JPH09238963A - 顎運動のシミュレーション方法 - Google Patents
顎運動のシミュレーション方法Info
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- JPH09238963A JPH09238963A JP8049762A JP4976296A JPH09238963A JP H09238963 A JPH09238963 A JP H09238963A JP 8049762 A JP8049762 A JP 8049762A JP 4976296 A JP4976296 A JP 4976296A JP H09238963 A JPH09238963 A JP H09238963A
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- movement
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-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
- A61C11/00—Dental articulators, i.e. for simulating movement of the temporo-mandibular joints; Articulation forms or mouldings
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- Health & Medical Sciences (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Dentistry (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Dental Tools And Instruments Or Auxiliary Dental Instruments (AREA)
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 歯列または顎堤の実際の顎運動に最も適合す
る運動シミュレーションをコンピュータ内で実現する。 【解決手段】 患者の歯列または顎堤の任意の複数点の
咀嚼運動軌跡を計測する運動計測工程と、患者の歯列ま
たは顎堤の石膏模型を三次元計測する形状計測工程と、
運動計測工程において計測された運動データと形状計測
工程において計測された形状データの座標を一致させる
変換マトリックスを用いて運動データと形状データを同
一座標上に重ねる処理を行うデータ処理工程と、このよ
うに同一座標上に重ねられた形状データを運動データに
基づいて運動させて患者の顎運動をシミュレーションす
るシミュレーション処理工程とから顎運動シミュレーシ
ョン方法が構成される。
る運動シミュレーションをコンピュータ内で実現する。 【解決手段】 患者の歯列または顎堤の任意の複数点の
咀嚼運動軌跡を計測する運動計測工程と、患者の歯列ま
たは顎堤の石膏模型を三次元計測する形状計測工程と、
運動計測工程において計測された運動データと形状計測
工程において計測された形状データの座標を一致させる
変換マトリックスを用いて運動データと形状データを同
一座標上に重ねる処理を行うデータ処理工程と、このよ
うに同一座標上に重ねられた形状データを運動データに
基づいて運動させて患者の顎運動をシミュレーションす
るシミュレーション処理工程とから顎運動シミュレーシ
ョン方法が構成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータを使
用して歯科補綴物の設計を行うため等に用いることがで
きる顎運動のシミュレーション方法に関するものであ
る。
用して歯科補綴物の設計を行うため等に用いることがで
きる顎運動のシミュレーション方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、歯科補綴物をＣＡＤ／ＣＡＭ等に
より、すなわち、コンピュータを用いて設計する方法が
提案されている。この方法では、補綴物が装着される部
分を含む顎歯列の形状計測を行い、この計測データに基
づきコンピュータ上で補綴物の形状設計を行うようにな
っている。このようにして補綴物の設計を行う場合、最
も簡便には、咬頭嵌合位（中心嵌合位）のような咬合関
係において、隣在歯、対合歯との関係を考慮して補綴物
（クラウン、ブリッジなど）の設計を行うことが可能で
ある。しかしながら、この方法では、咀嚼運動をしたと
きの顎歯列の相対位置関係の変化が考慮されないので、
咀嚼時に違和感が生じるというおそれがある。
より、すなわち、コンピュータを用いて設計する方法が
提案されている。この方法では、補綴物が装着される部
分を含む顎歯列の形状計測を行い、この計測データに基
づきコンピュータ上で補綴物の形状設計を行うようにな
っている。このようにして補綴物の設計を行う場合、最
も簡便には、咬頭嵌合位（中心嵌合位）のような咬合関
係において、隣在歯、対合歯との関係を考慮して補綴物
（クラウン、ブリッジなど）の設計を行うことが可能で
ある。しかしながら、この方法では、咀嚼運動をしたと
きの顎歯列の相対位置関係の変化が考慮されないので、
咀嚼時に違和感が生じるというおそれがある。
【０００３】このような問題をなくするために、顎運動
をシミュレーションして設計に用い、顎運動を考慮した
補綴物設計が望まれる。このために、できる限り正確で
且つ容易に行うことができるシミュレーション方法が求
められている。
をシミュレーションして設計に用い、顎運動を考慮した
補綴物設計が望まれる。このために、できる限り正確で
且つ容易に行うことができるシミュレーション方法が求
められている。
【０００４】このようなことから従来から顎運動のシミ
ュレーションが種々試みられている。このようなシミュ
レーション方法としては、歯列の三次元形状をコンピュ
ータに読み込んで運動量を人間が条件を考えて１ステッ
プごとに与えそれを連続して動かす方法や、運動データ
をステップごとに繋いだ線表示の方法や、コンピュータ
を使用せずに咬合器に石膏模型を装着して咬合器上で動
きを観察する方法などがある。
ュレーションが種々試みられている。このようなシミュ
レーション方法としては、歯列の三次元形状をコンピュ
ータに読み込んで運動量を人間が条件を考えて１ステッ
プごとに与えそれを連続して動かす方法や、運動データ
をステップごとに繋いだ線表示の方法や、コンピュータ
を使用せずに咬合器に石膏模型を装着して咬合器上で動
きを観察する方法などがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のシミュレーション方法は、シミュレーション
のデータ入力および実行に手間および時間がかかり実用
に供するという点で問題が残る物が多く、また、その精
度および処理時間に不満があった。
うな従来のシミュレーション方法は、シミュレーション
のデータ入力および実行に手間および時間がかかり実用
に供するという点で問題が残る物が多く、また、その精
度および処理時間に不満があった。
【０００６】本発明はこのような事情に鑑み、歯列また
は顎堤の実際の顎運動に最も適合する運動シミュレーシ
ョンをコンピュータ内で実現可能であり、歯科補綴物の
設計に最適な顎運動のシミュレーション方法を提供する
ことを目的とする。
は顎堤の実際の顎運動に最も適合する運動シミュレーシ
ョンをコンピュータ内で実現可能であり、歯科補綴物の
設計に最適な顎運動のシミュレーション方法を提供する
ことを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】このような目的達成のた
め、本発明の顎運動シミュレーション方法は、患者の歯
列または顎堤の任意の複数点の咀嚼運動軌跡を計測する
運動計測工程と、患者の歯列または顎堤の石膏模型を三
次元計測する形状計測工程と、運動計測工程において計
測された運動データと形状計測工程において計測された
形状データの座標を一致させる変換マトリックスを用い
て運動データと形状データを同一座標上に重ねる処理を
行うデータ処理工程と、このように同一座標上に重ねら
れた形状データを運動データに基づいて運動させて患者
の顎運動をシミュレーションするシミュレーション処理
工程とから構成される。
め、本発明の顎運動シミュレーション方法は、患者の歯
列または顎堤の任意の複数点の咀嚼運動軌跡を計測する
運動計測工程と、患者の歯列または顎堤の石膏模型を三
次元計測する形状計測工程と、運動計測工程において計
測された運動データと形状計測工程において計測された
形状データの座標を一致させる変換マトリックスを用い
て運動データと形状データを同一座標上に重ねる処理を
行うデータ処理工程と、このように同一座標上に重ねら
れた形状データを運動データに基づいて運動させて患者
の顎運動をシミュレーションするシミュレーション処理
工程とから構成される。
【０００８】このシミュレーション方法では、歯牙咬頭
頂等のような任意の複数点が患者の咀嚼運動に伴ってど
のように運動するかを計測し、且つ患者の顎歯列の石膏
模型形状を計測すれば、これら計測データを用いてコン
ピュータ上で患者の顎運動に伴う顎歯列の運動を簡単に
シミュレーションすることができる。
頂等のような任意の複数点が患者の咀嚼運動に伴ってど
のように運動するかを計測し、且つ患者の顎歯列の石膏
模型形状を計測すれば、これら計測データを用いてコン
ピュータ上で患者の顎運動に伴う顎歯列の運動を簡単に
シミュレーションすることができる。
【０００９】なお、これらの点の運動軌跡を実際に計測
する代わりに予めデータベース部に保存されたデータか
らそのときの患者に適合する運動データを取り出し、こ
の取り出した運動データを用いて顎運動シミュレーショ
ンを行うことも可能であり、このようにすれば、データ
計測における患者の負担が一層軽減される。
する代わりに予めデータベース部に保存されたデータか
らそのときの患者に適合する運動データを取り出し、こ
の取り出した運動データを用いて顎運動シミュレーショ
ンを行うことも可能であり、このようにすれば、データ
計測における患者の負担が一層軽減される。
【００１０】このようなシミュレーションにおいては、
運動データ、形状データ、シミュレーション結果等はコ
ンピュータ画面上に表示するのが好ましい。
運動データ、形状データ、シミュレーション結果等はコ
ンピュータ画面上に表示するのが好ましい。
【００１１】また、運動計測工程に用いられる歯列また
は顎堤の任意の複数点としては、咬頭頂のような歯牙の
特徴形態点または計測時につける目印を用いることがで
きる。この場合に、これら複数点に対応する点が、形状
計測工程において三次元計測されたデータ中に含まれる
ようにするのが望ましい。このようにすれば、運動計測
工程において計測されたこれら複数点の所定運動位置で
の運動データと、形状計測工程において計測されたこれ
ら複数点に対応する点の形状データとに基づいて、運動
データと形状データの座標を一致させる変換マトリック
スを計算することが可能である。
は顎堤の任意の複数点としては、咬頭頂のような歯牙の
特徴形態点または計測時につける目印を用いることがで
きる。この場合に、これら複数点に対応する点が、形状
計測工程において三次元計測されたデータ中に含まれる
ようにするのが望ましい。このようにすれば、運動計測
工程において計測されたこれら複数点の所定運動位置で
の運動データと、形状計測工程において計測されたこれ
ら複数点に対応する点の形状データとに基づいて、運動
データと形状データの座標を一致させる変換マトリック
スを計算することが可能である。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明のシミュレーションを行う
には、まず、咬頭嵌合位もしくは中心咬合位と呼ばれる
人間の歯牙や顎が自然に閉じている状態（基本状態）に
おいて、患者の歯列や顎堤の石膏模型を採得する。他の
状態を基本状態としても良いが、咬頭嵌合位や中心咬合
位などにする方が計測し易くてよい。
には、まず、咬頭嵌合位もしくは中心咬合位と呼ばれる
人間の歯牙や顎が自然に閉じている状態（基本状態）に
おいて、患者の歯列や顎堤の石膏模型を採得する。他の
状態を基本状態としても良いが、咬頭嵌合位や中心咬合
位などにする方が計測し易くてよい。
【００１３】さらに、この基本状態を含む顎運動の計測
を行なう。この計測は、咬頭頂や小窩などのような歯牙
の特徴点、粘膜面に目印を付けた顎堤の所定位置等を測
定ポイントとして複数設定し、これらの測定ポイントが
顎運動に応じて描く運動軌跡を計測する。顎運動の計測
は、基本状態（咬頭嵌合位の状態）から始まり最大開口
位を通って最初の位置に戻る順番で行なう。
を行なう。この計測は、咬頭頂や小窩などのような歯牙
の特徴点、粘膜面に目印を付けた顎堤の所定位置等を測
定ポイントとして複数設定し、これらの測定ポイントが
顎運動に応じて描く運動軌跡を計測する。顎運動の計測
は、基本状態（咬頭嵌合位の状態）から始まり最大開口
位を通って最初の位置に戻る順番で行なう。
【００１４】一方、上記のように作成した石膏模型につ
いて、この顎運動の計測に用いた各計測ポイントがはっ
きりわかるように石膏模型を三次元計測する。このよう
にして計測された運動計測データおよび歯列三次元形状
データは、コンピュータの記憶領域にデータベースとし
て保管される。
いて、この顎運動の計測に用いた各計測ポイントがはっ
きりわかるように石膏模型を三次元計測する。このよう
にして計測された運動計測データおよび歯列三次元形状
データは、コンピュータの記憶領域にデータベースとし
て保管される。
【００１５】次に、コンピュータの画面の異なる位置
に、患者の歯列三次元形状データと基本状態の運動計測
データを表示する。なお、実際に患者の運動データを採
得することができなかった場合は、データベースに保管
されている運動データからその患者に最も適すると思わ
れるデータを使用者が選ぶこともできる。
に、患者の歯列三次元形状データと基本状態の運動計測
データを表示する。なお、実際に患者の運動データを採
得することができなかった場合は、データベースに保管
されている運動データからその患者に最も適すると思わ
れるデータを使用者が選ぶこともできる。
【００１６】このような画面上の二つのデータ表示に基
づいて、歯列三次元形状データと運動計測データにおい
て各計測ポイントを１対１に対応させる。基本状態にお
ける運動計測データの計測ポイントと三次元形状データ
の対応するポイントは異なる座標系で計測されて表示さ
れてはいるが、本来同じものであるはずなのでこれらは
一致しなければならない。そこで、運動計測データと三
次元形状データのそれぞれについて、全計測ポイントの
重心、慣性モーメントを最小にする軸および座標系のＸ
・Ｙ・Ｚ軸方向の幅を計算し、運動計測データにおける
重心、慣性モーメント軸およびＸ・Ｙ・Ｚ軸方向幅を三
次元形状データのそれらに一致させるような変換マトリ
ックスを求める。このように求めた変換マトリックスを
基本状態の顎運動データに掛けると歯列三次元形状デー
タに一致する。
づいて、歯列三次元形状データと運動計測データにおい
て各計測ポイントを１対１に対応させる。基本状態にお
ける運動計測データの計測ポイントと三次元形状データ
の対応するポイントは異なる座標系で計測されて表示さ
れてはいるが、本来同じものであるはずなのでこれらは
一致しなければならない。そこで、運動計測データと三
次元形状データのそれぞれについて、全計測ポイントの
重心、慣性モーメントを最小にする軸および座標系のＸ
・Ｙ・Ｚ軸方向の幅を計算し、運動計測データにおける
重心、慣性モーメント軸およびＸ・Ｙ・Ｚ軸方向幅を三
次元形状データのそれらに一致させるような変換マトリ
ックスを求める。このように求めた変換マトリックスを
基本状態の顎運動データに掛けると歯列三次元形状デー
タに一致する。
【００１７】なお、三次元形状データと運動計測データ
が同じ患者のものならば完全に一致させることができる
が、上述のように運動データをデータベースから持って
来た場合はある程度の誤差は発生する。
が同じ患者のものならば完全に一致させることができる
が、上述のように運動データをデータベースから持って
来た場合はある程度の誤差は発生する。
【００１８】上記のように得られたマトリックスを運動
計測データ全体に掛ければ、三次元データに運動を付加
すること、すなわち、顎運動のシミュレーションを行う
ことができる。このように運動を付加した歯列形状は、
運動の軌跡にしたがって画面上を移動する。運動計測デ
ータは、基本状態から最大開口位を通りまた基本状態に
戻る１サイクルのいくつかの状態をサンプリングしたも
のであるが、運動の各状態をなめらかな曲線でつないで
運動シミュレーションを実行すると上下顎の噛み合わせ
状態をより細かく観察することができる。
計測データ全体に掛ければ、三次元データに運動を付加
すること、すなわち、顎運動のシミュレーションを行う
ことができる。このように運動を付加した歯列形状は、
運動の軌跡にしたがって画面上を移動する。運動計測デ
ータは、基本状態から最大開口位を通りまた基本状態に
戻る１サイクルのいくつかの状態をサンプリングしたも
のであるが、運動の各状態をなめらかな曲線でつないで
運動シミュレーションを実行すると上下顎の噛み合わせ
状態をより細かく観察することができる。
【００１９】このようにして顎運動のシミュレーション
を行う時に歯列三次元形状データに面をはって表示する
と、運動時に干渉している領域を画面上ですぐに見つけ
ることが可能である。また、運動実行時に面の干渉計算
をして干渉した領域を抽出し、より患者に適した歯科補
綴物の設計をすることができる。
を行う時に歯列三次元形状データに面をはって表示する
と、運動時に干渉している領域を画面上ですぐに見つけ
ることが可能である。また、運動実行時に面の干渉計算
をして干渉した領域を抽出し、より患者に適した歯科補
綴物の設計をすることができる。
【００２０】
【実施例】以下に具体的な実施例を説明する。この例に
おいては、石膏模型を採得する基本状態として咬頭嵌合
位を用い、目印となる計測ポイントとしては各歯の咬頭
頂を用いる。なお、咬頭嵌合位とは、上下の歯列咬頭頂
が最も噛み合った状態のことであり、中心咬合位とも称
される。
おいては、石膏模型を採得する基本状態として咬頭嵌合
位を用い、目印となる計測ポイントとしては各歯の咬頭
頂を用いる。なお、咬頭嵌合位とは、上下の歯列咬頭頂
が最も噛み合った状態のことであり、中心咬合位とも称
される。
【００２１】 計測： 顎運動データと歯列三次元形
状データを以下のように計測する。
状データを以下のように計測する。
【００２２】（１）歯列三次元形状（立体）データ：
基本状態の上顎・下顎の歯列石膏模型を採得する。そし
て、咬頭頂を含み上顎・下顎の位置関係を崩さないよう
に石膏模型を保持した状態で、三次元計測器によりこの
石膏模型の三次元計測を行う。三次元計測機は接触式・
非接触式を問わないが、例えばニコン社製トライステー
ションがある。
基本状態の上顎・下顎の歯列石膏模型を採得する。そし
て、咬頭頂を含み上顎・下顎の位置関係を崩さないよう
に石膏模型を保持した状態で、三次元計測器によりこの
石膏模型の三次元計測を行う。三次元計測機は接触式・
非接触式を問わないが、例えばニコン社製トライステー
ションがある。
【００２３】（２）顎の運動データ： （イ）全顎また
は顎の一部分について、上顎・下顎の咬頭嵌合位におけ
る咬頭頂位置、および（ロ）下顎の咬頭運動データ（上
顎は固定）を採得する。なお、（イ）は（ロ）のデータ
の一部であるが必ず採得されていなければならない。運
動の計測方法として、患者の上顎・下顎に計測用ジグを
つけてその動きを計測する方法や、患者の歯列咬頭頂に
発光体をつけその動きをＣＣＤカメラで撮影して三次元
化する方法などがある。
は顎の一部分について、上顎・下顎の咬頭嵌合位におけ
る咬頭頂位置、および（ロ）下顎の咬頭運動データ（上
顎は固定）を採得する。なお、（イ）は（ロ）のデータ
の一部であるが必ず採得されていなければならない。運
動の計測方法として、患者の上顎・下顎に計測用ジグを
つけてその動きを計測する方法や、患者の歯列咬頭頂に
発光体をつけその動きをＣＣＤカメラで撮影して三次元
化する方法などがある。
【００２４】 座標変換手順： 図１（Ａ）に示すよ
うに、コンピュータ上に三次元計測された歯列データを
読み込み、その形状を画面に表示する。そして、このよ
うに表示した上下歯列１０，２０の各歯牙１１〜１３，
２１〜２３について咬頭頂１１ａ〜１３ａ，２１ａ，２
３ａを設定する。なお、この図では、補綴物が装着され
る支台歯２２の両側に隣在歯２１，２３があり、これら
に対向して対合歯１１〜１３がある。咬頭頂は自動抽出
してもよいし、自動抽出ができなかった場合は画面を見
ながら使用者がマニュアルで設定してもよい。
うに、コンピュータ上に三次元計測された歯列データを
読み込み、その形状を画面に表示する。そして、このよ
うに表示した上下歯列１０，２０の各歯牙１１〜１３，
２１〜２３について咬頭頂１１ａ〜１３ａ，２１ａ，２
３ａを設定する。なお、この図では、補綴物が装着され
る支台歯２２の両側に隣在歯２１，２３があり、これら
に対向して対合歯１１〜１３がある。咬頭頂は自動抽出
してもよいし、自動抽出ができなかった場合は画面を見
ながら使用者がマニュアルで設定してもよい。
【００２５】図１に示すように、上下歯列１０，２０の
三次元形状は画面の左側に表示され、画面の右側には、
咬頭嵌合位における運動計測データを表示する。この表
示を図１（Ｂ）に示しており、ここでは上顎歯列の各歯
牙の咬頭頂をポイント（白丸）で表示している。なお、
左画面（図１（Ａ））には右画面の破線矩形領域３０内
に位置する左奥歯３本の三次元形状を表示している。な
お、患者の運動データが存在しない場合は、予めコンピ
ュータに保管されている運動データのうち患者に最も適
していると使用者が判断したものを読み込み表示する。
三次元形状は画面の左側に表示され、画面の右側には、
咬頭嵌合位における運動計測データを表示する。この表
示を図１（Ｂ）に示しており、ここでは上顎歯列の各歯
牙の咬頭頂をポイント（白丸）で表示している。なお、
左画面（図１（Ａ））には右画面の破線矩形領域３０内
に位置する左奥歯３本の三次元形状を表示している。な
お、患者の運動データが存在しない場合は、予めコンピ
ュータに保管されている運動データのうち患者に最も適
していると使用者が判断したものを読み込み表示する。
【００２６】次に、歯列上（図１（Ａ））と運動データ
上（図１（Ｂ））の両方に存在する咬頭頂１１ａ，１２
ａ，１３ａの対応付けを行なう。対応付けは運動データ
の中のある咬頭頂と同じ咬頭頂を歯列咬頭頂の中から見
つけそれぞれをマウスでヒットする。これを繰り返し咬
頭頂の組をいくつか作成する。このように咬頭頂の組が
作成された後運動データの中の対象咬頭頂と歯列対象咬
頭頂について以下の値を計算する。
上（図１（Ｂ））の両方に存在する咬頭頂１１ａ，１２
ａ，１３ａの対応付けを行なう。対応付けは運動データ
の中のある咬頭頂と同じ咬頭頂を歯列咬頭頂の中から見
つけそれぞれをマウスでヒットする。これを繰り返し咬
頭頂の組をいくつか作成する。このように咬頭頂の組が
作成された後運動データの中の対象咬頭頂と歯列対象咬
頭頂について以下の値を計算する。
【００２７】（イ） 重心（図２）： 破線矩形領域３
０内に位置する左奥歯３本に関して、運動データの中の
対象咬頭頂の重心Ｇ１と歯列中の対象となる咬頭頂の重
心Ｇ２を計算する。この計算は、対象となる咬頭頂１１
ａ〜１３ａのすべてが同一重量としてこれらの重心位置
Ｇ１，Ｇ２を求める。
０内に位置する左奥歯３本に関して、運動データの中の
対象咬頭頂の重心Ｇ１と歯列中の対象となる咬頭頂の重
心Ｇ２を計算する。この計算は、対象となる咬頭頂１１
ａ〜１３ａのすべてが同一重量としてこれらの重心位置
Ｇ１，Ｇ２を求める。
【００２８】（ロ） モーメントを最小にする軸（図
３）： 破線矩形領域３０内に位置する左奥歯３本に関
して、運動データの中の対象咬頭頂のモーメントを最小
にする軸Ａ１と歯列データ中の対象となる咬頭頂のモー
メントを最小にする軸Ａ２を計算する。
３）： 破線矩形領域３０内に位置する左奥歯３本に関
して、運動データの中の対象咬頭頂のモーメントを最小
にする軸Ａ１と歯列データ中の対象となる咬頭頂のモー
メントを最小にする軸Ａ２を計算する。
【００２９】（ハ） Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向の幅（図４）：
まず、上記のようにして求めたモーメントを最小にす
る軸Ａ１，Ａ２の方向を合わせ（歯列データにおける軸
Ａ２を運動データにおける軸Ａ１に合わせ）、左奥歯３
本の咬頭頂１１ａ〜１３ａを囲む矩形状（正確には、画
面と垂直方向も考慮して直方体上）の領域３５を設定す
る。そして、運動データにおける領域３５のＸ，Ｙ，Ｚ
軸方向の幅Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１（但し、Ｚ１は図４では表
れない）と、歯列データにおける領域３５のＸ，Ｙ，Ｚ
軸方向の幅Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２（Ｚ２も図４では表れな
い）を求める。そして、各軸方向の幅の比をそれぞれ算
出する。
まず、上記のようにして求めたモーメントを最小にす
る軸Ａ１，Ａ２の方向を合わせ（歯列データにおける軸
Ａ２を運動データにおける軸Ａ１に合わせ）、左奥歯３
本の咬頭頂１１ａ〜１３ａを囲む矩形状（正確には、画
面と垂直方向も考慮して直方体上）の領域３５を設定す
る。そして、運動データにおける領域３５のＸ，Ｙ，Ｚ
軸方向の幅Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１（但し、Ｚ１は図４では表
れない）と、歯列データにおける領域３５のＸ，Ｙ，Ｚ
軸方向の幅Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２（Ｚ２も図４では表れな
い）を求める。そして、各軸方向の幅の比をそれぞれ算
出する。
【００３０】次に、歯列データを運動データと一致させ
るための変換マトリクスＭを求める。図２に示した関係
から歯列データの重心Ｇ２を運動データの重心Ｇ１に一
致させる移動マトリックスＴを求め、図３に示した関係
から歯列データのモーメント軸Ａ２を運動データのモー
メント軸Ａ１に一致させる回転マトリックスＲを求め、
図４に示した関係から歯列データの対象咬頭頂の幅Ｘ
２，Ｙ２，Ｚ２を運動データの対象咬頭頂の幅Ｘ１，Ｙ
１，Ｚ１に一致させるスケーリングマトリックスＳを求
める。
るための変換マトリクスＭを求める。図２に示した関係
から歯列データの重心Ｇ２を運動データの重心Ｇ１に一
致させる移動マトリックスＴを求め、図３に示した関係
から歯列データのモーメント軸Ａ２を運動データのモー
メント軸Ａ１に一致させる回転マトリックスＲを求め、
図４に示した関係から歯列データの対象咬頭頂の幅Ｘ
２，Ｙ２，Ｚ２を運動データの対象咬頭頂の幅Ｘ１，Ｙ
１，Ｚ１に一致させるスケーリングマトリックスＳを求
める。
【００３１】これらのマトリクスＴ，Ｒ，Ｓを用いれ
ば、歯列データを運動データ上に移動させて一致させる
座標変換マトリックスＭは下記ように求めることができ
る。なお、移動・回転・スケーリングはこの順番で行な
う。
ば、歯列データを運動データ上に移動させて一致させる
座標変換マトリックスＭは下記ように求めることができ
る。なお、移動・回転・スケーリングはこの順番で行な
う。
【００３２】 （座標変換マトリックス） Ｍ ＝ Ｔ×Ｒ×Ｓ
【００３３】変換後の運動のポイントＱと、変換前の運
動のポイントＰとの関係は、 式Ｑ＝Ｐ×Ｍ で表され
る。そして、このようにして得られたマトリックスを顎
運動データ全体に掛けると、図５に示すように、運動デ
ータを歯列データと同じ座標系にのせることができる。
動のポイントＰとの関係は、 式Ｑ＝Ｐ×Ｍ で表され
る。そして、このようにして得られたマトリックスを顎
運動データ全体に掛けると、図５に示すように、運動デ
ータを歯列データと同じ座標系にのせることができる。
【００３４】 運動シミュレーション： 上記のよう
にしてマトリクス変換を行い、歯列データを運動データ
基づいて運動させることができる。この結果、このよう
に運動を付加した歯列は、コンピュータの画面上を顎運
動の軌跡にしたがって移動する。運動データは咬頭嵌合
位から最大開口位を通りまた咬頭嵌合位に戻る１サイク
ルのいくつかの状態をサンプリングしたものであるが、
運動実行時に各状態を、例えばＢｓｐｌｉｎｅ曲線など
の曲線でつないで運動シミュレーションを実行すると運
動がよりなめらかになる。特に咬頭嵌合位付近の運動で
は上顎・下顎の噛み合わせ状態をより細かく観察するこ
とができるので歯科補綴物設計の際には、患者にいっそ
う適したものを設計することができる。
にしてマトリクス変換を行い、歯列データを運動データ
基づいて運動させることができる。この結果、このよう
に運動を付加した歯列は、コンピュータの画面上を顎運
動の軌跡にしたがって移動する。運動データは咬頭嵌合
位から最大開口位を通りまた咬頭嵌合位に戻る１サイク
ルのいくつかの状態をサンプリングしたものであるが、
運動実行時に各状態を、例えばＢｓｐｌｉｎｅ曲線など
の曲線でつないで運動シミュレーションを実行すると運
動がよりなめらかになる。特に咬頭嵌合位付近の運動で
は上顎・下顎の噛み合わせ状態をより細かく観察するこ
とができるので歯科補綴物設計の際には、患者にいっそ
う適したものを設計することができる。
【００３５】このような運動シミュレーションの時に歯
列三次元データに面をはって表示すると、上顎・下顎歯
列の干渉している領域を画面上ですぐに見つけることが
可能であり、これにより複雑な干渉計算をせずに干渉の
有無をチェックできる。さらに歯科補綴物設計（例えば
単冠）の際に、運動実行時に面の干渉計算をして単冠上
の干渉した領域を抽出し、その部分を修正することで単
冠の咬合面をより患者に適した形状に形成することが可
能である。
列三次元データに面をはって表示すると、上顎・下顎歯
列の干渉している領域を画面上ですぐに見つけることが
可能であり、これにより複雑な干渉計算をせずに干渉の
有無をチェックできる。さらに歯科補綴物設計（例えば
単冠）の際に、運動実行時に面の干渉計算をして単冠上
の干渉した領域を抽出し、その部分を修正することで単
冠の咬合面をより患者に適した形状に形成することが可
能である。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の顎運動シ
ミュレーション方法は、患者の歯列または顎堤の任意の
複数点の咀嚼運動軌跡を計測する運動計測工程と、患者
の歯列または顎堤の石膏模型を三次元計測する形状計測
工程とを有し、変換マトリックスを用いて運動データと
形状データを同一座標上に重ねた上で、形状データを運
動データに基づいて運動させて患者の顎運動をシミュレ
ーションするようになっているので、このシミュレーシ
ョン方法では、歯牙咬頭頂等のような任意の複数点が患
者の咀嚼運動に伴ってどのように運動するかを計測し、
且つ患者の顎歯列の石膏模型形状を計測すれば、これら
計測データを用いてコンピュータ上で患者の顎運動に伴
う顎歯列の運動を簡単にシミュレーションすることがで
きる。このため、データ測定および入力が簡単で且つ精
度の良いシミュレーション方法を得ることができ、これ
により、いっそう精緻な歯科補綴物の設計が可能にな
る。
ミュレーション方法は、患者の歯列または顎堤の任意の
複数点の咀嚼運動軌跡を計測する運動計測工程と、患者
の歯列または顎堤の石膏模型を三次元計測する形状計測
工程とを有し、変換マトリックスを用いて運動データと
形状データを同一座標上に重ねた上で、形状データを運
動データに基づいて運動させて患者の顎運動をシミュレ
ーションするようになっているので、このシミュレーシ
ョン方法では、歯牙咬頭頂等のような任意の複数点が患
者の咀嚼運動に伴ってどのように運動するかを計測し、
且つ患者の顎歯列の石膏模型形状を計測すれば、これら
計測データを用いてコンピュータ上で患者の顎運動に伴
う顎歯列の運動を簡単にシミュレーションすることがで
きる。このため、データ測定および入力が簡単で且つ精
度の良いシミュレーション方法を得ることができ、これ
により、いっそう精緻な歯科補綴物の設計が可能にな
る。
【００３７】なお、これらの点の運動軌跡を実際に計測
する代わりに予めデータベース部に保存されたデータか
らそのときの患者に適合する運動データを取り出し、こ
の取り出した運動データを用いて顎運動シミュレーショ
ンを行うことも可能であり、このようにすれば、データ
計測における患者の負担が一層軽減される。
する代わりに予めデータベース部に保存されたデータか
らそのときの患者に適合する運動データを取り出し、こ
の取り出した運動データを用いて顎運動シミュレーショ
ンを行うことも可能であり、このようにすれば、データ
計測における患者の負担が一層軽減される。
【００３８】また、運動計測工程に用いられる歯列また
は顎堤の任意の複数点としては、咬頭頂のような歯牙の
特徴形態点または計測時につける目印を用いることがで
きる。この場合に、これら複数点に対応する点が、形状
計測工程において三次元計測されたデータ中に含まれる
ようにするのが望ましい。このようにすれば、運動計測
工程において計測されたこれら複数点の所定運動位置で
の運動データと、形状計測工程において計測されたこれ
ら複数点に対応する点の形状データとに基づいて、運動
データと形状データの座標を一致させる変換マトリック
スを簡単に計算することが可能である。
は顎堤の任意の複数点としては、咬頭頂のような歯牙の
特徴形態点または計測時につける目印を用いることがで
きる。この場合に、これら複数点に対応する点が、形状
計測工程において三次元計測されたデータ中に含まれる
ようにするのが望ましい。このようにすれば、運動計測
工程において計測されたこれら複数点の所定運動位置で
の運動データと、形状計測工程において計測されたこれ
ら複数点に対応する点の形状データとに基づいて、運動
データと形状データの座標を一致させる変換マトリック
スを簡単に計算することが可能である。
【図１】コンピュータ画面上に表示した歯列データおよ
び運動データを示す正面図である。
び運動データを示す正面図である。
【図２】重心位置を求めた歯列データおよび運動データ
の画面表示状態を示す正面図である。
の画面表示状態を示す正面図である。
【図３】モーメントを最小にする軸を求めた歯列データ
および運動データの画面表示状態を示す正面図である。
および運動データの画面表示状態を示す正面図である。
【図４】咬頭頂を示すポイントのＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の幅
を求めた歯列データおよび運動データの画面表示状態を
示す正面図である。
を求めた歯列データおよび運動データの画面表示状態を
示す正面図である。
【図５】運動データ上に歯列データを重ねる処理を施し
た状態の画面表示状態を示す正面図である。
た状態の画面表示状態を示す正面図である。
１０ 上歯列 １１〜１３ 対合歯 ２０ 下歯列 ２１，２３ 隣在歯 ２２ 支台歯 １１ａ〜１３ａ，２１ａ〜２３ａ 咬頭頂 Ｇ１，Ｇ２ 重心 Ａ１，Ａ２ モーメントを最小にする軸
Claims (6)
- 【請求項１】 患者が咀嚼運動等の顎運動を行うとき
に、前記患者の歯列または顎堤の任意の複数点の運動軌
跡を計測する運動計測工程と、 患者の歯列または顎堤の石膏模型を三次元計測する形状
計測工程と、 前記運動計測工程において計測された運動データと前記
形状計測工程において計測された形状データの座標を一
致させる変換マトリックスを計算し、この変換マトリク
スを用いて前記運動データと前記形状データを同一座標
上に重ねる処理を行うデータ処理工程と、 このように同一座標上に重ねられた前記形状データを前
記運動データに基づいて運動させて患者の顎運動をシミ
ュレーションするシミュレーション処理工程とを有する
顎運動のシミュレーション方法。 - 【請求項２】 前記運動データを保存しておくデータベ
ース部を有し、前記運動計測工程において、前記運動軌
跡を実際に計測する代わりに前記データベース部に保存
されたデータから適切な運動データを取り出し、この取
り出した運動データを前記データ処理工程および前記シ
ミュレーション処理工程において用いることを特徴とす
る請求項１に記載のシミュレーション方法。 - 【請求項３】 前記運動データ、前記形状データおよび
前記シミュレーション結果を表示する表示工程を有する
ことを特徴とする請求項１または２に記載のシミュレー
ション方法。 - 【請求項４】 前記運動計測工程に用いられる前記患者
の歯列または顎堤の任意の複数点は、咬頭頂のような歯
牙の特徴形態点または計測時につける目印であることを
特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のシミュレー
ション方法。 - 【請求項５】 少なくとも、前記運動計測工程に用いら
れる前記患者の歯列または顎堤の任意の複数点に対応す
る点が、前記形状計測工程において三次元計測されたデ
ータ中に含まれていることを特徴とする請求項１〜４の
いずれかに記載のシミュレーション方法。 - 【請求項６】 前記運動計測工程において計測された前
記歯列または顎堤の任意の複数点の所定運動位置での運
動データと、前記形状計測工程において計測された前記
複数点に対応する点の形状データとに基づいて、前記運
動データと前記形状データの座標を一致させる変換マト
リックスを計算することを特徴とする請求項１〜５に記
載のシミュレーション方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8049762A JPH09238963A (ja) | 1996-03-07 | 1996-03-07 | 顎運動のシミュレーション方法 |
| US08/813,082 US5905658A (en) | 1996-03-07 | 1997-03-07 | Simulation method and apparatus of jaw movement |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8049762A JPH09238963A (ja) | 1996-03-07 | 1996-03-07 | 顎運動のシミュレーション方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09238963A true JPH09238963A (ja) | 1997-09-16 |
Family
ID=12840197
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8049762A Pending JPH09238963A (ja) | 1996-03-07 | 1996-03-07 | 顎運動のシミュレーション方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5905658A (ja) |
| JP (1) | JPH09238963A (ja) |
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| WO2009011345A1 (ja) * | 2007-07-17 | 2009-01-22 | Motonori Munehiro | 下顎位決定方法、下顎位決定装置、プログラムおよび咬合器 |
| JP2010017467A (ja) * | 2008-07-14 | 2010-01-28 | Bionic Co Ltd | 歯冠設計方法および歯冠作製方法 |
| JP2010142285A (ja) * | 2008-12-16 | 2010-07-01 | Yoshida Dental Mfg Co Ltd | 下顎前歯部運動追尾システム、下顎前歯部運動追尾装置および顎関節雑音分析装置 |
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| JP2012061328A (ja) * | 2010-06-25 | 2012-03-29 | Shofu Inc | 咬合調整部分決定方法及び咬合調整部分決定プログラム |
| WO2014050543A1 (ja) * | 2012-09-26 | 2014-04-03 | 国立大学法人徳島大学 | 上下歯列の３次元シミュレーション表示方法及び装置 |
| US9084653B2 (en) | 1998-01-14 | 2015-07-21 | Cadent, Ltd. | Methods for use in dental articulation |
| EP3354229A1 (en) | 2017-01-25 | 2018-08-01 | Fujitsu Limited | Occlusal state identifying method, occlusal state identifying apparatus |
| EP3354227A1 (en) | 2017-01-25 | 2018-08-01 | Fujitsu Limited | Medium, apparatus, and method for generating movement rotation information |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5905658A (en) | 1999-05-18 |
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