JPS60119922A - 下顎運動の再現化方法及び同方法に用いる検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、下顎運動の検出装置及びこの検出装置を用い
た下顎運動の再現方法に関するものである。特に本発明
の特徴は、６自由度を有する下顎の任意点の運動を検出
するにあたり、まず任意点の位置を検出した上で、その
運動を検出する装置及びこの検出結果を用いた下顎運動
の再現方法にある０ 歯科補綴を作成したり顎に関する診断を行なったりする
ためには、下顎の運動を測定してこれを分析する必要が
あり、種々の方法がこれまでに開発されている。

これらのうち、描記法、ストロボフラッシュ法。

豆ランプ法、テレビ法などは比較的手軽に利用できるも
のであるが、精巧な補綴物等を作成するには精度が低く
、同時に８次元の運動を記録することも難しく、また磁
気検出法や光ダイオードと受光素子を組合せたものでは
上顎に対するセンサの固定が難しく、また頭部への固定
具が筋肉に緊張を与えて正常な測定を妨げ、更に床面等
を基準とするため頭部自体を動かないように固定する必
要のあるものが多く、患者に苦痛を与えやすい等の問題
がある。また、８次元的な下顎の運動を測定するために
は一般にフェイスボウが使用されているが、測定の基準
点をフェイスボウでめ、更に基準点とクラッチとの位置
関係を測定する手間が必要でチシ、しかも基準点として
はこめかみなど顔の表面の軟組織の部分を利用するため
、精度のよい測定が難しくなる等の問題があり、簡単且
つ高精度に下顎運動の測定と再現を行なうことが困難で
あった。従って、必要とする部位の装置に対する位置付
け（８次元位置計測）の機能とその部位の運動とを１対
１に対応させた方法は未だ報告されてはいない。しかも
このことが実用化する時の最大の問題点であった。

本発明は、このような問題点に着目し、簡単に高精度な
測定が行なえる下顎運動の再現方法を提供し、併せてこ
の再現方法に用いる検出装置を提供することを目的とし
てなされたものである。

本発明の下顎運動の検出装置をまず説明すると、本装置
は６個の回転関節の組合せにより６１由度の下顎運動を
検出するもので、患者の上顎を基準とする縦軸、前後軸
、横軸の８軸からなる座標系の縦軸と前後軸の２軸で構
成される２次元平面に対する被測定点の正射影の位置及
び傾斜角度を検出する８個の回転関節と、前後−軸と横
軸の２軸で構成される２次元平面に対する被測定点の正
射影の位置及び傾斜角度を検出する２個の回転関節と、
縦軸と横軸の２軸で構成される２次元平面に対する被測
定点の正射影の傾斜角度を検出する１個の回転関節とを
用いて、上顎に固定される固定部材に測定グローブある
いは下顎クラッチが取付けられる可動部材を連結したこ
とを特徴としている。

また本発明の下顎運動の再現方法は、上述した検出装置
による測定値を利用するもので、検出装置の可動部材に
測定プローブを取付けて基準位置となる上顎の任意の８
点の８次元的位置データを測定するものであり、これが
本発明の第１の特徴である。次にクラッチを取りはずす
ことなく、また可動部材に下顎クラッチを取付けて下顎
の運動に伴なう下顎の位置や姿勢の８次元的データを時
系列的に測定し、あらかじめ測定した各測定値に基き、
前記任意の８点に対応する８点を咬合器に取付けられた
上顎模型上に置き換えてこれを再現時の基準位置とし、
この基準位置に対して測定値通りの下顎運動を再現する
下顎関節及び咬頭等の位置を演算し、この演算結果に基
づいて咬合器のコンダイルブロック及びインサイザルブ
ロックの位置や形状等を設定することを特徴としている
。

以下、図示の一実施例により本発明を具体的に説明する
。

第１図は検出装置１の側面図であり、２は固定部材、８
は可動部材、４，５，６，７，８．９は角度センナを兼
ねる回転関節、１０は固定部材２の取付部２ａＶｃ着脱
自在な上顎クラッチ、１１及び１２は可動部材８の取付
部８ａに着脱自在な測定プローブ及び下顎クラッチであ
る。また第２図は検出装置１を患者に取付けた状態を示
すものであり、固定部材２には上顎クラッチ１０を取付
けて上顎クラッチ１０を患者の上顎に固定し、可動部材
８には用途に応じて測定プローブｌｌｔ取付け、あるい
は下顎クラッチ１２を取付けて患者の下顎に固定する。

１Ｂは固定用のヘッドベルト、１４は・・シガーであり
、固定部材２を連結して検出装置１を帛り下げる目的で
用いられているが、本発明の検出装置１は上顎クラッチ
１０により上顎に固定されていればよく、吊り下げは補
助的なものであって必ずしも必要ではない。なお、この
（１）り下げは適当な支柱等からぶら下げた長いばね等
で行なってもよい。

今、患者の顔の向きを基準として縦軸（Ｙ軸）、前後軸
（Ｙ軸）、横軸（２軸）が互いに直交する座標系を考え
（原点の位置は任意）、Ｙ軸とＹ軸で構成される平面を
８１、Ｙ軸と２軸で構成される平面を８２、Ｙ軸と２軸
で構成される平面を８８とすると、これらの各平面８１
　〜ｓ８に対する各回転関節４〜９の向きは次のように
選定されている。すなわち、回転関節４，５．６は軸方
向が２軸に平行で平面Ｓｌ内での回転角度を検出できる
ように配置され、回転関節７，８は軸方向がＹ軸に平行
で平面Ｓ２内での回転角度を検出できるように配置され
、回転関節９は軸方向がＹ軸に平行で平面Ｓ８内での回
転角度を検出できるように配置されている。そして固定
部材２の端部に固定された回転関節７の軸に回転関節４
が連結され、回転関節４の軸とリンク１６の一端に固定
された回転関節５の軸との間はリンク１５で連結され、
リンク１６の他端に固定された回転関節８の軸にはリン
ク１７の一端が連結され、リンク１７の他端に固定され
た回転量□節９の軸に回転関節６が連結され、回転関節
６の軸に可動部材８の端部が連結されている。

このような構成であるため、可動部材８は固定部材２に
対してリンク１５〜１７によって定まる範囲内において
自由にその位置と向きを変えることができ、その時の位
置と向″きとは各回転関節４〜９０回転角度によって検
出される。

第８図はこの関係を説明するものであり、Ｐは可動部材
８の特定の場所、すなわち被測定点を示し、矢印はその
向きを示す。今、各平面８１＋　８２　＋８８への点Ｐ
と矢印の正射影を考えると、平面Ｓ１への正射影Ｐｌは
８個の回転関節４．５．６の回転角度の積算値で一義的
に定まり、また平面８２への点Ｐの正射影Ｐ２は２個の
回転関節７，８０回転角度の積算値で一義的に定まる。

従って、座標系に対する点Ｐの座標（ｘ＋ｙ＋ｚ　）が
定まシ、点Ｐの三次元的な位置が検出される。また平面
Ｓ１への矢印の正射影の角度、例えばＹ軸に対する角度
θ１は８個の回転関節４．５．６の回転角度の積算値で
一義的に定まり、また平面Ｓ２への矢印の正射影の角度
、例えばＹ軸に対する角度０２は２個の回転関節７，８
の回転角度の積算値で一義的に定まり、また平面Ｓ８へ
の矢印の正射影の角度、例えば２軸に対する角度ｅ８は
回転関節９の回転角度の積算値で一義的に定まる。従っ
て、座標系に対する矢印の三次元的な向き、すなわち被
測定点Ｐの姿勢が検出される。

上記の関係は、可動部材８に取付けた測定グローブ１１
や下顎クラッチ１２に対しても同様に成立するから、固
定部材２ｆ：上顎に固定した状態で初期化し、座標系の
原点を適宜定めた後、測定グローブ１１で患者の歯列や
顔面の任意の点の位置を測定したり、あるいは下顎クラ
ッチ１２を下顎に固定し、下顎の位置と姿勢の三次元的
データを時系列的に測定して下顎運動を記録したりする
ことができるのでちる。

このように、６個の回転関節４〜９によって必要な測定
値を得るため、回転関節は単なる機械的な関節の役割を
果たすだけでなく、回転角度を検出できる角度センサの
機能も必要であり、本実施例では不望なデジタル型ロー
タリーエンコーダが用いられているが、ポテンショメー
タなど他の形式の角度センサを用いることも可能である
。なお図面には各回転関節のリード線は示してない。

また、本実施例においては、下顎の運動成分の中で最も
ウェイトの大きい上下の動き、すなわち平面Ｓｌ　に平
行な動きに対して８個の回転関節４゜５．６を用い、し
かもこれらの間にリンク１５゜１６．１７を配置して各
関節４，５．６の間隔を大きくしており、また比較的ウ
ェイトの小さい横方向の動き、すなわち平面Ｓ２に平行
な動きに対しては２個の回転関節７，８を用い、更に最
もウェイトの小さい下顎のねじれ、すなわち平面Ｓ８に
平行な面内での回転に対しては、１個の回転関節９を下
顎に近い部分に配置しており、６自由度の下顎運動を測
定するための６個の回転関節の配分が極めて合理的にな
されている。従って、下顎を運動させる場合に検出装置
１から受ける抵抗が小さく、余分な負荷のない自然な下
顎運動を行なわせることが可能となるのである。

さて、検出装置１を用いて前述のように患者の歯列など
の任意の点の位置を測定し、あるいは下顎運動を測定す
ることができるのであるが、次にこの測定結果に基づい
て下顎運動を再現する方法について述べる。

第４図は下顎運動を再現する場合に必要な器材とその相
互の関係を模式図で示したものであり、２１は測定結果
の記録、必要な演算、システム全体の制御などを行なう
システムコントローラ、２２は演算結果に応じて咬合器
のコンダイルブロック及びインサイザルブロックを加工
するオートマチック・バラレロメータ、２８は顎模型を
取付けて下顎運動のシミュレーションを行なう咬合器で
ある。システムコントローラ２１は所要容量のコンピュ
ータを内蔵したもので、ディスプレイあるいはプリンタ
等の出力装置を適宜備えているものが使用される。また
オートマチック・パラレロメータ２２はシステムコント
ローラ２１の演算結果（応じてＢ久方的な切削加工を行
なう機能を備えたものが用いられる。また咬合器２８は
下顎の顆頭球に相当する支柱の先端２８ａの位置を８次
元的に調節できる機能を備えたものが用いられる。

まず、検出装置１の固定部材２を患者の上顎に固定し、
可動部材８に測定グローブ１１を取付け、基準位置とな
る上顎の８点の位置を測定して記録する。この８点はで
きるだけ軟組織を避け、模型で対応しやすい場所、例え
ば歯列弓の特定の歯牙上にめることが誤差を少なくする
点で望ましい。

次いで可動部材８に下顎クラッチ１２を取付けてこれを
下顎に固定し、下顎の運動に伴い刻々に変化する下顎の
位置と姿勢の８次元的データを所定のサンプリング間隔
で測定して記録する。以上で診療室での操作は終了する
。

次に、予め得られていた上顎模型を咬合器２８に取付け
、先に患者本人の上顎にめた８点に対応する模型上の８
点の位置を検出装＠１を用いて同様に測定し、これによ
り咬合器２８における再現時の基準位置を設定する。基
準位置が定まれば、この基準位置に対して下顎模型を所
定の位置に取付け、記録された下顎運動のデータ通シに
下顎模型を運動させることにより、咬合器２８において
下顎運動が再現できるわけであり、下顎運動のデータを
予めプログラムされた演算式に代入し、下顎運動の基礎
となる下顎関節、すなわち顆頭球及びこれに対応する関
節窩の位置や形状、上下歯列の各咬頭の位置などをシス
テムコントローラ２１で演算する。

この演算結果に基づいて咬合器２８の支柱先端２８ａの
位置を調節し、また咬合器２８のコンダイルブロック２
８ｂ及びインサイザルブロックＣ２Ｂｃの加工をオート
マチック・バラレロメータ２２によって行ない、咬合器
２８に最終的にセットする。こうして咬合器２８に取付
けられた上顎模型と下顎模型との相対的な動きは、患者
本人の上顎に対する下顎の動きを忠実に再現したものと
なるのである。

なお、上記の説明は上顎模型を先に咬合器２３に取付け
る場合を述べているが、逆に下顎模型を先に取付けても
同じ結果が得られる。

一般に補綴物の製作過程は１．咬合器の調節２．設計３
．ろう型の完成と金属や合成樹脂への置換４．研磨の４
つのステップに大別出来るが、これらのステップは大部
分が人手によって行なわれる作業で無数の器具が必要で
複雑な操作を必要としている。

しかし、本装置によって得られた検出結果を上記演算処
理することにより、上記製作過程の１〜８を自動化させ
ることができるのである。なお、これらの演算処理はＣ
ＡＤ　（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ａｉｄｅｄ　１１Ｄｅｓｉ
ｇｎ　）による設計手法を使用することによシ操作を簡
略化させることが出来る。

以上述べたように、本発明の下顎運動の再現方法は、直
接触れることの不可能な関節部などの位置を正確に設定
し、下顎の運動を精度よく再現することができるのであ
り、咬合診断や補綴物の製作等、よシ充実した歯科医療
の実現に効果がある。

また、本発明の下顎運動の積出装置は、下顎の動きに合
わせて合理的に配置された角度センサを兼ねる６個の回
転関節によって固定部材と可動部材とを連結したもので
アシ、所要の部位の位置や下顎の運動を８次元的に高精
度で測定することができ、フェイスボウを用いて測定す
る場合のような手間が不要で操作が容易であり、まだ小
型軽量化が容易でちるとともに頭部を固定する必要がな
いため患者に負担を与えることがなく、自然な状態での
下顎運動の記録が可能となるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の検出装置の一実施例の側面図、第２図
は同上の使用状態の斜視図、第８図は動作原理説明図、
第４図は本発明の再現方法を実施する器材の模式図であ
る。 （符号の説明） １・・・検出装置、２・・・固定部材、ａ・・・可動部
材、４．５，６，７，８．９・・・回転関節、１ｏ川上
顎クラツチ、１１・・・測定グローブ、１２・・・下顎
クラッチ、２１°°°システムコントローラ、２２・・
・オートマチック・パラレロメータ、２８・・・咬合器
。 −以　上− 代理人　弁理士（６２８５）松　野　英　彦第１図 第２Ｎ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 一１．患者の上顎を基準とする縦軸、前後軸、横軸の８
   軸からなる座標系の縦軸と前後軸の２軸で構成される２
   次元平面に対する被測定点の正射影の位置及び傾斜角度
   を検出する８個の回転関節と、前後軸と横軸の２軸で構
   成される２次元平面に対する被測定点の正射影の位置及
   び傾斜角度を検出する２個の回転関節と、 縦軸と横軸の２軸で構成される２次元平面に対する被測
   定点の正射影の傾斜角度を検出する１個の回転関節 と金柑いて、上顎に固定される固定部材に測定グローブ
   あるいは下顎クラッチが取付けられる可動部材を連結し
   てなる下顎運動の検出装置を構成し、 上記検出装置を用い、可動部材に測定プローブを取付け
   て基準位置となる上顎の任意の８点の８次元的位置デー
   タを測定し、また可動部材に下顎クラッチを取付けて下
   顎の運動に伴う下顎の位置と姿勢の８次元的データを時
   系列的に測定し、上ｉ己各測定値に基づき、前記任意の
   ８点に対応する８点を咬合器に取付けられた上顎模型上
   に置き換えてこれを再現時の基準位置とし、この基準位
   置に対して測定値通りの下顎運動を再現する下顎関節及
   び咬頭等の位置を演算し、 上記演算結果に基づいて咬合器のコ／ダイルブロック及
   びインサイザルブロックの位置や形状等を設定すること
   を特徴とする下顎運動の再現方法。 ２、患者の上顎を基準とする縦軸、前後軸、横軸の８軸
   からなる座標系の縦軸と前後軸の２軸で構成される２次
   元平面に対する被測定点の正射影の位置及び傾斜角度を
   検出する８個の回転関節と。 前後軸と横軸の２軸で構成される２次元平面に対する被
   測定点の正射影の位置及び傾斜角ｒ！ｆ、ｆｃ検出する
   ２個の回転関節と、 縦軸と横軸の２軸で構成される２次元平面に対する被測
   定点の正射影の傾斜角度を検出する１個の回転関節 と金剛いて、上顎に固定される固定部材に測定グローブ
   あるいは下顎クラッチが取付けられる可動部材を連結し
   たことを特徴とする下顎運動の検出装置。