JP6449176B2 - 歯科補綴物の歯表面の作成及び歯科修復物の製作のための方法 - Google Patents

Description

本発明は、それぞれの上顎弓に複数の歯が位置している上顎骨レイアウトの３Ｄデータ記録及び下顎骨レイアウトの３Ｄデータ記録から始まる、歯科補綴物の歯表面の構築及び歯科修復物の製作のための方法であって、上顎骨レイアウトの歯と下顎骨レイアウトの歯とは、咬頭嵌合において複数の接触点で相互に接触する、方法に関する。

更に、本発明は、データ媒体だけでなくコンピュータプログラム、及びコンピュータプログラムについてのコンピュータ制御に関する。

しかしながら、上顎骨レイアウトを相互に対して適切に配置することは、歯科補綴物部品の歯表面を構築及び製作するため、又は歯の位置を修正するために必要である。

公知の、利便性又は精度が異なる従来のツールは、形態を考慮に入れることなく、対向する顎をそれらがかたく接触するまできっちりと引き寄せるか、又は完全に手動で制御しなければならない。

頬側位置合わせ及び咬合位置合わせ（別名、圧迫咬合）において、２つの顎の相互に対するアラインメントは、１つ以上の頬側写真又は咬合位置合わせを用いて計算される。

しかしながら、関係を設定するこの方法には数値限界が存在する。

写真の位置における局所解像精度は、少し離れた対向位置での一致についての達成精度をレバー効果を介して決定する。

例えば、２５μｍの局所精度を仮定すると、２００μｍの結果が平均８ｃｍ離れている顎の対向側で生じる。

１２μｍまで走査精度を２倍にすれば、さらに対向側で１００μｍの結果を生じさせる。

１つの可能な最適化は、誤差を確認するために、頬側位置合わせ又は咬合位置合わせに対して複数の場所を利用することである。

この方法は、頬側位置合わせ又は圧迫咬合の情報が利用できるときに使用されることができるにすぎない。

問題を解決するための別のオプションは、直接又は事前位置合わせ後に、相互に対する顎の自由移動、空間内の３軸での、すなわち縦方向での、及び空間内の３軸の周りでの移動を可能にすることである。

ユーザーは、真のモデル上で有したであろう物理的接触の感覚に依存することができずに、仮想３Ｄ空間に停留している接触状況を手によって全く視覚的に自由に確立しなければならない。

モデルの第一及び第二の３Ｄデータ記録に手動で３つの所望の点を画定すること（これらの点は、第二の３Ｄデータ記録だけでなく第一の３Ｄデータ記録にも含まれている）、及び３Ｄデータ記録の相関を確立することは、独国特許出願公開第１０ ２００５ ０１１ ０６６（Ａ１）号から公知である。

対向する顎の歯表面は、１つのモデルに含まれ得るが、異なるモデルは相関しない。

望ましい最大の咬頭嵌合が、通常の技工所において咬合器の中の締着された石膏模型に関してこれまでにわかっているいかなる場合においても考慮に入れられることができないことは不利である。

したがって、望ましい接触点の決定は、手動による適合に遅れをとっており、及び／又は不十分にしか方法の目標を満たさない。

本発明の目的は、ユーザーが、所定の下顎骨及び上顎骨レイアウトに対して望ましい接触状態を生成でき、したがって相互に対する割り当てを決定し、それにより、歯科補綴物部品の歯表面を構築及び製作し、又は歯の位置を修正するために用いるツールを提供することである。

この目的は、歯科補綴物部品の歯表面の構築及び歯科修復物の製作のための本発明に従う方法によって達成される。

各々が顎のそれぞれの歯槽弓に配列されたいくつかの歯を有し、上顎骨レイアウトの歯及び下顎骨レイアウトの歯が多くの接触点を有する多点接触を有する下顎骨レイアウトの３Ｄデータ記録及び上顎骨レイアウトの３Ｄデータ記録から始まる割り当ては、
−共通の咬合方向が、上顎骨レイアウトの３Ｄデータ記録及び下顎骨レイアウトの３Ｄデータ記録から自動的に決定され、
−顎の歯槽弓での歯の位置が、上顎骨レイアウトの３Ｄデータ記録及び上顎骨レイアウトの３Ｄデータ記録において自動的に決定され、
−少なくとも相互にほぼ対向する表面要素が、顎の歯槽弓での歯の位置に基づいて、予想されたように、少なくとも１つの側で自動的に識別され、
−対向する表面要素のうちの少なくとも１つの側で、接触することになる表面要素が、ユーザーによって及び／又はほぼ自動的に選択され、
−対向する表面要素のうちの別の側で、接触すべき表面要素が、ユーザーによって及び／又はほぼ自動的に選択され、
−対向する表面要素の両側に存在する領域が、切り抜かれて表面対を形成し、
−切抜き表面対だけが、最適化アルゴリズムによって相互からの距離が最小にされ、それにより、
−表面対についての最適化された割り当てが、上顎骨レイアウトの３Ｄデータ記録全体及び上顎骨レイアウトの３Ｄデータ記録全体に移すことができ、
−歯科補綴物部品の歯表面の構築及び歯科修復物の製作は、このように割り当てられた３Ｄデータ記録を用いることによって行われる接触最適化によって実行される。

有利なことに、相互に前方を横切ることができる表面対だけが、考慮に入れられることができる。

なんらの接触もあり得ない表面対についての錯誤は、この選択によって防止される。

最適化アルゴリズムは、上顎骨レイアウトの３Ｄデータ記録と下顎骨レイアウトの３Ｄデータ記録との貫入のない全体的レイアウトを有利に提供することができる。

最適化における、この制限に起因した現実のモデルの作用及び割り当てを理解することが可能である。

上顎骨レイアウトの３Ｄデータ記録及び下顎骨レイアウトの３Ｄデータ記録の概略の割り当ては、有利なことに事前位置合わせによって達成することができる。

事前位置合わせは、少なくともほぼ対向する表面要素を画定する助けとなる。

選択された表面要素は、咬合方向のそれぞれの別の側に自動的に投影されることができ、したがって選択されることができる。

このように、１つの側だけで選択された領域から別の側までの自動転送が可能である。

最適化が更に必要な表面要素だけが、有利なことに目標の方法で選択することができる。

本発明は、このように、接触表面が概略的にマークが付けられる方法に基づいている。

マークが付けられていない表面は、接点を生成することに対して考慮に入れられない。

概して、しかしながら、咬合器の中の本物の石膏模型についても生じるような貫入のない全体的レイアウトが考慮に入れられる。

関連及び対向する表面対は識別され、相互に前方を横切ることができる表面を考慮に入れて、最適化アルゴリズムによって局所距離最小へと導かれ、これが望ましい接触点を与える。

相互に面する表面の割り当てを単純化するための顎の事前位置合わせが存在してもよく、それは、例えば、頬側位置合わせを伴うユーザーフレンドリーなプロセスに実装することができる。

本発明は、また、コンピュータプログラムに関し、特に、本発明に従う方法によって制御することができるＣＡＤ／ＣＡＭプログラムに関する。

コンピュータプログラムは、上顎骨レイアウトの少なくとも１つの３Ｄデータ記録又は下顎骨レイアウトの少なくとも１つの３Ｄデータ記録をモニターに表示するように設定され、３Ｄデータ記録は、コンピュータプログラムが３Ｄデータ記録の割当てによってもたらされることができるコンピュータプログラムの状態を示すマークを有する。

本発明は、本発明に従うコンピュータプログラムを格納するデータ媒体に更に関する。

本発明は、また、コンピュータプログラムを管理するためのコンピュータに関する。

本発明の例示的な実施例は、図面に図示され、以下の記述においてより詳細に説明される。

図中、
相互にほぼ整列している上顎骨レイアウトの３Ｄデータ記録及びそれぞれの下顎骨レイアウトの３Ｄデータ記録を示す。 識別された対向する表面要素を伴う基本ダイアグラムとしての相互にほぼ整列した２つの３Ｄデータ記録を通る断面を示す。 割り当てのために考慮に入れられた両側の選択された表面要素を示す。 咬合方向の投影によって範囲が決められた領域を示す。 対向するマークが付けられた表面対として図４Ａからの範囲が決められた領域に示す。 最適化のために使用される図４Ｂからの切抜き領域を示す。 最初の接触状態を用いた事前位置合わせの後の上顎骨の３Ｄデータ記録を示す。 選択された表面要素を伴う図５からの３Ｄデータ記録を示す。 最適化の後の接触状態を伴う図５からの上顎骨の３Ｄデータ記録を示す。 石膏模型としての上顎骨と、最大限の咬頭嵌合での咬合器の接触状態との比較を示す。 データ媒体、方法を実行するためにコンピュータ、及び歯科補綴物部品を製作するための加工機械を示す。

本発明の一実施形態において、ＣＡＤ／ＣＡＭプログラムは、歯科補綴物部品の歯表面の構築及び歯科修復物の製作のための装置において実行される（例えば、本出願人からのＣＥＲＥＣ、ＡＣ＋ＭＣ、ＸＬ）。

ＣＡＤ／ＣＡＭプログラムは、図１に示されている上顎骨レイアウトの３Ｄデータ記録１及び下顎骨レイアウトの３Ｄデータ記録２をスクリーンに表示するように設定され、その各々は、複数の歯５、６が顎３、４のそれぞれの歯槽弓に配列されている。

共通の咬合方向は、上顎骨レイアウトの３Ｄデータ記録１と下顎骨レイアウトの３Ｄデータ記録２とから公知の方法で自動的に決定される。

更に、顎３、４の歯槽弓における歯５、６の位置は、上顎骨レイアウトの３Ｄデータ記録１及び下顎骨レイアウトの３Ｄデータ記録２において公知の方法で自動的に決定される。

上顎骨レイアウト１の歯５と下顎骨レイアウト２の歯６とは、咬頭嵌合において多くの接触点を伴う多点接触を有し、これは、３Ｄデータ記録の個々の検出の際には未知であるので、割り当てが、３Ｄデータ記録の相関によって最初に確立されなければならない。

このための手法は、次の通りである：顎３、４の歯槽弓の歯５、６の位置に基づいて、少なくとも１つの側、すなわち２つの顎レイアウトのうちの１つにおける少なくともほぼ対向する表面要素に基づいて、予期したように、自動的に識別される。

図２は、歯５、６において識別される対向する表面要素を伴う基本的なダイアグラムとしての、相互にほぼ整列している２つの３Ｄデータ記録１、２を通る断面を示す。

図３は、両側、すなわち、上顎骨レイアウトの３Ｄデータ記録１及び下顎骨レイアウトの３Ｄデータ記録２での割り当てに対する問題における選択された表面要素７〜９を示す。

接触すべき表面は、自動的に又はユーザーによってほぼ選択される。

対向する表面要素のうちの別の側において、接触すべき面素は、ユーザーによって及び／又はほぼ自動的に選択される。

表面は、種々の方法で：ユーザー入力によって、歯の幾何形状、特に曲率の助けを借りて自動的に、生体エネルギー学の助けを借りて自動的に、高さパラメータに基づいて自動的に決定することができるが、ある表面部分は含まれることができ、ある表面部分は除外されることができる。

この選択は、ユーザーによって、例えば、３Ｄモデルを描き、クリックし、境界線を引くことによってなされることができ、相互に対する顎の事前位置合わせによって対向する顎に自動的に移すことができる。

「多すぎる」表面、すなわち十分な接触によって既にマークが付けられた表面にさえ向かう傾向、又は目標とされる態様において、最適化の更なる必要がある表面にだけ向かう傾向があり得る。

図４Ａは、割り当てられた表面要素の領域を示し、図３に従う選択の後に、直線１０によって示される咬合方向でのそれぞれの別の面への自動投影によって範囲を定めることができる。

図４Ｂは、選択された対向する表面対１１、１２として投影によって範囲が定められた図４Ａからの領域を示し、図４Ｃは、図４Ｂからの切抜き領域を示し、それは、最適化のために使用され、対向する表面要素の両面に存在して、表面対１１、１２を形成する。

接点は、切抜き表面対だけが、最適化アルゴリズム、例えば、表面についての好適な評価関数による滑降シンプレックス法によって相互からの距離が最小にされるという事実によって最適化される。

接点レイアウトは、顎全体のモデルの代わりにこれらの不連続領域だけが使用されるという事実によって改善される。

表面対についての最適化された割り当ては、上顎骨レイアウトの３Ｄデータ記録全体及び下顎骨レイアウトの３Ｄデータ記録全体に移される。

図５〜図８は、描かれた表面、及び咬合器の中の石膏模型での実際の本物の接触状態について比較された前後の状態のスクリーンショットを示す。

望ましい本物の接点を生成するだけでなく、事前位置合わせについて存在する貫入を解像することが更に可能であることが分かる。

更に、接触フィルムによって着色された本物の接点を伴う咬合器の中のモデルと比較すると、計算結果がいかに現実的で正確であるかを示している。

図５は、最初の接点レイアウトによる事前位置合わせの後の上顎骨の３Ｄデータ記録を示す。

例においては、１つの顎半分は、過少の接触を有し、他の顎半分は、矢印によって示されるような過多の接触及び貫入さえも有する傾向がある。

本発明に従う方法を実行するために、歯の表面要素２１〜２８は、図６に示されるように、例の顎の両側において図５からの３Ｄデータ記録の中で選択されるが、その理由は、両側における事前位置合わせの最適化が必要だからである。

図７は、最適化の後における接触状態を伴う図５からの上顎骨の３Ｄデータ記録を示し、接触点は矢印によって再び示されている。

図８に示されている上顎骨の接触状態との比較は、最大の咬頭嵌合での咬合器の中の石膏模型と同じように、矢印によって再びここで示されている全ての実質的な接触点における一致を示す。

このように割り当てられたモデルに基づいて、歯科補綴物部品の歯表面の構築及び歯科修復物の製作は、このように割り当てられた３Ｄデータ記録を用いて実行されることができる。

例えば、咬合を鉛直方向に増大させるための後続の処置が考えられ、それにより、例えば、修復物をうまく生成した後においてさえ、この方法は、次に計算される修復物を含むモデル走査に再び適用されることができる。

図９は、コンピュータプログラムが格納されるデータ媒体３１、方法を実行するためのモニター３３及び入力手段３４を有するコンピュータ３２、並びに拡大されたクラウンとして図示されている歯科補綴物部品３６を製作するための加工機械３５を示す。

Claims (6)

1. 装置によって実行される、歯科補綴物部品の歯表面の構築及び歯科修復物を製作するための方法であって、前記方法は、
   （１）各々が顎のそれぞれの歯槽弓に配列された複数の歯を有する上顎骨レイアウトの３Ｄデータ記録及び下顎骨レイアウトの３Ｄデータを記録する工程であって、
   咬頭嵌合における前記上顎骨レイアウトの歯及び前記下顎骨レイアウトの歯は、複数の接触点を伴う多点接触を有している、工程と、
   （２）複数の前記接触点に関して、アルゴリズムに基づきデータの最適化を行う前に処理を行うべき前記データの割り当て（アロケーション）を行う工程であって、前記割り当てが、
   （２−１）−前記上顎骨レイアウトの３Ｄデータ記録及び前記下顎骨レイアウトの３Ｄデータ記録から、共通の咬合方向が自動的に決定される工程と、
   （２−２）−前記顎の歯槽弓での歯の位置は、前記上顎骨レイアウトの３Ｄデータ記録及び下顎骨レイアウトの３Ｄデータ記録において自動的に決定される工程と、
   （２−３）−前記顎の歯槽弓での歯の位置に基づいて、対向している表面要素のうち、表面要素の片側を自動的に識別する工程と、
   （２−４）−対向する表面要素のうち前記片側と接触することになるもう１方の片側を、ユーザーによって選択及び／又は自動的に選択する工程と、
   （２−５）−両側に存在する対向する表面要素の領域のそれぞれを、切り抜いて表面対を形成する工程と、を包含する、割り当てを行う工程と、
   （３）最適化アルゴリズムを用いて、前記表面対に対し接触最適化を実行する工程であって、前記工程は、
   （３−１）−前記切り抜いた前記表面対だけを、前記最適化アルゴリズムによって相互からの距離が最小にされ、それにより、
   （３−２）−前記表面対についての最適化されたデータ記録を、前記上顎骨レイアウトの全３Ｄデータ記録及び前記下顎骨レイアウトの全３Ｄデータ記録に転送する、
   工程と、
   を包含する、方法。
2. 前記上顎骨レイアウトの３Ｄデータ記録と前記下顎骨レイアウトの３Ｄデータ記録との事前位置合わせを実行する工程を包含する、請求項１に記載の方法。
3. 前記工程２−３で識別された前記表面要素は、前記咬合方向にあるもう１方の片側に自動的に投影され、両側に存在する対向する表面要素の領域のそれぞれは、切り抜いて表面対を形成することを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法を実装することを特徴とするコンピュータプログラム。
5. ＣＡＤ／ＣＡＭプログラムであることを特徴とする、請求項４に記載のコンピュータプログラム。
6. 少なくとも１つの上顎骨レイアウトの３Ｄデータ記録又は下顎骨レイアウトの３Ｄデータ記録をモニター（４１）に表示するように設定されることを特徴とする、請求項４又は５に記載のコンピュータプログラム。

Images