JP6296988B2 - 上下歯列の３次元シミュレーション表示方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、上下歯列を高速で３次元シミュレーション表示する方法及び装置に関する。特に、上下歯列の３次元形状を迅速に測定し、かつ、そのようにして測定した上下歯列の３次元形状に基づき、上下歯列の咬合を高速で判定する方法及び装置に関する。
に関する。

歯科診療では上下の歯の噛み合わせ（咬合）を正確に記録、診断しなければならないことが非常に多いが、実際には処置の程度は（歯科医師）の経験によるところが大きい。
歯科臨床で利用される咬合の診査法としては、その簡便性から咬合紙が使用されることが多く、咬合診査用のブラックシリコーンやワックスなども用いられることがある。最近では、T-scanシステム（非特許文献１）やデンタルプレスケール（非特許文献２）を使用することで咬合状態を定量的に評価できるようになった。しかしこれらの診査法では上下歯列間に咬合紙や専用のシートなどを介在させる必要があるため、判定できるのはほとんどが「静的な」咬合接触関係であり、咀嚼などの機能時や顎関節症の発症要因や増悪因子とされるブラキシズム発現時の「動的な」咬合接触関係を判定することは困難である。

また、現在、歯科技工業界では歯列形態をデジタル化し、技工作業をデジタルで行うことが活発に行われている。しかし、現行のシステムでは咬合位置の決定があいまいなまま技工作業がデジタル化されているのが現状であり、実際の咬合位置との関係が不正確となっている。また、顎運動データがないため機能的な咬合面の作製ができない等の問題を抱えている。

特許第4324386号公報 特許第4612914号公報 特許第4612915号公報 特許第4665051号公報

「咬合接触検査装置T-スキャンIII」,[online],ニッタ株式会社,[平成24年9月10日検索],インターネット<URL: http://www.nitta.co.jp/images/product/pdf/tactile_system/t-scan3_201104.pdf> 「圧力測定フィルム（プレスケール）」,[online],富士フイルム株式会社,[平成24年9月10日検索],インターネット<URL: https://fujifilm.jp/business/material/prescale/promotion/index.html> 鈴木温,「ディジタル方式下顎運動測定器による下顎限界運動の６自由度解析」,補綴誌, 31:712-725, 1987 大久保由紀子,「咬合接触の3次元解析システムの開発」,補綴誌, 36:53-63, 1992

生体が咬合面形態に要求する精度は20μm程度と考えられている。このように高い精度が要求される咬合の動的状態の検査、診断および治療の効果の判定には咬合可視化技術が必要不可欠である。しかし咬合面間に何も介在させずにかつ咀嚼など機能時の動的咬合接触を十分な精度で観察できる方法（咬合可視化技術）は未だ確立されていない。ここでいう咬合可視化技術は、(a)高精度６自由度顎運動測定技術、(b)高精度３次元形状測定技術、(c)これら顎運動データと歯列形態データの重ね合わせ技術、および、(d)これらの容易可視化システム化（シミュレーション表示）技術を総合化したものを指す。

このうち、(a)運動の高精度６自由度測定技術については、本願発明者等による技術が存在する（特許文献１〜特許文献４）。これによれば、上顎と下顎の相対運動（一般的には、上顎を基準とし、それに対する下顎の６自由度の運動）の測定及びデータ化が可能となっている。

(b)の歯列の高精度３次元形状測定については、従来、次のような方法で行われていた。
(1) 上歯列について歯科用シリコーン材等の印象材を押しつけ、雌型を取る。
(2) 該雌型に基き、上歯列の石膏型をそれぞれ作製する。
(3) 該石膏型の３次元形状を測定し、上歯列の表面各点の３次元データを取得する。
これを下歯列についても同様に行う。
このように、従来は、石膏型に基き３次元データを測定するという方法をとっていたため、一方の（例えば上歯列の）３次元データを取得するまでに接触式の３次元形状測定器を使用すると１日以上かかるという状態であった。

(c)の顎運動データと歯列形状データの重ね合わせについては、適切な座標系及びデータ形式を選択することにより、現時点においても、市販のソフトウェアを用いれば十分に対応可能である。

しかし、(d)のシミュレーション表示において問題がある。すなわち、咀嚼など機能時の解析に際しては、上下歯列の咬合の判定が重要であるが、従来、次のような方法で咬合の判定を行っていた。
(1) 顎運動データより得られる上顎と下顎の相対的位置に基づいて、上歯列と下歯列の位置（設定顎位置）を固定する。
(2) その設定顎位置における上歯列の各表面点について、下歯列の全表面点との間の距離を測定する。
(3) それらの距離の中で最小のものを、その上歯列の表面点の下歯列との距離とする。
(4) これを上歯列の全ての表面点について計算し、下歯列との距離の最も小さいものをその設定顎位置における上下歯列間の距離とする。

この方法（以下、これを「総当たり法」と呼ぶ。）では、(4)の計算は、上下歯列を構成するデータ数が多くなればなるほどその計算量が膨大となり、これも迅速な解析の妨げとなっていた。

本発明はこれらの従来の問題点を解決することを課題とするものであり、まず、上下歯列の３次元形状データを顎運動データと共に迅速に採取する方法を提供する。そして、そのように採取した上下歯列の３次元形状データより、上下歯列間の距離を高速で計算する方法を提供する。そして、これらの要素技術を基に、上下歯列の３次元形状及びその咬合領域を高速でシミュレーション表示する方法を提供する。また、これらの方法を行うための装置も提供する

上記課題を解決するために成された本発明に係る上下歯列シミュレーション表示方法は、
a) 被検者に顎運動センサを装着し、被検者の顎運動に伴う顎運動データを採取する工程と、
b) 前記顎運動センサを装着した前記被検者の上歯列と下歯列の間に、剛性平板の上下に印象材を塗布した印象板を挿入し、被検者に仮咬合してもらう工程と、
c) 前記印象材に残された印象及び前記剛性平板に設けられた標点を３次元形状測定装置を用いて測定することにより、上歯列の３次元形状データ、下歯列の３次元形状データ及び標点データを取得する工程と、
d) 前記上歯列の３次元形状データ、下歯列の３次元形状データ及び標点データ、並びに、前記仮咬合時の顎位置データと前記顎運動データに基き、前記被検者の上歯列及び下歯列の動きをシミュレーション表示する工程と
を備えることを特徴とする。

このシミュレーション表示方法では、上下に印象材を塗布した印象板を上下歯列の間に挟み、被検者に該印象板を咬んでもらう（これを仮咬合と呼ぶ）ため、上歯列と下歯列の印象を一挙に採取することができる。また、この印象材の印象から従来のように雄型を形成（再生）するのではなく、印象（雌型）からそのまま３次元形状、すなわち表面形状を採取するため、３次元形状データの採取を迅速に行うことができる。なお、歯列の３次元形状データは、通常、三つの頂点の座標と法線ベクトルにより定義される三角形ポリゴンであるファセット(facet)の集合により表現するSTL（STereoLithography）フォーマットで記述する。

この上下歯列の３次元形状データを採取する際、同時に、印象板の剛性平板に設けられた標点の３次元位置データ（標点が大きいもの（標点物）である場合は、３次元形状データでもよい）も採取する。この標点の位置データ（標点物の形状データである場合も、標点物の形状は既知であるため、基準位置データを決定することが可能である）を合わせることにより、上下歯列の形状データの相対的位置が決定され、仮咬合時の上下歯列の相対的位置を再現することができる。

この上下歯列の３次元形状データを採取する際、被検者には顎運動センサを装着してもらう。ここにおける顎運動センサは、上下の顎の相対的運動のデータを６自由度で採取することのできるセンサのことを言い、例えば特許文献１〜４に記載の装置等を用いることができる。

上下歯列の３次元データ取得とは別に、被検者の顎運動（限界運動あるいは咀嚼運動など）のデータを採取する。この顎運動データの採取は、上下歯列の３次元データの取得の前でもよいし後でもよい。顎運動は原則として咬頭嵌合位（上下歯列が最も噛んだ状態）から開始してデータを採取する。顎運動データは、顎運動を解析するのに必要なサンプリングレート（実際には100Hz以上）で測定し、後で述べる上顎に設定した座標系に対する下顎に設定した座標系の４×４の変換行列として保存する。

前記仮咬合の時点での顎運動センサにより検出された上下顎の相対的位置は、この上下顎の運動データの中の１点として捉えることができる。この時点における上下歯列の相対的位置は前記のとおり決定されている。従って、上記採取した上下歯列の３次元形状データをこの位置に置き、その位置を基に、顎運動データを用いて上下歯列を相対的に動かせることにより、上下歯列の動きをシミュレーション表示することができる。

上記方法は、次のような装置により実現することができる。
a) 被検者に装着し、被検者の顎運動に伴う顎運動データを採取する顎運動センサと、
b) 前記顎運動センサを装着した前記被検者の上歯列と下歯列の間に挿入するための、剛性平板の上下に印象材を塗布すると共に標点を有する印象板と、
c) 前記印象板を被検者に仮咬合してもらうことにより印象材に残された印象及び前記標点の３次元形状測定を行うことにより、上歯列の３次元形状データ、下歯列の３次元形状データ及び標点データを取得するための３次元形状測定装置と、
d) 前記上歯列の３次元形状データ、下歯列の３次元形状データ及び標点データ、並びに、前記仮咬合時の顎位置データと前記顎運動データに基き、前記被検者の上歯列及び下歯列の動きをシミュレーション表示するシミュレーション処理部と
を備えることを特徴とする上下歯列シミュレーション表示装置。

前記顎運動センサは、
上顎又は下顎に固定した３軸励起コイルと、
前記３軸励起コイルの各軸コイルにそれぞれ交流電流を流す交流電源と、
前記３軸励起コイルを固定した顎とは反対側の顎に固定した３軸検出コイルと、
前記３軸検出コイルの各軸コイルに誘起される誘導電流をそれぞれ検出する検出回路と
から成るものとすることができる。

なお、前記方法のうち、次に抜き出した上下歯列３次元形状データ採取方法は、前記のとおりそれ自体迅速に上下歯列の３次元形状データを採取することができるため、有用な方法である。
ａ）被検者の上歯列と下歯列の間に、剛性平板の上下に印象材を塗布した印象板を挿入し、被検者に仮咬合してもらう工程と、
ｂ）前記印象材に残された印象を３次元形状測定器を用いて測定することにより、上歯列の３次元形状データ及び下歯列の３次元形状データをそれぞれ取得する工程と
を備えることを特徴とする上下歯列３次元形状データ採取方法。

ここに、上記のような上下歯列に共通の標点データを取得する工程を加えてもよい。

前記のとおり、歯科診療においても歯科技工においても、上下の歯の噛み合わせ（咬合）位置を正確に決定することが必要である。しかし、上記の上下歯列のシミュレーション表示では、上下歯列の運動を再現することはできるものの、その咬合位置を決定することはできない。これを決定するためには、上歯列の３次元形状データと下歯列の３次元データが咬合基準値よりも近づく点（接触する点）を決定しなければならない。これについては、従来、前記総当たり法で計算を行っていた。本願発明者が成人男性１名の上下歯列形状データを用いてその方法で実際に計算を行ったところ、約１２００秒もの時間が必要であった。

そこで本願発明者はこちらについてもより高速に計算をする方法を案出した。その方法は、被検者の上歯列の３次元形状データ及び下歯列の３次元形状データに基き被検者の上歯列及び下歯列を画面上にシミュレーション表示するプログラム（上下歯列シミュレーション表示プログラム）を用いて、
ａ）上歯列の基準面を前記シミュレーション表示プログラムの表示面に平行にするため座標系の変換を行う工程と、
ｂ）上歯列の各表面点について、前記表示面に平行な面において同一座標値を持つ下歯列の対応表面点と前記上歯列の表面点の間の距離を計算する工程と
を備えることを特徴とする。

この上下歯列間距離高速計算法は、上下歯列の３次元形状データの採取方法に依存することなく、いかなる方法で採取された３次元形状データについても適用することができる。

ここで、b)における「表示面に平行な面において同一座標値を持つ下歯列の対応表面点と前記上歯列の表面点の間の距離」の計算には、シミュレーション表示プログラムに備えられている表示画面からの深さ方向の距離を取得する関数を用いることができる。

従って、この方法で用いるシミュレーション表示プログラムには、表示画面からの深さ方向の距離を取得する関数が備えられているものであれば、一般に用いられている様々なプログラムを用いることができる。

この方法ではまず、上歯列の基準座標系（上歯列の３次元形状データに基づき決定することができる。通常は、顎運動の基準座標系と同じ咬合平面座標系として決定する。詳しくは後述する。）を上下歯列シミュレーション表示プログラムの表示面に平行な面と一致させる。もちろん、表示面自体と一致させてもよい。

下歯列は、上下歯列シミュレーション表示プログラムにより、被検者の顎運動データを用いて、咬合接触部位（咬合領域）を判定する顎位としておく。上記仮咬合の位置の上下歯列をそのまま用いてもよい。この下顎の位置において、前記b)の計算を行う。便宜上、表示面をxy面とすると、b)では、上歯列の各表面点（ファセットの重心として求める）について、同じxy座標値を持つ下歯列の表面との間の距離を計算することになるが、これはz軸方向の距離（深さ）の算出であるため、極めて簡単である。上歯列の基準面（咬合平面）を表示面と一致させた場合、これは単に下歯列の対応表面点のz座標でしか過ぎない。また、この距離は上歯列の各表面点について１個しかない。

この上下歯列間の距離に基き、上下歯列の咬合領域を次のように決定することができる。すなわち、
(1) まず、現在の顎位置において、上歯列の表面を構成する各ファセットにつき、そのｚ座標と下歯列の対応表面のｚ座標の差を、下歯列との距離dとして得る。この値をSTLフォーマットの各ファセットに対応して保存する。

(2) この上下歯列間の距離dが、予め定められた咬合基準値doに対して［d≦do]となる上下歯列のファセット（の集合）を咬合領域とする。なお、生体が咬合面形態に要求する精度は現在では約20μmと推定されているが歯の動揺など臨床実感を考慮すると実際には咬合基準値doとしては200μm程度とするのがよい（非特許文献４）。

本発明に係る方法及び装置の応用の一例として、ブラキシズム発現時の顎位と咬合接触部位などこれまで提供されることのなかった情報の提供がある。また、咬合調整や咀嚼機能検査など日常歯科臨床へも応用でき、きちんと噛めていない場合に削るべき箇所や盛るべき箇所が一目瞭然となることが期待できる。最終的には、歯科医療が国民の健康長寿にさらに貢献できると期待できる。

本発明の一実施例である上下歯列３次元シミュレーション表示システムの概略構成図。 前記実施例における処理の概略フローチャート。 前記実施例における被検者の上下歯列の印象採取方法を示す概略側面図(a)、及びそれに用いた印象板の斜視図(b)。 印象板の上面図(a)、及び下面図(b)。 前記実施例で用いた３次元形状測定装置の正面図。 印象板の上面を測定することで採取した標点球を含む上歯列の３次元形状の図(a)、及び標点球を含む下歯列の３次元形状の図(b)。 印象採取時の仮咬合の状態の上下歯列の３次元形状表示の図。 任意の顎位置における上下歯列の３次元形状の表示の図。 歯列の３次元データを表現するために採用したSTLフォーマットのデータのデータ構造の図。 咬合平面座標系の説明図。 基準面をOpenGLのウインドウ面に一致させた上歯列の３次元形状の図。 従来法(a)と本発明法(b)の上下歯列間距離の計算方法の概略説明図。 上下歯列の３次元形状を咬合状態で示した図。 上下歯列の咬合領域を可視的に表示した図であり、(a)は従来法で計算した場合、(b)は本発明法で計算した場合の図。

本発明の一つの実施例を、図１のシステム概略構成図及び図２のフローチャートに基づき説明する。

システムは、図１に示すように、被検者の顎位置及び顎運動を検出するための顎運動センサ３０、被検者の上下歯列の３次元形状を同時に採取する印象板２０、採取した印象板２０より上下歯列の３次元形状データを生成する３次元形状測定装置２５、採取された上下顎運動データ３５や上下歯列３次元形状データ２６に基づき各種演算を行う演算装置３６等から成る。

まず、被検者の上下歯列の３次元形状を測定するため、上下歯列の印象を同時に採取する（ステップS1）。具体的には図３(a)に示すように、被検者の上下歯列間に印象板２０を挿入し、被検者に該印象板２０を噛んでもらう（「仮咬合」）。印象板２０は図３(b)に示すようにU字状のトレイ２１の上下面に歯科用シリコーン等の印象材２２を塗布したものである。これにより、被検者の上下歯列の印象を一挙に採取することができる。

この印象板２０より、図５に示すような３次元形状測定装置２５を用いて、その表面の３次元形状データを取得する（ステップS2）。印象板２０の上面と下面はそれぞれ別々に３次元形状測定装置２５にかけ、上歯列の３次元形状データと下歯列の３次元形状データを別々に取得するが、両形状データは次のように符合させる。すなわち、図４(a)、(b)に示すように、印象板２０のトレイ２１に３個の標点球２３ａ、２３ｂ、２３ｃを固定しておき、上面と下面において各印象材２２ａ、２２ｂと同時にそれら標点球２３ａ、２３ｂ、２３ｃの３次元形状も測定する（図６(a)及び(b)）。こうして取得した上下歯列の３次元形状データにはこれら３個の標点球２３ａ、２３ｂ、２３ｃの３次元データも含まれているため、それらをそれぞれ球となるように上下歯列データの位置関係を定めることにより、上下歯列の３次元データが符合し、一体化される（ステップS3、図７）。

印象板２０で上下歯列の印象を採取する際、図１及び図３(a)に示すように、被検者には上下顎の位置を検出するための顎運動センサ３０を装着してもらう。そして、上記仮咬合の時点で、上下顎の相対的位置（上顎に対する下顎の位置）を検出しておく。この顎位置をj1とする。j1は後述の６自由度に対応する６個の要素を持つデータである。

印象板２０による印象採取とは別に、この顎運動センサ３０を装着した被検者に、様々な顎運動をしてもらい、その間の上下顎の相対的位置（上顎に対する下顎の位置）及び動きを６自由度（x座標値, y座標値, z座標値, x軸回転, y軸回転, z軸回転）で測定する。具体的には様々な方法を採ることができるが、一例としては、図１に示すように、上顎に固定した３軸（xe, ye, ze軸）励起コイル３１の各軸コイルに交流電源３３よりそれぞれ交流電流ω1, ω2, ω3を流し、それらの交流電流により下顎に固定した３軸（xi, yi, zi軸）検出コイル３２の各軸コイルに誘起される誘導電流を検出回路３４により検出するという方法がある。もちろん、励起コイル３１と検出コイル３２の固定位置は、上下逆でもよい。この方法に用いられる顎運動センサ３０の詳しい構成及び動作は特許文献２〜４に詳しく記載されている。なお、上下顎の座標系は、図１０に示すように、上顎歯列上の３標点（切歯点IN、左側第一大臼歯中心窩L6、右側第一大臼歯中心窩R6）を含む平面を基準面（咬合平面）とし、これら３点の重心を原点O、原点Oと切歯点INを結ぶ直線をX軸、原点を通る咬合平面の法線をZ軸、両軸に垂直な直線をY軸と定義する。図１０のように 、咬合平面座標系（O_U-X_UY_UZ_U)は上顎に設定され、咬頭嵌合位（上下歯列が噛んだ状態）で下顎に設定した座標系（O_L-X_LY_LZ_L）と一致する（非特許文献３)。
こうして採取した様々な上下顎位置のデータは、上顎に設定した座標系に対する下顎に設定した座標系の４×４の変換行列として所定の記憶領域３５に保存される。

前記ステップS3で構成され、記憶領域２６に保存されている上下歯列の３次元形状データは、仮咬合の顎位置j1におけるデータである。そこで、それ以外の顎位置j2における上下歯列の３次元形状データを次のようにして構成する。まず、顎位置j1の顎運動データ（４ｘ４行列）の逆行列T_L>Uを作成する。変換行列T_L>Uは４×４行列である。次に、顎位置j1における下歯列の３次元データにこの変換行列T_L>Uを掛け、咬頭嵌合位における下歯列の３次元データを構成する。これと上歯列の３次元データを合わせることで、咬頭嵌合位における上下歯列の３次元データが構成される（ステップS4）。こうして、顎運動データと上下歯列の３次元データの座標系を一致させることができ、咬頭嵌合位の下歯列の3次元データに顎運動データ（４×４変換行列）を掛けることで被検者の任意の顎位置j2における上下歯列の３次元形状データを構成することができる。すなわち、オペレータが入力装置３８により任意に指示すれば、その位置の上下歯列の３次元形状が表示モニタ３７上に表示される（図８）。各顎位置のデータを予め用意しておくことにより、或いは、高速の演算装置を用いることにより、上下歯列の動きをシミュレーションすることもできる。

このような上下歯列のシミュレーション表示において、上下歯列の咬合を判断することが必要となる。また、３次元形状データに基づく被検者（患者）の病理判断においても、咬合位置の決定は重要である。咬合位置は、咬合基準値よりも上下歯列が近接している領域として決定することができるが、従来は図１２(a)に示すように、総当たり方式で計算を行っていた。すなわち、上歯列の或る１点pU1について、下歯列の各点pL1, pL2, pL3, …との距離を計算し、その中で最も小さい値を上歯列の点pU1における下歯列全体との距離とする。このような計算を上歯列の各点について行い、各点における下歯列との距離を距離d_ULとする。このような計算を各顎位置について行い、上下歯列間の距離d_ULが咬合基準値より小さい領域を咬合領域とする。

このように、従来の方法では、歯列の３次元形状データの点数が多くなるに従い計算量が膨大となり、計算時間が長くなるという問題点があった。例えば、上下歯列の３次元形状をそれぞれ上顎81504個、下顎67704個の３角形ファセットで構成した場合、上下歯列の距離の計算には片顎約1200秒要していた。

それに対し本発明者らは、一般に入手可能な３次元形状表示ソフト（３次元シミュレーションソフト）を用いることにより、咬合位置を高速で決定できる方法を開発した。まず、上下歯列３次元形状のシミュレーション表示に、オープン仕様として公開されUNIX、PC UNIX、Windows、Mac OS X（いずれも登録商標）等で使用できるクロスプラットフォームのAPI（プログラミングインターフェース）であるOpenGL（商標）を使用することとした。このプログラムでは、３次元ポリゴンを描画できるためSTLフォーマットのバイナリフォーマットの読み込み描画が可能である。そのデータ構造は図９に示すようになっている。最初に三角形ファセットの法線ベクトル(3個)、次に三角形ファセットの各座標(3x3=9個)が X/Y/Zの順番で示される。その後2バイトの未使用データが続く。ほとんどのソフトはこの部分を評価しないので通常はゼロであるが、本実施例の上下歯列の３次元形状データは対顎表面との距離dを格納している。上記上下歯列の３次元形状データをSTLフォーマットに変換し、OpenGLに取り込むことにより、上下歯列の３次元形状はOpenGLの表示画面上で自在に表示させることができる。なお、各種計算等にはVisual C++（マイクロソフト社製）を用いた。

上下歯列間の距離の計算は、このプログラムが有する３次元形状の深さ情報（デプス値）取得関数を用いることにより行った。すなわち、まず、取り込んだ上下歯列３次元形状データの座標（オブジェクト座標）をOpenGLの座標（ウインドウ座標）に変換する（<gluProject>関数）。この際、上歯列の基準面をOpenGLのウインドウ面に一致させる（図１１）。上歯列の基準面とは、前記上下顎座標系（図１０）における、上顎歯列上の３標点（切歯点IN、左側第一大臼歯中心窩L6、右側第一大臼歯中心窩R6）を含む平面（XY面）である。次に、上歯列の表面３次元形状を構成する三角形ポリゴンの第１のファセットの重心の（ｘ,、ｙ）座標値に対するこのウインドウ座標値における下歯列３次元形状データのピクセルの深さ情報（デプス値）を取得する（<glReadPixels>関数）。こうして取得した下歯列の３次元形状の対応点のウインドウ座標をオブジェクト座標に変換する（<gluUnProject>関数）。上歯列の表面３次元形状を構成する三角形ファセットの第１のファセットの重心のｚ座標とデプス値の差を求める。これは、図１２(b)に示すように、上歯列の１つのファセットE_U1の重心と下歯列の対応する位置のファセットの間の距離を測定することになる。これを、そのファセットと下歯列間の距離とする。この距離計算を上歯列の全ての三角形ファセットについて行う。（ステップS5）。下歯列に対する上歯列の距離も同様に求める。本方法で全ファセットについて上下歯列間の距離を計算した場合、その計算時間は片顎約3秒と、従来の方法で要した1200秒と比較して大幅に短縮された（使用システム：Dell(R) Precision M6400／Intel(R) Core2 Duo 2.53GHz／Windows(R)XP Professional X64 Edition／Microsoft Visual C++)。
こうして、任意の顎位置においてこの上限歯列間距離を短時間で計算することができる。

咬合状態の顎位置（図１３）において、上下歯列の距離のうち、所定の閾値（咬合基準値。実際には約200μm程度。）以下の値を持つ点の集合は、咬合領域となる。これを可視的に表示したのが図１４である（ステップS6）。図１４において、(a)が前記従来の方法で上下歯列間距離を計算し、咬合領域を表示したもの、(b)が本発明に係る方法で計算し、咬合領域を表示したものであるが、両者の咬合領域はほぼ一致している。

なお、上記実施例では３次元形状のシミュレーション表示にOpenGLを用いたが、これはDirectX（マイクロソフト社）等、他の同様の機能を有するソフトを用いることも可能である。

２０…印象板
２１…トレイ
２２、２２ａ、２２ｂ…印象材
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ…標点球
２５…３次元形状測定装置
２６…上下歯列３次元形状データ（記憶領域）
３０…顎運動センサ
３１…励起コイル
３２…検出コイル
３３…交流電源
３４…検出回路
３５…上下顎運動データ（記憶領域）
３６…演算装置
３７…表示モニタ
３８…入力装置

Claims (9)

1. ａ）被検者に装着された顎運動センサから顎運動データを採取する工程と、
   ｂ）剛性平板の上下に印象材を塗布した印象板を用いて取得した、前記被検者の上歯列と下歯列の仮咬合印象及び前記剛性平板に設けられた標点を３次元形状測定装置を用いて測定することにより、上歯列の３次元形状データ、下歯列の３次元形状データ及び標点データを取得する工程と、
   ｃ）前記上歯列の３次元形状データ、下歯列の３次元形状データ及び標点データ、並びに、前記仮咬合印象取得時の顎位置データと前記顎運動データに基き、前記被検者の上歯列及び下歯列の動きをシミュレーション表示する工程と
   を備えることを特徴とする上下歯列シミュレーション表示方法。
2. 前記印象板に、上下歯列の３次元形状データの符合のための標点が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の上下歯列シミュレーション表示方法。
3. 前記標点が球体であることを特徴とする請求項２に記載の上下歯列シミュレーション表示方法。
4. 更に、
   ｄ）前記被検者の上歯列の３次元形状データ及び下歯列の３次元形状データに基き被検者の上歯列及び下歯列を画面上にシミュレーション表示するプログラムを用いて、上歯列の基準面を前記シミュレーション表示プログラムの表示面に平行にする工程と、
   ｅ）上歯列の各表面点について、前記表示面に平行な面において同一座標値を持つ下歯列の対応表面点と前記上歯列の表面点の間の距離である上下歯列間距離を計算する工程と
   を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の上下歯列シミュレーション表示方法。
5. 更に、
   ｆ）被検者の顎運動データに基づき上歯列の３次元形状データ及び下歯列の３次元形状データを近づけ、上下歯列を咬合状態とする工程と、
   ｇ）前記咬合状態において、上下歯列間距離が所定の咬合基準値の範囲内にある上下歯列の表面点を咬合領域として決定する工程と
   を備えることを特徴とする請求項４に記載の上下歯列シミュレーション表示方法。
6. ａ）被検者に装着される、被検者の顎運動に伴う額運動データを採取するための顎運動センサと、
   ｂ）前記顎運動センサが装着された前記被検者の上歯列と下歯列の間に挿入するための剛性平板の上下に印象材が塗布されていると共に標点を有する印象板と、
   ｃ）前記印象板の、前記被検者による仮咬合後の上歯列の３次元形状データ、下歯列の３次元形状データ及び標点データを取得するための３次元形状測定装置と、
   ｄ）前記上歯列の３次元形状データ、下歯列の３次元形状データ及び標点データ、並びに、前記仮咬合時の顎位置データと前記顎運動データに基き、前記被検者の上歯列及び下歯列の動きをシミュレーション表示するシミュレーション処理部と
   を備えることを特徴とする上下歯列シミュレーション表示装置。
7. 前記顎運動センサが、
   上顎又は下顎に固定した３軸励起コイルと、
   前記３軸励起コイルの各軸コイルにそれぞれ交流電流を流す交流電源と、
   前記３軸励起コイルを固定した顎とは反対側の顎に固定した３軸検出コイルと、
   前記３軸検出コイルの各軸コイルに誘起される誘導電流をそれぞれ検出する検出回路と
   から成ることを特徴とする請求項６に記載の上下歯列シミュレーション表示装置。
8. 更に、
   ｅ）被検者の上歯列の３次元形状データ及び下歯列の３次元形状データに基き、被検者の上歯列及び下歯列を画面上にシミュレーション表示するプログラムを用いて、上歯列の基準面を前記シミュレーション表示プログラムの表示面に平行にする処理を行う基準面設定部と、
   ｆ）上歯列の各表面点について、前記表示面に平行な面において同一座標値を持つ下歯列の対応表面点と前記上歯列の表面点の間の距離である上下歯列間距離を計算する距離計算部と
   を備えることを特徴とする請求項６又は７に記載の上下歯列シミュレーション表示装置。
9. 更に、
   ｇ）被検者の顎運動データに基づき上歯列の３次元形状データ及び下歯列の３次元形状データを近づけ、上下歯列を咬合状態に設定する咬合状態設定部と、
   ｈ）前記咬合状態において、上下歯列間距離が所定の咬合基準値の範囲内にある上下歯列の表面点を咬合領域として決定する咬合領域決定部と
   を備えることを特徴とする請求項８に記載の上下歯列シミュレーション表示装置。