JP7481270B2 - モデルの動的調整のための方法およびシステム - Google Patents

Description

（関連出願の相互参照）
この国際出願は、２０１８年６月２９日に出願された米国特許出願第１６／０２３，６７１号の利益を主張し、これは全ての目的のために参照により本明細書に組み込まれる。

本出願は一般にモデルのビューを動的に調整するための方法に関し、より詳細には、治療計画中にそのモデルの局所化領域に基づいてモデルのビューおよび／または向きを動的に調整するための方法およびシステムに関する。

修復物または歯列矯正アライナーを設計することなどの歯科欠損部を治療するために利用可能な様々な選択肢が存在する。１つの選択肢は口の中で充填材を手作業で塗布することであり、この場合歯科医師は虫歯を除去し、作り出された穴に充填材を詰める。より大きな欠損のための別の選択肢としては歯科医師により物理的印象を取ることであり、それを歯科技工室に送って石膏モデルを作製することができる。対向する歯および適切であれば咬合器の形態の顎運動を考慮に入れることにより、適切な歯科修復物、すなわちインレー、アンレー、パーシャルクラウン、クラウン、ブリッジ、テレスコープクラウン、部分義歯などの歯科補綴物を作製することが可能になり得る。

但しこれらの手作業によるプロセスは時間がかかり、かつ高価である。ＣＡＤ／ＣＡＭ技術は従来の作製方法の代わりとなり得、この技術では歯科修復物および歯科補綴物をコンピュータの助けを借りて作製することができる。３次元（３Ｄ）データは歯科用スキャナなどのハードウェアを用いて取得することができる。次いでスキャンされた３Ｄデータおよびディスプレイを用いて、歯科修復物のコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）データセットを仮想的に設計または計算することができる。次いで完成したＣＡＤデータセットをコンピュータ制御ミリングもしくは研削機（例えばＣＮＣ）またはラピッドプロトタイピングシステムにおいて機械加工することができる。しかし、設計中の歯表面の一部の鮮明なビューを得るためにユーザが治療計画中に修復物のビュー角度を手動で変えなければならないため、仮想修復物の設計は時間がかかる。

１つの手法では、ユーザはディスプレイの画面上に示されたデジタル画像の上にポインタを置いて、デジタル画像の一部の拡大ビューを画面上の固定された位置にある四角の中に現れるようにすることができる。この手法は、その四角がデジタル画像の一部を覆ってしまったり、ユーザが２つの異なる領域に同時に集中しなければならなかったりすることがあり、これは目に負担となり得るという点で好ましくない場合がある。さらにそのような拡大ビューは２Ｄ画像のために生成されるということしか知られていない。

さらに、いくつかのテキストエディタによりユーザが文書を表示している拡大レベルを変えることができるようにしてもよい。この手法は、拡大の変更が瞬時に生じ、その結果ユーザは拡大の変更後に自身が見ているものに関して混乱した状態になる場合があるという理由により好ましくない場合がある。さらに文書全体が同じ拡大レベルで表示されることがあり、そのためより高レベルの拡大で文書の一部を調べている間に「大きい写真」を見ることができない。さらにユーザはちょうどの拡大以外の方法で文書を変更したいと思う場合がある。

米国特許第９３７２５９０号は拡大鏡移動システムを開示しており、ここでは拡大鏡を表示領域にわたって移動させるためにドラッグ制御要素が選択される。

歯の治療中に、プレパレーション前に歯を隣接する歯と共にスキャンし、次いで対応する３Ｄモデルを計算することができる。

米国特許第７７０５８５８号は、積み重ねられた画像の中の少なくとも１つの画像が積み重ねられた画像の中の少なくとも１つの他の画像と重なっている第１の配置で配置された複数の画像を含む積み重ねられた画像を表示することができるディスプレイ上にデジタル画像を表示するための方法および装置を開示している。

米国特許第７７４６３６０号は、ターゲット領域を変更すれば拡大可視化も変更することができるように、ターゲット領域および相関する可視化をまとめるための方法および装置を開示している。

米国特許第７７６０１８７号は、ユーザがディスプレイをタッチした（タッチインタラクション）領域の周りの領域を拡大することができる方法を開示している。

米国特許第７８８９２１２号は、画面上に表示された視覚情報の選択された部分を仮想ルーペを用いて拡大するのを可能にするための方法および装置を開示している。

上記に関連する既存の限界ならびに他の限界は、作業しているモデルの表面に適合させた３Ｄモデルのビューおよび／または向きを生成するように３Ｄモデルのビューおよび／または向きを動的に調整するための方法によって克服することができる。３Ｄモデルの「動的調整」は以後、３Ｄモデルのビュー／可視化／レンダリングおよび／または向きの自動的、連続的および／または断続的調整を意味するように使用する場合がある。モデルはどんなモデルであってもよく（例えば３Ｄモデル、２Ｄモデル、２Ｄモデルのスタックなど）、好ましくは１本もしくは複数本の歯または歯の解剖学的構造の３Ｄモデルである。例えば、歯の３Ｄモデルの３Ｄモデルデータはメモリに存在していてもよく、かつ（ｉ）３Ｄモデルデータの一部はレンダリングされないままにしてもよく、かつ／またはユーザが最適化されたビューを有し得るようにディスプレイ上の３Ｄモデルまたはその３Ｄモデルの一部が変更（例えば削除、透明化など）された状態で現れることができるようにレンダリングしてもよく、かつ／または（ｉｉ）ユーザが好ましくは３Ｄモデル表面の遮られていないビューを有し得るように３Ｄモデルの向きを変えてもよく、この遮っているものは例えば、ビュー方向の３Ｄモデルの三角メッシュの最上の三角形（前記最上の三角形はスキャナに最も近い３Ｄモデルのｚ座標を含むバッファによって決定されている）がユーザによって関与されている表面の一部であるかを決定することにより検出してもよい。前記最上部が関与されている表面の一部でない場合に、関与されている表面が遮られており、かつ３Ｄモデルを再方向づけすることができるという結論に達してもよい。

本明細書における一態様では、本発明は、３Ｄモデル関与プロセスを特定する工程と、作業している３Ｄモデルの位置に最も近い３Ｄモデルの局所化領域を得る工程と、得られた局所化領域および関与プロセスに基づいて３Ｄモデルを調整する工程とを含む、３Ｄモデルを動的に調整するための方法を提供することができる。

本明細書における別の態様では、本発明の態様のいずれかは、以下の特徴のうちの１つまたは任意の組み合わせ、すなわち（ｉ）局所化領域に基づいて３Ｄモデルの向きを得ること、およびビュー方向を得ることを含み、調整する工程は得られた向きおよびビュー方向にさらに基づいている、（ｉｉ）調整する工程は当該向きおよびビュー方向が一致するように行われる、（ｉｉｉ）調整する工程は連続的および／または断続的である、（ｉｖ）調整する工程は（ａ）３Ｄモデルの回転、（ｂ）３Ｄモデルの平行移動、（ｃ）３Ｄモデルまたは当該モデルの一部の拡大、（ｄ）３Ｄモデルまたは当該モデルの一部の透明化、（ｅ）３Ｄモデルまたは当該モデルの一部の色づけを含む、（ｖ）当該向きは１本以上の面法線または局所化領域の面法線の平均に基づいている、（ｖｉ）３Ｄモデルは歯のモデルである、（ｖｉｉ）関与プロセスは３Ｄモデルの表面を変形させること／修飾することを含む、（ｖｉｉｉ）調整する工程は所定の閾値にさらに基づいている、（ｉｘ）所定の閾値は（ａ）１本以上の面法線または局所化領域の面法線の平均および（ｂ）ビュー方向によって形成された角度である、（ｘ）調整する工程はコンテキストアウェアネス工程を含み、かつ調整の程度は３Ｄモデルの特性に基づいている、（ｘｉ）この特性は歯の構造および／または歯の形状を含む、（ｘｉｉ）関与プロセスは操作者の連続的な動きである、あるいは（ｘｉｉｉ）それらの任意の組み合わせによってさらに特徴づけることができる。

別の態様では、３Ｄモデルを動的に調整するためのシステムであって、３Ｄモデル関与プロセスを特定し、作業している３Ｄモデルの位置に最も近い３Ｄモデルの局所化領域を得、かつ得られた局所化領域および関与プロセスに基づいて３Ｄモデルを調整するように構成された少なくとも１つのプロセッサを備えたシステムを提供することができる。

別の態様では、本システムの態様のいずれかは、以下の特徴のうちの１つまたは任意の組み合わせ、すなわち（ｉ）局所化領域に基づいて３Ｄモデルの向きを得、かつビュー方向を得るようにさらに構成されたプロセッサを備え、調整する工程は得られた向きおよびビュー方向にさらに基づいている、（ｉｉ）調整する工程は当該向きおよびビュー方向が一致するように行われる、（ｉｉｉ）調整する工程は連続的および／または断続的である、（ｉｖ）調整する工程は、（ａ）３Ｄモデルの回転、（ｂ）３Ｄモデルの平行移動、（ｃ）３Ｄモデルまたは当該モデルの一部の拡大、（ｄ）３Ｄモデルまたは当該モデルの一部の透明化、（ｅ）３Ｄモデルまたは当該モデルの一部の色づけを含む、（ｖ）当該向きは１本以上の面法線または局所化領域の面法線の平均に基づいている、（ｖｉ）３Ｄモデルは歯のモデルである、（ｖｉｉ）関与プロセスは３Ｄモデルの表面を変形させることを含む、（ｖｉｉｉ）調整する工程は所定の閾値にさらに基づいている、（ｉｘ）所定の閾値は（ｉ）１本以上の面法線または局所化領域の面法線の平均および（ｉｉ）ビュー方向によって形成された角度である、（ｘ）調整する工程はコンテキストアウェアネス工程を含み、かつ調整の程度は３Ｄモデルの特性に基づいている、あるいは（ｘｉ）それらの任意の組み合わせによってさらに特徴づけることができる。

歯の治療計画は、歯および残根の周りに周縁線を描くこと、インレー、アンレーおよびパーシャルクラウン、インプラント計画などを設計することなどの設計工程を含む場合がある。設計工程は歯科用ＣＡＤ／ＣＡＭマシーンのディスプレイなどのディスプレイ上で行うことができる。本明細書に記載されている方法およびシステムは、例えば治療計画手順を完了させるためにユーザが必要とするインタラクションの数を減らし、それにより効率を高め、かつ治療計画完了時間を短縮するための手段、治療計画中に３Ｄモデル上にオブジェクト（例えば線、円、曲線または不規則形状など）を描き、かつ描画の位置に最も近い３Ｄモデルの局所化領域に基づいて３Ｄモデルのビュー／向きを自動的に調整するための方法を提供することができる。これは例えば、ユーザが３Ｄ歯モデルなどの３次元（３Ｄ）モデルにインタラクティブに関与する場合に、当該モデルの向きをビュー方向（本明細書における一実施形態では表示平面に対して垂直な方向である）に対して自動的、連続的および／または断続的に変えることを含んでもよい。当該向きは例えば１本以上の面法線または面法線の平均に基づいていてもよい。本明細書ではビュー角度は、例えば３Ｄモデルの面法線とユーザのビュー方向との間の角度であってもよい。従ってユーザに作業しているモデルの表面の遮られていないビューを提供し、このようにしてユーザが作業している遮られた表面を現わすために当該モデルのビューを手動で変える回数を減らしてもよい。本明細書における一実施形態では、局所化領域のサイズは例えば単一の点から歯の側部の表面までの範囲であってもよい。

さらなる特徴および利点ならびに本明細書における様々な実施形態の構造および動作について添付の図面を参照しながら以下に詳細に説明する。

例示的な実施形態は本明細書において以下に与えられている詳細な説明および添付の図面からより完全に理解されるようになり、図面では同様の要素は同様の符号によって表されており、これらは例示としてのみ与えられており、従って本明細書における例示的な実施形態を限定するものではない。

本発明の一実施形態に係るシステムを示す図である。 本発明の一実施形態に係る例示的なコンピュータシステムのブロック図を示す。 本発明の一実施形態に係る３Ｄモデルおよびツールを示す図である。 歯の付け根の周りに描かれた周縁線を有する３Ｄモデル（例えばプレパレーション／残根）を示す。 歯の付け根の周りにより長い周縁線を有する図４の３Ｄモデルおよび３Ｄモデルの向きの対応する調整を示す。 面法線に対するビュー方向を示す。 面法線に対する別のビュー方向を示す。 本発明に係る方法の一実施形態を示す。 本発明に係る方法の別の実施形態を示す。

図の中の異なる図は、同じ構成要素を特定するために同じであってもよい少なくともいくつかの符号を有する場合があるが、そのような構成要素のそれぞれの詳細な説明は各図に関して以下に提供されていない場合がある。

本明細書に記載されている例示的態様に従って、治療計画中に３Ｄモデルを操作し、かつ前記操作の位置に最も近い３Ｄモデルの局所化領域に基づいて３Ｄモデルのビュー／向きを自動的に調整するための方法およびシステムを提供することができる。

本発明は、３Ｄモデル表面を変形させ／修飾し（形状を変えるなど）、かつ変形の位置に最も近い３Ｄモデル２６の局所化領域に基づいて３Ｄモデル２６（図３）の向きを自動的に調整するための方法を提供することができる。３Ｄモデル２６の向きを調整する前に３Ｄモデル表面を描画するか変形させるために、咬頭および裂溝ツールなどの描画／変形／インタラクションツールを用いてもよい。閾値を使用してもよく、この場合は閾値に達した後に３Ｄモデルのビューおよび／または向きを調整する。本明細書におけるさらに別の実施形態では、当該閾値としては、例えば１本以上の面法線６２（図６ａ）とビュー方向６１とによって形成される１つの角度／複数の角度が挙げられる。本明細書では、局所化領域が変わるつれて１本以上の面法線を動的に更新してもよい。３Ｄモデル２６またはその３Ｄモデルの一部のビュー／向きの調整としては、モデルの回転、モデルの平行移動、モデルの拡大、モデルの色づけおよび／またはモデルの透明化が挙げられる。モデルのビュー／向きの調整としては、コンテキストアウェアネス工程（任意の所与の時点で歯の解剖学的構造に関する情報を収集し、かつそれに応じて適合するための能力を必要とする工程）が挙げられ、ここでの調整の程度（例えば回転／平行移動の速度および拡大率を含む）は３Ｄモデル２６の特性または３Ｄモデルの一部の特性（歯の構造および形状など）の知識によって決まってもよい。

デンタルソリューションをモデル化および可視化するためのシステム
図１は、グラフィカルユーザインタフェース、タンジブルユーザインタフェース、タッチスクリーンインタフェース２１、ジェスチャ駆動インタフェース、または図３に示されているような歯の解剖学的構造の３Ｄモデル２６などのモデルを表示するために使用することができるそれ以外のユーザインタフェースなどのユーザインタフェース１２を備え、かつ本明細書における少なくとも１つの例示的な実施形態に従って構築および操作することができるシステム１０のブロック図を示す。ユーザインタフェース１２はコンピュータシステム１１の一部に接続されているかそれを構成していてもよい。モデル化システム１６を有するモデル化装置１４はプロセッサ１３に電気的に接続されていてもよい。モデル化装置１４および／またはモデル化システム１６は、（例えば、ユーザ入力またはユーザジェスチャ（タッチスクリーンジェスチャまたはタッチレスジェスチャなど）を決定および／または翻訳するためのユーザインタフェース１２の制御回路として、ユーザの動き／ジェスチャを検出するためのハンドヘルド制御装置として、および／または本明細書の後に記載されている可視化工程を行うためのメモリまたはメモリに記憶されている可視化命令として）本明細書に記載されている装置、構成要素および／またはシステムのいずれかの少なくとも一部を構成していてもよい。プロセッサ１３はコンピュータシステム１１の他の構成要素と電気通信していてもよく、あるいは異なるコンピュータシステムの一部であってもよい。手順を実行するために、プロセッサ１３は装置に記憶されている適切な命令をメモリにロードし、かつ次いでロードした命令を実行してもよい。

本システムは、光学式、レーザもしくはＸ線スキャナなどの外部装置１５から３Ｄモデルを生成するためのデータを任意に得てもよく、あるいは本システムは別の複数の３Ｄデータから３Ｄデータを生成してもよい。

本システムは１つ以上の入力装置１８、１９、例えばマウス、キーボード、スタイラス、トラックボール、または３Ｄモデル表面を描画するか変形させるための指などのナチュラルインプット備えていてもよい。

本明細書における具体的な一実施形態では、ユーザインタフェース１２は好ましくはタッチスクリーンインタフェース２１であり、入力装置１８、１９は指である。本明細書ではモデル化システム１６はタッチスクリーンインタフェース２１上で様々な操作者２５（指）ジェスチャを検出し、かつ前記検出されたジェスチャを本明細書の後に考察されているように対応する動作に対応づけしてもよい。３Ｄモデルのビュー／向きの動的調整はモデル化システム１６と連携してプロセッサ１３によって行ってもよく、ここでは、３Ｄモデル２６の表面３２を描画または修飾するための操作者２５によるユーザインタフェースの関与により、関与プロセス（ユーザによる３Ｄモデル上への描画、その変形またはその拡大縮小など）が進行するにつれて３Ｄモデルを調整するための動的調整を所定の基準に従って開始してもよい。本明細書では、ユーザが設計に集中することができるように、ユーザによるモデルの見え方の手動調整（動的調整とは対照的）を減少または排除してもよい。前記動的調整のための命令はモデル化システム１６によって制御してもよく、限定されるものではないが、（ｉ）モデルの回転、（ｉｉ）モデルの平行移動、（ｉｉｉ）モデルまたはモデルの一部の拡大、（ｉｖ）モデルまたはモデルの一部の透明化、（ｖ）モデルまたはモデルの一部の色づけ、（ｖｉ）その他が挙げられる。本明細書では、３Ｄモデルデータはメモリに存在していてもよく、かつインタフェース１２上で見られるような３Ｄモデルデータのレンダリングを変えてもよい。前記動的調整は、ユーザによって任意に設定することができる基準に従って行ってもよく、かつ限定されるものではないが、（ｉ）回転／平行移動の速度および（ｉｉ）３Ｄモデルの表面３２の拡大の拡大率を含んでもよい。さらに前記動的調整のための基準は任意に３Ｄモデルのコンテキストアウェアネスに基づいていてもよく、例えばそれは限定されるものではないが、（ｉ）隣接する歯の位置／サイズ、（ｉｉ）歯の強度、（ｉｉｉ）設計に必要とされる修復物の数、（ｉｖ）修復物、アライナーの設計の複雑性および／または（ｖ）その他などの３Ｄモデルの特性に基づいていてもよい。本明細書に記載されているシステムに従って、他のユーザインタフェースおよびそれらの対応する操作者２５のために同様のシステムを達成できることが当業者によって理解されるであろう。

デンタルソリューションをモデル化および可視化するためのコンピュータシステム
３Ｄモデルの局所化領域に基づいて３Ｄモデルのビュー／向きを動的に調整するためのシステム１０について記載してきたが、次に本明細書に記載されている例示的な実施形態の少なくともいくつかに従って用いることができるコンピュータシステム１００のブロック図を示す図２を参照する。本明細書では様々な実施形態をこの例示的なコンピュータシステム１００に関して説明している場合があるが、この説明を読んだ後に、他のコンピュータシステムおよび／またはアーキテクチャを用いて本開示を実施する方法が当業者に明らかになるであろう。

本明細書における例示的な一実施形態では、コンピュータシステム１００の少なくともいくつかの構成要素は、図１のコンピュータシステム１１を構成しているかそこに含まれていてもよい。コンピュータシステム１００は、少なくとも１つのコンピュータプロセッサ１２２および少なくとも１つのモデル化装置１５０、モデル化システム１５２、ユーザインタフェース１２６および入力ユニット１３０を備えていてもよく、これは本明細書に記載されている装置、構成要素および／またはシステムのいずれかの少なくとも一部を構成していてもよく、かつ／またはそれぞれ図１のプロセッサ１３、モデル化装置１４、モデル化システム１６、ユーザインタフェース１２および入力装置１８、１９を構成しているかそれらに含まれていてもよい。コンピュータプロセッサ１２２は、例えば中央処理装置、複数の処理装置、特定用途向け集積回路（「ＡＳＩＣ」）またはフィールドプログラマブルゲートアレイ（「ＦＰＧＡ」）などを含んでもよい。プロセッサ１２２は、通信インフラ１２４（例えば通信バスまたはネットワーク）に接続されていてもよい。本明細書における一実施形態では、プロセッサ１２２は、「設計が進行中である」または「３Ｄモデル２６が関与されている」という指示を受けてもよく、かつモデル化システム１５２のメモリおよび／またはコンピュータシステム１００の１つ以上のストレージユニットから３Ｄモデルのビュー／向きの動的調整に関する命令を得てもよい。次いでプロセッサ１２２は命令をロードし、かつロードした命令を実行してもよい。次いで３Ｄモデルのビュー／向きのこの動的調整はディスプレイユニット１２８上で行ってもよい。

ユーザインタフェース（または他の出力インタフェース）１２６は、ディスプレイユニット１２８上に表示するために通信インフラ１２４から（またはフレームバッファ（図示せず）から）ビデオグラフィックス、テキストおよび他のデータを転送してもよい（これは例示的な一実施形態では、図１のディスプレイユニット１２８を構成しているかそこに含まれていてもよい）。例えばユーザインタフェース１２６は、グラフィックス処理装置と共にビデオカードを備えていてもよい。

コンピュータシステム１００は、情報をコンピュータプロセッサ１２２に送信するためにコンピュータシステム１００のユーザによって使用することができる入力ユニット１３０も備えていてもよい。本明細書における例示的な一実施形態では、入力ユニット１３０はタッチスクリーンインタフェース２１上で使用される指またはスタイラスである。入力ユニット１３０は代わりとして、トラックボールあるいはキーボードまたはスタイラスまたはジェスチャ認識装置などの他の入力装置であってもよい。一例では、ディスプレイユニット１２８、入力ユニット１３０およびコンピュータプロセッサ１２２は集合的にユーザインタフェース１２６を構成してもよい。

動的調整をもたらす１つ以上の工程は、コンピュータ可読プログラム命令の形態で非一時的記憶装置に記憶されていてもよい。手順を実行するために、プロセッサ１２２は記憶装置に記憶されているような適切な命令をメモリにロードし、かつ次いでロードした命令を実行する。

図２のコンピュータシステム１００は、ランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）であってもよいメインメモリ１３２をさらに備えていてもよく、かつ補助メモリ１３４も備えていてもよい。補助メモリ１３４としては、例えばハードディスクドライブ１３６および／または取外し可能なストレージドライブ１３８（例えば、フロッピーディスクドライブ、磁気テープドライブ、光ディスクドライブおよびフラッシュメモリドライブなど）が挙げられる。取外し可能なストレージドライブ１３８は、周知の方法で取外し可能なストレージユニット１４０から／に読み出しおよび／または書き込みしてもよい。取外し可能なストレージユニット１４０は、取外し可能なストレージドライブ１３８によって書き込みおよび読み出しすることができる例えばフロッピーディスク、磁気テープ、光ディスクおよびフラッシュメモリ装置などであってもよい。取外し可能なストレージユニット１４０としては、コンピュータ実行可能ソフトウェア命令および／またはデータを記憶している非一時的コンピュータ可読記憶媒体が挙げられる。

さらなる他の実施形態では、補助メモリ１３４としては、コンピュータ実行可能プログラムまたはコンピュータシステム１００にロードされる他の命令を記憶している他のコンピュータ可読媒体が挙げられる。そのような装置としては、取外し可能なストレージユニット１４４とインタフェース１４２（例えば、プログラムカートリッジとカートリッジインタフェース）、取外し可能なメモリチップ（例えば、消去可能プログラム可能リードオンリーメモリ（「ＥＰＲＯＭ」）またはプログラム可能リードオンリーメモリ（「ＰＲＯＭ」））と関連するメモリソケット、ならびに他の取外し可能なストレージユニット１４４とソフトウェアおよびデータを取外し可能なストレージユニット１４４からコンピュータシステム１００の他の部分に転送するのを可能にするインタフェース１４２が挙げられる。

コンピュータシステム１００は、ソフトウェアおよびデータをコンピュータシステム１００と外部装置との間で転送するのを可能にする通信インタフェース１４６も備えていてもよい。そのようなインタフェースとしては、モデム、ネットワークインタフェース（例えば、イーサネットカードまたはＩＥＥＥ８０２．１１無線ＬＡＮインタフェース）、通信ポート（例えば、ユニバーサル・シリアル・バス（「ＵＳＢ」）ポートまたはファイアワイヤ（登録商標）ポート）、パーソナルコンピュータメモリカード国際協会（ＰＣＭＣＩＡ」）インタフェースおよびブルートゥース（登録商標）などが挙げられる。通信インタフェース１４６を介して転送されるソフトウェアおよびデータは信号の形態であってもよく、これは通信インタフェース１４６によって送信および／または受信できるものであればよい電子、電磁、光または別の種類の信号であってもよい。信号は通信路１４８（例えばチャネル）を介して通信インタフェース１４６に提供されてもよい。通信路１４８は信号を運ぶものであり、ワイヤまたはケーブル、ファイバーオプティックス、電話線、セルラーリンクまたは無線周波数（「ＲＦ」）リンクなどを用いて実装されていてもよい。通信インタフェース１４６は、ソフトウェアまたはデータあるいは他の情報をコンピュータシステム１００とリモートサーバまたはクラウドベースのストレージ（図示せず）との間で転送するために使用してもよい。

１つ以上のコンピュータプログラムまたはコンピュータ制御ロジックは、メインメモリ１３２および／または補助メモリ１３４に記憶されていてもよい。またコンピュータプログラムは通信インタフェース１４６を介して受信されてもよい。コンピュータプログラムとしては、コンピュータプロセッサ１２２によって実行された場合に、コンピュータシステム１００に本明細書の後に記載されている方法を実行させるコンピュータ実行可能命令が挙げられる。従ってコンピュータプログラムは、デンタルソリューションをモデル化および可視化するためにコンピュータシステム１００および本システムの他の構成要素を制御してもよい。

別の実施形態では、ソフトウェアは非一時的コンピュータ可読記憶媒体に記憶されており、かつ取外し可能なストレージドライブ１３８、ハードディスクドライブ１３６、および／または通信インタフェース１４６を用いてコンピュータシステム１００のメインメモリ１３２および／または補助メモリ１３４にロードされてもよい。制御ロジック（ソフトウェア）は、プロセッサ１２２によって実行された場合に、コンピュータシステム１００およびより一般にはデンタルソリューションをモデル化および可視化するための本システムに本明細書に記載されている方法のいくつかの全てまたはいくつかを実行させる。

本明細書に記載されている機能を実行するためのそのような他のハードウェア構成の実装は、本明細書を考慮すれば関連する技術分野の当業者には明らかになるでろう。

デンタルソリューションをモデル化および可視化するための方法
図２のコンピュータシステム１００について説明してきたが、次にデンタルソリューションをモデル化および可視化するための方法１０１について、治療計画中にそのモデルの局所化領域に基づいてモデルのビューおよび／または向きを動的に調整する方法を示す図７～図８と併せてさらに説明する。

本発明は、ユーザが３Ｄモデル２６の表面３２または位置３１（クリック、タッチまたは入力装置（もしくはそれ以外）を介したユーザと３Ｄモデルとのそれ以外のインタラクションにより得られる３Ｄモデル上の点など）に／と関与および／またはインタラクトしている際に３Ｄモデルを調整する工程（例えばそれを移動させること、その上にオブジェクトを置くこと、その上に描画することなど）を含んでもよい。そのようなインタラクション中に、ユーザが関与されている表面３２の遮られていないビューを有するのを可能にし得る方法で、ユーザからの少ない入力または入力がない状態で３Ｄモデル２６を自動的に調整することができる。この調整は、関与位置／点３１に最も近い３Ｄモデルの局所化領域に基づいていてもよい。またこの調整は、その設計が進行するにつれて、ユーザがそのユーザによって関与されている任意の表面３２の連続的に遮られていないビューを有し得るように好ましくは連続的（かつ任意に自動的）であってもよい。本明細書では、ユーザは関与されている表面３２の例えば直交ビューを有していてもよい。あるいは、現在関与されている表面３２をブロックしている可能性がある３Ｄモデルの任意の部分を３Ｄレンダリング方法により除去するか透明にしてもよい。従ってユーザは、例えば表面３２に沿って移動されるオブジェクトが視野外に移動したという理由で３Ｄモデルの向きを手動で補正するために停止することを必要とすることなく、表面３２を設計および／または修飾し続けることができる。３Ｄモデル２６が動的に調整されるため、ユーザは時間を節約することができ、かつ設計プロセスはより効率的になり得る。

本明細書における本発明の例示的な一実施形態では、３Ｄモデル上の領域のクリックまたはタッチにより位置／点３１または表面３２を定めてもよく、ここではユーザ方向に対する３Ｄモデルの向き（例えば図６ａに示されているような角度α、ビュー方向６１に対する位置／点３１の面法線６２または表面３２内の点の面法線の平均（図示せず））を計算してもよい。例示的な一実施形態では、この計算は、（ｉ）例えばｍｍ^２で面積を定めること、（ｉｉ）定められた領域内で三角形メッシュの三角形を決定すること、（ｉｉｉ）これらの三角形の法線を計算すること、（ｉｖ）それぞれにそれらの対応する三角形の表面サイズを掛けた全ての法線ベクトルを加算することにより共通するベクトルを定めること、および（ｖ）共通するベクトルを正規化すること（例えばそれに長さ「１」を与えることにより）によって達成してもよい。次いで、計算した面法線または面法線の平均が図６ｂに示されているような見ている人の方向に一致するように、表面３２または位置／点３１の向きを例えば３Ｄ物体を回転させることにより適合させてもよい。

本明細書における別の例示的な実施形態では、線（例えば第１の周縁線２２）などの図形を３Ｄモデル２６上に描いていてもよい。第１の周縁線２２の描画中に、３Ｄモデル２６に対する向き／ビュー方向は、現在のインタラクション位置／点３１の面法線を連続的に辿ったものであってもよい。本明細書では、当該向きのこの適合／動的調整中に、現在のインタラクション点３１の１つ以上の表面３２を１つ以上の表面３２の拡大／縮小された表面２４を表示するために拡大／縮小させてもよい。同様の実施形態では、３Ｄモデルのビュー／向きの動的調整は、関与されている表面３２のコンテキストアウェアネスに対応するように構成されていてもよい。例えば、３Ｄモデルの解剖学的に顕著な領域（大きい曲率、エッジ、割れ目、穴、歯の咬頭、亀裂またはイクエータ（ｅｑｕａｔｏｒ）など）を例えば数学的手段または物体認識手段により検出してもよく、かつ表面３２の自動ズームイン／アウトまたはビュー方向適合を好ましくは自動的に開始してもよい。さらにユーザは表面３２上での自身の設計または移動速度を減速または加速してもよく、かつ表面３２の自動ズームイン／アウトまたはビュー方向適合をその表面３２のために開始してもよい。さらにズームされた領域のサイズをユーザインタフェース１２の解像度またはサイズに適合または一致させてもよい。これによりインタフェース１２上での「実世界」寸法の拡大を保証してもよい。さらになお、拡大／縮小された表面２４を設計中にユーザによって操作および／または制御してもよい。本明細書では、タッチスクリーン２１上での指ジェスチャなどのジェスチャを使用してもよく、ここでは例えば拡大／縮小された表面２４のサイズすなわちズーム率を変えてもよい。第１の例では、親指は拡大／縮小された表面２４の境界の上／外側にあってもよく、第２の指は境界のサイズ（拡大されている領域）を拡大／縮小してもよい。第２の例では、両方の指を拡大された領域の境界の中に置いてズーム率を制御してもよい。第３の例では、２本の指で拡大鏡のサイズおよびズーム率を同時に変えてもよい。本明細書では、ユーザは１本の指をタッチスクリーン２１上に維持してもよい（例えば線を描き、かつ拡大鏡がアクティブである間）。第２の指をタッチスクリーン２１上に置く場合、描画を休止して拡大鏡およびそのズーム率を制御するのを可能にしてもよい。本明細書に記載されている同じもしくは同様の機能を行うための同じもしくは他のユーザインタフェース１２における同じもしくは他のジェスチャの実施は、本明細書を考慮すれば関連する技術分野の当業者には明らかであろう。

本明細書における別の例示的な実施形態では、線（例えば第２の周縁線２３）などの図形を３Ｄモデル２６上に描いてもよい。第２の周縁線２３の描画中に、３Ｄモデル２６に対する向き／ビュー方向は現在のインタラクション点の面法線を連続的に辿ったものであってもよい。本明細書では、当該向きのこの適合／動的調整中に、３Ｄモデル２６の１つ以上の表面２８が関与されている表面のビューをブロックする場合がある。次いで、直接ビューを妨げている１つ以上の表面２８を図３に示されているように例えば隠したり、クリップしたり、あるいは透明にレンダリングしてもよい。さらなる実施形態では、本方法は、（ｉ）３Ｄモデル２６上へのマーカーの位置決め、（ｉｉ）３Ｄモデル２６の表面の変形、（ｉｉｉ）３Ｄモデルの表面に対する位置に３Ｄ相関を有し、かつその相関がユーザによって変えられるインタラクション要素の移動または使用を可能にする要素などの３Ｄ ＣＡＤインタラクション要素などのインタラクションツール２７を用いる場合に適用可能であってもよい。本明細書では、インタラクション要素を３Ｄモデル２６の表面の上に／に沿って移動させた場合にユーザがそれらをユーザのビュー方向に対して３Ｄモデル２６の側面または背面に移動させないように、当該モデルを自動的に回転またはズームさせてもよい。例えば図４は、歯の付け根の周りに描かれた周縁線２２ａを有する３Ｄモデル２６ａのプレパレーション４２を示す。ユーザが周縁線２２ａを延長された周縁線２２ｂまで引き伸ばす際に、延長された周縁線２２ｂを描くために歯の解剖学的構造の一部４４を目に見えるようにするために、３Ｄモデル２６ａの向きを図４に示されているような第１の向きから図５に示されているような第２の向きに変えてもよい。

本方法の別の実施形態では、３Ｄモデル２６のビューおよび／または向きの調整を部分的に行ってもよい。本明細書では、閾値に達した後にこの調整を行ってもよい。当該閾値は任意に予め決められていてもよい。当該閾値は例えば、（ｉ）面法線とビュー方向との間の角度の大きさおよび／または（ｉｉ）描画のサイズ（例えば描かれた線の長さ）および／または（ｉｉｉ）描画による表面の積算および網羅された曲率に基づいていてもよい。同様に、ビューにおける「ホッピング」すなわち不安定な変化を減少または排除するための調整前に、レイテンシ（観察される時間期間など）が観察された後に動的調整が行われるように、レイテンシを採用してもよい。一実施形態では、面法線とビュー方向との間の角度の大きさの閾値は例えば３°超の角度（例えば５°超の角度）であってもよい。別の実施形態では、描かれた線の長さの閾値（例えば開始位置から現在の位置まで）は３ｍｍ超の長さ（例えば５ｍｍ超の長さ）であってもよい。別の実施形態では、図形／曲線の積算された曲率の長さの閾値（例えば開始位置と現在の位置との間の曲率）は３ｍｍ超の長さ（例えば５ｍｍ超の長さ）であってもよい。別の実施形態では、レイテンシ値の閾値（例えば描画の開始時間から現在の時間まで）は０．５秒超の時間（例えば１秒超の時間）であってもよい。

さらに別の実施形態では、動的調整はユーザによって開始してもよい。本明細書では、例えば描画の閾値に基づいて自動的、連続的および／または断続的調整を開始するためのコマンドがユーザによって与えられるまで、ユーザは３Ｄモデル２６を手動で調整してもよい。別の実施形態では、描画をコースから外れて完了することができないように、動的調整が行われる際に描画プロセスを休止してもよい。さらに、進行中の描画がユーザの視野外である表面に達した後に、動的調整を任意に開始してもよい。さらに別の例示的な実施形態では、３Ｄモデルの向きの変更はピボット点に基づいていてもよく、このピボット点はユーザによって関与されている最後または現在の点であり、３Ｄモデルをそのピボット点で回転させる。

本方法の別の実施形態では、動的調整中に３Ｄモデルの不安定またはちらついた動きを回避するために、閾値補償平滑化計算がビュー／向きの調整のために有用となる場合があり、ここでは閾値補償平滑化計算は、３Ｄモデルとのインタラクション中の調整により不要にビューの混乱を有する結果とならないようなユーザ描画による３Ｄ表面上での積算された曲率および／または距離に関するものであってもよい。

図７～図８は、工程Ｓ１０においてディスプレイ上で３Ｄモデルをレンダリングすることを含む本明細書に記載されている例示的方法を示す。プロセッサ１３、１２２はモデル化システム１６と連携してユーザ関与またはインタラクションプロセスを検出してもよく、かつ検出された局所化領域および関与プロセスに基づいて３Ｄモデルを調整してもよい。例えばプロセッサ１３、１２２は操作者２５の１回のクリックまたは連続的な動きを検出してもよい。プロセッサ１３、１２２が１回のクリックを検出した場合、３Ｄモデル２６を好ましくは調整されないままにしてもよい。プロセッサ１３、１２２が操作者２５の連続的な動きを検出した場合、プロセッサは例えば工程Ｓ１３に示すように３Ｄモデルを回転させることにより３Ｄモデルを調整してもよい。この調整は、ユーザのビュー方向６１と操作者２５の位置（タッチスクリーンディスプレイを用いた場合の３Ｄモデル２６の表面上の指位置など）の面法線との間の所定の値ｘを超える角度αに基づいていてもよい（工程Ｓ１２）。図８に示されている別の実施形態では、３Ｄモデルの調整（例えば回転）は、角度αが所定の値ｘを超える場合には工程Ｓ１４のように連続的であってもよい。

上記説明を考慮すれば、本明細書に記載されている例示的な実施形態が前記３Ｄモデル２６の局所化領域に基づいて３Ｄモデル２６のビュー／向きを動的に調整するための方法およびシステムを提供することを理解することができる。本方法およびシステムは、治療計画中にユーザが当該モデルのビュー／向きを手動で調整する回数を減らすのに有用であり得る。

特に定義されていない限り、本明細書で使用される全ての技術および科学用語は本発明が属する技術分野の当業者によって一般に理解される同じ意味を有する。本開示の実践または試験において本明細書に記載されているものと同様もしくは同等である方法および材料を使用することができるが、好適な方法および材料は上に記載されている。本明細書において言及されている全ての文献、特許出願、特許および他の参考文献は、適用法および規制によって可能な程度までそれら全体が参照により組み込まれる。本開示はその趣旨または必須の属性から逸脱することなく他の具体的な形態で実施することができ、かつ従って本実施形態はあらゆる点において例示的なものであり限定的なものではないものとみなすことが望ましい。本明細書の中で利用されているあらゆる見出しは単に便宜上のものであり、法的もしくは限定的効果は有していない。

Claims (9)

1. ３Ｄモデル関与プロセスを使用し、３Ｄモデルを画面上で関与する工程と、
   前記３Ｄモデル関与プロセスを特定する工程と、
   関与している３Ｄモデルの位置に最も近い３Ｄモデルの領域を定めることにより、前記３Ｄモデルに最も近い前記３Ｄモデルの局所化領域を得る工程であって、前記３Ｄモデルの局所化領域と前記関与している３Ｄモデルの位置は同じ画面上にあり、前記３Ｄモデルは歯科用モデルである、前記３Ｄモデルに最も近い前記３Ｄモデルの局所化領域を得る工程と、
   前記得られた局所化領域又は関与している３Ｄモデルの位置の方向を計算する工程と、
   関与されている３Ｄモデルの表面が遮られたビューを取得した場合、前記得られた局所化領域又は関与している３Ｄモデルの位置の方向及び前記関与プロセスに基づいて、前記３Ｄモデルを調整し、１本以上の面法線、前記局所化領域又は前記関与している３Ｄモデルの位置の面法線の平均と、ビュー方向が一致することにより、関与している３Ｄモデルの表面の遮るものがない、または実質的に遮るものがないようになる、前記３Ｄモデルを調整する工程と、
   を含む、３Ｄモデルを動的に調整するための方法。
2. 前記調整する工程は自動的、連続的および／または断続的である、請求項１に記載の方法。
3. 前記調整する工程は、（ｉ）前記３Ｄモデルの回転、（ｉｉ）前記３Ｄモデルの平行移動、（ｉｉｉ）前記３Ｄモデルまたは前記３Ｄモデルの一部の拡大、（ｉｖ）前記３Ｄモデルまたは前記３Ｄモデルの一部の透明化、および／または（ｖ）前記３Ｄモデルまたは前記３Ｄモデルの一部の色づけを含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記関与プロセスは前記３Ｄモデルの表面を変形させること／修飾することを含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記調整する工程は所定の閾値にさらに基づいている、請求項１に記載の方法。
6. 前記調整する工程はコンテキストアウェアネス工程を含み、かつ前記調整の程度は前記３Ｄモデルの特性に基づいている、請求項１に記載の方法。
7. 前記特性は歯の構造および／または歯の形状を含む、請求項６に記載の方法。
8. 前記関与プロセスは操作者の連続的な動きである、請求項１に記載の方法。
9. ３Ｄモデル関与プロセスを特定し、
   作業している前記３Ｄモデルの位置に最も近い前記３Ｄモデルの局所化領域を得、
   関与している３Ｄモデルの位置に最も近い３Ｄモデルの領域を定めることにより、前記３Ｄモデルに最も近い前記３Ｄモデルの局所化領域を得て、ここで前記３Ｄモデルの局所化領域と前記関与している３Ｄモデルの位置は同じ画面上にあり、前記３Ｄモデルは歯科用モデルであり、
   前記得られた局所化領域又は関与している３Ｄモデルの位置の方向を計算し、
   関与されている３Ｄモデルの表面が遮られたビューを取得した場合、前記得られた局所化領域又は関与している３Ｄモデルの位置の方向及び前記関与プロセスに基づいて、前記３Ｄモデルを調整し、ここで１本以上の面法線、前記局所化領域又は前記関与している３Ｄモデルの位置の面法線の平均と、ビュー方向が一致することにより、関与している３Ｄモデルの表面の遮るものがない、または実質的に遮るものがないようになる、
   ように構成された少なくとも１つのプロセッサを備える、３Ｄモデルを動的に調整するためのシステム。

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