JP4113550B2

JP4113550B2 - ガイド部材製造システム

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Publication number: JP4113550B2
Application number: JP2006035820A
Authority: JP
Inventors: 基文十河; 芳信前田; 定美堤
Original assignee: iLAND Solutions Inc
Current assignee: iLAND Solutions Inc
Priority date: 2006-02-13
Filing date: 2006-02-13
Publication date: 2008-07-09
Anticipated expiration: 2022-08-26
Also published as: JP2006130336A

Description

本発明は、歯列の欠損部分を補う義歯を支持する人工歯根の埋入位置を算出する人工歯根埋入位置算出装置が生成したデータに基づき、人工歯根窩洞を穿孔する際に用いるガイド部材を製造するガイド部材製造システムに関するものである。

歯が欠損した場合、歯列における欠損部分において、粘膜下の顎骨を削ることにより所望の形状の人工歯根窩洞を形成し、この人工歯根窩洞に人工歯根（インプラント）を埋入させ、この人工歯根に義歯を支持させることにより、前記欠損部分を補う治療が行われている。
この人工歯根は、粘膜下に埋め込まれ、粘膜からの突出端に前記義歯が被されるため、従来から行われている入歯治療に必要なバネがなく、見た目の歯列がよい。また、人工歯根により支持された義歯は、天然歯と同様の手入れのみでよく、人工歯根に支持されているため安定性の点でも優れている。

上述のような人工歯根を埋入する場合、歯科医は、患者の顎骨のレントゲン画像を取得する。また、歯が欠損した状態での歯型を取り、この歯型に基づき歯列模型を作製する。
この歯列模型は歯科技工士に渡され、歯科技工士は、前記歯列模型に基づき、ワックス・アップと呼ばれる前記歯列の欠損部分を補うべき義歯を、該歯列における残存歯に基づき形作る。

歯科医は、前記レントゲン画像及び歯列模型に基づき、埋入すべき人工歯根の長さ，太さ，及び埋入位置を算出し、算出された長さ及び太さ等に対応した人工歯根を、例えばチタンによる既製の構造体（人工歯根）から選択する。
また歯科医は、上述のように算出した埋入位置に、選択した人工歯根を埋入させるべくドリルにより人工歯根窩洞を設け、この人工歯根窩洞に、チタン製の人工歯根を嵌合させることにより、人工歯根を所定の位置に埋入させる。更に、この人工歯根の粘膜における突出端部に、歯科技工士が形成した形状の義歯を被せることにより、患者の歯列に調和した義歯により欠損部分を補うことができる。

しかし、歯科医は、歯列模型による歯列の状態と、ＣＴ（ＣｏｍｐｕｔｅｄＴｏｍｏｇｒａｐｈｙ）を含めたレントゲン画像による顎骨の２次元データとに基づき人工歯根の埋入位置を算出しており、患者の粘膜下の顎骨及び神経系の形状を３次元的に正確に把握することは非常に難しく、人工歯根窩洞の穿孔手術においては、自身の経験及び適切な勘に依存している場合が多い。
下顎骨には下顎管と呼ばれる太い神経系があり、上顎には上顎洞と呼ばれる空洞があり、また、人工歯根を埋入させるべき欠損部分の近傍には、該欠損部分に隣在する残存歯の歯根があり、これらの神経系，空洞及び残存歯の歯根等を確実に回避して人工歯根窩洞を穿孔することは非常に困難である。
また、上述した方法においては、歯科医が作製した患者の歯列模型に基づき、歯科技工士が最終的な義歯の形状を形成することが必要であり、歯列模型の作製及び歯科技工士の義歯形成のための技術、時間及び費用が必要であるという問題があった。

本発明は以上のような事情に鑑みてなされたものであり、歯列の３次元データ及び該歯列に連なる顎骨の３次元データを取得し、この歯列の３次元データと顎骨の３次元データとを合成し、生成された合成データに基づき、粘膜下の顎骨及び各歯の歯根の形状等を十分に把握することができ、下顎管，上顎洞及び隣在する歯根を十分に回避した人工歯根の埋入位置を算出する人工歯根埋入位置算出装置を用い、該人工歯根埋入位置算出装置が生成した義歯データを付加した合成データに基づき、前記義歯データが示す義歯及び該義歯の近傍を覆う形状の部材を形成し、また、形成した部材に、前記人工歯根埋入位置算出装置が算出した埋入位置に連なるガイド孔を穿孔する構成を備えることにより、人工歯根窩洞を穿孔する際に、穿孔された前記ガイド孔が、上述した人工歯根埋入位置算出装置にて適切に算出された人工歯根の埋入方向における人工歯根窩洞へ、ドリル等の穿孔装置の先端部を誘導するガイド部材を精度良く製造するガイド部材製造システムを提供することにある。

本発明の他の目的は、生成された義歯データを付加した合成データが示す歯列における咬合情報を生成する構成を備え、患者個人の咀嚼時の歯列における荷重情報を取得できない場合に、前記咬合情報を生成し、生成された咬合情報に基づき、人工歯根の埋入位置を算出することにより、咀嚼時に歯列の各歯に加わる荷重情報を取得できない場合であっても、生成された咬合情報から、より適切な人工歯根の埋入位置を算出するガイド部材製造システムを提供することにある。

本発明の更に他の目的は、歯列データと顎骨データとを合成して生成した合成データが示す歯列における残存歯に基づき、該歯列の欠損部分を補う義歯を示す義歯データを生成する構成を備えることにより、各患者が有する歯列により適合する義歯データを算出することができ、患者の歯や顎堤に調和した義歯から、該義歯を支持する人工歯根の埋入位置を算出するガイド部材製造システムを提供することにある。

本発明の更に他の目的は、合成データが示す歯列において、前記義歯データを生成する際に利用する残存歯がない場合に、各患者の使用中義歯に基づき、該歯列の欠損部分を補う義歯を示す義歯データを生成する構成を備えることにより、患者に残存歯がない場合であっても、各患者が有する歯列により適合する義歯データを算出することができ、患者の歯や顎堤に調和した義歯から、該義歯を支持する人工歯根の埋入位置を算出するガイド部材製造システムを提供することにある。

本発明の更に他の目的は、取得された荷重情報又は生成された咬合情報に基づき、咀嚼時に前記義歯データが示す義歯に加わる荷重方向を算出し、算出された荷重方向に基づき、前記人工歯根の埋入位置を算出する構成を備えることにより、患者毎の咀嚼動作に適合した人工歯根の埋入位置を算出することができ、歯列における他の歯に負担を加えない埋入位置を算出するガイド部材製造システムを提供することにある。

本発明に係るガイド部材製造システムは、歯列の欠損部分を補う義歯を支持する人工歯根を埋入する埋入位置を算出し、埋入位置に対応する人工歯根窩洞に連なるガイド孔を有するガイド部材を製造するガイド部材製造システムであって、前記歯列の３次元データを取得する歯列データ取得手段と、前記歯列に連なる顎骨の３次元データを取得する顎骨データ取得手段と、前記歯列における咀嚼時の荷重情報を取得する荷重情報取得手段と、前記歯列データ取得手段が取得した歯列の３次元データ及び前記顎骨データ取得手段が取得した顎骨の３次元データを合成する合成手段と、該合成手段が生成した歯列及び顎骨の合成データが示す前記歯列の欠損部分を補う義歯を示す義歯データを生成する義歯データ生成手段と、該義歯データ生成手段が生成した義歯データを付加した前記合成データ及び前記荷重情報取得手段が取得した荷重情報に基づき、前記義歯データが示す義歯を支持する人工歯根の埋入位置を算出する算出手段とを備える人工歯根埋入位置算出装置並びに該人工歯根埋入位置算出装置が生成した義歯データを付加した合成データに基づき、前記義歯データが示す義歯及び該義歯の近傍を覆う部材を形成する形成手段と、該形成手段が形成した部材に、前記人工歯根埋入位置算出装置が算出した埋入位置に連なる前記ガイド孔を穿孔する穿孔手段とを備えるガイド部材製造装置を有することを特徴とする。

本発明に係るガイド部材製造システムは、前記義歯データ生成手段が生成した義歯データを付加した前記合成データが示す歯列における咬合情報を生成する咬合情報生成手段を備え、前記荷重情報取得手段が前記荷重情報を取得していない場合、前記算出手段は、前記義歯データ生成手段が生成した義歯データを付加した前記合成データ及び前記咬合情報生成手段が生成した咬合情報に基づき、前記義歯データが示す義歯を支持する人工歯根の埋入位置を算出すべくなしてあることを特徴とする。

本発明に係るガイド部材製造システムは、前記義歯データ生成手段は、前記合成データが示す歯列における残存歯に基づき前記義歯データを生成すべくなしてあることを特徴とする。

本発明に係るガイド部材製造システムは、前記義歯データ生成手段は、前記合成データが示す歯列における残存歯がない場合、使用中義歯に基づき前記義歯データを生成すべくなしてあることを特徴とする。

本発明に係るガイド部材製造システムは、前記算出手段は、前記荷重情報又は咬合情報に基づき、咀嚼時に前記義歯データが示す義歯に加わる荷重方向を算出する荷重方向算出手段を備え、該荷重方向算出手段が算出した荷重方向に基づき、前記人工歯根の埋入位置を算出すべくなしてあることを特徴とする。

本発明による場合は、歯列の３次元データ及び該歯列に連なる顎骨の３次元データを取得し、この歯列の３次元データと顎骨の３次元データとを合成し、生成された合成データに基づき、粘膜下の顎骨及び各歯の歯根の形状等を十分に把握することができ、下顎管，上顎洞及び隣在する歯根を十分に回避した人工歯根の埋入位置を算出することができる。
また、前記歯列の欠損部分を補う義歯を示す義歯データを生成し、この義歯データを付加した前記合成データに基づき、予め取得してある前記歯列における咀嚼時の荷重情報を考慮して、前記義歯データが示す義歯を支持する人工歯根の埋入位置を算出する構成を備えることにより、患者個人の咀嚼時において各歯に加わる荷重に基づき、より適切な人工歯根の埋入位置を算出することができる。

更に、上述のように各データをデジタルデータとして取得することにより、人工歯根の埋入位置を算出するための各処理を、３次元立体ならびに２次元平面画像により解剖学的に正確にコンピュータにて実行させることが可能となり、予知性を期待できるような、より適切な埋入位置を力学解析により更に的確に算出することができる。また、各データの再利用が可能であり、各データを取得した時点で存在していた歯が、後日欠損した場合に、予め取得してある歯列及び顎骨の３次元データに基づき義歯を形成することができ、残存歯により適応した義歯及び該義歯を支持する人工歯根を植立させることができる。

本発明による場合は、生成された義歯データを付加した合成データが示す歯列における咬合情報を生成する構成を備え、患者個人の咀嚼時の歯列における荷重情報を取得できない場合に、前記咬合情報を生成し、生成された咬合情報に基づき、人工歯根の埋入位置を算出することにより、咀嚼時に歯列の各歯に加わる荷重情報を取得できない場合であっても、生成された咬合情報から、より適切な人工歯根の埋入位置を算出することができる。

本発明による場合は、歯列データと顎骨データとを合成して生成した合成データが示す歯列における残存歯に基づき、該歯列の欠損部分を補う義歯を示す義歯データを生成する構成を備えることにより、各患者が有する歯列により適合する義歯データを算出することができ、患者の歯や顎堤に調和した義歯から、該義歯を支持する人工歯根の埋入位置を算出することができる。

本発明による場合は、合成データが示す歯列において、前記義歯データを生成する際に利用する残存歯がない場合に、各患者の使用中義歯に基づき、該歯列の欠損部分を補う義歯を示す義歯データを生成する構成を備えることにより、患者に残存歯がない場合であっても、各患者が有する歯列により適合する義歯データを算出することができ、患者の歯や顎堤に調和した義歯から、該義歯を支持する人工歯根の埋入位置を算出することができる。

本発明による場合は、取得された荷重情報又は生成された咬合情報に基づき、咀嚼時に前記義歯データが示す義歯に加わる荷重方向を算出し、算出された荷重方向に基づき、前記人工歯根の埋入位置を算出する構成を備えることにより、患者毎の咀嚼動作に適合した人工歯根の埋入位置を算出することができ、歯列における他の歯に負担を加えない埋入位置を算出することができる。

また本発明による場合は、上述したような人工歯根埋入位置算出装置が生成した義歯データを付加した合成データに基づき、前記義歯データが示す義歯及び該義歯の近傍を覆う形状の部材を形成し、また、形成した部材に、前記人工歯根埋入位置算出装置が算出した埋入位置に連なるガイド孔を穿孔する構成を備えることにより、人工歯根窩洞を穿孔する際に、穿孔された前記ガイド孔が、上述した人工歯根埋入位置算出装置にて適切に算出された人工歯根の埋入方向における人工歯根窩洞へ、ドリル等の穿孔装置の先端部を誘導するガイド部材を精度良く製造することができる。

また、上述したような人工歯根埋入位置算出装置が生成した義歯データを付加した合成データに基づき、前記義歯データが示す義歯及び該義歯の近傍を覆う形状の部材を形成し、また、形成した部材に、前記人工歯根埋入位置算出装置が算出した埋入位置に連なるガイド孔を穿孔する構成を備えることにより、人工歯根窩洞を穿孔する際に、穿孔された前記ガイド孔が、上述した人工歯根埋入位置算出装置にて適切に算出された人工歯根の埋入方向における人工歯根窩洞へ、ドリル等の穿孔装置の先端部を誘導するガイド部材を精度良く製造することができる。

以下に、本発明に係る人工歯根埋入位置算出装置を、コンピュータを利用した実施の形態に基づいて詳述する。図１は本発明に係る人工歯根埋入位置算出装置の構成を示すブロック図であり、図において１は本発明に係る人工歯根埋入位置算出装置としてのコンピュータを示している。
コンピュータ１は、ＣＰＵ１０，ＲＡＭ１１，ハードディスク（以下、ＨＤという）１２，外部記憶装置１３，ディスプレイ１４，キーボード１５，マウス１６等を備えている。

ＣＰＵ１０は、バスを介してコンピュータ１の上述したようなハードウェア各部と接続されており、それらを制御すると共に、ＨＤ１２に格納されたコンピュータプログラムを順次実行する。
ＨＤ１２は、本発明に係る人工歯根埋入位置算出装置としての動作に必要な種々のコンピュータプログラムを記憶している。
ＲＡＭ１１は、ＳＲＡＭ，ＤＲＡＭ，フラッシュメモリ等で構成されており、ＣＰＵ１０によるコンピュータプログラムの実行時に発生する一時的なデータを記憶する。尚、ＲＡＭ１１にフラッシュメモリを使用した場合には、停電，コンピュータ１の移動等のために電源が遮断された場合であっても記憶内容が失われることはない。

外部記憶装置１３は、ＣＤ−ＲＯＭドライブ又はフレキシブルディスクドライブ等で構成されており、本発明に係るコンピュータプログラムが記録されているＣＤ−ＲＯＭ又はフレキシブルディスク等の可搬型記録媒体１３ａから、本発明のコンピュータプログラムである歯列データ取得処理プログラム，顎骨データ取得処理プログラム，咀嚼データ取得処理プログラム，合成処理プログラム，義歯データ生成処理プログラム及び算出処理プログラムを読み取り、ＨＤ１２に記憶させる。

本実施の形態において、歯科医は、上述した構成のコンピュータ１により実現される人工歯根埋入位置算出装置を利用する場合、患者毎に、歯列データ及び顎骨データと、咀嚼時において各歯に加わる荷重情報を示す咀嚼データとを予め取得しておく。
尚、歯列データは、患者から採取した歯型に基づき作製された歯列模型から、該歯列を３次元データとして取得され、該歯列における欠損部分においては、粘膜の表面を３次元データとして取得している。また、顎骨データは、Ｘ線ビームを走査させて人体の内部器官の断層画像を取得するＣＴ（ＣｏｍｐｕｔｅｒｉｚｅｄＴｏｍｏｇｒａｐｈｙ：コンピュータ断層撮影）画像撮影装置により取得された患者の顎骨についての複数のＣＴ画像に基づき３次元データとして生成される。更に、咀嚼データは、患者が義歯を使用している場合には、この義歯を所定箇所に装着させた状態で、患者に柔軟性を有する物質を咬ませ、この咀嚼時に各歯に加わる荷重の大きさ及び方向等を計測して取得される。

また、上述したＣＴ画像及び歯型は、残存歯が比較的多い患者の場合、上下顎の歯列の間に、例えば、アルー社製のアルーワックス（登録商標）等の馬蹄既製のコンパウンドを軟化して咬合させ、このコンパウンドが軟化している間に、コンパウンドの外側の所定箇所に直径７ｍｍ程度のセラミックボールを圧接し、更にこのセラミックボールを接着剤等で固定した状態で取得する。一方、欠損歯が多い患者の場合、該患者が使用している使用中義歯（入歯）を装着させ、この使用中義歯の所定箇所に接着剤等でセラミックボールを固定した状態で取得する。
このようにセラミックボールを所定箇所に固定させた状態でＣＴ画像及び歯型を取得することにより、本発明の人工歯根埋入位置算出装置において、歯列データと顎骨データとを合成する際の目印とすることができる。

上述のように各装置において夫々取得した歯列データ，顎骨データ及び咀嚼データは、夫々の装置をケーブル（図示せず）を介してコンピュータ１に接続することにより、前記ケーブルを介してコンピュータ１に備えるＲＡＭ１１に記憶させることもでき、また、夫々の装置から、一旦ＣＤ−ＲＯＭ又はフレキシブルディスク等の記録媒体に記録し、コンピュータ１に備える外部記憶装置１３を介してＲＡＭ１１に記憶させることもできる。
このように歯列データ，顎骨データ及び咀嚼データをＲＡＭ１１に記憶させることにより、コンピュータ１は、後述する人工歯根の埋入位置の算出処理に各データを用いることができる。

以下に、上述した構成のコンピュータ１による人工歯根の埋入位置の算出処理について説明する。図２はコンピュータ１による人工歯根埋入位置算出処理を示すフローチャートである。
コンピュータ１を人工歯根埋入位置算出装置として動作させる場合、歯科医は、対象となる患者の歯列についての３次元データと、該歯列に連なる顎骨についての３次元データと、該歯列において咀嚼時に各歯に加わる荷重情報を示す咀嚼データとを、夫々外部の装置にて予め取得しておき、コンピュータ１に設けられた所定のアイコンをマウス１６にてクリック等することにより、コンピュータ１に人工歯根埋入位置算出処理を実行させる。

コンピュータ１において、歯科医により所定のアイコンをクリックされた場合（Ｓ１）、ＣＰＵ１０は、ＨＤ１２に記憶してある本発明に係る人工歯根埋入位置算出装置として動作するための各コンピュータプログラムをＲＡＭ１１に読み出し（Ｓ２）、夫々のコンピュータプログラムに含まれるプログラムコードを順次実行する。
まずＣＰＵ１０は、歯列データ取得処理プログラム，顎骨データ取得処理プログラム及び咀嚼データ取得処理プログラムを順次実行することにより、外部から夫々歯列データ，顎骨データ及び咀嚼データを取得しＲＡＭ１１に記憶する（Ｓ３）。尚、各データは、上述したように、夫々の装置をケーブルを介してコンピュータ１に接続することにより、前記ケーブルを介して取得してもよく、また、夫々の装置から、一旦ＣＤ−ＲＯＭ又はフレキシブルディスク等の記録媒体に記録し、コンピュータ１に備える外部記憶装置１３を介して取得してもよい。

次にＣＰＵ１０は、ＲＡＭ１１に読み出した合成処理プログラムを実行することにより、ステップＳ３においてＲＡＭ１１に記憶した歯列データと顎骨データとを合成して合成データを生成する（Ｓ４）。
尚、歯列データを取得する際に患者から採取する歯型、及び顎骨データを生成する際に撮影するＣＴ画像は、患者の上下顎の歯列の間に咬合させたコンパウンドの所定箇所にセラミックボールを固定した状態で取得されており、歯列データ及び顎骨データには、夫々セラミックボールが含まれている。従って、互いに有するセラミックボールを基準に、歯列データと顎骨データとを合成することにより、各歯と該歯に連なる顎骨とを適切に合成することができる。

患者が既治療の歯に金属製の被せ物を有している場合、ＣＴ画像を撮影する際のＸ線ビームは、この被せ物に反射するため、適切な歯列情報を含んだＣＴ画像を取得することが非常に困難である。従って、上述のように歯列模型から取得した歯列データと、ＣＴ画像から生成した顎骨データとを合成することにより、適切な歯列データと顎骨データとからなる合成データを取得することができる。

ＣＰＵ１０は、ＲＡＭ１１に読み出した義歯データ生成処理プログラムを実行することにより、歯列における欠損部分を補う義歯を示す義歯データ、本実施の形態では、前記欠損部分を補う歯冠を示す歯冠データを生成する（Ｓ５）。尚、前記欠損部分を補う義歯としては、本実施の形態に示すような歯冠、及び可撤性義歯（入歯）等がある。また、この歯冠データを生成する処理手順については後に詳述する。
次にＣＰＵ１０は、ステップＳ３において取得した咀嚼データがあるか否かを判断する（Ｓ６）。本実施の形態では、上述のような咀嚼データの取得を必須要件とせず、ステップＳ３においては前記咀嚼データを取得していない場合、ＣＰＵ１０は、ステップＳ５で生成した歯冠データを、ステップＳ４で生成した合成データにおける欠損部分に付加し、該欠損部分を前記歯冠データで補われた前記合成データが示す歯列における各歯に加わる咬合力の方向を計測し、該咬合力の方向を示す咬合情報を生成して、ＲＡＭ１１に記憶させる（Ｓ７）。

ＣＰＵ１０は、生成した歯冠データを、ステップＳ４において生成した合成データにおける欠損部分に付加し、ＲＡＭ１１に読み出した算出処理プログラムを実行することにより、ステップＳ５において生成した歯冠データが示す歯冠を支持する人工歯根の埋入位置を算出する（Ｓ８）。尚、この人工歯根の埋入位置を算出する処理手順についても後に詳述する。
更にＣＰＵ１０は、上述のように算出することにより、人工歯根の埋入位置を示す埋入位置データを取得し、ディスプレイ１４に算出処理の完了を表示して（Ｓ９）、埋入位置の算出処理を終了する。

以下に、上述した人工歯根埋入位置算出処理における歯冠データの生成処理（図２におけるステップＳ５）のサブルーチンを説明する。図３はコンピュータ１による人工歯根埋入位置算出処理における歯冠データ生成処理手順を示すフローチャートである。
ＣＰＵ１０は、ＲＡＭ１１に読み出した義歯データ生成処理プログラムを実行した場合、生成した歯列データと顎骨データとの合成データにおいて、上下顎の各歯列における欠損部分を検知し（Ｓ１１）、上顎又は下顎の歯列における欠損部分の位置を認識する。

次にＣＰＵ１０は、認識した欠損部分に対して、同顎における反対側の同名歯が残存しているか否かを判断する（Ｓ１２）。即ち、認識した欠損部分を有する歯列、具体的には上顎又は下顎の歯列において、該欠損部分に対して、中央に位置する歯を中心とした左右対称の位置に残存歯があるか否かを判断しており、該位置に残存歯があると判断した場合、該残存歯の形態及び寸法等が適切であるか否かを判断する（Ｓ１３）。
ＣＰＵ１０は、前記残存歯の形態及び寸法等が適切であると判断した場合、該残存歯の形状に基づき歯冠データを生成する（Ｓ１４）。

一方、ステップＳ１２において、同顎における反対側の同名歯が残存していないと判断した場合、該同顎にその他の残存歯があるか否かを判断している（Ｓ１５）。またＣＰＵ１０は、該同顎に他の残存歯があると判断した場合、及びステップＳ１３において、前記欠損部分の同顎における反対側の残存歯が適切でないと判断した場合、該同顎の各残存歯の幅径を計測し（Ｓ１６）、平均的な歯冠幅径に基づき、前記欠損部分を補う歯冠を示す歯冠データを生成する（Ｓ１７）。

また、ステップＳ１５において、ＣＰＵ１０は、前記欠損部分の同顎に残存歯がないと判断した場合、前記欠損部分の対顎に残存歯があるか否かを判断し（Ｓ１８）、前記欠損部分の対顎に残存歯があると判断した場合、該残存歯の形態及び寸法等が適切であるか否かを判断する（Ｓ１９）。
ＣＰＵ１０は、該残存歯の形態及び寸法等が適切であると判断した場合、該対顎にある各残存歯の幅径を計測し（Ｓ２０）、計測した各残存歯の幅径から平均的な歯冠幅径に基づき、前記欠損部分を補う歯冠を示す歯冠データを生成する（Ｓ１７）。

ＣＰＵ１０は、ステップＳ１８において、前記欠損部分の対顎に残存歯がないと判断した場合、及び、ステップＳ１９において、前記対顎にある残存歯が適切でないと判断した場合、当該患者の使用中義歯があるか否かを判断する（Ｓ２１）。
ＣＰＵ１０は、患者の使用中義歯があると判断した場合、該使用中義歯の形態及び寸法が適切であるか否かを判断し（Ｓ２２）、該使用中義歯の形態及び寸法が適切であると判断した場合、該使用中義歯における各人工歯の幅径を計測し（Ｓ２３）、計測した各人工歯の幅径に基づき、前記欠損部分を補う歯冠を示す歯冠データを生成する（Ｓ２４）。

ＣＰＵ１０は、ステップＳ２１において、使用中義歯がないと判断した場合、及び、ステップＳ２２において、使用中義歯が適切でないと判断した場合、前記患者の鼻翼幅径を計測し（Ｓ２５）、計測した鼻翼幅径に基づき、前記欠損部分を補う歯冠を示す歯冠データを生成する（Ｓ２６）。尚、患者の鼻翼幅径だけでなく、患者の顔面の各部計測値に基づき歯冠データを生成することもできる。
上述のように、欠損部分に対して、同顎にある残存歯に基づき該欠損部分を補う歯冠の形状を生成することにより、各患者が有する歯や顎堤に調和した歯冠データを生成することができる。また、前記同顎に残存歯がない場合であっても、使用中義歯に基づき該欠損部分を補う歯冠の形状を生成することにより、各患者の歯列により適合する歯冠データを生成することができる。

以下に、上述した人工歯根埋入位置算出処理における算出処理（図２におけるステップＳ８）のサブルーチンを説明する。図４はコンピュータ１による人工歯根埋入位置算出処理における算出処理手順を示すフローチャートである。
ＣＰＵ１０は、ＲＡＭ１１に読み出した算出処理プログラムを実行した場合、既に生成してある歯列データと顎骨データとの合成データに歯冠データを付加して（Ｓ３１）、歯列において欠損部分がない合成データを生成する。

次にＣＰＵ１０は、ＲＡＭ１１に咀嚼データが記憶してあるか否かを判断し（Ｓ３２）、咀嚼データがあると判断した場合、ＲＡＭ１１から読み出した咀嚼データを、欠損部分がない合成データに代入し（Ｓ３３）、該合成データが示す歯列において、前記咀嚼データに基づく咀嚼動作を仮想的に実行させる（Ｓ３５）。
一方、ＣＰＵ１０は、咀嚼データがないと判断した場合、ＲＡＭ１１に記憶してある咬合情報を読み出して、該咬合情報を、欠損部分がない合成データに代入する（Ｓ３４）。
これにより、合成データが示す歯列において、咀嚼時に各歯に加わる対合歯からの咬合力の方向が算出されると同時に、歯冠データが示す歯冠においても、咀嚼時に対合歯から加わる咬合力の方向が検索される（Ｓ３６）。

ＣＰＵ１０は、上述のように順次検索される、咀嚼時に前記歯冠に加わる咬合力の方向に基づき、力学的に最適な前記歯冠を支持する人工歯根を埋入すべき埋入位置を算出する（Ｓ３７）。またＣＰＵ１０は、順次算出される埋入位置が解剖学的に安全であるか否かを、前記歯冠を植立すべき粘膜の下の下顎管，上顎洞及び隣在する歯根の状態に基づき判断し（Ｓ３８）、算出した埋入位置が、下顎管，上顎洞及び隣在する歯根を避けて、解剖学的に安全であると判断するまで、ステップＳ３６の処理に戻り、咀嚼時に前記歯冠に加わる咬合力の方向に基づき、力学的に最適な前記歯冠を支持する人工歯根を埋入すべき埋入位置を算出する（Ｓ３７）。
ＣＰＵ１０は、ステップＳ３８において、算出された埋入位置が、解剖学的に安全であると判断した場合、この埋入位置を示す埋入位置データを取得する（Ｓ３９）。具体的には、人工歯根を埋入すべき角度及び位置等を取得する。

上述のように、人工歯根の埋入位置を算出する際に、患者個人の咀嚼データを考慮することにより、歯列の欠損部分を補う歯冠を、各患者独自の咀嚼動作に適合して算出された埋入位置に埋入される人工歯根により支持することができ、他の残存歯に加わる負荷を軽減することができる。また、前記咀嚼データが取得できない場合であっても、合成データに基づき、該合成データが示す歯列における咬合情報を生成し、生成した咬合情報に基づき、人工歯根の埋入位置を算出することにより、同様の効果が得られる。

上述したように、３次元の歯列データと顎骨データとを合成して生成された合成データに基づき、粘膜下の顎骨の形状を十分に把握することができ、神経系及び近傍の歯根を十分に回避した人工歯根の埋入位置を算出することができる。
また、歯列の欠損部分を補う歯冠を示す歯冠データを生成し、この歯冠データを付加した前記合成データにおいて、予め取得してある前記歯列における咀嚼時の咬合力情報を示す咀嚼データに基づく咀嚼動作を実行することにより、患者個人の咀嚼データに基づき、より患者の歯列に適合した人工歯根の埋入位置を算出することができる。

以下に、上述のように算出された埋入位置において、人工歯根を埋入する人工歯根窩洞を精度良く穿孔する際の補助部材であるガイド部材の製造処理について説明する。
図５は本発明に係るガイド部材製造装置の要部構成を示すブロック図であり、図中２は本発明のガイド部材製造装置を示している。このガイド部材製造装置２は、制御部２０，ＲＡＭ２１，ＨＤ２２，材料貯蔵部２３，部材形成部（形成手段）２４，穿孔部（穿孔手段）２５，表示部２６，操作部２７，外部記憶装置２８等を備えている。

制御部２０は、具体的にはＣＰＵ等により構成され、バスを介してガイド部材製造装置２の上述したようなハードウェア各部と接続されており、それらを制御すると共に、ＨＤ２２に格納されたコンピュータプログラムを順次実行する。
ＨＤ２２は、本発明に係るガイド部材製造装置２の動作に必要な種々のコンピュータプログラムを記憶している。
ＲＡＭ２１は、ＳＲＡＭ，ＤＲＡＭ，フラッシュメモリ等で構成されており、制御部２０によるコンピュータプログラムの実行時に発生する一時的なデータを記憶する。尚、ＲＡＭ２１にフラッシュメモリを使用した場合には、停電，ガイド部材製造装置２の移動等のために電源が遮断された場合であっても記憶内容が失われることはない。

外部記憶装置２８は、ＣＤ−ＲＯＭドライブ又はフレキシブルディスクドライブ等で構成されており、各種のデータ及びコンピュータプログラムが記録されているＣＤ−ＲＯＭ又はフレキシブルディスク等の可搬型記録媒体から各データを読み取りＨＤ２２に記憶させる。
ガイド部材製造装置２においては、上述した人工歯根埋入位置算出装置としてのコンピュータ１が算出した合成データ及び埋入位置データを、コンピュータ１とケーブル（図示せず）を介して接続することにより、前記ケーブルを介して取得しＲＡＭ２１に記憶させる構成としてもよく、また、前記合成データ及び埋入位置データは、コンピュータ１から一旦ＣＤ−ＲＯＭ又はフレキシブルディスク等の記録媒体に記録され、ガイド部材製造装置２に備える外部記憶装置２８を介してＲＡＭ２１に記憶させることもできる。このように合成データ及び埋入位置データをＲＡＭ２１に記憶させることにより、ガイド部材製造装置２は、ガイド部材の製造処理に各データを用いることができる。

材料貯蔵部２３は、ガイド部材の原材料として例えばアクリリックレンジ等を適宜の形状に形成したアクリリックレンジブロックを貯蔵しており、制御部２０からの制御に従い、アクリリックレンジブロックを適宜、部材形成部２４に送り出す。
部材形成部２４は、切削工具等から構成されており、材料貯蔵部２３から取得したアクリリックレンジブロックを、制御部２０からの制御により、上述したようにＲＡＭ２１に記憶してある合成データに含まれる義歯データ及び該義歯データが示す義歯に隣接する歯を示すデータに基づき切削し、義歯及び該義歯に隣接する歯の形状に形成し、穿孔部２５に送り出す。尚、切削された前記アクリリックレンジブロックは、患者の歯列における欠損部分において、該欠損部分に隣接する歯に掛止することにより前記欠損部分に装着されるため、該隣接する歯に形成された部分においては、冠状に形成されている。

穿孔部２５は、部材形成部２４により所望の形状に切削されたアクリリックレンジブロックに、制御部２０の制御により、ＲＡＭ２１に記憶してある埋入位置データに連なる位置にガイド孔を穿孔する。
表示部２６は、液晶表示装置（ＬＣＤ：ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ）等の表示装置であり、ガイド部材製造装置２の動作状態等を表示する。
操作部２７は、ガイド部材製造装置２を操作するために必要なファンクションキー及びガイド部材製造装置２にガイド部材の製造処理を実行させるための実行キー２７ａ等を備えている。尚、表示部２６をタッチパネル方式とすることにより、操作部２７の各種のキーの一部又は全部を代用することも可能である。

以下に、上述した構成のガイド部材製造装置２によるガイド部材の製造処理について説明する。図６は本発明に係るガイド部材製造装置２によるガイド部材の製造処理を示すフローチャートである。
ガイド部材製造装置２を動作させる歯科医は、上述したようにコンピュータ１により合成データ及び埋入位置データを算出しておき、ガイド部材製造装置２の操作部２７に備える実行キー２７ａをオンすることにより、ガイド部材製造装置２にガイド部材を製造させる。

ガイド部材製造装置２において、歯科医により実行キー２７ａがオンされた場合（Ｓ４１）、制御部２０は、外部から夫々合成データ及び埋入位置データを取得しＲＡＭ２１に記憶する（Ｓ４２）。
次に制御部２０は、材料貯蔵部２３に貯蔵してあるアクリリックレンジブロックを１つ部材形成部２４に送り出し（Ｓ４３）、部材形成部２４により、ＲＡＭ２１に記憶してある合成データに基づく切削処理を実行することにより、該合成データに含まれる歯冠データが示す歯冠及び該歯冠に隣接する残存歯の形状に切削してガイド部材を形成する（Ｓ４４）。

次に制御部２０は、穿孔部２５により、ＲＡＭ２１に記憶してある埋入位置データに基づき、ステップＳ４４において形成したガイド部材の、前記埋入位置データが示す埋入位置に連なる位置に、ガイド孔を穿孔する（Ｓ４５）。これにより、ガイド部材を、患者の術部、具体的には、歯列の欠損部分において、該欠損部分に隣接する残存歯に掛止させることにより装着した場合に、穿孔すべき人工歯根窩洞を延長した位置に前記ガイド孔が配置されることになる。
制御部２０は、ガイド部材の所望箇所にガイド孔が穿孔された場合、表示部２６に穿孔処理の完了を表示し（Ｓ４６）、ガイド部材の製造処理を終了する。

図７はガイド部材の一例を示す模式図であり、図において３はガイド部材を示している。ガイド部材３は、歯列の欠損部分を補う歯冠の形状に形成された歯冠部３０と、該欠損部分に隣接する隣接歯３４ａ，３４ｂ，３４ｃに被され、歯冠部３０を支持する支持部３１ａ，３１ｂ，３１ｃとを備えており、歯冠部３０には、ガイド孔３２，３２が穿設されている。
このようなガイド部材３は、図中の矢符Ａ，Ａ，Ａで示すように、支持部３１ａ，３１ｂ，３１ｃを夫々隣接歯３４ａ，３４ｂ，３４ｃに被せることにより、歯冠部３０を固定することができ、このようなガイド部材３において、ガイド孔３２，３２夫々にドリル等の穿孔装置の先端部を嵌合させていき、ガイド孔３２，３２に沿って、粘膜３５下を穿孔することにより、目標とする埋入位置における人工歯根窩洞３３，３３を穿設することができる。

また、全部床義歯（いわゆる総入歯）等を使用する患者においては、残存歯が全く無く、カイド部材３を掛止させることができないため、歯冠部３０を顎骨の表面に直接載置できるよう、歯冠部３０の基底面が顎骨表面の形態に一致する形状を有するガイド部材を製造してもよい。

以下に、上述のように、ガイド部材製造装置２により製造したガイド部材３を用いて人工歯根窩洞を穿孔する穿孔装置に装着され、該穿孔装置の穿孔方向を検知する検知装置について説明する。
図８は本発明に係る検知装置の構成を示すブロック図であり、図中４は本発明の検知装置を示している。この検知装置４は、本体部４０と、穿孔装置５０に装着されるジャイロセンサ等により構成される検出部（検出手段）５３とをケーブル５４を介して接続することにより構成されている。尚、この本体部４０と検出部５３とを一体とする構成も可能である。

本体部４０は、制御部４１，ＲＡＭ４２，ＲＯＭ４３，表示部４５，操作部４６，検出部５３と接続するためのインタフェース４４等を備えている。
制御部４１は、具体的にはＣＰＵ又はＭＰＵ等により構成され、バスを介して本体部４０の上述したようなハードウェア各部、及びインタフェース４４を介して検出部５３と接続されており、それらを制御すると共に、ＲＯＭ４３に格納されたコンピュータプログラムを順次実行する。

ＲＯＭ４３は、本発明に係る検知装置４の動作に必要な種々のコンピュータプログラム、例えば穿孔方向判断処理プログラムを記憶している。
ＲＡＭ４２は、ＳＲＡＭ，ＤＲＡＭ，フラッシュメモリ等で構成されており、制御部４１によるコンピュータプログラムの実行時に発生する一時的なデータを記憶する。尚、ＲＡＭ４２にフラッシュメモリを使用した場合には、停電，検知装置４の移動等のために電源が遮断された場合であっても記憶内容が失われることはない。

表示部４５は、液晶表示装置等の表示装置であり、検知装置４の動作状態等を表示する。また穿孔装置５０における穿孔方向の誤りを報知する報知手段としてのＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）からなる報知ランプ４５ａを備えている。尚、この報知ランプ４５ａは、穿孔装置５０の穿孔方向が適切であれば、例えば青色に点灯し、穿孔方向が不適切であれば、例えば赤色に点灯する。また、報知ランプ４５ａだけでなく、穿孔装置５０の穿孔方向の誤りを音声により報知するために、ブザー等を備える構成であってもよい。
操作部４６は、検知装置４を操作するために必要なファンクションキー等を備えている。尚、表示部４５をタッチパネル方式とすることにより、操作部４６の各種のキーの一部又は全部を代用することも可能である。

穿孔装置５０は、歯科医が十分に保持するための保持部５１を備えており、保持部５１の一端部には、該保持部５１の長手方向に対して垂直にドリル部５２が突設してある。また、このドリル部５２は、ケーブル５５を介して図示しないエンジン部に接続されており、このエンジン部からの電力供給により回転するように構成されている。
本実施の形態における検知装置４において、検出部５３は、穿孔装置５０の保持部５１の、ドリル部５２の穿孔方向を検出できる適宜位置に装着される。

検出部５３は、検出した穿孔装置５０のドリル部５２における穿孔方向を、ケーブル５４を介して本体部４０の制御部４１に入力し、制御部４１が、ＲＯＭ４３に記憶してある穿孔方向判断処理プログラムを実行することにより、ドリル部５２の穿孔方向が適切であるか否かを判断する。また、検出部５３には、セットキー５３ａが設けてあり、このセットキー５３ａがオンされた時点での検出部５３の検出方向が、設定方向として本体部４０のＲＡＭ４２に記憶される。

上述した構成の検知装置４を装着された穿孔装置５０は、図８に示すように、ガイド部材製造装置２により製造されたガイド部材３を用い、患者の術部に装着されたガイド部材３のガイド孔３２，３２に沿って夫々ドリル部５２を嵌合させていくことにより、ドリル部５２の穿孔方向をある程度維持することができる。また、検出部５３により検出されたドリル部５２における穿孔方向が、本体部４０において、予めセットキー５３ａによりキャリブレーションされ、ＲＡＭ４２に記憶してある設定方向であるか否かを制御部４１が判断することにより、適切な穿孔方向を確実に維持しながら穿孔処理を行うことができる。
尚、検出部５３は、ジャイロセンサだけでなく、光センサ等により構成してもよく、歯科医の腕の位置、穿孔装置５０の位置、患者の体位，体位，顎位を３次元的に検出できる構成を備えることにより、より精度良く、人工歯根窩洞の穿孔処理を行うことができる。

以下に、上述した構成の検知装置４を装着した穿孔装置５０による人工歯根窩洞の穿孔処理について説明する。図９は本発明に係る検知装置４を装着された穿孔装置５０による人工歯根窩洞の穿孔処理を示すフローチャートである。
人工歯根窩洞の穿孔手術を行う歯科医は、上述したようにガイド部材製造装置２により製造したガイド部材３を、患者の術部、即ち歯列における欠損部分に装着させておき、穿孔装置５０の保持部５１を保持し、患者の術部に装着させたガイド部材３のガイド孔３２の開口端からドリル部５２の先端部分を嵌合させ、検出部５３のセットキー５３ａをオンする。

検出部５３はセットキー５３ａがオンされたか否かを判断しており（Ｓ５１）、セットキー５３ａがオンされたと判断した場合、この時点で検出しているドリル部５２の穿孔方向を、ケーブル５４を介して制御部４１に入力する。
制御部４１は、表示部４５に備える報知ランプ４５ａを青色で点滅させると同時に（Ｓ５２）、検出部５３から取得した穿孔方向を設定方向としてＲＡＭ２４に記憶する（Ｓ５３）。
一方、検出部５３は、所定のタイミングにてドリル部５２の穿孔方向を検出しており、逐次ケーブル５４を介して本体部４０の制御部４１に入力する。

制御部４１は、検出部５３が検出したドリル部５２の穿孔方向を順次取得し（Ｓ５４）、ＲＯＭ４３に記憶してある穿孔方向判断処理プログラムをＲＡＭ４２に読み出して実行することにより、検出部５３から取得した穿孔方向が、ＲＡＭ４２に記憶してある設定方向と合致し、適切な穿孔方向であるか否かを判断する（Ｓ５５）。ガイド部材３のガイド孔３２は、穿孔すべき人工歯根窩洞に連なるように穿設されており、ドリル部５２の中心軸が、ガイド孔３２の中心軸と一致するように、ドリル部５２を嵌合させる必要がある。

制御部４１は、検出部５３から取得した穿孔方向が適切でないと判断した場合、報知ランプ４５ａを赤色に点灯させるとともに（Ｓ５６）、表示部４５に穿孔方向が不適切であることを表示する（Ｓ５７）。尚、報知ランプ４５ａを、青，黄，赤の３色で点灯可能とすることにより、ドリル部５２の穿孔方向の不適切度合に応じて点灯させる色を変化させてもよい。また、ドリル部５２の穿孔方向が不適切である旨を報知する手段としては、報知ランプ４５ａのほか、警告音を発する構成としてもよい。
歯科医は、報知ランプ４５ａの赤色の点灯を確認した場合、ドリル部５２の回転を停止させるとともに、ドリル部５２の穿孔方向を適切に修正する。

一方、制御部４１は、検出部５３から取得した穿孔方向が適切であると判断した場合、報知ランプ４５ａを青色に点灯させ（Ｓ５８）、表示部４５に穿孔方向が適切であることを表示する（Ｓ５９）。
歯科医は、ドリル部５２の穿孔に伴う、ガイド部材３の上部から露出しているドリル部５２の長さの減少に基づき、穿孔深さを認識しており、所定の穿孔深さまで穿孔した場合、操作部４６を操作等することにより穿孔処理の終了を指示することができる。

制御部４１は、歯科医からの穿孔処理の終了の指示があるか否かを判断しており（Ｓ６０）、穿孔処理の終了が指示されるまでステップＳ５４の処理に戻り、ドリル部５２における穿孔方向が適切であるか否かの判断処理を繰り返す。
また制御部４１は、人工歯根窩洞の穿孔処理の終了を指示されたと判断した場合、表示部４５に穿孔処理の完了を表示し（Ｓ６１）、処理を終了する。
その後、歯科医は、穿孔した人工歯根窩洞に、チタンの既製の構造体である人工歯根を埋入し、該人工歯根の突出端部に歯冠を接合することにより該歯冠を植立させ、歯列における欠損部分を補い、各患者により適合した人工歯根及び歯冠を植立させることができる。

上述した実施の形態において、人工歯根埋入位置算出装置として動作するためのコンピュータプログラムは、外部記憶装置１３を介して記録媒体１３ａからコンピュータ１のＨＤ１２に記憶されているが、コンピュータ１にネットワークと接続するための通信インタフェース等を備えることにより、外部のネットワークを介して、他の通信装置から各コンピュータプログラムを取得する構成としてもよい。

本発明に係る人工歯根埋入位置算出装置の構成を示すブロック図である。コンピュータによる人工歯根埋入位置算出処理を示すフローチャートである。コンピュータによる人工歯根埋入位置算出処理における歯冠データ生成処理手順を示すフローチャートである。コンピュータによる人工歯根埋入位置算出処理における算出処理手順を示すフローチャートである。本発明に係るガイド部材製造装置の要部構成を示すブロック図である。本発明に係るガイド部材製造装置によるガイド部材の製造処理を示すフローチャートである。ガイド部材の一例を示す模式図である。本発明に係る検知装置の構成を示すブロック図である。本発明に係る検知装置を装着された穿孔装置による人工歯根窩洞の穿孔処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１コンピュータ
１１ＲＡＭ
１３ａ記録媒体
２ガイド部材製造装置
２４部材形成部（形成手段）
２５穿孔部（穿孔手段）
３ガイド部材
３２ガイド孔
４検知装置
４５ａ報知ランプ
５２ドリル部
５３検出部（検出手段）

Claims

歯列の欠損部分を補う義歯を支持する人工歯根を埋入する埋入位置を算出し、埋入位置に対応する人工歯根窩洞に連なるガイド孔を有するガイド部材を製造するガイド部材製造システムであって、
前記歯列の３次元データを取得する歯列データ取得手段と、
前記歯列に連なる顎骨の３次元データを取得する顎骨データ取得手段と、
前記歯列における咀嚼時の荷重情報を取得する荷重情報取得手段と、
前記歯列データ取得手段が取得した歯列の３次元データ及び前記顎骨データ取得手段が取得した顎骨の３次元データを合成する合成手段と、
該合成手段が生成した歯列及び顎骨の合成データが示す前記歯列の欠損部分を補う義歯を示す義歯データを生成する義歯データ生成手段と、
該義歯データ生成手段が生成した義歯データを付加した前記合成データ及び前記荷重情報取得手段が取得した荷重情報に基づき、前記義歯データが示す義歯を支持する人工歯根の埋入位置を算出する算出手段と
を備える人工歯根埋入位置算出装置
並びに
該人工歯根埋入位置算出装置が生成した義歯データを付加した合成データに基づき、前記義歯データが示す義歯及び該義歯の近傍を覆う部材を形成する形成手段と、
該形成手段が形成した部材に、前記人工歯根埋入位置算出装置が算出した埋入位置に連なる前記ガイド孔を穿孔する穿孔手段と
を備えるガイド部材製造装置
を有することを特徴とするガイド部材製造システム。
前記義歯データ生成手段が生成した義歯データを付加した前記合成データが示す歯列における咬合情報を生成する咬合情報生成手段を備え、前記荷重情報取得手段が前記荷重情報を取得していない場合、
前記算出手段は、前記義歯データ生成手段が生成した義歯データを付加した前記合成データ及び前記咬合情報生成手段が生成した咬合情報に基づき、前記義歯データが示す義歯を支持する人工歯根の埋入位置を算出すべくなしてあることを特徴とする請求項１に記載のガイド部材製造システム。
前記義歯データ生成手段は、前記合成データが示す歯列における残存歯に基づき前記義歯データを生成すべくなしてあることを特徴とする請求項１又は２に記載のガイド部材製造システム。
前記義歯データ生成手段は、前記合成データが示す歯列における残存歯がない場合、使用中義歯に基づき前記義歯データを生成すべくなしてあることを特徴とする請求項３に記載のガイド部材製造システム。
前記算出手段は、前記荷重情報又は咬合情報に基づき、咀嚼時に前記義歯データが示す義歯に加わる荷重方向を算出する荷重方向算出手段を備え、該荷重方向算出手段が算出した荷重方向に基づき、前記人工歯根の埋入位置を算出すべくなしてあることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のガイド部材製造システム。