JP6949932B2 - コンピュータにより実行される歯科修復物設計 - Google Patents
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Description
本出願は、2013年8月26日出願の米国仮出願番号第61/869,922号および2014年8月26日出願の米国特許出願第14/468,946号の優先権の利益を主張し、全出願の内容は参照することにより本明細書に援用される。
することと、仮想歯ライブラリから得られた歯の設計に基づいて初期修復物設計を提案することとを含む。第1の態様のいくつかの実施例では、歯科修復物を設計する方法は、初期修復物設計を改良して最終修復物設計を得ることをさらに含む。第1の態様のさらに他の実施例では、歯科修復物を設計する方法は、最終修復物設計を使用して最終修復物を製作することをさらに含む。
よって得られる。これらのプロセスの詳細は本発明の記載の範囲を超えており、歯科修復物設計および製造の当業者により理解されるであろう。
、咬合スキャンは第2の表示(例えば、第2の色)で示す。図3に示すように、咬合スキャンは形成顎301および対合顎302のスキャンにレジストレーションされ、重ねられるべきである。そうすると、モデルは適切な形態になり、図3の304に見えるように、支台歯に使用される修復物の設計に使用するのに好適である。
次に図5A〜5Dを参照すると、歯科修復物を設計する方法は、上述の設計システム400に維持されるコンピュータプログラムを使用して行われる。モニタ406またはその他のスクリーンを使用してプログラムのユーザインターフェースを見、入力インタフェース405を使用してモニタ406に表示される機能の選択および機能の変更等のコマンドを実行する。以下の説明では、入力インタフェース405としてコンピュータマウスを使
用した仮想歯科モデルの操作を説明する。その他の入力インタフェース405デバイスは記載されるシステムおよび方法の代替的実施形態に使用してもよいと理解すべきである。プログラムは計算を実行するか、またはモニタ406にユーザが行ったコマンドに対応する変更を示す。
支台歯の咬合面と対合歯列の咬合面との最適な距離は、修復物設計の一部として確立され、修復物の最適な厚みを確保する。この距離要件は、修復物設計に選択される材料、接着剤を修復物クラウンに取り付けるために必要とされる空間量、ならびに患者および医師の好み等の因子に依存し得る。例えば、歯科修復物材料によっては、完成品の修復物でその他の材料よりも大きな最小厚さ要件を有するため、支台歯と対合歯列との間のより大きな距離が必要とされる。
ここで図5D、および9A〜9Dを参照すると、マージン線501および909がモデル500上で識別されると、設計プログラムはスキャンモデル908の支台歯907に隣接する歯列に最も合致するライブラリ歯901を歯ライブラリ900から探し、後述のように、これを歯901が位置する歯列弓906の自然な構造を考慮に入れつつ自然に配置する。歯ライブラリ901は、個々の歯の形状を含み、各歯はいくつかの標識点および方向を有する。図9Aおよび9Bに示すように、各歯901は、表示される咬合方向902、頬側方向903、表示される上部904、およびそのクラウンと歯根との間で歯901を分割する分割線905を有する。図9Aを参照した一実施形態では、ライブラリ歯は口の中の歯の解剖学的湾曲に対応するライブラリ歯列弓形態における初期配列を有し、全体的なライブラリ歯列弓形態の形状または湾曲を提供する。一実施形態では、ライブラリ歯は理想的な歯の歯列弓湾曲に対応した全体的形状を有するライブラリ歯列弓形態に位置合わせされる。
支台歯の位置、頬側方向903、および咬合方向902に基づいたライブラリ歯列弓形態906の初期位置合わせ、
ライブラリ歯列弓形態906のスキャンへのフィッティング、
スキャンに対するライブラリ歯の個々の歯の位置の改善、ならびに
隣接歯を使用した各形成のためのライブラリ歯の位置の補間。
これらのステップはそれぞれ以下で詳述される。
図9Cおよび9Dを参照すると、ライブラリ歯列弓形態906の配置に関連する第1のステップは、支台歯907の位置、頬側方向903、および咬合方向902に基づくライブラリ歯列弓906の初期配置である。ライブラリ歯およびスキャンの初期位置合わせは、以下の基準、すなわち
支台歯907の歯番号、
スキャンの咬合方向、
支台歯907の頬側/顔側方向、および
ライブラリ歯901の咬合方向および頬側/顔側方向
に基づく。
。
次に、図9Dに示すように、いくつかの実施形態では、歯列弓906の初期配置後、歯科修復物プログラムを使用して、次の基準、すなわち、
近心変位(変位毎0.5mmで5ステップ)、
均等目盛り(準備線中心に対して)(0.92 … 1.08)、
頬側変位(ステップ毎0.5mmで5ステップ)、および
準備線中心を回転中心とする咬合軸周りの回転(ステップ毎2.5度で3ステップ)
を使用して歯列弓906のより良い位置を見つけようと試みる。
いくつかの実施形態では、例えば図10に示すように、各歯(例えば1001および1002)をスキャン1000に位置合わせするためにいくらかの試みがなされる。いくつかの実施形態において、患者の歯列のスキャンモデルに対応するライブラリ歯列弓形態の一部は、ライブラリ歯列弓形態およびライブラリ歯のさらなる修正のためにライブラリ歯列弓形態の残りから分けるかセグメンテーションしてもよい。
頬側変位、
咬合変位、
近遠心変位、
ねじれ角度、
先端角度、
回転角度、および
スケール
の7つの基準を使用してその位置を最適化する。
位置が見つからなかった場合、規定されたイプシロン値に達して繰り返しを中断するまでモーションステップは2倍小さくなる。
図11に示すように、修復される歯、すなわち支台歯1104がスナッピングすべきものを有しないため、その位置はその隣接歯の所与の位置および配向から補間される。例えば、スキャン1100が並んだ2つの支台歯を有する(例えば1104および1105)場合、どの歯も隣のより近い歯の重みにより変形(位置、配向、およびスケール)を補間した。例えば、支台歯1104および1105が良いスナッピング品質の隣接歯1106および1107を有する場合、形成用のライブラリ歯1104は歯番号1106から64%、歯番号1107から33%補間された位置を有することになる。
いくつかの実施形態において、プログラム、複数のプログラムまたはモジュールの形態の自動のコンピュータにより実行されるプロセスにより、ユーザインタラクションが最小限でコンピュータにより自動化された歯科修復物設計提案を提供するが、所望であればユーザ入力の機会を任意で与える1つ以上のアルゴリズムを自動で実施する。図12に概説されるワークフローを参照すると、歯科修復物設計提案を生成するコンピュータにより実施される方法1200は、スキャンモデルの自動特徴検出1201、検出された特徴への自動弧線フィッティング1202、スキャンモデルに対するライブラリ歯列弓形態の自動スケーリング1203、ライブラリ歯列弓とスキャンモデルとの自動剛体レジストレーション1204および/または非剛体レジストレーション1205、ならびに修復物設計提案1206プロセスのためのプロセスを含む。ライブラリ歯列弓形態とスキャンモデルとの自動剛体レジストレーション1204および非剛体レジストレーション1205の成功を評価する(1207および1208)コンピュータプログラムまたはモジュールは所望により含めてもよく、成功していなければ、自動でユーザが入力するよう促す。さらなる実施形態では、スキャンセグメンテーションのための任意のコンピュータにより実行されるプロセスをさらに実施してもよい。
一実施形態において、歯科修復物設計提案プロセスは、スキャンモデルの検出された特徴とライブラリ歯列弓形態との対応関係に基づくスキャンモデルへのライブラリ歯列弓形態906の初期配置のためのコンピュータにより実行されるプロセスを含む。一実施形態
において、特徴検出アルゴリズムは、自動で患者のスキャンモデル上に存在する特徴を検出するために実施される。1つの方法は、患者の歯のスキャンモデルに位置する咬頭を検出することを含む。一実施形態において、咬頭は、患者の歯の一部のみ、例えば、支台歯に隣り合うかまたは最も近接した2本の歯で検出される。一実施形態において、咬頭は、支台歯の一方の側に位置する少なくとも1本の隣接歯および支台歯の反対側に位置する少なくとも2本の隣接歯で検出される。
一実施形態において、弧線は患者のスキャンモデルで識別された特徴の場所を計算することにより規定される。弧線フィッティングプロセスを使用して、弧線を検出された特徴、例えば歯の咬頭にフィッティングできる。図13Bは、コンピュータにより実行されるプロセスによって患者のスキャンモデルの歯で自動識別された頬側に位置する咬頭1301から自動で計算された頬側弧線1310を示す。弧線は支台歯のスキャンモデル(図示されている)と、所望により対合歯列のスキャンモデルで計算され、フィッティングされてよい。図13Bは、患者のスキャンモデルで識別された舌側に位置する咬頭1302から計算され、舌側咬頭にフィッティングされた舌側弧線1311の配置をさらに示す。頬側弧線1310および舌側弧線1311により、患者の解剖学的構造の全体形状に関する情報が提供でき、これを使用して、ライブラリ歯列弓をスキャンモデルに自動でレジストレーションし、置き換えられる歯の自然な形状および配向により近づけるように似せる歯科修復物設計提案を提供することができる。
ライブラリ歯列弓形態のスキャンモデルへの自動レジストレーションは剛体レジストレーションプロセス1204および非剛体レジストレーションプロセス1205の両方を含んでよい。剛体レジストレーションプロセスは、ライブラリ歯列弓形態の形状を変えずにライブラリ歯列弓形態とスキャンモデルとをレジストレーションすることを含む。非剛体レジストレーションプロセスは、ライブラリ歯列弓形態の形状を変えてスキャンモデルとの対応関係を最適化することを含む。剛体レジストレーションプロセスおよび非剛体レジストレーションプロセスの両方は、ユーザによる入力なしで、コンピュータプログラムモジュールを介して自動で行ってよい。
S=ds/dl
む剛体レジストレーションプロセスを示す。図13Eは、それぞれの頬側弧線と舌側弧線との平均距離に基づきスキャンモデルのおよそのサイズにライブラリ歯列弓形態をスケーリングすることによって、ライブラリ歯列弓形態1314の舌側弧線1313とスキャンモデルの舌側弧線1311との対応関係を最適化するステップの一実施形態を示す、領域1316のズームインビューを提供する。スキャンモデルとライブラリ歯列弓形態の舌側弧線間の間隙1317および/またはスキャンモデルとライブラリ歯列弓形態の頬側弧線間の間隙は、配置およびサイズ変更によるライブラリ歯列弓形態とスキャンモデルとの完全な位置合わせがなされていないことを示し得る。一実施形態では、さらなる変形を実施して対応関係を最適化してよい。
明細書に記載される手動のライブラリ歯列弓形態配置手順が行われてよい。例えば、許容可能なレベルの対応関係を得るための自動ライブラリ歯列弓形態剛体レジストレーションプロセス1204が失敗した場合、ライブラリ歯列弓形態をスキャンモデルにフィッティングさせる手動プロセス1209は、本明細書に記載される基準を使用してユーザによって行われてよい。手動でライブラリ歯列弓を配置するユーザ入力ステップ後、自動プロセスは非剛体レジストレーションプロセスステップのために再開されてよい。さらに、最適な対応関係を得るための自動ライブラリ歯列弓形態非剛体レジストレーションプロセス1205が失敗した場合、個々の歯の配置を改善する手動最適化プロセス1210は本明細書に記載される最適化ステップに従ってユーザにより行われてよい。
上述の歯列弓形態906の中のライブラリ歯901の選択に基づいて歯科修復物プログラムは修復物用の提案を提示する。このセクションでは、提案される修復物に変更を加え、修復物設計を製造するために切削機または他の製作場所に送るプロセスについて記載する。
一実施形態では、初期変更は修復物1501または1601の配向およびスケールに対してのものである。変更が必要であれば、ユーザは移動/回転/スケールツールを使用してよい。球1502を使用して修復物を回転させ、矢印1503を使用して修復物をスケーリングし、バー1504を使用して修復物を並進移動させる。(図15参照)。次に、ユーザは頬側輪郭および舌側輪郭を確認してよい。変更はフリーフォームツールまたは他のツールにより行うことができる。咬頭配置は、オンにされた対合顎の可視性により確認
され、調整はフリーフォームツールまたは他のツールにより行うことができる。
次に図17A〜17Bを参照すると、歯科修復物設計プログラムは、自動で咬合接点、近心接点、および遠心接点を調整する接点編集機能1701を備える。本プログラムは所望であれば、最初に無効にできる所定の接点値を提示する。咬合を調整するために、ユーザは所望の接点値を入力し、接点固定ボタンを押す。接点は自動で割り当てられた仕様に合わせて調整される。
図19を参照して、ユーザが設計された修復物1901に満足すれば、切削スプルー1902を配置するために完成品の修復物1901が表示される。クラウン修復物に切削スプルー1902が自動で修復物1901の輪郭の高さで舌側面に置かれる。これは図19に示される。これは典型的には切削プロセスの好ましい位置である。しかし、ユーザは必要に応じて別の所望の位置にスプルー1902を自由に移動できる。一実施形態では、修復物設計プログラムはマージンを保護する制限を含むため、ユーザがスプルー1902をマージンに近づけすぎないようにする。
歯科修復物設計が完了すると、歯科修復物を製造するための命令が設計から生成され、製作マシンに送信される。例えば、一実施形態において、ユーザがスプルー1902の位置に満足すると、ユーザは歯科修復物プログラムに、切削機または他の製作機構への命令を提供するための製造ファイル408の生成を開始するよう命令できる。これらの命令は次に修復物製作デバイスまたは方法への入力として使用される。
歯科修復物を形成することとを含む歯科修復物を設計することのために提供され、修復物を形成するステップは、支台歯のマージン線を引くこと、患者の歯列の3次元表示上の咬頭を識別すること、患者の歯列の咬頭に頬側弧線および舌側弧線をフィッティングすること、患者の歯列の弧線に対応するようにライブラリ歯列弓形態の一対の頬側弧線および舌側弧線をスケーリングすること、患者の歯列の仮想3次元表示とライブラリ歯列弓形態とをレジストレーションすること、ならびに修復物設計を提案することを含み、仮想歯科修復物を形成するプロセスステップのうち少なくとも1つはクラウドコンピューティング環境で実行される。
101 ベースユニット
102 コンピュータ
103 スキャンデバイス
104 タッチスクリーン
105 スタイラス
106 受け台
107 ホイール
108 消毒剤容器
109 ワンド
110 コード
201 歯肉圧排コード
202 歯肉圧排コード
203 支台歯
204 歯肉
301 形成顎
302 対合顎
400 歯科修復物設計システム
401 コンピュータ
402 プロセッサ
403 メモリ
404 通信インタフェース
405 入力インタフェース
406 モニタ、ユーザ出力装置
407 患者記録
408 製造ファイル、電子記録
500 スキャンモデル、スキャンデータ
501 マージン線
504 支台歯
505 断面ウィンドウ
600 スキャンモデル
601 マージン線
602 オフセット面コンポーネント
603 支台歯、オフセット面コンポーネント
604 オフセット
607 特徴
608 対合歯列
700 スキャンモデル
701 上部歯列弓
702 下部歯列弓
703 オフセット面コンポーネント
704 対合歯列
705 スポット
800 スキャンモデル
801 仮想ショートコーピングモデル
802 支台歯
803 突起領域
804 空間
900 歯ライブラリ
901 ライブラリ歯
902 咬合方向
903 頬側方向
904 上部
905 分割線
906 ライブラリ歯列弓形態
907 支台歯
908 スキャンモデル
909 マージン線
1000 スキャン
1100 スキャン
1104 ライブラリ歯、 支台歯
1106 隣接歯
1107 歯番号
1108 仮想ワイヤ
1109 ワイヤ点
1201 自動特徴検出
1202 自動弧線フィッティング
1203 自動スケーリング
1204 自動剛体レジストレーション
1205 非剛体レジストレーション
1206 修復物設計提案
1209 手動プロセス
1210 手動最適化ステップ
1300 スキャンモデル
1301 頬側咬頭、逸脱点
1302 舌側咬頭
1304 双頭歯
1305 臼歯
1306 咬合面
1307 上顎
1308 下顎
1309 支台歯
1310 頬側弧線
1311 舌側弧線
1312 頬側弧線
1313 舌側弧線
1314 ライブラリ歯列弓形態
1315 ライブラリ歯
1316 領域
1501 ライブラリ歯、修復物
1502 球
1503 矢印
1504 バー
1506 歯列弓形態
1601 修復物、初期修復物提案
1606 歯列弓形態
1701 接点編集機能
1801 修復物
1802 接点領域
1901 修復物
1902 切削スプルー
2000 切削マシン
2001 線形Z軸
2002 動的設置回転B軸
2003 A軸回転
2004 スピンドル
2005 インデクサ
Claims (10)
- 歯科修復物を提供するコンピュータにより実行される方法であって、
少なくとも1本の支台歯を含む患者の歯列の少なくとも一部の仮想3次元表示を得るステップと、
前記患者の歯列の前記一部の前記仮想3次元表示上の咬頭を識別するステップと、
前記患者の歯列の前記一部の前記仮想3次元表示上の頬側咬頭を識別して、前記頬側咬頭に第1の頬側弧線(1310)をフィッティングするステップと、
前記患者の歯列の前記一部の前記仮想3次元表示上の舌側咬頭を識別して、前記舌側咬頭に第1の舌側弧線(1311)をフィッティングするステップと、
第2の頬側弧線(1312)および第2の舌側弧線(1313)を含む、仮想歯ライブラリのライブラリ歯列弓形態を提供するステップであって、前記第2の頬側弧線(1312)および前記第2の舌側弧線(1313)は、それぞれ、前記ライブラリ歯列弓形態のライブラリ歯の頬側咬頭および舌側咬頭にフィッティングされたものである、ステップと、
前記第1の頬側弧線(1310)および前記第1の舌側弧線(1311)に、前記第2の頬側弧線(1312)および前記第2の舌側弧線(1313)をフィッティングするステップと、
前記仮想歯ライブラリから得られた歯の設計に基づいて、前記患者の前記少なくとも1本の支台歯についての初期修復物設計を提案するステップと
を含む、コンピュータにより実行される方法。 - 前記咬頭を識別するステップは、前記支台歯に近い前記患者の歯列の前記一部の咬頭を識別するステップを含む、請求項1に記載のコンピュータにより実行される方法。
- 前記第1の頬側弧線(1310)および前記第1の舌側弧線(1311)のサイズに対応するように前記第2の頬側弧線(1312)および前記第2の舌側弧線(1313)をサイズ変更またはスケーリングするステップをさらに含む、請求項1に記載のコンピュータにより実行される方法。
- 前記第2の頬側弧線(1312)および前記第2の舌側弧線(1313)の湾曲全体を変形させる全体的曲げプロセスを適用して、前記第2の頬側弧線(1312)および前記第2の舌側弧線(1313)上の点と前記第1の頬側弧線(1310)および前記第1の舌側弧線(1311)上の点との間の対応関係を確立するステップをさらに含む、請求項1に記載のコンピュータにより実行される方法。
- 前記ライブラリ歯列弓形態および前記患者の歯列の前記一部の前記仮想3次元表示上の点間の対応関係を確立することによって、前記ライブラリ歯列弓の個々のライブラリ歯を前記患者の歯列の前記一部の前記仮想3次元表示にスナッピングして局所的曲げプロセスを適用するステップをさらに含む、請求項1に記載のコンピュータにより実行される方法。
- 前記頬側咬頭を識別すること、前記第1の頬側弧線(1310)をフィッティングすること、前記舌側咬頭を識別すること、前記第1の舌側弧線(1311)をフィッティングすること、ならびに前記第2の頬側弧線(1312)および前記第2の舌側弧線(1313)をフィッティングすることのうち少なくとも1つのプロセスステップは、ユーザによる入力なしで計算システムにより自動で実施される、請求項1に記載のコンピュータにより実行される方法。
- 前記第2の頬側弧線(1312)および前記第2の舌側弧線(1313)をサイズ変更することは、ユーザによる入力なしで計算システムにより自動で実施される、請求項3に記載のコンピュータにより実行される方法。
- 前記患者の歯列の前記一部の前記仮想3次元表示の前記支台歯と対合歯列との最小距離パラメータが達成されているかどうかを判断するステップをさらに含む、請求項1に記載のコンピュータにより実行される方法。
- 前記支台歯形成のためのオフセット面コンポーネントを提供するステップと、前記オフセット面コンポーネントと前記対合歯列との距離を測定するステップとをさらに含む請求項8に記載のコンピュータにより実行される方法。
- 1つ以上の前記ステップはクラウドコンピューティング環境で実行される、請求項1に記載のコンピュータにより実行される方法。
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