JP4406117B2 - 歯科用補綴物の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、歯科用補綴物をＣＡＤ／ＣＡＭ装置を利用して製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
歯科分野に対し、ＣＡＤ／ＣＡＭによる補綴物の製造技術を導入する試みが行われているが、口腔内より補綴形状を得るためには、印象模型の採取による手段が、得られる形状が精巧であり、採取時間が短く、通常の歯科技工上の手段として採られてきた方法であることからして、一見複雑そうではあるが有効な手だてである。
一方コンピュータの演算処理能力の向上、低価格化によりＣＡＤ／ＣＡＭ技術も利用範囲が広くなり、その組み合わせによる補綴物の製造もより実用性が高くなりつつある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、インレー等の様な、歯牙上の小さい欠損部の補綴物を製造する場合において、その欠損部の模型を直接取ることも可能ではあるが、
この様な補綴物は、その形状が不定形であることから、これを模型として取り出したとしても、どの部分が歯牙との接触マージンで、どの部分が歯の表面にでる部分であるかをマーキングしなければない。又、当該補綴物は、極めて小さく不定型であるために、これ自体の表面を直接計測することは、煩雑さを伴うものであった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記に鑑み本発明は、ＣＡＤ／ＣＡＭにおける加工を考慮した補綴物の形状計測データを得る方法を提案する。
即ち、最初、欠損部を有する天然歯のデータを印象模型から得る。
その後、これに仮の充填剤を封入し、補綴後の歯全体のデータを得る。
そしてその後、この２つのデータを同一の座標空間で差分的に合成することで、補綴物の形状を得るのである。
この方法によれば、差分等の演算を３方向のうち１方向に重点を置くことができ、演算量を軽減可能とすることができるのである。つまり補綴後の表面は、なだらかな状態が多く、この場合主にＸ−Ｙ軸的な平面としてみなすのに都合が良く、欠損部のデータは、これに対し、Ｚ軸方向のデータ演算として捕らえればよいのであり、３次元座標のうち、１の座標のみに演算を集中できるのである。
【０００５】
また、補綴後の歯の表面データを元にすることから、マージンライン、歯の表面部位を容易に認識できる。
このことは、補綴物を加工する際に、加工装置と加工ブロックとの接続具の取り付け位置を自動的に把握可能とし、又、接着剤を塗布すべき空間を、容易に形成できるものである。
又、接続具を表面に設置することによれば、補綴物と、天然歯との接続に影響を与えることが少なく、加工後、接続リブと、補綴物を切り離す際、できる残留物も、その切り取り調節が容易である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明は、インレーなど、不定形な補綴物形状の計測及び当該補綴物を加工する際に用いられるデータの形成方法を提案するものであり、その前提として、補綴物を導入する為の整った歯牙欠損部が形成される。・歯牙欠損部形状モデルを石膏等を利用して既存の手法にて作成する。・当該モデル表面形状データを得る。表面形状データを得る手段としては、当該表面を接触プローブの接触走査により、数値データ化するもの、レーザなど光学的手法、超音波、写真を用いて数値データを得るもの等が示されるが、精度を得るのであれば、接触プロ−ブを用いた手法が好適である。・歯牙欠損部形状モデルの欠損部を補綴し、補綴後の表面を有する歯牙形状モデルを得る。・当該歯牙形状モデル表面データを上述の手法により得る。この様に安定して所用の大きさを有する歯牙模型を測定することは、不定形な補綴物形状を直接計測するよりも容易である。当該表面データを基準とするように、３次元座標を設定する。あるいは、汎用的３次元座標上へ表面データを変換する。尚、当該表面データは、補綴をする部位において、必ずしも常に平面性を有するものではなく、またその必要を有するものではない。・歯牙形状欠損部モデルを３次元データ上に変換し、表面データとの位置的な整合をとる。この時、両データが略一致する箇所から変化するところが、天然歯と補綴物との境界（マージンライン）データとなり、補綴物形状を示すデータが形成される。変化量は、その有無によって決定されても良いが、数値上の誤差がある場合もあるので、単位距離あたりに変化があり、この変化が所定回数、続く場合補綴部位であると判定する工程を設けても良い。
【０００７】
・３次元座標上の、表面データに起因する平面座標を単位マトリックス化し、単位ごとに、これに対応する表面データと、欠損部表面形状データとの差分、或いは和分、その他の演算をするなどして、加工時に必要な数値データを得ていく。
・境界部分周辺の、補綴物の厚みデータを計測し、その厚みが十分でない場合は、その部分を削除し、境界部分の補正をしてもよい。
この補正は、上述したデータに基づいてデイスプレイ等に仮想的に形成表示された補綴物形状と、歯牙欠損部形状表示との結合の際の表示から目視で任意に決定される場合の他、一律に削除するような処理により行われてもよい。
・当該境界線に基づき、補綴物データの周囲に接着剤を塗布すべき空間（オフセット）をとる様な補正を行う。
・表面データ上から加工用リブの接続位置を決定する。当該接続位置は、マージンラインに接触しないように決定されることが望ましく、また、接触したとしても、その量が、最小となる部分が決定されることが好ましい。
【０００８】
【実施例】
次に図面を参照して本発明の実施例を説明する。
まず、図１で示すように、欠損部２２を有する歯牙２１上の表面形状を有する模型を作成する。
この模型の作成方法は、硬化性を有する印象材を使用するなどして歯科治療上の公知技術により作成されれば良い。
次にこの歯牙模型の表面の形状をデジタルデータ化する。これは、後述するようなＣＡＤ／ＣＡＭ装置により接触、非接触の手法によりデータ化して、記録装置に記録する。
この歯牙模型をデータ化する範囲は、少なくとも欠損部の周辺を含むものであればよい。
次にこの歯牙模型に対し、仮の補綴を行い、図２で示すように補綴後の完成モデルを作成した後、その完成モデルの表面形状をデジタルデータ化する。２３は、仮の補綴の部位を示したものである。
【０００９】
何れの画像データもこれをコンピュータの画面上で復元すれば、それぞれ図１、図２で示す形状を、デイスプレイ、プリンタ等に表示可能であるので、これらを合成演算処理する際の説明をしやすくするために図３以降、データを画像化した状態で示した。
次に、これらのデータを同一座標空間上に変換する。当該座標例として３次元座標を示し、演算をし易くするために表面形状を表裏反転させた状態とする。
尚、データのＺ軸方向を反転せず、演算処理を行ってもよい場合もある。又基準とされる面がＹ−Ｚ軸座標等の場合はＸ軸を中心とした演算処理であってもよく、適宜選択されるところである。
４１は、図２で示したデータを反転させた仮の補綴後の仮補綴表面データである。
４２は、図１で示したデータを反転させた欠損部４３を有する歯牙表面データである。
歯牙表面データ４２を仮補綴表面データ４１にＸＹ座標を一致させた状態で、Ｚ軸方向で重ね合わせる。
【００１０】
重ね合わせた結果、欠損部４４が突出した状態で示され、差分を行うことにより絶対量が得られると共に、Ｘ−Ｙ座標に対する、Ｚ軸座標データを得ることができる。
Ｘ−Ｙ軸上の２次元座標を単位分割（（x1，y1）（x2，y2）．．．．（xn，yn））して、その単位ごとのＸ−Ｙ座標データに対するＺ軸データをとることで、データとして取り扱い得ることができる。
またＸ−Ｙ座標データ上の単位データの大きさにより、復元の精度も変わる。特に、急峻な変化を行う場合は、Ｘ−Ｙ単位座標を細かく分け、滑らかな所は、単位座標を大きくすることで、演算量が調整可能となり、処理時間の短縮を可能とする場合がある。
この差分的なデータ並びに座標データの取得により、図４（１）でしめす補綴物形状データ５０が得られる。この場合、欠損部周辺のマージンを示すデータ５３は、図３からも明らかなように容易に検出できると共に、補綴物上の表面データ５１も容易に示すことができる。
【００１１】
５２は、切削加工時、加工ブロックが加工装置に装着される際のリブが接続される部位であり。この部位も容易に設定することができる。部位５２は、マージンに係らないことが好ましい。マージンラインは、歯牙と補綴物の接触部位であって、２次う蝕を防止するために密着状態を要するところである為、精度を要するのである。
又、この部位５２は、補綴物を加工する最後の仕上げの部位であり、単に切り落とすだけのところとなることが多いことから、バリ等が生じやすく、マージンラインの様な加工部位として適当でないことから、補綴物上の表面に露出するところであって、マージンラインに接触しない部位に設けることが好ましいが、本発明では、この表面に露出する部分を容易に決定できることから、部位５２の決定が極めて容易であり、またもし仮に表面に露出する部分が部位５２より小さい場合でも、よりマージンラインにかからない部位５２を最適化演算により選択容易とする。
【００１２】
この補綴物データを、加工用ブロックに重ね合わせた時の状態を図４（２）に示す。６２がリブであり、加工装置と接続するためのものである。６１は、補助部であり、加工用ブロックと同様、切削、研削可能な素材により形成されていることが好ましい部位である。即ち、この補助部６１によれば、加工ミル、カッターがこの部分に入り込み、リブ周辺の加工を容易にするからである。５０は、補綴物データであり、６０は、加工ブロックデータである。加工ブロックデータ６０が示すような形状のブロックを、研削、切削などの加工により、補綴物形状５０を得るのであるが、その際、補綴時、欠損部に接合させるべく接着剤を塗布するため、補綴物側面を若干深く削る。いわゆるオフセット処理を施す。その場合を図４（２）の５５−５５’に沿った断面図として図５に示す。
【００１３】
図５において７２がオフセットラインである。当該ラインは、補綴物のライン５４に対し、一定の距離をもってオフセットされるが、マージンライン５３の密着のためこの部分でのオフセット値は０となる。
又、マージンライン周辺においては、図５の７１で示すように厚みが足りない部分が、連続又は不連続的に発生する場合がある。この部位は、咀嚼時に割れを生じやすいことから、予め削除することが好ましい。従って、このように強度が不十分な部位の削除を目的としたマージンラインの補正が行われる場合もある。
この場合の補正は、不連続的に厚みが変わるようであれば目視による作業が好ましく、連続しているようであれば、自動的にその部分のデータを削除補正する作業が行われ得る。
割れの生じやすい目安は、金属、セラミックス等、材質によって異なり、適宜選択されるものである。
【００１４】
この様な一連の加工を行うためのソフトウエアを内蔵し、測定、加工する装置の一例を図６に示し説明する。
本体１００には、計測部１０１及び加工部１０２が対照的に配置され、上部にデータ演算処理の為のモニター１０７、フロッピーデイスク等外部記憶手段の読みとり書き込みの為のドライバ１０９が装着されている。
１０８は、簡易操作パネルであり、押すなどして各種パラメータの入力を行う部分である。
このモニター１０７、ドライバ１０９を有する部分は、一つの汎用的なコンピュータの一部を形成することが好ましく、この場合は、詳細な設定操作をモニター１０７上で行うべくマウス１１０が装着される場合や、記載されていないが、キーボードの装着がされる場合もある。
計測部１０１において、１０４は、接触プローブであり、その先端が補綴物の表面に接触することで、その変位量をデータ化するためのものである。
１０３は、計測物をのせるための計測用台である。１０３は、一方向のみ使用可能であるが、これが回転して、裏表使用されるものであってもよい。Ｍは、歯形の模型であり、図１，図２でしめす予め作成される模型が乗せられている。
加工部１０２において、１０５は、加工用ミルである。当該ミルは上下左右に移動し、更にこれと一体となって、連動する洗浄液射出口１０６が併設されている。
洗浄液は、研削、切削時の削粉を随時洗い落とす他、冷却を目的としたものである。
Ｂは、加工用ブロックであり、補綴物を形成すべく切削、研削可能な、長石、その他のセラミックス、チタン、その他の金属により形成されている。
当該加工用ブロックは、リブを中心として回転可能であり、加工ブロックの裏表が加工されるようになっている。
当該装置によれば、汎用性の高いコンピュータが内蔵され、当該コンピュータの処理に依存したＣＡＤ／ＣＡＭ処理が施されるようになっており、その利用性は高くしかも、一体的でコンパクトな構成を有する。
【００１５】
【発明の効果】
以上詳述のごとく本発明は、正確な形状を有するインレーの様な不定形補綴物を正確に計測でき、且つ加工に適したデータへの変換を容易に可能とするのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を説明するための図である。
【図２】本発明の実施例を説明するための図である。
【図３】本発明の実施例を説明するための説明図である。
【図４】本発明の実施例を説明するための図である。
【図５】本発明の実施例を説明するための図である。
【図６】本発明の実施例を好適に実施するための装置を示した図である。
【符号の説明】
２１ 歯牙表面データ
２２ 仮補綴表面データ
４１ 反転した仮補綴表面データ
４２ 反転した歯牙表面データ
２２，４３ 欠損部
５１ 表面露出部位
５２ リブ装着部位
５３ マージンライン
７２ オフセットライン
７１ 補正マージンライン

Claims (3)

1. 歯科補綴物形状モデルの表面形状を接触又は非接触で計測し座標データ化する計測部及び前記座標データに基づいて装置とリブを介して接続した加工用ブロックに対する加工用のデータを形成する為の演算処理部、前記演算処理部で形成された加工用データに基づいて加工用ブロックを加工するための加工部を備えるCAD／CAM装置を用いた歯科補綴物の製造方法において、
   前記演算処理部は、
   前記計測部で歯科補綴物形状モデルの補綴すべき部位を計測して得られた補綴部位の形状を3次元座標上で形状データ化する工程、
   前記計測部で歯科補綴物形状モデルの補綴部位を仮の補綴をした状態で計測して得られた補綴後の表面形状を3次元座標上で形状データ化する工程、
   前記２つの形状データを重ね合わせて得られる歯牙表面形状データ中の一つの歯牙表面データを３次元座標中の平面座標に変換する工程、
   前記平面座標の単位座標に対応する他の座標軸の値を求めて補綴物形状データを形成する工程、
   前記合成した補綴物形状データからマージンラインデータを決定する工程、
   前記リブが前記マージンラインデータに接触しない範囲に接続するものであって、歯牙表面に相当する部位に設定する工程を有する歯科用補綴物の製造方法。
2. 前記計測手段が、模型表面を接触プローブにより模型表面に接触することで3次元の形状データに変換する請求項１に記載の歯科用補綴物の製造方法。
3. 前記歯科補綴物が、インレーの様な不定形補綴物である請求項１に記載の歯科用補綴物の製造方法。

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