JP5581415B2 - 歯科用インプラントのためのカスタム修復の設計方法及びシステム - Google Patents

Description

本発明は、歯科用修復、特にインプラント歯科の分野に関連がある。特に、本発明はカスタム橋脚歯の設計、及び歯冠及びブリッジなどの修復計画を相互に関係付けること、組み合わせた橋脚歯−歯冠の設計、並びにインプラント配置の計画に関する。

歯科用修復システムにおいては、欠損した歯の美的で機能的な代替品の提供が求められる。単独歯を交換する歯科用修復システムには、通常、３つの構成要素：歯科用インプラント固定具、橋脚歯及び歯冠、が含まれる。２本以上の歯を交換する場合には、交換する歯のそれぞれに対する歯冠の代わりにブリッジを使用できる。

歯科用インプラント固定具は、修復システムを顎の骨に定着する。歯冠は、修復システムの目に見える部分の輪郭と外観を天然歯のそれと合うように複製する。最後に橋脚歯は、歯冠を歯科用インプラント固定具に結合する。橋脚歯は、また歯冠をインプラント固定具に対して適正な位置と配列に保持し、そして咬む応力を吸収する。歯科用修復システムを調製する標準的な方法では、多大な時間、労力及び出費が必要となる。特許文献１には、修復システムの設置完了のために、患者が歯科医院に６回から１０回の間訪問することを必要とする標準的な方法が説明されている。特許文２、特許文献３、及び特許文献４において論じられているもののようなより進んだ技法と装置を用いると、例えば、歯科医院への訪問回数を減少させると共に修復コストも低減させる可能性がある。同時に、修復の品質も改善される可能性がある。上記３つの特定された特許には、カスタム橋脚歯の設計が教示されている。一つには、インプラント固定具と歯を失った空間の両方の位置と向きの測定が利用されている。これらの測定、並びに交換される歯の種類についての情報によって、橋脚歯及び歯のプロファイルを定義付けることが可能になる。橋脚歯は、移行エマージェンス・プロファイル（emergence profile）領域を除いて、歯（すなわち、歯冠）の形をインプラントの形に合わせるためにおおよそ歯のプロファイルを縮小したサイズになる。

橋脚歯は、歯のプロファイルに合うことのみならず、修復における他の橋脚歯に対する角度方向、インプラントとの相対的な角度方向、インプラントからの橋脚歯エマージェンス・プロファイルの角度、橋脚歯と歯冠の材料の合計厚み、保持用ねじの被覆等々のようなその他の制約にも合うように、設計されなければならない。これらの制約によって許容できる橋脚歯及び歯冠の設計が制限される。ましてや、複数のインプラントを必要とし、複数のインプラント交換が許容可能な修復の範囲を制限する場合には、これらの制約はなおさら重大である。

従って、カスタム橋脚歯を製造するための技術が存在するにも拘わらず、歯冠及びブリッジの要求事項と橋脚歯のそれを合致させるためには、実質的な手作業が必要となっている。もし、歯冠又はブリッジの設計及び製造が、橋脚歯の自動化と併せて自動化（完全又は部分的に）できれば、かなりのコストの節約を達成することができ、そして患者が歯科用修復チームを訪問する回数が減少することになる。もちろん、橋脚歯及び歯冠の両方を同時に設計（及び製造）しようとする場合、競合するそして互いに影響を及ぼし合う設計上の制約が存在する可能性はある。

米国特許第６,２３１,３４２号 米国特許第５,６７４,０６９号 米国特許第５,９８９,０２９号 米国特許第６,２３１,３４２号

従って、橋脚歯、歯冠（等）及び橋脚歯−歯冠の組み合わせ、又はその他の歯科用修復構成要素、又は構成要素の組み合わせの自動化された設計と製造を可能にする方法及び装置が必要とされている。

本発明の側面に従えば、いくつかの実施態様は、上述した制約を測定及び設計プロセスに組み入れることによって、橋脚歯、歯冠及び組み合わせた橋脚歯−歯冠を含む、歯の代替品の設計を支援する。従って、所望する修復の形状、サイズ及び方向を、その制約で制御して、修復を計画する設計者を支援することができる。橋脚歯及び歯冠（又はブリッジ）の制約の両方が測定及び設計プロセスに組み入れられているため、得られる設計は、更なる技師の重大な関与なしに製造可能にする。

そのようなシステム及び方法は、橋脚歯及び歯冠の設計を含む、歯科用インプラント配置のための計画立案を支援する。インプラントを支持するのに十分な密度を有する骨の位置、及び神経の位置、その他の解剖学的特徴のような制限が、人工歯の設計に更なる制約をもたらす。これらの制約の全てが設計プロセスにおいて考慮され、完全な１組の制約と矛盾しない修復が実現される。

本発明は多くの側面を含む。第１の側面によれば、協力関係にあるように設置されなければならない、少なくとも第１及び第２の歯科用修復構成要素（例えば、インプラント、橋脚歯、コーピング及び歯冠）について設計パラメータを特定するための、コンピュータにより実行される方法が供される。そのような方法は、第１及び第２の歯科用修復構成要素のそれぞれについて満足しなければならない、１組の設計寸法上の制約を受け取ること；第１及び第２の歯科用修復構成要素のそれぞれについて１組の設計パラメータを受け取ること；そして設計パラメータの値と設計上の制約との間にコンフリクトが存在しないように、第１及び第２の歯科用構成要素の設計パラメータに値を割り当てることを含む。

第２の側面によれば、協力関係にあるように設置されなければならない、少なくとも第１及び第２の歯科用修復構成要素についての設計パラメータを特定するための、コンピュータにより実行される方法が供される。そのような方法は、第１及び第２の歯科用修復構成要素のそれぞれについて満足しなければならない、１組の設計寸法上の制約を受け取ること；第１及び第２の歯科用修復構成要素のそれぞれについての１組の設計パラメータを受け取ること；第１の歯科用修復構成要素について、上記構成要素に対する制約と矛盾しない値を、上記設計パラメータのそれぞれに割り当てること；第２の歯科用修復構成要素について、設計パラメータに対する可能な値と第１構成要素に対する寸法上の制約との間にコンフリクトが存在するかどうかを決定し、そしてコンフリクトが存在する場合には、第１構成要素についての少なくとも１つの設計パラメータの値を変更し、もはやコンフリクトが存在しなくなるまで、又は第１構成要素に対する設計パラメータの全ての値に関してコンフリクトがあることが確立されるまで、コンフリクトが存在するかどうかを再度決定すること；第２の歯科用修復構成要素の最初の設計パラメータに、全ての制約と矛盾しない値を割り当てること；そして、第１及び第２の構成要素の全ての設計パラメータに値が割り当てられ、そして制約又はパラメータ値のコンフリクトが全く存在しなくなるまで、前記２つの動作を繰返すことを含む。そのような方法は、前記の割り当てられたパラメータ値を、コンピュータ可読の媒体上のデータ構造中に記録することを更に含む。記録することに加えて、本方法は、前記データ構造中の前記値に従ってコンピュータ支援製造システムを操作して、前記第１及び第２の構成要素を製造することを更に含む。

第３の側面によれば、歯科用修復構成要素を設計するコンピュータにより実行される方法であって、歯科用修復構成要素について満足しなければならない、１組の設計寸法上の制約を受け取ること；歯科用修復構成要素についての１組の設計パラメータを受け取ること；少なくとも１つより多い該設計パラメータを考慮し、そして該パラメータのいずれかの値が制約に違反する場合伝えられている制約の信号を発するペナルティ関数に対する定義を受け取ること；そしてペナルティ関数を用いて、歯科用修復構成要素についての上記設計パラメータのそれぞれに、上記構成要素に対する制約と矛盾しない値を割り当てること；を含む方法が示される。このペナルティ関数は、前記設計パラメータの少なくとも１つに値を割り当てることを、他の因子と共に支援するために使用することができる。到達される制約の信号伝達には、所定の値に変換するペナルティ関数を含むことができる。

第４の側面によれば、歯科用修復構成要素を設計するコンピュータにより実行される方法であって、歯科用修復構成要素について満足しなければならない、設計寸法上の１組の制約を受け取ること；歯科用修復構成要素についての１組の設計パラメータを受け取ること；そして、ペナルティ関数を少なくとも部分的に用いて、歯科用修復構成要素に対する上記設計パラメータのそれぞれに、上記構成要素に対する制約と矛盾しない値を割り当てること、上記ペナルティ関数は少なくとも１つより多い上記設計パラメータを考慮し、そして該パラメータのいずれかの値が制約に違反する場合に、伝えられている制約の信号を発するものであること；を含む方法が示される。前記設計パラメータのそれぞれに値を割り当てることは、ペナルティ関数の極値又はその近傍にある、ペナルティ関数の対応する値と矛盾しない上記値を割り当てることを含んでよい。その極値は最小値であってよい。前記設計パラメータのそれぞれにその値を割り当てることは、そうするためにペナルティ関数を使用することに限定されない。本方法は、また前記割り当てられたパラメータ値を、コンピュータ可読の媒体上のデータ構造中に記録することを含むことができる。加えて、本方法は、前記データ構造中の前記値に従って、コンピュータ支援製造システムを操作して、前記第１及び第２の構成要素を製造することを含むことができる。

第５の側面によれば、最適化された歯科用修復構成要素を設計するコンピュータにより実行される方法であって、構成要素について満足しなければならない、１組の設計寸法上の制約を受け取ること；構成要素についての１組の設計パラメータを受け取ること；上記構成要素に対する制約と矛盾しない値を、該設計パラメータのそれぞれに割り当てること；設計パラメータについての起り得る値と構成要素に対する寸法上の制約との間にコンフリクトが存在するかどうかを決定し、そしてコンフリクトが存在する場合には、その構成要素についての少なくとも１つの設計パラメータの値を変更し、もはやコンフリクトが存在しなくなるまで、又はその構成要素についての設計パラメータの全ての値に関してコンフリクトが存在することが確立されるまで、コンフリクトが存在するかどうかを再度決定すること；構成要素の全ての設計パラメータに値が割り当てられ、そして制約又はパラメータ値のコンフリクトが全く存在しなくなるまで、「割り当て」動作を繰り返すこと；そして、ペナルティ関数を実行して、構成要素に対する許容される１組の設計パラメータを計算すること；を含む方法が示される。そのような方法は、前記許容される１組のパラメータ値を、コンピュータ可読の媒体上のデータ構造中に記録することを更に含むことができる。それは、また前記データ構造中の１組の前記許容される値に従って、コンピュータ支援製造システムを操作して、前記構成要素を製造することを含むことができる。

第６の側面によれば、協力関係にあるように設置されなければならない、少なくとも第１及び第２の歯科用修復構成要素について少なくとも１つの共通の設計上の特徴を特定するための、コンピュータにより実行される方法であって、第１及び第２の歯科用修復構成要素のそれぞれについて満足しなければならない、１組の設計寸法上の制約を受け取ること；第１及び第２の歯科用修復構成要素のそれぞれについての１組の設計パラメータを受け取ること；そして、上記構成要素の設計パラメータと設計上の制約との間にコンフリクトが存在しないように、上記第１及び第２の歯科用構成要素の共通の設計上の特徴に値を割り当てること；を含む方法が示される。第１及び第２の構成要素は橋脚歯及び歯冠を含むことができ、そして少なくとも１つの共通の設計上の特徴は、橋脚歯及び歯冠の共通のマージンであり得る。

第７の側面によれば、協力関係にあるように設置されなければならない、少なくとも第１及び第２の歯科用修復構成要素を設計するための方法であって、第１及び第２の歯科用修復構成要素のそれぞれについて満足しなければならない、１組の設計寸法上の制約を定義すること；第１及び第２の歯科用修復構成要素のそれぞれについての１組の設計パラメータを定義すること；そして、設計パラメータと設計上の制約との間にコンフリクトが存在しないように、第１及び第２の歯科用構成要素の設計パラメータに値を割り当てること；を含む方法が教示される。

第８の態様によれば、協力関係にあるように設置されなければならない、少なくとも第１及び第２の歯科用修復構成要素についての設計パラメータを特定するための方法であって、第１及び第２の歯科用修復構成要素のそれぞれについて満足しなければならない、１組の設計寸法上の制約を定義すること；第１及び第２の歯科用修復構成要素のそれぞれについての１組の設計パラメータを定義すること；第１の歯科用修復構成要素について、上記構成要素に対する制約と矛盾しない値を上記設計パラメータのそれぞれに割り当てること；第２の歯科用修復構成要素に対して、設計パラメータについての起り得る値と第１構成要素に対する寸法上の制約との間にコンフリクトが存在するかどうかを決定し、そしてコンフリクトが存在する場合には、第１構成要素についての少なくとも１つの設計パラメータの値を変更し、もはやコンフリクトが存在しなくなるまで、又は第１構成要素についての設計パラメータの全ての値に関してコンフリクトが存在することが確立されるまで、コンフリクトが存在するかどうかを再度決定すること；第２の歯科用修復構成要素の最初の設計パラメータに、全ての制約と矛盾しない値を割り当てること；そして、第１及び第２の構成要素の全ての設計パラメータに値が割り当てられ、そして制約又はパラメータ値のコンフリクトが全く存在しなくなるまで、上記２つの動作を繰り返すこと；を、コンピュータシステムと共に含む方法が示される。加えて、前記割り当てられたパラメータ値は、コンピュータ可読の媒体上のデータ構造中に記録することができる。更に、前記データ構造中の前記値に従って、コンピュータ支援製造システムを操作して、前記第１及び第２の構成要素を製造することができる。

第９の側面によれば、歯科用修復構成要素を設計する方法であって、歯科用修復構成要素について満足しなければならない、１組の設計寸法上の制約を定義すること；歯科用修復構成要素についての１組の設計パラメータを定義すること；少なくとも１つより多い該設計パラメータを考慮し、そして上記パラメータのいずれかの値が制約に違反する場合伝えられている制約の信号を発するペナルティ関数を定義すること；そして、ペナルティ関数を用いて、歯科用修復構成要素についての上記設計パラメータのそれぞれに、上記構成要素に対する制約と矛盾しない値を割り当てること；を含む方法が教示される。ペナルティ関数は、該設計パラメータの少なくとも１つに値を割り当てることを他の因子と共に支援するために使用することができる。

第１０の側面によれば、歯科用修復構成要素を設計するための方法であって、歯科用修復構成要素について満足しなければならない、１組の設計寸法上の制約を定義すること；歯科用修復構成要素についての１組の設計パラメータを定義すること；ペナルティ関数を少なくとも部分的に用いて、歯科用修復構成要素についての上記設計パラメータのそれぞれに、上記構成要素に対する制約と矛盾しない値を割り当てること、上記ペナルティ関数は少なくとも１つより多い上記設計パラメータを考慮し、該パラメータのいずれかの値が制約に違反する場合伝えられている制約の信号を発するものであること；を含む方法が供される。前記設計パラメータのそれぞれに値を割り当てることは、ペナルティ関数の極値又はその近傍にある、ペナルティ関数の対応する値と矛盾しない上記値を割り当てることを含む。その極値は、通常、最小値であってよい。前記設計パラメータのそれぞれにその値を割り当てることは、そうするためにペナルティ関数を使用することに限定されない。前記割り当てられたパラメータ値は、コンピュータ可読の媒体上のデータ構造中に記録され得る。本法は、また前記データ構造中の値（それに限定はされないが）を含む、割り当てられた値に従って、コンピュータ支援製造システムを操作して、該第１及び第２の構成要素を製造することもできる。

第１１の側面によれば、最適化された歯科用修復構成要素を設計する方法であって、構成要素について満足しなければならない、１組の設計寸法上の制約を定義すること；構成要素についての１組の設計パラメータを定義すること；上記構成要素に対する制約と矛盾しない値を、上記設計パラメータのそれぞれに割り当てること；設計パラメータについての起り得る値とその構成要素に対する寸法上の制約との間にコンフリクトが存在するかどうかを決定し、そしてコンフリクトが存在する場合には、その構成要素についての少なくとも１つの設計パラメータの値を変更し、もはやコンフリクトが存在しなくなるまで、又はその構成要素についての設計パラメータの全ての値に関してコンフリクトが存在することが確立されるまで、コンフリクトが存在するかどうかを再度決定し；構成要素の全ての設計パラメータに値が割り当てられ、そして制約又はパラメータ値のコンフリクトが全く存在しなくなるまで、決定操作を繰返すこと；そして、ペナルティ関数を実行して構成要素について許容される１組の設計パラメータを計算すること；を含む方法が示される。そのような方法は、前記計算された１組のパラメータ値を、コンピュータ可読の媒体上のデータ構造中に記録することを更に含むことができる。それは、また前記データ構造中の１組の前記計算された値に従って、コンピュータ支援製造システムを操作して、前記構成要素を製造することを更に含むことができる。

第１２の側面によれば、協力関係にあるように設置されなければならない、少なくとも第１及び第２の歯科用修復構成要素についての少なくとも１つの共通の設計上の特徴を特定するための方法であって、第１及び第２の歯科用修復構成要素のそれぞれについて満足しなければならない、１組の設計寸法上の制約を供すること；第１及び第２の歯科用修復構成要素のそれぞれについての、その少なくとも１つの共通の設計上の特徴の１組の設計パラメータを供すること；そして、上記構成要素の上記設計パラメータの値と設計上の制約との間にコンフリクトが存在しないように、上記第１及び第２の歯科用構成要素の共通の設計上の特徴に対して値を割り当てること；を含む方法が供される。第１及び第２の構成要素は橋脚歯及び歯冠を含み、そしてその少なくとも１つの共通の設計上の特徴は、橋脚歯及び歯冠の共通のマージンであり得る。

第１３の側面によれば、コンピュータ可読の媒体上に記録されたコンピュータ可読の信号を含み、それが実行される場合、コンピュータシステムに、協力関係にあるように設置されなければならない少なくとも第１及び第２の歯科用修復構成要素についての設計パラメータを特定するための方法を実行させる指示を含む物品であって、その方法が、第１及び第２の歯科用修復構成要素のそれぞれについて満足しなければならない、１組の設計寸法上の制約を受け取ること；第１及び第２の歯科用修復構成要素のそれぞれについての１組の設計パラメータを受け取ること；そして、設計パラメータの値と設計上の制約との間にコンフリクトが存在しないように、第１及び第２の歯科用構成要素に値を割り当てること；を含む物品が開示される。

第１４の側面によれば、コンピュータ可読の媒体上に記録されたコンピュータ可読の信号を含み、それが実行される場合、コンピュータシステムに、協力関係にあるように設置されなければならない少なくとも第１及び第２の歯科用修復構成要素についての設計パラメータを特定するための方法を実行させる指示を含む物品であって、第１及び第２の歯科用修復構成要素のそれぞれについて満足しなければならない、１組の設計寸法上の制約を受け取ること；第１及び第２の歯科用修復構成要素のそれぞれについての１組の設計パラメータを受け取ること； 第１の歯科用修復構成要素について、該構成要素に対する制約
と矛盾しない値を上記設計パラメータのそれぞれに割り当てること；第２の歯科用修復構成要素について、設計パラメータについての起り得る値と第１構成要素に対する寸法上の制約との間にコンフリクトが存在するかどうかを決定し、そしてコンフリクトが存在する場合には、第１構成要素についての少なくとも１つの設計パラメータの値を変更し、もはやコンフリクトが存在しなくなるまで、又は第１構成要素についての設計パラメータの全ての値に関してコンフリクトが存在することが確立されるまで、コンフリクトが存在するかどうかを再度決定すること；第２の歯科用修復構成要素の最初の設計パラメータに、全ての制約と矛盾しない値を割り当てること；そして、第１及び第２の構成要素の全ての設計パラメータに値が割り当てられ、そして制約又はパラメータ値のコンフリクトが全く存在しなくなるまで、「ｄ」と「ｅ」の動作を繰返すこと；を含む物品が開示される。本方法は、前記割り当てられた値に従って、コンピュータ支援製造システムを操作して、少なくとも１つの前記第１及び第２の構成要素を製造することを更に含むことができる。

第１５の側面によれば、コンピュータ可読の媒体上に記録されたコンピュータ可読の信号を含み、それが実行される場合、コンピュータシステムに、歯科用修復構成要素を設計する方法を実行させる指示を含む物品であって、歯科用修復構成要素について満足しなければならない、１組の設計寸法上の制約を受け取ること；歯科用修復構成要素についての１組の設計パラメータを受け取ること；少なくとも１つより多い該設計パラメータを考慮し、そして該パラメータのいずれかの値が制約に違反する場合伝えられている制約の信号を発するペナルティ関数についての定義を受け取ること；そして、ペナルティ関数を用いて、歯科用修復構成要素についての上記設計パラメータのそれぞれに、上記構成要素に対する上記制約と矛盾しない値を割り当てること；を含む物品が議論される。

第１６の側面によれば、コンピュータ可読の媒体上に記録されたコンピュータ可読の信号を含み、それが実行される場合、コンピュータシステムに、歯科用修復構成要素を設計する方法を実行させる指示を含む物品であって、歯科用修復構成要素について満足しなければならない、１組の設計寸法上の制約を受け取ること；歯科用修復構成要素についての設計パラメータの１組の該パラメータを受け取ること；そして、ペナルティ関数を少なくとも部分的に用いて、歯科用修復構成要素についての上記設計パラメータのそれぞれに、上記構成要素に対する制約と矛盾しない値を割り当てること、該ペナルティ関数は少なくとも１つより多い上記設計パラメータを考慮し、そして該パラメータのいずれかの値が制約に違反する場合伝えられている制約の信号を発するものであること；を含む物品が開示される。前記設計パラメータのそれぞれに値を割り当てることは、ペナルティ関数の極値又はその近傍にある、ペナルティ関数の対応する値と矛盾しない上記値を割り当てることを含み得る。その極値は、例えば、最小値であってよい。前記設計パラメータのそれぞれにその値を割り当てることは、そうするためにペナルティ関数を使用することに限定されない。前記指示は、前記割り当てられたパラメータ値を、コンピュータ可読の媒体上のデータ構造中に記録することを更にもたらし得る。本物品は、それが実行された場合、前記データ構造中の前記値に従ってコンピュータ支援製造システムを操作して、前記第１及び第２の構成要素の少なくとも１つを製造する指示を更に含むことができる。

第１７の側面によれば、本物品は、コンピュータ可読の媒体上に記録されたコンピュータ可読の信号を含み、それが実行される場合、コンピュータシステムに、最適化された歯科用修復構成要素を設計する方法を実行させる指示を含む物品であって、構成要素について満足しなければならない、１組の設計寸法上の制約を受け取ること；構成要素に対する１組の設計パラメータを受け取ること；上記構成要素に対する制約と矛盾しない値を、上記設計パラメータのそれぞれに割り当てること；設計パラメータについての起り得る値とその構成要素に対する寸法上の制約との間にコンフリクトが存在するかどうかを決定し、そしてコンフリクトが存在する場合には、その構成要素についての少なくとも１つの設計パラメータの値を変更し、もはやコンフリクトが存在しなくなるまで、又はその構成要素についての設計パラメータの全ての値に関してコンフリクトが存在することが確立されるまで、コンフリクトが存在するかどうかを再度決定すること；構成要素の全ての設計パラメータに値が割り当てられ、そして制約又はパラメータ値のコンフリクトが全く存在しなくなるまで、「ｄ」の動作を繰返すこと；そして、ペナルティ関数を実行して構成要素に対する許容できる１組の設計パラメータを計算すること；を含む。本物品は、それが実行された場合、前記許容できる１組の値に従ってコンピュータ支援製造システムを操作して前記構成要素を製造する指示を更に含むことができる。

第１８の側面によれば、コンピュータ可読の媒体上に記録されたコンピュータ可読の信号を含み、それが実行される場合、コンピュータシステムに、協力関係にあるように設置されなければならない、少なくとも第１及び第２の歯科用修復構成要素についての少なくとも１つの共通の設計上の特徴を特定する方法を実行させる指示を含む物品であって、その方法が、第１及び第２の歯科用修復構成要素のそれぞれについて満足しなければならない、１組の設計寸法上の制約を受け取ること；第１及び第２の歯科用修復構成要素のそれぞれについての１組の設計パラメータを受け取ること；そして、上記構成要素の上記設計パラメータの値と設計上の制約との間にコンフリクトが存在しないように、上記第１及び第２の歯科用構成要素に対する共通の設計上の特徴に値を割り当てること；を含む物品が議論される。第１及び第２の構成要素は橋脚歯及び歯冠を含むことができ、そして少なくとも１つの共通の設計上の特徴が橋脚歯及び歯冠の共通のマージンである。

第１９の側面によれば、本目的に適した、上記のいずれかの他の方法で作られる、一緒に組み立てられた場合その間に共通のマージンを共有する、歯科用修復橋脚歯及び対応する対になった歯科用修復歯冠が提供される。同様に、上記のいずれかの方法を用いて作られる単独歯修復構成要素も、本発明の１部として対象とされる。

その他の態様は、以下の詳細な説明から明白になるであろう。加えて、上記にリストアップされそして詳細な説明において開示される要素が、他の組み合わせにおいても組立て得るということは当然のこととして理解されるであろう。

添付の図面は、一定の縮尺で縮小又は拡大して描くことを意図したものではない。これらの図面において、種々の図に描かれている同一の又はほぼ同一の各構成要素は、同じ数表示によって表されている。明確に表す目的で、全ての図面において全ての構成要素に標示をつけているわけではない。これらの図面において：
図１は、本明細書に教示されるインプラント修復設計プロセスの第１例の高レベルの概念的なブロック図であり、この場合前提として、必要なインプラントは患者の顎中に既に固定（即ち、埋入）されている。
図２は、本明細書に教示されるインプラント修復設計プロセスの第２例の高レベルの概念的なブロック図であり、この場合、インプラントは患者の顎中に未だ固定（即ち、埋入）されておらず、そしてインプラント配置の設計がそのような修復プロセスの不可欠の要素である。
図３は、いくつかの設計パラメータを示す、単一の側面から見たインプラント及び橋脚歯のダイアグラム図である。
図４は、正規化されていない、３つの典型的な肩幅ペナルティ関数のグラフである。
図５は、中心を揃えそして正規化された、同じ３つの肩幅ペナルティ関数のグラフである。
図６は、エマージェンス角ペナルティ関数の例のグラフである。
図７は、ペナルティ関数−制約相互作用を示すために、図６と併せて使用される肩幅ペナルティ関数の例のグラフである。
図８は、図６及び７のペナルティ関数に関連して論じられる、コアからの空間ペナルティ関数の例のグラフである。
図９は、本発明の側面が利用され得る、修復計画プロセス全体を理解するために有用な部分流れ図、部分ブロック図である。
図１０は、パートＡ及びＢは、コンピュータにより実行される本発明の側面を実施するために使用され得る、一般的なコンンピュータシステムのブロック図であるが、本発明はいかなる特定のコンピュータシステムにも限定されるものではない。

本明細書に教示されるインプラント修復設計プロセスの第１例の高レベルの概念的なブロック図であり、この場合前提として、必要なインプラントは患者の顎中に既に固定（即ち、埋入）されている。 本明細書に教示されるインプラント修復設計プロセスの第２例の高レベルの概念的なブロック図であり、この場合、インプラントは患者の顎中に未だ固定（即ち、埋入）されておらず、そしてインプラント配置の設計がそのような修復プロセスの不可欠の要素である。 いくつかの設計パラメータを示す、単一の側面から見たインプラント及び橋脚歯のダイアグラム図である。 正規化されていない、３つの典型的な肩幅ペナルティ関数のグラフである。 中心を揃えそして正規化された、同じ３つの肩幅ペナルティ関数のグラフである。 エマージェンス角ペナルティ関数の例のグラフである。 ペナルティ関数−制約相互作用を示すために、図６と併せて使用される肩幅ペナルティ関数の例のグラフである。 図６及び７のペナルティ関数に関連して論じられる、コアからの空間ペナルティ関数の例のグラフである。 本発明の側面が利用され得る、修復計画プロセス全体を理解するために有用な部分流れ図、部分ブロック図である。 パートＡ及びＢは、コンピュータにより実行される本発明の側面を実施するために使用され得る、一般的なコンンピュータシステムのブロック図であるが、本発明はいかなる特定のコンピュータシステムにも限定されるものではない。

本発明は、その適用において、以下の記述又は図面における例示に示された構成要素の構成及び配置の詳細に限定されるものではない。本発明は、他の実施態様及び種々の方法で実践されること又は実施されることも可能である。また、本明細書で使用される語法及び用語は記述目的のためのものであり、限定するものとして考えるべきではない。本明細書における、「含む」、「構成される」、又は「有する」、「含有する」、「必然的に含む」、及びそれらの変形は、それらの後に挙げられる項目及びその同等物、並びに追加の項目を包含することを意味する。

方法に関連して、用語「工程」の使用は、ある機能を果す「ための工程」が特許請求の範囲に述べられていない限り、米国特許法１１２条、第６節に規定された構成を引き合いに出すことを意図したものではない。

用語集
本明細書では多くの用語が使用され、そしてそのことにより、それらの解釈において一定の指針を提供するのに役立つことが判明し得る。これらの用語の多くは、それらが歯科的特徴の測定に関連するため、添付した作図を参照することによって、最もよく理解されるであろう。一般に、これらの定義は正確であることを意図したものではなく、本趣旨の一般的理解を与えるためにのみ提供されたものであり、正確な定義は、本発明を理解するための必要条件ではない。従って、本明細書で使用される場合、以下の用語は、本明細書でそれらだとされる意味又は性質を有する。

「橋脚歯高さ」は、インプラント−橋脚歯インターフェースから橋脚歯の頂部までの距離である。

「角度（angulation）」又は「傾斜角」は、近心／遠心又は顔面／舌側面の方向への歯の長軸の傾きのことである。

「ベース」又は「エマージェンス・プロファイル領域」は、歯又はインプラントの周囲の軟組織と境界を接する、インプラント・インターフェースからマージンまでの領域である。

「コア」は、マージン又はガムラインの上の橋脚歯の中央部分である。

「コア領域」は、修復物（例えば、歯冠又はブリッジ）と境界を接する、マージンから橋脚歯の頂部までの領域である。

「コア角度」は、橋脚歯コアの方向である。

「コア高さ」は、橋脚歯高さから平均マージン高さを引いた値である。

「カウンターボア（counterbore）」は、保持用ねじに対するアクセスを提供する橋脚歯の咬合部分における穴である。

「歯冠」は、マージンの上の歯又は歯科用修復の部分であり、修復の場合に、通常はセラミック、金属又は金属とセラミックの組み合わせで加工される、最終的な修復構成要素である。

「歯冠モデルまでの距離」は、接触点の高さでの複数の位置で定義される。それは、歯冠のコーピングと陶材が利用できる空間を定義付け、そして歯冠モデルの幅からコア幅を差引くことによって求められる。

「歯を失った」は、歯がないことを意味する。歯を失った空間は、歯が欠損している空間である。

修復物の「エマージェンス・プロファイル」は、インプラントからマージンまで（通常は軟組織内に位置する）移行する際の橋脚歯の形状である。「エマージェンス・プロファイル角度」は、マージンの幅と高さによって求められ、そしてインプラント・インターフェースからマージンまでの移行部を含まない（いずれかのマージンセクションにおける）単一角度である。エマージェンス・プロファイルの最大角度は事例特異的な制限内でなければならない。エマージェンス・プロファイル角度は、歯冠モデルによって定義される接触点を指し示すべきである。エマージェンス・プロファイル角度は、調整されたマージン高さの調整されたマージン幅に対する比の逆正接を取ることによって近似されてもよい。ターゲット・エマージェンス・プロファイル角度は、特定の方向のそれぞれにおけるマージン高さでの歯冠モデルの角度に等しい。制限エマージェンス・プロファイル角度は、事例特異的な臨床医の好みに依存するコーン角度制限によって設定されてもよく、スカラーで与えられる。

「固定具」は、歯科用インプラントと同義である。固定具、即ち、インプラントは、上顎又は下顎の骨構造中に取り付けられ、そして、橋脚歯を取り付けるためのベースとして使用される。

「マージン」は、橋脚歯と歯冠の間の接合部の外側線の位置である。

「マージン高さ」は、ベース領域内において修復物の周りの複数の位置で、挿入経路に沿ってインプラントのレベルから測定される。

「マージン幅」は、橋脚歯コアの中心からマージンまで、ベース領域内において、歯科用修復物の周りの複数の位置で測定される。カウンターボア（counterbore）は、マージ
ンの内に含まれなければならず、そしてコア内に含まれるべきであるため、マージン幅は、カウンターボア（counterbore）(及びインプラント軸)と交わる。

「モデル」は、実際の構成要素を表現したものであり、例えば、橋脚歯モデル又は歯冠モデルである。

「咬合間隙」は、反対側の歯までの距離である。それは、前歯と臼歯について異なって定義され、そして歯冠のコーピングと陶材が利用できる空間を定義する。

「乳頭」は、隣接面間（即ち、隣接歯の間）の領域内の軟組織における隆起である。

「挿入経路」（ＰＯＩ）は、修復物がそれに沿って橋脚歯（又は調製された歯）の上に配置される、又はそこからはずされる仮想の方向である。橋脚歯の特徴として、修復物はＰＯＩに沿って配置されるようにしなければならない。

「ポンティック」は、橋脚歯（インプラント橋脚歯又は形成された歯）によって支持されていないブリッジにおける歯である。

「修復物」は、完全な補綴歯（例えば、インプラント、橋脚歯及び歯冠）を作り出す構造である。

修復物の「肩」は、エマージェンス・プロファイルの端部での橋脚歯マージン縁とコアの間の領域である。肩幅は複数の位置で測定され、そしてマージンからコアまでの距離である。肩幅は、マージンでの修復厚みを定義付ける。顔面幅は最も重要であり、隣接面間幅はその次に重要であり、舌側面の幅はそれほど重要でない。肩幅はマージン幅と関連してコア幅に影響を与える。

口の中の「軟組織」は、歯肉組織、又はガム組織のことである。

「軟組織モデル」は、研究用模型から分離される歯肉（ガム）組織の柔軟なモデルである。

「歯肉下深さ」は、軟質組織（ガム）の下のマージン高さの距離である。

「テーパー」は、修復物の配置を可能ならしめる、橋脚歯のマージン上のコアの減少のことである。テーパー角度は、コア軸から測定される、コア高さの関数としてのコア幅の減少のことである。テーパーの量は保持性に影響し、テーパー角度が小さくなればなる程、保持性がますます大きくなる。

概観
引用特許の中でも、米国特許第５,６７４,０６９号、第５,９８９,０２９号、及び第６,２３１,３４２号には、歯科用修復のための橋脚歯の設計と製作のコンピュータ支援アプローチが教示されている。インプラント固定具に対する歯科用修復物の設計と実行のプロセスには、歯冠（又はブリッジ等）が支持用橋脚歯に幾何学的に適合することが要求される。通常は、歯科技師が、その習得した判断力を行使して、許容可能な橋脚歯と歯冠の設計を創出する。即ち、コンピュータ支援設計及び製造（ＣＡＤ／ＣＡＭ）プロセスによってカスタム橋脚歯及び歯冠が製造される場合でさえ、歯科技師は、なお職人的技能を使用しなければならない。以下により十分に論じられているように、歯を失った空間及び歯の周囲の測定を組み合わせて、適切な設計ルールとアルゴリズムをそのシステムに組み込むことによって、コンピュータ支援製造（ＣＡＭ）システムによって実行可能な、生体構造的に正確でかつ幾何学的に適合する橋脚歯と歯冠に対する設計を創出することができる。

もし、橋脚歯の考慮が含まれていないと、歯冠のサイズと形状が、交換される歯の種類及び周辺の歯科生体構造によってのみ定義付けられることになろう。しかしながら、このようにして設計された歯冠は、橋脚歯とインプラントの間の角度制限、インプラントとマージンの間の橋脚歯角度、歯冠の厚み、保持用ねじカウンターボア（counterbore）の位置、又は製造上の配慮のような諸制限とは相容れない、橋脚歯の幾何寸法を要求することになりかねない。歯冠の設計の寸法と配置を制限し、かつ、実現可能な橋脚歯の設計と整
合性がとれた幾何寸法に制限するシステムを供することによって、コンピュータ支援製造（ＣＡＭ）装置によって実施可能な、橋脚歯と歯冠又は組み合された橋脚歯−歯冠に対して適合性がある設計を得ることが可能となる。その結果として、そのような構成要素のより安価な製造が達成され、そして患者が歯科医の病院を訪問する回数が減少することになる。

制約
ここで２つの状況を論じる。１つ目においては、インプラント配置が既知なものとして処理され、２つ目においては、インプラント配置が確立されておらず、従って設計プロセスによって特定する予定である。後者の状況において、それ自体、２つのサブ事例が存在する。第１は、患者又は臨床医（例えば、歯科医）が希望をかなえたいと望む、所望の歯冠又はブリッジの設計の配置構成があり、その他の修復物（例えば、インプラント、橋脚歯、及びコーピングもあり得る）は、既知の歯冠又はブリッジに課せられる制約と相容れるように設計する予定である。第２は、そのプロセスの１部として、歯冠又はブリッジを、他の構成要素と共に特定する可能性がある（即ち、設計する可能性がある）。

図１を見ると、インプラント配置が既に決定されている状況においての使用のために、プロセス１００が模式的に概説されている。動作１１０において、インプラントの位置と角度が測定され、そしてコンピュータに保持されたデータベース（図示されていない）に入力される。動作１２０において、インプラントの空間における軟組織の適切な測定が行われる。これらの測定には、例えば、軟組織の表面、隣接する歯及び反対側の歯の位置が含まれ得る。動作１３０（時により、歯列特徴検出（ＤＦＤ）と呼ばれる）において、隣接する歯の接触点の位置、反対側の歯（即ち、反対側の顎の骨）の表面の位置、又は反対側の歯の咬頭及び窪みの位置；隣接する歯及び／又は反対側の歯の顔面及び舌側面寸法の位置；及び欠損した歯の近くの歯列アーチの形状などの歯科的特徴が測定される。これらの特徴が、橋脚歯の設計を考慮して、歯冠の設計を制約するための動作１４０において使用される。それらの制約及び測定されたインプラントの位置と角度及び軟組織の測定に基づいて、動作１５０において、橋脚歯の設計が制約される。このようにして、全ての制約を満足する、適合性のある歯冠と橋脚歯の設計結果が得られる。その結果、これらの制約を使用して、許容される歯冠の寸法、位置及び方向に対する範囲制限が最初に求められ、次いで、橋脚歯の設計が歯冠の設計と適合すること、及び両者が設計制約の制限内になることが確保される。

種々の測定、又はそれらの如何なるものも、手作業の又は自動化された又は半自動化された方法で行われ得る。「３Ｄ対象物の３Ｄ撮像の登録」という発明の名称で米国特許出願番号１１／１８４３９６（参照することによって本明細書に組み込まれている）に示されているもののようなシステム及び方法が、いくつかの測定を得るために有利に採用され得る。

尚、以下により十分に説明されるように、図１に示されるアプローチは修正され得ることに留意されたい。例えば、以下に論じられる実施の１つのタイプでは、修復物における橋脚歯及び歯冠についての共通のマージンが採用される。その状況では、軟組織の測定も、橋脚歯モデリングプロセス並びに歯冠モデリングプロセスへの入力が存在する。そのような代替法が破線１６０で表示されている。その他の変形は、当業者には明らかであろう。

図１の方法で処理された状況とは対照的に、もし、歯科用インプラントが計画されているだけで、まだインプラントされていないとすれば、前記技法は、その他の構成要素と共に、許容できるインプラント配置の位置及び方向を制約することに拡大できる。これが、例えば、図２に例示されている。そこに示されているように、骨と神経の生体構造の適切な特徴が工程２１０において測定される。工程２２０においては、軟組織の測定がなされ、そして工程２３０においては、歯科的特徴が測定される。橋脚歯の設計が工程２４０において、歯冠の設計、軟組織の特徴、インプラント配置及び方向の制約と相互作用的に制約される。歯冠の設計は工程２５０において、歯科的特徴及び橋脚歯の設計と相互作用的に制約され：そしてインプラント配置は、工程２６０において、患者の生体構造及び橋脚歯の設計と相互作用的に制約される。これら全ての制約を同時に解決することによって、インプラント配置、橋脚歯の設計、及び歯冠の設計のためのパラメータのそれぞれについての利用可能な範囲が得られる。

それぞれのパラメータについての特定の値を選択するためには、如何なる適切なアルゴリズムを採用してもよい。例えば、それぞれのパラメータに対してその範囲内の中央値が選択されてもよい。

インプラント計画のために要求される少なくともいくつかの測定は、通常は、インプラント計画の実施者にはよく知られたコンピュータ支援断層撮影のような技法を用いて非侵襲的に行われる。骨測定及びインプラント配置を可視化するためには、Materialise NV製のSimPlantのようなソフトウエア・ツールを使用することができる。

橋脚歯の設計動作(又は工程)又はモジュール２４０からの入力によって、インプラント配置に利用可能な範囲が、実現可能な橋脚歯及び歯冠が創出できる範囲に制限される。これが、適切なインプラントの支持を提供するために骨の増強技法がいつ必要とされるかを臨床医が決定するのを支援する。即ち、最初に、橋脚歯と歯冠に及ぼすその配置の影響を配慮することなくインプラントを配置する代わりに、橋脚歯と歯冠によってインプラント配置の可能な範囲が制約される。

いくつかの状況において、歯冠又はブリッジの設計は事前に定義されてもよく、その場合は、橋脚歯とインプラントを設計し配置することがタスクになる。例えば、しっかりした制約に違反することなく得ることができると想定すれば、患者又は歯科医が望む特定の歯冠外観があり得る。このプロセスに対して必要な歯冠の三次元測定を得るための１つの方法は、放射線を透過しない又は部分的に透過しない材料の義歯を作出し、１枚以上のＸ線画像を撮り、その画像から特徴を測定することである。代わりに、歯冠を光学的に走査して、その走査画像から測定するか、又は歯科用ＣＡＤ技術を用いてそれを創出してもよい。

明らかに、インプラント配置のための方向を含む修復計画の実現可能性は、計画された配置及び方向（三次元）における患者の顎内に配置されるインプラントにも決定的に依存する。インプラント配置を容易にするためには、歯科手術医はコンピュータ支援手術用のテンプレート（ガイドとも呼ばれる）を採用し得る。このガイドは、上記プロセスによって特定されるインプラント配置に基づいて、インプラント固定具の穴あけと配置を支援する。そのようなテンプレートは良く知られており、SurgiGuide穴あけガイドを生産するMterialise NVのような供給元から入手可能である。要求されるわけではないが、既に配置されたインプラントに基づかない修復計画の１部として、インプラントが手作業で配置しようとする場合に、そのようなテンプレートを使用することが推奨される。しかしながら、インプラントを挿入するためのロボットによる手術が利用でき、テンプレートは必要がない。

その他の無数の組の制約が確立され得るものの、以下は採用され得る制約のサンプルリストである：
１．橋脚歯コアとインプラント軸の間の最大角度；
２．最大エマージェンス・プロファイル角度；
３．最小肩幅；
４．橋脚歯用の最小肉厚；
５．橋脚歯コア用の最小高さ；
６．歯肉下マージン深さ。

これらの制約を適用すると共に、以下のトレードオフ（trade-offs）を使用することができる：橋脚歯マージン幅は広い程肩幅をより広くでき、コア肉厚をより大きくできる。不運にも、薄い軟組織の場合、そのエマージェンス・プロファイル角度があまりに大きくなるか、歯肉下マージン深さが不十分になるため、橋脚歯が十分なマージン幅を持つことができない。その他の場合、広い橋脚歯に対して歯の間に十分な余地がない。これは、これらのパラメータのトレードオフがあることを意味する：即ち、より狭いマージン幅(従
って、より狭い肩幅及び／又はより薄いコア肉厚のような)及び／又は所望の程歯肉下マ
ージンがないマージンを強いる。

別のトレードオフは、セメント付けされた歯冠を保持するのを助けるための、所望のコア高さ故に生じる。場合により、反対側の歯が近過ぎてより短いコアを強いることがある。その他の状況において、テーパーがカウンターボア（counterbore）に近づくにつれて、要求されたテーパー角度と一緒になって狭いマージン幅が橋脚歯高さを制限する。

制約相互作用の解決
工程１４０、１５０、２４０、２５０及び２６０は、種々の制約が互いに依存しあっているという概念を表す。それらは、全ての制約を満足する１組のパラメータ値を達成するために、如何にしてそれらの相互依存性を解決するかを示すものではない。事実、許容されるパラメータ値の範囲、及びその全体的な解決空間内での最終的な１組の値を選択する範囲を定義するために取り組む、複数の方法と順序がある。一般に、例えば、繰返し技法によって、変数値を矛盾しない、コンフリクトのない方法で限度内に留めるように、変数を制約することができる。最初に、例えば橋脚歯に集中するよう選択し、その橋脚歯パラメータ値の選択を使用して更に歯冠を制約することができる。もしコンフリクトが生じたら、即ち、歯冠の設計が完成できないならば、次いでそのプロセスループを橋脚歯の設計に戻し、橋脚歯パラメータを変え、そして再度歯冠の設計を試みる。橋脚歯及び歯冠の両者に対する許容できる解が実際に存在すると仮定すれば、このアプローチによってそれが見出せるであろう。もし制約におけるコンフリクトに遭遇した場合、そのようなコンフリクトがもはや存在しなくなるまで、この様な構造化アプローチによって、工程を辿り直し、新しい解へと前進させることが可能になる。

その出発点として歯冠を選択し、歯冠パラメータを解決し、次いで橋脚歯に進み、橋脚歯の設計が完成できない時にのみ、歯冠にループバックすることもできる。

最適化
別のアプローチは、多変数システムにおける１群の変数に対して同時解決を見出し得る最適化方法を使用すること、そしてこの解決が非常に満足できる解決であることを保証することである。以下に、このアプローチをより完全に説明する。

多次元（多パラメータ又は多変数とも呼ばれる）設計は、最小化（又は最大化）が可能な適切な性能計量法（機能的又はペナルティ関数としても知られている）を用いて最適化できる。最適化の分野においては種々の計量法が知られており、又は容易に創出できる。特定の請求範囲によって要求される場合を除き、最適化すべき特定の１組のパラメータ（インプラント、橋脚歯及び歯冠若しくはブリッジの特性、又は相互関係を定義する）の使用に本発明が制限されること、又は最適値を得るべく処理するための、１つの特定の性能計量値−又は選ばれたいくつかの組の計量値−に本発明が制限されることを意図するもの
ではない。如何なる適切な計量値も採用でき、選択された１組の制約によって課せられた制限内で最適化される（即ち、最小化又は最大化される）。

最適化技法を良く知る人は、適切なペナルティ関数を設計するのに何の困難も有しないであろうが、いくつかの指針と例がその努力に資することができる。ペナルティ関数は、以下の性質の殆ど又は全てを有し得る（そして好ましくは実際に有する）：ペナルティ値は連続しており、中心値から離れるに従い単調に増加する：中心値では、その一次導関数がそうであるように、ペナルティ値は最小でゼロに近い；ペナルティ値は、問題の範囲内で連続しており、かつ単調に増加する（負の偏差（deviation）に対しては減少する）一
次導関数を有する；中心値の上及び下の両者の、変数の特定値において、ペナルティ関数は値１及び制御された一次導関数を有する；中心値の上及び下の両者の、変数に対する所定の極限値において、ペナルティ関数は特定のペナルティ値及び特定の一次導関数を有する；それはまた極限値を越えて特定の傾斜（極限値での一次導関数に等しい）も有する。

計算の目的で、ペナルティ関数を多くのセグメントに分割することは有用であろう。例えば、橋脚歯の設計に対する１つの可能なペナルティ関数が、パラメータ範囲を６つのセグメント−３つは変数（中心値）に対する名目値の上に、３つは中心値の下に−に分割できる。ペナルティ関数の計算は、各セグメントにおいて異なってよい。

小さな制限を除いて、同じ形のペナルティ関数が全ての変数に対して使用できる。変数は、変数から中心値を差引くことによって、中心を合わせることができる。変数は、ペナルティ関数が１に等しいときの値で中心に揃えた変数を除することによって、正及び負の偏差に対して個別に正規化することができる。

以下は、ペナルティ関数を創出する際に使用し得る一般的プロセスの一例であるが、この手法からの偏差は確実に予想されそして意図される：
１．重み１を用いて開始する；
２．パラメータが所望のレベルにある場合は、ペナルティ関数をゼロにする；
３．パラメータがマージン的に許容され得るレベルにある場合は、ペナルティ関数を１にする；
４．困難な制約（例えば、極限）を超えた場合は、ペナルティ関数を非常に高く（例えば、１００）する；
５．あるパラメータを他のパラメータより強調するために重みを調整する；
６．どんな場合にうまくいき、どんな場合に変更が要求されるかを調べるために、色々な事例でシステムを試みる；
７．歯の数、臨床医の好み、歯の状況（例えば、顔面又は舌側面の配置、狭い又は広い歯を失った空間等）又は同様の因子を使用して、重みを調整する。
ここで、ペナルティ関数の実行の最初の例を提供する。

中心値からの正の偏差のみを考えて、

下の表ＩＩは、最適化すべきパラメータが顔面肩幅である１つの例について、上記変数に対応する値を示す。インプラント３０２及び橋脚歯３０４（その半分のみが省略されて示されている）に対する典型的な１組の寸法を示す図面として、図３を参照することができる。読者は、この組み合わせの寸法とこの例示が、本発明を実行するための全ての歯の状況又はシステムを定義することを意図するものではないことを理解すべきである。例えば、もし異なる形状をした橋脚歯土台が採用された場合、適切な修正が要求されるであろうし、そしてこれらの修正は臨床医及び技術者にとって明白であろう。

（それぞれ、例示的な顔面、左側面及び舌側面の）肩幅についての正規化していないペナルティ関数の対応するグラフ４０２、４０４、４０６を図４に、そして同じ肩幅に対する正規化し、中央に揃えたペナルティ関数の対応するグラフ４１２、４１４、４１６を図５に示す。

より一般的には、ペナルティ関数に共通して使用される形態は以下の式である：

ここで、
ＰＦは最小化しようとするペナルティ関数であり；
ｗ_iはｉ番目のパラメータに適用しようとする重みであり；
Ｐ_iはｉ番目のパラメータであり；
Ｐ_i ^oはｉ番目のパラメータの名目値であり；
λ_nはｎ番目の任意のパラメータである。

もちろん、他の形態も使用することができる（例えば、他の指数、超越関数及び区分線形関数）：何故なら、これら全ては、パラメータが所望の値からずれるにつれて単調に増加するペナルティの、一般的意図を共有するからである。上の例においては、ペナルティ関数は中心に関して（即ち、目標からのずれに対して）対称的であるが、ペナルティ関数は非対称的に作ることもできる。ペナルティ関数の一般的形態は、他のパラメータが所望の値から離れるよう強制しない限り、そのパラメータを所望の値の方へと強制する。全てのパラメータに対して共通の形態のペナルティ関数が使用される場合、重み間の関係は、パラメータ間に異なった強調を与える。ペナルティ関数の値は単に重みの絶対サイズに対応する故に、これらの重みについての絶対値は重要ではない。これらの重みは条件と共に変えることができるか、又は特定の条件、例えば：ｗ_i＝ｗ_i ^'*ｗ_i ^''*ｗ_i ^''' に対しては、追加の重みを適用することができる。

図３、６及び７を参照すると、最適化の別の例が示されており、この一つは、隣接面領域に制限されている。それは、最適化する橋脚歯幅及び肩幅の可能性を示すことを意図している。別の重要な因子である歯肉下マージン深さは、性能計量値を二次元配列で示すことができるように、この最適化の間一定に保持される。以下の関係と制限は、１組の認められた橋脚歯の設計ルールと矛盾しないように意図されている。このリストは網羅的ではなく、単に例示的なものである：

関係
インターフェース点：ｐ_i＝（ｘ_i，ｙ_i）＝ (ｒ_i ^*cos(ａ_a)，ｒ_i ^*sin(ａ_a))
マージン点：ｐ_m＝ (ｗ_m，ｈ_m)
コアベース点：ｐ_bp＝ (ｗ_m−ｗ_s，ｈ_m)
接触点：ｐ_cp＝（ｘ_cp, ｙ_cp)
コア接触点：ｐ_ccp＝（ｗ_m−ｗ_s−（ｙ_cp−ｈ_m）tan（ａ_t)，ｙ_cp)
エマージェンス・プロファイル角度：ａ_ep＝tan^-1（(ｗ_m−ｘ_i)／（ｈ_m−ｙ_i))
接触点角度：ａ_cp＝tan^-1（(ｘ_cp−ｘ_i)／(ｙ_cp−ｙ_i)）
制限
コアから隣接歯までの空間（接触点で）： min_sc＜ｓ_c＜max_sc
ｓ_c＝ｘ_cp−（ｗ_m−ｗ_s−（ｙ_cp−ｈ_m）tan(ａ_t))
マージン点から隣接歯までの空間（ｃｐ）：min_sm＜ｓ_m＜max_sm
ｓ_m＝ｘ_cp−ｗ_m
ｓ_c及びｓ_mは独立ではない−主としてｗ_sとａ_tによって影響される：
ｓ_c−ｓ_m＝ｗ_s＋（ｙ_cp−ｈ_m）tan（ａ_t)
エマージェンス・プロファイル角度は制限された角度未満である。
ａ_ep＜ａ_limit(1)
肩幅は許容限界内である。
ｗ_s＞０.２ｍｍ、好ましくは＞０.４ｍｍ
ｗ_s＜１.４ｍｍ
マージンでは、コア厚みが最小値を超える。
ｗ_m−ｗ_s＞ｒ_cbore−ｈ_m ^*sin（ａ_a）＋0.2mm

仮想の患者に対する、図６から８に示された３つのペナルティ関数（４つ目は、その距離パラメータが「コアからの空間」関数より０.５ｍｍ小さいことを除いて、「コアからの空間」関数８０２に類似しているので示していない）の例は、２つのパラメータ、肩幅及びマージン幅、に対する最適化を示す。エマージェンス角（emergence angle）が、インプラント・インターフェースの端から接触点への角度（この例の場合、約２１度）に等しい場合、エマージェンス・プロファイル角度に対するペナルティ関数６０２はゼロであり、そしてそれが７０度（この例の場合、任意の限界）の場合約単位の値であり、次いで７０度より上の場合、１０の値である。表示範囲を制限するために最大値１０が使用された。肩幅に対するペナルティ関数７０２は１ｍｍにおいてはゼロである。０.４ｍｍの幅ではそれが１単位まで増加し；次いで、それが０.２ｍｍでの制限に達するまでより急速に増加する。これは、可変限界として、例えば、０.４ｍｍでの初期の制限で実装されていてもよい。コアから接触点までの空間に対するペナルティ関数８０２は、２ｍｍの所望値においてゼロであり、そして、ペナルティが１であるときの１ｍｍの距離より下で急速に増加する。制限は０.６ｍｍである。

この最適化プロセスへの入力には、一般的には以下の項目が含まれる：インプラント・インターフェースの直径、カウンターボア（counterbore）の直径、接触点位置、軟組織の高さ、歯肉縁下の深さ、及びテーパー角度。

より完全な最適化には、コア肉厚に対するペナルティ関数も含むことができる。

個々のパラメータ及び単独パラメータの最適化に関する多くのペナルティ関数を提示してきたが、これは、設計プロセスにおいて双方向性が要求される制約の集合を一緒に満足する構成要素の設計と製作を可能にするためには十分ではない。もし橋脚歯又は歯冠の一方が、他方の構成要素に課せられた制約を考慮せずに設計されたとすれば、この２つの構成要素は互いに適切に適合せず、そして全体的な状況制約に合致しないことが十分起こり得る。次に必要となることは、環境と材料によって課せられた制約（例えば、最低厚み）を考慮して、個々のペナルティ関数を１つの全体的最適化プロセスに「組み合わせる」ことである。これは、各変数に対する制限（制約）が一旦分かると、全体的ペナルティ関数が（事例に応じて）最小化又は最大化できるように、修復プロジェクトに対する全体的な多変数ペナルティ関数を創出することを含む、種々の方法において達成され得る。１つの可能なトータルペナルティ関数（変数に等しく重みをつける）は、エマージェンス角、肩幅、コアからの空間及びマージンからの空間などの個々のパラメータに対するペナルティ関数の合計である。

図６から８の個々のペナルティ関数及びその他のデータ（示されていない）を使用すれば、表ＩＩＩにおける肩幅とマージン幅を有する、ペナルティ関数における一般的な変化が分かるであろう。

尚、最適領域は１.０ｍｍの肩幅を有して生じるが、０.５の肩幅と３.５のマージン幅から、対角線に沿って１.０の肩幅と４.０のマージン幅に到るこの領域内では、設計は比較的影響を受けにくい。

接触点の位置、組織の高さ又は所望の歯肉縁下深さにおける変更は、設計トレードオフに著しい影響を有するであろう。

このように、１組の設計パラメータを得るためにペナルティ関数を使用すると、一般的に、ペナルティ関数に重みをつけ、次に、最終的な１組の値に達するために反復解決アプローチを採用しなければならない。パラメータに対するいい出発点として、知識経験に基づく推測が使用できる。次に、「ペナルティ関数」に対する多くの重みと形態は、構成要素設計に及ぼす効果を観察することによって微調整することができる。即ち、実装は、好ましくは最適値の近くの設計で開始し、次いで、１組の許容される（最適な又は最適に近い）設計パラメータ値を生み出すために、修正によって(計画における変更を通して）設計が改善されるか、又は変化が少なくとも許容される範囲内に留まることを可能とするように、モデラーを「導く」。

設計パラメータ
適切な橋脚歯及び／又は橋脚歯、又は橋脚歯−歯冠を製造するためのパラメータの数と選択は、設計者に委ねられる。カスタム化された歯科用修復構成要素の製造を容易にするために、上述のような最適化プロセスにおいて、網羅的ではないが、いくつかの又は全ての以下のパラメータが採用され得る：肩幅；マージン下の橋脚歯肉厚（すなわち、カウンターボア・エマージェンス（counterbore emergence））；エマージェンス・コーン角度（臨床医の選択によって変わり得る）；ブランチングパラメータ（blanching parameter）（これも臨床医の選択にてよって変わり得る）；伸張パラメータ（これも臨床医の選択によって変わり得る）；歯肉下マージン深さ（臨床医の選択、歯の位置及び歯の表面によって変わる）；コア高さ、コア幅、テーパー角度及び修復におけるユニットの組み合わせの保持；マージンから隣接歯までの隣接面空間（又は、理想的な歯冠と比較した位置）；コアから隣接する歯までの空間；咬合空隙（歯の位置と共に変わる）；咬頭配列；咬合端平行度；隣接及び反対側に関する修復サイズ；修復におけるその他のユニットに関するコアテーパー角度；マージン上のコア壁セクション（屈曲における慣性モーメント）；及び理想的な歯冠プロファイルに関する最終エマージェンス角。

或る状況においては、入力されている全ての制約を満足させることが自動的には可能でないことがある。そのような状況においては、システムは、好ましくは解決できないコンフリクトを検出し、コンピュータ画面上などに信号を出して臨床医に知らせる。次いで、臨床医は、実行可能な解決を達成するために、制約を如何に変更するかを決定することができる。

全体的な多変数ペナルティ関数を創出し最小化するための代替法として、単一変数又は全部よりは少ない変数のペナルティ関数、又は少なくともそれらのいくつかを個別に又はグループで指示して、ペナルティ関数の階層を本質的に創出してもよい。このようにして、関与するパラメータに対して、値の許容範囲及び最適値を定義するために、ペナルティ関数がそこで評価されるシーケンスを制御することによって、最適化を層別し、優先付けることができる。

関与し得るトレードオフの一例として、マージン高さとマージン幅を考えてみる。マージン高さとマージン幅に対する初期推定値は、歯冠モデルを軟組織モデルと交差させることから得ることができる。もし、得られた値が制約によって設定された制限内であれば、マージンの高さは、得られた高さから歯肉下深さを差引くことによって設定し得る。もしそうでなければ、下記の手順を用いて初期値を設定することができる。歯肉下深さは、３つの値を有するベクトルで提供され得る。もし得られた値が制約によって設定された制限内であれば、マージン幅は得られた幅値で設定され得る。もしそうでなければ、別の手順を用いて初期値を設定することができる。例えば、もしコーン角度が制約を超えていれば、マージン高さを歯肉下深さだけ増加させ得る。もしコーン角度が依然として制約を越えていれば、マージン幅を減少させて、コーン角度をその制約限界に設定することができる。もしカウンターボア（counterbore）が制限を超えていれば、それがカウンターボア（counterbore）の限界にあるように、マージン幅を増加させる。

コーピング（copings）
ここまで、コーピングについては何も述べてこなかった。修復歯科において、しばしば、インプラント−橋脚歯−歯冠トリロジーを超えて第４の項目が存在する。この追加の要素がコーピングと呼ばれる。コーピング（そのための多くの設計が文献及び製品に見られる）は、橋脚歯と歯冠の間にインターフェースを与える構造である：その理由については、ここで詳述する必要がない。種々の点での最小歯冠厚みに対する仕様は、単純な数学計算によって、最大コーピング寸法を制約する。その他の制約が、材料選択又はその他の要因から生じ得る。しかしながら、コーピングを使用しようとする場合、その設計パラメータ（即ち、サイズ及び形状、内部及び外部）も確立される必要があると述べるだけで十分である。

設計プラットホーム
上記の設計プロセスは、好ましくは、必要な工程又は動作を実施するコンピュータプログラムを実行するコンピュータ又はコンピュータ群上で行われる。その測定動作は、手動で測定し、そしてその値をキーボード又はその他の入力装置を介して入力することによって実施されるか、又はそれらは自動化され、そして値が電子的にコンピュータに転送され得る。如何なる特定の測定技法又はシステムも仮定されていない。「コンピュータにより実行される方法」という表現が使用される場合、測定、設計パラメータ、制約及びペナルティ関数が本方法への入力として考えられ、又はそのようなデータの創出、定義、提供は本方法の１部として考えられる。歯科用修復構成要素の設計又は製造のためのコンピュータシステムは、同様に、そのような情報を入力データとして受け取り、又はそのシステムは、これらの測定等を得るために必要とされる装置を含み得る。

製造
最適化プロセスに続いて、各構成要素を定義するパラメータ値が一旦確立されると、あらゆる適切な記憶媒体内の、適切なコンピュータデータ構造内にそれらの値が記録され得る。次いで、コンピュータ支援機械加工（ＣＡＭ）システムのプロセッサ上で動くソフトウエアが、それらの値（又は、少なくともそれらのサブセット）を使用して構成要素を製造する。機械加工操作を行う適切な装置は、大きくは材料の選択に依存すが、コンピュータにより制御されたフライス盤又は３−Ｄ形状を創出するためのその他の周知の技法を含み得る。本発明は、如何なる特定のＣＡＭ装置又は方法にも限定することを意図するものではない。

コーピングの自動化された設計は特別なコメントに値する。何故なら、その形状は最終的な歯の形状と密接に関連付けられる必要がないからである。むしろ、それは、歯冠の内部及び橋脚歯の外部にのみ一致しなければならない。コーピングの製造は、１つより多くの方法でアプローチすることができる。コーピングを作る１つの方法は、歯冠−即ち、そのパラメータ−に対するモデルを開発して、誘導体（コーピング）として、橋脚歯の高さの少なくとも不可欠な要素の、歯冠の内部輪郭に一致する外部輪郭を有する構成要素を創出することである。同様に、一旦、橋脚歯用のモデルが創出されると、コーピングの内部輪郭を創出するために、橋脚歯の外部輪郭を使用することができる。橋脚歯と歯冠の両者にその形状がフィットするコーピングを形成するために、両方の方法を採用することができる。コーピングを他の構成要素に付着させるために、（例えば）接着剤を使用してもよい。歯冠の内部輪郭及び橋脚歯の外部輪郭は、コーピングが使用されることを予知して確立することができ、コーピング材料の所定の厚みに対しては、使用されるコーピングが存在しない場合に有するであろう厚みと比較して、橋脚歯と歯冠の一方又は両方から差引かれた値になることを可能にする。

そのようにして作られた歯冠及びブリッジは、恒久的なものであっても暫定的なものであってもよい。

前述のプロセッシングの結果は、（適切なコンピュータ可読の一つ以上の媒体上に保存された）データファイル又はファイルを含むデータ構造となり、それは最適化された１組の構成要素を表し、次いで、ＣＡＭシステムを用いて製造することができる。測定プロセスも大部分自動化することができるため、全体の設計及び製造プロセスは、最小の人間の労力を用いて行うことができる。設計品質及びフィット性は高く、そしてその歯科用修復プロジェクトのコストは低減される。

また構成要素を定義付けるコンピュータファイルは、必要に応じて３−Ｄ印刷システム及びその他のラピッド・プロトタイピング・システムを駆動するために使用することができる。３−Ｄ印刷及びラピッド・プロトタイピングは、技師、歯科医及び患者さえもが、実際の歯科用構成要素が作られる前に、完成された配置がどのような様子であり、互いにフィットするかどうかを見ることを可能ならしめる技法である。

尚、これらの技法は種々のタイプの配置を作るために使用できる一方、特に、ねじで保持された歯冠の設計及び一体化した橋脚歯−歯冠の設計が格別に可能となることは注目すべきである。一体化した組み合わせ橋脚歯−歯冠構造にすると、橋脚歯−歯冠インターフェースでの弱い部分の可能性を生み出すことが避けられ、そして必要な労力が低減される。それは、またセラミック材料からこの一体化した組み合わせを製造することを容易にすることができる。

計画
前述の方法論が、修復計画への多くの取り組みにもつながり、又は可能ならしめることが明らかであろう。

図９を見ると、一般的に、本明細書に教示されたような「最適化」を用いた、橋脚歯のような単独の修復構成要素を設計するためのシステムにおける流れの１例の流れ図９００が示されている。この例において意図された歯冠の設計は、技師又は臨床医によって最初に特定される。「最適化」の用語は、構成要素の設計パラメータ値のそれぞれが「最善」又は完全な値であることを要求することを意味するものではなく、全ての制約が満足され、そして得られた設計パラメータ値が全体の好ましい設計点に又はその近くにあり、従って設計が全体として客観的に許容可能であり、臨床医に受け入れられる筈のものであることを意味する。

基本的な歯科的特徴が、最初に、好ましくは自動化された又は半自動化されたシステムで、操作９０２で測定される。一般的には、これらの測定は見直され、選択され、そして時々、技師によって実施される手動の検査、操作９０６、の間に調整される。技師は、臨床医又はその技師によって供給された測定値を考慮することができ、９０４において示される。操作９０６からの１組の歯科的特徴を用いて、ソフトウエア支援歯冠モデル計画を動作９０８において組み立てることができる。そのようなソフトウエアは、本発明の不可欠な要素ではなく、そして一般的には、設計で「ファースト・カット（first cut）」を
達成するために使用できるカスタム化されたコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）ソフトウエアである。仮想歯冠モデルを共に考慮した操作９０８の結果は、修復歯（歯冠）がどこにあることを意図しているかを示した、いわゆる「事例計画」９０１である。仮想歯冠モデルは、技師によって作成された提案（診断）計画モデルを走査すること（操作９１２）、及び走査されたデータをモデリング情報及び歯科的特徴データとマッチさせることから得られる。モデリング技師（９１４）又はソフトウエア（９１５）のどちらも、走査された計画をコンピュータモデルとマッチさせるために採用することができる。操作９１４又は９１５の結果は、「仮想」の修復計画−即ち、技師によって創出されそして操作９１２によって走査された物理的計画モデルのコンピュータ表示である。歯冠モデル及び設計好み情報９１６（即ち、臨床医によって好まれる設計パラメータ値−しかしながらデフォルト値として得られる−又は採用される）を使用し、次いで、本明細書に記載された最適化プロセスを使用して、橋脚歯を設計することができる（操作９１８）。技師は得られた設計を検査する（操作９２０）ことができ、そして必要に応じて、橋脚歯の設計パラメータ又は好み（９２２）及び／又は事例計画（９２４）に調整を加えることができる。次いで、技師が満足するまで操作９１８を繰返すことができる。

他のいずれかで説明した通り、橋脚歯以外の修復構成要素を設計しようとする場合、又は複数の構成要素を設計しようとする場合には、図９の流れに対する適切な修正がなされ得る。例えば、もし歯冠の設計が橋脚歯の設計と共に未知の場合は、歯冠の設計はプロセスへの入力ではない。

異なる臨床医（例えば、修復歯科医及び歯科手術医）は、ある種の制限及びペナルティ関数に対して異なる好みを有することが経験上示される。例えば、ある臨床医は、他の臨床医よりも、少しばかりより小さな最小マージンを受入れてもよいとする。これらの臨床医の好みは、オンライン形式のようなアンケートへの回答を見て臨床医によって特定化することができ；又はそれらは、提案された設計についてフィードバックを受取るので、コンピュータシステムによって「学習する」ことができる。即ち、臨床医は患者のことをシステムで参照し、そしてシステムは修復設計を臨床医に提案するので、臨床医は設計提案を修正する機会を与えられ、そしてコンピュータシステムは、最終的なパラメータと臨床医が元の提案を修正したという事実の両者及び修正の性質を記録することができる。長期的に見れば、修正が数と程度において最小化され得るように、この情報を用いて、その特定の臨床医の将来の修復に対するデフォルトパラメータを修正することができる。理想的には、このシステムは臨床医の要求を学習し、そして殆どの場合、修正が全く要求されなくなることさえある。

その上、臨床医の好みのデ−タベースが一旦開発されると、その臨床医が保存した好みが要求する設計のみならず、他の臨床医の好みのプロファイルを使用してなされた多くのその他の設計も、最初の臨床医に対して提示することが可能になる。こうすることで、もし与えられた臨床医自身の好みが、彼女が望ましくないと考える妥協につながるなら、彼女が代替アプローチを考慮し、又は設計のアイデアを求めることを可能にする。

従って、臨床医の好みのデータベース（即ち、好みのプロファイル）は、好ましくはコンピュータ保存ユニットにアセンブルされ、そしてこのデータベースは、既にデータベース内にプロファイルされている臨床医のための、いくつかの又は全ての修復プロジェクトに対して、少なくともいくつかのペナルティ関数及び制限を確立するために使用される。

共有される橋脚歯及び歯冠パラメータ
本発明の更なる態様は、橋脚歯及び歯冠モデルが共通のマージンを共有して作成され得ることである。即ち、それらの表面は、接触位置でほぼ正確に一致するよう自動的に設計することができ、製造することができる。この結果を達成するための１つの方法は、共通の１組の点とパラメータを用いて、２つの構成要素の表面輪郭を定義することである。もし、一方のモデルにおいていずれかの点が移動し、又はパラメータが変更されると、他方のモデルも正確に同じように自動的に変更される。言い換えると、これらの２つの表面は、定義によって一致することが強制される。それらは、製造の許容範囲によってのみ異なる。

加えて、いくつかの実施態様において、実現可能な修復を達成するためにインプラントをどこに設置するかを手術医に知らせるために、前述の技法及びシステムを使用することができる。インプラントが設置された後で、その配置は通常計画より幾分ずれるため、それを測定して残りの修復物を設計し製作することができる。このように、修復物に対する計画は、歯冠の設計の選択、及びそのような歯冠の使用を可能とするために最適化されるインプラント配置に向けた作業で始まる。又はこれに代わって、その計画は、患者の生体構造を考慮して、手術医によって配置された又はこれから配置されているインプラントで始まり、既に配置されたインプラントによって制約されて、橋脚歯と歯冠の設計がこれに続く。どちらの方法でも、最適設計を提供することができる。

多数の修復
単独歯の修復に関連して上に論じたものと同じ技法が、多数歯の修復−即ち、複数のインプラント、複数の橋脚歯、複数の歯冠及び橋脚歯と歯冠の複数の一体化した組み合わせに関連しても採用できる。例えば、複数の橋脚歯の間の関係を支配し強制するために（例えば、橋脚歯コアを平行に保持する）、並びに複数の歯冠の間で望まれる関係を支配し強制するために（例えば、それらが重なり合うことを防ぐ）制約を与え得る。

交差−構成要素ペナルティ関数も、単独構成要素又は単独歯の最適化と共に、最適化プロセスにおいて定義されそして使用され得る。従って、許容することができ、そして全ての要求を満たす（そのような解決策が存在すると仮定して）設計を定義するために、各構成要素への個々の制約を同時に合致させながら、全てのトレードオフを実施し、複数−ユニット修復に課せられた全ての制約を満足させるために、１群の修復構成要素にわたる全体的最適化を遂行することができる。交差−歯最適化は、例えば、ソフトウエアによって、第１の歯冠の寸法又は第２の歯冠の寸法、又は両方の歯冠の寸法を調整し、一方で各歯冠に個々に課せられた制約も満足させることによって、歯冠間の要求される空間に合致させることを可能ならしめる。

コンピュータによる実行
上に定義された多くの操作は、測定の性質、データ取得、データプロセッシング、データベース創出と使用、ペナルティ関数の創出と使用等において、コンピュータによって実行され、又はそれらはコンピュータにより実行される動作又は工程を含む。ソフトウエア及びデータはコンピュータ可読媒体上に保存することができ、そして後日実行又はアクセスすることができる。ソフトウエアは、例えば、データを収集し、データを保存し、データを組織化し、データを相互に関連付け、そして情報を顧客に提供するために使用することができる。ソフトウエアは、如何なるコンピュータ言語を用いて書かれてもよく、そして如何なる適切なプロセッサ上でも作動する如何なる適切な操作システムの下で実行されてもよい。

本明細書に述べられたいくつかの方法及び種々の実施態様、並びにその方法及び構成する動作の変化は、個々に又は組み合わせて、例えば、非揮発性記録媒体、ＩＣ記憶要素、又はそれらの組み合わせのような、多くのコンピュータ可読の媒体上に明確に具現化されるコンピュータ可読の信号によって、１つ以上のプロセッシング要素に対する指示として定義することができる。コンピュータ可読の媒体は、コンピュータによってアクセスすることができる如何なる入手可能な媒体であってもよい。コンピュータ可読の媒体には、限定されるわけではないが、例として、コンピュータ保存媒体及び通信媒体を含む。コンピュータ保存媒体には、コンピュータ可読の指示、データ構造、プログラムモジュール又はその他のデータのような情報の保存用の如何なる方法又は技術においても実行される、揮発性及び非揮発性の、取外し可能な及び取外し不可能な媒体が挙げられる。コンピュータ保存媒体には、限定されるわけではないが、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ又はその他の記憶技術、ＣＤ−ＲＯＭ、デジタル多目的ディスク（ＤＶＤ）又はその他の光学的保存、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク又はその他の磁気保存装置、その他のタイプの揮発性及び非揮発性のメモリ、所望の情報を保存するために使用でき、そしてコンピュータによってアクセス可能な如何なるその他の媒体、及び上記の如何なる適切な組み合わせ又はその代替技術もが挙げられる。通信媒体は、一般に、コンピュータ可読の指示、データ構造、プログラムモジュール又はその他のデータを、搬送波若しくはその他の移送機構などの変調されたデータ信号に具現化し、そして如何なる情報送達媒体も含まれる。「変調されたデータ信号」の用語は、情報を信号に符号化するような方法で設定された又は変更された、１つ又はそれ以上のその特性を有する信号を意味する。限定されるわけではないが、例として、通信媒体には有線ネットワーク又は直接有線結合、音響、ＲＦ、赤外線及びその他のワイヤレス媒体のようなワイヤレス媒体、その他の種類の通信媒体、及び如何なる上記の適切な組み合わせもが挙げられる。

１つ又はそれ以上のコンピュータ可読の媒体上に具現化されたコンピュータ可読の信号は、例えば、コンピュータによって実行された結果として、コンピュータが本明細書に述べられた１つ又はそれ以上の機能又は操作及び／又は種々の実施態様、それらの変化及び組み合わせを行うよう指示する、１つ又はそれ以上のプログラムの不可欠な要素として、指示を定義することができる。そのような指示は、複数のプログラミング言語、例えば、Java（登録商標）、Visual Basic、Ｃ、Ｃ＃又はＣ＋＋、Fortran、Pascal、Eiffel、Basic、ＣＯＢＯＬ等の任意のもの、又は如何なるそれらの種々の組み合わせで書かれてもよい。そのような指示がその上で具現化されるコンピュータ可読の媒体は、本明細書に述べられた又は当業者に公知の如何なるシステムの１つ又はそれ以上の構成要素の上に存在してもよく、そして１つ又はそれ以上のそのような構成要素にわたって分配されてもよく、そしてそれらの間の過渡的状態であってもよい。

コンピュータ可読の媒体は、その上に保存された指示が如何なるコンピュータシステム資源にもロードできて、本明細書に論じられた本発明の側面を実行できるように移送可能なものであり得る。更に、上述のコンピュータ可読の媒体上に保存された指示は、当然ながら、ホストコンピュータ上で作動する応用プログラムの１部として具現化された指示に限定されない。むしろ、その指示は、プロセッサをプログラムして上記で論じた本発明の側面を実行するために採用され得る、如何なる種類のコンピュータコード（例えば、ソフトウエア又はマイクロコード）としても具現化することができる。プロセッサ又は複数のプロセッサへの如何なる参照も、単数及び複数の両者を包含することを意図するものである。

当然ながら、コンピュータシステム、例えば、本明細書に述べられた機能を果たすコンピュータシステムの如何なる単独構成要素又は複数構成要素の集合体も、一般的にそのような機能を制御する１つ又はそれ以上のコントローラーと考えることができる。この１つ又はそれ以上のコントローラーは、上記した機能又は上記したそれらの如何なる適切な組み合わせをも実施するために、マイクロコード又はソフトウエアを用いてプログラムされたプロセッサを用いて、例えば、専用のハードウエア及び／又はファームウエアを用いるなどの、多くの方法において実行することができる。

本明細書に述べられたシステムの各々及びその構成要素は、ソフトウエア（例えば、Ｃ、Ｃ＃又はＣ＋＋、Java（登録商標）、又はそれらの組み合わせ）、ハードウエア（例えば、１つ又はそれ以上の特定用途向けＩＣ）、ファームウエア（例えば、電子的にプログラムされたメモリ）、又はそれらの如何なる組み合わせをも含む、種々の技術のいずれを用いても実行することができる。１つ若しくはそれ以上の構成要素は、単一装置(例えば、コンピュータ)の上に存在してもよく、又は１つ若しくはそれ以上の構成要素は、分離した別個の装置の上に存在してもよい。更に、それぞれの構成要素は、複数の装置にわたって分配されてもよく、そして１つ又はそれ以上の装置は相互に接続されてもよい。

更に、システムの１つ又はそれ以上の構成要素を含む１つ又はそれ以上の装置の各々の上に、各々の構成要素が、システム上の１つ又はそれ以上の場所に存在してもよい。例えば、これらのシステムの構成要素の異なる部分が、装置の上のメモリ（例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ディスク等）の異なる領域に存在してもよい。そのような１つ又はそれ以上の装置の各々は、その他の構成要素の中でも、１つ又はそれ以上のプロセッサ、メモリシステム、ディスク保存システム、１つ又はそれ以上のネットワーク・インターフェース、及び種々の構成要素を相互結合している１つ又はそれ以上のバス又はその他の内部通信リンクなどの複数の既知の構成要素を含んでもよい。このシステム及びその組み合わせは、以下に述べるようなコンピュータシステムを用いて実行することができる。

本発明に従う種々の実施態様は、１つ又はそれ以上のコンピュータシステム上で実行することができる。これらのコンピュータシステムは、例えば、Intel PENTIUM（登録商標）−タイプ及びXScale−タイプのプロセッサ、Motorola PowerPC、Motorola DragonBall、IBM HPC、Sun UltraSPARC、Hewlett-Packard PA-RISCプロセッサ、Advanced Micro Devices（ＡＭＤ）から入手できる種々のプロセッサのいずれか、又はその他のいずれかのタイプのプロセッサに基づくもののような、汎用コンピュータであってよい。それらは、シングルコア又はマルチコア・プロセッサを含んでもよい。１つ又はそれ以上の如何なるタイプのコンピュータシステムも、本発明の種々の実施態様を実行するために使用できることを理解すべきである。

本発明の１つの実施態様に従う汎用のコンピュータシステムは、上記のあらゆる機能も実行するように構成されている。当然ながら、システムは他の機能も実行できること、そして本発明がいずれかの特定の機能又は機能の組み合わせを有することに限定されないことを理解すべきである。

例えば、本発明の種々の態様は、図１０に示されるもののような汎用コンピュータシステム１０００において実行される、専門のソフトウエアとして実施することができる。コンピュータシステム１０００は、ディスクドライブ、メモリ又はデータを保存するための他の装置のような、１つ又はそれ以上のメモリ装置１００４に接続されたプロセッサ１００３を含むことができる。メモリ１００４は、一般に、コンピュータシステム１０００の操作中、プログラム及びデータを保存するために使用される。コンピュータシステム１０００の構成要素は、１つ又はそれ以上のバス（例えば、同じ機械内に統合されている構成要素間の）及び／又はネットワーク（例えば、分離した別の機械の上に存在する構成要素間の）を含んでもよい、相互接続機構１００５によって結合されてもよい。相互接続機構１００５は、システム１０００のシステム構成要素間で交換しようとする通信（例えば、データ、指示）を可能にする。またコンピュータシステム１０００は、例えば、キーボード、マウス、トラックボール、マイクロホン、タッチスクリーンなどの１つ又はそれ以上の入力装置１００２、及び、例えば、印刷装置、表示スクリーン、スピーカーなどの１つ又はそれ以上の出力装置１００１も含む。更に、コンピュータシステム１０００は、コンピュータシステム１０００を通信ネットワーク（相互接続機構１００５に加えて又はその代替として）に結合する、１つ又はそれ以上のインターフェース（図示されていない）を含んでもよい。

保存システム１００６は、通常は、プロセッサによって実行しようとするプログラムを定義する信号がその中に保存される、コンピュータ可読でコンピュータ書込み可能な非揮発性記録媒体１１０１、又はそのプログラムによって処理しようとする媒体１１０１上又は中に保存された情報を含む。媒体は、例えば、ディスク又はフラッシュメモリであってよい。通常は、操作中、プロセッサによって、非揮発性記録媒体１１０１からプロセッサによるその情報へのアクセスを、媒体１１０１が行うよりも迅速に行うことができる、別のメモリ１１０２にデータが読み込まれる。このメモリ１１０２は、通常、ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ(ＤＲＡＭ)又はスタティック・メモリ（ＳＲＡＭ）などの揮発性のランダム・アクセス・メモリである。それは、図示されているように保存システム１００６中に置かれてもよいし、又は図示されていないがメモリシステム１００４中に置かれてもよい。プロセッサ１００３は一般にＩＣメモリ１００４、１１０２内でデータを操作し、次いで処理が完了した後、そのデータを媒体１１０１にコピーする。媒体１１０１とＩＣメモリ要素１００４、１１０２の間でのデータの移動を管理するための種々の機構が知られているが、本発明はそれらに限定されない。本発明は、特定のメモリシステム１００４又は保存システム１００６に限定されるものではない。

コンピュータシステムは、特別にプログラムされた、専用ハードウエア、例えば、特定用途向けのＩＣ（ＡＳＩＣ）を含んでよい。本発明の側面は、ソフトウエア、ハードウエア若しくはファームウエア、又は如何なるそれらの組み合わせの中でも実施することができる。更に、そのような方法、動作、システム、システム要素及びそれらの構成要素は、上記のコンピュータシステムの不可欠な要素として、又は独立の構成要素として実行することができる。

コンピュータシステム１０００が、本発明の種々の態様がその上で実行可能なコンピュータシステムの１つのタイプの例として示されているものの、本発明の側面が、図示されているコンピュータシステムの上で実行されることに限定されるものではないことを理解すべきである。本発明の種々の側面は、図示されたものとは異なる構造又は構成要素を有する、１つ又はそれ以上のコンピュータ上で実行することができる。

コンピュータシステム１０００は、高レベルのコンピュータプログラミング言語を用いてプログラムすることができる汎用のコンピュータシステムであってもよい。コンピュータシステム１０００は、特別にプログラムされた専用ハードウエアを用いて実行されてもよい。コンピュータシステム１０００において、プロセッサ１００３は、一般的には、Intel社から入手可能な周知のPentium（登録商標）クラスのプロセッサのような、市販品として入手可能なプロセッサである。その他多くのプロセッサが利用できる。そのようなプロセッサは、通常、例えば、Microsoft社から入手できる、Windows（登録商標）95、Windows（登録商標）98、Windows NT（登録商標）、Windows（登録商標）2000（Windows（登録商標）ME）、Windows（登録商標）XP、Windows CE（登録商標）、又はPocket PC（登録商標）オペレーションシステム；Apple Computer社から入手できる、MAC OS（登録商標）System X；Sun Microsystems社から入手できるSolaris；種々の供給源から入手できるLinax；種々の供給源から入手できるUNIX（登録商標）；又はPalmsouce社から入手できるPalm OSのようなオペレーションシステムを実行する。その他多くのオペレーションシステムを使用することができる。

プロセッサ及びオペレーションシステムは一緒になってコンピュータプラットホームを定義し、そのために応用プログラムが高レベルのプログラミング言語で書かれる。本発明は、特定のコンピュータ・システム・プラットホーム、プロセッサ、オペレーションシステム又はネットワークに限定されないことを理解すべきである。また本発明が、特定のプログラミング言語又はコンピュータシステムに限定されないことは、当業者に明らかであろう。更に、その他の適切なプログラミング言語及びその他の適切なコンピュータシステムも使用できることを理解すべきである。

コンピュータシステムの１つ又はそれ以上の部分は、通信ネットワークと組み合わせて、１つ又はそれ以上のコンピュータシステム（図示されていない）にわたって分配されてもよい。これらのコンピュータシステムは、汎用のコンピュータシステムであってもよい。例えば、本発明の種々の態様は、１つ又はそれ以上のクライアントコンピュータにサービス（例えば、サーバー）を提供するために、又は分配システムの１部として全体的作業を実行するために構成された、１つ又はそれ以上のコンピュータシステムにわたって分配されてもよい。例えば、本発明の種々の側面は、本発明の種々の実施態様に従って種々の機能を果たす、１つ又はそれ以上のサーバーシステムの中に分配された構成要素を含むクライアント−サーバーシステム上で実行されてもよい。これらの構成要素は、通信プロトコール（例えば、ＴＣＰ／ＩＰ）を用いて通信ネットワーク（例えば、インターネット）の上で通信する、実行可能な、中間的な（例えば、ＩＬ）又は翻訳された（例えば、Java（登録商標））コードであってもよい。

当然ながら、本発明は、如何なる特定のシステム又はシステム群の上で実施されることに限定されない。また当然ながら、本発明は、如何なる特定の分配された構造、ネットワーク、又は通信プロトコールにも限定されない。

本発明の種々の態様は、SmallTalk、Java（登録商標）、Ｃ＋＋、Ａｄａ、又はＣ＃（Ｃ−シャープ
）のようなオブジェクト指向プログラミング言語を用いてプログラムされてよい。その他のオブジェクト指向プログラミング言語も、使用することができる。代わりに、関数型言語、スクリプト言語及び／又は論理言語のプログラミング言語を使用してもよい。本発明の種々の側面は、プログラムされていない環境（例えば、ブラウザープログラムの画面で見た場合に、グラフ的なユーザーインターフェース（ＧＵＩ）の様相を呈するか又はその他の機能を果たす、ＨＴＭＬ、ＸＭＬ又はその他の様式で書かれた文書）において実施されてもよい。本発明の種々の態様は、プログラムされた若しくはプログラムされていない要素、又はそれらの如何なる組み合わせとして実施されてもよい。更に、本発明の種々の態様は、Microsoft社から入手できるMicrosoft.NET技術を用いて実施されてもよい。

上記のアプローチ、システム及び方法の利点の中には、以下のものが挙げられる：ユニークな設計解決（インプラント、橋脚歯及び歯冠；インプラント及び橋脚歯−歯冠；又は個々の構成要素用）が、殆ど又は全くオペレーターの入力なしで最適化される；全てのパラメータ変更の効果が、同じ測定方法を用いて定量化される；歯科的状況及び臨床医の好みの効果により、特定のパラメータに適用される調整可能な重みとして導入できる；パラメータが所定の制限を超えた場合、その測定値に対して高い値を又は追加の機能的パラメータを使用することによって、困難な制約が実施できる；そして、標準の単一パラメータ最適化検索アルゴリズムが採用できる。橋脚歯と歯冠の間の優れた調和、及び臨床医の設計ルールに対する執着によって、結果的に、従来のコンピュータ支援設計が達成したものよりも、より良いそしてより一貫した美観がもたらされる筈である。熟練した技師が提供できるものと少なくとも同等である構成要素及びそれらの全体的組み合わせが、手作りの製品よりも安いコストで得られる筈である。

本発明、種々の例示的な実施態様及び使用、並びにその利点及び任意の特徴のいくつかを、以上のように述べたが、そのような実施態様は、単に例示目的で供したものであり、限定する目的で供したものではないことは明白であろう。当業者は、開示された方法及びシステムの変形、並びに追加の実施態様などのような、これらの実施態様に対する代替え法や改善を、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく容易に考案するであろう。本技術のそれらにおいて即座に想起される全ての変形を列挙することは不可能である。従って、本発明は、以下の特許請求の範囲及びそれと同等物において定義された通りのことのみに限定される。

Claims (16)

1. 協力関係にあるように設置されなければならない、少なくとも第１及び第２の歯科用修復構成要素について設計パラメータを特定する、コンピュータにより実行される方法であって、
   ａ．第１及び第２の歯科用修復構成要素のそれぞれについて満足しなければならない、１組の設計寸法上の制約を受け取り；
   ｂ．第１及び第２の歯科用修復構成要素のそれぞれについて１組の設計パラメータを受け取り；
   ｃ．第１の歯科用修復構成要素について、上記構成要素に対する制約と矛盾しない値を、上記設計パラメータのそれぞれに割り当て；
   ｄ．第２の歯科用修復構成要素について、設計パラメータに対する起り得る値と第１構成要素に対する寸法上の制約の間にコンフリクトが存在するかどうかを決定し、そしてコンフリクトが存在する場合は、第１構成要素について少なくとも１つの設計パラメータの値を変更し、もはやコンフリクトが存在しなくなるまで、コンフリクトが存在するかどうかを再度決定すること；
   ｅ．第２の歯科用修復構成要素の最初の設計パラメータに、全ての制約と矛盾しない値を割り当て；そして
   ｆ．第１及び第２の構成要素の全ての設計パラメータに値が割り当てられ、そして制約又はパラメータ値のコンフリクトが全く存在しなくなるまで、「ｄ」と「ｅ」の動作を繰返す；
   ことを、コンピュータシステムと共に含む方法。
2. 割り当てられたパラメータ値を、コンピュータ可読の媒体上のデータ構造中に記録することを更に含む、請求項１に記載の方法。
3. データ構造中の値に従ってコンピュータ支援製造システムを操作して、第１及び第２の構成要素を製造することを更に含む、請求項２に記載の方法。
4. 最適化された歯科用修復構成要素を設計する、コンピュータにより実行される方法であって、
   ａ．その構成要素について満足しなければならない、１組の設計寸法上の制約を受け取ること；
   ｂ．その構成要素について１組の設計パラメータを受け取ること；
   ｃ．上記構成要素に対する制約と矛盾しない値を、上記設計パラメータのそれぞれに割り当てること；
   ｄ．設計パラメータに対する可能な値と上記構成要素に対する寸法上の制約の間にコンフリクトが存在するかどうかを決定し、そしてコンフリクトが存在する場合には、その構成要素についての少なくとも１つの設計パラメータの値を変更し、もはやコンフリクトが存在しなくなるまで、コンフリクトが存在するかどうかを再度決定すること；
   ｅ．その構成要素の全ての設計パラメータに値が割り当てられ、そして制約又はパラメータ値のコンフリクトが全く存在しなくなるまで動作「ｃ」を繰返すこと；そして、
   ｆ．ペナルティ関数を実行して、該構成要素についての許容できる１組の設計パラメータを計算すること；
   を含む方法。
5. 許容できる１組のパラメータ値をコンピュータ可読の媒体上のデータ構造中に記録することを更に含む、請求項４に記載の方法。
6. データ構造中の許容できる１組の値に従って、コンピュータ支援製造システムを操作して構成要素を製造することを更に含む、請求項５に記載の方法。
7. 協力関係にあるように設置されなければならない、少なくとも第１及び第２の歯科用修復構成要素についての設計パラメータを特定する方法であって：
   ａ．第１及び第２の歯科用修復構成要素のそれぞれについて満足しなければならない、１組の設計寸法上の制約を定義すること；
   ｂ．第１及び第２の歯科用修復構成要素のそれぞれについての１組の設計パラメータを定義すること；
   ｃ．第１の歯科用修復構成要素について、該構成要素に対する制約と矛盾しない値を上記設計パラメータのそれぞれに割り当てること；
   ｄ．第２の歯科用修復構成要素について、設計パラメータについての起り得る値と第１構成要素に対する寸法上の制約との間にコンフリクトが存在するかどうかを決定し、そしてコンフリクトが存在する場合には、第１構成要素についての少なくとも１つの設計パラメータの値を変更し、もはやコンフリクトが存在しなくなるまで、コンフリクトが存在するかどうかを再度決定すること；
   ｅ．第２の歯科用修復構成要素の最初の設計パラメータに、全ての制約と矛盾しない値を割り当てること；そして、
   ｆ．第１及び第２の構成要素の全ての設計パラメータに値が割り当てられ、そして制約又はパラメータ値のコンフリクトが全く存在しなくなるまで、「ｄ」と「ｅ」の動作を繰返すこと；
   を、コンピュータシステムと共に含む方法。
8. 割り当てられたパラメータ値をコンピュータ可読の媒体上のデータ構造中に記録することを更に含む、請求項７に記載の方法。
9. データ構造中の値に従って、コンピュータ支援製造システムを操作して第１及び第２の構成要素の少なくとも１つを製造することを更に含む、請求項８に記載の方法。
10. 歯科用修復構成要素を設計する方法であって、
    ａ．その構成要素について満足しなければならない、１組の設計寸法上の制約を定義すること；
    ｂ．その構成要素についての１組の設計パラメータを定義すること；
    ｃ．上記構成要素に対する制約と矛盾しない値を上記設計パラメータのそれぞれに割り当てること；
    ｄ．設計パラメータについての起り得る値とその構成要素に対する寸法上の制約との間にコンフリクトが存在するかどうかを決定し、そしてコンフリクトが存在する場合には、その構成要素についての少なくとも１つの設計パラメータの値を変更し、もはやコンフリクトが存在しなくなるまで、コンフリクトが存在するかどうかを再度決定すること；
    ｅ．その構成要素の全ての設計パラメータに値が割り当てられ、そして制約又はパラメータ値のコンフリクトが全く存在しなくなるまで、「ｄ」の動作を繰返すこと；そして、
    ｆ．ペナルティ関数を使用して、その構成要素についての許容できる１組の設計パラメータを計算すること；
    を含む方法。
11. 計算された１組のパラメータ値をコンピュータ可読の媒体上のデータ構造中に記録することを更に含む、請求項１０に記載の方法。
12. データ構造中の１組の計算された値に従って、コンピュータ支援製造システムを操作して構成要素を製造することを更に含む、請求項１１に記載の方法。
13. コンピュータ可読の媒体上に記録されたコンピュータ可読の信号を含み、それが実行される場合、コンピュータシステムに、協力関係にあるように設置されなければならない少なくとも第１及び第２の歯科用修復構成要素についての設計パラメータを特定するための方法を実行させる指示を含む物品であって：
    ａ．第１及び第２の歯科用修復構成要素のそれぞれについて満足しなければならない、１組の設計寸法上の制約を受け取ること；
    ｂ．第１及び第２の歯科用修復構成要素のそれぞれについての１組の設計パラメータを受け取ること；
    ｃ．第１の歯科用修復構成要素について、上記構成要素に対する制約と矛盾しない値を上記設計パラメータのそれぞれに割り当てること；
    ｄ．第２の歯科用修復構成要素について、設計パラメータについての起り得る値と第１構成要素に対する寸法上の制約との間にコンフリクトが存在するかどうかを決定し、そしてコンフリクトが存在する場合には、第１構成要素についての少なくとも１つの設計パラメータの値を変更し、もはやコンフリクトが存在しなくなるまで、コンフリクトが存在するかどうかを再度決定すること；
    ｅ．第２の歯科用修復構成要素の最初の設計パラメータに、全ての制約と矛盾しない値を割り当てること；そして、
    ｆ．第１及び第２の構成要素の全ての設計パラメータに値が割り当てられ、そして制約又はパラメータ値のコンフリクトが全く存在しなくなるまで、「ｄ」と「ｅ」の動作を繰返すこと；
    を含む物品。
14. 方法が、割り当てられた値に従ってコンピュータ支援製造システムを操作して、第１及び第２の構成要素の少なくとも１つを製造することを更に含む、請求項１３に記載の物品。
15. コンピュータ可読の媒体上に記録されたコンピュータ可読の信号を含み、実行される場合、コンピュータシステムに、最適化された歯科用修復構成要素を設計する方法を実行させる指示を含む物品であって：
    ａ．構成要素について満足しなければならない、１組の設計寸法上の制約を受け取ること；
    ｂ．構成要素についての１組の設計パラメータを受け取ること；
    ｃ．上記構成要素に対する制約と矛盾しない値を、上記設計パラメータのそれぞれに割り当てること；
    ｄ．設計パラメータについての起り得る値とその構成要素に対する寸法上の制約との間にコンフリクトが存在するかどうかを決定し、そしてコンフリクトが存在する場合には、その構成要素についての少なくとも１つの設計パラメータの値を変更し、もはやコンフリクトが存在しなくなるまで、コンフリクトが存在するかどうかを再度決定すること；
    ｅ．構成要素の全ての設計パラメータに値が割り当てられ、そして制約又はパラメータ値のコンフリクトが全く存在しなくなるまで、「ｄ」の動作を繰返すこと；そして、
    ｆ．ペナルティ関数を実行して、構成要素についての許容できる１組の設計パラメータを計算すること；
    を含む物品。
16. 実行される場合、許容できる１組の値に従ってコンピュータ支援製造システムを操作して構成要素を製造する指示を更に含む、請求項１５に記載の物品。

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