JP4451817B2

JP4451817B2 - 歯科技術評価システム

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Publication number: JP4451817B2
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Inventors: 伸周浦壁; 明喜新谷
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Filing date: 2005-07-11
Publication date: 2010-04-14
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Description

本発明は、歯科製作物の三次元形態をモデルとなる基本形態と比較して、定量的に評価し、客観的な数量を提示することにより、修正量を指導する方法に関するものである。

歯科医療の分野では、人工的な補綴物を天然の歯牙と同等に機能させるために、できる限り天然の歯牙の形態に近似させることが要求されている。そこで、歯科治療技術の向上のための教育、研修、歯科技術の試験においては、モデルとなる基本的な形態により近似した形態にする製作技術の修得が必要になっている。

これまでの、歯科臨床技術の評価指導方法は、指導者である熟練者が、実習者が製作した評価対象物をその経験に基づいて、主に目視観察によって行なっている。そのため、評価者によって評価結果や指導方法が微妙に異なってしまう。
他方、ＣＡＤ／ＣＡＭを用いた歯科材料の製造についても古くから行われており、計測された補綴物モデルの表面データと、予め記憶された基準データとの比較による評価手法についても、様々な提案がなされている。
特願昭５５−１２７０７４には、歯牙等の三次元の形態をコンピュータに記憶させ、記憶した患者の歯牙形態と理想の形態とを投影スクリーン上に重ねて投影し、どの部分を修正すべきかを即座に判断する。評価のためにコンピュータを使用する、ことが開示されている。
すなわち、歯牙等の三次元データをコンピュータに記憶させ、そのデータを理想形態等と重ねて評価することは古くから公知技術化している。
特願平７−８９７１６（ニコン出願）では、データを重ねるために、データ修正（座標移動）を行い、最も特徴点や形状が一致する状態で評価する。これにより、定量的な評価が可能になる、といった教育を主眼とした手法も提案されている。

特願昭５５−１２７０７４特願平７−８９７１６

この様に、コンピュータによる仮想的補綴物形状の形成を、歯科研修を支援するソフトとして、提案されるに至ったものの、立体を形成するに足りる三次元形状データは非常に大きく、これらをコンピュータ上で比較処理するためには、時間を費やすか、処理能力の優れたコンピュータを必要とした。
解決しようとする問題点は、製作された歯科補綴物等の三次元形態を、客観性、公平性、妥当性、再現性等をもって迅速に評価指導できない点である。

本発明は、歯科治療のために製作される補綴物等を、三次元的に計測した後に、それぞれの目的に合わせて三次元データの移動や変形等の修正を行い、モデルとなる基本形態と比較評価することによって、より天然の歯牙に類似した補綴物等を製作し、また、その製作技術を習得することを最も主要な特徴とする。
更に本発明は、受験者が、加工するモデルの評価を、要部に重点をおくようにすることで、迅速な結果と、有効な判定を可能とする。
次に、試験に用いられる歯科用製作物に応じた、評価態様を以下に示す。
試験に用いられる歯科用製作物がカービング模型で、比較対象となるカービング形態を三次元的に計測した後に、モデル形状に最も近い三次元形態に拡大または縮小して重ね合わせて、定量的に評価し、客観的な数量を提示することにより、修正量を指導する態様、
試験に用いられる歯科用製作物がワックスアップ歯で、比較対象となるワックスアップ歯形態を三次元的に計測した後に、モデル歯形態のマージン部データと比較対象のマージン部データを三次元的に重ね合わせて、定量的に評価し、客観的な数量を提示することにより、修正量を指導する態様、
試験に用いられる歯科用製作物が支台形成歯で、比較対象となる支台形成歯形態を三次元的に計測した後に、モデル歯形態に設定された基準位置データと比較対象形態の基準位置データを三次元的に重ね合わせて、定量的に評価し、客観的な数量を提示することにより、修正量する態様、
試験に用いられる歯科用製作物が窩洞形成歯で、比較対象となる窩洞形成形態を三次元的に計測した後に、モデル歯形態に設定された基準位置データと比較対象形態の基準位置データを三次元的に重ね合わせて、定量的に評価し、客観的な数量を提示することにより、修正量を指導する態様、及び
試験に用いられる歯科用製作物が義歯の配列顎模型で、比較対象となる義歯の配列形態を三次元的に計測した後に、モデル顎模型に設定された基準位置データと比較対象顎模型の基準位置データを三次元的に重ね合わせて、定量的に評価し、客観的な数量を提示することにより、修正量を指導する態様、
試験に用いられる歯科用製作物が義歯等の固定用クラスプで、比較対象となるクラスプ形態を三次元的に計測した後に、モデル形態の歯牙面に接する三次元データと比較対象形態の歯牙面に接する三次元データを最も近似する位置で重ね合わせて、定量的に評価し、客観的な数量を提示することにより、修正量を指導する態様が例示される。

本発明のカービング模型の比較評価においては、製作されたカービング模型の形態バランスの評価が重要で、全体の大きさは評価対象にはならない。そのため、比較対象となるカービング形態を三次元的に計測した後に、モデルとなる基本形態に最も近い二次元形態及び／または三次元形態に拡大または縮小して重ね合わせて、その二次元的な面積及び／または三次元的な体積の正及び負の誤差を積算し、さらには咬頭頂の位置、隅角部の位置、中心窩の位置、最大豊隆部の位置等の三次元的な誤差を積算して、定量的に三次元形態を評価し、客観的な数量を提示することにより、修正量等を指導する。

本発明のワックスアップ歯の比較評価においては、ワックスアップを製作する支台歯形態は同形態であるので、マージン部のデータは三次元的に一致している。そのため、比較対象となるワックスアップ形態を三次元的に計測した後に、モデル形態のマージン部データと比較対象形態のマージン部データを三次元的に重ね合わせて、三次元的な面積の正及び負の誤差を積算し、さらには咬頭頂の位置、隅角部の位置、中心窩の位置、最大豊隆部の位置等の三次元的な誤差を積算して、定量的に三次元形態を評価し、客観的な数量を提示することにより、修正量等を指導する。

本発明の支台形成歯の比較評価においては、支台形成をする原型歯は同形態であるので、原型歯に基準位置を設けておけば簡易に比較データを重ね合わせることができる。そのため、比較対象となる支台形成歯形態を三次元的に計測した後に、モデル形態に設定された基準位置データと比較対象形態の基準位置データを三次元的に重ね合わせて、三次元的な面積の正及び負の誤差を積算し、さらにはマージンの位置、軸面の角度、辺縁の形態、隅角の形態等の三次元的な誤差を積算して、定量的に三次元形態を評価し、客観的な数量を提示することにより、修正量等を指導する。

本発明の窩洞形成歯の比較評価においては、窩洞形成をする原型歯は同形態であるので、原型歯に基準位置を設けておけば簡易に比較データを重ね合わせることができる。そのため、比較対象となる窩洞形成形態を三次元的に計測した後に、モデル形態に設定された基準位置データと比較対象形態の基準位置データを三次元的に重ね合わせて、三次元的な面積の正及び負の誤差を積算し、さらには、マージンの位置、軸面の角度、開縁の傾斜等の三次元的な誤差を積算して、定量的に三次元形態を評価し、客観的な数量を提示することにより、修正量等を指導する。

本発明の義歯の配列顎模型の比較評価においては、義歯を配列する顎模型は同形態であるので、顎模型に基準位置を設けておけば簡易に比較データを重ね合わせることができる。そのため、比較対象となる義歯の配列形態を三次元的に計測した後に、モデル形態に設定された基準位置データと比較対象形態の基準位置データを三次元的に重ね合わせて、三次元的な面積の正及び負の誤差を積算し、さらには、各義歯の二次元の位置、各義歯の高さ、各義歯の傾斜角度等の三次元的な誤差を積算して、定量的に三次元形態を評価し、客観的な数量を提示することにより、修正量等を指導する。

本発明の義歯等の固定用クラスプの比較評価においては、義歯等の固定用クラスプが歯牙と適切に接する三次元形態が重要になる。そのため、
比較対象となるクラスプ形態を三次元的に計測した後に、モデル形態の歯牙面に接する三次元データと比較対象形態の歯牙面に接する三次元データを最も近似する位置で重ね合わせて、三次元的な面積の正及び負の誤差を積算し、さらには、他部分の三次元的な誤差を積算して、定量的に三次元形態を評価し、客観的な数量を提示することにより、修正量等を指導する。

本発明は、歯科治療のために製作される補綴物等を、三次元的に計測した後に、それぞれの目的に合わせて三次元データの移動や変形等の修正を行い、モデルとなる基本形態と比較評価することによって、より天然の歯牙に類似した補綴物等を製作し、また、その製作技術を習得することを最も主要な特徴とする。
即ち、実習で製作された歯科補綴物の表面形状を接触乃至非接触にて測定し三次元データを形成する測定器と、最終的形状見本の三次元見本データを入力され、ハート゛テ゛イスク、ＭＯ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ、ＳＤ、メモリーカード、ＲＡＭ、ＲＯＭ、或いはネットワークを用いて、入力され一時的に、又は継続的に記憶したテ゛ータをコンヒ゜ュータモニタ上に映し出しす構成において、

コンピュータの画面上に計測データ及び見本データをＸ、Ｙ、Ｚ座標を具えた三次元的な表示を行うステップ、
前記計測データと見本データをＸ、Ｙ、Ｚ軸上で所定の基準に基づいて重ね合わせた三次元データを形成し表示するステップ、
前記重ね合わせた三次元データを、座標平面で切断したデータとして表示するステップ
、よりなる歯科技術評価指導用の画像表示システム。
当該表示されたデータが、操作者の操作に連動しながら切り替わり、目的とする部位を目視的に確認選択できるようにすることで、
単に全体上からその相違点のみを観察するのではなく、評価者が経験上重要な部分で、三次元データ上ではなかなか識別しにくい部位なども明確に表示することが可能となる。

比較対象となる歯科用製作物の三次元データとモデルとなる形態の三次元データを重ね合わせて、三次元的な形態の差異を比較する場合に、X軸方向またはY軸方向に帯状に切り取り、さらにコンピュータのインタフェースの簡単な操作により自在にスライドさせて、評価者が重視する部分を定量的に評価し、客観的な数量で差異を提示することを特徴とする。

比較対象となる歯科用製作物の三次元データとモデルとなる形態の三次元データを重ね合わせて、三次元的な形態の差異を比較する場合に、特徴となるそれぞれの凹凸データのZ値の頂上値と谷底値の位置を比較することにより、定量的に評価し、客観的な数量で差異を提示することを特徴とする。

比較対象となる歯科用製作物の三次元データとモデルとなる形態の三次元データを重ね合わせて、三次元的な形態の差異を比較する場合に、モデルとなる形態のZ値の頂上値を繋ぐ二次元平面で切り取り、その平面で比較対象となる歯科用製作物の形態を比較することにより、定量的に評価し、客観的な数量で差異を提示することを特徴とする。
本発明は、画面上にその差を断片的にコンピュータ上で表し、且つ他の部位について連続的にコンピュータ画面上で差を表すことで、明確な差を示すことができると共に全体として見た差と部分的な差をオーバーラップさせながら観察でき、歯科補綴物製造技術を評価指導する為の適正な評価資料を提供する。
コンピュータ上での相違の表示は、その部位をコンピュータに使用されるマウス、トラックボール、キーボード、ライトペン等のインタフェースの操作によって、任意に移動変化させることができるため、様々な角度から、モデルとの差異が表示できる。

本発明は、これまで目視観察によって評価してきた歯科用の各種製作物の三次元形態を、三次元形態計測装置で計測した後に、各製作物の評価目的に合わせて三次元データの移動や変形などの修正を行い、客観性、公平性、妥当性、再現性等をもって三次元形態を評価し、客観的な数量を提示することにより、修正量等を指導できるという利点がある。
歯科用の各種製作物の評価において、見えない部分又は見えにくい部分を客観的に評価する場合、本発明は、コンピュータの簡単な操作により、製作物の部分的な形状を連続して見ることができるのであり、隠れたミスなどが評価指摘可能となる。

各種歯科製作物の三次元的な形態を評価し、歯科の臨床技術の向上を図るためには、客観性をもって、定量的にその指針を指導する必要がある。そのためには、各歯科製作物の重要な基準形態を元に、三次元データを移動や変形等により修正して、比較評価し、さらに形態修正量の指針を示す必要がある。本発明は、三次元形態計測装置で計測した後に、各目的に合わせて三次元データの修正と評価を行い、さらに形態不良部分を定量的に数量等によって表示することにより、歯科の臨床技術を向上させることができる簡易で高速な三次元形態の評価指導システムを実現した。
即ち、評価者によるコンピュータインタフェースの単純な操作、キーボード、マウスのボタン等を押し続け、希望の部位で押すのをやめると、画像上に希望の部位である見本と、評価しようとするモデルの断片的合成部分が表示される、この様なモードは、例えば、評価しようとするモデルと、見本との差が極端に相違する部位において着色、線の太さ等により誇張的に表示する仕様を有していても良い。
重ね合わせた三次元データにおける座標平面で切断して得られる輪郭データのコンピュータ画面上での表示が、輪郭データの内の咬合面に相当する帯状の部分としたり、
前記重ね合わせた三次元データにおける座標平面で切断して得られる輪郭データのコンピュータ画面上での表示の両データ間の頂上値と谷底値の位置を、コンピュータのインタフェースを操作することで定量的な数値として表示したりしても良い。
また希望の部位を画像上でグラフイックに表示し、希望する場合は、アイコンをその部位に持って行くだけで、その差に相当する数値が表示されても良い。
即ち、
コンピュータのモニター上の座標平面をコンピュータのインタフェースの操作に応じて移動させるステップを備えても良い。
コンピュータのインタフェースがボタン、トラックボール、キーの内1乃至最小の構成であって、動作の開始停止の操作が行われるものを示し、当該インターフェースの簡単な操作により、画面上の切断データの位置を自在に操作し表示させるものであってもよい。

図１は、本発明の１実施例で、モデルとなるカービング模型モデル１１と実習者が手彫りにより製作した実習カービング模型１２の三次元計測データを並べ、上方から比較した図である。明らかに実習者の実習カービング模型１２の大きさが小さいことが分かる。カービング模型の評価においては、形態的なバランスが重要なポイントになるので、このまま三次元的な誤差を積算して評価することはできない。そこで、実習者の実習カービング模型１２の中心点Ｏを算出した後に、モデルとなるカービング模型モデル１１とその二次元的な断面積が最も近似する大きさまで拡大して、それぞれのデータを中心点Ｏを中心に重ねたのが図２である。
Ｌ１は、カービング模型モデル１１の最大豊隆部に相当し、Ｌ２は、実習カービング模型１２の最大豊隆部に相当する。
中心点Ｏは、例えばそれぞれのカービング模型のＸ方向及びＹ方向の最大値と最小値の中心によって求める。
本実施例の結果では、カービングモデル歯模型（カービング模型モデル１１）の断面積は２１６ｍｍ^２で、実習者により作成された実習カービング模型１２の断面積の正及び負の誤差を積算した結果は１８．５ｍｍ^２で、誤差率は８．５６％であった。一例として、誤差率１％に対して２点減点と設定すると、実習者の評価点数は８２．８７点となる。また、三次元的な体積の正及び負の誤差を積算した誤差率は１２．７％で、評価点数は７４．６点となる。

誤差率は、及び評価点は以下の式を用いて求める。
図３は、コンピュータの画面の一例を示しており、カービング模型モデル１１のみを表示した。複数の咬頭頂Ｌ１１〜Ｌ１４を示す。図１、図２で示すようにカービング模型モデル１１と実習カービング模型１２を重ね合わせた後、一乃至複数の咬頭頂Ｌ１１〜Ｌ１４を比較してその誤差率から評価しても良い。
尚咬頭頂は、図３で示す部位に限らず、少なくとも、データ上で、ｚ軸の値が一番高い値を示すところから、所定の範囲にあるものであればよい。
咬頭頂の求め方は、例えば、各歯牙によって決まっている咬頭頂数に合わせて、頂点となっているＺ値を選択することで示される。
咬頭頂位置Ｌ１１〜Ｌ１４の三次元的距離の誤差の積算結果は、１．８０ｍｍで、一例として、０．１ｍｍを１点減点と設定すると評価点数は８２．０点となる。
尚、咬頭頂の比較の際、最初は、図２で示すように両者の中心点Oを一致させて行うことが好ましい。Ｌ１０は、参照モデルの咬頭頂の部位一つであり、Ｌ１０’は、Ｌ１０に相当する部位の咬頭頂の部位であり、両者は、何れも本来同じ部位に無ければならならず、多少のずれが評価の減点対象となる。

同様に、図４に示すカービング模型モデル１１の隅角部Ｌ２０〜Ｌ２３の位置の、三次元的距離の誤差の積算結果は、２．８０ｍｍで、一例として、０．１ｍｍを１点減点と設定すると評価点数は７２．０点となる。
隅角部Ｌ２０〜Ｌ２３は、例えば xy軸方向に対し中心から半径２〜５mmでz軸方向に対し、最高値から３mmの範囲にある部位を求めること、によって求める。隅角部の中の一つについて詳細に説明する。Ｌ２０は、カービング模型モデルの隅角部、Ｌ２０’は、実習カービング模型の隅角部を示している。
Ｌ２０とＬ２０’のずれが、実習カービング模型の評価の算定要素となる。ずれが大きければ、評価がさがり、複数の隅角部を評価に入れる場合は、それぞれずれを算出して、加算平均した値を評価値の判断要素として用いても良い。

図５に示すコンピュータ上の画面０１における、カービング模型モデル１１の中心窩（咬合面におけるz軸値の最小値）Ｌ３０の位置の、三次元的距離の誤差の積算結果は、０．８０ｍｍで、一例として、０．１ｍｍを２点減点と設定すると評価点数は８４．０点となる。
中心窩Ｌ３０の求め方は、例えば咬合面におけるz軸値の最小値であって、隣接する値との差（傾斜）が所定範囲内にあるもので示す。
中心窩Ｌ３０は、見本参照用のモデル上のものであって、Ｌ３０’が、実習者の実習によって作成されたモデル上の中心窩である。Ｌ３０とＬ３０’のずれの量が評価の減点数に比例するように設定されても良い。

図６に示すコンピュータ画面０１上のカービング模型モデル１１の最大豊隆部Ｌ４の位置の、三次元的面積の誤差の積算結果は、２３．８０ｍｍ^２で、誤差率は７．３４％となり、一例として、１％を２点減点と設定すると評価点数は８５．３点となる。
最大豊隆部Ｌ４の位置の、三次元的面積は、例えば（xy平面におけるモデルの最大輪郭値に対するz軸値±２〜５mm、によって求める。
図６（b)のＬ４１は、カービング模型モデルの最大豊隆輪郭、Ｌ４１’は、実習カービング模型の最大豊隆部を示す。Ｌ４１とＬ４１’のずれが、評価の減点数に比例する場合もある。
このようにして、カービング模型の形態を二次元的及び／または三次元的に誤差を積算して、定量的に三次元形態を評価し、指導することができる。

ワックスアップ部の評価

図７は、本発明の他の実施例で、モデルとなる仮想ワックスアップ歯形態モデル１３と実習者が製作した仮想実習ワックスアップ歯形態１３’を重ねて、側方からx,z軸、又はyz軸面で比較した図である。Ｌ５１は、ワックスアップ歯形態モデル１３の輪郭であり、Ｌ５１’は、実習ワックスアップ歯形態１３’の輪郭である。
当該輪郭は。x,z軸、又はyz軸面でとらえたものであり、評価は、このx,z軸の面に対し、他の軸を単位あたりずらして得られる４〜８面を加算平均して行う場合もある。
本発明のワックスアップ歯の比較評価においては、ワックスアップを製作する支台歯形態は同形態であるので、マージン部のデータは三次元的に一致しており、基準として用いられる場合もある。

そのため、比較対象となるワックスアップ歯形態１３を三次元的に計測した後に、モデル形態のマージン部データＬ４１と比較対象形態のマージン部データＬ４１’を三次元的に重ね合わせて、二次元的及び／または三次元的に誤差を積算して、ワックスアップ歯形態を評価する。

本実施例の結果では、モデルとなるワックスアップ歯モデルの断面積は５．７２ｍｍ^２で、実習者の作成した実習ワックスアップ歯の断面積の正及び負の誤差を積算した結果は０．９３ｍｍ^２で、誤差率は１６．２％であった。一例として、誤差率１％に対して２点減点と設定すると、実習者の評価点数は６７．６点となる。
また、三次元的な体積の正及び負の誤差を積算した誤差率は１３．６％で、評価点数は７２．８点となる。
さらに、図３は咬頭頂位置の三次元的な比較を示しているが、咬頭頂位置の三次元的距離の誤差の積算結果は、２．５１ｍｍで、一例として、０．１ｍｍを１点減点と設定すると評価点数は７４．９点となる。

同様に、図４に示す隅角部の位置の、三次元的距離の誤差の積算結果は、３．２５ｍｍで、一例として、０．１ｍｍを１点減点と設定すると評価点数は６７．５点となる。図５に示す中心窩の位置の、三次元的距離の誤差の積算結果は、２．６７ｍｍで、一例として、０．１ｍｍを１点減点と設定すると評価点数は７３．３点となる。図６に示す最大豊隆部の位置の、三次元的面積の誤差の積算結果は、６．９２ｍｍ^２で、誤差率は１２．１％となり、一例として、１％を２点減点と設定すると評価点数は７５．８点となる。
このようにして、ワックスアップ歯の形態を二次元的及び／または三次元的に誤差を積算して、定量的に三次元形態を評価し、指導することができる。

支台歯部の評価

本発明における教育システムは、支台歯部の形成についても評価可能とするが、その一例を図８〜図１１に示し、説明する。
図８から図１１は、コンピュータ画面上に表示される仮想的なデータであって、重ね合わせてずれた部分が着色、断面処理等がされている状態を示している。

図８は、本発明の１実施例で、モデルとなる支台形成歯形態８１と実習者が形成した支台歯形態８１’を重ねて、側方x,z軸、又はyz軸面から比較した図である。
その差を８１’’で示す。この差８１’’が大きくなると評価が小さくなるが、差を、二次元的に計測して比較するか、三次元的に計測して比較するかは、適宜選択され、
少なくとも要部を含む、複数の平面をランダムに選択して差を計測することが好ましい場合もある。

本発明の支台形成歯の比較評価においては、支台形成をする原型歯は同形態であるので、原型歯に基準位置を設けておけば簡易に比較データを重ね合わせることができる。

そのため、比較対象となる支台形成歯形態８１を三次元的に計測した後に、モデル形態に設定された基準位置データと比較対象形態の基準位置データを三次元的に重ね合わせて、二次元的及び／または三次元的に誤差を積算して、支台形成歯の形態を評価する。
本実施例の結果では、モデル歯の支台形成歯全面の断面積は６．５１ｍｍ^２で、実習者の断面積の正及び負の誤差を積算した結果は０．６９ｍｍ^２で、誤差率は１０．６％であった。一例として、誤差率１％に対して２点減点と設定すると、実習者の評価点数は７８．８点となる。また、三次元的な体積の正及び負の誤差を積算した誤差率は１３．８％で、評価点数は７２．４点となる。
さらに、図９はマージンの位置の三次元的な比較を示しているが、マージンの位置の、三次元的面積の誤差８２’’の積算結果は、１７．６８ｍｍ^２で、誤差率は７．８％となり、一例として、１％を２点減点と設定すると評価点数は８４．４点となる。

同様に、図１０に示す軸面の角度の、三次元的全面の平均結果は、６．３１度で、一例として、０．１度を１点減点と設定すると評価点数は６９．０点となる。図10の構成は、図8、図９と同一であるため、その番号は、同じ番号を用いた。

図１１（ａ）に示すマージンライン８２の辺縁の形態８１ａに対する８１ａ’の形態の、三次元的評価結果は、マージンラインから１ｍｍ内側のＺ値の比較で、一例として、誤差の積算結果は０．８４ｍｍで、０．１ｍｍを２点減点と設定すると評価点数は８３．２点となる。
図１１（ｂ）に示す隅角８１ｂに対する８１ｂ’の形態の、三次元的評価結果は、４箇所の隅角の三次元的な位置の誤差を積算した結果は１．６４ｍｍで、一例として、０．１点を１点減点と設定すると評価点数は８３．６点となる。
このようにして、支台歯の形態を二次元的及び／または三次元的に誤差を積算して、定量的に三次元形態を評価し、指導することができる。

インレー部の評価

更に本発明は、インレーの評価を可能とするが、当該実施例を図１２〜図１５を参照して詳細に説明する。

図１２は、本発明の１実施例で、モデルとなる窩洞形成歯形態と実習者が形成した窩洞歯形態を重ねて、側方x,z軸、又はyz軸面から比較した図である。

本発明の窩洞形成歯の比較評価においては、窩洞形成をする原型歯は同形態であるので、原型歯に基準位置を設けておけば簡易に比較データを重ね合わせることができる。
そのため、比較対象となる窩洞形成歯形態を三次元的に計測した後に、モデル形態に設定された基準位置データと比較対象形態の基準位置データを三次元的に重ね合わせて、二次元的及び／または三次元的に誤差を積算して、窩洞形成歯の形態を評価する。
本実施例の結果では、モデル歯の窩洞内の断面積は１．９８ｍｍ^２で、実習者の断面積の正及び負の誤差を積算した結果は０．１７３ｍｍ^２で、誤差率は８．７４％であった。一例として、誤差率１％に対して２点減点と設定すると、実習者の評価点数は８２．５点となる。また、三次元的な体積の正及び負の誤差を積算した誤差率は１６．７％で、評価点数は６６．６点となる。

さらに、図１３は参照用模型モデル９１の上面を示し、９０が評価しようとする製造物の一つインレーを示す。
この場合マージン９３と実習者が形成したマージン９３’の位置の三次元的な比較を示しているが、マージンの位置の、三次元的面積の誤差の積算結果は、１３．４５ｍｍ^２で、誤差率は６．９３％となり、一例として、１％を２点減点と設定すると評価点数は８６．１４点となる。
同様に、図１４（ａ）に示す軸面の角度（モデル窩洞９２の角度９１aに対する実習者加工窩洞９２’の角度９１a’）の、三次元的全面の平均結果は、５．８３度で、一例として、０．１度を１点減点と設定すると評価点数は８３．０点となる。
このようにして、窩洞形成歯の形態を二次元的及び／または三次元的に誤差を積算して、定量的に三次元形態を評価し、指導することができる。

有床義歯部の評価

図１５（ａ）は、本発明の１実施例で、モデルとなる義歯の配列顎の三次元データと実習者が製作した義歯の配列１０１顎の三次元データを重ねて、斜め上方から比較した図である。本発明の義歯の配列１０１形態の比較評価においては、義歯を配列する顎模型１０２は同形態であるので、顎模型１０２に基準位置を設けておけば簡易に比較データを重ね合わせることができる。
そのため、比較対象となる義歯の配列１０１形態を三次元的に計測した後に、モデル顎模型１０２に設定された基準位置データと比較対象形態の基準位置データを三次元的に重ね合わせて、二次元的及び／または三次元的に誤差を積算して、義歯の配列１０１形態を評価する。

本実施例の結果では、モデルとなる義歯の配列顎の各義歯の切端中央位置と実習者の同位置の、三次元的な正及び負の誤差の積算距離は１１．８４ｍｍで、一例として、０．５ｍｍを１点減点と設定すると評価点数は７６．３２点となる。同様に、図１５（ｂ）は各義歯の高さ（正常な高さ１０１ａに対し、より高い状態１０１ａ’）の、三次元的な正及び負の誤差の積算距離は９．３２ｍｍで、一例として、０．５ｍｍを１点減点と設定すると評価点数は８１．３７点となる。図１５（ｃ）は各義歯の傾斜角度（正常姿勢１０１ｂ）に対する傾斜姿勢１０１ｂ’）の、正及び負の誤差の積算角度１０１bcは７．２３度で、一例として、０．５度を１点減点と設定すると評価点数は８５．５点となる。このようにして、義歯の配列顎の形態を二次元的及び／または三次元的に誤差を積算して、定量的に三次元形態を評価し、指導することができる。

固定具等の評価

図１６は、本発明の１実施例で、モデルとなる隣在歯によって義歯を固定する義歯等の固定用クラスプの三次元データと、実習者が製作したクラスプの三次元データを重ねて、上方から比較した図である。
本発明の義歯等の固定用クラスプの比較評価においてはクラスプが歯牙と適切に接する側の三次元形態が重要になる。そのため、比較対象となるクラスプ形態を三次元的に計測した後に、それぞれの三次元データを歯牙面に設置して重ね合わせ、二次元的及び／または三次元的に誤差を積算して、クラスプの三次元形態を評価する。
図１６（ａ）は、クラスプを上面から見た図、図１６（ｂ）は、側面図、図１６（ｃ）は、隣在歯をクラスプで、囲繞した図である。１１０は、義歯と接続する接続部、１１１は、隣在歯１１２を囲繞する囲繞部である。

本実施例の結果では、モデルとなる義歯等の固定用クラスプの歯牙面に接する側の三次元データと、実習者が製作した同三次元データの正及び負の誤差（１１３−１１３’）の積算面積は２１．９４ｍｍ^２で、一例として、１ｍｍ^２を１点減点と設定すると評価点数は７８．０６点となる。同様に、図１６（ｄ）のモデルとなるクラスプとこれに接する歯牙との間の面積と、実習者のその面積の誤差は１８．２６ｍｍ^２で、一例として、１ｍｍ^２を１点減点と設定すると評価点数は８１．７４点となる。このようにして、義歯等の固定用クラスプの形態を二次元的及び／または三次元的に誤差を積算して、定量的に三次元形態を評価し、指導することができる。

次に本発明に用いられる三次元形状測定器の一例を図１７に示し説明する。
１２１は、測定用プローブであり、先端にスタイラス１２２が接続している。
測定用プローブ１２１は、パラレルリンクロボットアーム等と結合し、ロボットアームの動きによってa〜cの様な移動を行い、先端のスタイラス１２２が、被計測物の表面に接触して、その接触時のXYZ座標を、結ぶことで三次元形状データを得る。
１２３は、栽置部であり、被計測物１２４を栽置し、接触計測が適当に行われるように上下、回転など行う。スタイラスが接触した場所が、検知され、その部位が予め決定された絶対空間座標中のどの座標かを数値化してコンピュータ等に記憶処理される。

この様な構成を持つ計測装置を用いた教育用システムの全体を図１８に示した。
１２５は計測装置本体であり、１２６は、処理装置であって、専用又は汎用コンピュータ等で構成される。１２６ａは、マウスであり、一つボタンのタイプ、２ボタンのタイプ、３ボタン、中央にローラコントローラを用いたもの、トラックボールを含む物が例示され、ノート型の場合は、指を接触させて使用するタッチパネルタイプ等であってもよい。
１２６ｂは、キーボードであり、テンキーだけであってもよい。１２６cは、モニター画面であり、液晶、ＣＴＲで構成され、プリンタ等が代用される場合もある。
計測装置１２５と、処理装置１２６は、ＲＳ２３２Ｃケーブル、プリンタケーブル、ＵＳＢケーブルなど、パラレル又は、シリアルの接続ケーブル１３０で接続されている。
１２７は、インターネット、ＬＡＮ等のネットワークをネットワーク１３３を、介して接続する他の遠隔用処理装置１０７であって、専用、又は汎用のコンピュータにより構成される。

１２８及び１２９は、回線接続部Ａ及びＢであり、プロバイダ等、処理装置とネットワークを接続するためのものである。
回線接続部Ａ１２８は、遠隔用処理装置１２７と、ケーブル１３２を介して接続し、
回線接続部Ｂ１２９は、計測装置１２５又は処理装置１２６と、ケーブル１３１を介して接続されている。
これらのケーブルは、何れも、電波、赤外線等の媒体に置き換えても良く、回線接続部も、媒体に合わせて構成が変更されても良い。

図１８で示すシステムでは、受験者と、評価者が、必ずしも、同じ場所にいる必要がなく、遠隔用処理装置１２７により、遠隔地において、審査員、指導員が、操作を指示し、評価することも可能である。
図１７で示す訓練用モデル１２４を栽置部１２３に置く。計測用プローブ１２１は、図１７で示すようように、a〜cの方向へ移動しながら、接触計測を行う。
この場合の接触計測は、試験用モデル１２４の中心を決め、この中心点から放射状に計測する放射計測が、好適に行われる。
本発明では、少なくとも、支台歯表面を計測した支台歯データを得た後、義歯等の補綴上部を接触計測して義歯等の補綴上部データを得れば足り、迅速で、評価の要部を捉えた、補綴データが形成される。
図１７で示す実施例による計測装置に置いては、例えば、カービングによる補綴物の評価を行う場合、受験者が形成したカービング模型の内上部から最大豊隆部までを接触計測して３次元データを取得した後、支台歯となる模型の表面を計測して、マージンライン等を含む三次元データを得る。

次に、最大豊隆部とマージンラインを結ぶ側面三次元データを仮想的に作成する。
この仮想側面データは、最大豊隆部を越えない曲面データであって、スプライン曲線等、既成のデータによって形成されてもよい。
この部分は、おおよそ評価の対象とはならない部分であるため、コンピュータ上で、仮想的に表示するには、補完した状態で、表示し、計測データと見本又は参照データの比較を目視的に行うには、好ましいのである。
尚、数値的に比較評価する場合は、この様な補完は必要ない場合もある。
更に側面について、実測を行いたい場合は、Ｔ字スタイラス、十字スタイラスを利用しても良い場合もある。

次に本発明の他の実施例を図17、図18及び図19以降の図面を参照して詳細に説明する。
図１９は、例えば図17で示す接触式の接触式プローブ１２１による表面接触により得られた三次元の表面データ及び予め記録された見本の三次元データ等を画面上に基準点を中心として重ね合わせた状態で再現したものである。
具体的には、予め記憶されたモデルとなるカービング模型に基づく三次元データにより画面上に形成された三次元データ１２と実習者が製作したカービング模型の三次元計測データ１１を重ね合わせる。それぞれのデータは、図18で示す処理装置１２６に一時的又は継続的に記憶される。
次に図19（a)のX軸方向（XZ平面）の一つで帯状に切り取りモニター１２６cに表示する。１３，１４が切り取り面であり、図19（b)は、その部分だけを示す。１４が、モデルデータの輪郭の一部、１３が実習生が製作した製作物の三次元データによって形成された輪郭の一部を示す。
図19（b)で示す様に、二次元平面で比較することにより、形態の差が明確に分かり、さらに指定した箇所を客観的な数値で評価することができる。また、帯状に切り取った面をY軸方向に移動することにより、全体の形態差を視覚的に確認できる。

図20は、本発明の１実施例で、モデルとなるカービング模型と実習者が製作したカービング模型の三次元計測データを重ね合わせた後に、上面からそれぞれのデータの凹凸データのZ座標の頂上値Ｔと谷底値Ｓの位置を示した図である。
図20（a)は、コンピュータ画面１２６c上で、モデル２０の三次元データを仮想的に立体的に示したものであり、頂上を示す部位をＴ1からＴ６で示す。同様に実習生が作成した頂上点もデータの値から検出する。
図20（b)は、モデルデータ２０及び実習生製作模型の輪郭を重ね合わせた状態の上面を示す。２１が実習生製作モデルの輪郭で、２２が見本モデルの輪郭である。
Ｓ１からＳ５が見本モデルの谷底値に相当し、Ｕ１〜Ｕ５が実習生製作模型の谷底値に相当する。
実習生製作模型の谷底値は、形状計測後の値が一番小さい部分であって、見本モデルデータ２０の谷底値のそれぞれ対応する部位に相当する。
特徴となる点を比較することにより、全体の形態差を視覚的に確認できる。

図20（c)は、図20（b)と同様、見本モデルの頂上値Ｔ１〜Ｔ５、実習生製作モデルの頂上値Ｒ１〜Ｒ５を検出して値のずれを視覚的に検出する構成を示す。
このようにして、カービング模型の形態を特徴点を比較することによって、定量的に評価し、指導することができる。
尚、本評価方法は、カービング模型形態の評価に限らず、ワックスアップ歯形態、支台形成歯形態、窩洞形成歯形態、義歯の配列顎形態、義歯等の固定用クラスプ形態等でも同様に行なえる。

図2１は、本発明の１実施例で、モデルとなるカービング模型と実習者が製作したカービング模型の三次元計測データを重ね合わせた後に、モデルとなる形態のZ座標の頂上値を繋ぐ二次元平面で切り取り、その平面で比較対象となる歯科用製作物の形態を比較した図である。
図2１（a)は、図20（c)のＴ４−Ｔ５−Ｔ１方向、Ｔ３−Ｔ２方向(遠近方向２３）をＺＹ平面で見た図である。見本モデルデータの輪郭の一部２３と実習者製作モデルの輪郭の一部２３aを同一の画面上に示したものである。
図2１（b)は、図20（c)のＴ１−Ｔ２方向(頬舌方向２４）をXY平面で見た図である。

見本モデルデータの輪郭の一部２４と実習者製作モデル２４aの輪郭の一部を同一画面上に示したものである。
図2１（a)と（b)は、見本モデルデータの輪郭の一部と、同じ部位の実習者製作モデルの輪郭の一部をモニタ上等で重ね合わせた図であり、特徴となる点を比較することにより、全体の形態差を視覚的に確認できる。
このようにして、カービング模型の形態を特徴点を比較することによって、定量的に評価し、指導することができる。
尚、本評価方法は、カービング模型形態の評価に限らず、ワックスアップ歯形態、支台形成歯形態、窩洞形成歯形態、義歯の配列顎形態、義歯等の固定用クラスプ形態等でも同様に行なえる。

本発明は、見本モデルの三次元データと、実習者製作モデルの三次元製作モデルの仮想画面を重ね合わせ、ある部位を座標的に切断抽出して表示し、画像的にその差を表示するものであるが、
図2２で示すように切り取った帯状の部位を操作者が一つの軸を基準軸として連続的に移動させて、評価者の評価部位を任意に見つけ出すような構成も取り得る。
即ち、図１８で示すモニタ画面１２６cに図19（b)で示す輪郭の断片を、部位を操作者のキーボード、マウスの操作に同期して移動させる態様である。
図2２は、ＺＹ平面で切断した輪郭の一部を示し実線１３aが実習者作成モデル輪郭データ、点線１４aが見本モデルの輪郭データである。
最初図2２（a)で示す様にx軸の値は、モニタ上で一番遠い位置にある値の場合の輪郭を示す。
次に図１８で示すキーボード１２６bのある一つのキーを一つ押す又は、マウス１２６aの左クリックを押すと、図2２（b)で示すように、Ｘ軸の値が決められた間隔だけ手前の値となった場合のＺＹ平面の輪郭を表示する。

更にキーを一つ押すか、マウスの左クリックを押すと、同様にＸ軸の座標が加算され、ＺＹ平面の輪郭を表示し、これを繰り返すと、図2２（c)→（d)→（e)と移動していく、
この移動は、キーを押し続けると、素速く移動し、目の錯覚から、立体模型が走査されるように見える。
この様な走査により、実習者の模型データと見本モデルデータの差であって、評価者が、注目する部位において、キーを押す手を離すと、画面の位置が止まり、図2２(a)から（e)の一つを表示する。

図2３は、ＺＸ面で切断した輪郭の一部を示す。実線１３bが実習者作成モデル輪郭データ、点線１４aが見本モデルの輪郭データである。
図2３は、y軸の値を一番遠い部分から、キーボード、マウスの操作により手前に移動していく状態を示す。
評価者は、キーボードやマウスの操作により、画面上での見本データと実習者製作模型の細部における相違は、全体と部分を交える観察から、容易に検出することができる。

本発明の、歯科製作物の三次元測定評価装置とその評価指導方法により、これまで熟練者が目視観察によって評価し、指導してきた作業内容を、簡易に、高速で、客観的に、再現性、妥当性をもって評価し指導することができる。本発明は、歯科製作物の三次元的な形態を、定量的に表示するので、多人数の教育や研修等においてもより具体的に評価し指導することが可能となる。また、評価指導後の歯科製作物等を指針に従って修正し、再び計測評価することにより、歯科臨床技術の向上を図るための自己研修もできる。以上のように、本発明は、歯科医療分野において、各種治療技術の向上、歯科補綴物等の製作技術の向上等において産業上利用可能である。

モデルとなるカービング模型と実習者が製作したカービング模型の三次元計測データを並べ、上方から比較した本発明の実施例を説明する為の説明図である。実習者のカービング模型の中心点を算出した後に、モデルとなるカービング模型とその二次元的な断面積が最も近似する大きさまで調整して、それぞれのデータを重ねた本発明の実施例を説明する為の図である。カービング模型の咬頭頂の三次元的な位置を比較している実施例を説明する為の図である。カービング模型の隅角部の三次元的な位置を比較している実施例を説明する為の図である。カービング模型の中心窩の三次元的な位置を比較している実施例を説明する為の図である。カービング模型の最大豊隆部の三次元的な位置を比較している実施例を説明する為の図である。モデルとなるワックスアップ歯形態と実習者が製作したワックスアップ歯形態を重ねて比較する場合の実施例を説明する為の図である。モデルとなる支台形成歯形態と実習者が形成した支台歯形態を重ねて、側方から比較した実施例を説明する為の図である。支台形成歯のマージンの三次元的な位置を比較している実施例を説明する為の図である。支台形成歯の軸面の角度を三次元的に比較している実施例を説明する為の図である。支台形成歯の辺縁、隅角の形態を三次元的に比較している実施例を説明する為の図である。モデルとなる窩洞形成歯形態と実習者が形成した窩洞歯形態を重ねて、側方から比較した実施例を説明する為の図である。窩洞形成歯のマージンの三次元的な位置を比較している実施例を説明するための図である。窩洞形成歯の軸面の角度、開縁傾斜の形態を三次元的に比較している実施例を説明する為の図である。モデルとなる義歯の配列顎の三次元データと実習者が製作した義歯の配列顎の三次元データを重ねて、斜め上方から比較した図、各義歯列の高さを三次元的に比較している図、傾斜角度を三次元的に比較している実施例を説明する為の図である。モデルとなる義歯等の固定用クラスプの三次元データと、実習者が製作したクラスプの三次元データを重ねて、上方から比較した図及びクラスプとこれに接する歯牙との間の面積の三次元的な差を比較している実施例を説明する為の図である。本発明の実施例におけるモデル形状測定部の一例を示す実施例を説明する為の図。本発明の実施例におけるシステムの一例を示す図。モデルとなるカービング模型と実習者が製作したカービング模型の三次元計測データを並べ、X軸方向で帯状に切り取った実施例を説明する為の図である。モデルとなるカービング模型と実習者が製作したカービング模型の三次元計測データを並べ、上面からそれぞれのデータの凹凸データのZ値の頂上値と谷底値の位置を示した実施例を説明する為の図である。モデルとなるカービング模型と実習者が製作したカービング模型の三次元計測データを並べ、モデルとなる形態のZ値の頂上値を繋ぐ二次元平面で切り取り、その平面で比較対象となる歯科用製作物の形態を比較した実施例を説明する為の図である。本発明の実施例を説明するための図。本発明の実施例を説明するための図。

１１カービング模型モデル
１２実習カービング模型
Ｌ１カービング模型モデルの最大豊隆部
Ｌ２実習カービング模型の最大豊隆部
Ｏ中心点

Claims

歯科用の製作物を三次元的に計測した計測データと、この計測データを見本モデルデータと比較評価するコンピューターを用いた歯科技術評価システムにおいて、
計測データに基づく仮想歯科用製作物を形成する手段、見本モデルデータに基づく仮想歯科用見本モデルを形成する手段、
前記仮想歯科用製作物と前記仮想歯科用見本モデルの両者の咬合面から咬頭頂点、頂上点又は谷底点をそれぞれ複数検出し、前記仮想歯科用製作物と前記仮想歯科用見本モデルのそれぞれに対応する咬頭頂点間、頂上点間又は谷底点間の距離を測定する測定手段、前記測定手段で測定された距離により誤差の評価を行う比較評価手段よりなる歯科技術評価システム。
前記比較評価手段は、誤差の値を点数表示する請求項１に記載の歯科技術評価システム。
実習者は、実習者の端末から歯科用の製作物を三次元形状測定器を用いて三次元的に計測して形成した計測データをネットワークを介して送信し、評価者は評価者の端末で受信した計測データと見本モデルデータを前記比較評価手段により比較評価し、結果をネットワークを介して実習者の端末へ送信する請求項１に記載の歯科技術評価システム。