JP6596514B2 - 咬合用歯科模型のｘ線走査のための方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、一般的には歯科Ｘ線イメージングの分野に関しており、より具体的には歯の容積測定イメージを得るための装置及び方法に関する。さらに本発明は、咬合用歯科イメージング装置及び／又は方法に関する。

放射線医学イメージングは、歯科医師が様々な問題を特定し且つ患者の歯及びサポート構造に関する他の測定及び観察を有効にすることを手助けするために価値があると認められている。歯科治療を改善するための特定の見込みを有するＸ線システムの中には口腔外のイメージング装置があり、これは、一つ又はそれ以上の放射線医学イメージを続けて得ることができ、患者の複数のイメージが異なる角度で獲得され、患者の顎及びその他の顔の特徴の歯生状態を示す３Ｄ復元を得るために、これらのイメージが結合される。このタイプの容積イメージコンテンツを提供するために、様々なタイプのイメージング装置が提案されてきている。これらのタイプのシステムでは、放射線源及びイメージング検出器が、お互いから既知の（例えば固定の又は可変の）距離に維持されて、患者の周囲をある角度範囲に渡って同期的に回転し、異なる回転角度で患者を通り抜けるように方向付けられた放射を発して且つ検出することによって、一連のイメージを獲得する。例えば、頭及び顎の形状及び寸法を示す容積イメージ（例えば３Ｄ又は容積イメージの復元）が、円錐ビームコンピュータ断層撮影法（ＣＢＣＴ）のようなコンピュータ断層撮影法（ＣＴ）又はその他の容積イメージング方法を使用して、得られることができる。結果として得られる容積イメージは、診断及び治療を援助するための有益な情報を得るために、特定の価値を有すると認められている。

歯科矯正の治療の前に患者の上顎及び下顎の仮想３Ｄモデルを生成することが、現時点での慣習である。それから仮想の歯がセグメント化されて、歯科矯正治療計画をシミュレーションするために相互に変位されることができる。歯の３Ｄモデルを得るために、一つより多くの技法が使用されることができる。最初に、患者の歯は口腔内カメラを使用して走査されることができて、このカメラが、３Ｄモデルを復元する前に複数のフレームを獲得する。患者の下顎及び上顎を表す正の物理的模型もまた、口腔内カメラによって走査されることができる。あるいは、患者の下顎及び上顎を表す２つの正の物理的模型が、ＣＢＣＴエックス線装置を使用して別個に走査されることができる。ＣＢＣＴ装置は、お互いに向かい合ったＸ線源及びセンサを支持する構台（ガントリ）を含むことができ、これは、サポートが置かれた石膏スキャンの周囲を回転する。この回転の間に、センサによって複数の２Ｄフレームが獲得される。グレイレベルの３Ｄマトリクスが、いくつかの標準アルゴリズムを使用して復元される。

重要な点は、下顎及び上顎の仮想モデルを実際の咬合状態で記録することである。実際に、上下の歯のモデルの良好な咬合記録は、咬合治療の開始前における患者の歯の初期状態の良好なアセスメントのために、一つの必要な条件である。

患者の上下の歯の咬合記録を含む初期条件のより安価で迅速な且つ／又は正確なアセスメントを提供することができる歯科用Ｘ線イメージング装置及び／又は方法に対する必要性が依然として存在することが、認識されることができる。

本出願の一つの局面は、特に歯科用の用途のための医療用のデジタル放射線撮影の技術を進展させることである。

本出願の他の局面は、全体的に又は部分的に、関連する技術における少なくとも前述の及びその他の欠点を処理することである。

全体的に又は部分的に、少なくともここで記述された効果を提供することが、本出願の他の局面である。

本願の装置及び／又は方法の実施形態によって提供される効果は、実際の咬合状態に配置され且つ走査された患者の上下の歯の模型を使用して、上下の歯の仮想モデルの咬合記録を提供することに関係する。

これらの局面は描写的な例によってのみ与えられ、そのような物体は、本発明の一つ又はそれ以上の例であり得る。開示された発明によって本質的に達成される他の所望の目的及び効果は、発生し得るか、あるいは当業者に明らかになるであろう。本発明は、添付の請求項によって規定される。

本開示の一つの局面によれば、少なくとも部分的にデータ処理ハードウエアにて実行される方法が提供され、この方法は、歯列弓の物理的な正のモデルが咬合関係にある間に、歯列弓の物理的な正のモデルを３次元的にＸ線走査して、歯列弓の物理的な正のモデルの各々を表すデータを含む３Ｄイメージデータを獲得するステップと、３Ｄイメージデータを利用して咬合配置に位置合わせされた上顎歯列弓の表現及び下顎歯列弓の表現を含む３Ｄモデルを構築するステップと、咬合配置に位置合わせされた上顎歯列弓の表現及び下顎歯列弓の表現を含む３Ｄモデルを表示、送信、又は記憶するステップと、を含むことができる。

本開示の他の一つの局面によれば、上顎歯列弓の正の物理的モデル及び対向する下顎歯列弓の正の物理的モデルの３Ｄ走査イメージデータを組み込んでいる３Ｄモデルを構築するための方法が提供され、この方法は、歯列弓の正の物理的モデルが咬合関係にある間に歯列弓の正の物理的モデルを３次元的にＸ線走査して、歯列弓の正の物理的モデルの各々を表すデータを含む３Ｄイメージデータを獲得するステップと、下顎歯列弓の表現の上方に上顎歯列弓の表現を含む３Ｄモデルを構築するステップと、上顎歯列弓の表現の表面の第１のメッシュモデル及び下顎歯列弓の表現の表面の第２のメッシュモデルを生成するステップと、第１のメッシュモデル及び第２のメッシュモデルが交差する接触エリアを決定するステップと、第１のメッシュモデル及び第２のメッシュモデルが交差する接触エリアの移行ゾーンを識別するステップと、移行ゾーンの情報を使用して接触エリアをクリップして、第１のメッシュモデル及び第２のメッシュモデルを分けて且つ閉じるステップと、閉じられた第１のメッシュモデル及び閉じられた第２のメッシュモデルを表示、送信、又は記憶するステップと、を含むことができる。

本発明の前述の及びその他の目的、特徴、及び効果は、添付の図面に描かれているような本発明の実施形態の以下のより具体的な記述から明らかになるであろう。

図面の構成要素は、必ずしもお互いに対して同じスケールではない。基本的な構造上の関係又は動作の原理を強調するために、いくらかの誇張が必要とされ得る。例えばパワーを提供するため、パッケージのため、ならびにＸ線システムの構成部品を搭載及び保護するために使用される支持構成部品のような、記述された実施形態の具現化のために必要とされ得るいくつかの従来の構成部品は、記述を簡略化するために、図面には示されていない。

本出願に従ったある例示的な方法の実施形態を示す流れ図である。 ＣＢＣＴ装置にて実際の咬合状態にある薄い中間物を有する上顎の正の物理的模型及び下顎の正の物理的模型の斜視図を示す図である。 積み重ねられた顎の模型及び薄い共形中間物のＣＢＣＴ走査の３Ｄ復元の断面図を示す図である。 本出願に従った他の例示的な方法の実施形態を示す流れ図である。 咬合している上顎の模型及び下顎の模型を表す３Ｄイメージ（又は３Ｄグレーレベルイメージ）の断面図を示す図である。 ３Ｄイメージの上方及び下方の境界から取り除かれた咬合している上顎の模型及び下顎の模型を表す３Ｄイメージの２つの異なる部分（第１の結合平面の上方及び第２の結合平面の下方）を示す図である。 上顎の模型との接触エリアを表す、孔を有する下顎の模型のある３Ｄ表面の上面図を示す図である。 咬合平面に直交して３Ｄ咬合顎模型と交差する線のグリッドの断面図を示す図である。 ３Ｄ上顎及び下顎の歯の表面に対する直交性の線の交差の断面図を示す図である。 ３Ｄ上顎及び下顎の歯の表面の接触エリアの移行ゾーンの断面図を示す図である。 本願の実施形態に従って移行ゾーンをクリップした後の閉じた３Ｄ上顎及び下顎の歯の表面の断面図を示す図である。 ある物体のＣＢＣＴイメージングのためのイメージング装置を示す模式図である。

以下は例示的な実施形態の記述であり、図面が参照される。図面では、いくつかの図面の各々において、同じ参照番号は構造の同じ要素を指す。

本開示の文脈で使用されるとき、「第１」「第２」などの用語は、必ずしも何らかの順序、連続性、又は優先的な関係を示すものではなく、そうではないと明示されない限り、単純に一つのステップ、要素、又は要素のセットを他のものからより明確に区別するために使用される。

ここで使用されるように、「エネルギー印加可能な（energizable）」という用語は、パワー受領時に、且つオプションとしてはイネーブル信号の受信時に、示された機能を実行する一つの装置又は１セットの構成要素に関する。「駆動可能な（actuable）」という用語はその従来の意味を有しており、例えば電気信号に応答してのように、刺激に応答してある効果を発揮することができる一つの装置又は構成要素に関する。

本開示の文脈では、「ピクセル」又は「ボクセル」という用語は、個別のデジタルイメージデータ要素、例えば測定されたイメージ信号強度を表す単一の値を記述するために、相互交換可能に使用され得る。従来は、個別のデジタルイメージデータ要素は、３次元又は容積イメージに対してはボクセルと、ならびに２次元（２Ｄ）イメージに対してはピクセルと、呼ばれている。ＣＴ又はＣＢＣＴ装置からのもののような容積イメージは、異なる相対的な角度を取るピクセルの複数の２Ｄイメージを獲得し、それからイメージデータを組み合わせて対応する３Ｄボクセルを形成することによって、形成される。ここでの記述の目的で、ボクセル及びピクセルという用語は一般的に等価とみなされることができ、ある範囲の数値的な値を有することができるイメージ要素データを記述する。ボクセル及びピクセルは、空間的な位置及びイメージデータコード値の両方の属性を有する。

本開示の文脈では、「コード値」という用語は、復元された３Ｄ容積イメージにおける各容積イメージデータ要素又はボクセルに関連した値を指す。ＣＴイメージに対するコード値は、しばしばハウンスフィールド単位（ＨＵ）で表現されるが、常にではない。

本出願に従った装置及び／又は方法の実施形態は、患者の上下の歯の模型を使って、上下の歯の咬合記録を含む歯科矯正状態のより安価で迅速で、且つ／又は正確なアセスメントを提供することを目的とする。重要な点は、下顎及び上顎の仮想モデルを実際の咬合状態で記録することである。

再び、スタート点は、下方及び上方の仮想モデルを実際の咬合状態で記録することである。関連技術によれば、患者の歯の下方の模型、上方の模型、及び両側に歯の押し型を有する患者の歯のワックスバイト（咬合状態に対応する）が、走査される。それから、下方の模型、上方の模型、及びワックスバイトモデルの３つの仮想３Ｄモデルが復元される。仮想の下方の歯のモデルの仮想の歯は、仮想のワックスバイトモデルの下面の仮想プリントで記録され、上方の歯のモデルの仮想の歯は、上方の歯のモデルの仮想の歯の上面の仮想プリントで記録される。それから、上方の歯のモデルは下方の歯のモデルに記録される。上方および下方の歯のモデルの記録は、記録プロセスにおける仲介役として作用する第３の仮想モデル、ワックスバイトの仮想モデルの生成によって可能にされる。例えば、米国特許第７，３４７，６９０号及び米国特許第７，３４９，１３０号を参照のこと。しかし、必要な仮想モデルの数を減らすことによって、プロセスをより厄介でなく且つ／又はより正確にする必要は残っている。

代替的な関連技術によれば、上下の顎を表す物理的な模型がサポートの上に並んで置かれる。ここで、上顎の物理的な模型は、患者の顎の物理的な模型をサポートする多角形のベースを含む。また、下顎の物理的な模型は、患者の顎の物理的な模型をサポートする多角形のベースを含む。患者の顎の物理的な模型をサポートする物理的な多角形のベースの各々の背面は、模型が実際の咬合にあるときに２つの背面が位置合わせされるようにカットされる。それゆえ、上顎及び下顎の物理的な模型の両方の仮想モデルがひとたび復元されると、多角形ベースの両方の仮想背面の位置合わせが、実際の咬合状態における上方及び下方の歯のモデルの記録を規定する。この関連技術の記録方法は、両方の仮想の顎モデルの記録を得るために、目印、すなわち背面の使用を必要とする。例えば米国特許第６，５７９，０９５号を参照されたい。しかし、仮想モデルの背面のような目印の記録ステップを抑制することによって、記録プロセスの簡単化する及び／又はその正確さを向上する必要性が残存している。

本願の方法及び／又は装置の実施形態に従った例示的な記録プロセスでは、上顎及び下顎の物理的な模型の両方が、実際の咬合状態で（例えばＣＢＣＴ装置を使用して）一緒に走査されることができる。本願の方法及び／又は装置の実施形態の効果は、ただ１回の走査のみが必要とされること、記録の正確さの増加、及び／又は目印の記録が必要とされないことを含む。付加的な効果は、走査された物理的なモデル（模型）が既に咬合状態にあったので、復元されたモデルが既に所望の位置又は最大の咬頭嵌合位置に非常に接近していることである。そのような状況は、ベースの背面のような経常が記録されるか又は第３の構成要素が使用される関連技術では生じない。しかし、この場合には、上方及び下方の物理的なモデルの対向する歯がＣＢＣＴ走査の時点で実際の咬合状態にあるか又は噛み合わされていて、したがって上方及び下方の復元された仮想モデルが合体される。そのため、上方及び下方の復元された仮想モデルの両方を分離することは、困難で、時間を要し、且つ／又は複雑である。本願の方法及び／又は装置の実施形態は、そのような不都合に対処又は克服する。

図１を参照して、本願の実施形態に従って患者の上方及び下方の歯の物理的な模型を使用して上方及び下方の歯の仮想モデルの咬合記録をする例示的な方法を示す流れ図が、ここで記述される。この方法は、図１２に示される歯科用イメージング装置／Ｘ線システムに適用されることができるが、それによって図１の方法が制約されることは意図されていない。

最初に、図１に示されるように、上方の模型１と下方の２つの模型とがＣＢＣＴ装置（図示されず）のサポート４の上に実際の咬合状態で、それらの間に薄い共形中間インターフェースを挟んで置かれる（ステップ１００）。図２は、ＣＢＣＴ装置において、間に組織３を挟んで実際の咬合状態にある上方の模型１及び下方の２つの模型の斜視図を示す。例示的な実施形態では、組織３はＸ線に対してほとんど透明であって、数ミリメートル、典型的には１〜５ミリメートルの間の厚さを有することができる。これらの積み重ねられた物体のＣＢＣＴ走査が、それから実行される（ステップ１０２）ことができて、それから、ボクセルから構成されるグレイレベルの３次元マトリックスが復元される（ステップ１０４）。図３は、積み重ねられた上顎及び下顎の模型と薄い共形（例えば堅くない）中間物との走査の３Ｄ復元の断面図を示す図である。図３に示されるように、ＣＢＣＴ走査からの復元の断面図において、組織３の３Ｄイメージ３ａは、上方模型１の３Ｄイメージ１ａ及び上方模型２の３Ｄイメージ２ａの両方の間で識別されることができる。好都合なことに、模型の３Ｄイメージ１ａ及び２ａは、走査された物理的な模型１、２が接触していなかったので、ギャップ５及びギャップ６のようなギャップによって分離されている。

模型１及び２のイメージ１ａ及び２ａの表面１ｂ及び２ｂのメッシュデータは、それから、マッチングキューブアルゴリズムのような標準的な商用の方法を使用して抽出されることができる（ステップ１０６）。好都合なことに、イメージ１ａ及び２ａは接触していないので、上顎及び下顎の表面の２つの分離した３Ｄメッシュモデルが得られて、２つの３Ｄメッシュモデルをセグメント化するためのさらなるステップは必要とされない。引き続いた、好ましくは自動のプロセスにおいて、上方メッシュモデル及び下方メッシュモデルの上方及び下方の平面表面は、関連した歯の表面１ｂ及び２ｂの情報から離れた又は向かい合ったメッシュモデルの部分をトリミングするためにカットされることができる（ステップ１０８）。

この時点で、２つの表面メッシュモデルが良好な咬合状態又は咬合関係で抽出される。しかし、図１に示される方法の実施形態にオプションのステップが付加されることができて、それは微細な咬合調整を含む（ステップ１１０）。オプションの微細な咬合調整ステップでは、２つの表面メッシュモデルが、増量方向に又はそれらの最大咬頭嵌合位置に向かって、衝突するまで仮想的に動かされる。一つの実施形態では、微細な咬合調整ステップは、自動的に２つの表面メッシュモデルの間の接触点の数を増やし且つ好ましくは最大にすることができるアルゴリズムを使用して実行される。例えば、第１の接触点がＺ変換を使用して見出され、且つその第１の接触点が、他の接触点を見出すための新しい並進の支点として使用される。２つの表面メッシュモデルの初期位置が望まれる又は最大の咬頭嵌合位置に実際に近いので、この配置的な変換は一般的に、ｘ、ｙ、ｚ方向（例えば３つの直交方向）に１ｍｍ未満で且つ５度未満の角度（例えばモデルの間の回転角度）であることができる。ある実施形態では、Ｚ変換は２つ又はそれ以上の「第１の」接触点をもたらす結果となることができて、これらはそれから、引き続く変換において一緒に使用されることができる。他の実施形態では、Ｚ変換は一連の変換における最初の変換ではない。

この時点で、ボクセルモデルが正確に記録される。記録された上顎及び下顎のモデルの各々に対する歯のセグメント化プロセス（図示されず）の後に、仮想の歯科矯正治療プランが決定及び／又はシミュレーションされることができる。

図４を参照して、本願の実施形態に従って患者の上方及び下方の歯の物理的な模型を使用して上方及び下方の歯の仮想モデルの咬合記録をする例示的な方法を示す流れ図が、ここで記述される。この方法は、図１２に示される歯科用イメージング装置／Ｘ線システムに適用されることができるが、それによって図４の方法が制約されることは意図されていない。

図４に示されるように、最初に上方の模型１と下方の模型２とがＣＢＣＴ装置のサポート４の上に実際の咬合状態で、お互いに直ぐに隣接して置かれる（ステップ２００）。これより、ステップ２００において、上方の模型１と下方の模型２とは、それらの間に何のインターフェース又は中間物を追加することなく、ＣＢＣＴ装置のサポート４の上に実際の咬合状態で、お互いに直接的に接触して置かれる。

ステップ２０２、２０４、２０６、及び２０８は、第１の方法のステップ１０２、１０４、１０６、及び１０８と同様である。したがって、ステップ２０２、２０４、２０６、及び２０８におけるプロセスの詳細な記述は、ここでは繰り返されない。要約すると、２つの積み重ねられた物体のＣＢＣＴ走査がそれから実行され（ステップ２０２）、それからボクセルから構成されるグレイレベルの３次元マトリックスが復元される（ステップ２０４）。模型１及び２のイメージ１ａ及び２ａの表面１ｂ及び２ｂの多角形３Ｄメッシュデータがそれから、既知の商用の方法を使用して抽出されることができる（ステップ２０６）。引き続いた、好ましくは自動のプロセスにおいて、上方メッシュモデル及び下方メッシュモデルの上方及び下方の平面表面は、関連した歯の表面１ｂ及び２ｂの情報から離れた又は向かい合ったメッシュモデルの部分をトリミングするために、それぞれカットされることができる（ステップ２０８）。

図５は、咬合している上方の模型１及び下方の模型２（例えばそれらの間に何も無しで）を表す３Ｄイメージ（又は３Ｄグレイレベルマトリクス）を示す図である。図５に示されるように、上顎３Ｄイメージと下顎３Ｄイメージとの間に接触領域７が存在するように見える。接触領域７は（表面抽出ステップ２０６から得られる）ボクセルモデルにおいてハイライトされることができる。図７は、上顎３Ｄイメージと下顎３Ｄイメージとの間の接触領域７のような接触エリアを示す穴を有する、下方の模型のある表面１ｂの上面図である。そのような接触エリアは、上方及び下方の仮想のボクセルに基づく表面の分離には、明らかに障害となる。図６は、咬合している上顎模型及び下顎模型の３Ｄイメージの断面図を示す図であって、３Ｄイメージの上方及び下方の境界から除去された３Ｄイメージの２つの異なる部分（第１の境界平面の上方及び第２の境界平面の下方）を示している。先に述べたように（例えばステップ１０８）、下方及び上方平面の除去（ステップ２０８）は２つの平面８及び９を使用して実行され、これらの平面は、図６に示されるように、好ましくは咬合平面に平行で且つ好ましくは３Ｄイメージの上方及び下方の境界から好ましくは位置されることができる（例えば典型的には５ｍｍ）。３Ｄイメージに示される２つの平面８及び９の外側サイド上にある表面１ａ及び２ａの部分は除去される（例えばさらなるイメージ処理から）。

プロセスはそれから、ボクセルベースのモデルの咬合平面に直交してモデルと交差する（例えばモデルの頂部から発せられた）線のグリッド９のシミュレーションに進む（ステップ２１０）。図８は、咬合平面に直交してモデルと交差する線のグリッドの断面図又は２Ｄスライスを示す図である。好ましくは、形状のエッジの内側、すなわち各スライスで規定される２つの境界線１０ａ及び１０ｂの間を通過する線９のみが考慮される。境界線１０ａ及び１０ｂの外側の線９は、除去されることができる。

プロセスはそれから、上顎表面１ｂ及び下顎表面２ｂと線との交差の決定に進む（ステップ２１２）。図９は、３Ｄの上顎及び下顎の歯の表面と線との交差の断面図を示す図である。接触エリア７を除いて又はその外で、線９は、上顎表面１ａと点１０ａにて及び下顎表面１ｂと点１０ｂにて交差している。図９に示されるように、接触エリア７に対応する位置では、線１１はボクセルベースの表面１ａ又は１ｂとは交差しない。このステップ２１２は接触エリア７の局在化を可能にすることができる。

プロセスはそれから、接触エリア７のような接触エリアの移行ゾーンの特定に進む（ステップ２１４）。例えば、ステップ２１４において、接触エリア７の最も近い位置にある上顎表面１ａ及び下顎表面１ｂと交差している線１２及び１４、ならびに２対の交差点１３ａ、１３ｂ及び１５ａ、１５ｂが識別される。図１０は、３Ｄの上顎及び下顎の歯の表面の移行ゾーンの断面図を示す図である。図１０に示されるように、接触エリアの両側における点の各対の点の間に存在するゾーンが、移行ゾーンとして識別されることができる。移行ゾーン１６は交差点１３ａ及び１３ｂの間のエリアであり、移行ゾーン１７は交差点１３ａ及び１３ｂの間のエリアである。

それから、接触エリア７の位置における両表面１ａ及び１ｂのクリップが、移行ゾーンの情報を使用して、それから実行される（ステップ２１６）。ある実施形態では、接触エリア７の位置における両表面１ａ及び１ｂのクリップが、移行ゾーンの曲率情報（例えば最大曲率情報）を使用するアルゴリズムによって実行される。ここで、２つの閉じた表面１ａ及び１ｂは、接触エリアの初期セグメント１６及び１７を置き換える新しいセグメント１８ａ及び１８ｂとともに、獲得されることができる。図１１は、本願の実施形態にしたがって移行ゾーンをクリップした後の、閉じた３Ｄの上顎及び下顎の歯の表面の断面図を示す図である。

３Ｄの上顎及び下顎の歯の表面が分離されると、プロセスはそれから、閉じた３Ｄの上顎及び下顎の歯の表面の平滑化に進む（ステップ２１８）。ある実施形態では、当該技術では既知の標準的なフィル・ホール・アルゴリズムが、閉じた３Ｄの上顎及び下顎の歯の表面を平滑にするか又はより平滑にするために、適用されることができる。オプションとして、ステップ１１０のプロセスと同様に微細な咬合記録のための付加的なプロセスが適用されることができる。ここで述べられたように、線１１、１２及び１４は、付加的な追加の特性を含む線９のサブセットである。

図１２は、本願に従った例示的な方法及び／又は装置を具現化することができる、物体をＣＢＣＴイメージングするためのイメージング装置を示す模式図である。図１２に示されているように、イメージング装置１２００は、サポート上の物体又は患者１２１４のＣＢＣＴイメージを獲得、処理、及び表示することができる。運搬装置１２２０は、３Ｄ容積イメージ復元のために使用される複数の２Ｄ投射イメージを獲得するために、検出器１２２２、及びＸ線源１２２６を有する発生器装置１２２４を、少なくとも部分的に、サポート位置１２１６の周囲で回転する。制御論理プロセッサ１２３０は、物体又は患者の３Ｄイメージングのために必要とされるイメージコンテンツを得るために、Ｘ線源１２２６、検出器１２２２、運搬装置１２２０、及びその他のイメージング装置にエネルギーを与える。イメージングのために適した位置における患者１２１４の位置を標準化し、頭の位置を安定化し、イメージングのために適切な配置を有する物体又は患者の頭の周囲で検出器１２２２及び線源１２２６を周回させるためのリファレンスを提供するために、サポート位置１２１６は、側頭部のサポート及び他のサポート構造のような形状を含むことができる。サポート位置１２１６は、物体又は患者の頭が位置する位置であるが、イメージングの間に物体又は頭の動きを制約するための形状が、サポート位置１２１６に設けられても、設けられなくて構わない。制御論理プロセッサ１２３０はメモリ１２３２を含むことができて、オペレータの指示の入力及び／又はイメージ結果の表示を行うディスプレー１２４０と信号連通している。制御論理プロセッサ１２３０及び／又はディスプレー１２４０は、イメージング装置に局在であっても、あるいは離れたものであっても良い。

本願の例示的な実施形態と両立して、コンピュータプログラムが、電子メモリからアクセスされてイメージデータに対して実行される記憶された指示を利用する。イメージ処理技術の当業者によって認識されるように、本願の例示的な実施形態におけるイメージングシステムを動作させるためのコンピュータプログラムは、パーソナルコンピュータ又はワークステーションのような適切な汎用コンピュータシステムによって利用されることができる。しかし、本願のコンピュータプログラムを実行するために、例えばネットワーク化されたプロセッサの配置を含む多くの他のタイプのコンピュータシステムが利用されることができる。本願の例示的な方法／装置を実行するためのコンピュータプログラムは、コンピュータ読み取り可能媒体に記憶され得る。この媒体は、例えば、ハードドライブ又は取り外し可能装置あるいは磁気テープのような磁気記憶媒体、光ディスク、光テープのような光学式記憶媒体あるいは機械読み取り可能な光学的エンコード、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）又はリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）のような固体エレクトロニクス記憶装置、あるいは、コンピュータプログラムを記憶するために利用されるその他の任意の物理的な装置又は媒体を包含し得る。本願の例示的な方法／装置を実行するためのコンピュータプログラムは、インターネット又はその他のネットワーク又は通信媒体によってイメージプロセッサに接続されているコンピュータ読み取り可能記憶媒体にも記憶され得る。当業者は、そのようなコンピュータプログラムの等価物がまたハードウエアにても構成され得ることを認識するであろう。

本開示の文脈における「コンピュータアクセス可能メモリ」と等価である「メモリ」という用語は、イメージデータを記憶し且つその処理を行うために使用され、また例えばデータベースを含むコンピュータシステムにアクセス可能である任意のタイプの一時的な又はより永続的なデータ記憶作業空間を指すことができる。メモリは、例えば、磁気又は光学ストレジのような長期記憶媒体を使用する不揮発性であることができる。あるいは、メモリは、マイクロプロセッサ又はその他の制御論理プロセッサ装置によって一時バッファ又は作業空間として使用されるランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）のような電子回路を利用したより揮発性の性質のものであってもよい。デジタルデータは例えば、典型的には一時ストレジバッファに記憶され、これがディスプレー装置と直接的に相関されて、表示されるデータを提供するために、必要とされるように定期的にリフレッシュされる。この一時記憶バッファはまた、本開示にて使用される用語として、あるタイプのメモリであるともみなされる。メモリはまた、計算及びその他のプロセスの中間及び最終結果を実行し且つ記憶するためのデータ作業空間としても使用される。コンピュータアクセス可能メモリは、揮発性、不揮発性、あるいは、揮発タイプ及び不揮発タイプのハイブリッドな組み合わせであることもできる。

本願のコンピュータプログラム製品が既知である様々なイメージ処理アルゴリズム及びプロセスを利用し得ることを理解されたい。本願のコンピュータプログラム製品が、ここでは具体的に示されず、あるいは記述されていないが、実行のために有益なアルゴリズム及びプロセスを具現化し得ることもまた、理解されたい。そのようなアルゴリズム及びプロセスは、イメージ処理技術の通常のスキルの範囲内である従来のユーティリティを含み得る。イメージを作り出し且つその他の方法で処理するための、又は本願のコンピュータプログラム製品と協働するためのそのようなアルゴリズム及びプロセス、ならびにハードウエア及び／又はソフトウエアの付加的な局面は、ここでは具体的に示されたり記述されたりされておらず、且つ当該技術で既知のそのようなアルゴリズム、システム、ハードウエア、構成部品、及び構成要素から選択され得る。

ここにおける記載では、本願の例示的な実施形態はソフトウエアプログラムとして記述されることができる。当業者は、そのようなソフトウエアの等価物がハードウエアとしても構成され得ることを認識するであろう。イメージ処理アルゴリズム及びシステムは既知であるので、本記述は、本発明に従った方法の一部を形成するか又はそれとより直接的に協働するアルゴリズム及びシステムに、特に向けられている。そのようなアルゴリズム及びシステム、ならびにそれらに関連したイメージ信号を作り出し且つその他の方法で処理するためのハードウエア及び／又はソフトウエアの、ここでは具体的に示されず又は記載されていない付加的な局面は、当該技術で既知のそのようなアルゴリズム、システム、ハードウエア、構成部品、及び構成要素から選択され得る。

コンピュータプログラム製品は、一つ又はそれ以上の記憶媒体、例えば、（フロッピー（登録商標）ディスクのような）磁気ディスク又は磁気テープのような磁気記憶媒体、光ディスク、光テープ、又は機械読み取り可能バーコードのような光学記憶媒体、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）又はリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）のような固体エレクトロニクス記憶装置、あるいは、本発明に従った方法を実行するために一つ又はそれ以上のコンピュータを制御するための指令を有するコンピュータプログラムを記憶するために使用される任意の他の物理的な装置又は媒体を含み得る。

上記で記述された方法は、流れ図を参照して記述され得る。流れ図を参照して方法を記述することは、適切なコンピュータ上でその方法を実行し、コンピュータ読み取り可能媒体からの指示を実行するための指示を含んで、当業者がそのようなプログラム、ファームウエア、又はハードウエアを開発することを可能にする。同様に、サービスコンピュータプログラム、ファームウエア、又はハードウエアによって実行される方法はまた、コンピュータ実行可能な指令から構成される。

本文書で、「一つの（「a」又は「an」）」という語は、特許文書でよくあるように、「少なくとも一つ」あるいは「一つ又はそれ以上」という任意の他の例又は使用方法とは独立して、一つ又は一つより多いことを含んで使用される。本文書では、「又は（or）」という語は、そうではないと示されていない限りは、「Ａ又はＢ」が「ＢではなくＡ」「ＡではなくＢ」及び「Ａ及びＢ」を含むように、非排他的なことを指すように使用される。本文書では、「含んでいる（including）」及び「ここにおいて（in which）」という語は、「備えている（comprising）」及び「ここにおいて（wherein）」というそれぞれの語の平易な英語の等価物として使用されている。また、以下の特許請求の範囲では、「含んでいる（including）」及び「備えている（comprising）」という用語はオープンエンドであり、すなわち、ある請求項においてそのような語の後にリストされるものに加えて構成要素を含むシステム、装置、物品、又はプロセスが、依然としてその請求項の範囲内にあると解釈される。

本願に従った例示的な構成要素は、ここに記述された様々な特徴を（個別に又は組み合わせで）含むことができる。

本発明が一つ又はそれ以上の具現例に関して描写され添付の請求項の精神及び範囲から離れることなしに、描写された例に対して変更及び／又は改変を行うことができる。加えて、本発明の特定の特徴が、いくつかの具現例の一つに関して開示されてきているが、そのような特徴は、任意の所与の又は特定の機能に対して所望であり且つ好都合であるように、他の具現例の一つ又はそれ以上の他の特徴と組み合わせられることができる。「少なくとも一つの」という語は、選択されることができるリストされた項目の一つ又はそれ以上を意味するために使用されている。「約」という語は、変更が描写された実施形態に対するプロセス又は構造の不一致をもたらす結果にならない限りは、リストされた値がいくらか変化し得る。最後に、「例示的な」という語は、それが理想であることを暗示するというよりも、むしろその記述が一つの例として使われていることを示す。本発明の他の実施形態は、ここに開示された本発明の仕様及び実行の考慮から、当業者には自明であろう。仕様及び例が例示的なものとしてのみ解釈されるべきであり、本発明の真の範囲及び思想は以下の請求項によって示されていて、その等価物の意味及び範囲内に入る全ての変化がそこに包含されることが意図されている。

Claims (12)

1. 上顎歯列弓の物理的モデル及び対向する下顎歯列弓の物理的モデルの３Ｄ走査イメージデータを組み込んでいる３Ｄモデルを構築するための、少なくとも部分的にデータ処理ハードウエアにて実行される方法であって、
   前記歯列弓の物理的モデルが咬合関係にある間に前記歯列弓の物理的モデルを３次元的にＸ線走査して、前記歯列弓の物理的モデルの各々を表すデータを含む３Ｄイメージデータを獲得するステップと、
   前記３Ｄイメージデータを使用して、下顎歯列弓の表現の上方に上顎歯列弓の表現を含む３Ｄモデルを構築するステップと、
   前記上顎歯列弓の表現の表面の第１のメッシュモデル及び前記下顎歯列弓の表現の表面の第２のメッシュモデルを生成するステップと、
   前記第１のメッシュモデル及び前記第２のメッシュモデルが交差する接触エリアを決定するステップと、
   前記第１のメッシュモデル及び前記第２のメッシュモデルが交差する前記接触エリアの移行ゾーンを識別するステップと、
   前記移行ゾーンの情報を使用して前記接触エリアをクリップして、前記第１のメッシュモデル及び前記第２のメッシュモデルを分けて且つ閉じるステップと、
   前記閉じられた第１のメッシュモデル及び前記閉じられた第２のメッシュモデルを、表示、送信、又は記憶するステップと、
   を包含する、方法。
2. 咬合状態となるように位置が調整された上下の顎のメッシュモデルの各々に対して、歯をセグメント化するステップをさらに包含する、請求項１に記載の方法。
3. ３次元的Ｘ線走査がＣＢＣＴ走査を包含する、請求項１に記載の方法。
4. 前記接触エリアの決定が、
   咬合平面に直交して前記メッシュモデルと交差する線のグリッドをシミュレーションするステップと、
   前記線と前記第１のメッシュモデル及び前記第２のメッシュモデルとの交差を識別するステップと、
   前記接触エリアを、前記線が前記第１のメッシュモデル及び前記第２のメッシュモデルと交差しないところと決定するステップと、
   を包含する、請求項１に記載の方法。
5. 線のグリッドが前記第１のメッシュモデルの頂部又は前記第２のメッシュモデルの底部から発せられる、請求項４に記載の方法。
6. 前記閉じられた第１のメッシュモデル及び前記閉じられた第２のメッシュモデルを位置合わせするステップをさらに包含する、請求項１に記載の方法。
7. 前記位置合わせが、
   前記閉じられた第１のメッシュモデル及び閉じられた第２のメッシュモデルの間の、それらの間の第１の接触点が見出されるまでの、前記第１のメッシュモデルと前記第２のメッシュモデルが近づく方向への第１の並進移動と、
   他の接触点を見出し且つ接触点の全数を増やすための、前記第１の接触点が見出された位置からの、前記第１の並進移動の方向と直交する方向への少なくとも一つの追加の並進移動と、
   他の接触点を見出し且つ接触点の全数を増やすための、複数の前記接触点のうちの１つを中心とする少なくとも一つの追加の回転移動と、
   を包含する、請求項６に記載の方法。
8. 上顎歯列弓及び対向する下顎歯列弓の物理的モデルの３Ｄ走査イメージデータを組み込んでいる３Ｄモデルを構築するための、少なくとも部分的にデータ処理ハードウエアにて実行される方法であって、
   前記歯列弓の物理的なモデルが咬合配置にある間に、前記歯列弓の物理的なモデルの間に配置された中間物を使用して、前記歯列弓の物理的なモデルを３次元的にＸ線走査して、前記歯列弓の物理的なモデルの各々を表すデータを含む３Ｄイメージデータを獲得するステップと、
   前記３Ｄイメージデータを使用して、咬合配置に位置合わせされた上顎歯列弓の表現及び下顎歯列弓の表現を含む３Ｄモデルを構築するステップと、
   前記上顎歯列弓の表現及び前記下顎歯列弓の表現の各々の表面の３Ｄメッシュモデルを生成するステップと、
   前記上顎歯列弓の表現の表面の３Ｄメッシュモデルと前記下顎歯列弓の表現の表面の３Ｄメッシュモデルとを位置合わせするステップと、
   前記下顎歯列弓の表現に位置合わせされた前記上顎歯列弓の表現を含む前記位置合わせされた３Ｄモデルを、表示、送信、又は記憶するステップと、
   を包含し、
   前記位置合わせが、
   前記上顎歯列弓の表現及び前記下顎歯列弓の表現の間の、それらの間の第１の接触点が見出されるまでの、上顎歯列弓の前記３Ｄメッシュモデルと下顎歯列弓の前記３Ｄメッシュモデルが近づく方向への第１の並進移動と、
   他の接触点を見出し且つ接触点の全数を増やすための、前記第１の接触点がを見出された位置からの、前記第１の並進移動の方向と直交する方向への少なくとも一つの追加の並進移動と、
   他の接触点を見出し且つ接触点の全数を増やすための、前記第１の接触点を中心とする少なくとも一つの追加の回転移動と、を包含する方法。
9. 前記中間物が厚さ１〜５ｍｍのＸ線に対して透明である組織を備える、請求項８に記載の方法。
10. 咬合状態となるように位置が調整された上下の顎のメッシュモデルの各々に対して、歯をセグメント化するステップをさらに包含する、請求項８に記載の方法。
11. ３次元的Ｘ線走査がＣＢＣＴ走査を包含する、請求項８に記載の方法。
12. 前記上顎歯列弓の表現の表面の第１の３Ｄメッシュモデル及び前記下顎歯列弓の表現の表面の第２の３Ｄメッシュモデルを生成するステップと、
    前記第１の３Ｄメッシュモデル及び前記第２の３Ｄメッシュモデルが交差する接触エリアを決定するステップと、
    前記第１の３Ｄメッシュモデル及び前記第２の３Ｄメッシュモデルが交差する前記接触エリアの移行ゾーンを識別するステップと、
    前記移行ゾーンの情報を使用して前記接触エリアをクリップして、前記第１の３Ｄメッシュモデル及び前記第２の３Ｄメッシュモデルを分けて且つ閉じるステップと、
    前記閉じられた第１の３Ｄメッシュモデル及び前記閉じられた第２の３Ｄメッシュモデルを、表示、送信、又は記憶するステップと、
    をさらに包含する、請求項８に記載の方法。

Images