとして利用することができる。

［口腔内画像生成処理］
連結部材登録処理が実行された後、連結部材５が被治療者の口腔内に戻されて装着される。その結果、図１１に示すように、治療者のインプラントに、連結部材５のスキャンボディ５１が接続された状態となる。

上記のようにして連結部材４が被治療者の口腔内に装着された後、以下の口腔内画像生成処理が実行される。図１６は、口腔内画像生成処理の手順を示すフローチャートである。また、図１７は、連結部材５が被治療者の下顎側の歯列に装着されたときの状態を模式的に示す平面図である。この図１７も併せて参照しながら、口腔内画像生成処理について説明する。なお、以下における前後左右は、被治療者から見た方向をいう。

まず、口腔内スキャナ２によって、連結部材５が走査される（Ｓ４０１）。このとき、図１７に示す符号Ｓ２からＳ５までの順序で、一のスキャンボディ５１から他のスキャンボディ５１まで口腔内スキャナ２のスキャナヘッドを移動させながら走査が行われる。但し、この走査順序は例示であって、Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ２等、他の順序であってもよい。

次に、口腔内スキャナ２によって、歯列の咬合面が走査される（Ｓ４０２）。このとき、図１７に示す符号Ｓ１のとおり、一方の最後方歯（この例では右側の最後方歯）から他方の最後方歯（同じく左側の最後方歯）まで口腔内スキャナ２のスキャナヘッドを移動させながら走査が行われる。なお、この走査では、連結部材５によって隠れている部分についての画像を得ることはできない。但し、連結部材５を透明な材料で構成することにより、その隠れている部分についての画像を得るようにすることも可能なことは、実施の形態１の場合と同様である。

以上の走査によって得られた複数の撮像画像を合成することにより、連結部材５を含む歯列の咬合面の３次元画像（以下、「補正前咬合面画像」という）が得られる。

画像生成装置１は、口腔内スキャナ２から補正前咬合面画像の入力を受け、その補正前咬合面画像における連結部材５の部分を、連結部材登録画像に置換する（Ｓ４０３）。なお、この置換は、補正前咬合面画像における連結部材５の部分を、連結部材登録画像と一致するように変形させることと同義である。

次に、画像生成装置１は、補正前咬合面画像において、置換した連結部材登録画像に合わせるように、歯列部分を変形させる（Ｓ４０４）。より具体的には、連結部材登録画像で示される連結部材５を固定した上で、その連結部材５の各スキャンボディ５１が被治療者の各インプラントに正しく装着された状態となるように、補正前口腔内画像における歯列部分を変形させる。この変形処理は、連結部材登録画像を基準にして歯列部分の歪みを補正する処理に相当する。この補正により、歯列の咬合面の形状を正確に表す３次元画像である補正後咬合面画像が得られる。

その後、被治療者の口腔内から連結部材５が取り外され、その状態において歯列の咬合面及び両側面（頬側及び舌側の側面）が口腔内スキャナ２により走査される（Ｓ４０５）。これにより、連結部材５によって隠れていた部分を示す３次元の咬合面画像及び歯列の側面部分を示す３次元の側面画像が得られる。

画像生成装置１は、実施の形態１の場合と同様、口腔内スキャナ２から上記の咬合面画像及び側面画像の入力を受け、その咬合面画像及び側面画像と補正後咬合面画像とを合成する（Ｓ４０６）。このとき、画像生成装置１は、当該咬合面画像及び側面画像で示される歯列部分を補正後咬合面画像に合わせるように変形させる。この変形処理は、補正後咬合面画像を基準にして歯列部分の歪みを補正する処理に相当する。この補正により、歯列の形状を正確に表す３次元の口腔内画像が生成され、ハードディスク１４上に記憶される（Ｓ４０７）。

上述したように、本実施の形態では、インプラント同士を連結する連結部材５を利用することにより、歯列部分に生じる歪みを補正する。上記の例で示すように、連結部材５で連結されるインプラントが歯列の正中を基準に左右それぞれに位置している場合、大きな歪みを補正する効果が期待できる。

また、本実施の形態では、下顎側の歯列に連結部材５が装着された場合を例示しているが、上顎側の歯列に連結部材５が装着された場合でも同様の処理を行うことによって正確な口腔内画像を生成することができることは、実施の形態１の場合と同様である。

なお、連結部材５の３次元ＣＡＤデータ又はＳＴＬ（Stereolithography）データ等が存在する場合は、そのデータを連結部材登録画像として画像生成装置１に登録してもよい。

本実施の形態では、実施の形態１の場合のように２段階の歪み補正を行っていないが、これを行うようにしてもよい。すなわち、口腔内スキャナ２によって得られた連結部材５の３次元画像を基準にして歪み補正を行い、その後に連結部材登録画像を用いて更なる歪み補正を行うようにしてもよい。

（その他の実施の形態）
上述した各実施の形態では、まず補正前咬合面画像を生成し、その補正前口腔内画像における歪みを補正することにより補正後咬合面画像を生成し、その補正後咬合面画像と側面画像等とを合成しているが、このように咬合面画像を基準にするのではなく、頬側又は舌側の側面画像を基準にするようにしてもよい。具体的には、まず補正前側面画像を生成し、その補正前側面画像における歪みを補正することにより補正後側面画像を生成し、その補正後側面画像と咬合面画像等とを合成するようにしてもよい。但し、側面画像と比べると咬合面画像の方が歪みが少ないものを得られやすいので、咬合面画像を基準にすることが好ましい。

上述した各実施の形態では、画像生成装置１が単一の装置で構成されているが、複数の装置で構成されたシステムにより画像生成装置が実現される等、様々な機器構成が想定され得る。

１ 画像生成装置
１１ ＣＰＵ
１２ ＲＯＭ
１３ ＲＡＭ
１４ ハードディスク
１４Ａ 画像生成プログラム
１５ 入出力インタフェース
１６ ディスプレイ
１７ 入力部
１８ バス
２ 口腔内スキャナ
３ ３次元スキャナ
４ 連結部材
４１ 第１連結部材
４１ａ 先端部
４２ 第２連結部材
４２ａ 先端部
４３ 貫通孔
４４ 欠落部
５ 連結部材
５１ スキャンボディ
５２ａ〜５２ｄ 第１連結部材〜第４連結部材
５３ ネジ部
６ 支持台
６１ 筐体
６２ 載置部
６３ インプラントアナログ

Claims (10)

1. 歯列の正中を基準に左右それぞれに位置する歯牙同士を連結部材で連結し、
   前記連結部材及び歯列を含む口腔内を口腔内スキャナで走査して口腔内画像を取得し、
   前記口腔内画像中の前記連結部材を、予め登録された連結部材に置換し、
   前記口腔内画像において、置換した連結部材に合わせるように歯列部分を変形させる、
   口腔内画像生成方法。
2. 前記連結部材の中途部分と前記正中付近とを第２連結部材で連結し、
   前記口腔内の歯、前記連結部材、及び前記第２連結部材を前記口腔内スキャナで走査して口腔内画像を取得し、
   前記口腔内画像中の前記連結部材及び前記第２連結部材を、予め登録された連結部材及び第２連結部材にそれぞれ置換し、
   前記口腔内画像において、置換した連結部材及び第２連結部材に合わせるように歯列部分を変形させる、
   請求項１に記載の口腔内画像生成方法。
3. 前記口腔内スキャナにより取得される口腔内画像は、歯列の咬合面を示す咬合面画像である、
   請求項１又は２に記載の口腔内画像生成方法。
4. 口腔内を口腔内スキャナで走査して歯列の側面を示す側面画像を取得し、
   前記変形させた後の咬合面画像及び前記側面画像を合成する、
   請求項３に記載の口腔内画像生成方法。
5. 歯列の正中を基準に左右それぞれに位置するインプラント同士を連結部材で連結し、
   前記連結部材及び歯列を含む口腔内を口腔内スキャナで走査して口腔内画像を取得し、
   前記口腔内画像中の前記連結部材を、予め登録された連結部材に置換し、
   前記口腔内画像において、置換した連結部材に合わせるように、歯列部分を変形させる、
   口腔内画像生成方法。
6. 前記連結部材は、インプラントに接続されたスキャンボディを含んでいる、
   請求項５に記載の口腔内画像生成方法。
7. 歯列の正中を基準に左右それぞれに位置する歯牙同士が連結部材で連結されている状態において、前記連結部材及び歯列を含む口腔内を口腔内スキャナで走査して得られた口腔内画像を取得する取得手段と、
   前記口腔内画像中の前記連結部材を、予め登録された連結部材に置換する置換手段と、
   前記口腔内画像において、置換した連結部材に合わせるように、歯列部分を変形させる補正手段と
   を備える、口腔内画像生成装置。
8. 歯列の正中を基準に左右それぞれに位置するインプラント同士が連結部材で連結されている状態において、前記連結部材及び歯列を含む口腔内を口腔内スキャナで走査して得られた口腔内画像を取得する取得手段と、
   前記口腔内画像中の前記連結部材を、予め登録された連結部材に置換する置換手段と、
   前記口腔内画像において、置換した連結部材に合わせるように、歯列部分を変形させる補正手段と
   を備える、口腔内画像生成装置。
9. コンピュータを、
   歯列の正中を基準に左右それぞれに位置する歯牙同士が連結部材で連結されている状態において、前記連結部材及び歯列を含む口腔内を口腔内スキャナで走査して得られた口腔内画像を取得する取得手段、
   前記口腔内画像中の前記連結部材を、予め登録された連結部材に置換する置換手段、
   及び、前記口腔内画像において、置換した連結部材に合わせるように、歯列部分を変形させる補正手段
   として機能させるためのコンピュータプログラム。
10. コンピュータを、
    歯列の正中を基準に左右それぞれに位置するインプラント同士が連結部材で連結されている状態において、前記連結部材及び歯列を含む口腔内を口腔内スキャナで走査して得られた口腔内画像を取得する取得手段、
    前記口腔内画像中の前記連結部材を、予め登録された連結部材に置換する置換手段、
    及び、前記口腔内画像において、置換した連結部材に合わせるように、歯列部分を変形させる補正手段
    として機能させるためのコンピュータプログラム。