JP5638392B2 - インプラント支台歯のための歯冠の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、歯の修復品を作成するためのコンピュータ支援技術又は装置に関する。

（関連出願）
本願は、２００７年９月２６日付けで出願された米国特許出願第６０／９７５，３３３号を基礎としており且つ当該出願に基づく優先権を主張している。

歯科分野における特別に合わせた人工器官を製作する技術は良く知られている。人工器官は歯又は骨構造の代用品である。人工器官としては、修復品、代用品、インレー、アンレー、ベニア（表装）、全歯冠及び部分歯冠、ブリッジ、インプラント、合釘等がある。典型的には、歯科医は、現存している解剖学的構造（これは、その後失われる）を取り除くことによって修復のための歯を作る。結果として得られる調整された領域（“形成品”）は、次いで、修復物、装置又は下部構造を作るためにデジタル化される（又は、別のやり方として、歯の印象がとられる）。形成品自体は、形成品を手で作ること、コンピュータアルゴリズムに基づく自動化された技術を使用すること又は手動技術と自動化された技術との組み合わせを使用することを含む種々の技術によって作られる。

コンピュータ支援技術は、形成歯のような有形の対象物の三次元（“３Ｄ”）視覚画像を作成するために開発されて来た。一般的に、３Ｄ画像はコンピュータによって作成することができ、コンピュータは、有形対象物の表面及び外形を表すデータを処理して３Ｄ画像を作成する。コンピュータは、３Ｄ画像をスクリーン又はコンピュータのモニター上に表示する。コンピュータは、典型的には、グラフィカル・ユーザー・インターフェース（ＧＵＩ）を備えている。データは、当該有形対象物を光学的にスキャンし且つ当該対象物によって反射された光を検知し又は取り込むことによって作成される。対象物の形状、表面及び／又は外形は、処理技術に基づいてコンピュータによってモデル化することができる。

歯の修復モデルの作成プロセス中に、設計プロセスを補助するために、１以上のユーザー・インターフェース・ツールが提供されても良い。一つの公知のディスプレイ技術においては、ソフトウエアの制御下で歯のモデルの三次元表示を表示するコンピュータモニターが使用されている。

一つの実施例によると、インプラント支台歯のための歯冠を作る方法は、以下のようにして行われる。当該方法は、患者の現存の歯の構造を調整することによって、すなわち患者の口腔内に歯科インプラントすなわち人工歯根を配置することから始められる。スキャナー装置及びそれに関連するモデル化ソフトウエアを使用することによって、インプラントに取り付けられるインプラント支台歯の十分に大きな部分の第一の３Ｄモデルが得られる。このスキャンは口腔外から行われる。当該十分に大きな部分は、辺縁曲線によって境界付けされた支台歯の部分であるのが好ましい。インプラント支台歯が（口腔内で）インプラントに接合された後に、スキャナー装置を使用して、インプラントに接合インプラント支台歯の第二の３Ｄモデルが得られる（すなわち、口腔内スキャン）。次いで、モデル化ソフトウエアを使用して、前記第一の３Ｄモデルが前記第二の３Ｄモデルに整合せしめられる。その後、前記第一の３Ｄモデル上の辺縁曲線が特定される。次いで、当該装置は、前記辺縁曲線を使用して前記第一の３Ｄモデルを調整して第三の３Ｄモデルを作成する。次いで、当該装置は、第三の３Ｄモデルを使用して、仮想的な歯部品である第四の３Ｄモデルを作成する。次いで、コンピュータ支援のフライス盤を使用し、当該仮想的な歯部品モデルが使用して実際の歯冠が製作され、次いで、当該実際の歯冠がインプラントに接着されてプロセスが完了する。

本発明のその他の特徴及び利点は、以下の図面及び詳細な説明を考察することによって、当業者に明らかとなるであろう。このような付加的な特徴及び利点の全てが本明細書に含まれ、本発明の範囲内のものであり、特許請求の範囲によって保護されることが意図されている。

ここに記載されている対象は、添付図面及びそれに関連する説明を参照することによって、更に十分に理解することができる。特段記載されていない限り、当該図面に示されている構成要素は、必ずしも一定の比率で拡大縮小されておらず、本発明の原理を示す際に強調されている。更に、全ての図面を通して類似の参照符号は対応する部品を示している。
図１は、ここに記載されている方法を行うことができるコンピュータ装置を示している構成図である。 図２は、辺縁曲線を示している支台歯モデル（“第一のモデル”）を示している概略図である。 図３は、支台歯の最終的な配置に対して隣接している生歯の配置を取り込む“第二の”モデルを示している概略図である。 図４は、第二のモデル内に見ることができる支台歯の部分が合致された状態とされている等しい領域を備えている第一のモデルと重なるように、ソフトウエアを使用して仮想的に第一のモデルを位置決めすることによって作られる“第三の”モデルの概略図である。 図５は、第三のモデル及びその他の情報を使用して作成される仮想的な歯部品の“第四の”モデルを示している概略図である。 図６は、組み合わせられた支台歯モデル／作成モデルの頂部上に配置された歯冠を示しているワークステーション・ディスプレイ・インターフェースを示している概略図である。

本発明は、患者の口腔内に永久的な（又は半永久的な又は取り外し可能な）配置のための修復モデルを設計するために使用される装置において実行される。

一つの特徴によれば、ここに記載されている技術は、特別に合わせられたインプラント支台歯上に配置するための歯冠を作る際に有用である。当該インプラント支台歯は、特注設計（すなわちインプラントに適合するように設計）されているので、支台歯に接着される歯冠の内側もまた、特別な場合用に特注設計される必要がある。患者の下顎骨弓（又は上顎骨弓）へのインプラントの挿入は、通常のプロセスに従ってなされる。次いで、（例えば、チタン又はジルコニアによって作られた）支台歯が、インプラントの頂面にねじ止め（又は配置又は接着）され、次いで、歯科医によって歯科器具を使用して調整される。当該支台歯は、典型的な歯冠処置のために歯根が形成される方法と同じ方法である程度まで調整される。（もちろん、歯科医による調整が必要とされない場合もある。）この時点で支台歯は、（Ｄ４Ｄテクノロジー社製の口腔内デジタイザのような）３Ｄスキャナーによってデジタル化され、ＣＡＤ技術を使用して歯冠モデルが作成され、最後に、セラミック、複合材又は金属のような歯科材料がフライス加工されて有形の歯冠（又は器具）が作られる。しかしながら、インプラントの場合には、最後の修復品を配置する前に長い期間待つのが有利かも知れない。例えば、顎骨（上顎骨又は下顎軟骨）が再生し且つインプラントに対してより永久的な結合を形成するために十分な時間を許容することが有利かも知れない。しかしながら、このような場合には、支台歯の辺縁を覆って又は支台歯の辺縁上に歯肉が成長して支台歯を塞ぎ、３Ｄスキャナーは支台歯全体を適切にスキャンできない。

本開示によれば、当該支台歯が患者に適合されたとき（配置されるとき）すなわちインプラントが最初に挿入されるときに、支台歯がスキャンされる。インプラントの合わせが完了したときに、当該支台歯は、スキャンのために口腔外へ取り出されるか又はインプラントに取り付けられている間に口腔内でスキャンされる。ここで所望されている目的は、歯冠に対する内部境界部を形成する支台歯の全表面（又は実質的に全表面）を見ることができることである。特に、辺縁の端縁は、スキャンプロセスによって捕らえることができるように完全に見ることができることが好ましい。図２を参照すると、支台歯は符号“２００”によって示されており、辺縁曲線２０１は完全に見ることができる。このようにして得られた支台歯のコンピュータモデルは、次いで、患者が次に来院する時まで保管される。このモデルは、以下においては第一のモデルと称される。支台歯がインプラント上に配置されている間にスキャンされる場合には、このスキャン技術は、粉末又は液体のようなスキャニング剤又は酸の使用を必要としない。なぜならば、これらの補助剤は、進行中の外科部位に適用されるべきではないからである。

患者が後に歯冠の最終的な配置のために来院したときに、部位が再びスキャンされる。このときには既にインプラント及び支台歯部位の周囲の組織は再生したと予想され、組織は支台歯を部分的に隠しているかも知れない。図３を参照すると、支台歯（符号２０２によって示されている）の一部分のみが組織の上に見ることができそうである。しかしながら、このモデルは、支台歯の最終的な配置に対する隣接部分２０３及び２０４を捕らえているので重要である。このようにして得られた新しいスキャンモデルは、以後、第二のモデルと称する。

次いで、図４を参照すると、前記第二のモデル内に見ることができる支台歯の一部分が第一のモデルの同じ領域に合致した状態で第一のモデルと重なるように、ソフトウエアを使用して前記第一のモデルが画像上で位置決めされる。この図面では、参照符号２０６が第一のモデルを示しており、参照符号２０５が第二のモデルを示している。これら２つの領域が合致している重なった領域は、符号２０７として示されている。この最適な整合は、（例えば、ＩＣＰすなわちIterative Closest Pair alignment method (反復最密着対整合方法)）のような公知の整合方法を使用して手動によって或いは自動的に行うことができる。この図面から分かるように、支台歯の下方部分の上に組織が成長したかも知れないので、支台歯モデル２０６の一部分が作成モデルの下に位置しているかも知れない。

当該２つのデータの組が組み合わせられると、公知の方法を使用して修復モデル（ここでは第四のモデルと称される）を作成することができる。例えば、図５に示されているように、辺縁曲線２１１は第一のモデル２０８上に特定される。次いで、表面形状を選択し且つ隣接の歯２０９と２１２との間に正しく嵌り且つ必要とされている形状を有していることを確認することによって、支台歯の頂部に修復モデル２１０が作成される。このようにして作成された修復モデルは支台歯の辺縁に接合され、歯冠の内面もまた支台歯モデルの表面から得られる。このことから分かるように、修復モデルは、同じく、前記の作成モデル内に捕らえられている隣接した歯との正しい接触を維持しながら、その下面を作成している支台歯モデルに接合させることができる。

修復品の仮想的な３Ｄモデルがひとたび設計されると、次いで、公知の方法を使用して削り取られて歯の経路が形成され、その開示内容が参考として本明細書に組み入れられている米国特許第７，２７０，５９２号に記載されているようなフライス盤を使用して修復品が作成される。別の方法として、修復品は、その開示内容が参考として本明細書に組み入れられている米国特許出願公開第２００７０２１８４２６号に記載されているようなラピッドプロトタイピング装置を使用して作成することができる。次いで、有形の修復品（この実施例においては歯冠）を支台歯上の定位置に配置し且つ接着させることができる。これらは、全て、患者の一回の再来院（一回目の来院はインプラントが配置されたときである）においてなされる。上記のステップは典型的なものであるけれども、歯冠（仮のものか又は最終的なもの）は最初の診察室での取り決め中に配置することさえでき、従って、患者が二回目の再訪をすることは不要である。

もちろん、上記の各ステップは例示的なものであるけれども、第一のデジタル化されたモデルを得るときと第二のデジタル化されたモデルを得るときとの間に、特別な又は必要とされる時間は存在しない。言い換えると、上記の２つの作業間の時間が使用できる。

更に、以上においては特定の実施例を説明したが、当該方法は、口腔内に配置されるべき最終的な物品が２つの部分を含んでおり、第一の部分が第二の部分と違う時にデジタル化される他の更に一般的な場合に適用することもできる。従って、一つの代替実施例においては、第一の歯部品は、（インプラント支台歯と対照的なものとしての）インプラントであり、当該第一の歯部品の十分に大きな部分が骨の上に突出しており、第二の歯部品は、（インプラント支台歯に接合される歯冠の代わりの）支台歯である。この実施例においては、歯冠（第三の歯部品）は当該支台歯に嵌め込まれる。

患者の口腔から（又は、患者の口腔モデルから）情報／配置を取り込み且つ当該情報を口腔（モデル／ジグ）外からの同様の情報と組み合わせる上記の技術は有利である。歯科医又はその他の専門家は、部位上に粉末を使用すること又は何かを吹き付けることを必要とされない。従って、スキャンは、スキャニング補助剤又はその他の不透明薬剤無しで行われる。ソフトウエアは、自動的に、モデルからの（又は、手動によって特定された）データ（辺縁）を、口腔内の特定の位置に関連するデータと組み合わせ、（モデルからの）辺縁と（口腔からの）位置とを考慮に入れて、インプラントされる場所とインプラント支台歯とを仮想的に整合させ且つ最終的な修復品を加工することができる。

上記のプロセスは、インプラントに限定されず、例えば、組み合わせられた仮想モデルを種々の画像源から作成するためにモデル上の蝋をスキャンし且つ口腔スキャンにスキャン情報を伝える仮作業のような他の目的のために使用することができる。

これらの処理ステップのうちの幾つかはコンピュータによって行われる。図１に見ることができるように、典型的なコンピュータ１００は、ハードウエア１０２、オペレーティングシステム１０６を記憶するための適当な記憶装置１０４及びメモリ１０５、１以上のソフトウエア・アプリケーション１０８及びデータ１１０、一般的な入出力機器（ディスプレイ１１２、キーボード１１４、ポイント・アンド・クリック・デバイス１１６等）、ネットワーク接続を提供するためのその他の機器１１８等を備えている。患者の歯の解剖学的構造から光学的スキャンを得るために、レーザーによるデジタイザ装置１１５が使用される。オペレータは、一般的なグラフィック・ユーザー・インターフェース１２０を使用して、モデルがディスプレイ１１２上に表示されているときにこれらのモデルを見て操作することができる。図６はこの機能を示している。

口腔内スキャンは、Ｄ４Ｄテクノロジーズ社（D4D Technologies, LLC）から入手可能なＥ４Ｄデンタルシステム（E4D Dentist System）のような口腔内デジタイザを使用して得ることができる。このＥ４Ｄデンタルシステムは、本出願人が所有している米国特許第７，１８４，１５０号に記載されており、その開示内容は本明細書に参考として組み入れられている。調整された領域及びそれに隣接している歯は、デジタイザを使用してスキャンされ、当該調整された領域の３Ｄモデルを得ることができる。この情報は、次いで、所望の修復品を作成するために使用することができる。このようなプロセスは、テキサス州リチャードソンにあるＤ４Ｄテクノロジーズ社によるＥ４Ｄデンタルシステムの一部として利用可能なデザインセンター（Design Center）を使用して行うことができる。

上記は、本発明のある種の実施例によって行われる特別な順序の作業を説明しているけれども、代替的に実施例においては、当該作業を異なる順序で行い、ある種の作業を組み合わせ、ある種の作業を重ね合わせること等ができるので、このような順序は例示的なものであることは理解されるべきである。明細書内の所定の実施例に対する参照符号は、当該明細書に記載されている実施例が、特定の構成、構造又は特徴を含んでいることを示しているが、各実施例は、必ずしもこのような特定の構成、構造又は特徴を含んでいなくても良い。更に、当該装置の所与の構成要素を個々に説明したけれども、当業者は、機能の幾つかは、所与の装置、機械、機器、プロセス、指示、プログラムシーケンス、コード部分等において組み合わせ又は共有されても良いことは理解するであろう。

以上、本発明を説明したが、請求範囲は特許請求の範囲に記載する。

１００ コンピュータ、
１０２ ハードウエア、
１０６ オペレーティングシステム、
１０４ 記憶装置、
１０５ メモリ、
１０８ ソフトウエア・アプリケーション、
１１０ データ、
１１２ ディスプレイ、
１１４ キーボード、
１１５ デジタイザ装置、
１１６ ポイント・アンド・クリック・デバイス、
１１８ ネットワーク接続を提供するためのその他の機器、
１２０ グラフィック・ユーザー・インターフェース、
２００ 支台歯、
２０１ 辺縁曲線、
２０３，２０４ 隣接部分、
２０６ 第一のモデル、
２０５ 第二のモデル、
２０６ 支台歯モデル、
２０７ ２つの領域が合致している重った領域、
２０８ 第一のモデル、
２０９，２１２ 隣接の歯、
２１０ 修復モデル、
２１１ 辺縁曲線、

Claims (4)

1. 患者内に現存する歯構造のための修復歯を作成する方法であり、
   インプラント支台歯である第一の歯部品であって、該第一の歯部品上に後に取り付けられるようにされた歯冠である第二の歯部品に対する内部境界部を形成している第一の歯部品の、辺縁曲線を含む実質的に全外表面の第一の３Ｄモデルを得るステップと、
   前記第一の歯部品が患者内の現存する歯構造に取り付けられている状態で、少なくとも一つの隣接する歯の位置も捕らえている、該第一の歯部品の第二の３Ｄモデルを得るステップと、
   前記第一の３Ｄモデルと前記第二の３Ｄモデルとを仮想的に整合させるステップであって、前記第一及び第二の３Ｄモデルの対応する領域が合致して、前記第二の３Ｄモデル内に見ることができる前記第一の歯部品の一部分が前記第一の３Ｄモデルと重なるようにするステップと、
   前記第一の３Ｄモデルと前記第二の３Ｄモデルとを仮想的に整合させた後に、前記第一の３Ｄモデル上の前記辺縁曲線を特定し且つ当該辺縁曲線を使用して前記第一の３Ｄモデルを調整して第三の３Ｄモデルを得るステップと、
   前記第三の３Ｄモデルを使用して、前記少なくとも一つの隣接する歯に正確に適合するようにされた仮想的な歯部品の第四の３Ｄモデルを作るステップと、
   前記第四の３Ｄモデルから、前記第一の歯部品上に取り付けられるようにされた前記第二の歯部品を作るステップと、からなる方法。
2. 前記第二の歯部品の製作がＣＡＤ／ＣＡＭフライス盤によってなされる、請求項１に記載の方法。
3. 前記第二の歯部品の製作がラピッドプロトタイピングによってなされる、請求項１に記載の方法。
4. 前記第一乃至第三の３Ｄモデルが、スキャニングを補助するために使用されるスキャニング補助剤及び不透明剤を使用しないスキャニング方法を使用して得られる、請求項１に記載の方法。
   

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