JPH0142691B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、被験者の歯列弓の形状を口腔外から
超音波を用いて測定する歯列弓形状測定装置に関
するものである。

歯料の診断のために歯顎部のＸ線像を展開され
た状態で撮影することはいわゆるＸ線断層撮影法
として知られており、撮影はＸ線発生器とＸ線フ
イルム装置とを結ぶ線が常に歯列弓に対して一定
の角度（例えば直角）で交わるように保ちながら
Ｘ線発生器とＸ線フイルム装置を歯列弓の形状に
応じて移動させて行なわれる。このため、一般に
は歯列弓の形状を３個の円弧の複合曲線で近似さ
せ、この近似曲線に沿つてＸ線発生器とＸ線フイ
ルム装置を移動させるオルソパントモグラフイ法
が知られており、その他、歯列弓を楕円形で近似
する方式も公知である（例えば特公昭47―36953
号公報参照）。しかしながら、歯列弓の形状や大
きさにはかなりの個体差があるので、これらのす
べてを円弧の複合曲線や楕円曲線で近似するには
無理があり、撮影されたＸ線像に焦点ぼけなどを
生じて画質が低下するという問題点がある。

このために、被験者の歯列弓を直接測定し、こ
の測定結果に応じてＸ線撮影装置を制御すること
も試みられており、例えば被験者の口腔内に咬合
プレートを挿入し、咬合プレートの圧力接点のス
イツチング状態により個々の被験者の歯列弓の形
状を測定することが提案されている（特開昭56―
136500号公報参照）。しかしながら、この咬合プ
レート方式では咬合圧センサを使用しているた
め、得られる測定結果は歯牙の咬合面の歯列弓の
形状であり、臨床上必要な歯けい部の歯列己とは
異なるものしか得ることができない。また電気接
点を有するプレートを口腔内に挿入することは感
電の危険性があつて安全面から好ましくないもの
であり、更にＸ線撮影装置と組合わせて使用する
場合には、プレートの影が写らないように歯列弓
の測定終了後プレートを取出す必要があり、この
時にせつかく位置付けされた被験者の口腔位置が
ずれてしまうという問題点もある。

本発明はこのような点に着目し、歯けい部の歯
列弓の測定を正確、簡単且つ安全に行ない、また
測定した状態のままで支障なくＸ線撮影を行なう
ことが容易な歯列弓形状測定装置を提供すること
を目的としてなされたものであり、超音波距離測
定センサとこの超音波距離測定センサの変位量を
検出するセンサ位置検出器とからなり、測定の基
準位置となる支持部材にほぼ弧状の配列となるよ
うに取付けられた複数個の距離測定部と、各超音
波距離測定センサを被験者の顎部外面にそれぞれ
当接させて測定した時の該センサから被測定歯牙
までの距離を示すデータと測定時の支持部材に対
する該センサの位置を示すデータとから各測定点
における支持部材に対する被測定歯牙の位置を計
算して歯列弓の形状を算出する演算部とを備えた
ことを特徴としている。

今、上顎及び下顎の歯列に接する２次のＸ―Ｙ
平面を考え、左右の中切歯の中間を（Ｘ，Ｙ）＝
（０，０）座標となるように位置付けし、Ｘ軸を
左右方向、Ｙ軸を前後方向にとると、歯列弓に合
致した断層軌道は下記の４次式で近似可能であ
り、曲線上の４点の（Ｘ，Ｙ）座標が定まれば係
数a₄〜a₁を算出することができる。

ｙ＝a₄x⁴＋a₃x³＋a₂x²＋a₁x ……(1) 本発明はこのような原理に基づいて、形状の既
知な支持部材に複数個の距離測定部を設け、この
支持部材を基準として支持部材に対する超音波距
離測定センサの位置と、超音波距離測定センサか
ら歯列弓までの距離を測定し、これらのデータを
演算部で処理して各測定個所の座標を求め、前記
(1)式の各係数を計算することにより、被験者の歯
列弓の形状を算出するものである。従つて、本発
明によれば、漏電等の危険があり、またＸ線撮影
の障害ともなる咬合プレートのようなものを口腔
内に挿入せず、被験者の顎部外面すなわち頬面に
距離測定部を触れるだけで測定が可能であるか
ら、測定を簡単且つ安全に行なうことができ、測
定個所を適正に選定することにより歯けい部の歯
列弓形状を測定することができ、演算部で制御さ
れるＸ線撮影装置と組合わせることにより、測定
結果とそのまま利用して口腔位置を動かすことな
くＸ線断層写真の撮影などを実施することができ
るのである。

また本発明においては、演算部の前記装置に複
数の異なる歯列弓モデルを記憶させておき、測定
結果から算出された歯列弓形状を記憶されている
各モデルと比較し、最も近い形状の歯列弓モデル
を選択するような構成とすることも可能であり、
例えば本出願人の出願に係る特願昭57―31427号
のＸ線撮影装置と組合わせれば、電気パルス数を
変化させることにより測定した歯列弓形状に応じ
た任意の断層のＸ線撮影を行なうことができる。

本発明装置と組合わされるＸ線撮影装置は、回
転可能なアームの両端にＸ線発生器とＸ線フイル
ム装置とが互いに対向して設けられアームが前述
したＸ―Ｙ平面に沿つて移動するように構成され
たもの、例えば本出願人の出願に係る特公昭55―
1053号公報に記載されているものが用いられる。

次に、上述のようなＸ線撮影装置と組合わせた
場合の実施例について図面を参照しながら説明す
る。

第１図は、距離測定部を被験者の顎部に当接さ
せた状態の歯列弓を含む面に沿う平面図である。
図において１は被験者の歯列弓、２は頬面、３は
円弧状に湾曲した支持部材、７は支持部材３に取
付けられた複数個（図示の例では４個）の距離測
定部であり、距離測定部７はセンサ位置検出器で
ある直線摺動型ポテンシヨメータ４と超音波距離
測定センサ５とからなつている。

第２図は距離測定部７の具体的な構成の一例を
示すものであり、ポテンシヨメータ４の本体４１
が支持部材３に固定され、本体４を貫通した摺動
棒４２の先端にねじを切つて超音波距離測定セン
サ５を取付けてあり、４３はポテンシヨメータ４
の出力リード線、６は超音波距離測定センサ５を
頬面２に押付けるためのスプリングである。５１
はセンサハウジング、５２はセンサ出力リード
線、５４はPZT等の超音波発生用圧電素子であ
り、圧電素子５４の前部は薄板からなる金属ケー
ス５５の内面にエポキシ系接着剤等を用いて接着
され、後部には同様の接着剤により電極５６が接
着され、前記リード線５２はこの金属ケース５５
と電極５６から引出されており、金属ケース５５
はシリコンゴム接着剤等の振動吸収性の接着剤層
５３を介してセンサハウジング５１に接合されて
いる。５７は金属ケース５５の前面に設けられた
インピーダンス整合層であり、圧電素子５４の振
動によつて発生した超音波を頬面あるいは口唇面
へ能率よく伝播させると同時に、歯牙より反射し
てきた超音波を効率よく受信するために、圧電素
子５４の特性インピーダンスと人体頬部の特性イ
ンピーダンスとの相乗平均値の特性インピーダン
スを特ち、超音波伝播方向の長さは使用周波数に
おける整合層５７内の波長の1/4の大きさになる
ように構成されている。具体的な材料としては、
例えばエポキシ樹脂等のプラスチツク材料にゴム
微粒子をある量だけ混入したものなどが用いられ
る。

第３図は超音波距離測定センサ５によつて該セ
ンサ５と歯列弓１との距離を測定する電気回路の
ブロツク図、第４図は同回路のパルスタイミング
チヤートである。

第３図において、３１１は発振器であり、第４
図ａに示すような一定周波数の信号を測定中連続
発振する。３１０はゲート回路で、発振器３１１
の出力を第４図ｂに示すようなある一定周期のバ
ースト波に変換し、次段のパワーアンプ３０９に
供給してパワーアンプ３０９の出力によつて圧電
素子５４は駆動され、第４図ｃに示すような超音
波信号を送波する。送波された超音波は頬肉内部
を伝播して歯牙表面で反射し、第４図ｄに示すよ
うなエコーシグナルとなつて圧電素子５４に受信
される。

圧電素子５４に受信された超音波エコーシグナ
ルは、コンデンサ３０１を通過して第1RFアンプ
３０２で増幅され、半固定抵抗３０３により適当
なレベルに調整された上次段の第2RFアンプ３０
４で増幅され、第４図ｅに示すような信号がスレ
シヨルド検波器３０５に入力される。ここで、信
号は第４図ｆのように全波検波されて破線で示す
包絡線のような検波電圧を発生し、第４図ｆに示
すスレシヨルド電圧E_THより検波電圧が高くなつ
た時のみ、第４図ｇに示すような出力信号が得ら
れる。

３０６は第４図ｂのバースト波の送信開始と同
時に定電圧または定電流で積分動作を開始し、第
４図ｇの出力信号の立上りで積分動作を停止する
積分回路であり、第４図ｈに示す波形が得られる
と同時にこの波形のピーク値をサンプルホールド
回路３０７が保持し、第４図ｉで示すようなホー
ルド電圧が出力される。このホールド電圧の値は
バースト波の送信開始からエコーシグナルの受信
開始までの時間、すなわち伝播媒質である人体頬
部の肉質が音響的に見て一定であると仮定した場
合の圧電素子５４と歯牙との距離（正確には往復
距離）に比例した大きさとなつているので、これ
をＡ／Ｄコンバータ３０８で後述の演算部４０１
に入力できるデジタル信号に変換するのである。

なお、第４図ｂのバースト波の発信時には、ゲ
ート回路３１０から第４図ｂに破線で示した制御
信号を第2RFアンプ３０４に送つて第2RFアンプ
３０４の利得を低下させ、第４図ｄに破線で示し
た期間に送信バースト波によつて上記の受信回路
が誤動作しないようにしてある。また第３図のａ
〜ｉは各回路における信号波形を第４図ａ〜ｉに
対応させて同一符号で示したものである。

次に第５図及び第６図について説明する。第５
図において４０１は演算部、４０２は演算部４０
１を操作する制御パネル、４０３は演算部４０１
を動作させる基準となるクロツク発振器、４０４
は第１図〜第４図で説明した超音波センサ部であ
り、Ａ／Ｄコンパータ３０８の出力信号が入力さ
れる。また４０５は第１図及び第２図に示したポ
テンシヨメータ４の抵抗値に比例した出力を演算
部４０１に入力できるデジタル信号に変換する
Ｒ／Ｄ変換器であり、演算部４０１には４個の距
離測定部７の超音波距離測定センサ５とポテンシ
ヨメータ４によつて得られた各データがそれぞれ
入力される。

４０７はフイルムカセツトのリミツトスイツ
チ、４０８はアームのリミツトスイツチであり、
それぞれ規定範囲を超えて動作した場合に強制的
にその動作を停止するためのものである。４１１
はアーム回転軸をＸ方向へ移動するステツピング
モータ、４１４はアーム回転軸をＹ方向へ移動す
るステツピングモータ、４１７はアームを回転駆
動するステツピングモータ、４２０はＸ線フイル
ムカセトツを駆動するステツピングモータであ
り、これらのステツピングモータ４１１，４１
４，４１７，４２０はそれぞれ駆動回路４１０，
４１３，４１６，４１９からなる駆動回路により
駆動され、各駆動回路４１０，４１３，４１６，
４１９は演算部４０１の指令に基づいて制御回路
４０９，４１２，４１５，４１８によつて制御さ
れる。４２１は高圧発生器、４２２はフイラメン
ト駆動部、４２３はＸ線管であり、クロツク発振
器４０３はこれらの高圧発生器４２１及びフイラ
メント駆動部４２２を構成するインバータのパル
ス発生器を兼ねている。

上記の構成において、制御パネル４０２により
撮影準備指令が出されると、各距離測定部７から
測定結果のデータが演算部４０１に入力され、こ
れらのデータが処理されて歯列弓の形状が算出さ
れる。これに基づいて最適断層軌道、管電圧、管
電流が決定され、管電圧については高圧発生器４
２１が、管電流についてはフイラメント駆動部４
２２がそれぞれ適正値にセツトされ、次いで制御
パネル４０２の撮影スタートボタンが押される
と、各ステツピングモータ４１１，４１４，４１
７，４２０が作動し、アームはその回転中心が計
算された軌道に沿つてＸ―Ｙ平面上を移動しなが
ら回動し、常に被験者の歯列弓１に最も近い断層
軌道を描いてＸ線撮影が行なわれるのである。

上述の演算部４０１にはマイクロコンピユータ
の使用が可能であり、例えば第６図のような構成
となつている。すなわち、５０１はCPU、５０
６はアドレスバスライン、０７はデータバスライ
ン、５０８はコントロールバスラインであり、こ
れらのバスラインにメモリとしてROM５０２、
RAM５０３が接続され、またプレヒート時間や
Ｘ線照射時間等の時間制御を行なうカウンタタイ
マ回路５０４が接続されている。５０５はパラレ
ルＩ／Ｏ回路であり、制御パネル４０２からの指
令や距離測定部７からのデータ、リミツトスイツ
チ４０７，４０８からの入力、ROM５０２や
RAM５０３からの出力、CPU５０１での演算結
果による制御信号等の出力はこのパラレルＩ／Ｏ
回路５０５を経由して入出力される。

第７図及び第８図は距離測定部の他の実施例を
示すものである。図において５８は両端を固定ポ
ール３１によつて支持部材３に固定された圧電フ
イルムであり、第７図は、直線摺動型ポテンシヨ
メータ４の摺動棒４２の先端に設けた押圧部４４
によつて圧電フイルム５８を被験者の頬面２に押
付けている状態を示している。

圧電フイルム５８はPVDFやPVTFのような圧
力に比例した電圧（電荷）を発生するフイルム状
の圧電素子であり、第８図にその構造を展開状態
で示す。図において８００はフイルム状の圧電素
子本体、８０１は頬面に押付けられる部分を中心
として押圧部４４側に設けられた電極であり、こ
の電極８０１は例えばアルミニウムの蒸着によつ
て形成される。８０２はリード線、８０３は頬に
当る側に設けられた塩化ビニール等の高分子膜か
らなる薄い電気絶縁層、８０４は頬側の電極、８
０５は電極８０１側の高分子膜からなる保護層で
ある。電気絶縁層８０３はその音響インピーダン
スが圧電素子本体８００の音響インピーダンスと
頬面の音響インピーダンスとの間の値となるよう
に材料が選定されており、また圧電フイルム５８
の頬へ押付けられる部分（この実施例では４個
所）は厚みに対して横幅がはるかに大きく、フイ
ルム状で連続してはいるが押圧点間の音響的分離
は十分に行なわれる。この実施例の距離測定部７
の動作は基本的には第１図及び第２図のものと同
様であり、第３図以下に示す回路と組合わせて使
用することが可能である。

以上の実施例の説明から明らかなように、本発
明は超音波距離測定センサとこの超音波距離測定
センサの変位量を検出するセンサ位置検出器とで
構成された複数個の距離測定部を支持部材に設
け、支持部材に対する歯列弓の位置を測定して被
験者の歯列弓の形状を演算部によつて算出するも
のであり、測定は簡単且つ安全であり、口腔位置
を動かすことなく測定結果をそのまま利用してＸ
線断層写真の撮影を行なうことも可能であり、ま
た臨床上必要な歯けい部の歯列弓形状を正確に測
定することができる等の利点があるものである。

【図面の簡単な説明】

図はいずれも本発明の実施例を示すもので、第
１図は距離測定部の使用状態の平面図、第２図は
距離測定部の一部破断側面図、第３図は距離測定
部の電気回路のブロツク図、第４図は同回路のパ
ルスタイミングチヤート、第５図は装置全体の電
気回路のブロツク図、第６図は演算部のブロツク
図、第７図は距離測定部の他の実施例の平面図、
第８図ａ及び第８図ｂは同実施例の圧電フイルム
の正面図及び平面図である。 符号の説明、１……歯列弓、２……頬面、３…
…支持部材、４……ポテンシヨメータ（センサ位
置検出器）、５……超音波距離測定センサ、７…
…距離測定部、５４……圧電素子、５８……圧電
フイルム、４０１……演算部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 超音波距離測定センサとこの超音波距離測定
   センサの変位量を検出するセンサ位置検出器とか
   らなり、測定の基準位置となる支持部材にほぼ弧
   状の配列となるように取付けられた複数個の距離
   測定部と、各超音波距離測定センサを被験者の顎
   部外面にそれぞれ当接させて測定した時の該セン
   サから被測定歯牙までの距離を示すデータと測定
   時の支持部材に対する該センサの位置を示すデー
   タとから各測定点における支持部材に対する被測
   定歯牙の位置を計算して歯列弓の形状を算出する
   演算部とを備えたことを特徴とする歯列弓形状測
   定装置。