JP4130433B2 - 歯科用顎運動再現装置 - Google Patents

Description

本発明は、顎運動における口腔内組織各部位の経路を再現する歯科用、口腔外科用、整形外科用の歯科用顎運動再現装置に関するものである。
また本発明は、中間運動経路を再現するために用いるブロックによる顎運動の再現方法に関するものである。
さらに本発明は、歯牙の咬合状態や咀嚼等の運動を観察することによって、歯顎口腔機能異常等の治療の支援に用いる歯科用顎運動再現装置に関するものである。
さらに本発明は、補綴物の製作に用いられる歯科用顎運動再現装置に関するものである。

一般的に歯科医療分野において、補綴物の製作や咬合診査を行う際、患者の口腔外で操作を行うために咬合器を使用することが多い。
生体の顎は頭蓋の一部である上顎と下顎骨で構成されており、下顎は左右の顎関節部で筋肉等を介して上顎と連結されている。また下顎の運動は基本的に開閉口運動、前・後方運動、左右側方運動の３つの運動を行うことができるが、いずれの運動も下顎が顎関節部で上顎に対して滑走及び／又は回転することによって運動を行うため、複雑な動きとなる。このような複雑な顎運動を再現することを目的として、１８０５年のガリオ咬合器以来、様々な咬合器が開発されてきた。

咬合器の多くは生体の顆頭に相当する顆頭球と、関節窩に相当する顆路指導機構を左右両側に有する顆路型咬合器である。また顆路型咬合器は各調整部が生体の平均的な値で固定されているものを平均値咬合器、顎の運動方向の反対側、つまり非作業側の調節機構を備えるものを半調節性咬合器、非作業側のみでなく作業側の調節機構も備えるものを全調節性咬合器と３種類に大別することができる。

しかし患者の顎運動は個々に特有の運動をするのに対し、平均値咬合器は各調整部が生体の平均的な値で固定されているため、顎運動の再現性に乏しい。また最も再現性が良いと言われている全調節性咬合器は多数の調節機構を有しているため、調節に多大な時間を要し、また操作性が非常に繁雑となり、使用するのは困難である。

さらにこれらの咬合器の多くは、生体の顆頭間距離は個々によって異なるのに対し、咬合器の顆頭間距離は一定であること、実際の顆頭は湾曲した運動経路を辿るにもかかわらず咬合器の顆頭球が直線的にしか動かせないこと、患者の顎運動の回転中心となる顆頭と咬合器の回転中心となる顆頭球が一致させられないこと、等からチェックバイト法等により咬合採得を行なった顎位に対しては再現できるものの、各顎位間の運動経路は再現できない。このことから現在の咬合器では採得した側方滑走運動以外の運動、つまり前方運動や中間的な運動の再現はできない。患者の顎運動を忠実に再現できない場合、製作した補綴物を患者に装着したときに、咬合調整に多大な時間を要し、患者の負担が大きくなるだけでなく、咬合干渉等により顎関節症等を引き起こすおそれがある。

また、近年では、これらの問題を解決するために、咀嚼運動や習慣性開閉口運動等の顎運動を再現する装置の発明が行われている。
例えば、６自由度顎運動測定装置において患者の顎運動データを、形状計測装置において患者の歯列形状データを測定し、その各々の測定データをコンピュータにて繋ぐことによって画面上で顎運動を再現する装置が発明されている。しかし平面的な再現でしかないため、顎運動経路をイメージすることは困難であり、当然補綴物の製作を行うことはできない。

さらに患者の顎運動を実体的に再現させる方法として、例えば、患者の歯列模型をパラレルメカニズムにより６自由度で動作するロボットに装着し、６自由度顎運動測定装置において測定した患者の顎運動データを用いて、患者の顎運動を忠実に再現させる装置が発明されている。しかし剛体条件下で測定された顎運動データで自動的に再現させるため、上下顎の噛みしめ時に模型が損傷するおそれがある。さらに再現させる装置は構造が非常に複雑になり、装置が大型化するだけでなく、ロボットの制御部分も多いため、演算処理が非常に複雑である。

また一般的な調節性咬合器の操作方法として、咬合器上の上顎模型と関節部の位置関係と生体の上顎と関節部の位置関係を３次元的に一致させるためにフェイスボウトランスファーを行なって咬合器に上下顎模型を装着後、咬合器の各調節機構を調整するためにチェックバイト法により咬合採得を行う。
フェイスボウトランスファーはフェイスボウと呼ばれる生体における上顎と顎関節の位置関係を記録し、生体と同様の位置関係に上顎模型を取り付けるための装置を用いて咬合器に模型を装着する一連の操作のことである。
またチェックバイト法は咬合採得材を用いて上下顎の顎間関係を記録する方法で、咬合器を調節するために患者の前方位及び／又は側方位における上下顎の位置関係を記録し、咬合器の調節を行う。

しかしフェイスボウトランスファーでは、患者にフェイスボウを装着する必要があるため、患者に与える恐怖感、患者にかかるフェイスボウの重量による患者への負担等の問題が生じる。
またチェックバイト法は咬合調節のため、正確な上下顎の位置関係を記録する必要があるが、患者の口腔内で採得するため、熟練した技術が必要となるだけでなく、口腔内にチェックバイト材が挿入されるため患者に恐怖感を与える。また作業時間も膨大にかかるため、患者への負担が大きくなる。
本発明に関連する従来文献はありません。

従来の平均値咬合器は、各調整部が生体の平均的な値で固定されているため、顎運動の再現性に乏しかった。
従来の全調節性咬合器は、多数の調節機構を有しているため、調節に多大な時間を要し、また操作性が非常に複雑であるため、使用するのは困難であった。
従来の咬合器の多くは、顆頭間距離が一定であること、顆頭球が直線的にしか動かせないこと、生体の咬合器の回転中心が一致させられないこと等から患者の顎運動を忠実に再現させることができず、その結果、製作した補綴物を患者に装着したときに咬合調整に多大な時間を要し、患者の負担になるだけでなく、咬合干渉等により顎関節症等を引き起こすおそれがあった。

画面上で顎運動を再現する装置では、平面的な再現しかできないため、顎運動経路をイメージすることは困難であり、当然補綴物の製作を行うことはできなかった。
さらに、ロボットにより咀嚼運動や習慣性開閉口運動等の顎運動を再現する装置においても、構造が非常に複雑になり、装置が大型化するだけでなく、ロボットの制御部分も多いため、演算処理が非常に複雑になる問題があった。
また模型の装着方法や咬合器の調整方法においてもフェイスボウトランスファーやチェックバイト法等の調整が必要となるため、患者へ与える恐怖感、患者への負担等の問題が生じるだけでなく、術者の熟練した技術が必要であった。さらに調整には多大な時間を要した。

本発明は、上弓と下弓からなる少なくとも３点以上の支持部で支持される顎模型保持装置と、支持部が一方は指導棹で、他方は運動経路が形成されたブロックで構成され、指導棹がこの運動経路を滑走することを特徴とする歯科用顎運動再現装置である。
本発明は、各ブロックに形成される運動経路が、顎運動測定器によって得られたデータから算出されたものであることを特徴とする歯科用顎運動再現装置である。

本発明は、下弓を動かして顎運動を再現することを特徴とする歯科用顎運動再現装置である。
本発明は、上弓を動かして顎運動を再現することを特徴とする歯科用顎運動再現装置である。
本発明は、上弓と下弓に取り付けられた模型の位置決めを行うバイトフォークにおいて、顎運動測定器で位置測定を行うための少なくとも３点以上の穴を有するバイトフォークを備えた歯科用顎運動再現装置である。
本発明は、測定された顎運動データから、特定の運動を抽出する機能を有する方法である。

発明実施の形態

以下に、本発明の好ましい実施の形態について具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
歯科用顎運動再現装置の形態について説明する。
上弓とは上顎石膏模型を固定するプレートであり、下弓とは下顎石膏模型を固定するプレートである。
支持部は少なくとも３点以上あり、上弓に指導棹を有する場合は下弓に運動経路を形成したブロックを有しており、また、上弓に運動経路を形成したブロックを有する場合は下弓に指導棹を有する。ブロックに形成された運動経路上を指導棹が滑走することにより顎運動を再現する。

指導棹の材質は、剛性があればどの材質でも良いが、好ましくはステンレス製が好ましい。また指導棹の形状は円柱状をしており、運動経路を形成したブロックと接する部分は滑走しやすいように丸みを帯びているのが好ましい。最も好ましいのは、指導棹の先端は形成されたブロックの運動経路の形状と一致する形状である。さらに指導棹の個数は少なくとも３本以上が好ましいが、最も好ましいのは３本である。
運動経路が形成されているブロックの材質は、特に制約はないが、好ましくは滑走しやすい樹脂ブロックが好ましい。またブロックに運動経路を形成する方法としては、ＮＣマシン等のような加工器でブロックに運動経路を削合する方法、又は光造形等のように積層する方法が好ましい。さらにブロックの個数は指導棹と相対するため、少なくとも３個以上が好ましいが、最も好ましいのは、１個のブロックに少なくとも３個以上の運動経路が形成されているものである。

運動経路とは、歯科用顎運動再現装置で顎運動を再現させるためにブロックに形成された顎運動経路のことであり、好ましくは上下顎歯列が接触している顎運動データで形成された運動経路である。
歯科用顎運動再現装置の動かす部分は、従来の咬合器のように上弓を動かすのが好ましいが、もっとも好ましいのは患者でも理解しやすいように下弓を動かすようになっていることである。

上弓と下弓に取り付けられた模型の位置決めを行うバイトフォークは、顎運動測定器で位置測定を行うための少なくとも３点の穴を有していることが好ましい。もっとも好ましいのは位置測定を簡単に行えるように３点以上の穴を備えていることである。

顎運動データとは６自由度顎運動測定器で測定された患者の下顎運動データであり、下顎は上顎又は頭蓋骨に対して、ｘ，ｙ，ｚ，θｘ、θｙ、θｚで表される６自由度または３点以上の点の３次元座標で表される。運動経路のために算出されるデータは、好ましくは３点の３次元座標ａ１（ｘ１，ｙ１，ｚ１）、ａ２（ｘ２、ｙ２、ｚ２）、ａ３（ｘ３，ｙ３，ｚ３）から算出されたデータであり、さらに好ましいのは６自由度のデータｘ，ｙ，ｚ，θｘ，θｙ、θｚから求められたデータである。

次に具体的な再現方法について説明する。
はじめに患者の顎運動を６自由度顎運動測定器で測定する。顎運動測定前に顎運動データの座標系と歯科用顎運動再現器の座標系を一致させるため、患者にバイトフォークを噛んでもらい、少なくとも３点以上の位置測定を行う。その後、歯科用顎運動再現装置で再現させる顎運動を測定する。

次に測定した顎運動データから特定の顎運動の抽出を行う。一般に顎運動測定を行う場合、例えば前方滑走運動測定時は、咬頭嵌合位から前方へ滑走していき、最前方位に到達後、再び咬頭嵌合位に戻るまでを測定する。顎運動軌跡の特徴点としては最初と最後の咬頭嵌合位及び最前方位となるため、前方滑走運動の往路のみを再現させたい場合は最初の咬頭嵌合位から最前方位までの顎運動データ、復路のみを再現させたい場合は、最前方位から最後の咬頭嵌合位までの顎運動データを抽出する。

次に抽出した顎運動データを用いて運動経路の形成を行う。まず抽出した顎運動データを、顎運動測定時にバイトフォークの位置測定を行うことにより得られた少なくとも３点以上の位置データを用いて座標系を作成し、その座標系での顎運動データに変換する。次にこの顎運動データを各指導棹の先端での顎運動データに変換する。この顎運動データを用いて少なくとも３個以上の運動経路をブロックに形成する。

次に運動経路を形成したブロックおよび上下顎模型を再現器に装着する。顎運動データはバイトフォークの座標系で算出されているため、バイトフォーク及び運動経路を形成したブロックを歯科用顎運動再現装置に座標系が一致するように固定することにより、顎運動データと歯科用顎運動再現装置の座標系が一致できる。この方法で上下顎模型を装着することにより、フェイスボウトランスファーをしなくても上下顎模型を生体と同様の位置関係で装着することができる。

実際に使用する際には指導棹をブロックに形成された運動経路上で滑走させることによって上弓又は下弓を動かす。これによりチェックバイト法による調節等をすることなく患者の顎運動を忠実に再現させることができる。

発明の効果

本発明の歯科用顎運動再現装置は、ブロックに形成された運動経路上を指導棹が滑走することにより、患者の顎運動を再現させるため、従来の咬合器のような直線的な調節機構をなくし、顆頭間距離の不一致も解消でき、さらに咬合器と患者との下顎の回転中心の不一致も同時に解消できるため、側方運動以外の運動も正確に再現できる。

また本発明の歯科用顎運動再現装置は、顎運動がコンピュータディスプレイのような平面上に擬似的に表示するのではなく、実態として立体的に再現できるため、閉口運動時の歯牙の異常な接触を排除した補綴物を製作することが可能である。
さらに本発明の歯科用顎運動再現装置は、顎運動測定時に座標系を一致させるための位置測定も行うため、フェイスボウトランスファーやチェックバイト法等の調整も不必要であることから、術者の熟練した技術も必要なくなる。

さらに本発明の歯科用顎運動再現装置は、上弓と下弓に一方は指導棹で、他方は運動経路が形成されたブロックで構成された支持部を少なくとも３点以上有した形状になっているため、構造が非常に簡素で、小型化できる。
これらのことにより製作した補綴物を患者に指摘する際の調整作業量を少なくする事ができるため、補綴物を患者に指摘する際の調整作業に要求される熟練性の程度が軽減されるだけでなく、チェアータイムが短縮できる。
さらに従来の咬合器よりも操作性が向上したため、補綴物の製作作業においても熟練性の程度が軽減された。

本発明の歯科用顎運動再現装置の斜視図

符号の説明

１ 上弓
２ 下弓
３ 指導棹
４ ブロック
５ 上顎石膏模型
６ 下顎石膏模型

Claims (1)

1. 上弓と下弓からなる支持部で支持される顎模型保持装置と、上弓に指導棹を有する場合は下弓に運動経路を形成したブロックを有し、上弓に運動経路を形成したブロックを有する場合は下弓に指導棹を有し、前記指導棹が顎運動測定器によって得られたデータから算出された顎運動を再現する前記運動経路を滑走することを特徴とする歯科用顎運動再現装置。

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