JP6389164B2 - 向上された口腔内走査プロトコルおよび較正のためのシステムおよび方法 - Google Patents

Description

技術分野
本開示は、歯の修復技術に関し、より特定的には、歯列弓の区域間の接続領域についての正確な口腔内走査結果を得るための歯の修復技術に関する。

背景
歯科補綴学の形態での修復は、局部的または全体的な歯欠損状態を処置するために必要となり得る。従来、このような修復は、患者の口の患部領域の印象を準備し、印象から歯型を展開し、歯型上にカスタマイズした補綴装置を作製することにより模型を形成することにより行われる。このプロセスは煩わしく、患者の口内への過剰な侵入が要求される。しかしながら、歯型は、ストレスおよび歯欠損領域との干渉を最小限にする補綴物を作製するのに十分な精度を与える。

近年、従来の（有歯）およびインプラント歯科学用の好ましい歯科印象技術として、口腔内走査（ＩＯＳ）が出現した。ＩＯＳは、典型的には、対象領域の三次元データセットを取込むための光センサを有する手持ち式スキャナーの使用を伴う。得られるデータセットは、患者特有の補綴物を作成するための模型を構築するために用いられ得る。模型を構築するためにこのようなデータセットを使用する一例は、「歯科インプラントコンポーネントの製造方法（"Method For Manufacturing Dental Implant Components"）」のタイトルを有する、２００７年１２月７日に出願された米国特許公報第２０１１−０１８３２８９号に記載されている。ＩＯＳプロセスは、補綴物を形成する目的のために解剖学的データを取得し送信する、非常に効率的で費用効果の高い手段を提供する。ＩＯＳの精度は、一本の歯の修復および短い範囲の複数の歯区域については十分であることが証明されているが、全歯列弓領域の走査など、より大きな歯欠損区域、または、より小さいものの「高度に」歯欠損であり得る区域を走査するには禁忌となることが多い。

ＩＳＯを全歯列弓修復に適用することの難しさについては、多くの潜在的な要因が存在する。たとえば、小さな隣接部位間の誤差は、一本の歯または短い範囲の複数の歯区域に対しては最小の影響しか及ぼさないが、累積すると、全歯列弓にわたって生じる誤差が許容不可となる場合もある。

ＩＯＳは、はっきりした目印（すなわち、歯−組織）を走査するときには堅牢であるが、全歯列弓修復に要求される大きな均質領域が問題となる。歯列弓が走査されるとき、均質区域、とりわけ大きなものがあると、このような目印が曖昧になってしまうため、それほど正確に読取られることができない。歯は、歯列弓の走査において堅牢な目印の役割を果たすが、口表面および舌などの歯列弓の区域間の軟組織表面は均質表面であるため、正確に走査することが難しい。舌または口蓋などの接続領域は、これらの均質表面が互いに区別しにくいという意味で、走査データセットにおいて実質的に均質表面の「海洋」として見られる。なぜなら、走査されたデータセットにおいて、それらはすべて同じように見えるためである。

歯列弓間を接続する幾何学的形状（すなわち、舌または口蓋）について取得される幾何学的形状は、比較的大きな領域に及ぶが、この領域内のデータの小さな部分しか走査されない。このことは、歯列弓間の誤差および／または全歯列弓の歪みを引起す可能性があり、得られる模型の後部区域を評価するときに最もよく見られる。なぜなら、これらのゾーンは、「デジタルデッドスペース」（すなわち、走査されない空間）の最大領域に隣接しているためである。たとえば、図１Ａは、全歯列弓領域１００を示し、これは２つの区域１０６および１０８上に多くの歯１０４を有する歯列弓１０２を含む。この例では、歯列弓１０２上の歯１０４間の歯欠損領域が、歯の修復プロセスの適用を必要とする。歯列弓間の幾何学的接続領域１１０は、歯列弓１０２の２つの区域１０６および１０８を分離する。歯列弓１０２のためのブリッジなどの適切な修復装置を形成するためには、２つの区域１０６および１０８間の距離が正確に求めれなければならない。

接続領域１１０は特異な特徴を全く有さないため、接続領域１１０を走査しても、正確な寸法を求める際の有効性に限界がある。接続幾何学的形状領域１１０は、比較的非規定的である（すなわち、曖昧である）。この領域の走査は、デジタルデッドスペースを無くすが、このデータの質では、十分に精密なデジタル取得と、その後の歯列弓領域１００の歯科組織の再構築とが可能でない。このような誤差は、歯列弓１０２の前方に対する区域１０６および１０８の幾何学的形状により、区域１０６および１０８の端部で拡大される。たとえば、得られる模型において、図１Ａに示されるこの後部歯列弓間範囲接続領域１１０について１８０μを超える累積誤差があると、これは全部床義歯を支持するバー枠組みを受動的に収容させることの可能な許容誤差よりもずっと大きい。歪みが小さくても、この誤差の臨床的関連性は有意であり、修復装置の適切な作製が妨げられる。

図１Ｂは、全歯列弓領域１５０を示し、これは、２つの区域１５６および１５８を有する全歯欠損状態を有する歯列弓１５２を含む。この例では、歯列弓１５２上の歯欠損領域が、歯の修復プロセスの適用を必要とする。この例では、歯欠損領域１５０の模型化の準備として、一連のインプラントが歯列弓１０２内に既に移植されている。インプラント１７０の各々は、軟組織を通って延びる歯肉ヒーリングアバットメント１７０を有する。歯列弓間幾何学的接続領域１６０は、歯列弓１５２の２つの区域１５６と１５８とを分離する。歯列弓１５２用のブリッジなど、適切な修復装置を形成するためには、２つの区域１５６および１５８間ならびにそれらの周囲の距離が正確に求められなければならない。

図２Ａは、図１Ｂに示される歯列弓領域１５０およびインプラント１７０の鋳造物の３Shapeレーザ走査により形成された対照模型２０２を示す。対照模型２０２は、対象領域から取られた金型から作製された鋳造物を走査することにより作られるため、非常に正確である。このようにより大きい走査システムは、データを取得し、３次元データセットを再構築するために必要な関連付けられたアルゴリズムの差により、ＩＯＳ技術用に使用される手持ち式のスキャナよりも正確である。図２Ｂは、既知のＩＯＳ技術により取られた歯列弓領域１５０からの走査データセットを用いて製造された模型２０４を示す。上述のように、接続領域１６０の均質性により、模型２０４と実際の歯列弓領域１５０との間に寸法の不一致が生じる。図２Ｃは、図２Ａの対照模型２０２上に重ね合わされた図２Ｂの走査模型２０４を示す。図２Ｃに示されるように、陰影を付けられた領域２１０は、鋳造により製造された対照模型２０２により表わされる歯列弓領域１５０の実際の寸法と、既知の口腔内走査技術により作製された模型２０４との間の歪みを表わす。図２Ｃに示されるように、歪み２１０は、歯列弓全体を通して生じるが、区域間および区域の周囲の接続幾何学的形状の寸法を求める際の誤りのため、模型２０４の区域の端部で最も大きい。このような誤りは、模型の区域が実際の歯列弓の区域よりも幅広くなるプラスの伸長を生じる可能性がある。プラスの伸長は、図２Ｃにおいて「ＥＥ」により示される矢印により見られる。誤りは、区域が実際の歯列弓領域よりも幅狭くなるマイナスの伸長の問題を有する模型を生じる可能性もある。したがって、得られる補綴装置は実際の歯列弓領域と正確に整合しないため、得られる模型は、修復プロセスにおいて有用でない。

提案されている解決法の１つは、接続領域内に走査可能な特徴を確立する助けをするために、接続幾何学的形状領域に被膜を吹付けることである。歯列弓および接続領域は、その後走査され、得られたデータセットが生成される。しかしながら、吹付け技術もやはり誤った走査を生じてしまう。なぜなら、舌などの接続領域の特徴が、堅牢なデータを提供するのに十分に区別可能な幾何学的形状を含むと想定して、これらは走査中に取込まれた位置から動く可能性があるためである。

したがって、確実な全歯列弓走査を可能にするために、既知の口腔内走査の精度を向上させる必要性がある。走査されたデータセットの精度を向上させるために、既知の寸法を有する口腔内走査データセットを較正する必要性がある。走査されたデータポイントの取得のプロセスにおいて、走査データセット上でリアルタイムな誤差補正を行なうさらなる必要性がある。

概要
本開示の一例は、歯列弓領域の３次元走査を与える方法であって、歯列弓領域は、２つの区域と２つの区域間の接続領域とを有する。少なくとも１つの規定可能な特徴を有する接続幾何学的形状ツールが、歯列弓領域に対して付着される。少なくとも１つの規定可能な特徴が、接続領域の少なくとも一部の上に重ね合わされる。歯列弓領域が走査され、歯列弓領域の走査されたデータセットが生成される。走査されたデータセットに基づいて、接続領域上に重ね合わされた接続幾何学的形状ツールの規定可能な特徴に関するデータが求められる。規定可能な特徴に関するデータに基づいて、接続領域の寸法が求められる。

別の例は、歯列弓領域の走査されたデータセットを生成するためのシステムであって、歯列弓領域は、２つの区域と、２つの区域間の接続領域とを含む。システムは、コントローラと、コントローラに連結される口腔内スキャナとを含む。歯列弓領域に付着可能な接続幾何学的形状ツールが、接続領域上に重ね合わされる。接続幾何学的形状ツールは、少なくとも１つの規定可能な特徴を含む。コントローラは、口腔内スキャナからの走査データを受付け、規定可能な特徴に関するデータに基づいて、接続領域の寸法を求めるように機能する。

別の例は、歯列弓領域の走査されたデータセットを生成する方法であって、歯列弓領域は、接続領域により分離された２つの区域を含む。歯列弓領域にわたってコンピュータ断層撮影走査が行われる。コンピュータ断層撮影走査は、歯列弓領域に少なくとも１つの目印物体を含む。コンピュータ断層撮影走査から歯列弓領域における目印物体の参照寸法値が求められる。少なくとも１つの目印物体および接続領域を含む歯列弓領域にわたって口腔内走査が行なわれる。口腔内走査から歯列弓領域における目印物体の寸法が求められる。参照寸法値と、口腔内走査から求められる目印物体の寸法とが比較され、誤差補正情報が求められる。歯列弓領域の口腔内走査のデータセットに誤差補正情報が適用され、補正された口腔内走査データセットが生成される。

別の例は、歯列弓領域の３次元走査を与える方法である。歯列弓領域は、２つの区域と２つの区域間の接続領域とを有する。歯列弓領域は、歯列弓領域内に埋込まれた第１のインプラントを含む。第１のインプラントは中心軸を有する。少なくとも１つの規定可能な特徴を有する接続幾何学的形状ツールが、第１のインプラントに結合される。少なくとも１つの規定可能な特徴は、インプラントの中心軸に交差する。少なくとも１つの規定可能な特徴が、接続領域の少なくとも一部の上に重ね合わされる。歯列弓領域が走査され、歯列弓領域の走査されたデータセットが生成される。走査されたデータセットに基づいて、接続領域上に重ね合わされた接続幾何学的形状ツールの規定可能な特徴に関するデータが求められる。規定可能な特徴に関するデータに基づいて、接続領域の寸法が求められる。

本開示の上記および追加の局面および実施例は、さまざまな実施形態および／または局面の詳細な説明を考慮されると当業者に明らかとなるであろう。詳細な説明は、次にその簡単な説明が設けられる図面を参照して行なわれる。

本開示の上記および他の利点は、以下の詳細な説明を読まれ、図面を参照されると、明らかになるであろう。

修復を必要とする局部的な歯欠損領域を有する患者の歯列弓領域の上面図である。 修復を必要とする全体的な歯欠損領域を有する患者の別の歯列弓領域の上面図である。 図１Ｂに示される歯列弓領域の鋳造物の走査により形成された対照模型の上面図である。 既知の口腔内走査技術を用いて、図１Ｂに示される歯列弓領域の直接走査から形成された欠陥模型の上面図である。 走査誤差による位置合わせ不良を示すために、図２Ａの対照模型上に置かれた図２Ｂに示される模型の上面図である。 口腔内走査前の図１Ａに示される歯列弓領域に付着された均質メッシュグリッドの上面図である。 口腔内走査前の図１Ａの歯列弓領域に取付けられた均質メッシュグリッドの上面図である。 口腔内走査前の図１Ａの歯列弓領域に付着された、接続領域上に重ね合わされた異なる幾何学的寸法を有する物体を含むメッシュグリッドの上面図である。 歯列弓内に埋込まれた、エンコードヒーリングアバットメントを有する図１Ａの歯列弓領域の上面図である。 口腔内走査前の図５Ｂのヒーリングアバットメントに取付けられた走査プレートを有する図１Ａの歯列弓領域の上面図である。 図５Ｂに示されるヒーリングアバットメントおよび走査プレートのクローズアップ斜視図である。 ヒーリングアバットメントおよびメッシュグリッドを固着するピンを有する図１Ａの歯列弓領域の上面図である。 図６Ａのヒーリングアバットメントおよびピンの１つのクローズアップ斜視図である。 リアルタイム誤差補正により行なわれる図１Ａの歯列弓領域の走査プロセスのフロー図である。

詳細な説明
本発明はさまざまな改良および代替的形態が可能であるが、図中に特定の実施形態を例示し、ここに詳細に説明する。しかしながら、本発明は、開示される特定の形態に限定されることを意図するものではない。むしろ、本発明は、添付の請求項により規定される発明の要旨および範囲内における改良、同等物、および代替物をすべて包含する。

図３Ａは、全歯列弓領域口腔内走査の精度を向上するために付着された接続幾何学的形状ツール３００を有する、図１Ａに示される歯列弓領域１００の上面図である。歯列弓領域１００は、歯列弓１０２を含み、これは歯１０４および修復を必要とする歯欠損領域を含む。接続領域１１０は、歯列弓１０２を形成する区域１０６および１０８間に介在する。知られているように、修復プロセスは、歯列弓領域１００の模型の作製を伴うことがあり、その後模型は、歯列弓領域１００の特徴に一致する歯科ブリッジなどの修復装置の作製のために用いられ得る。例示的な歯科ブリッジは、歯列弓１０２の歯欠損領域内に挿入され得るインプラントおよびアバットメントなどの修復コンポーネントにより支持されるであろう。当然ながら、修復プロセスは、より高度な歯欠損領域を有する局部的区域など、歯列弓のより小さな区域を処置してもよい。

歯列弓領域１００の模型は、３次元口腔内走査から得られるデータセットの使用により作成され得る。口腔内走査の一例は、データセットを生成するために歯列弓領域１００を走査するのに使用され得る、手持ち式３次元口腔内スキャナを伴う。３次元口腔内スキャナの一例は、個々の歯または歯列弓領域１００全体などの対象領域から画像データを取込む２つのステレオカメラを含み得る。例示的な口腔内スキャナシステムは、限定されないが、３Ｍ Ｌａｖａ Ｃ．Ｏ．Ｓ．、Ｃａｄｅｎｔ ｉＴｅｒｏ（登録商標）デジタル印象システム、およびＳｉｒｏｎａ ＣＥＲＥＣ口腔内スキャナを含み得る。対応するソフトウェアは、スキャナからすべての画像をリアルタイムで取込み、対象領域の３次元模型を生成し、データセットをコンピュータに送信する。コンピュータ上でソフトウェアを使用して、得られたデータセットは、修復装置の準備として歯列弓領域１００の模型を作製するのに用いられ得る。歯列弓領域１００の寸法は、歯列弓領域１００全体についての模型を作製するのに必要であるため、走査されたデータセットは接続領域１１０の画像を含む。

走査中、接続領域１１０により表わされるデジタルデッドスペースは、「接続幾何学的形状」ツールにより覆われてもよく、これは、歯列弓１０２の空いている区域１０６および１０８間の間隙を埋める走査可能または規定可能な特徴を有する。接続幾何学的形状ツールは、歯列弓１０２など対象領域に一時的に付着され、接続領域１１０にわたって延びる。接続幾何学的形状ツールは、理想的には、接続領域１１０を走査するときに生成される走査データセットに登録する特異な特徴を含む。したがって、得られる走査されたデータセットは、接続領域１１０上に重ね合わされた走査可能または規定可能な特徴を含むため、接続幾何学的形状ツールにより歯列弓１０２および接続領域１１０の両方のより正確な走査を含む。

接続幾何学的形状ツールの一例は、図３Ａに示される均質メッシュグリッド３００である。メッシュグリッド３００は、歯列弓領域１００を走査する前に、歯列弓１０２の区域１０６および１０８の一方または両方上に固着される。これは、区域１０６および１０８ならびにメッシュグリッド３００に塗布される歯科用アクリルなどの接着剤により、または、区域１０６および１０８をメッシュグリッド３００に取付けるピンなどの機械装置により行なわれ得る。代替的には、インプラントが歯列弓１０２中に存在する場合、メッシュグリッド３００は、以下に説明するように、インプラントに取付けられるヒーリングアバットメントなどのコンポーネントを通して、直接または間接的に、それらのインプラントに結合され得る。この例でのメッシュグリッド３００は、金属を用いて作製され、２つの側レール３０４および３０６を有する枠３０２を含む。上述のように、側レール３０４および３０６は、好ましくは、走査手順の間に区域１０６および１０８に付着される。メッシュグリッド３００は、設定寸法の均一の四角形３１０を含む。四角形３１０の寸法は、接続幾何学的形状領域１１０を規定するスキャナ解像度に基づいて選択され、この例では、２ｍｍ四角形である。当然ながら、ポリマーなどの他の材料がメッシュ３００に用いられてもよい。さらに、四角形３１０のサイズには、他の寸法が選択されてもよい。最後に、四角形３１０の代わりに三角形、多角形などの他の形状が用いられてもよい。

歯列弓１０２にメッシュグリッド３００が付着されたまま、歯列弓１０２および接続幾何学的形状領域１１０の走査が行なわれ得る。歯１０４などの歯列弓領域１００の特徴は、特異な特徴を与えるため、歯列弓１０２の得られた走査データセットにより正確な寸法が得られ得る。メッシュグリッド３００が接続幾何学的形状領域１１０上に重ね合わされるため、区域１０６と１０８との間の分離もはっきりし、接続幾何学的形状領域１１０の走査は、グリッド３００の特異な特徴を識別する。接続領域１１０上のメッシュグリッド３００などの接続幾何学的形状ツールの規定可能な特徴に関するデータは、走査されたデータセットに基づいて求められる。接続領域１１０の寸法は、規定可能な特徴に関するデータに基づいて求められることにより、接続幾何学的形状領域１１０の正確な寸法が与えられる。得られたデータセットは、インプラント設置および／または修復プロセスのために、歯列弓１０２および接続幾何学的形状１１０の正確な模型を作成するのに用いられ得る。

図３Ｂは、別のタイプの接続幾何学的形状ツールを示す。これは、歯列弓領域１００を走査する前に、図１Ａの歯列弓１０２に付着される異質メッシュグリッド３５０である。図３Ｂのメッシュグリッド３５０は、既知の寸法および距離の異質の特徴を含み、走査されたデータセットにおいて認識を与えるとともに、誤差評価のための寸法データを与える。この例でのメッシュグリッド３５０はワイヤで作製され、２つの側レール３５４および３５６を有する枠３５２を含む。メッシュグリッド３５０は、第１の四角形３６２、第２の四角形３６４および長方形３６６などのグリッド構造３６０における多くの形状を有するグリッド構造３６０を含む。この例では、四角形３６２は４×４ｍｍの寸法を有し、四角形３６４は１．５×１．５ｍｍの寸法を有し、長方形３６６は１×２ｍｍの寸法を有する。さらに、形状３６２、３６４および３６６間の距離は、走査データセットの分析を助けるように選択される。メッシュグリッド３５０の異質グリッド形状は、グリッド形状の各々の特異な性質、およびこれらの間の既知の寸法により、より良い基準を設ける。グリッド構造３６０における形状の既知の寸法の使用は、これらの形状の走査データセットから得られる寸法と比較され得、走査された寸法と既知の実際の寸法との間の差に基づいて誤差補正率が求められ得る。したがって、走査されたデータセットは誤差補正率に基づいて補正され、補正された口腔内走査データセットが生成される。

図４は、全歯列弓走査の精度を向上させるための別のタイプの接続幾何学的形状ツールを示す。図４の接続幾何学的形状は、図１Ａの歯列弓領域１００に挿入され得るメッシュグリッド４００である。この例でのメッシュグリッド４００は金属で作製され、２つの側レール４０４および４０６を有する枠４０２を含む。上述のように、メッシュアーチ４００は、歯列弓１０２に付着される。メッシュ４００は、設定寸法を有し、グリッドからなる均一の四角形４１０を含む。均一の四角形４１０は、接続幾何学的形状領域１１０上に重ね合わされたとき、区別可能な特徴を与える。さらなる特徴がグリッド内のポイントに取付けられ、物体４１２、４１４、４１６および４１８を含み得る。これらは、メッシュグリッド４００に特異な寸法特徴を与えるために含められる。物体は、物体４１２などの円柱形、物体４１４などの四角形、物体４１６などの長方形、および物体４１８などの六角形を含むことができる。物体４１２、４１４、４１６および４１８は、走査されたデータセットから得られる特徴の基準のために既知の寸法を有する特徴のライブラリを構成する。

図４では、メッシュ４００は、既知の寸法の（好ましくは、互いに相対的な既知の距離を有する）物体４１２、４１４、４１６および４１８などの物体を含む。メッシュ４００は、歯列弓領域１００において接続幾何学的形状領域１１０上に重ね合わされる。メッシュ４００ならびに物体４１２、４１４、４１６および４１８は、接続幾何学的形状領域１１０上に重ね合わされる識別可能な特徴を作成する。既知の寸法は、円形物体４１２の直径、四角形および長方形物体４１４および４１６の長さおよび幅、ならびに六角形物体４１８の辺長さおよび高さを含み得る。これらの物体およびこれらの寸法は、一旦走査されると、走査されたデータセットを分析するのに用いられるソフトウェアアルゴリズムにより自動的に識別される。その後、誤差（または歪み）評価が実行され、物体の実際の寸法と比較して、物体の既知の寸法の口腔内走査読取を評価することにより、走査データにおけるずれが求められ得る。この誤差評価の出力は、走査データセット全体（歯列弓領域１００および接続幾何学的形状１１０の特徴を含む）の補正を可能にする。この技術は、患者および較正物体を同時に走査し、その後、較正物体の走査から得られる寸法の読取に基づいて、走査データセットを誤差補正することに類似する。

向上された誤差補正プロセスは、接続幾何学的形状領域１１０において既知の寸法を有する物体４１２、４１４、４１６および４１８などの物体を含んで使用され得る。メッシュ４００上の物体４１２、４１４、４１６および４１８の寸法は既知であるため、このような物体の走査された寸法は、歯列弓領域１００において走査されたすべての物体の走査された寸法と走査された物体の実際の寸法との間の何らかの誤差を補正する目的で、走査中にリアルタイムで分析され得る。何らかの逸脱の補正は、スキャナ出力から得られる次のデータに入力されて、歯列弓領域１００の他の特徴の走査からのデータを補正し得る。このような誤差補正は、走査データが取込まれているときにリアルタイムで行なわれ得、物体４１２、４１４、４１６および４１８のいずれかまたはすべてなどの既知の寸法の対応する物体を有する接続領域１１０の一部が、走査取得手順中ずっとスキャナの見えるところにある限り、実行可能である。

精度を増大させる別のプロセスは、口腔内走査手順における患者の事前のコンピュータ断層撮影（ＣＴ）スキャンからのデータの取込みである。このようなＣＴスキャンはｘ線技術に基づき、外科的計画のためなど任意の目的のために行なわれ得る。歯列弓領域１１０のＣＴスキャンは、歯列弓領域１００における骨および歯などの目印物体を取込むが、ＣＴ走査プロセスの性質により、軟組織は取込まない。次の口腔内走査は、歯列弓領域１００において歯および組織を撮像するが、上述のように、均質接続領域１１０において歪みを受ける。しかしながら、ＣＴスキャンの結果が分析され、口腔内走査からのデータセットと比較されて、口腔内走査データセットが誤差補正され得る。

このとき、全歯列弓口腔内走査は、この二次的走査において歯１０４（または他の堅牢な幾何学的形状）を事実上再整列させて、より正確な初めのＣＴスキャンと一致させることにより補正され得る。これは、接続領域１１０上に接続幾何学的形状ツールを重ね合わて歯列弓領域１００を走査する必要なしに、全歯列弓口腔内走査におけるずれを除去する。図１Ａにおける歯１０４などのある目印物体を設けるのは、両方の走査ともに共通であり、ＣＴスキャンから得られる目印物体の参照寸法と目印物体の口腔内走査から得られる寸法との比較に基づいて、口腔内走査データセットに対して誤差補正が行なわれ得る。得られた誤差補正は、歯列弓領域の口腔内走査データセットに適用されて、補正された口腔内走査データセットを生成し得る。十分な誤差補正を与えるために、すべての歯または他の幾何学的形状が両方の走査において存在することが好ましいが、これは必ずしも必要ではない。

走査されたデータセットの精度を増大するために、別のタイプの接続幾何学的形状ツールとともに専用のアバットメントが使用されてもよい。図５Ａは、図１Ａの歯列弓領域１００を示し、ここでは、ヒーリングアバットメント５００が、永久修復のために歯列弓１０２を作製する目的で、歯列弓１０２の顎内に沈められたインプラント（図示せず）に取付けられている。知られているように、ヒーリングアバットメント５００は、インプラント上方の歯肉について既知の幾何学的形状を与える。この例では、ヒーリングアバットメント５００は、本明細書中に参照により援用される、「印象を取る際の使用のための治療コンポーネントおよびそれを製造するための方法（"Healing components for use in taking impressions and methods for making the same"）」のタイトルを有する、米国特許第６，７９０，０４０号に示されるような、アバットメントおよびその下に存在するインプラントの寸法および場所についての情報を含む、エンコードヒーリングアバットメントである。

図５Ｂは、歯列弓領域１００を走査する前にヒーリングアバットメント５００に取付けられる専用走査プレート５０２を示す。走査プレート５０２は、接続幾何学的形状領域１１０内に延ばされ、図１Ａにおける歯列弓領域１００上で接続幾何学的形状ツールとして用いられ得る。走査プレート５０２は特異な特徴を有するため、接続領域１１０の走査データセットは、より正確な幾何学的形状寸法を与える。

図５Ｃは、図５Ｂのヒーリングアバットメント５００および走査プレート５０２のクローズアップ図である。ヒーリングアバットメント５００は上面５１２を含み、上面５１２はソケット５１４を含み、ソケット５１４は、ねじ山５１６を有するねじ（一部図示）を保持する。ねじ山５１６は、噛み合い側面を有するソケット５１８を含み、これは、歯列弓１０２内に埋込まれたインプラントにアバットメント５００を保持するようにねじを締付けるための駆動装置を取付けるためである。ヒーリングアバットメント５００の上面５１２は、１以上のエンコード特徴５２０を含み、これらは、ヒーリングアバットメント５００およびその下に存在するインプラントの既知の寸法測定値および場所を示す。

側壁５２２は、アバットメント５００から延びており、走査プレート５０２を支持し、方向付ける機能を有する窪み特徴５２４を含む。走査プレート５０２は、アバットメント５００と同一の直径である穴５３０を有する。走査プレート５０２は、側壁５２２を介してアバットメント５００に接続され、窪み５２４上に載置されることにより、走査プレート５０２を接続領域１１０に対して定位置に固定する。代替的には、穴５３０は、走査プレート５０２を定位置に固定するのを助ける窪み５２４に一致する回転止めを含み得る。代替的には、走査プレート５０２は、穴５３０の代わりに、嵌め合わせポストを含み得る。嵌め合わせポストは、ねじ山５１６のソケット５１８内にロックされて、走査プレート５０２のスナップイン取付けを設け得る。接続幾何学的形状ツールをヒーリングアバットメント５００に接続する他の方法も存在する。

走査プレート５０２は、既知の寸法の突出物体５３６および５３８を有する上面５３４を含む。走査プレート５０２は接続幾何学的形状領域１１０内に延びるため、口腔内走査を行なって、物体５３６および５３８などの走査プレート５０２の特異な特徴または走査プレート５０２自体の全体的な形状を検出し得る。代替的には、走査プレートの部分は、接続幾何学的形状領域１１０内に延びるメッシュ構造のための支持体であり得る。

臨床医は、走査プロセスの前に、歯列弓領域１００において走査プレート５０２をヒーリングアバットメント５００に取付ける。走査プレート５０２は、接続幾何学的形状領域１１０全体を埋める必要はないが、最適な走査のためには、少なくとも２つの走査プレート５０２の一部が各ＩＯＳデジタル走査フレーム内に取込まれるべきである。その後、走査プレート５０２がその上に重ね合わされた歯列弓１０２および接続領域１１０の走査プロセスが開始され得る。上述のように、走査プレート５０２上の物体５３６および５３８の寸法が既知であるため、誤差補正は、既知の寸法と、走査されたデータセットから物体が求められるときに得られる物体の寸法とを比較することにより、リアルタイムで行なわれ得る。得られた走査されたデータセットは、リアルタイムで誤差補正され得る。

走査プレート５０２が、歯１０４または歯列弓１０２の他の対象領域など、取得される必要のある歯列弓領域１００においてその下に存在する幾何学的形状をブロックしてしまう場合、走査プレート５０２なしで歯列弓領域１００の初めの走査を取ってもよい。その後、走査プレート５０２を定位置に置いて、歯列弓領域１００の第２の走査を取ってもよい。その後、参照物体としての第２の走査から、ヒーリングアバットメント５００を用いた走査プレート５０２なしの初めの走査が誤差補正され得る。

歯列弓１０２内に埋込まれるインプラントとともに、他の適合可能な装置が組込まれてもよい。たとえば、図５Ｂのヒーリングアバットメント５００およびプレート５０２を用いずに、走査プロセス中およびアバットメントの取付けの前に、接続幾何学的形状ツールがインプラントに直接結合されてもよい。インプラントは、歯列弓１０２の表面に直交する中心軸を有する。インプラントに嵌め合い可能な接続幾何学的形状ツールは、インプラントに接続可能な支持体を有する。たとえば、インプラントがねじ切りされたソケットを有する場合、接続幾何学的形状ツールの支持体はねじ切りされてもよい。他の代替的実施形態として、ソケットの形状に一致する部材または六角形接続インターフェイスが含まれ得る。インプラントに嵌め合い可能な接続幾何学的形状ツールは、インプラントの中心軸に交差するアームを含み得る。接続幾何学的形状ツールがインプラント内に挿入されると、これにより、アームは、図５Ｂに示される走査プレート５０２と同様に接続領域にわたって延びる。上述のように、アームは、接続領域１１０上に重ね合わされると、より正確な走査を与える特徴を設ける。当然ながら、任意の数のインプラントに嵌め合い可能な接続幾何学的形状ツールがインプラントに取付けられ、図１Ａの接続領域１１０上に重ね合わされる走査可能な特徴を与えてもよい。たとえば、インプラントが区域１０６および１０８内に埋込まれる場合、対応する接続幾何学的形状ツールは、歯列弓１０２の両側から接続領域１１０内に延びるであろう。言い換えると、接続幾何学的形状ツールは、（米国特許第６，７９０，０４０号によるマーキングのように）インプラント上方の特徴を有し得、これらは、舌または口蓋などの接続領域１１０の軟組織にわたってつながる横方向伸長部分（メッシュ、アームなど）を有するとともに、下に存在するインプラントの場所および方向を識別できるようにする。

図５Ａのヒーリングアバットメント５００は、歯列弓１０２に設置されると、接続幾何学的形状領域１１０上に重ね合わされるべき他のタイプの接続幾何学的形状ツールを取付けるために用いられ得る。たとえば、図６Ａは、図１Ａの接続領域１１０上に重ね合わされる図３Ａのメッシュ３００と同様のメッシュ６００を示す。この例では、歯列弓１０２内にインサート（図示せず）が挿入されている。ヒーリングアバットメント６１０は、この例では、図６Ａの歯列弓１０２内に埋込まれたインサートに接続されている。ヒーリングアバットメント６１０の各々は、修復プロセス中に他の装置にアバットメント６１０を取付けるためのソケット６１２を有する。この例では、図６Ｂに示されるように、ヒーリングアバットメント６１０のそれぞれのソケット６１２内に専用のピン６１４が挿入されている。ピン６１４は、メッシュ６００に取付けられて、走査プロセス中に接続領域１１０にわたってメッシュ６００を定位置に保持する。当然ながら、ヒーリングアバットメント６１０の代わりに、歯列弓１０２中に埋込まれたインサートに接続される他の取付部材を用いて、メッシュ６００を定位置に保持してもよい。

ここで、図７に示されるフロー図とともに図１および図３〜図６を参照して、コントローラで実行され得る一例の走査プロセスの動作を説明する。図７のフロー図は、正確な口腔内走査を実施するための例示的な機械可読指示を表わす。この例では、機械可読指示は、（ａ）プロセッサ、（ｂ）コントローラ、および／または（ｃ）１つ以上の他の好適な処理装置、による実行のためのアルゴリズムを含む。アルゴリズムは、たとえば、フラッシュメモリ、ＣＤ−ＲＯＭ、フロッピーディスク、ハードドライブ、デジタルビデオ（汎用）ディスク（ＤＶＤ）、または他のメモリ装置などの触知可能な媒体に格納されたソフトウェアで具現化され得るが、当業者は、アルゴリズムの全体および／または一部が、代替的に、プロセッサ以外の装置により実行され得る、および／または、周知の方法でファームウェアもしくは専用ハードウェアで具現化され得る（たとえば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラム可能な論理装置（ＰＬＤ）、フィールドプログラム可能な論理装置（ＦＰＬＤ）、フィールドプログラム可能なゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、個別論理などにより実施され得る）ことを容易に理解されるであろう。たとえば、プロセスの任意またはすべてのコンポーネントは、ソフトウェア、ハードウェア、および／またはファームウェアにより実施され得る。さらに、図７のフローチャートにより表わされる機械可読指示の一部またはすべては、手動で実施され得る。さらに、例示的なアルゴリズムは、図７に図示するフローチャートを参照して説明されないが、当業者は、例示的な機械可読指示を実施する多くの他の方法を代替的に使用してもよいことを容易に理解されるであろう。たとえば、ブロックの実行の順は変更され得る、および／または、記載されるブロックの一部は変更、削除、もしくは組合せされ得る。

図７は、修復目的のために、図１Ａの歯列弓領域１００の正確な走査を与えるためのプロセスのフロー図である。初めに、図３Ａのメッシュ３００、図３Ｂのメッシュ３５０、図４のメッシュ４００または図５Ａ〜図５Ｃの走査プレート５０２などの接続幾何学的形状ツールが、歯列弓１０２に対して付着され、図１Ａの接続幾何学的形状領域１１０の少なくとも一部上に重ね合わされる（７００）。上述のように、接続幾何学的形状ツールは、スキャナにより登録され得る規定可能な特徴を有する。その後、接続幾何学的形状ツールの既知の特徴の寸法が、スキャナコントローラに入力される（７０２）。これらの寸法はさらに、スキャナコントローラによる簡便なアクセスのための特定の接続幾何学的形状ツール用のライブラリに事前に格納されてもよい。たとえば、図４の物体４１２、４１４、４１６および４１８などの物体が接続幾何学的形状領域１１０上に重ね合わされた場合、物体の寸法は、誤差補正目的のためにメモリに格納される。

各走査フレーム毎に接続幾何学的形状ツールの少なくとも一部を含むように、歯列弓領域１００および接続幾何学的形状領域１１０の走査が開始される（７０４）。好ましくは、走査されたデータセットを生成するために対象領域の画像を取込むのに、手持ち式ＩＯＳ装置が用いられる。接続領域上の接続幾何学的形状ツールの特徴に関するデータは、走査からのデータセットに基づいて求められる（７０６）。取込まれた物体の寸法は、既知の寸法の記録された入力と比較されて、誤差補正情報が求められる（７０８）。誤差補正情報（７０８）は、走査からのデータ入力内に組込まれて、補正された走査データセットが生成される（７１０）。次に、歯列弓領域および接続幾何学的形状の完全なデータセットが出力されて、模型構築の目的のために歯列弓領域１００の寸法を求めるためなどのさらなる処理に適用される（７１２）。歯欠損領域および歯１０４などの歯列弓１０２の特徴の寸法の測定は、補正された走査データセットにより求められ得る（７１４）。接続領域１１０の寸法は、補正されたデータセットからの接続幾何学的形状ツールの特徴に関するデータに基づいて求められ得る（７１６）。

本開示の特定の実施例および用途を図示し、説明したが、本開示は、ここに開示されたとおりの構造および構成に限定されず、さまざまな改良、変更、およびバリエーションが、添付の請求項に規定される発明の要旨および範囲から逸脱せずに上記の説明から明らかとなり得ることが理解されるべきである。

Claims (20)

1. 歯列弓領域の３次元走査を与える方法であって、前記歯列弓領域は、２つの区域と前記２つの区域間の均質な接続領域とを有し、前記方法は、
   複数の規定可能な特徴を有する接続幾何学的形状ツールを前記歯列弓領域に対して付着させるステップを含み、前記複数の規定可能な特徴は、前記接続領域の少なくとも一部の上に重ね合わされ、前記接続幾何学的形状ツールは、メッシュグリッドであり、前記メッシュグリッドは、前記グリッドの寸法より大きい寸法を有する複数の異なる幾何学的形状を含み、前記方法はさらに、
   前記歯列弓領域を走査し、前記歯列弓領域の走査されたデータセットを生成するステップと、
   前記走査されたデータセットに基づいて、前記接続領域上に重ね合わされた前記接続幾何学的形状ツールの前記規定可能な特徴に関するデータを求めるステップと、
   前記規定可能な特徴に関する前記データに基づいて、前記接続領域の寸法を求めるステップとを含む、方法。
2. 前記幾何学的形状は、少なくとも２つの異なる寸法を有する、請求項１に記載の方法。
3. 前記規定可能な特徴の既知の寸法と、前記規定可能な特徴に関するデータから求められる前記規定可能な特徴の対応する寸法とに関連する、前記走査されたデータセットのずれを求める誤差評価を行なうステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記誤差評価に基づいて前記走査データセットを補正し、補正された口腔内走査データセットを生成するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記誤差補正は、リアルタイムで行なわれる、請求項３に記載の方法。
6. 前記メッシュグリッドは、所定寸法を有する少なくとも１つの物体を含む、請求項１に記載の方法。
7. 前記歯列弓領域は、前記歯列弓領域に固定された少なくとも１つのアバットメントを含み、前記接続幾何学的形状ツールは、前記アバットメントに取付けられ、前記接続領域にわたって延びる、請求項１に記載の方法。
8. 前記接続幾何学的形状ツールは、プレートである、請求項７に記載の方法。
9. 前記プレートは、所定寸法の物体を含む、請求項８に記載の方法。
10. 歯列弓領域の走査されたデータセットを生成するためのシステムであって、前記歯列弓領域は、２つの区域と、前記２つの区域間の均質な接続領域とを含み、前記システムは、
    コントローラと、
    前記コントローラに連結される口腔内スキャナと、
    前記接続領域上に重ね合わされるように前記歯列弓領域に付着可能な接続幾何学的形状ツールとを備え、前記接続幾何学的形状ツールは、少なくとも１つの規定可能な特徴を含み、前記接続幾何学的形状ツールは、メッシュグリッドであり、前記メッシュグリッドは、前記グリッドの寸法より大きい寸法を有する複数の異なる幾何学的形状を含み、
    前記コントローラは、前記口腔内スキャナからの複数の画像を含む走査データを受付け、前記規定可能な特徴に関するデータに基づいて、前記均質な接続領域の寸法を求めて前記歯列弓領域の３次元データセットを求めるように機能する、システム。
11. 前記幾何学的形状は、少なくとも２つの異なる寸法を有する、請求項１０に記載のシステム。
12. 前記コントローラは、前記規定可能な特徴の既知の寸法と、前記規定可能な特徴に関するデータから求められる前記規定可能な特徴の対応する寸法とに関連する、前記走査されたデータセットのずれを求める誤差評価を行なう、請求項１０に記載のシステム。
13. 前記コントローラは、前記誤差評価に基づいて前記走査データセットを補正し、補正された口腔内走査データセットを生成する、請求項１０に記載のシステム。
14. 前記誤差補正はリアルタイムで行なわれる、請求項１２に記載のシステム。
15. 前記メッシュは、所定寸法を有する少なくとも１つの物体を含む、請求項１０に記載のシステム。
16. 前記歯列弓領域は、前記歯列弓領域に固定された少なくとも１つのアバットメントを含み、前記接続幾何学的形状ツールは、前記アバットメントに取付けられ、前記接続領域にわたって延びる、請求項１１に記載のシステム。
17. 前記接続幾何学的形状ツールは、プレートである、請求項１６に記載のシステム。
18. 前記プレートは、所定寸法の物体を含む、請求項１７に記載のシステム。
19. 歯列弓領域の３次元走査を与える方法であって、前記歯列弓領域は、２つの区域と前記２つの区域間の接続領域とを有し、前記方法は、
    前記歯列弓領域に対して複数の規定可能な特徴を有するメッシュグリッドの接続幾何学的形状ツールを前記第１のインプラントに付着するステップを含み、前記複数の規定可能な特徴は、前記接続領域の少なくとも一部の上に重ね合わされ、前記接続幾何学的形状ツールは、グリッド構造を含むメッシュグリッドであり、各グリッド構造は、寸法および形状を有し、前記メッシュグリッドは、前記グリッド構造の寸法よりも大きい寸法、および、前記グリッド構造の形状とは異なる形状のうち少なくとも１つを有する複数の幾何学的形状を含み、前記方法はさらに、
    前記歯列弓領域を走査して、前記歯列弓領域の走査されたデータセットを生成するステップと、
    前記走査されたデータセットに基づいて、前記接続領域上に重ね合わされた前記接続幾何学的形状ツールの前記規定可能な特徴に関するデータを求めるステップと、
    前記規定可能な特徴に関するデータに基づいて、前記接続領域の寸法を求めるステップとを含む、方法。
20. 歯列弓領域の走査されたデータセットを生成するためのシステムであって、前記歯列弓領域は、２つの区域と、前記２つの区域間の接続領域とを含み、前記システムは、
    コントローラと、
    前記コントローラに連結される口腔内スキャナと、
    前記接続領域上に重ね合わされるように前記歯列弓領域に付着可能な、グリッド構造を含むメッシュグリッドとを備え、各グリッド構造は、寸法および形状を有し、前記メッシュグリッドは、前記グリッド構造の寸法よりも大きい寸法、および、前記グリッド構造の形状とは異なる形状のうち少なくとも１つを有する複数の幾何学的形状を含み、
    前記コントローラは、前記口腔内スキャナからの走査データを受付けて、前記複数の幾何学的形状に関するデータに基づいて、前記接続領域の寸法を求めるように機能する、システム。

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