JP6799003B2 - 歯科手術のためのロボット装置 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１５年６月２日に提出された米国仮特許出願第６２／１７００３８号明細書及び２０１４年１２月９日に提出された米国仮特許出願第６２／０８９５８０号明細書の利益を主張するものであり、これら明細書の各々はその全体が参照することにより本明細書に援用される。

本開示は、概略的に、ロボットシステム及びその使用方法に関する。特に、本開示は、（ｉ）様々な歯科処置を自動的に実施し、かつ／又は（ｉｉ）手動で実施される歯科処置を監視し、それによって最終的及び／又は一時的歯科補綴物（例えば、クラウン、アバットメントなど）を開発する際に使用するための修正三次元モデルを生成する際に有用なロボットシステムの位置情報を生成する、ためのロボットシステムの使用に関する。

義歯による部分的又は全面的に歯を失った患者の歯の修復は、典型的には、基礎の骨を露出するために患者の歯肉の切開を行うことから始まる。歯科インプラント（以後、インプラント）の形式の人工歯根は、骨同化のために顎骨に配置される。インプラントは、概略的に。噛み合う構成要素（例えば、一時的歯科補綴物、永久アバットメント、永久クラウンなど）を保持するための保持スクリューを受け入れるように構成されたねじ切り孔を含む。インプラントが配置された後、インプラントの上に重なる歯肉組織は縫合されて、骨同化プロセスが進むにつれて、治癒する。

骨同化プロセスが完了したら、歯肉組織は、インプラントの端部を露出するために再び開かれる。歯肉組織がその周りで治癒できるように、治癒用要素又は治癒用アバットメントがインプラントの露出された端部に締結される。治癒用アバットメントは、インプラントが設置された直後で骨同化前に配置して、それによって状況によっては、骨同化ステップと歯肉治癒ステップを１つのステップに結合できることが分かるはずである。

その後の時点で、インプラントに取り付けられる予定の永久要素の設計が始まる。永久要素は、典型的には、歯科補綴物（例えば、永久アバットメント、プラス、これに取り付けられる歯の形状の永久クラウン）と呼ばれる。これらの永久要素の設計及び製造は、見目が良く適切に機能する（例えば、隣接する歯の間にきちんと嵌まるなど）要素を設計するために、患者の口のモデルを細工する高い技能の個人を必要とする。

永久要素の設計に使用されるモデルは、典型的には患者の口の歯型から作られた物理的モデルであるが、近年、手で設置されたインプラントに取り付けられる永久要素の設計は、コンピュータ及び患者の口の仮想三次元モデルの使用を伴うようになっている。手で設置されたインプラントに計画通りに噛み合う永久要素を正確に（即ち、計画される回転向き及び咬合の計画される垂直寸法で）設計するために、手で設置されたインプラントの設置場所及び回転向きに関する厳密な詳細を知って、これを仮想三次元モデルに組み込まなければならない。

この情報を得るために、先行システムは、治癒用アバットメントに短期間取って代わる走査用アバットメントを使用し、仮想三次元モデルを生成するために必要なデータを得るためには患者の口腔内スキャンを必要とした。短期間であっても治癒用アバットメントを走査用アバットメントと置き換えることは、付加的処置を受けなければならない患者の不快さの増大、歯肉治癒プロセスの中断などの不利益がある。

但し、いくつかの他の先行システムは、走査可能な特徴部（例えば、マーカー）をその上に持つコード化治癒用アバットメントを使用する。このような特徴部は、走査され解釈されたとき、治癒用アバットメントを取り外して患者の口の中に別個の走査用アバットメントを配置する必要なく、仮想三次元モデルを生成するために必要な下に在るインプラントの場所及び向きに関する情報を提供する。このようなシステムは、仮想三次元モデルを生成するために治癒用アバットメントを取り外す必要はないが、口腔内走査ステップはやはり必要であり、このために高価な口腔内走査設備を必要とする。本開示は、これらの及びその他の必要性を解決することを目指す。

いくつかの実施形態によれば、患者の口の中にインプラントを設置することを含む歯科外科処置時に使用するためのロボットシステムは、ベースと、第１端部と第２端部とを有するグラウンディングアームであって、グラウンディングアームの第１端部がベースに結合され、グラウンディングアームの第２端部が患者の口に対するロボットシステムのための原点を確立するために患者の口内の固定構造体に結合されるように構成され、グラウンディングアームの第２端部がベースに対して少なくとも６自由度を有する、グラウンディングアームと、第１端部と第２端部とを有する作業アームであって、作業アームの第１端部がベースから延び、作業アームの第２端部が歯科外科処置時に使用するための１つ又はそれ以上のツールと結合されるように構成され、作業アームの一部分がベースに対して少なくとも６自由度を有し、かつ（ｉ）患者の口内の骨に開口部を形成し、（ｉｉ）形成された開口部にインプラントを設置する、ために移動可能である、作業アームと、グラウンディングアーム及び作業アームの位置を監視するための１つ又はそれ以上のセンサであって、１つ又はそれ以上のセンサが患者の口の少なくとも一部分の術後仮想三次元インプラントレベルモデルを生成するために使用される位置データを生成する、１つ又はそれ以上のセンサと、を含む。

いくつかの実施形態によれば、患者の口の中へのインプラントの設置時に使用するためのロボットシステムは、ベースと、ベースから延びて、患者の口に対するロボットシステムのための原点を確立するために患者の口内の固定構造体に結合されるように構成されるグラウンディングアームと、ベースから延びて、インプラントの設置時に使用するための１つ又はそれ以上のツールと結合されるように構成される作業アームであって、作業アームの少なくとも一部分が患者の口の中にインプラントを設置するために移動可能である、作業アームと、グラウンディングアーム及び作業アームの位置を監視するための１つ又はそれ以上のセンサであって、１つ又はそれ以上のセンサが患者の口の少なくとも一部分の仮想モデルを生成するために使用される位置データを生成する、１つ又はそれ以上のセンサと、を含む。

いくつかの実施形態によれば、歯科外科処置時にロボットシステムを用いて口の中にインプラントが設置されている場合に、患者の口の少なくとも一部分の術後仮想モデルを生成する方法は、患者の口内の固定位置に剛性グラウディング部材を取り付けることと、剛性グラウンディング部材を入れた状態で患者の口の術前仮想モデルを取得することと、患者の口の中で剛性グラウディング部材にロボットシステムのグラウンディングアームを結合し、それによって患者の口のための原点を確立することと、歯科外科処置の一部として患者の口の中にインプラントを設置するためにインプラント駆動ツールに結合されたロボットシステムの作業アームの少なくとも一部分を移動することと、歯科外科処置時に、確立された原点に対するインプラント駆動ツールの場所に関する位置データを生成するためにグラウンディングアーム及び作業アームの位置を監視することと、取得した術前仮想モデル及び生成された位置データに基づいて患者の口の少なくとも一部分の術後仮想モデルを生成することと、を含む。

いくつかの実施形態によれば、ロボットシステムを用いて患者の口の中で歯槽骨を自動的に削る（shaving）方法は、患者の口内の固定位置に剛性グラウンディング部材を取り付けることと、剛性グラウンディング部材を入れた状態で患者の口の成形前仮想モデルを取得することと、患者の口の中で剛性グラウンディング部材にロボットシステムのグラウンディングアームを結合し、それによって患者の口のための原点を確立することと、患者の口の中で歯槽骨の一部分を削るために、確立された原点に対して骨切断ツールを自動的に移動するためのプランを開発することと、ロボットシステムの作業アームに骨切断ツールを取り付けることと、ロボットシステムの作業アームを介して骨切断ツールを自動的に移動することによって開発されたプランを実行し、それによって患者の口の中の歯槽骨の露出した稜線が、穿孔してその中にインプラント受け入れるために充分な幅を持つように、開発されたプランに従って患者の口の中で歯槽骨を削ることと、を含む。

いくつかの実施形態によれば、ロボットシステムを用いて患者の口の中にインプラントを設置する方法は、患者の口の中にインプラントを設置するためのプランを開発することであって、開発されたプランが（ｉ）第１ツールで口の中で骨の露出部分を削り、それによって中にインプラントを受け入れるために充分に広い骨の部分を生成するための第１サブプランと、（ｉｉ）インプラントを受け入れるために充分に広い骨の部分に第２ツールで開口部を形成するための第２サブプランと、（ｉｉｉ）第３ツールで開口部の中にインプラントを設置するための第３サブプランと、を含む、プランを開発することと、患者の口の中で剛性グラウンディング部材にロボットシステムのグラウンディングアームを結合することによって患者の口のための原点を確立することと、（Ａ）ロボットシステムの作業アームに第１ツールを結合して、第１サブプランに従って作業アームの少なくとも一部分を移動することによって患者の口の中で骨の露出部分を削り、（Ｂ）ロボットシステムの作業アームに第２ツールを結合して、第２サブプランに従って作業アームの少なくとも一部分を移動することによって患者の口の中で骨に開口部を形成し、（Ｃ）ロボットシステムの作業アームに第３ツール及びインプラントを結合して、第３サブプランに従って作業アームの少なくとも一部分を移動することによって患者の口の中で骨の開口部の中へインプラントを設置する、ことによってプランを実行することと、を含む。

いくつかの実施形態によれば、ロボットシステムを用いて口の中で歯槽骨を削る方法は、患者の口の中で剛性グラウンディング部材にロボットシステムのグラウンディングアームを結合することによって患者の口のための原点を確立することと、患者の口の中で事前設定された場所の周りに確立される不可視境界壁を設定することと、ロボットシステムの作業アームに骨切断ツールを結合することと、患者の口の中で歯槽骨を削るためにロボットシステムの作業アームの少なくとも一部分を移動することと、作業アームの移動時に、骨切断ツールを設定された不可視境界壁を越えて移動するようなロボットシステムの作業アームの移動を防止することによって、設定された不可視境界壁を自動的に有効化する（enforce）ことと、移動時に、確立された原点に対する骨切断ツールの場所に関する位置データを生成するためにグラウンディングアーム及び作業アームの位置を監視することと、を含む。

いくつかの実施形態によれば、ロボットシステムを用いて特注クラウンを受け入れるために患者の口の中で自動的に歯を準備する方法は、患者の口内の固定位置に剛性グラウンディング部材を取り付けることと、剛性グラウンディング部材を入れた状態で患者の口の成形前仮想モデルを取得することと、患者の口の中で剛性グラウンディング部材にロボットシステムのグラウンディングアームを結合し、それによって患者の口のための原点を確立することと、特注クランを受け入れるために患者の口の中で歯を成形するために、確立された原点に対して１つ又はそれ以上のツールを自動的に移動するためのプランを開発することと、ロボットシステムの作業アームが１つ又はそれ以上のツールの少なくとも１つと結合されるのに応答して、開発されたプランに従って作業アームの少なくとも一部分を自動的に移動することによって開発されたプランを実施し、それによって歯が実質的に開発されたプランに従った形状を持つように患者の口の中で歯を成形することと、を含む。

いくつかの実施形態によれば、ロボットシステムを用いて特注クラウンを受け入れるために患者の口の中で歯を準備する方法は、患者の口内の固定位置に剛性グラウンディング部材を取り付けることと、剛性グラウンディング部材を入れた状態で患者の口の成形前仮想モデルを取得することと、成形対象の口の中の歯の周りに確立されるべき不可視境界壁を設定することと、患者の口の中で剛性グラウンディング部材にロボットシステムのグラウンディングアームを結合し、それによって患者の口のための原点を確立することと、ロボットシステムの作業アームが成形ツールと結合されるのに応答して、患者の口の中で歯を成形するために作業アームの少なくとも一部を手で移動することと、設定された不可視境界壁の外部に成形ツールのカッティング部を移動するような作業アームの移動を防止することによって、設定された不可視境界壁を自動的に有効化することと、移動時に、確立された原点に対する成形ツールのカッティング部の場所に関する位置データを生成するためにグラウンディングアーム及び作業アームの位置を監視することと、取得した成形前仮想モデル及び生成された位置データに基づいて患者の口の少なくとも一部分の成形後仮想モデルを生成することであって、口の少なくとも一部分が成形済み歯を含む、成形することと、を含む。

いくつかの実施形態によれば、ロボットシステムを用いて特注クラウンを受け入れるために患者の口の中で歯を準備する方法は、患者の口にロボットシステムのグラウンディングアームを結合し、それによって患者の口のための原点を確立することと、ロボットシステムの作業アームが成形ツールに結合されるのに応答して、患者の口の中で歯を成形するために作業アームの少なくとも一部を手で移動することと、移動時に、確立された原点に対する成形ツールのカッティング部の場所に関する位置データを生成するためにグラウンディングアーム及び作業アームの位置を監視することと、生成された位置データに少なくとも部分的に基づいて患者の口の少なくとも一部分の成形後仮想モデルを生成することと、を含む。

いくつかの実施形態によれば、ロボットシステムを用いてハイブリッド補綴物として患者の口の中で複数のインプラントと結合されるように義歯を修正する方法は、患者の口内の固定位置に第１剛性グラウンディング部材を取り付けかつ義歯に第２剛性グラウンディング部材を取り付けることと、第１剛性グラウンディング部材及び義歯を入れた状態で患者の口の術前仮想モデルを取得することと、第２剛性グラウンディング部材を義歯に取り付けた状態で患者の口から義歯を取り外すことと、患者の口の中で第１剛性グラウンディング部材にロボットシステムのグラウンディングアームを結合することによって患者の口にための原点を確立することと、インプラント駆動ツールに結合されたロボットシステムの作業アームを用いて、患者の口の中に複数のインプラントを設置することと、設置時に、確立された原点に対するインプラント駆動ツールの場所に関する位置データを生成するためにグラウンディングアーム及び作業アームの位置を監視することと、取得された術前仮想モデル及び生成された位置データに基づいて患者の口の少なくとも一部分の術後仮想モデルを生成することと、術後仮想モデルに少なくとも部分的に基づいて、義歯を設置済みの複数のインプラントと結合できるように自動的に義歯を修正するためのプランを開発することと、義歯に取り付けられた第２剛性グラウンディング部材にロボットシステムのグラウンディングアームを結合することと、ドリルビットツールに結合されたロボットシステムの作業アームを用いて、ハイブリッド補綴物として義歯を設置済みの複数のインプラントと結合できるように複数の孔を形成することによって義歯を修正することと、を含む。

いくつかの実施形態によれば、ロボットシステムを用いて義歯をハイブリッド補綴物に修正する方法は、義歯を入れた状態で患者の口の術前仮想モデルを取得することと、患者の口から義歯を取り外すことと、ロボットシステムによって制御された第１ツールを用いて患者の口の中に複数のインプラントを設置することと、設置時に、位置データを生成するために第１ツールの位置を監視することと、取得した術前仮想モデル及び生成された位置データに基づいて患者の口の少なくとも一部の術後仮想モデルを生成することと、術後仮想モデルに少なくとも部分的に基づいて、ハイブリッド補綴物として義歯を設置済みの複数のインプラントと結合できるようにロボットシステムによって制御された第２ツールを用いて義歯の中に複数の孔を形成することによって義歯を修正することと、を含む。

いくつかの実施形態によれば、ロボットシステムを用いてハイブリッド補綴物として患者の口の中で複数のインプラントと結合されるように義歯を修正する方法は、義歯を入れた状態で患者の口の第１仮想モデルを取得することと、患者の口から義歯を取り外すことと、患者の口内の固定位置に第１剛性グラウンディング部材を取り付けることと、第１剛性グラウンディング部材を入れた状態で患者の口の第２仮想モデルを取得することと、患者の口の外部で義歯に第２剛性グラウンディング部材を取り付けることと、第２剛性グラウンディング部材を取り付けた状態で義歯の第３仮想モデルを取得することと、患者の口の中で第１剛性グラウンディング部材にロボットシステムのグラウンディングアームを結合することによって患者の口のための原点を確立することと、インプラント駆動ツールに結合されたロボットシステムの作業アームを用いて、患者の口の中に複数のインプラントを設置することと、設置時に、確立された原点に対するインプラント駆動ツールの場所に関する位置データを生成するためにグラウンディングアーム及び作業アームの位置を監視することと、取得した第２仮想モデル及び生成された位置データに基づいて患者の口の少なくとも一部分の第４仮想モデルを生成することと、第１、第３及び第４仮想モデルに少なくとも部分的に基づいて、義歯を設置済みの複数のインプラントと結合できるように自動的に義歯を修正するためのプランを開発することと、義歯に取り付けられた第２剛性クラウンディング部材にロボットシステムのグラウンディングアームを結合することと、ドリルビットツールに結合されたロボットシステムの作業アームを用いて、ハイブリッド補綴物として義歯を設置済みの複数のインプラントと結合できるように複数の孔を生成することによって義歯を修正することと、を含む。

いくつかの実施形態によれば、患者の口の中に設置されたインプラントに取り付けるための永久補綴物を製造する際に使用するための患者固有の一時的補綴物（ＰＳＴＰ）を製造する方法は、固定具を介してＰＳＴＰブランクにロボットシステムのグラウンディングアームを結合することによってＰＳＴＰブランクのための原点を確立することと、彫刻ツールに結合されたロボットシステムの作業アームを用いて、ＰＳＴＰブランクが患者の口の中に設置されたインプラントに取り付けるのに適した歯様形状を有するＰＳＴＰに変形するようにＰＳＴＰブランクを修正することと、修正時に、確立された原点に対する彫刻ツールの場所に関する位置データを生成するためにグラウンディングアーム及び作業アームの位置を監視することと、生成された位置データに少なくとも部分的に基づいて、ＰＳＴＰの少なくとも一部分の仮想モデルを生成することと、を含む。

いくつかの実施形態によれば、患者の口の中に設置されたインプラントに取り付けるための永久的補綴物を製造する際に使用するための患者固有の一時的補綴物（ＰＳＴＰ）を製造する方法は、固定具を介してＰＳＴＰブランクにロボットシステムのグラウンディングアームを結合することによってＰＳＴＰブランクのための原点を確立することと、彫刻ツールに結合されたロボットシステムの作業アームを用いて、ＰＳＴＰブランクが患者の口の中に設置されたインプラントに取り付けるのに適する歯様形状を有するＰＳＴＰに変形するようにＰＳＴＰブランクを修正することと、修正時に、確立された原点に対する彫刻ツールの場所に関する位置データを生成するためにグラウンディングアーム及び作業アームの位置を監視することと、生成された位置データに少なくとも部分的に基づいて、ＰＳＴＰの少なくとも一部分の仮想モデルを生成することと、患者の口の中でインプラントにＰＳＴＰを取り付けることと、ＰＳＴＰを取り囲む歯肉組織が患者の口の中で治癒できるようにすることと、患者の口の中でＰＳＴＰを取り囲む治癒した歯肉組織が閾値を満たした場合、生成された仮想モデルを用いてＰＳＴＰのレプリカとして永久補綴物を製造することと、患者の口の中でＰＳＴＰを取り囲む治癒した歯肉組織が閾値を満たさない場合、（ｉ）物理的にＰＳＴＰを修正し、（ｉｉ）修正済みＰＳＴＰの少なくとも一部分の修正仮想モデルを取得するために修正済みＰＳＴＰを走査し、（ｉｉｉ）取得した修正仮想モデルを用いて修正済みＰＳＴＰのレプリカとして永久補綴物を製造することと、を含む。

ロボットシステムを用いて顎骨にインプラントを受け入れるために患者の顎骨に自動的にソケットを生成する方法は、患者の口内の固定位置に剛性グラウンディング部材を取り付けることを含む。剛性グラウンディング部材を入れた状態で患者の口の術前仮想モデルが取得される。ロボットシステムのグラウンディングアームは、患者の口の中で剛性グラウンディング部材に結合され、それによって患者の口のための原点が確立される。患者の顎骨の中にソケットを生成するために、確立された原点に対して２つ以上の外科ツールを自動的に移動するためのプランが、開発される。複数の外科ツールの第１ツールがロボットシステムの作業アームに取り付けられる。開発されたプランの第１部分は、ロボットシステムの作業アームを介して複数の外科ツールの第１ツールを自動的に移動し、それによって開発されたプランに従って患者の顎骨の中にソケットを生成することを開始することによって、実行される。開発されたプランの第１部分を実施するために要求されたトルク又は力の少なくとも一方を指示するデータをロボットシステムの１つ又はそれ以上のセンサから受け取る。開発されたプランの第２部分は、受け取ったデータに基づいて修正される。開発されたプランの修正された第２部分は、ロボットシステムの作業アームを介して複数の外科ツールの第２ツールを自動的に移動し、それによって修正プランに従って患者の顎骨の中のソケットを完成することによって、実行される。

ロボットシステムを使用する方法は、患者の口の中で外科処置を実施するためにロボットシステムの確立された原点に対して複数の外科ツールの１つ又はそれ以上を自動的に移動するためのプランを開発することを含む。複数の外科ツールの第１ツールは、ロボットシステムの作業アームに取り付けられる。開発されたプランの第１部分が実行される。開発されたプランの第１部分の実行時に、ロボットシステムの１つ又はそれ以上のセンサからデータを受け取る。開発されたプランの第２部分は、受け取ったデータに基づいて修正される。

本開示の付加的形態は、下に簡単に説明する図面を参照しながら様々な実施形態の詳細な説明を読むことによって当業者には明らかになるだろう。

開示の以上の及びその他の利点は、図面を参照して以下の詳細な説明を読むことによって明らかになる。

本開示のいくつかの実施形態に従った、作業アームとグラウンディングアームとを有するロボットシステムの斜視図である。 外科ツールと結合された図１のロボットシステムの作業アームの一部分の斜視図である。 図１のロボットシステムのグラウンディングアームの一部分の斜視図である。 図１のロボットシステムと使用するための患者の口と結合される剛性グラウンディング部材の斜視図である。 患者の口に結合される図４の剛性グラウンディング部材及び患者の口を走査するためのスキャナの斜視図である。 患者の口に結合された剛性グラウンディング部材と結合される図１のロボットシステムのグラウンディングアームの斜視図である。 患者の口の中で処置を行うために使用される作業アーム及び結合された外科ツールの斜視図である。 本開示のいくつかの実施形態に従った、不可視バリア壁へ突き当たるロボットシステムの作業アームに結合された外科ツールの図解的斜視図である。 本開示のいくつかの実施形態に従った、外科処置の手による実施時の不可視バリア壁の使用を図解する、図７の斜視図に重ねた図８Ａの斜視図である。 本開示のいくつかの実施形態に従った図１のロボットシステムのディスプレイ装置に表示された患者の口の修正又は術後仮想三次元モデルを示す。

本開示は、様々な修正及び別の形式が可能であるが、例として具体的な実施形態を図示し、説明する。但し、本開示は、開示される特定の形式に限定されることを意図しないことが分かるはずである。本開示は、請求項によって規定される本開示の主旨及び範囲内に在る全ての修正、同等物及び対案を包括する。

図１を参照すると、本開示のロボットシステム１００は、多様な外科及び／非外科処置を実施するために多様に使用できる。ロボットシステム１００が患者１０に合わせて登録（register）されて、事前決定された手術プランがロードされたら、ロボットシステム１００は、１つ又はそれ以上の外科処置又はその一部分を自動的に実行する準備が整う。自動的とは、ロボットシステムが人からの干渉又は入力（例えばロボットシステム１００の登録、事前決定された手術プランのロード及びいくつかの実施形態においてスタートボタンを押すなど）なしに、外科処置又はその一部分を実施できることを意味する。

更に、ロボットシステム１００は、１つ又はそれ以上の外科処置を実施するために使用するために例えば口腔医によって手動で操作できる。ロボットシステム１００を用いて外科処置を手動で実施することは、ロボットシステム１００無しに手で処置を行うことに比べて外科医の助けになる。なぜなら、ロボットシステム１００は、長時間に及ぶことが多い手術において外科医が使用するツール（例えば、ツール１５５及びこれに結合された外科用差込バイト１３２）の重量を支える。更に、ロボットシステム１００は、外科医が処置の全体プラン又は概略に矛盾するようなロボットシステム１００の外科用差込バイト１３２の移動を防止することによって、外科医を支援するように構成できる。例えば、不可視にバリア壁（例えば、図８及び８Ｂの不可視バリア壁４５０）及び／又はエリアは、ロボットシステム１００が、外科用差込バイト１３２を不可視バリア壁／エリア４５０を越えて（例えば、神経の中、間違った歯、患者の口蓋、患者の頬などへ）移動させるようなツール１５５及びこれに結合された差込バイト１３２の手動操作を防止するように、処置が行われる前に確立できる。更に、ロボットシステム１００は、使用者４００が許容された作業空間外部に（例えば、不可視バリア壁／エリア４５０を越えて）外科ツールを移動しようとしていることをロボットシステムの使用者の手４００（図７、８Ａ及び８Ｂ）に指示するために触覚フィードバックを実施できる。例えば、ロボットシステム１００は、外科医４００が特定の処置のために予め画定された限界（図８Ａ及び８Ｂ）を越えてツール１５５及びこれに結合された外科用差込バイト１３２を移動しそうとしていることを示すためにツール１５５を振動させかつ／又は可聴信号を与えることができる。更に、ロボットシステム１００を使用しない外科医に比べて、外科医が操作できる分解能を増大することによって外科医のフィデリティを改良できる。即ち、ロボットシステム１００を用いて、外科医は、ロボットシステム１００を用いずに外科医がツールを移動する際の正確さ及び増分に比べてより高い正確性及び比較的小さい増分（即ち、高い分解能）で、ロボットシステムに結合された外科ツールを移動できる。

更に、ロボットシステム１００の手動操作時に、ロボットシステム１００は、ロボットシステム１００の動きを監視して、実施された処置を示す位置データセットを展開できる。即ち、ロボットシステム１００は、ツール１５５及び／又はこれに結合された外科用差込バイト（又は外科用差込バイト１３２の少なくとも先端部）が辿る経路を追跡して、追跡された経路を示すデータを記録できる。従って、使用される外科用差込バイト１３２の形状及び患者１０の口１２及び／又はロボットシステム１００のために確立された原点Ｏ（図４及び８Ｂ）が分かれば、最終的な患者の状況を判定できる（例えば、図９に示す処置時に修正された通りの患者１０の口１２の少なくとも一部分の術後仮想三次元モデル）。例えば、ロボットシステム１００が骨の除去に使用される場合、ロボットシステム１００が収集した位置データは、処置時に骨切除差込バイト１３２が口の確立された原点Ｏ（患者１０の口１２の中の骨に関係する）に対して物理的に移動したところを指示し、位置データを使用して、除去された骨を示す患者１０の口１２の少なくとも一部分の術後仮想三次元モデル（図９に示す術後仮想三次元モデル３２６と同様のもの）を展開できる。この仮想三次元モデルは、このように、患者１０の術後口腔内走査を行う必要なく生成でき、患者がこの付加的な走査ステップを受ける必要をなくす。

ロボットシステム１００の付加的な詳細及びロボットシステム１００の使用法について、下の節において説明する。開示は説明される要素を有する様々な実施形態を含むいくつかの節に分かれるが、節及び／又は実施形態に含まれる部分及び／又は要素は、本明細書において説明する他の節及び／又は他の実施形態の任意の部分及び／又は任意の要素と組み合わせてかつ／又は任意の部分及び／又は任意の要素を用いて修正できる。

ロボットシステム１００の構成要素及び概略的操作
図１に示すように、ロボットシステム１００は、ベース１２０と、作業アーム１４０と、グラウンディングアーム１６０と、を含む。ベース１２０は、複数の要素をその中に収容するためのキャビネットと呼ぶことができ、この中に収容された要素の少なくともいくつかは、一緒に結合されて１つ又はそれ以上の機能／作業を果たす。ベース１２０は、地表面（例えば、歯科手術室の床）の上に乗る。ベース１２０は、地表面１０５に固定するか又は地表面に対して移動可能とすることができる。ベース１２０が地表面１０５に対して移動可能である実施形態においては、ベース１２０の底面は、１つ又はそれ以上のキャスタ又はローラー（図示せず）を含む。ベース１２０が地表面１０５の上に乗りかつ／又は地表面に結合されることに代えて又はこれに加えて、ベースは、壁面１０７（例えば歯科手術室の壁）に結合できる。好ましくは、ベース１２０は、使用時にロボットシステム１００が転倒するのを防止するために、地表面１０６及び／又は壁１０７に取り付けられる。

ベース１２０は、コンピュータ１２１、ディスプレイ装置１２２、入力装置１２４ａ、１２４ｂ、外科ツールトレイ１３０及び保管引出し１３５を収容し、かつ／又はこれに結合される。コンピュータ１２１は、ディスプレイ装置１２２、入力装置１２４ａ、１２４ｂ、作業アーム１４０及びグラウンディングアーム１６０と通信可能に接続される。コンピュータ１２１は、１つ又はそれ以上のソフトウェアプログラム（例えば、ロボットシステム制御ソフトウェアプログラム、歯科手術プランニングソフトウェアプログラム、アバットメント設計ソフトウェアプログラム、クラウン設計ソフトウェアプログラムなど）を実行するように構成されたコントローラ、プロセッサ、メモリ装置、通信装置（例えば、無線、有線など）などを含むことができる。コンピュータ１２１は、ロボットシステム１００の作業アーム１４０及び／又はグラウンディングアーム１６０を制御及び／又は追跡するために特にプログラムされ、改良される。又は、コンピュータ１２１は、ロボットシステム１００の作業アーム１４０及び／又はグラウンディングアーム１６０を制御及び／又は追跡するための具体的なソフトウェアを実行できる汎用コンピュータとすることができる。

図示する入力装置１２４ａ、１２４ｂは、コンピュータ１２１を走査する際に使用するためのキーボード及びマウスである。付加的入力装置例えばジョイスティック、無線又は有線電子ペン、ディスプレイ装置１２２に重ねられたタッチスクリーン、フットペダルなどを使用できる。

外科ツールトレイ１３０は、様々な処置（例えば、切骨術、インプラント配置、骨削り、クラウン準備、プロービング／機械的感知、義歯修正、仮修復成形、アバットメント成形など）において使用するための複数の外科ツール又は外科用差込バイト１３２をその中に保管する。図には４つの外科用差込バイト１３２しか示さないが、外科ツールトレイ１３０には任意の数の外科用差込バイト１３２（例えば、１つの外科用差込バイト、２つの外科用差込バイト、１０個の外科用差込バイト、３０個の外科用差込バイトなど）を含めることができる。外科用差込バイト１３２は、ドリルビットツール（例えば、骨にソケット及び／又は開口部を生成するため）、ねじ切りツール（例えば、骨のソケット／開口部にねじ山を作るため）、インプラント駆動ツール、回転ミルツール、ソーツール、プローブツール、機械的感知差込バイト、メス／ナイフツール又はこれらの任意の組合せを含むことができる。いくつかの実施形態において、ベース１２０は、保管引出し１３５の１つに複数の外科ツールトレイ１３０を保管する。いくつかの実施形態において、ロボットシステム１００を用いて実施される処置に応じて、使用者（例えば、口腔外科医、臨床医、歯科助手など）は、外科ツールトレイ１３０の適切な１つをベース１２０に接続し、余分な外科ツールトレイ１３０を将来の使用及び／又は清浄のために保管引き出し１３５の中へ戻す。外科ツールトレイ１３０の上の外科ツール１３２は、ロボットシステム１００が作業アーム１４０を自動的に移動して、所望の外科用差込バイト１３２をピックアップできるように、既知の様式で配列される。いくつかの実施形態において、ロボットシステム１００が間違った外科用差込バイト１３２をピックアップするのを避けるために、外科ツールトレイ１３０は、外科ツールトレイ１３０が一方向のみにベース１２０と接続できるように、設計される。更に、いくつかの実施形態において、各外科用差込バイト１３２は、外科ツールトレイ１３０上の既知の１つの場所のみに結合されるように設計される。更に別の実施形態において、ロボットアーム１００の操作者は、作業アーム１４０を手で外科用差込バイト１３２の所望のものと結合する。

作業アーム１４０は、ベース１２０から延びる第１端部１４１ａと、ツール１５５を介して外科用差込バイト１３２の１つと結合されて処置の実施に使用されるように構成された対向する第２端部１４１ｂとを有する。第１及び第２端部１４１ａ、１４１ｂの間に、作業アーム１４０は、複数の撓みジョイント部材１５０によって一緒に結合された複数の剛性アーム部材１４５を含む。剛性アーム部材１４５の各々は、固定長さを持つか、又は例えば入れ子式構成（図示せず）を持つなど可変長さを持つことができる。このような入れ子式構成は、処置の実施時にベース１２０から更に遠くへ達するための付加的な融通性をロボットシステム１００に与える。図示する作業アーム１４０は、撓みジョイント部材の１つを介してベース１２０に直接結合されるが、作業アーム１４０は、代わりに剛性アーム部材１４５の１つを介してベース１２０に直接結合できる。剛性アーム部材１４５は、例えばチタン、プラスチック、鋼又はその任意の組合せなど様々な材料で製造できる。

撓みジョイント部材１５０の各々は、剛性アーム部材１４５の１つを別の１つの剛性アーム部材１４５又はベース１２０に噛み合わせるように構成される。撓みジョイント部材１５０の各々は、撓みジョイント部材１５０に噛み合う剛性アーム部材１４５を相対的に移動させるためにその中に１つ又はそれ以上のモーターを含む。例えば、撓みジョイント部材１５０の各々は、電動サーボモーター、電動ロータリモーターなどを含む。したがって、事前プランニングされた外科処置を自動的に実行するコンピュータ１２１からのコマンドに応答して、撓みジョイント部材１５０は、剛性アーム部材１４５の１つが同じ撓みジョイント部材１５０に結合された別の１つの剛性アーム部材１４５に対して回転／回動させることができる。撓みジョイント部材１５０のモーターの数及び／又はタイプに応じて、相対的回転／回動を一次元、二次元又は三次元とすることができる。即ち、剛性アーム部材１４５の１つを、別の１つの剛性アーム部材１４５に対して前後に回転／回動（例えば、ピッチング）させることができ、この別の１つの剛性アーム部材１４５に対して左右に回転／回動（例えば、スウェイング）させ、かつ／又は別の１つの剛性アーム部材１４５に対して側方に回転／回動（ローリング）させることができる。

図示する作業アーム１４０は、４つの剛性アーム部材１４５及び４つの撓みジョイント部材１５０を含む。４つの撓みジョイント部材１５０の各々は上述のようにこれと噛み合う剛性アーム部材１４５を回転／回動させることができるので、作業アーム１４０の第２端部１４１ｂ及び／又はツール１５５は、ベース１２０に対して少なくとも６自由度（例えば、３回転自由度及び３並進自由度）で移動できる。作業アーム１４０に含まれる剛性アーム部材１４５及び撓みジョイント部材１５０の数は、変動し得る。剛性アーム部材１４５及び撓みジョイント部材１５０の数が減少すると、作業アーム１４０の撓み性も減少する。同様に、剛性アーム部材１４５及び撓みジョイント部材１５０の数が増大すると、作業アームの撓み性も増大する。例えば、患者１０の口１２の中でツール１５５及びこれに結合される外科用差込バイトを所望の場所に精密に配置するために、比較的小さい運動範囲の付加的な微調整撓みジョイント部材１５０を含むことができる。具体的には、いくつかの実施形態において、外科用差込バイト１３２は、所望の目標位置から０.５ｍｍ未満の誤差限界で配置できる。いくつかの他の実施形態において、外科用差込バイト１３２は、所望の目標配置位置から０.１ｍｍ未満の誤差限界で配置できる。

撓みジョイント部材１５０の各々が１つ又はそれ以上のモーターを中に含むことに加えて、撓みジョイント部材１５０の各々は、これに結合された剛性アーム部材１４５の間の相対的位置関係を感知するための１つ又はそれ以上のセンサを含む。即ち、例えば、撓みジョイント部材１５０の各々は、撓みジョイント部材の中心にその原点を有するＸ−Ｙ−Ｚ空間に対する撓みジョイント部材に結合された剛性アーム部材１４５の２つの間の相対的角度位置関係を測定できる１つ又はそれ以上のセンサを含む。ロボットシステム１００の使用者が剛性アーム部材１４５の１つを移動するのに応答して、手で移動された剛性アーム部材１４５に結合された撓みジョイント部材の中の１つ又はそれ以上のセンサはこの動きを感知して、撓みジョイント部材１５０の原点に対する及び／又はロボットシステム１００及び／又は患者１０の口１２の原点Ｏに対する剛性アーム部材の新しい位置を表すデータを生成するように構成される。このデータは、処理のために（無線で及び／又はワイヤを介して）コンピュータ１２１へ伝送される。別の例において、剛性アーム部材１４５のいくつか又は全部がベース１２０に対して移動するように操作者４００（図７）が作業アームの第２端部１４１ｂ及び／又はツール１５５を手で移動するのに応答して、撓みジョイント部材１５０の各々はデータを生成し、データは処理のためにコンピュータ１２１へ伝送される。コンピュータ１２１は、ロボットシステム１００及び／又は患者１０の口１２のための１つ又はそれ以上の確立された原点Ｏに対する作業アーム１４０の第２端部１４１ｂ（又はこれに結合された任意のツール１５５及び／又は外科用差込バイト１３２の任意の部分）の場所を測定するために、撓みジョイント部材１５０の各々からのデータを処理できる追跡ソフトウェアプログラム及び／又はアルゴリズムを実行するように構成される。したがって、ロボットシステム１００は、作業アーム１４０の動きを追跡できる。

グラウンディングアーム１６０は、ベース１２０から延びる第１端部１６１ａと、ロボットシステム１００及び／又は患者１０の口１２のための原点Ｏを確立するために剛性グラウンディング部材２００（図４）と結合されるように構成される対向する第２端部１６１ｂとを有する。第１端部１６１ａと第２端部１６１ｂとの間に、グラウンディングアーム１６０は、複数の撓みジョイント部材１７０によって一緒に結合された複数の剛性アーム部材１６５を含む。剛性アーム部材１６５は、剛性アーム部材１４５と同じ又は同様であり、撓みジョイント部材１７０は上述の撓みジョイント部材１５０と同じ又は同様である。

次に、図２は、作業アーム１４０の第２端部１４１ｂを詳細に示す。具体的には、撓みジョイント部材１５０によって結合される２つの剛性アーム部材１４５ａ、１４５ｂの一部分を示す。剛性アーム部材１４５ｂは、撓みジョイント部材１５０と結合された第１端部１４６ａとカップラ１４７と結合される第２端部１４６ｂとを有する。カップラ１４７は、剛性アーム部材１４５ｂの第２端部１４６ｂに堅固に取り付けられ、ツール１５５の一部分をその中に取外し可能に受け入れるように設計される。図２に示すように、ツール１５５は、外科用差込バイト１３２ａを回転させるためのドリル又は駆動ツールである。カップラ１４７へのツール１５５の結合は、純粋に機械的でありかつ／又は電気的とすることができる。即ち、カップラ１４７とのツール１５５の結合は、カップラ１４７を介するツール１５５への動力力供給を含むか、又はツール１５５は自己動力式（例えば、１つ又はそれ以上の使い捨て及び／又は充電式バッテリによる）とすることができる。カップラ１４７とツール１５５との間の接続は、ツール１５５が既知の反復可能な様式でカップラ１４７に取外し可能にかつしっかりと結合されるように、プレス嵌め接続、スナップイン接続、ネジ式接続、磁気接続、摩擦接続、さねはぎ接続又はその任意の組合せとすることができる。いくつかの実施形態において、作業アーム１４０とのツール１５５の結合は、ツール１５５のアイデンティティがコンピュータ１２１に開示されるように、ツール１５５が作業アーム１４０を介してコンピュータと通話できる通信接続を生じる。したがって、コンピュータは、ツール１５５及びこれに結合された外科用差込バイトの動きを精密に追跡するために必要とされるツール１５５のアイデンティティ、サイズ及び形状を知ることができる。又は、作業アーム１４０は、ツール１５５の識別が不要なように単一のツール１５５とのみ接続されるように設計される。更に別の実施形態において、ロボットシステム１００は、正しいツール１５５が作業アーム１４０に結合されていることを確認するために、処置を行う前にチェックを行う。

いくつかの実施形態において、ツール１５５は複数のボタン１５６を含む。ボタン１５６は、ツール１５５の操作を開始するため（例えば、スタート／ＯＮボタン）、ツール１５５の操作を終了するため（例えば、ストップ／ＯＦＦボタン）、ツール１５５の回転を逆転させるため（例えば、順／逆回転）などに事前プログラムできかつ／又はプログラム可能である。１つ又はそれ以上のライト（例えば、ＬＥＤ）をツール１５５に含めることができ、どのボタン１５６が起動されているかいないかを示すために各ボタン１５６の隣に配置できる。いくつかの実施形態において、ツール１５５は、ツール１５５から外科用差込バイトを取り外す際の助けとなるように解除ボタン又は機構１５７を含む。別の実施形態において、外科用差込バイト１３２ａは、解除ボタン１５７を押す必要なくツール１５５から引き出すことができる。

図３は、グラウンディングアーム１６０の第２端部１６１ｂを詳細に示す。具体的には、剛性アーム部材１６５ａの一部分は、撓みジョイント部材１７０によってグラウンディングプローブ１８０に結合される。グラウンディングプローブ１８０は、撓みジョイント部材１７０と結合された第１端部１８０ａと、取外し可能かつ反復可能に剛性グラウンディング部材２００（図４）と結合するように設計された第２端部１８０ｂとを有する。図３に示すように、グラウンディングプローブ１８０の第２端部１８０ｂは、１対の偏りロックベアリング（biased locking bearing）１８２ａ、１８２ｂを含む。ロックベアリング１８２ａ、ｂは、グラウンディングプローブ１８０の第２端部１８０ｂの中心軸ＹＣから外向きに付勢される。ロックベアリング１８２ａ、ｂは、中心軸ＹＣへ向かって内向きに押すことができ、グラウンディングプローブ１８０の第２端部１８０ｂが取外し可能にかつ反復可能に剛性グラウンディング部材２００の受入れ孔２２２（図４）の中へ滑動できるようにする。

剛性グラウンディング部材２００を用いる、患者１０の口１２に合わせたロボットシステムの登録
図４に示す剛性グラウンディング部材２００は、本体２０５と、結合ポスト２２０とを含む。本体２０５は、間のベース２０９によって一緒に結合された第１脚２０７ａと第２脚２０７ｂを含む。ベースは、上面２０９ａと底面２０９ｂとを有する。ベース２０９の上面２０９ａから概ね上向きに結合ポスト２２０が突出する。本体２０５と結合ポスト２２０は、合わせて取り付けられる２つの別個の分離した部品とするか、又は一体型構成要素として一体的に形成できる。結合ポスト２２０は、ロボットシステム１００のグラウンディングアーム１６０を患者１０の口１２にグラウンディングするとき（例えば、剛性グラウンディング部材２００が患者１０の口１２の中に設置されたとき）貫通するグラウンディングプローブ１８０の第２端部１８０ｂを受け入れるための受入れ孔２２２を含む。受入れ孔２２２は、中心軸ＸＣを有し、これに沿って、ロボットシステム１００及び／又は患者１０の口１２のための原点Ｏを確立できる。いくつかの実施形態において、原点Ｏは、中心軸ＸＣに沿って受入れ孔の中心に確立される。別の実施形態において、原点Ｏは、中心軸ＸＣに沿った任意の点例えば受入れ孔２２２のいずれかの開口端部に確立される。

第１脚２０７ａは、締結具２３０（例えば、外科用デンタルスクリュー、デンタルボルトなど）を受け入れるねじ切り貫通孔２０８を含む。図示しないが、第２脚２０７ｂも、その中に締結具２３０及び／又は別の締結具（図示せず）を受け入れるためにねじ切り貫通孔２０８と同じ又は同様のねじ切り貫通孔を含むことができる。図示する剛性グラウンディング部材２００は具体的な形状およびサイズを持つが、患者１０の口１２の中に剛性グラウンディング部材２００を取り付けて、取外し可能にかつ反復可能にグラウンディングプローブ１８０を結合するための手段を与えるように、剛性グラウンディング部材２００の他の様々な形状、サイズ及び配列が想定される。

いくつかの実施形態によれば、ロボットシステムを患者１０の口１２に合わせて登録して、ロボットシステム１００を用いる処置時に使用するための原点Ｏを確立するために、剛性グラウンディング部材２００が患者１０の口１２の中へ設置される。図５に示すように、患者１０の口１２は、歯１４、顎骨１６及び軟組織１８（例えば、歯肉組織）を含み、歯１４ａが剛性グラウンディング部材２００と結合するために選択されている。図６に示すように、口１２は、更に手術部位２０（例えば、インプラント、永久アバットメント及び永久クラウンを受け入れる場所）を含み、歯１４ｂ及び１４ｃは、手術部位２０に隣接する。

剛性グラウンディング部材２００は、歯１４ａに取り付けられているが、剛性グラウンディング部材２００は、患者の口１２の中の他の任意の歯１４及び／又は患者１０の顎骨１６に取付けできる。剛性グラウンディング部材２００を歯１４ａに取り付ける際、剛性グラウンディング部材２００は、歯１４ａの上に配置される。具体的には、例えば、剛性グラウンディング部材２００は、図５に示すように、（ｉ）ベース２０９の底面２０９ｂが概ね歯１４ａの咬合面に隣接するように位置付けられ、（ｉｉ）第１脚２０７ａが概ね歯１４ａの舌側面に隣接するように位置付けられ、かつ（ｉｉｉ）第２脚２０７ｂが概ね歯１４ａの頬側面に隣接するように位置付けられるように、患者１０の口１２の中に位置付けられる。剛性グラウンディング部材２００がこのように位置付けられた後、締結具２３０が歯１４ａに対して所定の位置に剛性グラウンディング部材２００を堅固にロックするために第１脚２０７ａのねじ切り貫通孔２０８の中へネジ式に接続される。いくつかの実施形態において、締結具２３０は、締結具２３０が歯１４ａ、軟組織１８及び／又は顎骨１６を貫通しないように締められる。但し、いくつかの別の実施形態において、締結具２３０は、歯１４ａ、軟組織１８、顎骨１６又はその任意の組合せを貫通する。

剛性グラウンディング部材２００を歯１４ａに取り付けた状態で、図５に示すようにスキャナ／カメラ３００を用いて患者１０の口１２の走査を行う。ロボットシステム１００を用いて実施するために計画される処置のタイプに応じて、口１２の走査は、口腔内スキャナを用いる口腔内面スキャン、ＣＴスキャナ（例えば、デンタルＣＢＣＴスキャナとしても知られるコーンビームコンピュータ制御断層撮影（ＣＢＣＴ）スキャナなど）を用いるＣＴスキャン、又はこれらの組合せとすることができる。剛性グラウンディング部材２００を入れた状態で口１２を走査することによって、患者１０の口１２の術前三次元仮想モデル３２５（図１）を生成できる。このような仮想モデルは、手術プランを開発するため及び／又は患者１０の口１２の中に設置されたインプラントに噛み合う構成要素を設計するために使用できる。具体的には、仮想モデル３２５は、仮想剛性グラウンディング部材２００’（図１）を含み、これを使用して、処置を実施する際にロボットシステム１００が使用するための座標系の原点Ｏを確立する。

口１２の走査後、ロボットシステム１００は、患者１０の口１２にグラウンディングされる。具体的には、グラウンディングプローブ１８０の第２端部１８０ｂは、グラウンディングプローブ１８０の第２端部１８０ｂを剛性グラウンディング部材２００の結合ポスト２２０の受入れ孔２２２の中へ位置付けしかつ／又は滑動することによって、剛性グラウンディング部材２００と噛み合わされる。第２端部１８０ｂは、ロックベアリング１８２ａ、１８２ｂが受入れ孔２２２を通過しその外部へ滑動して、中心軸ＹＣ（図３）から離れるように付勢されてグラウンディングプローブ１８０が受入れ孔２２２から簡単に取り外せないようになるまで、滑動される。いくつかの実施形態において、グラウンディングプローブ１８０が剛性グラウンディング部材２００と充分に係合してグラウンディング部材の中へ適切に位置付けられたことを示すために触覚フィードバックが使用される。例えば、グラウンディングプローブ１８０が完全に係合すると、ロックベアリング１８２ａ、１８２ｂは、所定の場所にスナップ式に嵌って、可聴音及び／又は振動クリックを発する。

簡単に取り外すとは、グラウンディングプローブ１８０を剛性グラウンディング部材２００との係合から外すために、ロックベアリング１８２ａ、１８２ｂを中心軸ＹＣへ向かって内向きに押してグラウンディングプローブ１８０を受け入れ孔２２２から外へ滑動できるようにすることによって、ロックベアリング１８２ａ、１８２ｂを作動する必要があることを意味する。又は、グラウンディングプローブ１８０は、ロックベアリング１８２ａ、１８ｓｂの付勢力に勝つのに充分な量の力でグラウンディングプローブ１８０を引っ張り、それによってロックベアリング１８２ａ、１８２ｂを中心軸ＹＣへ向かって内向きに押して、グラウンディングプローブ１８０を剛性グラウンディング部材２００との係合から外せるようにすることによって、剛性グラウンディング部材２００との係合から外すことができる

図６から分かるように、グラウンディングプローブ１８０の第２端部１８０ｂの長さＬ１８０ｂは、グラウンディングプローブ１８０が剛性グラウンディング部材２００の結合ポスト２２０と適切に係合したら、グラウンディングプローブ１８０がグラウンディング部材の中で全く又はほとんど並進遊びを持たないように設計される。即ち、グラウンディングプローブ１８０は、グラウンディングプローブ１８０が剛性グラウンディング部材２００と係合したとき、中心軸ＹＣに沿って側方へ滑動かつ／又は移動（例えば、並進）できない。但し、グラウンディングプローブ１８０は、受入れ孔２２２内で中心軸ＹＣの周りで回転できる。グラウンディングプローブ１８０と剛性グラウンディング部材２００との間のこのような接続は、ロボットシステム１００が患者１０の口１２の中の剛性グラウンディング部材２００の場所に基づく既知の原点Ｏを維持するのに役立つ。

ロボットシステム１００が剛性グラウンディング部材２００及びグラウンディングプローブ１８０（ロボットシステム１００のグラウンディングアーム１６０に結合される）を介して患者１０の口１２にグラウンディングされると、ロボットシステム１００は、事前計画された処置を自動的に実施しかつ／又は操作者４００がロボットシステム１００によって追跡される手動及び／又は半手動処置を実施できるようにする準備が整う。事前計画された処置を自動的に実施するためにロボットシステムを用いる場合、例えば以下の節で説明するように、まず、事前計画された処置を、歯科手術プラニングソフトウェアプログラムを用いて計画しなければならない。

ロボットシステム１００による自動的実施のための手術プランの計画
上述のように、患者１０の口１２は、剛性グラウンディング部材２００を入れた状態で走査される。この走査（例えば、口腔内面スキャン、ＣＴスキャン、デンタルＣＢＣＴスキャン、Ｘ線スキャン、その組み合わせなど）から生成されたスキャンデータは、コンピュータ１２１又は歯科手術プランニングソフトウェアプログラムを実行する別のコンピュータへインポートされかつ／又は送られる。図１に示すように、手術プランニングソフトウェアプログラムは、ディスプレイ装置１２２上に患者１０の口１２の少なくとも一部分の術前三次元仮想モデル３２５を表示するように設計される。仮想口１２’の術前三次元仮想モデルは、患者１０の実際の口１２の中の歯１４、軟組織１８、手術部位２０、剛性グラウンディング部材２００及び骨１６に対応する仮想歯１４’、仮想軟組織１８’、仮想手術部位２０’、仮想剛性グラウンディング部材２００’、及びデンタルＣＢＣＴスキャン及び／又はＸ線スキャンが行われるいくつかの実施形態においては仮想骨１６’（例えば、顎骨）を含む。

患者１０の口１２の中で実施される処置のタイプに応じて、歯科手術プランニングソフトウェアプログラムは、自動的にかつ／又は操作者（例えば、図７に示す操作者４００）からの入力を受けて、ロボットシステム１０００の作業アーム１４０のツール１５５に取り付けられた外科用差込バイト１３２の１つ又はそれ以上を用いて自動的に所望の処置を実施するための手術プランを開発するように設計される。具体的には、歯科手術プランニングソフトウェアプログラムは、患者１０の口１２の中の剛性グラウンディング部材２００に対して既知の場所（例えば、図４に示す中心軸ＸＣに沿って確立された原点Ｏ）に位置付けられるグラウンディングアーム１６０に対して（例えば、グラウンディングプローブ１８０の第２端部１８０ｂに対して）実施すべき作業アーム１４０の動き及び／又は命令のセットを開発するように設計される。開発された命令のセットは、外科処置時に使用されるツール（単数又は複数）のタイプ及び／又はサイズに関する指示を含む。開発された命令のセットは、又、複数のツールが使用される場合のツールの使用順序も含む。例えば、所望の処置が切骨術である場合、開発された命令は、どの外科用ドリルビットツール（単数又は複数）１３２を使用するかを含む。具体的には、代表的切骨術において、命令は、ロボットシステム１００に、まず、処置を開始するため（例えば、顎骨に初期ソケット／開口部を生成するため）に第１直径を及び第１長さを有する第１外科用ドリルビットツール１３２を使用するよう指示し、その後処置を続行するため（例えば、顎骨に生成されたソケット／開口部の直径を拡大するため）にロボットシステム１００が第２（例えば比較的大きい）直径及び第２（例えば、第１長さと同じ又は異なる）長さを有する第２外科用ドリルビットツール１３２に切り替えるための命令が続く。その後の命令は、ロボットシステム１００が顎骨に以前に生成されたソケット／開口部をねじ切りする（例えばねじ山を作る）ために外科用ねじ切りツール１３２に切り替えるための命令を含む。いくつかの実施形態において、手術システム１００は、自動的にかつ操作者の入力なしに、外科用差込バイト１３２をツール１５５に切り替える。別の実施形態において、操作は、手で外科用差込バイト１３２をツール１５５に取り付け、これから外す。

歯科手術プランニングソフトウェアプログラムによる手術プランの開発は、スキャンデータ（例えば、術前仮想三次元モデル３２５）受取り後完全に自立するか、又は、開発は、操作者からのいくつかの入力を含むことができる。例えば、歯科手術プランニングソフトウェアプログラムは、計画される処置のタイプ（例えば、切骨術、インプラント配置、骨削りなど）、配置されるインプラントの所望の中心軸の場所及び向き（例えば、口１２の中の神経を避けるためかつ／又は口１２の中の低密度の骨のエリアを避けるため）、配置されるインプラントの製造者、配置されるインプラントのサイズなどの入力を操作者に要求する場合がある。

歯科手術プランニングソフトウェアプログラムを用いて手術プランが開発されたら、ロボットシステム１００は、外科用差込バイト１３２の１つ又はそれ以上を用いて手術プランを実施する準備が整う。いくつかの実施形態において、作業アーム１４０及びグラウンディングアーム１６０を制御するコンピュータ１２１は、手術プランニングソフトウェアプログラムも実行する。このような実施形態においては、開発された手術プランは、自動的にロードされて、例えばディスプレイ装置１２２上のスタートボタンを操作者がクリックするのに応答してロボットシステム１００によって自動的に実施される準備が整う。別のコンピュータが歯科手術プランニングソフトウェアプログラムを実行する別の実施形態においては、開発された手術プランは、ロボットシステム１００へ送られてかつ／又はロードされる必要がある。

図７に示すように手術プランが開始された後、作業アーム１４０は、グラウンディングアーム１６０に対して所定の場所（例えば、少なくとも部分的に患者１０の口１２の中へ）移動し、外科用差込バイト１３２の１つ又はそれ以上を用いて手術部位において自動的に処置を実施し始める。

ロボットシステム１００の動きを拘束するための不可視バリア壁／エリア４５０の設定
本明細書において論じるように、ロボットシステム１００に自動的に手術処置を実施させる代わりに、ロボットシステム１００は、操作者４００（図７、８Ａ、８Ｂ）が作業アーム１４０及び取り付けられた外科用差込ビット１３２を患者１０に対して移動させるように、手動で使用できる。このような実施形態において、不可視バリア壁／エリア４５０は、処置を実施する前に確立できる。図８Ａは、図解のために患者１０の口１２無しで不可視バリア壁／エリア４５０を示し、図８Ｂは、同じ不可視バリア壁／エリア４５０を患者１０の口１２に重ねて示す。

不可視バリア壁／エリア４５０は、手術プランの一部として本明細書において説明する手術プランニングソフトウェアソフトウェアを用いて確立及び／又は展開できる。このような実施形態においては、ロボットシステム１００を用いて（例えば、手動操作）操作者が実施する半手動処置の場合、外科用差込バイト１３２が患者１０近くに在りかつ／又は患者１０の口１２の中に配置されたとき、不可視バリア壁／エリア４５０は、作業アーム１４０具体的には作業アームに結合された外科用差込バイト１３２のための境界を確立する。したがって、不可視バリア壁／エリア４５０は、外科用差込バイト１３２及び／又は作業アーム１４０の任意の部分（例えば、ツール１５５を含めて）が患者１０の口１２に干渉するような操作者（例えば、口腔医）によるツール１５５の移動を防止するのに役立つ。

干渉とは、例えば、作業アーム１４０が実施中の処置の対象ではない患者１０の歯１４にぶつかることを意味する。別の例として、干渉は、例えばロボットシステム１００を用いて例えば切骨術などの半手動処置を実施するとき、外科用差込バイト１３２が、患者１０の顎骨１６の中へ入りすぎる（例えば垂直方向に上へかつ／又は下へ、側方になど）ことを意味する。操作者４００が作業アーム１４０を手で移動することによって切骨術を手動で行うとき、ロボットシステム１００が不可視バリア壁／エリア４５０を実現することによって、操作者は、外科用差込バイト１３２を不可視バリア壁／エリア４５０の境界内で所望通りに（例えば、垂直に上下に、側方になど）移動できるが、操作者４００が外科用差込バイト１３２を不可視バリア壁／エリア４５０の外部にかつ／又はこれを越えて移動しようとすると、ロボットシステム１００は、例えば撓みジョイント部材１５０の中のモーターを用いてこのような移動を積極的に防止する。例えば、図８Ａ及び８Ｂに示すように、操作者４００は、外科用差込バイト１３２を矢印Ａの方向（例えば、図８Ｂの向きに対して下向き）に不可視バリア壁／エリア４５０を通過して移動しようとしている。しかし、手術システム１００は、不可視バリア壁／エリア４５０を能動的に有効化しているので、手術システム１００は、作業アーム１４０、ツール１５５、外科用差込バイト１３２又はその任意の組合せを振動させて（例えば触覚フィードバック）、操作者が不可視バリア壁／エリア４５０を越えて外科ツール１３２を移動しようとしていること（これは許可されない）を知らせる。このような不可視バリア壁／エリア４５０を用いて、例えば、操作者（例えば歯科医）が自由形状の切骨を実施できるようにする。この場合、単一の中心軸に沿って垂直にだけ移動される段階的ドリルビット（stepped drill-bit tool）のセットを用いるのと異なり、切骨を彫刻できる（例えば垂直に上下に及び側方に外科用回転ミル１３２を移動できる）ようにする。したがって、操作者は、受け取った触覚フィードバック及び／又はその他の情報（例えば、処置時に所望の又は設定されたドリル速度を維持するために必要なトルクのレベル、処置時に外科用差込バイトを前進させるために必要な力のレベルなど）に基づいて手術プランをリアルタイムに手動で修正／更新できる。

不可視バリア壁／エリア４５０は図において開放上部を持つが、別の不可視バリア壁／エリアは、作業アーム１４０の少なくとも一部（例えば外科用差込バイト１３２の先端）が、ロボットシステム１００を用いて処置全体が実施されるときに不可視バリア壁／エリア内に完全に囲繞されるように、全ての面において不可視壁／不可視面を持つことができる。従って、不可視バリア壁／エリアは、患者１０の口１２の外部へ延びることができる。このような不可視バリア壁／エリアは、作業アーム１４０の一部分が特に患者１０の顔又は頭又は胸部にぶつかるのを防止するのに役立つ。

図８Ａ及び８Ｂにおいて、不可視バリア壁／エリア４５０が処置時に患者１０の口１２の中でロボットシステム１００の操作者に実際には見えないことを示すために、不可視バリア壁／エリア４５０は破線で示す。但し、いくつかの実施形態において、不可視バリア壁／エリア４５０の仮想表現は、処置時にディスプレイ装置１２２及び／又は別のディスプレイ装置に表示できる。例えば、不可視バリア壁／エリア４５０の仮想表現は、患者の口１２の仮想モデル（例えば、術前三次元仮想モデル３２５）に対比して表示できる。別の例において、不可視バリア壁／エリア４５０の仮想表現は、患者１０の口のライブビデオフィードに対比して表示できる。更に別の例において、不可視バリア壁／エリア４５０の仮想表現は、患者１０の口１２の写真に対比して表示できる。不可視バリア壁／エリア４５０の仮想表現の表示は、操作者が、患者１０の口１２に対比して不可視バリア壁／エリア４５０を視覚化できるようにし、操作者が処置を実施及び／又は監視／監督するのを支援できる。

ロボットシステム１００を用いた半手動処置の監視／追跡
ロボットシステム１００を用いて半手動処置を実施できる。半手動とは、ロボットシステム４００が、ロボットシステム１００の操作者４００（図７、８Ａ、８Ｂ）が患者１０の口１２に対して作業アーム１４０を手動で操作／移動して処置を実施できるようにするのと同時に、制御のレベルを維持できるようにすることを意味する。例えば、ロボットシステム１００は、自身の重量を支持しかつ／又は確立された原点Ｏ（ｚｕ ８Ｂ）に対する作業アーム１４０及びグラウンディングアーム１６０の位置を監視／感知することによって、作業アーム１４０及びグラウンディングアーム１６０の制御を維持する。

本明細書において論じるように、作業アーム１４０は、複数の撓みジョイント部材１５０を含み、グラウンディングアーム１６０は複数の撓みジョイント部材１７０を含み、撓みジョイント部材１５０、１７０の各々は、作業アーム１４０（例えば、外科用差込バイト１３２の先端など）及びグラウンディングアーム１６０（例えばグラウンディングプローブ１８０の先端）の少なくとも一部分の位置を測定する際に使用するための１つ又はそれ以上のセンサを含む。例えば、操作者４００がツール１５５（図８Ｂ）を移動する時、撓みジョイント部材１５０、１７０の中のセンサはデータを記録し、データは処理のためにコンピュータ１２１へ送られる。コンピュータ１２１は、センサからデータを受け取って確立された原点Ｏ（図８Ｂ）に対する作業アーム１４０の少なくとも一部分（例えば、外科用差込ビット１３２の先端）の場所を測定するためにデータを処理するロボット制御ソフトウェアを実行する。

例えば、図８Ｂに示すように、ロボットシステムのための原点Ｏは、結合ポスト２２０の受入れ孔２２２の中心軸ＸＣに沿ってかつグラウンディングプローブ１８０の第２端部１８０ｂの中心軸ＹＣに沿って中心点として確立される。又は、剛性グラウンディング部材２００は、口１２の中に設置されたとき既知のかつ記録された様式で（例えば、本明細書において説明するように剛性グラウンディング部材２００を入れた状態での口の走査時に認知され記録される）患者１０の口１２の残り部分に対して固定されているので、原点Ｏは、剛性グラウンディング部材２００に対して任意の場所に確立できる。

操作者４００が、撓みジョイント部材１５０、１７０の中のセンサを用いて作業アームのあらゆる動きを追跡する（例えば、具体的には外科用差込バイトの先端のあらゆる動きを追跡する）ロボットシステム１００を用いて半手動処置を行うとき、作業アーム１４０（及び外科用差込バイト）の場所に関するデータが生成されて、コンピュータ１２１又は別のコンピュータ及び／又はメモリ装置に記憶される。コンピュータ１２１は、患者１０の口１２の少なくとも一部分の修正又は術後仮想三次元モデル３２６（図９）を生成するようにプログラムされる三次元モデル作成ソフトウェア（例えば、本明細書において説明する歯科手術プランニングソフトウェアプログラムと同じ又は別のソフトウェアプログラム）を実行できる。術後仮想三次元モデル３２６は、（ｉ）口１２の術前三次元仮想モデル３２５（図１）及び（ｉｉ）処置時に作業アーム１４０の位置に関して収集されたデータ、に基づく。具体的には、三次元モデル作成ソフトウェアは、患者１０の口１２の術前三次元仮想モデル３２５を生成し、ロボットシステム１００を用いて実施された処置に基づいて術前三次元仮想モデル３２５を修正するように設計される。このようにして、仮想口１２’の少なくとも一部分の術後三次元仮想モデル３２６は、仮想歯１４’、仮想軟組織１８’、仮想手術部位２０’、仮想剛性グラウンディング部材２００’、及びＣＴスキャン（例えばデンタルＣＢＣＴスキャン）を行ういくつかの実施形態においては仮想骨１６’（例えば、顎骨）（これらは術前三次元仮想モデル３２５に含まれる）を含む。但し、処置及び処置時に収集されたデータに応じて、術後三次元仮想モデル３２６は、手術部位２０’の修正も含む。

例えば、図９に示すように、ロボットシステム１００が処置を追跡し、一方で操作者４００が外科用ドリルビットツール１３２を用いて切骨を行うとき、作業アーム１４０の位置の追跡は、患者１０の口の中の軟組織１８及び顎骨１６に対する処置時に使用される外科用ドリルビットツール１３２の、剛性グラウンディング部材２００（したがって確立された原点（Ｏ）に対する場所を示すデータを生成する。このようにして、三次元モデル作成ソフトウェアは、外科用ドリルビットツール（単数又は複数）１３２が術前三次元仮想モデル３２５にどのように干渉したかを識別し、干渉に基づいて術前三次元仮想モデル３２５の一部を取り除くことによって術前三次元仮想モデルを更新して、軟組織１８’及び／又は骨１６’の中に仮想開口部又はソケット２５’を含む術後三次元仮想モデル３２６を得ることができる。即ち、外科用ドリルビットツール（単数又は複数）１３２の干渉は、物質を穿孔しかつ／又は取り除くために外科差込用ドリルビット（単数又は複数）１３２が使用されて、図示される仮想開口部又はソケット２５’を生じたことを示す。このように、三次元モデル作成ソフトウェアは、処置時に患者１０の口１２から実際に取り除かれた物質に対応する物質を取り除くことによって術前三次元仮想モデル３２５を修正できる。その結果、患者１０の口１２の術後状況を示す（例えば、軟組織及び／又は顎骨物質が取り除かれた）患者１０の口１２の修正又は術後三次元仮想モデル３２６が得られる。したがって、操作者４００は、術後の患者の状況を入手するために患者１０の口１２の術後スキャンを行う必要がない。患者１０はこの余分な走査ステップを免れる。

更に、図９に示す別の例において、操作者４００がインプラント駆動ツール１３２を用いてインプラントを配置する間ロボットシステム１００が処置を追跡する場合、作業アーム１４０の位置の追跡は、剛性グラウンディング部材２００（したがって、確立された原点Ｏ）に対するインプラント駆動ツールの場所（したがって、これに結合されたインプラントの位置）を示すデータを生成する。三次元モデル作成ソフトウェアは、インプラント駆動ツール（及びこれに結合されたインプラント）が術前三次元仮想モデル３２５にどのように干渉しかつ／又は術前三次元仮想モデルに対してどのように移動したかを識別し、干渉に基づいて術前三次元仮想モデル３２５を更新して、ロボットシステム１００を用いて患者１０の口１２の中に設置された実際のインプラントの配置場所及び向きに対応する場所及び向きで仮想開口部又はソケット２５’に配置された仮想インプラント３０’を含む術後三次元仮想モデル３２６を得ることができる。したがって、操作者４００は、口の中に設置されたインプラントの場所及び向きを含む術後の患者の状況を入手するために患者１０の口１２の術後スキャンを行う必要がない。患者１０は余分な走査ステップを免れる。

ロボットシステム１００を用いた半手動及び／又は手動処置の実施時の作業アーム１４０及び／又はグラウンディングアーム１６０の位置の追跡／監視は、本明細書において説明し図９に示すモデルの他に、患者１０の口１２の少なくとも一部分の様々な修正又は術後仮想三次元モデルを生成するために使用できる。例えば、修正又は術後仮想三次元モデルは、ロボットシステムを用いて従来の歯科的な歯の準備が実施された後、ロボットシステムを用いて一時的補綴物が成形された後、ロボットシステム１００を用いて義歯が修正された後などに、例えば三次元モデル作成ソフトウェアを実行するコンピュータ１２１によって、自動的に生成できる。本明細書において説明する処置など他の様々な手動／半手動処置を、修正又は術後仮想三次元モデルを生成するために使用される位置データを生成するために上に説明するように追跡／監視でき、それによって術後スキャン（例えば、術後口腔内面スキャン、術後デンタルＣＢＣＴスキャンなど）を回避できる。

ロボットシステム１００の代表的使用法
本開示のロボットシステム１００を用いて、自動的に、手動で、又はその組合せで様々な処置を実施できる。ロボットシステム１００によって実施可能な処置の一例は、切骨術である。切骨術は、中にインプラントを受け入れるために適するソケット及び／又は開口部を患者１０の顎骨１６の中に形成するためにロボットシステム１００に結合された１つ又はそれ以上の外科用ドリルビットツール１３２を用いて実施される。更に、いくつかの実施形態においては、切骨術の実施は、その中にインプラントを受け入れるのに適する患者１０の顎骨１６に以前に形成されたソケット／開口部の中にねじ山を形成するために、ロボットシステム１００に結合された１つ又はそれ以上の外科用ねじ切りツール１３２も使用する。ロボットシステム１００によって実施可能な処置の第２例は、インプラントの設置である。インプラントの設置は、患者１０の顎骨１６の開口部にインプラントを設置するために、ロボットシステム１００に結合されたインプラント駆動ツール１３２を用いて実施される。ロボットシステム１００によって実施可能な処置の第３例は、歯槽骨切除の実施である。歯槽骨切除は、患者１０の顎骨１６から骨物質を取り除くためにロボットシステム１００に結合された骨削り／除去ツール１３２を用いて実施される。ロボットシステム１００によって実施可能な処置の第４例は、歯槽形成術の実施である。歯槽形成術は、患者１０の顎骨１６の一部分の輪郭を形成するためにロボットシステム１００に結合された外科用骨輪郭形成ツール１３２を用いて実施される。ロボットシステム１００によって実施可能な処置の第５例は、クラウンプレップの開発である。クラウンプレップの開発は、歯がその上に特注クラウンを受けるのに適するように歯の一部（分例えば、咬合部）を取り除くために１つ又はそれ以上の歯科外科用ドリルビットツール１３２及び／又はデンタルシェーバー差込バイト１３２を用いて実施される。ロボットシステム１００によって実施可能な処置の第６例は、ハイブリッド補綴物の部分として使用するための義歯の修正である。ハイブリッド補綴物は、１つ又はそれ以上のアバットメント又はシリンダと接着された修正義歯を含む。典型的には、修正義歯は、１つ又はそれ以上のアバットメント又はシリンダを介してインプラントに結合され、アバットメント又はシリンダは、それぞれのインプラントに取り付けられる。ロボットシステム１００を用いて、患者１０の口の中に設置された（ロボットシステム１００を用いて設置された）インプラントの中心軸に直接対応する場所において義歯に正確に穿孔することによって、修正義歯の作成を助けることができる。１つ又はそれ以上のアバットメント又はシリンダがインプラントに取り付けられる場合、義歯に穿孔される孔は、アバットメント又はシリンダと合致し（即ち、整列し）、アバットメント又はシリンダに接着して、ハイブリッド補綴物を生成できる。ロボットシステム１００によって実施可能な第７例は、仮修復具の生成である。仮修復具の修正は、歯のブランクが彫刻されて、設置されたインプラントに取り付けるために解剖学上の歯の形状を持つように歯のブランクの一部を取り除くために１つ又はそれ以上のシェーバー又は彫刻差込バイト１３２を用いて実施される。

上述の７つの例のいずれも、また下に開示する実施形態のいずれも、操作者からの入力なしに又はほとんどなしに（例えば、処置開始ボタンを選択すること以外に）、手術プランがロードされたロボットシステム１００によって自動的に実施されるか、又は操作者４００によって手動で及び／又は半手動で実施できる。操作者は、不可視バリア壁／エリア４５０によって拘束される又はこれから自由なロボットシステム１００の作動アーム１４０を手動で操作する。更に、以下の実施形態の要素及び／又はステップを取り除いてかつ／又は他の開示される実施形態のいずれかの開示される他の要素と置き換えることができることが、想定される。

本開示の開示される概念の第１実施形態によれば、ロボットシステム１００は、患者１０の口１２の中にインプラントを設置するために使用される。ロボットシステム１００は、ベース１２０と、グラウンディングアーム１６０と、作業アーム１４０と、１つ又はそれ以上のセンサとを含む。グラウンディングアーム１６０は、第１端部１６１ａと第２端部１６１ｂとを有する。グラウンディングアーム１６０の第１端部１６１ａは、ベース１２０に結合され、グラウンディングアーム１６０の第２端部１６１ｂは、患者１０の口１２に対するロボットシステム１００の原点Ｏを確立するために患者１０の口１２の中で固定構造に結合されるように構成される。このような実施形態において、グラウンディングアーム１６０の第２端部１６１ｂは、ベース１２０に対して少なくとも６自由度を有する。作業アーム１４０は、第１端部１４１ａと第２端部１４１ｂとを有する。作業アーム１４０の第１端部１４１ａは、ベース１２０から延び、作業アーム１４０の第２端部１４１ｂは、患者１０の口の中へのインプラントの設置時に使用するために外科ツール１３２の１つ又はそれ以上と結合されるように構成される。作業アーム１４０の一部分は、ベース１２０に対して少なくとも６自由度を有し、（ｉ）患者１０の口１２内の骨１６に開口部を形成し、（ｉｉ）形成された開口部にインプラントを設置する、ために移動可能である。１つ又はそれ以上のセンサ（例えば撓みジョイント部材１５０、１７０の中のセンサ）が、グラウンディングアーム１６０及び作業アーム１４０の位置を監視して、患者の口１２の少なくとも一部分の術後仮想三次元インプラントレベルモデル（例えば、図９のモデル３２６）を生成するために使用される位置データを生成する。

第１実施形態において、術後仮想三次元インプラントレベルモデルは、患者１０の口１２の中に設置されたインプラントに結合された走査用アバットメントを使用することなく生成される。更に、作業アーム１４０の移動可能な部分は、（ｉ）ロボットシステム１００の操作サシャ４００によって手動で移動可能であるか、（ｉｉ）ロボットシステム１００の１つ又はそれ以上のモーター（例えば撓みジョイント部材１５０、１７０の中のモーター）によって自動的に移動可能であるか、又は（ｉｉｉ）その両方、である。患者１０の口１２の中の固定構造体は、１本又はそれ以上の歯、剛性グラウンディング部材２００又はその任意の組合せである。

本開示の開示される概念の第２実施形態によれば、口が歯科外科処置時にロボットシステム１００を用いて設置されたインプラントを含むとき、患者１０の口１２の少なくとも一部分の術後仮想三次元モデル３２６（図９）を生成する方法は、患者１０の口１２内の固定位置に剛性グラウンディング部材２００を取り付けることを含む。方法は、又、剛性グラウンディング部材２００を入れた状態で患者１０の口１２の術前仮想三次元モデル３２５（図１）を取得することも含む。方法は、更に、患者１０の口１２の中で剛性グラウンディング部材２００にロボットシステム１００のグラウンディングアーム１６０を結合し、それによって、患者１０の口１２のための原点Ｏ（図８Ｂ）を確立することを含む。方法は、更に、歯科外科処置の一部として、患者１０の口１２の中にインプラントを設置するためにインプラント駆動ツール１３２に結合されたロボットシステム１００の作業アーム１４０の少なくとも一部を移動する（例えば、自動的に又は手動で又はその組み合わせで）ことを含む。方法は、又、歯科外科処置時に、確立された原点に対するインプラント駆動ツール１３２の場所に関する位置データを生成するためにグラウンディングアーム１６０及び作業アーム１４０の位置を監視し、取得した術前仮想三次元モデル３２５（図１）及び生成された位置データに基づいて患者１０の口１２の少なくとも一部分の術後仮想三次元モデル３２６（図９）を生成することを含む。

第２実施形態において、術後仮想三次元モデル３２６（図９）の生成は、設置済みインプラントに結合された走査用アバットメントを使用することなく行われる。更に、この生成は、患者１０の口１２の中に設置されたインプラントの仮想モデル（図９に示す仮想インプラント３０’）の少なくとも一部分を含むように、患者１０の口１２の術前仮想三次元モデル３２５を修正することを含む。第２実施形態のいくつかのバージョンにおいて、方法は、更に、作業アームの移動前に患者１０の口１２の中に設置されるインプラントのために設定された場所（例えば、図６及び７に示す手術部位２０）の周りに確立される不可視境界壁／エリアを設定することと、移動時に、設定された不可視境界壁／エリア４５０の外部にインプラントが設置されるようなロボットシステム１００の作業アーム１４０の移動を防止することによって、設定された不可視境界壁／エリア４５０を自動的に有効化することとを含む。

本開示の概念の第３実施形態によれば、ロボットシステム１００を用いて患者１０の口の中で歯槽骨を自動的に削る方法は、患者１０の口１２内の固定位置（例えば、図６に示す歯１４ａ）に剛性グラウンディング部材２００を取り付けることを含む。方法は、更に、剛性グラウンディング部材２００を入れた状態で患者１０の口１２の削り前仮想モデル（例えば、図１に示す術前三次元仮想モデル３２５と同じ又はこれと同様のモデル）を取得することを含む。方法は、更に、患者１０の口１２の中で剛性グラウンディング部材２００にロボットシステム１００のグラウンディングアーム１６０を結合し、それによって、患者１０の口１２のための原点Ｏ（図８Ｂ）を確立することを含む。方法は、更に、患者１０の口１２の中で歯槽骨の一部分を削るために確立された原点Ｏに対して骨切断ツール１３２を自動的に移動するためのプランを開発することを含む。方法は、更に、ロボットシステム１００の作業アーム１４０に骨切断ツール１３２を取り付けることと、ロボットシステム１００の作業アーム１４０を介して骨切断ツール１３２を自動的に移動し、それによって患者１０の口１２の中の歯槽骨の露出した隆線が穿孔してその中にインプラントを受け入れるのに充分な広さを持つように開発されたプランに従って患者１０の口１２の中で歯槽骨を削ることによって、開発されたプランを実行することとを含む。

本開示の開示される概念の第４実施形態によれば、ロボットシステム１００を用いて患者１０の口１２の中にインプラントを設置する方法は、患者１０の口１２の中にインプラントを設置するためのプランを開発することを含む。開発されたプランは、（ｉ）第１ツール１３２（例えば、外科用ボーンシェイバ）で口１２の中で骨の露出部分を削り、それによってインプラントを中に受け入れるために充分に広い骨の部分を生成するための第１サブプランと、（ｉｉ）第２ツール１３２（例えば外科用ドリルビットツール）でインプラントを受け入れるために充分に広い骨の部分に開口部又はソケットを形成するための第２サブプランと、（ｉｉｉ）第３ツール１３２（例えばインプラント駆動ツール）で開口部の中にインプラントを設置するための第３サブプランと、を含む。方法は、更に、患者１０の口１２の中で剛性グラウンディング部材２００にロボットシステム１００のグラウンディングアーム１６０を結合することによって、患者１０の口１２のための原点Ｏ（図８Ｂ）を確立することを含む。その後、（１）ロボットシステム１００の作業アーム１４０に第１ツール１３２を結合して、第１サブプランに従って作業アーム１４０の少なくとも一部分を移動することによって（例えば、図２に示すツール１５５を移動することによって）患者１０の口１２の中で骨の露出部分を削り、（２）ロボットシステム１００の作業アーム１４０に第２ツール１３２を結合して、第２サブプランに従って作業アーム１４０の少なくとも一部分を移動することによって患者１０の口１２の中で骨１６（図７）に開口部を形成し、（３）ロボットシステム１００の作業アーム１４０に第３ツール１３２及びインプラントを結合して、第３サブプランに従って作業アーム１４０の少なくとも一部分を移動することによって患者１０の口１２の中で骨１６の開口部の中へインプラントを設置する、ことによって、実行される。

第４実施形態において、方法は、更に、インプラント設置時に、（ｉ）確立された原点Ｏに対するインプラントの場所、（ｉｉ）確立された原点Ｏに対する第３ツール１３２の場所、又は（ｉｉｉ）（ｉ）及び（ｉｉ）の両方、に関する位置データを生成するために、グラウンディングアーム１６０及び作業アーム１４０の位置を監視することを含むことができる。更に、方法は、取得した術前仮想モデル３２５及び生成された位置データに基づいて患者１０の口１２の少なくとも一部分の術後仮想三次元モデル（例えば、図９に示す修正又は術後仮想三次元モデル３２６と同じ又はこれと同様のモデル）を生成することを含むことができる。ここで、口１２の少なくとも一部分はインプラントを含む。第４実施形態において、術後仮想三次元モデルの生成は、設置済みインプラントに結合された走査用アバットメントを使用することなく実施される。

本開示の開示される概念の第５実施形態によれば、ロボットシステム１００を用いて患者１０の口１２の中で歯槽骨を削る方法は、患者１０の口１２の中で剛性グラウンディング部材２００にロボットシステム１００のグラウンディングアーム１６０を結合することによって患者１０の口１２のための原点Ｏ（図８Ｂ）を確立することを含む。方法は、更に、患者１０の口１２の中の事前設定された場所（例えば、図６及び７に示す手術部位２０）の周りに確立すべき不可視境界壁／エリア４５０を設定することを含む。方法は、更に、ロボットシステム１００の作業アーム１４０に骨切断ツール１３２を結合し、患者１０の口１２の中で歯槽骨を削るためにロボットシステム１００の作業アーム１４０の少なくとも一部分を移動する（例えば、手で移動する）ことを含む。アームの移動時に、方法は、更に、骨切断ツール１３２を設定された不可視境界壁／エリア４５０を越えて移動するようなロボットシステム１００の作業アーム１４０の移動を防止することによって、設定された不可視境界壁／エリア４５０を自動的に有効化することを含む。方法は、更に、アームの移動時に、確立された原点Ｏに対して骨切断ツール１３２の場所に関する位置データを生成するためにグラウンディングアーム１６０及び／又は作業アームの位置を監視することを含む。

本開示の開示される概念の第６実施形態によれば、ロボットシステム１００を用いて特注クラウンを受け入れるために患者１０の口１２の中で歯を自動的に準備する方法は、患者１０の口１２内の固定位置（例えば図５に示す歯１４ａ）に剛性グラウンディング部材２００を取り付け、剛性グラウンディング部材２００を入れた状態で患者１０の口１２の成形前仮想三次元モデル（例えば、術前三次元仮想モデル３２５と同じ又は同様のモデル）を取得することを含む。方法は、更に、患者１０の口１２の中で剛性グラウンディング部材２００にロボットシステム１００のグラウンディングアーム１６０を結合し、それによって患者１０の口１２のための原点Ｏ（図８Ｂ）を確立することを含む。方法は、更に、特注クラウンを受け入れるように患者１０の口１２の中で歯を成形するために、確立された原点Ｏに対して１つ又はそれ以上のツール１３２を自動的に移動するためのプランを開発することを含む。ロボットシステム１００の作業アーム１４０が１つ又はそれ以上のツール１３２の少なくとも１つと結合されるのに応答して、方法は、更に、開発されたプランに従って作業アーム１４０の少なくとも一部分（例えば図２に示すツール１５５）を自動的に移動し、それによって歯が実質的に開発されたプランに従って成形されるように患者１０の口１２の中で歯を成形することによって、開発されたプランを実施することを含む。

第６実施形態において、方法は、更に、開発されたプランに基づいて特注クラウンを設計することと、製作機械を用いて設計された特注クラウンを製作することと、準備された歯に製作された特注クラウンを取り付けることとを含むことができる。

本開示の開示された概念の第７実施形態によれば、ロボットシステム１００を用いて特注クラウンを受け入れるために患者１０の口１２の中で歯を準備する方法は、患者１０の口１２内の固定位置（例えば、図５に示す歯１４ａ）に剛性グラウンディング部材２００を取り付けることと、剛性グラウンディング部材２００を入れた状態で患者１０の口１２の成形前仮想三次元モデル（例えば術前三次元仮想モデル３２５と同じ又はこれと同様のもの）を取得することとを含む。方法は、更に、口の中１２の成形される歯の周りに確立される不可視境界壁／エリア４５０を設定することを含む。方法は、更に、患者１０の口１２の中で剛性グラウンディング部材２００にロボットシステム１００のグラウンディングアーム１６０を結合し、それによって患者１０の口１２のための原点Ｏを確立することを含む。ロボットシステム１００の作業アーム１４０が成形ツール１３２に結合されるのに応答して、方法は、更に、患者１０の口１２の中で歯を成形するために作業アーム１４０の少なくとも一部分（例えば、図２から分かるようにツール１５５）を手で移動することを含む。方法は、更に、成形ツール１３２のカッティング部を設定された不可視境界壁／エリア４５０の外部へ移動させるような作業アーム１４０の移動を防止することによって、設定された不可視境界壁／エリア４５０を自動的に有効化することを含む。方法は、更に、アームの移動時に、確立された原点Ｏに対する成形ツール１３２のカッティング部の場所に関する位置データを生成するためにグラウンディングアーム１６０及び／又は作業アーム１４０の位置を監視することを含む。方法は、更に、取得した成形前仮想モデル及び生成された位置データに基づいて患者１０の口１２の少なくとも一部分の成形後仮想三次元モデル（例えば、図９に示す術後仮想三次元モデル３２６と同様のモデル）を生成することを含む。ここで、口１２の少なくとも一部分は成形された歯である。

第７実施形態において、成形後仮想モデルの生成は、手での移動後に口を走査することなく行われる。更に、設定された不可視境界壁／エリア４５０は、作業アーム１４０の少なくとも一部分の手による移動が、歯の軸壁集束角度形成を維持して歯の長手軸に沿って手で上下に移動できるようにしながら歯を成形して、患者１０の口の１２の歯肉縁輪郭に従ってクラウン縁を生成できるようにする。更に、成形前仮想三次元モデルは、ＣＴスキャン時に生成されたスキャンデータ、口腔内面スキャン時に生成されたスキャンデータ、患者の口の少なくとも一部の歯型の表面スキャン時に生成されたスキャンデータ、患者１０の口１２の少なくとも一部の物理的モデルの表面スキャン時に生成されたスキャンデータ又はその任意の組合せから導出できる。

本開示の開示された概念の第８実施形態によれば、ロボットシステム１００を用いてハイブリッド補綴物として患者１０の口１２の中で複数のインプラントと結合されるように（例えば、修正された義歯に接着されたアバットメント又はシリンダを介して）義歯を修正する方法は、義歯を入れた状態で患者１０の口１２の第１仮想モデルを取得することを含む。方法は、更に、患者１０の口１２から義歯を取り外すことと、患者１０の口１２内の固定位置（例えば、図５に示す歯１４ｃ）に第１剛性グラウンディング部材（例えば、剛性グラウンディング部材２００）を取り付けることとを含む。方法は、更に、第１剛性グラウンディング部材を入れた状態で患者１０の口１２の第２仮想モデルを取得することと、患者１０の口１２の外部で義歯に第２剛性グラウンディング部材を取り付けることとを含む。方法は、更に、第２剛性グラウンディング部材を取り付けた状態で義歯の第３仮想モデルを取得することを含む。方法は、更に、患者１０の口１２の中で第１剛性グラウンディング部材（例えば剛性グラウンディング部材２００）にロボットシステム１００のグラウンディングアーム１６０を結合することによって、患者１０の口１２のための原点Ｏ（図８Ｂ）を確立することを含む。方法は、更に、患者１０の口１２の中に複数のインプラントを設置するためにインプラント駆動ツール１３２に結合されたロボットシステム１００の作業アーム１４０を使用することと、設置時に、確立された原点Ｏに対するインプラント駆動ツール１３２の場所に関する位置データを生成するためにグラウンディングアーム１６０及び／又は作業アーム１４０の位置を監視することとを含む。方法は、更に、取得した第２仮想モデル及び生成された位置データに基づいて、患者１０の口１２の少なくとも一部分の第４仮想モデルを生成することを含む。第１、第３及び第４仮想モデルに少なくとも部分的に基づいて、方法は、設置済みの複数のインプラントに義歯を結合できるように（例えば、設置済みインプラントに噛み合う修正済み義歯に接着された複数のアバットメント又はシリンダを介して）義歯を自動的に修正するためのプランを開発することを含む。方法は、更に、義歯に取り付けられた第２剛性グラウンディング部材にロボットシステム１００のグラウンディングアーム１６０を結合することを含む。方法は、更に、義歯の中に複数の孔を生成することによって義歯を修正するために、ドリルビットツール１３２に結合されたロボットシステム１００の作業アーム１４０を使用することを含む。孔は、インプラントに取り付けられたアバットメント又はシリンダが孔と整列して、修正済み義歯をアバットメント又はシリンダに接着してハイブリッド補綴物を形成できるように、義歯の固有の位置に生成される。ハイブリッド補綴物、義歯及びハイブリッド補綴物において／として使用される義歯の修正の更なる詳細は、米国公開特許出願第２０１４／０２７２７９７号（その全体が参照により本明細書に援用される）から分かる。

本開示の開示される概念の第９実施形態によれば、患者の口に設置されたインプラントに取り付けるための永久補綴物を製造する際に使用される患者固有の一時的補綴物（ＰＳＴＰ）を製造する方法は、固定具を介してＰＳＴＰブランクにロボットシステム１００のグラウンディングアーム１６０を結合することによってＰＳＴＰブランクのための原点を確立することを含む。方法は、更に、ＰＳＴＰブランクが患者１０の口１２の中に設置されたインプラントに取り付けるのに適する歯様の形状を有するＰＳＴＰに変容するようにＰＳＴＰブランクを修正するために、彫刻ツール１３２に結合されたロボットシステム１００の作業アーム１００を使用することを含む。方法は、更に、修正時に、確立された原点に対する彫刻ツール１３２の場所に関する位置データを生成するためにグラウンディングアーム１６０及び／又は作業アーム１４０の位置を監視することを含む。生成された位置データに少なくとも部分的に基づいて、方法は、更に、ＰＳＴＰの少なくとも一部分の仮想三次元モデルを生成することと、患者１０の口１２の中でインプラントにＰＳＴＰを取り付けることとを含む。方法は、更に、ＰＳＴＰを取り囲む歯肉組織（例えば、図６及び７に示す軟組織１８）が患者１０の口１２の中で治癒できるようにすることを含む。患者１０の口１２の中でＰＳＴＰを取り囲む治癒した歯肉組織が閾値を満たした場合、方法は、更に、生成された仮想モデルを用いてＰＳＴＰのレプリカとして永久補綴物を製造することを含む。但し、患者１０の口１２の中でＰＳＴＰを取り囲む治癒した歯肉組織が閾値を満たさない場合、方法は、更に、（ｉ）物理的にＰＳＴＰを修正ことと、（ｉｉ）修正済みＰＳＴＰの少なくとも一部分の修正仮想モデルを取得するために修正済みＰＳＴＰを走査することと、（ｉｉｉ）取得した修正仮想モデルを用いて修正済みＰＳＴＰのレプリカとして永久補綴物を製造することと、を含む。永久要素を生成及び／又は設計するためのＰＳＴＰ、固定具及びＰＳＴＰの使用法の更なる詳細は、米国公開特許出願第２０１４−００８００９５号及び２０１４−００８００９２号（その全体が参照により本明細書に援用される）から分かる。

本開示の開示される概念の第１０実施形態によれば、ロボットシステム１００は、患者１０の口１２の中で軟組織（例えば、歯肉組織）を切開（例えば除去及び／又は切断）するために使用される。切開は、ロボットシステム１００の作業サーム１４０に切断ツール１３２（例えば、メスツール）を結合することを含む。軟組織１８を自動的に切開するためにロボットシステムを使用すると、例えば組織パンチ又はフリーハンドメスを用いてフリーハンドで切開を行う場合より予測可能かつ／又はより信頼できる軟組織修正が得られる。更に、軟組織を切開するためにメスツール１３２に結合されたロボットシステム１００を使用すると、フリーハンドの切開に比べてよい迅速かつ／又はより美的な軟組織の治癒が得られる。いくつかの実施形態において、軟組織は、インプラントを配置するための場所を作るためにロボットシステム１００を用いて切り開くことができる。いくつかの実施形態において、軟組織は、口の他の場所に使用するため（例えば、組織グラフトに使用するため）にロボットシステム１００を用いて切り開くことができる。

本開示の開示される概念の第１１実施形態によれば、本明細書において説明するように剛性グラウンディング部材を用いて患者の口に合わせてロボットシステム１００を登録した後に、ロボットシステム１００は、顎骨１６（図５）に穿孔されたソケット／開口部（例えば、切骨時に）の場所を追跡するために使用される。ソケット／開口部は、その後理想化された骨グラフト材料で充填される。グラフト材料は、顎骨物質と骨同化され、患者が治癒できるようにする（例えば６か月で）。充分に治癒した後、患者は、グラフト材料の設置場所にインプラントを設置できる。ロボットシステム１００は、その後、例えば、患者の口の以前に設置された場所と全く同じ場所に剛性グラウンディング部材を付け直すことによって、患者の口に合わせて登録し直される。又は、剛性グラウンディング部材は治癒段階において患者の口の中に残される。このような実施形態においては、剛性グラウンディング部材は、剛性グラウンディング部材が患者の咀嚼機能を阻害しないようなサイズ及び形状を持つことができる。例えば、このような剛性グラウンディング部材は、患者の咀嚼機能を著しく妨げないように患者の顎骨から部分的に突出する外科用スクリューである。ロボットシステム１００は、グラフト材料で充填されたソケット／開口部を生成するために使用されたので、ロボットシステム１００は、理想化骨グラフト材料の場所を認知しており（例えば、元々の穿孔時に患者の口の中に確立された原点に対する作業アーム１４０の移動を追跡することによって）、インプラントを配置するために理想化骨グラフト材料の場所を自動的に穿孔するようにプレプログラムできる。理想化骨グラフト材料（その周りの比較的軟らかい顎骨物質ではなく）の中へインプラントを設置することが好ましいので、この第１１実施形態は、骨グラフト移植後患者の口のＣＴスキャンを行う必要なく操作者がインプラントを配置するのを助ける。

本開示の一部は、患者の口の一部分の術後仮想モデルを患者の口の術後スキャンを行わずに生成できることを説明する。但し、いくつかの別の実施形態において、術後口腔内面スキャンを、軟組織情報を得るために設置済みインプラントにスキャン部材（例えば走査可能な治癒用アバットメント、スキャンキャップなどを）を取り付けることなしに、行うことができる。この表面スキャンは、本明細書において説明するように、処置の追跡時に取得したデータによって修正された患者の口の術前ＣＴスキャンと合体して、術後仮想モデルを生成できる。即ち、本明細書において説明する術後仮想モデルは、更に、術後口腔内面スキャンと合体することによって修正されて、例えば術後仮想モデルにおける軟組織の正確性を向上できる。骨／硬組織情報及び軟組織情報を用いた仮想モデルの生成に関する更なる詳細は、米国特許第８６５１８５８号明細書（その全体が参照により本明細書に援用される）から分かる。

本開示の一部は、患者１０の口１２の中で顎骨１６の一部を削る又は彫刻するためのロボットシステム１００の使用について説明する。このような彫刻は、骨をＸ−Ｙ平面及び／又はＺ軸方向で除去できるので、三次元で行われる。骨が除去される非限定的例は、骨の細い隆線の除去であり、ここにインプラントを配置することが好ましい。このような骨を除去すると、より広い隆線（例えば、適切な量の修復スペース）が得られ、これは、狭い隆線に比べてインプラントを受け入れるための穿孔にとって好ましい。更に、骨の削り又は彫刻は、患者の口の中に設置されるために設計された／好ましい修復要素（例えば、インプラント、アバットメント、クラウンなど）のスタックアップ高さを考慮した適切な量の修復スペースを与えるために、患者１０の口１２の中で咬合垂直寸法（ＶＤＯ）を操作するために使用できる。このように、いくつかの実施形態において、ロボットシステム１００は、設置された要素（例えば、インプラント、アバットメント、クラウンなど）が患者１０の口１２内に適切にフィットするようにＶＤＯが操作されるように、具体的には、設置されたクラウンの咬合面が患者１０の口１２の中で対向する歯の咬合面と噛み合うように、骨（例えば、歯槽隆起骨）を削るために使用される。

本開示の一部は、様々な外科ツール１３２について説明する。説明するツール１３２に加えて、他の様々なツール１３２をロボットシステム１００の作業アーム１４０と結合して、本明細書において説明するのと同じに又は同様に、使用できる。例えば、プローブツール１３２（例えば、メタルボール又はフックを持つツール）は、歯と歯肉組織との間のポケットをチェックする際に使用するために作業アーム１４０に結合できる。ロボットシステム１００は、このようなポケットの長さ及び／又は深さを測定するためにプローブツールを使用できる。更に、プローブツール１３２は、患者１０の口１２の中の構造体（例えば、剛性グラウンディング部材２００、歯、歯肉組織、口蓋など）の場所を見つけるための機械的感知プローブとして使用できる。このようなロボットシステム１００の使い方は、例えば、口腔医が、ロボットシステム１００の作業アーム１４０を使用することなく手による処置を行い、その後患者１０の口１２に加えられた修正をデジタル式に捕捉するためにロボットシステム１００を使用したい場合に、利用できる。このような状況において、操作者（例えば、口腔医）は、機械的感知プローブを作業アーム１４０に結合した状態でロボットシステム１００を使用して、口１２の中の変化を感知できる。更に、機械的感知は、歯及び骨など口１２の中の硬組織体を測定するために使用でき、かつ／又は軟組織輪郭及び／又は特定の部位の軟組織の深さを測定するために使用できる。

本開示の一部は、患者１０の顎骨１６において切骨を実施するためのロボットシステム１００の使用について説明する。切骨処置を実施するためにロボットシステム１００によって実施される手術プランは、少なくとも部分的に、手術部位２０における患者１０の顎骨の質（例えば、密度）の関する情報に基づく。情報は、典型的には、ＣＴスキャン（例えば、デンタルＣＢＣＴスキャン）及び／又はＸ線スキャンから導出される。この測定は、歯科手術プランニングソフトウェアプログラムによって自動的に及び／又は操作者によって手動でかつ歯科手術プランニングソフトウェアプログラムへ入力される。手術部位における骨の質は、典型的には、タイプＩ、タイプＩＩ、タイプＩＩＩ又はタイプＩＶの骨を含めて４つのタイプの１つ又はそれ以上として等級分けされる。ここで、タイプＩは、最も密度が高く、タイプＩＶは最も密度が低い。このように、タイプＩの骨を有する手術部位２０においてインプラントを必要とすると判断された患者１０の場合、手術プランは、ロボットシステム１００が顎骨１６において適正なサイズのソケット／開口部を生成し、その後外科用ねじ切りツール１３２を用いてソケット／開口部のねじを切るための命令を含むことができる。適正サイズのソケット／開口部とは、生成されたソケット／開口部及び／又は切骨を実施するために使用される最終ドリルビットツールの直径が、その中に設置される予定のインプラントの谷径にほぼ等しいことを意味する。別の例において、タイプＩＶの骨を有する手術部位２０においてインプラントを必要とすると判断された患者の場合、手術プランは、ロボットシステム１００がソケット／開口部にねじを切らずに顎骨１６に減寸のソケット／開口部を生成するための命令を含むことができる。減寸のソケット／開口部とは、生成されたソケット／開口部及び／又は切骨を実施するために使用される最終ドリルビットツール１３２の直径が、その中に設置される予定のインプラントの谷径より小さいことを意味する。

いくつかの実施形態において、ロボットシステム１００は、所望の処置（例えば、切骨）の実施時にデータを生成する１つ又はそれ以上のセンサを含む。データは、リアルタイムで（例えば、処置が既に進行中である−処置が既に開始されている）手術プランを修正／更新する際に使用される。センサは、本明細書において説明するセンサ（例えば、剛性アーム部材１４５に結合された撓みジョイント部材１５０の中のセンサ）、ツール１５５に結合された１つ又はそれ以上のトルクセンサ、ツール１５５に結合された１つ又はそれ以上の力覚センサ、ツール１５５に結合された１つ又はそれ以上の速度センサなどを含むことができる。切骨のための手術プランを実施する際、ロボットシステム１００は、まず、顎骨１６にソケット／開口部を作り始めるために第１直径を有する第１外科用ドリルビットツール１３２を使用する。第１外科用ドリルビットツール１３２を用いて顎骨１６を穿孔するとき、ロボットシステム１００は、顎骨１６が当初測定された密度より高いか低いかを測定するためにセンサによって生成されたデータを監視する。処置（例えば、第１外科用ドリルビットツール１３２を用いた穿孔）時のデータ及び／又は測定に基づいて、手術プランは、ロボットシステム１００によってリアルタイムに自動的に修正／更新されるか、又は操作者に、提案される修正を許可するよう促すことができる。例えば、センサ（例えばトルクセンサ、力覚センサなど）からのデータが、計画速度（例えば、２０００ＲＰＭ）で第１外科用ドリルビットツール１３２を回転させるために要求されるトルク及び／又は第１外科用ドリルビットツール１３２を顎骨１６の中へ前進させるために要求される力が予想（例えば、以前に判定されたタイプＩ骨に基づく）より小さいことを示す、とロボットシステム１００が判定した場合、ロボットシステム１００は、実際の歯の状況が当初測定されたものと異なることが明らかになったので、手術プランを変更するか又は変更することを提案できる。即ち、予定より小さい要求されるトルク／力は、穿孔される顎骨１６がタイプＩの骨ではなく、タイプＩＩであることを示す。このような状況において、手術プランは、例えば、生成されたソケット／開口部のねじを切らずにかつ／又はタイプＩの顎骨のために元来計画された適正サイズのソケット／開口部ではなく減寸ソケット／開口部を生成するように最終外科用ドリルビットツール１３２を変更することによって、変更できる。手術プランの修正は、切骨術において使用される段階的外科用ドリルビットツール１３２の数の変更も含むことができる。例えば、元来の手術プランの命令がタイプＩＶ骨を穿孔するために３つの別個の段階的ドリルビットツール１３２を使用することを要求し、処置時に、患者が実際にはタイプＩＩの骨を持つとロボットシステム１００が判定する（例えば、トルクセンサ及び力覚センサなどからのデータに基づいて）場合、手術システム１００は、自動的に直ちにリアルタイムに、第４の中間外科用ドリルビットツール１３２を追加するように手術プランを修正／更新できる。監視されるトルクセンサ及び力覚センサ及び／又はその他のセンサからのデータに基づいて、他の様々な変更を手術プランに加えることができる。要するに、ロボットシステム１０００は、操作者の入力の有無にかかわらず、リアルタイムデータに基づいて、事前計画された手術プランを修正／更新できる。このような修正の例は、（１）開発されたプランを実行する際ロボットシステムが使用する事前計画されたトルク量（例えば、外科用ドリルビットツール、外科用ねじ切りツールなどに応用される）を変更すること、（２）開発されたプランを実行する際ロボットシステムが使用する事前計画された回転速度（例えば、外科用ドリルビットツール、外科用ねじ切りツールなどに応用される）を変更すること、（３）開発されたプランを実行する際にロボットシステムが使用する事前計画された力量（例えば、外科用ドリルビットツール、外科用ねじ切りツールなどに応用される）を変更すること、（４）開発されたプランを実行する際ロボットシステムが使用する複数の外科ツールの事前計画された数（例えば、２つの外科用ドリルビットツールではなく４つの外科用ドリルビットツール）を変更すること、を含む。このような修正は、設置済みインプラントにおける相対的初期安定性（例えば、咀嚼力からの運動に対する抵抗）を増大するためのものであり、これは、インプラント及びインプラントボーンの補綴物（implant-born prostheses）の信頼性及び全体的残存性の増大を促進できる。

本開示は１つ又はそれ以上の特定の実施形態を参照して説明されているが、当業者は、本開示の主旨及び範囲から逸脱することなく多くの変更を加えられることが分かるはずである。これらの実施形態及びその明白な変形の各々は、下の請求項に示される本発明の主旨及び範囲内に属するものとして想定される。

別の実施形態
実施形態１− 患者の口の中へのインプラントの設置を含む歯科外科処置時に使用するためのロボットシステム。ロボットシステムは、ベースと、第１端部と第２端部とを有するグラウンディングアームであって、グラウンディングアームの第１端部がベースに結合され、グラウンディングアームの第２端部が患者の口に対してロボットシステムのための原点を確立するために患者の口内の固定構造体に結合されるように構成され、グラウンディングアームの第２端部がベースに対して少なくとも６自由度を有する、グラウンディングアームと、第１端部と第２端部とを有する作業アームであって、作業アームの第１端部がベースから延び、作業アームの第２端部が歯科外科処置時に使用するための１つ又はそれ以上のツールと結合されるように構成され、作業アームの一部分がベースに対して少なくとも６自由度を有しかつ（ｉ）患者の口内の骨に開口部を形成しかつ（ｉｉ）形成された開口部の中にインプラントを設置する、ために移動可能である、作業アームと、グラウンディングアーム及び作業アームの位置を監視するための１つ又はそれ以上のセンサであって、１つ又はそれ以上のセンサが、患者の口の少なくとも一部分の術後仮想三次元プラントレベルモデルを生成するために使用される位置データを生成する、１つ又はそれ以上のセンサと、を備える。

実施形態２− 術後仮想三次元インプラントレベルモデルが、患者の口の中に設置されたインプラントに結合された走査用アバットメントを使用せずに生成される、実施形態１のロボットシステム。

実施形態３− 生成された位置データが、歯科外科処置時に、患者の口の中に設置されたインプラントの仮想三次元モデルの少なくとも一部分を含むように患者の口の術前仮想モデルを修正するために使用される、実施形態１のロボットシステム。

実施形態４− １つ又はそれ以上のツールが、ドリルビットツール、インプラント駆動ツール、回転ミルツール、ソーツール、プローブツール、メスツール又はこれらの任意の組合せを含む、実施形態１のロボットシステム。

実施形態５− １つ又はそれ以上のセンサが、ロボットシステムの１つ又はそれ以上のプロセッサに電気的に結合され、かつ、グラウンディングアーム、作業アーム又はその両方に物理的に取り付けられる、実施形態１のロボットシステム。

実施形態６− 作業アームの移動可能な部分が、（ｉ）ロボットシステムの操作者が手動で移動可能である、（ｉｉ）ロボットシステムの１つ又はそれ以上のモーターによって自動的に移動可能である、又は（ｉｉｉ）その両方である、実施形態１のロボットシステム。

実施形態７− 患者の口内の固定構造体が、１本またはそれ以上の歯、顎骨又はその両方である、実施形態１のロボットシステム。

実施形態８− 患者の口の中へのインプラントの設置時に使用するためのロボットシステム。ロボットシステムは、ベースと、ベースから延びかつ患者の口に対してロボットシステムのための原点を確立するために患者の口内の固定構造体に結合されるように構成されるグラウンディングアームと、ベースから延びかつインプラントの設置時に使用するための１つ又はそれ以上のツールと結合されるように構成される作業アームであって、作業アームの少なくとも一部分が患者の口の中にインプラントを設置するために移動可能である、作業アームと、グラウンディングアーム及び作業アームの位置を監視するための１つ又はそれ以上のセンサであって、１つ又はそれ以上のセンサが、患者の口の少なくとも一部分の仮想モデルを生成するために使用される位置データを生成する、１つ又はそれ以上のセンサと、を備える。

実施形態９− 仮想モデルが、患者の口の中に設置されたインプラントに結合された走査用アバットメントを使用せずに生成される、実施形態８のロボットシステム。

実施形態１０− 生成された位置データが、設置済みのインプラントの仮想モデルの少なくとも一部分を含むように患者の口の仮想モデルを修正するために１つ又はそれ以上のプロセッサによって使用される、実施形態８のロボットシステム。

実施形態１１− 作業アームがドリルビットツールと結合されるのに応答して、作業アームの少なくとも一部分が、更に中にインプラントを受け入れるために患者の口内の骨に開口部を形成するために移動可能である、実施形態８のロボットシステム。

実施形態１２− ロボットシステムの１つ又はそれ以上のプロセッサが、事前計画された設置処置に従って患者の口の中にインプラントを自動的に設置するために作業アームの動きを制御するように構成され、作業アームが自動設置時にインプラント駆動ツールに結合される、実施形態８のロボットシステム。

実施形態１３− １つ又はそれ以上のプロセッサの少なくとも１つが、事前計画された設置処置に従って患者の顎骨の一部分を自動的に除去しそれによってインプラントを受け入れるためのソケットを形成するために作業アームの動きを制御するように構成され、作業アームが除去時にドリルビットツールに結合される、実施形態１２のロボットシステム。

実施形態１４− グラウンディングアームの先端が、ベースに対して少なくとも６自由度を有し、作業アームに結合された１つ又はそれ以上のツールの先端がベースに対して少なくとも６自由度を有する、実施形態８のロボットシステム。

実施形態１５− 作業アームの少なくとも一部分が、ロボットシステムの１つ又はそれ以上のプロセッサによって自動的に移動可能である、実施形態８のロボットシステム。

実施形態１６− １つ又はそれ以上のツールが、ドリルビットツール、インプラント駆動ツール、回転ミルツール、ソーツール、プローブツール、メスツール又はこれらの任意の組合せを含む、実施形態８のロボットシステム。

実施形態１７− 患者の口の少なくとも一部分の術後仮想モデルを生成する方法であって、口が、歯科外科処置時にロボットシステムを用いて設置されたインプラントを含む、方法。方法は、患者の口内の固定位置に剛性グラウンディング部材を取り付けることと、剛性グラウンディング部材を入れた状態で患者の口の術前仮想モデルを取得することと、患者の口の中で剛性グラウンディング部材にロボットシステムのグラウンディングアームを結合し、それによって患者の口のための原点を確立することと、歯科外科処置の一部として、患者の口の中にインプラントを設置するためにインプラント駆動ツールに結合されたロボットシステムの作業アームの少なくとも一部分を移動することと、歯科外科処置時に、確立された原点に対するインプラント駆動ツールの場所に関する位置データを生成するためにグラウンディングアーム及び作業アームの位置を監視することと、取得した術前仮想モデル及び生成された位置データに基づき患者の口の少なくとも一部分の術後仮想モデルを生成することと、を含む。

実施形態１８− 術後仮想モデルの生成が、設置済みインプラントに結合された走査用アバットメントを使用せずに行われる、実施形態１７の方法。

実施形態１９− 仮想モデルの生成が、患者の口の中に設置されたインプラントの仮想モデルの少なくとも一部を含むように患者の口の術前仮想モデルを修正することを含む、実施形態１７の方法。

実施形態２０− 作業アームがグラウンディングアームに結合される、実施形態１７の方法。

実施形態２１− 作業アーム及びグラウンディングアームが、両方ともロボットシステムの１つ又はそれ以上のプロセッサに電子的に結合される、実施形態１７の方法。

実施形態２２− 更に、移動前に、患者の口の中に設置される予定のインプラントのための事前設定された場所の周りに確立される不可視境界壁を設定することと、移動時に、設定された不可視境界壁の外部にインプラントを設置させるようなロボットシステムの作業アームの移動を防止することによって、設定された不可視境界壁を自動的に有効化することと、を含む、実施形態１７の方法。

実施形態２３− ロボットシステムを用いて患者の口の中で歯槽骨を自動的に削る方法。方法は、患者の口内の固定位置に剛性グラウンディング部材を取り付けることと、剛性グラウンディング部材を入れた状態で患者の口の削り前仮想モデルを取得することと、患者の口の中で剛性グラウンディング部材にロボットシステムのグラウンディングアームを結合し、それによって患者の口のための原点を確立することと、患者の口の中で歯槽骨の一部分を削るために、確立された原点に対して骨切断ツールを自動的に移動するためのプランを開発することと、ロボットシステムの作業アームに骨切断ツールを取り付けることと、ロボットシステムの作業アームを介して骨切断ツールを自動的に移動し、それによって患者の口の中の歯槽骨の露出した隆線が穿孔してその中にインプラントを受け入れるために充分な広さを持つように開発されたプランに従って患者の口の中で歯槽骨を削ることによって、開発されたプランを実行することと、を含む。

実施形態２４− ロボットシステムを用いて患者の口の中にインプラントを設置する方法。方法は、患者の口の中にインプラントを設置するためのプランを開発することであって、開発されたプランが，（ｉ）第１ツールで口の中で骨の露出部分を削り、それによって中にインプラントを受け入れるために充分に広い骨の部分を生成するための第１サブプランと、（ｉｉ）第２ツールでインプラントを受け入れるために充分に広い骨の部分に開口部を形成するための第２サブプランと、（ｉｉｉ）第３ツールで開口部内にインプラントを設置するための第３サブプランと、を含む、プランを開発することと、患者の口の中で剛性グラウンディング部材にロボットシステムのグラウンディングアームを結合することによって患者の口のための原点を確立することと、ロボットアームの作業アームに第１ツールを結合し、第１サブプランに従って作業アームの少なくとも一部分を移動することによって患者の口の中で骨の露出部分を削ること、ロボットシステムの作業アームに第２ツールを結合して、第２サブプランに従って作業アームの少なくとも一部分を移動することによって患者の口の中で骨に開口部を形成すること、及びロボットシステムの作業アームに第３ツール及びインプラントを結合して、第３サブプランに従って作業アームの少なくとも一部分を移動することによって患者の口の中で骨の開口部の中へインプラントを設置すること、によって、計画を実行することと、を含む。

実施形態２５− 更に、インプラントの設置時に、（ｉ）確立された原点に対するインプラントの場所、（ｉｉ）確立された原点に対する第３ツールの場所、又は（ｉｉｉ）（ｉ）及び（ｉｉ）の両方、に関する位置データを生成するためにグラウンディングアーム及び作業アームの位置を監視することを含む、実施形態２４の方法。

実施形態２６− 更に、取得した術前仮想モデル及び生成された位置データに基づき患者の口の少なくとも一部分の術後仮想モデルを生成することを含み、口の少なくとも一部分がインプラントを含む、実施形態２５の方法。

実施形態２７− 術後仮想モデルの生成が、設置済みインプラントに結合された走査用アバットメントを使用せずに行われる、実施形態２６の方法。

実施形態２８− 生成が、患者の口の中に設置されたインプラントの仮想モデルの少なくとも一部分を含むように患者の口の術前仮想モデルを修正することを含む、実施形態２６の方法。

実施形態２９− 第１ツール、第２ツール及び第３ツールの結合が、操作者の干渉なしにロボットシステムによって自動的に実施される、実施形態２４の方法。

実施形態３０− 削り、形成及び設置が、操作者の干渉なしにロボットシステムによって自動的に実施される、実施形態２４の方法。

実施形態３１− （ｉ）第１サブプランに従って作業アームの少なくとも一部分を移動すること、（ｉｉ）第２サブプランに従って作業アームの少なくとも一部分を移動すること、及び（ｉｉｉ）第３サブプランに従って作業アームの少なくとも一部分を移動すること、の１つ又はそれ以上が、作業アームの少なくとも一部分を手で移動することを含む、実施形態２４の方法。

実施形態３２− 更に、開発前に、患者の口内の固定位置に剛性グラウンディング部材を取り付けることと、剛性グラウンディング部材を入れた状態で患者の口の術前仮想モデルを取得することと、を含む、実施形態２４の方法。

実施形態３３− ロボットシステムを用いて患者の口の中で歯槽骨を削る方法。方法は患者の口の中で剛性グラウンディング部材にロボットシステムのグラウンディングアームを結合することによって患者の口のための原点を確立することと、患者の口の中の事前設定された場所の周りに確立される不可視境界壁を設定することと、ロボットシステムの作業システムに骨切断ツールを結合することと、患者の口の中で歯槽骨を削るためにロボットシステムの作業アームの少なくとも一部分を移動することと、移動時に、設定された不可視境界壁を越えて骨切断ツールを移動するようなロボットシステムの作業アームの移動を防止することによって設定された不可視境界壁を自動的に有効化することと、移動時に、確立された原点に対する骨切断ツールの場所に関する位置データを生成するためにグラウンディングアーム及び作業アームの位置を監視することと、を含む。

実施形態３４− 更に、生成された位置データに基づいて患者の口の少なくとも一部分の仮想モデルを生成することを含む、実施形態３３の方法。

実施形態３５− 歯槽骨が、患者の口の中の歯槽骨の露出隆線が穿孔して中にインプラントを受け入れるために充分な広さを持つように削られる、実施形態３３の方法。

実施形態３６− 更に、患者の口内の固定位置に剛性グラウンディング部材を取り付けることを含む、実施形態３３の方法。

実施形態３７− 更に、剛性グラウンディング部材を入れた状態の患者の口の第１仮想モデルを受け取ることを含む、実施形態３３の方法。

実施形態３８− ロボットシステムを用いて特注クラウンを受け入れるために患者の口の中で歯を自動的に準備する方法。方法は、患者の口内の固定位置に剛性グラウンディング部材を取り付けることと、剛性グラウンディング部材を入れた状態で患者の口の成形前仮想モデルを取得することと、患者の口の中で剛性グラウンディング部材にロボットシステムのグラウンディングアームを結合し、それによって患者の口のための原点を確立することと、特注クラウンを受け入れるために患者の口の中で歯を成形するために確立された原点に対して１つ又はそれ以上のツールを自動的に移動するためのプランを開発することと、ロボットシステムの作業アームが１つ又はそれ以上のツールの少なくとも１つと結合されるのに応答して、開発されたプランに従って作業アームの少なくとも一部分を自動的に移動して、それによって歯が実質的に開発されたプランに従って成形されるように患者の口の中で歯を成形することによって、開発されたプランを実行することと、を含む。

実施形態３９− 更に、開発されたプランに基づいて特注クラウンを設計することを含む、実施形態３８の方法。

実施形態４０− 更に、製作機械を用いて、設計された特注クラウンを製作することを含む、実施形態３９の方法。

実施形態４１− 更に、準備された歯に製作された特注クラウンを取り付けることを含む、実施形態４０の方法。

設計が実施前に行われる、実施形態３９の方法。

実施形態４３− 更に、実施時に、確立された原点に対する１つ又はそれ以上のツールの少なくとも１つの場所に関する位置データを生成するためにグラウンディングアーム及び作業アームの位置を監視することを含む、実施形態３８の方法。

実施形態４４− 更に、取得した成形前仮想モデル及び生成された位置データに基づいて患者の口の少なくとも一部分の成形後仮想モデルを生成することを含み、口の少なくとも一部分が成形された歯を含む、実施形態４３の方法。

実施形態４５− 更に、患者の口の少なくとも一部分の成形後仮想モデルに基づいて特注クラウンを設計することを含む、実施形態４４の方法。

実施形態４６− 更に、製作機械を用いて、設計された特注クラウンを製作することを含む、実施形態４５の方法。

実施形態４７− 更に、準備された歯に製作された特注クラウンを取り付けることを含む、実施形態４６の方法。

実施形態４８− 成形後仮想モデルの生成が実施後口を走査することなく行われる、実施形態４４の方法。

実施形態４９− ロボットシステムを用いて特注クラウンを受け入れるために患者の口の中で歯を準備する方法。方法は、患者の口内の固定位置に剛性グラウンディング部材を取り付けることと、剛性グラウンディング部材を入れた状態で患者の口の成形前仮想モデルを取得することと、成形対象の口の中の歯の周りに確立される不可視境界壁を設定することと、患者の口の中で剛性グラウンディング部材にロボットシステムのグラウンディングアームを結合し、それによって患者の口のために減点を確立することと、ロボットシステムの作業アームが成形ツールと結合されるのに応答して、患者の口の中で歯を成形するために作業アームの少なくとも一部分を手で移動することと、設定された不可視境界壁の外部へ成形ツールのカッティング部を移動するような作業アームの移動を防止することによって、設定された不可視境界壁を自動的に有効化することと、移動時に、確立された原点に対する成形ツールのカッティング部の場所に関する位置データを生成するためにグラウンディングアーム及び作業アームの位置を監視することと、取得した成形前仮想モデル及び生成された位置データに基づいて患者の口の少なくとも一部分の成形後仮想モデルを生成することであって、口の少なくとも一部分が成形された歯を含む、ことと、を含む。

実施形態５０− 成形後仮想モデルの生成が、手による移動後に口を走査することなく行われる、実施形態４９の方法。

実施形態５１− 設定された不可視境界壁が、歯の軸壁集束角度形成を維持しかつ患者の口の中で歯肉縁の輪郭をたどってクラウン縁を生成できるようにするために歯の長手軸に沿って手で上下に移動できるようにしながら歯を成形するために作業アームの少なくとも一部分を手で移動できるようにする、実施形態４９の方法。

実施形態５２− 成形前仮想モデルが、デンタルＣＢＣＴスキャン時に生成されたスキャンデータ、口腔内面スキャン時に生成されたスキャンデータ、患者の口の少なくとも一部分の歯型の表面スキャン時に生成されたスキャンデータ、患者の口の少なくとも一部分の物理的モデルの表面スキャン時に生成されたスキャンデータ又はこれらの任意の組合せから導出される、実施形態４９の方法。

実施形態５３− ロボットシステムを用いて特注クラウンを受け入れるために患者の口の中で歯を準備する方法。方法は、患者の口にロボットシステムのグラウンディングアームを結合し、それによって患者の口のための原点を確立することと、ロボットシステムの作業アームが成形ツールと結合されるのに応答して、患者の口の中で歯を成形するために作業アームの少なくとも一部分を手で移動することと、移動時に、確立された原点に対する成形ツールのカッティング部の場所に関する位置データを生成するためにグラウンディングアーム及び作業アームの位置を監視することと、生成された位置データに少なくとも部分的に基づいて患者の口の少なくとも一部分の成形後仮想モデルを生成することと、を含む。

実施形態５４− 成形後仮想モデルの生成が、手による移動後、歯を走査することなく行われる、実施形態５３の方法。

実施形態５５− 更に、剛性グラウンディング部材を入れた状態の患者の口の成形前仮想モデルを受け取ることを含み、患者の口の少なくとも一部分の成形後仮想モデルが、更に受け取った患者の口の成形前仮想モデルに基づく、実施形態５３の方法。

実施形態５６− ロボットシステムを用いて患者の口の中で複数のインプラントに結合されるように義歯を修正する方法。方法は、患者の口内の固定位置に第１剛性グラウンディング部材を取り付けて、義歯に第２剛性グラウンディング部材を取り付けることと、第１剛性グラウンディング部材及び義歯を入れた状態で患者の口の術前仮想モデルを取得することと、第２剛性グラウンディング部材を取り付けた状態で患者の口から義歯を取り外すことと、患者の口の中で第１剛性グラウンディング部材にロボットシステムのグラウンディングアームを結合することによって患者の口のための原点を確立することと、インプラント駆動ツールに結合されたロボットシステムの作業アームを用いて、患者の口の中に複数のインプラントを設置することと、設置時に、確立された原点に対するインプラント駆動ツールの場所に関する位置データを生成するためにグラウンディングアーム及び作業アームの位置を監視することと、取得した術前仮想モデル及び生成された位置データに基づいて患者の口の少なくとも一部分の術後仮想モデルを生成することと、術後仮想モデルに少なくとも部分的に基づいて、義歯を設置済みの複数のインプラントと結合できるように義歯を自動的に修正するためのプランを開発することと、義歯に取り付けられた第２剛性グラウンディング部材にロボットシステムのグラウンディングアームを結合することと、ドリルビットツールに結合されたロボットシステムの作業アームを用いて、複数の孔の各々が設置済みの複数のインプラントの対応する１つの中心軸と整列するように複数の孔を義歯に生成することによって、義歯を修正することと、を含む。

実施形態５７− 更に、設置済みインプラントの各々にシリンダを取り付けることを含み、シリンダが、修正済み義歯が患者の口の中に配置されるのに応答して、各シリンダの一部分が義歯の複数の孔のそれぞれの孔を通過して突出するように、インプラントから延びる、実施形態５６の方法。

実施形態５８− 更に、シリンダに修正済み義歯を接着し、それによってハイブリッド補綴物を生成することを含み、複数の孔の各々の直径が、修正済み義歯が患者の口の中に設置されるのに応答してシリンダの各々が複数の孔のそれぞれの孔にぴったりと嵌るようなサイズを持つ、実施形態５７の方法。

実施形態５９− ロボットシステムを用いて義歯をハイブリッド補綴物に修正する方法。方法は、義歯を入れた状態で患者の口の術前仮想モデルを取得することと、患者の口から義歯を取り外すことと、ロボットシステムによって制御される第１ツールを用いて患者の口の中に複数のインプラントを設置することと、設置時に、位置データを生成するために第１ツールの位置を監視することと、取得した術前仮想モデル及び生成された位置データに基づいて患者の口の少なくとも一部分の術後仮想モデルを生成することと、術後仮想モデルに少なくとも部分的に基づいて、ハイブリッド補綴物として義歯を複数の設置済みインプラントと結合できるようにロボットシステムによって制御される第２ツールを用いて義歯の中に複数の孔を生成することによって義歯を修正することと、を含む。

実施形態６０− 第１ツールがインプラント駆動ツールであり、第２ツールがドリルビットツールである、実施形態５９の方法。

実施形態６１− ロボットシステムを用いてハイブリッド補綴物として患者の口の中で複数のインプラントと結合されるように義歯を修正する方法。方法は、義歯を入れた状態で患者の口の第１仮想モデルを取得することと、患者の口から義歯を取り外すことと、患者の口内の固定位置に第１剛性グラウンディング部材を取り付けることと、第１剛性グラウンディング部材を入れた状態で患者の口の第２仮想モデルを取得することと、患者の口の外部で義歯に第２剛性グラウンディング部材を取り付けることと、第２剛性グラウンディング部材を取り付けた状態で義歯の第３仮想モデルを取得することと、患者の口の中で第１剛性グラウンディング部材にロボットシステムのグラウンディングアームを結合することによって患者の口のための原点を確立することと、インプラント駆動ツールに結合されたロボットシステムの作業アームを用いて、患者の口の中に複数のインプラントを設置することと、設置時に、確立された原点に対するインプラント駆動ツールの場所に関する位置データを生成するためにグラウンディングアーム及び作業アームの位置を監視することと、取得した第２仮想モデル及び生成された位置データに基づいて患者の口の少なくとも一部分の第４仮想モデルを生成することと、第１、第３及び第４仮想モデルに少なくとも部分的に基づいて、義歯を設置済みの複数のインプラントと結合できるように義歯を自動的に修正するためのプランを開発することと、義歯に取り付けられた第２グラウンディング部材にロボットシステムのグラウンディングアームを結合することと、ドリルビットツールに結合されたロボットシステムの作業アームを用いて、義歯をハイブリッド補綴物として設置済みの複数のインプラントと結合できるように複数の孔を生成することによって義歯を修正することと、を含む。

実施形態６２− 患者の口の中に設置されたインプラントに取り付けるための永久補綴物を製造する際に使用するための患者固有の一時的補綴物（ＰＳＴＰ）を製造する方法。方法は、固定具を介してＰＳＴＰブランクにロボットシステムのグラウンディングアームを結合することによってＰＳＴＰブランクのための原点を確立することと、彫刻ツールに結合されたロボットシステムの作業アームを用いて、ＰＳＴＰブランクが患者の口の中に設置されたインプラントに取り付けるのに適した歯様の形状を持つＰＳＴＰに変形されるようにＰＳＴＰブランクを修正することと、修正時に、確立された原点に対する彫刻ツールの場所に関する位置データを生成するためにグラウンディングアーム及び作業アームの位置を監視することと、生成された位置データに少なくとも部分的に基づいて、ＰＳＴＰの少なくとも一部分の仮想モデルの生成することと、を含む。

実施形態６３− 更に、ＰＳＴＰの少なくとも一部分の生成された仮想モデルに少なくとも部分的に基づいて永久補綴物を設計することを含む、実施形態６２の方法。

実施形態６４− 固定具が、ＰＳＴＰブランクの対応する非回転特徴部と結合する非回転特徴部を含む、実施形態６２の方法。

実施形態６５− 患者の口の中に設置されたインプラントを取り付けるための永久補綴物を製造する際に使用するための患者固有の一時的補綴物（ＰＳＴＰ）を製造する方法。方法は、固定具を介してＰＳＴＰブランクにロボットシステムのグラウンディングアームを結合することによってＰＳＴＰブランクのための原点を確立することと、彫刻ツールに結合されたロボットシステムの作業アームを用いて、ＰＳＴＰブランクが患者の口の中に設置されたインプラントに取り付けるのに適する歯様の形状を有するＰＳＴＰに変形されるようにＰＳＴＰブランクを修正することと、修正時に、確立された原点に対する彫刻ツールの場所に関する位置データを生成するためにグラウンディングアーム及び作業アームの位置を監視することと、生成された位置データに少なくとも部分的に基づいて、ＰＳＴＰの少なくとも一部分の仮想モデルを生成することと、患者の口の中でインプラントにＰＳＴＰを取り付けることと、ＰＳＴＰを取り囲む歯肉組織が患者の口の中で治癒できるようにすることと、患者の口の中でＰＳＴＰを取り囲む治癒した歯肉組織が閾値を満たした場合、生成された仮想モデルを用いてＰＳＴＰのレプリカとして永久補綴物を製造することと、患者の口の中でＰＳＴＰを取り囲む治癒した歯肉組織が閾値を満たさない場合、（ｉ）物理的にＰＳＴＰを修正し、（ｉｉ）修正されたＰＳＴＰの少なくとも一部分の修正仮想モデルを取得するために修正ＰＳＴＰを走査し、（ｉｉｉ）取得した修正仮想モデルを用いて修正ＰＳＴＰのレプリカとして永久補綴物を製造することと、を含む。

実施形態６６− ロボットシステムを用いて患者の顎骨の中にインプラントを受け入れるためのソケットを自動的に生成する方法。方法は、患者の口内の固定位置に剛性グラウンディング部材を取り付けることと、剛性グラウンディング部材を入れた状態で患者の口の術前仮想モデルを取得することと、患者の口の中で剛性グラウンディング部材にロボットシステムのグラウンディングアームを結合し、それによって患者の口のための原点を確立することと、患者の顎骨の中にソケットを生成するために確立された原点に対して複数の外科ツールの２つ又はそれ以上を自動的に移動するためのプランを開発することと、ロボットシステムの作業アームに複数の外科ツールの第１ツールを取り付けることと、ロボットシステムの作業アームを介して複数の外科ツールの第１ツールを自動的に移動し、それによって開発されたプランに従って患者の顎骨の中にソケットを生成し始めることによって、開発されたプランの第１部分を実行することと、開発されたプランの第１部分を実施するため要求されたトルク又は力の少なくとも一方を示すデータをロボットシステム１つ又はそれ以上のセンサから受け取ることと、受け取ったデータに基づいて開発されたプランの第２部分を修正することと、ロボットシステムの作業アームを介して複数の外科ツールの第２ツールを自動的に移動し、それによって修正プランに従って患者の顎骨の中のソケットを完了することによって、開発されたプランの修正された第２部分を実行することと、を含む。

実施形態６７− 複数の外科ツールの第１ツールが第１直径を有する第１外科用ドリルビットツールであり、複数の外科ツールの第２ツールが、第１直径より大きい第２直径を有する第２外科用ドリルビットツールである、実施形態６６の方法。

実施形態６８− 複数の外科ツールの第１ツールが外科用ドリルビットツールであり、複数の外科ツールの第２ツールが外科用ねじ切りツールである、実施形態６６の方法。

実施形態６９− 患者の口の中で外科処置を実施するためにロボットシステムの確立された原点に対して複数の外科ツールの１つ又はそれ以上を自動的に移動するためのプランを開発することと、ロボットシステムの作業アームに複数の外科ツールの第１ツールを取り付けることと、開発されたプランの第１部分を実行することと、開発されたプランの第１部分の実行時に、ロボットシステムの１つ又はそれ以上のセンサからデータを受け取ることと、受け取ったデータに基づいて、開発されたプランの第２部分を修正することと、を含む、ロボットシステムを使用する方法。

実施形態７０− 更に、患者の口内の固定位置に剛性グラウンディング部材を取り付けることと、剛性グラウンディング部材を入れた状態で患者の口の術前仮想モデルを取得することと、患者の口の中で剛性グラウンディング部材にロボットシステムのグラウンディングアームを取り付け、それによって患者の口のための原点を確立することと、を含む、実施形態６９の方法。

実施形態７１− 開発されたプランの第１部分を実行することが、ロボットシステムの作業アームを介して複数の外科ツールの第１ツールを自動的に移動することを含む、実施形態６９の方法。

実施形態７２− 受け取ったデータが、開発されたプランの第１部分を実施するために要求された複数の外科ツールの第１ツールに与えられるトルク又は力の少なくとも一方を指示する、実施形態６９の方法。

実施形態７３− 更に、開発されたプランの修正された第２部分を実行することを含む、実施形態６９の方法。

実施形態７４− 開発されたプランの修正第２部分を実行することが、ロボットシステムの作業アームを介して複数の外科ツールの第２ツールを自動的に移動することを含む、実施形態７３の方法。

実施形態７５− 複数の外科ツールの第１ツールが第１直径を有する第１外科用ドリルビットツールであり、複数の外科ツールの第２ツールが第１直径より大きい第２直径を有する第２外科医用ドリルビットツールである、実施形態７４の方法。

実施形態７６− 修正が、開発されたプランの実行時にリアルタイムに行われる、実施形態６９の方法。

実施形態７７− 修正が、開発されたプランの第２部分を実行する際ロボットシステムによって使用される事前計画された量のトルクを変更することを含む、実施形態６９の方法。

実施形態７８− 修正が、開発されたプランの第２部分を実行する際ロボットシステムによって使用される複数の外科ツールの１つの事前計画された回転速度を変更することを含む、実施形態６９の方法。

実施形態７９− 修正が、開発された第２部分を実行する際ロボットシステムによって使用される事前計画された力の量を変更することを含む、実施形態６９の方法。

実施形態８０− 修正が、開発されたプランを実行する際ロボットシステムによって使用される複数の外科ツールの事前計画された数を変更することを含む、実施形態６９の方法。

Claims (17)

1. 患者の口の中への歯科インプラントの設置を含む歯科外科処置時に使用するためのロボットシステムであって、前記ロボットシステムが、
   ベースと、
   第１端部と第２端部とを有するグラウンディングアームであって、前記グラウンディングアームの前記第１端部が前記ベースに結合され、前記グラウンディングアームの前記第２端部が、前記患者の前記口に対する前記ロボットシステムの原点を確立するために前記患者の前記口内の固定構造体に結合されるように構成され、前記グラウンディングアームの前記第２端部が前記ベースに対して少なくとも６自由度を有する、グラウンディングアームと、
   第１端部と第２端部とを有する作業アームであって、前記作業アームの前記第１端部が前記ベースから延び、前記作業アームの前記第２端部が、前記歯科外科処置時に使用するための１つ又はそれ以上のツールと結合されるように構成され、前記作業アームの一部分が前記ベースに対して少なくとも６自由度を有し、かつ（ｉ）前記患者の前記口内の骨に開口部を形成し、（ｉｉ）前記形成された開口部の中に前記歯科インプラントを設置する、ために移動可能である、作業アームと、
   前記グラウンディングアーム及び前記作業アームの位置を監視するための１つ又はそれ以上のセンサであって、前記１つ又はそれ以上のセンサが、前記患者の前記口の少なくとも一部分の術後仮想三次元インプラントレベルモデルを生成するために使用される位置データを生成する、１つ又はそれ以上のセンサと、
   制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、
   前記患者の前記口の術前仮想モデルを取得し、
   前記患者の前記口の中で前記固定構造体に前記グラウンディングアームを結合し、それによって前記患者の前記口のための原点を確立し、
   前記患者の前記口の中に前記歯科インプラントを設置するために、前記作業アームの少なくとも一部分を移動させ、
   前記確立された原点に対する前記ツールの場所に関する位置データを生成するために、前記グラウンディングアーム及び前記作業アームの位置を監視し、
   前記生成された位置データに基づいて前記取得した術前仮想モデルを修正して、前記患者の前記口の前記少なくとも一部分の前記術後仮想三次元インプラントレベルモデルを生成する、ように構成され、
   前記術後仮想三次元インプラントレベルモデルは前記患者の前記口の中の前記歯科インプラントの場所及び向きに対応する、仮想歯科インプラントの少なくとも一つを含む、
   ロボットシステム。
2. 前記術後仮想三次元インプラントレベルモデルが、前記患者の前記口の中に設置された前記歯科インプラントに結合された走査用アバットメントを使用せずに生成される、請求項１に記載のロボットシステム。
3. 前記生成された位置データが、前記歯科外科処置時に前記患者の前記口の中に設置された歯科インプラントの仮想三次元モデルの少なくとも一部分を含むように、前記患者の前記口の前記術前仮想モデルを修正するために使用される、請求項１に記載のロボットシステム。
4. 前記１つ又はそれ以上のツールが、ドリルビットツール、歯科インプラント駆動ツール、回転ミルツール、ソーツール、プローブツール、メスツール又はこれらの任意の組合せを含む、請求項１に記載のロボットシステム。
5. 前記１つ又はそれ以上のセンサが、前記ロボットシステムの１つ又はそれ以上のプロセッサに電気的に結合されかつ前記グラウンディングアーム、前記作業アーム又はその両方に物理的に取り付けられる、請求項１に記載のロボットシステム。
6. 前記作業アームの前記移動可能な部分が、（ｉ）前記ロボットシステムの操作者によって手動で移動可能、（ｉｉ）前記ロボットシステムの１つ又はそれ以上のモーターによって自動的に移動可能、又は（ｉｉｉ）その両方、である、請求項１に記載のロボットシステム。
7. 前記患者の前記口内の前記固定構造体が、１本またはそれ以上の歯、顎骨又はその両方である、請求項１に記載のロボットシステム。
8. 前記作業アームがドリルビットツールと結合されるのに応答して、前記作業アームの前記少なくとも一部分が、更に、中に前記歯科インプラントを受け入れるために前記患者の前記口内の骨に開口部を形成するために移動可能である、請求項１に記載のロボットシステム。
9. 前記ロボットシステムの１つ又はそれ以上のプロセッサが、事前計画された設置処置に従って前記患者の前記口の中に前記歯科インプラントを自動的に設置するために前記作業アームの動きを制御するように構成され、前記作業アームが、前記自動設置時に歯科インプラント駆動ツールに結合される、請求項１に記載のロボットシステム。
10. 前記１つ又はそれ以上のプロセッサの少なくとも１つが、前記患者の顎骨の一部分を自動的に取り除き、それによって前記事前計画された設置処置に従って前記歯科インプラントを受け入れるためのソケットを形成するために前記作業アームの動きを制御するように構成され、前記作業アームが取除き時にドリルビットツールに結合される、請求項９に記載のロボットシステム。
11. 前記作業アームの前記少なくとも一部分が、前記ロボットシステムの１つ又はそれ以上のプロセッサによって自動的に移動可能である、請求項１に記載のロボットシステム。
12. 患者の口の少なくとも一部分の術後仮想モデルを生成する方法であって、前記口が歯科外科処置時にロボットシステムを用いて設置された歯科インプラントを含み、前記方法が、
    患者の前記口内の固定位置に剛性グラウンディング部材が取り付けられた状態で前記患者の前記口の術前仮想モデルを取得することと、
    前記患者の前記口の中で前記剛性グラウンディング部材に前記ロボットシステムのグラウンディングアームを結合し、それによって前記患者の前記口のための原点を確立することと、
    前記患者の前記口の中に前記歯科インプラントを設置するために、歯科インプラント駆動ツールに結合された前記ロボットシステムの作業アームの少なくとも一部分が移動される歯科外科処置中に、前記確立された原点に対する前記歯科インプラント駆動ツールの場所に関する位置データを生成するために、前記グラウンディングアーム及び前記作業アームの位置を監視することと、
    前記生成された位置データに基づいて前記取得した術前仮想モデルを修正して、前記患者の前記口の前記少なくとも一部分の前記術後仮想モデルを生成することと、
    を含む、方法。
13. 前記術後仮想モデルの生成が、前記設置済み歯科インプラントに結合された走査用アバットメントを使用せずに行われる、請求項１２に記載の方法。
14. 前記術前仮想モデルを修正することは、前記患者の前記口の中に設置された前記歯科インプラントの仮想モデルの少なくとも一部分を含むように前記術前仮想モデルを修正することを含む、請求項１２に記載の方法。
15. 前記作業アームが前記グラウンディングアームに結合される、請求項１２に記載の方法。
16. 前記作業アーム及び前記グラウンディングアームが、両方とも前記ロボットシステムの１つ又はそれ以上のプロセッサに電子的に結合される、請求項１２に記載の方法。
17. 前記移動前に、前記患者の前記口の中に設置される予定の前記歯科インプラントの事前設定された場所の周りに確立される不可視境界壁を設定することと、
    前記移動時に、前記設定された不可視境界壁の外部に前記歯科インプラントを設置するような前記ロボットシステムの前記作業アームの移動を防止することによって、前記確立された不可視境界壁を自動的に有効化することと、
    を更に含む、請求項１２に記載の方法。

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