明 細 書 歯科補綴物計測加工システム 技術分野
本発明は、 歯科補綴物の計測及び加工システムに関し、 さらに詳 しく述べると、 非接触計測によって歯科補綴物関連ファクタを口腔 外において 3次元的に計測し、 得られた計測データに基づいて補綴 物加工用のブロックを研削加工、 切削加工等して歯科補綴物を製造 する歯科補綴物計測加工システムに関する。 背景技術
C A D (コンピュータ支援設計) / C A M (コンピュータ支援製 造) 手法を用いた歯科補綴物の製造は、 周知の通り、 補綴物を製造 する歯列部位の形状を従来常用の手法により模型化することによつ て行われている。 次いで、 作製した模型の表面形状を 3次元的に計 測することで形状データを得、 この形状デ一夕をコンピュータに取 り込み、 コンピュータの支援により補綴物形成材料、 例えばセラミ ックス、 樹脂等から形成された補綴物加工用のブロックを、 例えば 1個ないし複数個のエンドミル、 円盤状カツ夕一等の研削工具で研 削加工する。 このようにして目的とする補綴物を得ることができる が、 表面形状の 3次元計測は、 接触式あるいは非接触式のいずれか によって実施されている。 例えば、 特開 2 0 0 4— 3 4 4 6 5 7号 公報は、 歯科用の嵌合体を製作するための半製品の保持部の改良を 提案している。 特開平 5— 4 9 6 5 1号公報は、 歯冠補綴物の設計 装置を提案している。 また、 特開平 2 — 2 7 4 4 5 6号公報は、 歯 の人工構造物のための挿入物品などの製造に有益な、 ブランクから
物品を製造するための方法及び装置を提案している。 さらに、 国際 公開 2 0 0 5 / 0 1 6 1 7 1号パンフレツ トは、 歯科補填物を製造 するための半完成品及びその製造方法を提案している。
しかしながら、 従来の接触式による 3次元計測方法には解決され なければならない問題点が存在している。 なぜなら、 接触式計測方 法では、 実際、 接触スタイラスプローブが模型表面を接触しながら 3次元形状化を図っていくため、 非接触式による計測方法に比べ、 より精度の高い補綴物が得られるというメ リツ 卜があるというもの の、 プローブは、 垂直方向に固定された一方向タイプが'多く、 その ため、 歯牙欠損部 (義歯装着部) にあるプローブ方向に延びたイン プラン卜の形状を正確に測定しにくい場合がある。
上記のような問題点は、 特に植立されたインプラントに多少の傾 斜がある場合に顕著である。 インプラントは通常多少の傾斜を伴な つて植立されているけれども、 そのような場合、 インプラン卜の形 状を正確に認識することが困難であり、 傾斜しているにもかかわら ず、 傾斜情報を加味しないで製造された補綴物は、 当然、 自然な歯 列形成はできず、 インプラン卜とのマージンラインも密接な接続が できない。 なお、 インプラン トにおけるこのような傾きは、 特別な ことではなく、 逆に垂直に植立されるインプラントの方が少ないが 、 従来のように直接、 インプラント周辺の口腔内で、 型どり して義 歯形状を決定するよりは、 欠損状態の部位を印象取りする等して口 腔外へその欠損状態の型を取りだし、 C A D / C A M手法を用いて 、 義歯形状を形成した方が患者、 歯科医の負担は、 より軽減され、 好ましい形態である。
ところで、 上記したように C A D Z C A M手法により歯科補綴物 を製造するとき、 加工用ブロックを加工して得られる義歯補綴物は 、 研削工具として使用されるェンドミルの口径が加工時間を短く し
たり、 強度を維持するために常に適当であるとは限らず、 いわゆる 咬合面にできる微細な凹凸を加工時に形成できない場合が多々存在 している。 咬合面において微細な凹凸を形成できない場合、 得られ る補綴物は、 自然な歯の状態ではなく、 嚙み合わせなどが悪く、 利 用者が好むものとは言いにくいのである。
また、 C A D Z C A M手法は、 歯科用補綴物を製造するに当たり 、 口腔内から、 補綴部位及びその周辺で表面の形状をコンピュータ を用いて 3次元的に計測するか、 さもなければ、 クラウン、 インレ 一等の形状をモデルとして石膏、 硬化性樹脂等で表面の形状を型ど り して、 コンピュータを用いて 3次元的に計測した後、 得られた 3 次元計測値に基いてコンピュー夕に連結した研削工具で加工用プロ ックを加工することからなっている。 具体的には、 C A D Z C A M 手法は、 接触プローブを利用して、 先端の接触位置で物体の位置座 標を得る手法や、 ステレオカメラ、 モアレ解析等の非接触手法によ り表面形状を計測して、 その計測データに基づいて、 加工用ブロッ クを研削加工するものである。 参考のために一例を示すと、 特表 2 0 0 2 - 5 0 4 7 1 6号公報は線形コノスコピックホログラフィ を 、 特開平 2 — 2 6 4 2 8 6号号公報は疑似複合ホログラムを発生さ せる方法及び装置を、 特表 2 0 0 4 - 5 0 2 1 3 7号公報は口内構 成物と口内構成体の三次元測定データと三次元画像をリアルタイム で口内において取得し、 登録する方法及びシステムを、 特表 2 0 0 4 - 5 3 4 6 0 9号公報は特に義歯の作成のための石膏型の三次元 計測及びデジタル化のための方法及び装置を、 そして米国特許 4 6 0 2 8 4 4号はモノクロ非コヒ一レント光のホログラフィ を、 それ ぞれ提案している。
しかしながら、 C A D / C A M手法は、 接触式、 非接触式のいず れにも課題があり、 多様な口腔内の状態に対応して形状を測定する
には、 煩雑な手続きが必要である。 例えば、 接触式は、 Z軸方向に 固定されたプローブを x、 y及び z軸方向へ移動させる方法であり 、 接触範囲で精度の高い形状情報をえることできるが、 z軸方向に 延びたプローブの先端が接触する範囲での形状測定に留まり計測時 間が非接触に比べ長くかかる。 また、 非接触式の場合は、 例えばス テレオカメラを使用する手法であれば、 複数の受光カメラの位置関 係が数値的に決められた構成、 モアレ法であれば、 数値的位置関係 を備えた光源と受光部に対し、 物体間に格子を置いて物体表面に格 子模様を形成する構成が必要となり、 例えば陰となった部分や、 金 属面、 白色面の反射光が強すぎる部分のような画像、 色調、 ゆがみ 等画像独自の問題点で認識できない部分は、 形状計測ができず、 表 面を塗装したり、 模型の位置をずらすような作業が必要になる等、 得られる形状データの精度に問題がでてく る。
加えて、 実際の補綴物の模型を作り、 模型表面を 3次元データ化 して、 コンピュータ内で処理し、 C A D / C A Mによりブロックを 切削、 研削加工するワックスアップ手法は、 補綴物模型を手作業で 作製する点で、 口腔内の状況を作製者が把握して、 適当な模型を作 れば、 最終的に得られる補綴物も適当な形状が得られるが、 その分 作製者の負担が大きく時間と手間が問題となる。 そこで、 口腔内の 状態を模型化して、 欠損状況から、 補綴物の形状を間接的に得るヮ ックスアップレス手法が、 使用者の負担を軽減すると共に短時間で 、 補綴物が得られる点で好ましい。 しかしながら、 口腔内は複雑で 、 支台歯が傾斜していたり、 隣在歯の状態も安定的ではないことか ら、 結局、 作製者の手作業による調整を増やさざるをえない。 また 、 計測手法においても、 プローブに接触しない部分が多くあったり 、 非接触タイプであっても、 計測部位を複数必要とする場合は、 両 方の接触状態が良好でなくてはならず、 凹面で形成される、 欠損部
を正確には計測できない場合が多い。
ところで、 接触式、 非接触式のいずれの計測装置による表面形状 計測は、 おおよそ十分にできるものであるが、 実際の咬合面は、 咀 嚼という複雑な顎運動に基づいた結果の形状であり、 咬合面は、 複 雑な形状をしている。 特に歯牙欠損部に仮想的な作業により補綴物 をコンピュータで形成し、 ブロックを加工して得る場合は、 咬合面 での形状の調整が必要となる。 効率的で、 短時間による処理が期待 できるワックスアップレス手法ではあるが、 現状においては仮想的 に補綴物を作製し、 しかもそれが、 実際の欠損部に効率よく フイ ツ 卜させるための補綴物を作製するシステムは、 未だ存在しない。 発明の開示
本発明の目的は、 したがって、 歯牙欠損部を口腔外でかつ非接触 で 3次元計測して歯科補綴物を容易かつ正確に製造することができ る歯科補綴物計測加工システムを提供することにある。
本発明は、 特に、 傾いた植立後のインプラントの義歯装着部を口 腔外で正確に把握し、 その傾きに応じた義歯 (歯科補綴物) を容易 かつ正確に製造できる歯科補綴物計測加工システムを提案すると共 に、 装着された義歯が、 より 自然な状態の咬合面を持つような歯科 補綴物を提案することを目的とする。
本発明の目的は、 また、 咬合面にできる微細な凹凸を加工時に正 確に再現できる歯科補綴物計測加工システムを提供することにある 本発明の目的は、 また、 歯科補綴物を従来方法に従い C A D Z C A M手法により接触式あるいは非接触式で行うときの問題点を解消 して、 複雑な手続を排除するとともに、 計測時間を短縮し、 得られ る形状データの精度を高めることのできる歯科補綴物計測加工シス
テムを提供することにある。
本発明の目的は、 さらに、 口腔内の状態を模型化して、 歯牙欠損 部の欠損状況から、 補綴物の形状を間接的に得るヮックスアップレ ス手法を実現するとともに、 計測を高精度で容易にかつ短縮した時 間で実施可能な歯科補綴物計測加工システムを提供することにある 。 特に、 本発明は、 効率的で、 短時間による処理が期待できるヮッ クスアップレス手法を実現するとともに、 仮想的に補綴物を作製し 、 しかもそれが、 実際の欠損部に効率よくフィ ッ トさせるための補 綴物を作製する歯科補綴物計測加工システムを提供することにある 本発明のこれらの目的やその他の目的は、 以下の詳細な説明から 容易に理解することができるであろう。
本発明は、 その第 1 の面において、 欠損部を有する仮想歯列の形 状を非接触で 3次元的に計測して、 その計測結果に基いて歯科補綴 物を加工する歯科補綴物計測加工システムであって、 下記の手段 : 欠損部及びその隣在歯の形状を有する仮想歯列の形状データ及び 前記仮想歯列に対向して配置されるべき対向歯の対向咬合面の形状 データを作成する 3次元形状作成手段、
前記仮想歯列の形状データ及び前記対向咬合面の形状データから 仮想補綴物形状を作成する仮想補綴物作成手段、
前記仮想補綴物形状に近似する形状をもつた補綴物形成用既製補 綴物形状の形状データを前記仮想補綴物形状の形状データに仮想的 に結合及び調整するとともに、 前記仮想歯列の形状データと前記対 向咬合面の形状データを接触、 咀嚼及び調整し、 かつ前記対向咬合 面の形状データを仮想的な運動に供して前記仮想歯列の形状データ に対して仮想的に顎運動を行わせることで、 前記顎運動の状態をモ 二夕一上に表示して、 前記仮想歯列における最適な補綴形状を決定
する咬合調整手段、 及び
前記最適な補綴形状の形状データに基づいて加工用ブロックを加 ェして前記歯科補綴物を形成するプロック加工手段
を含んでなる歯科補綴物計測加工システムにある。 ここで、 仮想歯 列及び対向歯の対向咬合面は、 それぞれ、 歯科用模型であることが 好ましい。
本発明の歯科補綴物計測加工システムにおいて、 補綴物形成用既 製補綴物形状は、 任意に選択することができる。 例えば、 予め形成 されている複数個の、 前記仮想補綴物形状に近似する既製補綴物形 状を含むデータベースを用意し、 そのデータべ一スのなかから、 仮 想補綴物形状に近似する、 好ましくはよりもしくは最も近似する形 状をもった補綴物形成用既製補綴物形状を選択することができる。 もちろん、 必要に応じて、 データベース以外の手段を使用してもよ い。
また、 本発明の実施において、 仮想的な運動としては、 以下に説 明するように、 振り子運動やその他の運動、 例えば水平運動等をあ げることができる。
さらに、 加工用ブロックは、 好ましくは、 予め形成されたもので ある。 また、 加工用ブロックは、 好ましくは、 歯科補綴物を作製す る材料からなりかつ補綴物形成用既製補綴物形状に対応する形状を もったものである。 もちろん、 加工用ブロックは、 必要に応じて、 その形状を任意に変更可能であり、 例えば、 その形状は、 既製補綴 物形状となるべく正確に対応させてもよく、 さもなければ、 許容し 得る程度にアバウ トで対応させてもよい。
また、 咬合調整手段は、 該咬合調整手段によって補綴形状が調整 されるべき仮想歯列が、 対向咬合面の凹凸と接触するか否かを基準 の値とした場合に、 極性の反転を生じる値を示す際、 仮想歯列の座
標と、 仮想歯列の座標内の方向座標を演算して得られる値を仮想歯 列の座標とする調整手段をさらに具備することが好ましい。
また、 顎運動は、 コンピュータに接続されるマンマシーンイン夕 フェースの移動に連動して行われることが好ましい。 さらに、 振り 子運動等の仮想的な運動は、 仮想歯列のクラウン表面から半径 3 0 〜 6 0 m mの位置を中心とした角度 ± 3 ° 〜土 1 0 ° の範囲で行う ことが好ましい。 さらに、 仮想的な運動は、 仮想歯列において歯列 方向に垂直に運動することが好ましい。
また、 本発明は、 その第 2の面において、 欠損部を有する仮想歯 列の形状を非接触で 3次元的に計測して、 その計測結果に基いて歯 科補綴物を加工する歯科補綴物計測加工システムであって、 下記の 手段 :
欠損部及びその隣在歯の形状を有する仮想歯列、
前記仮想歯列からの反射光を受理して信号に変換する受光手段、 前記受光手段からの受光信号を光に変換する信号一光変換手段、 前記信号一光変換手段からの変換光に含まれる特徴情報から、 前 記仮想歯列と前記受光手段の間の距離を算出し、 距離信号を発生さ せる位置計測手段、
前記位置計測手段からの距離信号から、 前記仮想歯列の形状座標 を形成する座標形成手段、
予め形成されたものであって、 前記歯科補綴物を作製する材料か らなる加工用プロック、 及び
前記座標情報に基づいて前記加工用ブロックを加工して前記歯科 補綴物を形成するブロック加工手段
を含んでなる歯科補綴物計測加工システムにある。 ここで、 仮想歯 列は、 欠損部とそれを挾んで配置された隣在歯とを備える歯科用模 型であることが好ましい。
本発明の歯科補綴物計測加工システムにおいて、 反射光を形成す る照射光は、 仮想歯列に対し、 マージンライン、 最大豊隆部及び咬 合面部位において走査密度を大きくすることが好ましい。 また、 変 換光は、 デジタルホログラフィ法又はコノスコピックホログラフィ 法に基づく干渉縞光であることが好ましい。
また、 上記のような第 1及び第 2の面に従う本発明の歯科補綴物 計測加工システムにおいて、 仮想歯列の欠損部にさらに支台が存在 していてもよい。 ここで、 支台は、 インプラント支台であってもよ く、 天然歯由来の支台であってもよい。 さらに、 これらの支台は、 作製及びその他の原因により任意の角度で傾斜していてもよい。
さらに、 例えば第 2の面に従う歯科補綴物計測加工システムにお いて、 前記仮想歯列がその欠損部にィンプラント支台を傾斜して植 立されており、 かつ前記仮想歯列を照射する光照射手段をさらに有 していてもよい。 かかる場合、 該光照射手段からの照射光で前記仮 想歯列の表面を走査しながら照明し、 かつ前記受光手段を前記照射 光と同じ移動速度で移動させるかもしくは一定の位置に固定した状 態で、 前記仮想歯列から反射した反射光を前記受光手段が受理し、 前記インプラント支台の傾斜した部位を計測することが好ましい。 本発明は、 その第 3の面において、 欠損部を有する仮想歯列の形 状を非接触で 3次元的に計測して、 その計測結果に基いて歯科補綴 物を加工する歯科補綴物計測加工システムであって、 下記の手段 : 支台が植立された欠損部及び該欠損部に隣接した隣在歯の形状を 有する仮想歯列、
前記仮想歯列の支台を挿入可能な形状及び寸法を有する凹部を備 えた嵌合手段、
前記嵌合手段を備えるものであって、 測定ュニッ 卜で設定された 前記嵌合手段の基準面に関して垂直関係にある垂直指示部材、
前記仮想歯列を載置する支持ステージ、
前記支持ステージの仮想歯列載置面を基準面として、 前記載置面 の x、 y及び z方向の角度を調節することで前記支台の角度を変化 させる角度調節手段であって、 前記支台の角度の変化の結果として 前記支台を前記嵌合手段の凹部に挿入するとき、 前記支台が前記凹 部と一致し嵌合した際の該角度調節手段で調整された角度から前記 支台の植立角度を検出する角度調節手段、
支持ステージ上に載置された前記隣在歯の咬合面及び最大豊隆部 間を撮影し観察する撮影手段、
予め形成されたものであって、 前記歯科補綴物を作製する材料か らなる加工用ブロック、 及び
前記支台の植立角度を含む複数の加工データに基づいて前記加工 用ブロックを加工して前記歯科補綴物を形成するブロック加工手段 を含んでなる歯科補綴物計測加工システムにある。
本発明による歯科補綴物計測加工システムは、 以下の説明から理 解されるように、 非接触で計測が行われることに加えて、 好ましい ことに、 計測及び加工工程のすべてが口腔外において実施される。 図面の簡単な説明
図 1 は、 本発明による歯科補綴物計測加工システムの一形態を示 した斜視図であり、
図 2は、 図 1 に示した歯科補綴物計測加工システムの要部を別の 方向から示した斜視図であり、
図 3は、 図 1 に示した歯科補綴物計測加工システムにおける固定 部の回動運動を示した模式図であり、
図 4は、 図 1 に示した歯科補綴物計測加工システムにおける調整 手段の移動運動を示した模式図であり、
図 5、 図 6及び図 7は、 図 1 に示した歯科補綴物計測加工システ ムにおける固定部上に載置したインプラント模型の動きを順に示し た模式図であり、
図 8は、 本発明による歯科補綴物計測加工システムに模型撮影用 力メラを装着した一形態を示した斜視図であり、
図 9 A及び図 9 Bは、 それぞれ、 図 8のカメラを使用して撮影さ れた写真から書き起こしたインプラント模型の側面図及び上面図で あり、
図 1 0は、 モニター画面上に表示された補綴物加工のための既製 プロックの形状及び仕様を示すデータベースの一例を示す模式図で あり、
図 1 1 は、 本発明の実施に使用される加工用ブロックの一例を示 した斜視図であり、
図 1 2 A及び図 1 2 Bは、 それぞれ、 加工用ブロックとリブとを 接続する前及びその後の状態を示した模式図であり、
図 1 3 A及び図 1 3 Bは、 それぞれ、 加工用ブロックにリブを接 続した後に曲線部位及びィンプラント挿入部位をミルで研削加工す る状態を示した模式図であり、
図 1 4 A及び図 1 4 Bは、 それぞれ、 加工用ブロックにおいて咬 合面を決定する方法及びその結果に基いて加工用ブロックの咬合面 を研削加工する方法を示した模式図であり、
図 1 5は、 本発明による歯科補綴物計測加工システムのもう 1つ の形態を示した斜視図であり、
図 1 6は、 図 1 5に示した歯科補綴物計測加工システムを使用し て実施される計測加工プロセスのフローチャートであり、
図 1 7 A及び図 1 7 Bは、 それぞれ、 歯科用模型のデータから得 られた仮想歯列の形状及び対向歯の対向咬合面の形状を示す模式図
であり、
図 1 8 A及び図 1 8 Bは、 それぞれ、 図 1 7 Aの仮想歯列を回転 させて横から観察した状態及び図 1 7 Aの仮想歯列と図 1 7 Bの対 向咬合面を重ね合わせた仮想的咬合状態を示す模式図であり、 図 1 9 A及び図 1 9 Bは、 コンピュータに接続したモニタ一画面 上に表示された状態を書き起こしたもので、 それぞれ、 対向歯の咬 合面データを仮想歯列の歯牙欠損部データに重ね合わせて得た仮想 咬合状態及び近似の加工用ブロックを歯牙欠損部デ一夕に当てはめ て得た仮想補綴モデルを示す模式図であり、
図 2 O A〜図 2 0 Dは、 図 2 1 Aの線分 A— A ' の断面図で示さ れる仮想補綴物のデータと図 2 1 Bの線分 A— A ' の断面図で示さ れる対向歯の咬合面デ一夕を組み合わせて示したもので、 それぞれ 、 仮想補綴物と咬合面を対向させた状態、 仮想補綴物上に咬合面を 配置した状態、 咬合面に振り子式回転運動を付与した状態及び咬合 面に平行摺動運動を付与した状態を示す模式図であり、
図 2 1 A〜図 2 1 Dは、 それぞれ、 図 1 9 Bに示した補綴物を歯 牙欠損部データに組み込んだ状態、 対向歯の咬合面データを歯牙欠 損部データに重ね合わせた状態、 咬合面デ一夕の移動によりクロス データが発現した状態及び咬合面データの移動により別のクロスデ 一夕が発現した状態を示す模式図であり、
図 2 2は、 コンピュータに接続したモニター画面上に表示された 仮想補綴物の模型を書き起こした模式図であり、 そして
図 2 3は、 図 2 2に示した仮想補綴物の模型を仮想的に歯牙欠損 部に装着した状態を示す模式図である。 発明を実施するための最良の形態
引き続いて、 本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明する。 な
お、 本発明は、 以下に記載する特定の実施の形態によって限定され るものではないことを理解されたい。
本発明は、 植立したインプラントの植立角度を検出する手段、 そ の植立角度から、 加工用ブロックとリブのとの接続角度に基づいて ブロックとリブを結合する結合手段、 及び結合した加工用ブロック を C A D / C A Mデータに基づいて機械加工する加工手段よりなり 、 植立したインプラントに傾斜があっても、 インプラント上部と、 密接に結合しながら、 自然な歯列を形成できる補綴物が口腔外情報 で得られることを可能とする。
また、 本発明は、 様々な種類の咬合面のみをもつブロックを予め 用意し、 そのブロックから、 隣在歯の咬合面、 補綴部位の一般的咬 合形態データ的に統計処理して、 既成ブロックを選択する。 予め咬 合面をもつ場合、 その部分は、 平面になるため、 傾斜角度を検出し 、 この傾斜角度に基づいた接続を有するブロックを形成することで 、 通常の研削加工が可能となる。 ここで、 咬合面のみをもつブロッ クとは、 例えば、 立方体の一面に咬合面形状が形成された状態が例 示されるが、 その他、 円筒体の平面部の一方に咬合面が形成されて もよい。
本発明によれば、 インプラントの上部に装着される義歯であって 、 傾いたインプラントでも、 問題なく装着できる義歯が提案できる と共に、 表面がより 自然な状態の咬合面を備えた補綴物の製造が可 能となる。
さらに具体的に説明すると、 本発明は、 まず、 植立されたインプ ラント部位の模型を得るため、 一般に使用されている印象を補綴部 位となるインプラント植立部及び隣在歯部とィンプラント植立部位 の対向歯及び隣在歯部についてとる工程と、
硬化した印象に、 石膏、 その他の硬化材を充填して模型を得るェ
程と、
この模型から、 インプラントの傾きの角度を得るための工程と、 インプラントの傾き角度により、 加工部と一体的に連結している 球状の連結部とリブとの接続角度を決定する工程と、
模型の、 隣在歯及び植立部位の一般歯牙情報から、 既成の咬合面 を備えたブロックを選択する工程と、
そのブロックにより、 植立インプラントの部分、 及び側面部を研 削加工する工程と
を実施するシステムにより構成される。 これらの工程は、 好ましく は、 次のようにして実施することができる。
インプラン卜の傾き角度検出手段
本発明においては、 傾いたインプラント先端を、 基準化された凹 部をもつアダプタに挿入可能な状態で、 インプラントを含む模型全 体を回動、 摺動移動するなどして調整する調整手段により調整し、 凹部と嵌合した時点での模型の傾きをインプラントの傾きとして 2 つの角度で表す構成を一例として有する。 しかし、 少なくとも、 基 準化された状態へ併せるようにインプラント先端部を備えた他の基 準をもつモデルを動かして、 併せた状態で、 水平に対するモデルの 基準部の角度を計測すればよい場合もある。
例えば、 水平な支持棒に垂直に底部方向へレーザ光を照射する手 段を設け、 更にインプラントモデルの水平な底部が垂直に光を透光 する状態の孔を、 透光性部材を配置しておき、 レーザ光が底部方向 に見えるように調整手段で移動調整させ、 レーザ光がインプラント モデルの底部を通過して、 下方向に見えた時点でインプラント底部 の基準部の角度を計測するものであってもよい。 レーザ光は、 透過 させるだけでなく、 インプラント部上面で反射させ、 投影した基準 面の位置の一致、 測定等によって測定してもよい場合もある。
なお、 調整手段は、 インプラントモデルの基準部となる底部を保 持し、 3次元的に角度を調整し計測できる構成であれば、 特に限定 されない。 また、 調整手段は、 インプラントモデルの基準底部の平 板の傾きを 3次元的に測定できればその構成は限定されず、 単に、 インプラントモデルの移動だけを行い、 移動後、 3次元的なステレ ォカメラ等の非接触的な距離計測、 スケールの使用によりインブラ ントモデルの基準面と水平面との角度を計測するものであってもよ い。
傾きを考慮した加工用ブロック
本発明は、 加工用部材によるいわゆる半製品 (ブロック) と、 加 ェ機械に接続する接続端子 (リブ) との間に、 球状の連結部を設け る形態とすることで、 インプラント先端部であり、 装着される垂直 性の高い孔が加工でき、 傾いたインプラントに対し、 自然な歯列が 形成されるような形状への加工を容易にする。
加工用ブロックは、 図 1 1の形状が一例となるが、 球状の連結部 は、 加工用部材と一体的に形成されることが好ましく、 リブとの接 続が良好であれば、 これに限ることはない。 連結部の大きさは、 加 ェ部の大きさより小さいことが好ましいが、 角度が大きい場合等は 、 加工部よりも大きい球状の連結部であってもよい。 なお、 連結部 は、 最終的に切り取られる部位であるため、 エンドミルなどの切削 具により、 容易に切り取られる部材で、 加工用部材との接触がよい 物であればよい。
また、 リブと連結部の接触面が、 角度を備えながら、 接続される が、 接続状態によっては、 切削、 研削具と、 リブの接触面が接触す る場合があるため、 この部分を少なくするようなテ一パを設けても よい。
リブと連結部は、 接着剤で接着され固定されることが好ましいが
、 機械的結合によるものであってもよく、 固定状態が形成される手 法であれば好適に使用される。
咬合面を予め形成した加工用ブロックのデータベースとデータ決定 手段
本発明は、 予め形成した咬合面であって、 複数の異なる咬合面を 持つ加工部を持つプロックを準備し、 これをデータべ一ス化して、 コンピュータに登録し、 入力される欠損部情報に基づいて、 選択す る手段を備える。
データベースの情報は、 例えば、 ブロックの形状情報、 咬合面の 形状情報、 ブロックの寸法情報、 色情報、 許容最大豊隆部距離、 一 般的な適用部位情報であり、 シリアル番号を付してテーブル処理さ れているものである。 形状情報は、 パソコン等のコンピュータのモ 二ターに表示出力された際、 わかりやすい写真、 C G画面などが例 示され、 これに付随して、 各種情報が記録されてもよい。
従って、 パソコンへ、 キーボード、 マウス、 その他のインタフエ ースを用いて、 欠損部の寸法情報、 適用部位情報等の各種情報を入 力すると、 候補となるブロック画像が表示され、 目視、 又は、 統計 確率的に決定されてもよい。
また、 パソコンへ、 欠損部と、 インプラント先端の模型写真、 口 腔内写真を画像入力し、 この入力画像と、 登録されたブロック画像 とを重ね合わせたり、 並べたり して比較決定してもよい。
本発明は、 少なく とも、 天然歯の咬合面が備えた、 凹凸、 しわ、 等の形状であって、 C A D Z C A Mでは、 加工できない形状を備え ているものを多数用意し、 この情報をデータベース的に取り扱えれ ばよく、 特にコンピュータを用いる必要はなく、 紙に印刷した表等 を参照して、 近似ブロックの選択を行ってもよい。
傾きをもつ加工用ブロックの加工方 _法
本発明は、 図 1 1で示したブロックを加工する際、 加工工具へ接 続された状態では、 ある程度の角度を持った状態での接続となり、 マージンラインを備えたインプラントの接合部の形状は、 垂直状態 となるため、 インプラントの接合部の形状と、 最大豊隆部から、 マ —ジンラインまでの形状の加工は容易になる。 反面、 咬合面の調整 加工の場合は、 データに多少の角度情報を付加して、 研削加工をす る必要が生じる。
本発明では、 対向歯の咬合面の形状を印象によって取得するステ ップ、 咬合面の表面形状を計測するステップ、 選択された予め形成 された咬合面情報と、 重ね合わせるか、 隣接させて、 対向歯の形状 に対して、 ブロック表面の加工用データを得るステップ、 この加工 用デ一夕にインプラントの傾き角度に応じて、 加工具の位置等を補 正した補正加工デ一夕を形成するステップを備えることが好ましい 。 加工後、 表面には予め形成された咬合面凹凸に天然の咬合面情報 に併せて加工した咬合面をもつインプラント用補綴物を得ることが できる。
また、 本発明は、 歯科用モデルからの反射光を受光する受光部、 その受光部で得れた受光信号を特徴情報に変換した変換光から、 歯 科用モデルと受光部間の距離を算出する位置計測手段、 その位置計 測手段から得られた距離信号から、 歯科用モデルの形状座標を形成 する座標形成手段、 得られた座標情報に基づいて補綴物形成用加工 用ブロックを加工する加工手段の組み合わせ構成により、 金属面等 光学的反射光が強い部分でもその位置情報が得られ、 また、 例えば コノスコピックホログラフィ法のような一軸結晶と偏向板の組み合 わせを通過させることで変換光が得られる場合は照明光源の位置を 変えながら照明光源部位を変化させ、 おおよそ全ての位置に照明を 当てられることから、 特に傾斜したインプラント支台等傾斜をもつ
た支台の情報が充分に得られ、 加工用の義歯形状が正確に得られる 例えば、 特開 2 0 0 2— 5 0 4 7 1 6号公報、 特開平 2— 2 6 4 2 8 6号公報等には、 上記したコノスコープ的なホログラフィ手法 による非接触形状計測手法が記載されている。 これらの公報に記載 された発明においては、 口腔内といった極限られた小範囲で位置計 測手段及び座標形成手段として該手法が好適に使用されている。
本発明では、 それが上記公報に記載された態様に基づく とき、 受 光する光を変換変形することで、 写真画像からの解析ではなく値と して変形された映像であるため、 反射光の強弱、 画像が持つ雑音情 報の影響を排除できる。 なお、 本発明は、 このような撮影画像を変 換した変換光による画像情報を用いるものであればよく、 その物体 の形状における位置デ一夕であって、 傾斜、 くぼみ、 垂直に関する データが得られるものであれば、 コノスコープ的手法に限るもので はなく、 例えば特開平 1 0 — 2 6 8 7 4 0号公報に記載された位相 シフ トデジタルホログラフィ等のデジタルホログラフィ法や、 特開 平 6— 1 1 0 3 7 0号公報、 特開平 5 — 3 2 3 2 3 8号公報等に記 載されたホログラム的手法の利用も可能である。
本発明における受光部は、 反射光を形成する鏡面体を歯科用モデ ルの周辺に配置可能としている。
物体からの反射光は、 鏡面体を介して受光部に到達するものであ つてもよく、 さもなければ、 反射光を介さず、 直接受光してもよい 本発明における照射光は、 歯科モデルからの反射光として明確に 得られるレーザが好ましいが、 これに限らず、 発光ダイオード出力 光、 太陽光、 その他の光源であってもよい。
照射光は、 物体表面上に、 点状に照射されることで、 位置データ
として捉えることができるが、 この場合は、 平行に走査させていく 手法等により、 物体の、 部分の座標データを得ることができる。
なお、 コノスコープ的なホログラフィ手法によれば、 照射光は、 計測部位に照射され、 受光部位に到達するような光であればよい場 合もあるが、 好ましくは、 照射光と受光部の光軸が一致する状態と し、 その走査の仕方は、 ジグザク的な平行走査に限らず、 放射走査 計測、 等、 マージンラインを意識した走査をしてもよい。 但し、 コ ノスコープ的な手法は、 傾斜した部位でも、 反射鏡などを用いて、 その位置状態が計測可能であることから、 傾斜したインプラント支 台、 形状が複雑になった天然支台歯でも形状計測が可能となり、 本 発明では好適である。
また、 クラウン、 インレ一、 その他の歯科用補綴物は、 支台との 接合面 (マージンライン) 、 最大豊隆部位、 咬合面等要部となる部 分について精度よく距離情報が得られればよいことから、 この部分 の走査の際、 干渉縞が明確に画像として取り込まれるよう、 撮影力 メラの分解能、 走査密度などを調整して詳細なデータを得るように し、 その他は、 走査密度を下げるなどして、 デ一夕量を下げること も可能である。
本発明における調整手段は、 加工用のデ一夕に調整するものであ つて、 例えば、 インプラント支台の傾斜を調整する為の手段であり 、 傾斜した支台へ嵌合する義歯の作製には、 その傾斜を考慮した外 観が必要になることに基づく ものであることから、 本発明は、 これ を数値データの調整によって可能とし、 その他の治具を要せず、 短 時間で簡単に形成可能としている。
また、 インレーのような微小補綴物は、 その周囲を含む欠損状態 のくぼみを計測し、 当該くぼみと、 補綴後の表面データから、 加工 用の補綴物データを得ることを含むことができる。
本発明における加工データ形成手段は、 前記座標形成手段で得ら れた 3次元データに基づいて、 歯科モデルを仮想的に形成し、 結果 として得られる形状デ一夕から補綴物製造の為のデータを抽出して 使用することが例示される。
本発明によれば、 非接触計測でありながら、 歯科補綴物用の歯科 モデルからくぼみ、 垂直面や傾斜した部分の形状を正確に計測でき 、 演算的調整により 目的とする歯科補綴物を得るための加工データ が迅速にできるなどの効果を有する。
さらに具体的に説明すると、 本発明は、 非接触計測において光学 的に変換されたデータより得られる形状位置情報であればよいが、 好ましくは、 コノスコープ型計測ユニッ トにより、 詳細なインブラ ント支台のような傾斜及び、 インレーのような小補綴物であって、 起伏がより小さい形状データが得られる。
当該計測ュニッ 卜から得られる形状座標データを所望の加工用の 形状デ一夕に変化して、 3次元加工機により、 ブロックを研削加工 することが例示される。
本発明は、 非接触でありながら接触的な手法で表面形状が得られ ることから、 照射された光が受光できる範囲でマージンライン形状 の把握が容易であり、 歯科補綴物製造に好適である。
インレー等の微小補綴物の場合
少なく とも反射光が受光できればよいことから、 受光できる範囲 での凹面が計測可能となり、 よって、 インレーの窩洞を計測できる 。 しかも、 反射光が強すぎるため、 目視では識別できない状態でも 、 反射光を一度同心円状の干渉縞の変換光にするため、 正確にマー ジンラインが得られる。
また、 本発明によると、 歯牙欠損部にある支台を計測し、 凹部形 状デ一夕を得ると共に歯牙の部位、 残存している咬頭の形態等から
欠損部に最適な欠損部データを選び、 必要に応じてデータ上で変形 し、 咬合面形態データを生成することができる。 欠損部にワックス 等をセッ トして、 補綴後の咬合面形態データを得てもよい。 この咬 合面形態データと欠損部データとを結合させて仮想イ ンレー形状を 得て、 加工用ブロックで加工する。
天然歯支台の補綴物 (クラウン) の場合
クラウンの場合も、 支台上のマージンライ ンの把握も、 歯肉圧排 等の手間をとらず、 そのまま模型表面からデータが得られる。
また、 照射光の走査も、 放射状に走査していく方式により、 略球 面体で、 支台歯との接合部 (マージンライン) を得る為にも有効な 手法であり、 ジグザクな走査よりも情報が得やすい場合もある。
その他、 インレー、 インプラント支台、 隣在歯に基づく仮想的義 歯形状作製の際のインプラント支台の形状測定等にも有効に利用さ れる。
さらに、 本発明は、 欠損部及びその隣在歯の形状を有する歯牙欠 損部データ、 対向咬合面を示す対向咬合面データを得る 3次元形状 入力手段、
3次元形状入力手段で得られた 3次元欠損部形状データから、 仮 想補綴物形状を作成する仮想補綴物作製手段、
仮想補綴物作製手段で得られた仮想補綴物形状に近似する形状で ありかつ予め形成された補綴物形状をデータベース化した中から選 択する選択手段、
選択手段で選択された既成補綴物デ一夕を欠損部へ仮想的に結合 調整した後、 仮想歯列と仮想対向咬合面データを咀嚼接触調整しな がら、 対向咬合面データを、 仮想歯列データに対して仮想的に顎運 動状態として、 モニター上に表示し最適な補綴形状を得る咬合調整 手段、
咬合調整後の仮想補綴物形状により、 選択手段で選択された既成 ブロックを加工する加工手段
を含んでなる歯科補綴物計測加工システムにある。
上記のような構成により、 3次元データ上で、 対向歯面データと 、 歯牙欠損部形状データを、 顎運動に近似した運動を、 マウス、 ジ ョィスティック等の移動により、 形成し、 デ一夕がクロスする部分 を検出してこれを削除して、 より正確な補綴物を得ることが可能と なる。
本発明は、 印象模型等から得られた歯牙欠損部データ及び咬合面 データの 2つのデ一夕をコンピュータのモニター上で 3次元表示す る。
次いで、 これらの両デ一夕を同一座標空間上で重ね合わせ、 両隣 在歯の上下の接触が所定の割合以上で、 接触した状態とし、 咬合時 の顎運動と近似する運動として知見した対合部に相当する対向歯面 を振り子状の移動、 又は前後、 左右にシユミレ一シヨ ン移動させて 、 面、 線がクロスするデ一夕 (例えば、 一方を基準とした場合の基 準の値 (平面、 線、 立体) をまたぐデ一夕) を検出するステップ、 そしてこのクロスしたデータを基準値に修正するステップを順次実 施し、 好ましくはコンピュータ上でのプログラム処理により これら のステップを実施する。
対向歯面の振り子状の移動とは、 自走的に動かす場合や、 マンマ シンインタフェースを操作し、 対向歯面を画面上で、 手動的に動か す場合を意味し、 前後運動、 側方運動、 その他の運動も、 同様であ る。
本発明における隣在歯どう しの咀嚼状態の検出は、 対向歯面隣在 歯データの位置が、 歯牙欠損部データの隣在歯データの位置よりも 、 例えば Z軸上で、 常に上にある状態を形成することが好ましい。
すなわち、 例えばインタフェースが、 対向歯面デ一夕をドラッグ アンド ドロップして隣在歯データ上に重ねる際、 座標軸上で、 少な くとも、 上にある状態であることを条件とする。 例えば、 下になろ うとすると、 ドラッグアンド ドロップ操作が停止する。
さもなければ、 確定作業が必要な場合は、 確定前、 歯牙欠損部デ —夕よりも対向歯面デ一夕が下へ行った場合でも、 リターンキ一操 作等による確定時、 自動的に修正され、 対向歯面データが歯牙欠損 部データより も上に来る状態になるものであってもよい。 この停止 した地点が嚙みしめた状態であり、 この状態よりも常に対向歯面デ 一夕が上にく るようにする。 そして、 その範囲は、 凹凸のある歯面 であるため、 許容範囲 (例えば Z値で対向歯面データが歯牙欠損部 データよりも下に来る x、 y座標値が 1 0 %以下) をもって咀嚼状 態としてもよい。
本発明における 3次元形状計測は、 例えば、 上記したように、 写 真撮影による手法及びレーザ光等の特定の走査光線を照射して行う 非接触計測の 2つが示される。
また、 特定の走査光線を照射して行う非接触計測として、 例えば 、 上記したように特開 2 0 0 2— 5 0 4 7 1 6号公報、 特開平 2— 2 6 4 2 8 6号公報等には、 コノスコープ的なホログラフィ手法に よる非接触形状計測手法が記載されており、 本発明においては、 口 腔内といった極限られた小範囲で位置計測手段及び座標形成手段と して好適に使用される。 この手法の詳細は、 先に説明した通りであ る。
本発明における受光部、 物体からの反射光、 コノスコープ的なホ ログラフィ手法、 その他についても、 先に説明した通りである。 本発明によれば、 実際の咬合調整を行うことなく、 コンピュータ 上の操作で正確な歯科補綴物を得ることができるなどの効果を得る
ことができる。
さらに具体的に説明すると、 本発明は、 コンピュータのモニター 上で、 咬合調整が行われるものであり、 既成の近似補綴物を歯牙欠 損部に補綴したデータ、 及び対向する歯面を備えた対向歯面データ において、 これらを隣在歯同士の接触状態を、 画面上で形成する。 本発明の実施に用いる手法は、 いわゆる ドラッグアンド ドロップ 等のユーザインタフェースが備える領域移動手法であればよい。 さ もなければ、 データの融合として、 特定の範囲の接触を自動的に行 う手法を用いてもよい。
この状態で、 ユーザインターフェースの操作がそのまま、 顎運動 の操作になる状態とする。 これは、 例えば、 マウス、 ジョイスティ ック等のユーザインタフェースと、 対向歯面が関連付けられ、 ユー ザインターフェ一スを、 ある方向へ動かすと、 対向歯面が、 顎運動 として適当な方向へ移動するようなものであり、 前後、 側方、 回転 運動を、 ユーザインタフェースにより行う。
その際、 対向歯面を図 2 0 Cで示す高さ 3 0 〜 6 0 m mを中心点 o ( 1 2 3 ) として振り子運動させて、 クロスするデータを検出し 修正する手法が顎運動に近い運動であり、 しかも簡単な手法により 行われる点で好適である。 こ こで、 図 2 0 Cの参照番号 1 2 2で示 す角度が例えば ± 3 ° 〜土 1 0 ° 、 好ましくは ± 5 ° の角度で運動 させる。 なお、 振り子運動の角度は、 咬合の為の顎運動をシユミ レ ートするにはこの角度が好ましいが、 個人差を考慮する必要性から 、 ± 3 ° ± 1 0 ° の角度で振り子運動に基づく顎運動をシユミ レー トしてもよい場合もある。
前後への運動、 滑る運動等、 ユーザインタフェースの移動を画面 の移動へ変換する際、 滑る要素を持った運動へ変換することも可能 である。
このように、 本発明では、 顎運動を行うユーザインタフェースを 利用して、 クロスするデータを修正することで、 正確な補綴物咬合 面を手軽に形成可能としている。 実施例
引き続いて、 添付の図面を参照しながら本発明の実施例を詳細に 説明する。
図 1及び図 2は、 本発明の歯科補綴物計測加工システムをその前 方及び後方から見た状態を示す。 図 1 は S H方向から見た状態、 図 2は S F方向から見た状態である。 図中の x、 y及び z座標は、 調 整手段 1 0 0 の向きに基づいて任意に設定した状態で説明する。 矢 印方向は、 例えば正方向である。 各図中、 調整手段 1 0 0の向きを S H、 S Fで表示した。 調整手段 1 0 0は、 磁力でベース板 1 0 と 結合することから、 ベース板 1 0上であれば、 多少、 力を加えて摺 動的に移動させることができる状態である。
図 1 において、 調整手段 1 0 0は、 固定部 2 1 に載せたインブラ ント模型の回転移動を行う為の器具である。 図 2は、 調整手段 1 0 0のみを示す。
ベース板 1 0は、 水平面を形成している。 軸柱 1 1 は、 水平面に 対し垂直に設置されている。 芯出棒 1 2は、 主軸 1 3 を中心に回動 9 0度の範囲で回動可能としている。
芯出孔 1 4は、 垂直の貫通孔であり、 図 3で示すようにアダプタ 2 3 を備えた支持棒 2 2が挿入される程度の口径を有する。 撮影調 整用 /3表示ステージ 1 5は、 固定部 2 1 を中心 P 1 を中心に回転さ せ、 外部に設けた写真撮影の際の ;6角度情報を得るため、 目盛りが 付されている。
また、 撮影用 /3表示ステージ 1 5の底面 1 5 aは、 磁性を持ち、
金属製のベース板 1 0 と磁力結合をしている。 従って、 撮影調整用 j6表示ステージ 1 5は、 ベース板 1 0上で、 移動可能であり、 全体 として、 固定部 2 1は手動により平行に移動する。
図 4は、 図 1で示す方向 S Fから見た調整手段 1 0 0の一部を示 す図であり、 ベース板 1 0上で調整手段 1 0 0が移動した状態を示 している。 点線と実線で表されている状態が、 移動の前後を示す。 なお、 調整手段 1 0 0は、 ベ一ス板 1 0上で 2次元方向で移動可能 な状態である。
iS角度調整部 1 6は、 マイクロメ一夕形式を採り、 回すことによ り、 付されている目盛りから P 1 を中心とした角度 /3が計測可能と なっている。 また、 S角度調整部 1 7は、 マイクロメ一夕形式を採 り、 回すと付された目盛りから角度が計測可能となっている。
0表示ステージ 1 8は、 中心 P 2を中心に回動した場合の水平状 態からの回転角度 Θ を表示することができる。 α角度調整部 1 9は 、 マイクロメ一夕形式を取り、 回すことで、 中心 P 1 を中心に固定 部 2 1が回転した場合の回転角度が付された目盛りから読み取るこ とができる。
第 1水平支持部 1 8 1及び第 1垂直支持部 1 8 2は、 L字型に接 続すると共に、 第 1水平支持部 1 8 1 は、 /3角度調整部の回転によ り中心 P 1 を中心に撮影調整用;6表示ステージ 1 5上で回転可能で ある。
α表示ステージ 2 0では固定部 2 1の回転角度 αが表示される。 固定部 2 1 は、 ィンプラン卜モデルの底面と結合可能な状態を備え ている。
角度 αと角度 jSの違いは、 角度 aは、 固定部 2 1 のみの回転角度 を示すものであるのに対し、 角度 ;6は、 調整手段 1 0 0全体の回転 角度を示す。
図 2の第 2垂直支持部 1 8 3及び図 1の第 2水平支持部 1 8 4は 、 互いに垂直状態で接続結合している。 第 2垂直支持部 1 8 3は、 図 4で示す中心 P 2 を中心に回動可能であり、 第 2垂直支持部 1 8 3の回動により、 第 2水平支持部 1 8 4も回動し、 結果、 図 3で示 す固定部 2 1 を傾かせる。 図 2の参照番号 1 8 4 aは、 第 2垂直支 持部 1 8 3の回転により向かって左方向へ、 第 2水平支持部が傾い た状態を示す。
図 3 において、 参照番号 2 1 a及び 2 1 bは、 固定部 2 1が回る ように移動した状態の 2つの軌跡を示す。 また、 参照番号 2 1 cは 、 中心 P 2 を中心に固定部 2 1が移動する方向を示し、 回転角度を 示す。 図 3 において、 支持棒 2 2は、 円筒状であって、 上下に移動 可能であり、 必要に応じて、 途中で、 状態を固定可能に形成されて いる。 また、 アダプタ 2 3は、 その底面に形成された、 上方向にィ ンプラント先端部であって、 義歯装着部位の形状を有する凹部 2 4 を備えている。
次に、 図 1及び図 2で示した実施例の動作を図 5、 図 6及び図 7 を参照して詳細に説明する。
図 5〜図 7は、 第 2水平支持部 1 8 4より底部方向を省略して説 明する。 ここで、 mは、 歯科用模型、 すなわち、 モデルであり、 図 9 と併せて示すように、 インプラント部 m 2が植立した後の状態で 、 隣在歯 m l と m 3 を含む部位に型どりをして、 これに石膏等の硬 化材を注いで、 硬化後、 取り出した模型に円盤状の接続板 m s を接 続したものである。 接続板 m s は、 平面状に形成され、 固定部 2 1 と結合可能な構成を持つ。 なお、 図 9 A及び図 9 Bは、 以下でも説 明するが、 模型 mを写真撮影した時の写真から書き起こした模式図 である。
図 5は、 模型 mを固定部 2 1 に載置しょうとしている図であり、
図 6は、 載置後の状態を示す。 図 6において、 参照番号 6 aは、 ィ ンプラント m 2 の傾斜角度である。 図 6が、 x y平面で示されてい るため 6 aも平面的であるが、 実際は、 3次元的な角度を示してい る。
支持棒 2 2 に取り付けたアダプタ 2 3 の凹部 2 4は、 インプラン ト部 m 2が垂直であれば、 そのまま支持棒 2 2 を降ろすことで、 嵌 合するが、 傾いているため、 0角度調整部 1 7, α角度調整部 1 9 を回転させて、 インプラント部 m 2 とアダプタ 2 3の凹部 2 4が嵌 合するまで目視により調整する。
Θ角度調整部 1 7 を回すと、 固定部 2 1は、 図 5で示すように振 れるように移動するため、 図 6で示すように、 撮影調整用 jS表示ス テージ 1 5を手動で、 ベース板 1 0上を図 4で示すように動かして 図 7で示すようにインプラント部 m 2 と凹部 2 4がー致するように 調整し、 支持棒 2 2 を下方向に下げて、 アダプタ 2 3の凹部 2 4と インプラン卜部 m 2 を嵌合させる。
例えば、 より一般的な傾斜の場合には、 まず X軸座標方向を 0に するように角度 aだけ回転させ、 次に y軸方向を 0 とするように 0 だけ回転させれば、 インプラン卜は直立し、 そのまま、 調整手段 1 0 0 をベース板上 1 0で移動させて凹部 2 4直下に到達させる。 こ こで、 図 4, 図 6等において、 凹部 2 4の周辺は一部断面図で示さ れている。
この状態で、 α表示ステージ 2 0又は 角度調整部 1 9から 角 を読み取り、 0表示ステージ 1 8又は Θ角度調整部 1 7から 0角を 読み取り、 インプラント傾斜角度( 、 Θ ) を得る。 図 7で示す傾 斜角度 ( 、 Θ ) は、 平面的に示されているが、 実際は 3次元であ る。
なお、 角度の値は、 ステージに表示された目盛り又は角度調整部
に付された目盛りから読み取る構成であるが、 これをエンコーダに よりデジタル信号に変換して、 コンピュータなどの処理装置に出力 して、 自動的な演算処理を行ってもよい。
また、 角度調整は、 回転つまみを回転させて行ったり、 磁石結合 状態のベース板 1 0 と調整手段 1 0 0 を手動で移動させたり したが
、 これを、 口ポッ トアームによる回転移動構成にしたり、 各部位を サーポ制御駆動にしたり してもよく、 手動を排除し全自動化しても よい。
図 8は、 図 1で示した実施例に模型を上方向と、 下方向から撮影 するためのデジタルカメラ 7 2 (ビデオカメラやその他の撮像手段 でもよい) を装着した状態を示す。 カメラ載置部 7 1 は、 主軸 1 3 を中心に、 回転し、 図 8で示す状態では、 模型の側面を撮影し、 力 メラ載置部 7 1 を上方向へ 9 0度回転させることで、 模型を真上か ら撮影可能とする。 撮影した写真の状態を図 9 A及び図 9 Bに示す 。 ここで、 図 9 Aが側面、 図 9 Bが真上から撮影した状態である。 カメラ 7 2は、 義歯製造のための近似した既成加工用ブロックを選 択するため、 インプラン卜の位置情報を得るための画像情報を得る ものである。
図 8は、 図 1で芯出棒 1 2の一端が解放されている状態に対し、 カメラ載置部 7 1力 主軸 1 3を共用することから、 補強するため 、 軸柱 1 1 に対向する部位に軸柱 1 1 1 を設けて、 主軸 1 3 1 を付 加したものである。
さらに説明すると、 図 9は、 カメラ 7 2で模型 mを撮影したもの であり、 固定部 2 1等は、 省略して示した。 また、 図 9で、 頰舌幅 H A 1は、 隣在歯の最大豊隆部の距離を示し、 目視的に距離を測定 可能である。 この距離 H A 1は、 目視以外でも、 機械的、 電気的、 光学的な測定を行ってもよい。 近遠心幅 H A 2は、 口腔内外方向の
義歯の厚みを示す。 当該厚みも、 目視的に測定できる他、 様々な手 法を用いてもよい。 また、 ステレオカメラ等の非接触 3次元形状計 測法を利用して 3次元形状座標を得て、 直接補綴物の形状を入手し てもよい。
また、 隣在歯 m l、 m 3の咬合面の状態と色調を観察して、 次段 のデータベースによる既成ブロックの選択の為の情報を得ることが できる。 このとき、 図 1で示す /3角度調整部 1 6 を回して、 固定部 2 1 を回転させたり、 撮影調整用 j6表示ステージ 1 5 をベース板 1 0上で、 移動させたり して最適な位置を決定する。
図 1 0は、 既成ブロックのデータベースの配置構成の一例を示す 図である。 左側の 「形状」 の欄は、 形状の一例を示し、 この形状の 「仕様」 を右側の欄で示し、 対応関係で連結している。 「形状」 は 、 図では斜視的に示されているが、 その他、 正面図、 上面図、 側面 図、 裏面図といった、 ブロック形状を把握できるデ一夕が併せて格 納され、 特に、 咬合面だけのデータも併せて同一のデータ欄に格納 されていることが好ましい。
「仕様」 は、 頰舌幅 (歯間 HA 1 ) 及び近遠心幅 (歯厚 HA 2 ) の他、 色調デ一夕、 配列位置デ一夕、 及び識別データが連動して記 録されている。
写真から得られた頰舌幅 (歯間 HA 1 ) 及び近遠心幅 (歯厚 HA 2 ) データ、 及び色、 咬合面を検索して適当な既成加工用ブロック を決定する。
さらに、 インプラント根本方向の部分であってマージンラインの 位置デ一夕 HA 3 と HA 4を得る。
決定された既成加工用ブロックデータに基づいた、 レジンとシリ カフィ ラーのハイプリ ッ ド、 又は長石、 ハイ ドロキシァパタイ ト等 のセラミックスよりなる既成加工用ブロックを使用し、 図 1 1で示
すようにリブを用意し、 取り付け準備にかかる。 既成加工用ブロッ ク 1 1 bは模式的図であり、 咬合面は省略している。 連結部 1 1 c は、 加工用ブロック 1 1 bと同一の材料で一体的に形成されている リブ 1 1 aは、 アルミニウム等の金属材料で形成され、 連結部 1 1 c との接続面 a 1 は、 凹部で、 好ましくは球面状の凹部で形成さ れ、 他方端部 a 2は、 加工装置の取り付け部に取り付け可能な形状 を有している。
なお、 連結部 1 1 cを四角体等の多角体として形成し、 リブ 1 1 aの接続面 a 1の内部を球面とした形状であってもよい場合もある また、 連結部 1 1 c に角度を示す目盛り、 リブ 1 1 aとの接続時 の接続輪郭を表示することで、 何度の接続かが容易に理解でき、 治 具を使用しなくても任意の角度の加工用ブロックが形成できる。
図 1 2は、 リブと加工用ブロックの接続の一例を示す。 この実施 例で、 加工用プロック 1 2 1 と球状連結部 1 2 2間に更に調整部 1 2 3 を、 加工用 ドリルがリブ 1 2 4に接触させないように、 加工用 ブロック 1 2 1 と同一の材料で一体的に製造する。 なお、 リブ 1 2 4の球状連結部 1 2 2 と接続する部分は、 一部断面図となっている 図 1 2 Aは、 リブ 1 2 4と、 加工用ブロック 1 2 1力^ 水平な状 態であることを示しており、 次に、 図 1 2 Bで、 先に求めた角度 ( , Θ ) の角度に応じた 3次元的角度で接着剤により接着する。 角 度 ( 、 Θ ) は、 例えば、 z軸を中心とすると、 y z、 または X z 平面で Θだけ移動させ、 次に、 X y平面で αだけ移動させると実際 の角度が得られる旨の表示を示す。
図中、 X Aは加工用ブロックの長軸を示し、 X Bはリブ 1 2 4の
長軸を示す。
次に、 図 1 3で示すように、 選択された近似ブロック上で最大豊 隆部位 HALから、 マージンライン部 Hmまでを特定し、 その間を スプライン曲線補完等して曲面データ 1 3 1 を得る。 なお、 図 1 3 において、 参照番号 1 3 0は、 研削加工装置の加工空間を略式的に 示した空間であり、 リブ取り付け部 1 3 aは、 リブ 1 2 4を挿入固 定する固定孔 (図示せず) が形成されている。
最大豊隆部位 HALは、 図 9で模式的に示した頰舌幅 (歯間 HA 1 ) と、 近遠心幅 (歯厚 HA 2 ) を測定した部位から滑らかな近似 曲線で生成して得る。
さらに、 インプラント部の形状を使用したインプラントの力夕口 グ情報から値を得、 さらにまた、 図 9で示す模式図の写真から、 距 離 HA 3及び HA 4からマ一ジンライン Hmを得ると共に、 インプ ラント挿入深部デ一夕 1 3 2を形成する。
図 1 3は、 実際にリブ 1 2 4を挿入固定した状態を示している。 エンドミル 1 3 bは、 ドリル歯からなり、 口径は、 加工するものの 複雑さに応じて適宜選択される。 また、 エンドミル 1 3 bは、 この 状態のまま、 x、 y及び z方向に回転しながら移動し、 加工用プロ ック 1 2 1の表面に接触しながら研削加工を行う。
図 1 3 Aは、 最大豊隆部を示すライン (HA L) からマージンラ ィン Hmまでの曲線補完データに基づいて研削加工している状態を 示し、 図 1 3 Bは、 インプラント挿入部位デ一夕 1 3 2に基づいて 、 エンドミル 1 3 bが移動し研削加工する状態を 1部断面図を用い て説明している。 ィンプラント挿入部位データ 1 3 2は、 例えば図 9の模式図における H A 3、 H A 4の距離に応じて決定される。 なお、 このときの加工用ブロック 1 2 1 は、 リブ 1 2 4と傾斜し て接続されているため、 インプラント挿入部位が、 エンドミル 1 3
bにより研削加工可能な状態 (垂直に近い状態) となっており、 研 削加工データは、 カタログから選ばれたインプラン卜先端形状デー 夕のまま研削され、 加工される。
図 1 4 Aは、 義歯に対向する対向歯の部分の印象を予め採り、 模 型を形成してその咬合面形状を計測し対向歯形状データ 1 4 1 aと 咬合面デ一夕 1 4 1 を得る手法を示している。
既成の咬合面ブロックの咬合面 3次元形状データをデ一夕ベース から呼び出し、 既成咬合面加工デ一タ 1 4 2 を形成し、 対向歯咬合 データ 1 4 1 と重ね合わせて、 研削データ 1 4 3 を形成する。
この研削データ 1 4 3 をさらに、 図 1 4 Bに示すように、 傾斜角 度 (ひ、 Θ ) で補完して補完研削デ一夕 1 4 4として、 当該デ一夕 に基づいてエンドミル 1 3 bにより傾斜した既成咬合面を研削加工 する。 なお、 この手法については、 以下においてさらに詳しく説明 する。
もう 1つの実施例を図 1 5を参照して詳細に説明する。 本実施例 は、 歯科モデルが、 インプラン 卜に装着される義歯を得るための欠 損形状を示す間接的な歯科模型である。
光照射部 1 0は、 レーザ光、 可視光、 赤外光、 赤外レーザ光等、 直進性がある光線を出力するものであり、 また、 光照射部 1 0は、 矢印 1 0 aで示すような走査駆動を行う。 走査駆動の仕方は、 通常 のジグザグ的な走査(図 9 Bで示す 5 Z ) の他、 放射走査を利用す るものであってもよい。
可動反射鏡 1 0 1は、 固定された光照射部 1 0からの光を歯科用 模型 1 3上で移動しながら照射させるものである。 受光部 1 1は、 コノスコープ的なホログラム手法の場合、 偏光板 1 1 a、 1 1 じ に よって挾み込まれた一軸結晶体 1 1 b、 及び C C Dカメラ 1 1 dよ りなり、 偏光板によって挟み込まれた結晶体を通過した干渉縞状の
変換光を C C Dカメラ 1 1 dで受光し電気信号に変換するためのも のである。
光照射部 1 0 と、 受光部 1 1は、 図で示すような隣接するような 構成の他、 同軸的な構成として、 光軸を共通とする場合もある。 反射鏡 1 2は、 被計測物の周囲に配置されることが好ましく、 当 該反射光を受光部 1 1 にて受光することで、 加算平均等の統計的手 法により正確な形状を計測できる。
歯科模型 1 3は、 既存の手法により作製され、 中央に植立したィ ンプラン卜支台 1 4が形成され、 両側には、 隣在歯模型 1 3 a、 1 3 bが形成されている。 インプラント支台 1 4は、 例えばワンピー スタイプの人工歯根が植立した後、 歯肉から突出した部位であって 、 義歯を装着する部位の形状模型である。
信号処理装置 1 5は、 モニタ一、 ハードディスク、 移動可能な記 憶ュニッ ト、 記憶装置、 イーサネッ ト (登録商標) 等の L A Nなど を備えたコンピュータにより構成され、 入力された形状データ、 予 め形成されている、 近似加工用ブロックのデータベース、 3次元画 像処理機能などが発揮できるような構成を備えている。
加工機 1 6は、 いわゆる N C加工機、 3次元加工機であって、 主 に z軸方向に固定されたミル 7 2 2 を回転させ、 x、 y及び z方向 へ移動させてその先端部及び周辺で、 加工用ブロック (図示せず) を研削、 切削して補綴物を得るためのものである。 当該研削加工手 法の他、 いわゆるラピッ ドプロ トタイプの加工機が好適に使用され る。
計測ステージ 1 7は、 固定されたものでもよいが、 陰の部分を計 測するためにも、 回動、 摺動可能な状態が好ましい。
なお、 歯科用補綴物上を光が移動しながら走査する際、 可動反射 鏡 1 0 1又は光照射部 1 0の移動、 回動を簡単にするため、 例えば
計測ステージ 1 7 を y方向に所定幅づっ移動させ、 可動反射鏡 1 0 1又は光照射部 1 0を X方向に振らせるような走査構成にしてもよ い。
図 1 5で示す計測装置は、 特開 2 0 0 2— 5 0 4 7 1 6号公報に 掲載された技術でも、 そして製品としては、 オプティカルメ トロジ 一社製の製品、 商品名 「コノプローブ」 でも実現可能である。
計測装置は、 光の照射がなされ、 これを受光できる部位であれば 、 受光部と歯科模型間の距離が得られる為、 支台インプラントの多 少の調整においても距離が計測できることから、 ほぼ一回の載置に より、 計測が完了するが、 場合によっては、 テ一ブルの定数的移動 により、 光の照射部位を得るか又は物体の反射光を得る状態にして もよい。
次に、 図 1 5で示す実施例の動作を図 1 6及びその他の図面を参 照して詳細に説明する。
歯科モデルの形成 :
石膏、 硬化性樹脂等を用いてインプラント植立部及び隣在歯の模 型と、 この部位に対向する対向歯面 (咬合面) の歯科模型 (バイ ト ) を公知技術により予め作製する。 当該歯科モデルは、 公知手法に より形成され、 より実際の形状であることが好ましい。
欠損部周辺の形状計測 (図 1 6の工程 2 0 1 )
計測ステージ 1 7に歯科模型 1 3 を固定し、 光照射部 1 0からの レーザ光を走査的に照射し、 その反射光を受光部 1 1で直接的に又 は、 反射鏡 1 2 を介して反射させて受光する。
レーザ光を走査的に照射する手法は、 直接光源を移動させる手法 の他、 稼働状態の反射鏡を用いて、 固定光源から、 その稼働反射鏡 を介して歯科模型を照射する手法であってもよい。 例えば、 図 1 5 の可動反射部 1 0 1 を用いて、 光出力部 1 0からの照射光 1 0 1 a
を反射させた反射光 1 0 1 bを歯科モデルに照射してもよい。 その 反射戻り光は、 再び同じ光路を経て、 受光部 1 1へ戻る場合や、 そ のまま直接受光部 1 1で受光する場合がある。
照射光路 1 0 bに対し、 反射光路 1 0 c、 及び反射光路 1 0 h、 反射鏡 1 2、 反射光路 1 0 i を介して受光する。 なお、 照射光路と 反射光路を異なるように示しているが、 光軸が一致する場合もある この受光した反射光を、 受光部 1 1内の、 偏光板で挟まれた一軸 結晶ユニッ トを通過させて、 干渉縞状の変換光に変換し、 この変換 光を C C Dカメラ等 1 1 dで撮影、 2次元画像データ化して、 これ を信号処理装置 1 5に伝送する。 信号処理装置 1 5は、 この干渉縞 状の変換光から上述した演算に基づいて距離情報 1 0 Lを得てこれ を一時的に記憶する。
光照射部 1 0は、 1 0 a方向に振れ、 出力光を走査させる。 例え ば、 照射光路 1 0 dに対し、 反射光路 1 0 eであり、 更にレーザ光 が振れた状態だと、 照射光路 1 0 f に対し、 反射光路 1 0 gであり 、 受光部 1 1 は、 走査経過ごとの反射光から、 変換光情報を、 信号 処理装置 1 5で処理し記憶させる。
当該走査は、 歯科模型 1 3全体に亘るように x、 y方向に照射光 を変位させて行い、 逐次、 反射部位と受光部 1 1 の距離情報 (位置 情報) 力 変換光から算出され、 信号処理装置 1 5 に記録される。 距離情報を直線補完、 曲線補完を施しながらつなぎ合わせて 3次元 形状デ一夕化し、 必要に応じ、 信号処理装置 1 5のモニターに仮想 歯科模型を表示し、 実際のものと一致しているか確認することも可 能である。
得られたデータを 3次元形状データ化した後、 インプラント支台 を垂直状態に調整した場合のその周辺部位の形状データと、 隣在歯
間のデータを得る。
図 1 7 Aは、 歯科模型データから得られた仮想形状、 図 1 7 Bは 、 対向歯列咬合面形状 (バイ ト) 、 図 1 8 Aは、 図 1 7 Aを回転さ せ、 横から見た状態、 図 1 8 Bは、 歯科模型とバイ トを重ね合わせ た仮想的咬合状態を示す。
バイ 卜の形状計測 (図 1 6の工程 2 0 2 )
計測ステージ 1 7 にバイ ト (対向歯形状) を固定し、 光照射部 1 0からのレーザ光を走査的に照射し、 その反射光を受光部 1 1で直 接的に又は、 反射鏡 1 2を介して反射させて受光する。
照射光路 1 0 bに対し、 反射光路 1 0 c を介して、 光軸が略一致 するように戻り、 照射反射光路 1 0 i 、 反射鏡 1 2、 照射反射光路 1 0 j を介して受光してもよい。 なお、 かかる往復の光路は、 光軸 がー致するように示したが、 これに限らず、 異なる光路であっても よい場合もある。
この受光した反射光を、 受光部内の、 偏光板で挾まれた一軸結晶 ユニッ トを通過させて、 干渉縞状の変換光に変換し、 2次元画像デ 一夕化して、 これを信号処理装置 1 5に伝送する。 信号処理装置 1 5は、 この干渉縞状の変換光から距離情報 1 0 Lを得て、 これを一 時的に記憶する。
走査的照射は、 バイ ト全体に亘るように X、 y方向に照射光を変 位させて行い、 逐次、 反射部位と受光部 1 1 の距離情報が、 変換光 から算出され、 信号処理装置 1 5に記録される。 距離情報を直線補 完、 曲線補完を施しながら 3次元形状デ一夕化し、 必要に応じ、 信 号処理装置 1 5のモニタ一に仮想バイ 卜 3 0 1 (図 1 7 Bは、 裏面 を示す) を表示し、 実際のものと一致しているか確認することも可 能である。
数値補正 (図 1 6 の工程 2 0 3_)_
次に、 インプラン卜支台が垂直になるような調整を行う (図 1 6 の工程 2 0 3 ) 。 すなわち、 3次元データとして取り込まれたイン プラント支台の植立角度を補正するァノテーシヨン的な作業により 、 補綴物を加工する際のブロックと切削具との関係とほぼ同じ状態 にするのである。 インプラントの先端部が、 垂直となるようにした 状態に処理した後、 周辺の形状を計測処理し座標を得る。
歯頸部形状の形成 (図 1 6の工程 2 0 4 )
調整後の状態で、 補綴物に必要なマージンラインデータ、 最大豊 隆部デ一夕を角度調整されたデータから得る。 このデ一夕から実際 得ようとする義歯形状の最大豊隆部及びマージンラインを仮想的に 形成すると共に、 先のバイ トデータとのデータ上の重ね合わせ (図 1 8 B ) から、 咬合面形状を得ると共に、 義歯の高さデータを得る (図 1 6の工程 2 0 4 ) 。 これらのデ一夕を合成して、 歯頸部の仮 想的義歯形状データを得るのであるが、 最大豊隆部からマージンラ インの間は、 隣在歯側面データと接触しないようスプライン曲線補 完手法により形成されてもよく、 少なく とも、 余分な間隙が形成さ れないものであればよい。
補綴内面形状の形成 (図 1 6の工程 2 0 5 )
次に、 デ一夕ベースから今回使用されたインプラント形状データ を読み出し、 これから補綴物の底面から見た装着孔内面データを形 成する (図 1 6の工程 2 0 5 ) 。
インプラント形状は、 予めデータ化されデ一夕ベース化されてい ることが好ましいが、 種類が少ない場合などは、 逐次手動で入力し てもよく、 必ずしもデータベースでなくてもよい塲合もある。
なお、 その際、 歯科模型上のインプラント支台の形状データとの 比較を行い、 形状の補正を行ってもよい。
底面形状データの形成 (図 1 6の工程 2 0 6 ) —
上述した歯頸部の底面形状データと、 内面データを合成して、 底 面形状データを形成する (図 1 6の工程 2 0 6 ) 。
補綴物形状の合成 (図 1 6の工程 2 0 7 )
歯頸部上部データと底面形状デ一夕を合成し、 傾斜したインブラ ント支台用の仮想的な補綴物(クラウン) 形状データを形成する (図 1 6の工程 2 0 7 ) 。
既成ブロックデータベースからの加工用ブロックの選択 :
全体形状が把握された後、 この形状に近似するブロックを検索す る。 当該検索は図 9 A及び図 9 Bで示す仮想データから、 ブロック を決定するために用いられる値を得ることで行われ、 図 1 0で示す デ一夕一覧から、 一番近いものを探し出す。 図 9 A及び図 9 Bは、 2次元的データである力 、 3次元データから、 図 9 A及び図 9 Bで 示す位置に相当するサンプルポイントを設定して検索用入力数値を 形成してもよい、 図 9 Aは、 歯科模型の仮想デ一夕を 2次元的に示 した状態であり、 mは歯肉部、 m 3はステージ取り付け部、 m s は インプラント支台部、 そして m 1及び m 3は隣在歯形状である、 図 9 Aからは、 隣在歯 m l とインプラント支台 m 2 との距離 HA 3、 隣在歯 m l, 1113間の距離11八 1、 が得られる。
図 9 Bは、 歯科模型を上部から見たデータであり、 歯列に沿った 歯幅 HA 2、 インプラント支台 m 2 と、 歯幅を測定する際の輪郭か らの距離 H A 4が得られる。 図 9 A及び図 9 Bの計測位置はあくま で一例であるが、 異なるデ一夕で、 同じ部位の距離を重複して計測 し、 平均化することで、 より正確な値をえるようにしてもよい。 図 1 0は、 データベースの登録形式の一例であり、 処理用のデー 夕列であるほか、 書面や図 1の信号処理装置 1 5のモニタ一上で目 視にて決定できるよう形状閲覧窓 (形状を示す) 、 スペック的デー 夕列 (仕様を示す) で構成され、 先の模型規則データから得られた
距離データ H A 1〜 H A 4等、 及び色調及び補綴部位を示す歯列番 号を見ながら決定される。 形状閲覧窓において、 1 2 1 はブロック 加工部位、 1 2 2は球状リブ結合部である。
球状リブ結合部 1 2 2は、 何れもリブとの結合が可能な大きさで あればよく、 いずれも同じ大きさであってもよい。
加工用ブロックの形成 :
図 1 0のデータベースから決定された近似ブロックに対し、 傾斜 したインプラントを垂直に延びたドリルを含む垂直タイプの加工治 具で加工すべく、 図 1 2 A及び図 1 2 Bで示す加工機用取り付け用 のリブ 1 2 4に先のインプラント支台データから得られた傾斜角度 ( , Θ ) に基づいて球状リブ結合部 1 2 2を接着剤を用いて結合 する。
角度 (ひ、 Θ ) は、 例えば、 z軸を中心とすると、 y z、 または X z平面で Θだけ移動させ、 次に、 X y平面で だけ移動させると 実際の角度が得られる旨の表示を示す。 また、 X Aは加工用ブロッ クの長軸を示し、 X Bはリブ 1 2 4の長軸を示す。
リブ 1 2 4と球状リブ結合部 1 2 2 との結合面は、 リブ結合部の 球面に沿った形状を備えていることが好ましいが、 これに限らず、 少なく とも球面との接触と接合ができる形状であればよい。
参照番号 1 2 1 は、 図 1 0で選ばれた既成加工用ブロックのプロ ック加工部位であり、 加工ドリルで削り採ることが可能な、 連結部 1 2 3、 球状リブ結合部 1 2 2がー体的に形成されている。 図中、 X Aは、 連結部 1 2 3 . 球状リブ結合部 1 2 2の長軸を示し、 X B は、 リブの長軸を示す。 X Aと X Bとがなす角度 ( α、 Θ ) がイン プラント支台の傾斜角度となる。
加工用ブロックの加工 :
図 1 2 Α及び図 1 2 Βで得られた加工用ブロックを図 1 3 Α、 図
1 3 B、 図 1 4 A及び図 1 4 Bで示す水平に載置して垂直方向に延 びたミル 1 3 bをその状態で、 図 1 5で示すような加工機で、 X, y及び z軸方向に移動させて加工用ブロック 1 2 1 を研削加工する リブ取り付け部 1 3 aは、 リブ 1 2 4と一方向で嵌合固定される 構成が好ましい。 ミル (加工用回転ドリル) 1 3 bの形状は、 自動 取り替え可能な場合もある。
図 1 3 Aで示すように、 加工用ブロック 1 2 1 の底面が上に来る ように、 リブ取り付け部 1 3 aに取り付ける。
ミル 1 3 bは、 この状態のまま、 X、 y及び z方向に回転しなが ら移動し、 ブロック 1 2 1 の加工部位表面に接触しながら研削加工 を行う。
図 1 3 Aは、 最大豊隆部を示すライン (H A L ) からマージンラ イン H mまでの曲線補完データに基づいて研削加工している状態を 示し、 図 1 3 Bは、 ィンプラント挿入部位データ 1 3 2に基づいて 、 エンドミル 1 3 bが移動し研削加工する状態を 1部断面図を用い て説明している。
なお、 このときの加工用ブロック 1 2 1 は、 リブ 1 2 4と傾斜し て接続されているため、 インプラント挿入部位 1 2 3が、 ミル 1 3 bにより研削加工可能な状態 (垂直に近い状態) となっており、 加 ェしゃすい状態となっている。
図 1 4 Aは、 図 1 8 Bで示すような咬合状態で、 義歯上部の咬合 面 1 4 3が決定される状態を示している。 参照番号 1 4 1 aは、 対 向歯のイメージを示し、 1 4 1は、 対向歯の表面形状をイメージと して捉えたもので、 図 1 7 Bで示したバイ ト面である。 1 4 5は、 既成の近似ブロックの既成咬合面を示し、 ミル 1 3 bは、 既成咬合 面 1 4 5をバイ ト面 1 4 1で得られる形状に基づいて先の図 1 6の
プロセスで形成された咬合面 1 4 2が得られるように研削加工する ものである。
研削加工の際の模式的な図を図 1 4 Bに示す。 最終的に連結部 1 2 3 を削り落として義歯が完成するものである。
なお、 本実施例は、 垂直ドリルによる加工装置の例を示したが、 これに限ることなく、 例えば、 5軸等の多軸加工機を用いれば、 支 台 (インプラント) データを垂直に補正せずとも、 加工データを生 成し加工することも可能である。 また、 特開平 2 — 4 6 8 4 0公報 などに記載されたいわゆるラピッ ドプロ トタイプの加工機も利用で きる。
さらにもう 1つの実施例を、 再び図 1 5などを参照して詳細に説 明する。 なお、 図 1 5の構成は、 先に詳細に説明しているので、 こ こでの重複した説明を省略する。
次いで、 図 1 5で示すもう 1つの実施例の動作を図 1 6及びその 他の図面を参照して詳細に説明する。 なお、 ここでの説明も、 上記 した実施例と重複した部分があるので、 重複した説明は省略するこ ととする。
歯科モデルの形成 :
前記参照。
欠損部周辺の形状計測 (図 1 6の工程 2 0 1 )
前記参照。
対向歯面の形状計測 (図 1 6の工程 2 0 2 )
本実施例では、 対向歯面の形状計測は、 対向歯模型及びバイ トの 2つを利用する。
対向歯模型は、 対向歯の印象をとり、 印象に石膏等を注いで硬化 させる等して凸模型を形成し、 次にこの対向歯模型の表面形状を 3 次元計測してデータ化する。 このとき、 歯の咬合面デ一夕と最大豊
隆部までの形状データがあればよい。
併せてバイ ト用のシート状印象を嚙ませて咬合状態の凹凸形状を 備えたバイ トを得る。
なお、 対向歯模型を形成しなくても、 バイ トだけを用いて対向歯 面データを得てもよい。 バイ トは、 咬合歯どうしの位置情報を得る ことを目的としているが、 かみ合わせ状態も得られることから、 バ ィ 卜の表面形状を得ることで、 補綴物の歯牙表面デ一夕を得ること が可能である。
バイ 卜は、 嚙み合わせ状態を得る目的で形成されているため、 そ の厚みが薄かったり、 材質、 採取方法によっては欠損部周辺のバイ 卜が対向歯形状を十分に反映していない場合もあるが、 この場合や 、 より精度の高い咬合面を得たい場合は対向歯模型の形成がされて もよい場合もある。
また、 対向歯模型とバイ 卜の両方を形成する場合は、 咬合面の位 置決めをバイ 卜により行い、 次に対向歯模型を位置決めされた部位 へ仮想的に配置できる点で好ましい構成を取り得る。
本工程でも、 前記実施例と同様に、 計測ステージ 1 7 に対向歯面 (対向歯形状) を固定し、 光照射部 1 0からのレーザ光を走査的に 照射し、 その反射光を受光部 1 1で直接的に又は、 反射鏡 1 2 を介 して反射させて受光する。
照射光路 1 0 bに対し、 反射光路 1 0 c を介して、 光軸が略一致 するように戻り、 照射反射光路 1 0 i 、 反射鏡 1 2、 照射反射光路 1 0 j を介して受光してもよい。 なお、 かかる往復の光路は、 光軸 がー致する様に示したが、 これに限らず、 異なる光路であってもよ い場合もある。
この受光した反射光を、 受光部内の、 偏光板で挟まれた一軸結晶 ユニッ トを通過させて、 干渉縞状の変換光に変換し、 2次元画像デ
一夕化して、 これを信号処理装置 1 5に伝送する。 信号処理装置 1 5は、 この干渉縞状の変換光から距離情報 1 0 Lを得てこれを一時 的に記憶する。
走査的照射は、 対向歯面全体に亘るように x、 y方向に照射光を 変位させて行い、 逐次、 反射部位と受光部 1 1の距離情報が、 変換 光から算出され、 信号処理装置 1 5に記録される。 距離情報を直線 補完、 曲線補完を施しながら 3次元形状データ化し、 必要に応じ、 信号処理装置 1 5のモニターに仮想対向歯面 3 0 1 (図 1 7 Bは、 裏面を示す) を表示し、 実際のものと一致しているか確認すること も可能である。
数値補正 (図 1 6 の工程 2 0 3 )
前記参照。
歯頸部形状の形成 (図 1 6の工程 2 0 4 )
前記参照。
補綴内面形状の形成 (図 1 6の工程 2 0 5 )
前記参照。
底面形状データの形成 (図 1 6の工程 2 0 6 )
前記参照。
補綴物形状の合成 (図 1 6の工程 2 0 7 )
前記参照。
なお、 インプラン卜支台に限らず、 天然の支台歯から得られた支 台歯模型でも同様の手順で、 補綴物の製造が可能となる場合もある 既成ブロックデータベースからの加工用ブロックの選択 :
前記参照。
仮想補綴物データの決定 :
上記のようにして形状データが得られた後、 形状データに基づい
て、 仮想 3次元補綴物を形成し、 欠損部へ、 仮想的に補綴物を充填 した状態をモニタ一上に表示する。
この状態で、 対向する対向歯面データ (好ましくは、 バイ トデー 夕) をモニタ一に表示する。 バイ トデ一夕は、 嚙み合わせの際の上 下の歯牙の位置を示すものであるが、 咬合表面の凹凸も合わせてと れることから、 対向歯の咬合面形状をあえてとらなくてもバイ トデ 一夕で十分な咬合調整が可能である。
仮想的に形成したクラウンデータと対向歯面データを仮想的に接 触させる。 接触した状態で、 顎運度メニューを表示する。 例えば、 1 . 前進後退運動メニュー : 移動距離、 2 . 側方運動メニュー : 移 動角度、 移動距離、 矢状顆路角、 ベネッ ト角、 3 . 作業側運動メニ ユー、 等のメニューを選択できる。
当該メニューを選択することで、 マウス、 ジョイスティック等の イン夕フェースの動きが、 当該メニューに沿った動きをし、 その他 の方向への動きが規制される。 このメニューに沿った動きにより、 不要な部分の切除等、 咬合面の形状が調整される。
なお、 メニューを選択することなく、 例えば、 マウスであれば、 左ポタンを押して動かすと、 前進後退運動、 右ポタンを動かして動 かすと側方運動、 両方押して動かすと、 作業側運動となるような選 択移動であつてもよい。
当該運動の際、 クロスする部分は、 色彩、 模様等が変化し、 その 際、 キーボードの特定のキーを押すとその部分が削除されるもので あってもよい。
なお、 このような咬合器がもつ運動機能の他、 接触した状態から 、 垂直に 3 0〜 6 0 mmを中心点として、 左右前後に 3 ° から 1 0 ° 、 好ましくは 5 ° 前後で振り子運動をさせてもよい。
図 1 9〜図 2 1は、 実際咬合運動を行った際の調整の一例をいず
れもコンピュータに接続したモニター画面上に表示される状態で示 した図である。
図 2 1 A及び図 2 1 Dは、 実際のコンピュータ上で表示される状 態の一例であり、 一方向を示したものである。 C G画面として、 場 合によって、 色彩を施した、 3次元画面として立体的に表示される 図 1 9 Aは、 対向歯面データ (対向する咬合面) データ 1 1 1 と 歯牙欠損モデルデータ 1 1 2の欠損箇所に重ね合わせた仮想状態を モニタ一に表示した状態を示す。 歯牙欠損モデルデータ 1 1 2は、 実際の欠損部から印象をとつて形成したものであり、 隣在歯データ 1 1 3 , 1 1 4を併せて形成している。 対向歯面データ 1 1 1は、 対向する咬合面データであり、 実際の欠損部に位置する部位の対向 歯及び隣在歯に相当する部位の形状も合わせて持つ。
欠損部に相当する対向歯面データ 1 1 1の欠損部対向歯部 1 1 1 a、 歯牙欠損部モデルデータ 1 1 2の、 隣在歯デ一夕 1 1 3 に対向 する対向歯データを 1 1 1 b、 隣在歯デ一夕 1 1 4に対向する対向 歯データを 1 1 1 cとする。
この状態で、 支台歯デ一夕 1 1 5からマージンラインデータ、 隣 在歯 1 1 3 と隣在歯 1 1 4間から最大豊隆部データ、 対向歯面の欠 損部対向歯部 1 1 1 aから咬合面データをそれぞれ得、 対向歯面デ 一夕 1 1 1 と、 歯牙欠損部モデルデータ 1 1 2を重ねあわせる。
隣在歯 1 1 3 と、 対向歯データ 1 1 l bを重ね、 隣在歯 1 1 4と 対向歯データ 1 1 1 c を重ね、 この状態で、 補綴物の高さデ一夕、 口腔内外方向の幅デ一夕等をそれぞれをパラメ一夕として、 予めラ イブラリー化した既成の近似ブロックデータから適当なブロックを 選択する。
次に、 図 1 9 Bで示すように、 近似ブロックを、 実際欠損部デ一
夕に当てはめた仮想的な補綴物を補綴した状態の仮想モデルを形成 する。
咬合面調整 :
次に、 対向歯面デ一夕と欠損部データを互いに移動させて、 仮想 補綴物の咬合面データの調整を行う動作を図 2 0及び図 2 1 を参照 して詳細に説明する。
図 2 0は、 図 2 1 A及び図 2 1 Bで示す歯列データを線分 A— A ' で切断した断面図である。 なお、 これらの図面はいずれも、 モニ 夕一上の表示を模式的に示すものである。
図 2 0 Aで示すように、 対向歯面データ 1 1 1 を仮想補綴物デー 夕 1 1 6上に表示する。 図は、 対向歯と下顎が開いた状態を仮想的 に示している。
図 2 0 Bで示すように、 仮想補綴物 1 1 6上に、 対向歯面データ 1 1 1 を置くように移動させる。 その際、 隣在歯の重ね合わせを監 視し一致度が高い状態で、 咬合調整の出発点となる。
隣在歯の重ね合わせにおいて、 隣在歯面 1 1 3 と、 隣在歯面 1 1 1 b及び隣在歯面 1 1 4と隣在歯面 1 1 1 c の接触が、 多くなる部 分であって、 多少の幅をもってクロスしない状態 (即ち、 デ一夕上 ではクロスしても、 実際はクロスしていない状態) を嚙みしめた状 態として、 これ以上対向歯面の隣在歯 1 1 1 b、 1 1 1 cは、 下に 行かない設定が行われる。
対向歯面デ一夕の隣在歯 1 1 l bと 1 1 1 cは、 その輪郭、 又は 所定の位置を連続的に又は定期的にモニターし、 クロスするデータ 量がある一定以上を超えると、 それ以上対向歯面デ一夕が移動しな くなるように設定される。
この状態が嚙みしめた状態となり、 この値までの状態で、 図 2 0 Cから図 2 0 Dで示す移動が、 仮想補綴物上で行われることが好ま
しい。 図 2 O Bに示すように、 両隣在歯の接触状況によって、 イン タフエース自体にも影響を与えられるような形態が好ましい。
図 2 0 Cで示すように、 咬合運動を対向歯に対して行わせる。 な お、 実際は下顎による運動により咬合運動が行われるが、 構成が簡 単な対合を移動させることが、 複雑な構成のものを動かすことより も、 容易である。
図 2 0 Cは、 咬合調整は、 顎運動に従って行われることが好まし いことから、 運動メニューを指定可能として、 一つ指定された場合 、 マウス、 ジョイスティック等のインタフェースを用いて、 実際の 顎運動のメニューを指定する。 例えば、 1. 前進後退運動メニュー : 移動距離、 2. 側方運動メニュー : 移動角度、 移動距離、 矢状顆 路角、 ベネッ ト角、 3. 作業側運動メニュー、 等のメニューを表示 する。
上述のようなメニューの中の一つを選択すると、 インタフェース は、 このメニューに従った顎運動方向のみの移動表示を行い、 その 他へ、 各種イン夕フェースを移動させても、 画面上のアイコンは、 そのイン夕フェースの動きに追従することなく、 許容範囲 (メニュ 一運動の範囲のみの動きだけする) のみの運動が行われてもよい。 運動は、 図 2 0 Cで示す回転運動、 図 2 0 Dで示す摺動運動が一 例として示される。
図 2 0 Cは、 中心点 o ( 1 2 3 ) として、 2つの角度 ( 1 2 2 ) がそれぞれ一 5 ° と + 5 ° で振り子状に運動をさせるような状態を 形成する。 この振り子運動により、 補綴物表面とデ一夕が交差する 部分がある。 この部分は、 削除される部分 1 1 7 e、 1 1 7 f とし て自動的に着色され、 画面上で操作することでデータを削除して、 着色が消える。
図 2 0 Dは、 図 2 0 Bで示す状態から、 前後、 左右に平行に移動
することで、 対向歯面のデータと、 補綴物咬合面とのデータのクロ スする部分 1 1 7 g、 1 1 7 bを着色しながら、 画面上を移動する 。 色が変わった部分は、 操作者の意志によりワンクリックで、 削除 されてもよい。
実際の顎運動は、 上述した運動メニューの複合運動であるが、 実 際と同じ咬合面の形成が可能となるような運動メニューを設定して 咬合調整を行う ことが好ましい。 また、 実際の顎運動に相当する回 転と滑走の開閉口運動、 滑走が主体となる前方運動、 側方運動をィ ン夕フェースの移動により実現し、 データがクロスする部分を識別 的に表示し、 削除可能又は自動削除してもよい。
より実際に、 コンピュータ上で行われる咬合調整についてのモニ 夕一画面を参照して以下に説明する。
図 2 1 Aに、 図 1 9 Bで示した補綴物を欠損部データに組み込ん だ状態を斜視図的に示す。
次に、 図 2 1 Bに、 対向歯面データ 1 1 1 を、 歯牙欠損部モデル データ 1 1 2上に重ね合わせた状態を示す。 対向歯面データ 1 1 1 は、 その裏面が見える状態であるが、 クロスデ一夕 1 1 7 aが色彩 等の違いで示されている。
ここで示す対向歯面デ一夕は、 バイ トデ一夕を用いているが、 こ れを対向歯から採取した対向歯面模型の形状データであって、 好ま しくは、 咬合歯面から最大豊隆部までの形状データに置き換えても よい場合もある。
この部分にポインタを持って行き、 クリ ック操作、 キー操作によ り削除すると、 この部分の色がその他の色と同じ状態になり、 クロ スデ一夕は消滅する。
クロスデ一夕は、 実際上下が接触し、 引つかかる場所であり、 こ こを削除する操作により、 切削用プログラムデータもこの部分が調
整される。
次に、 咬合調整メニューにより、 図 2 0 Cで示す対向歯面の振り 子運動、 図 2 0 Dで示す平行運動が行われる。
対向歯面 1 1 1が移動することでクロスデータ 1 1 7 bが現れ ( 図 2 1 C ) 、 このデータを削除する。 次いで、 対向歯面 1 1 1が移 動することで、 クロスデータ 1 1 7 cが現れ (図 2 1 D ) 、 このデ 一夕を削除する。 このような操作を繰り返し行い、 既成補綴物の表 面形状データを補正する。 このように、 補正を行う ことで、 正確な 補綴物として形状が形成される。
上述した調整手段を含む機能動作を実現する為には、 市販されて いる汎用ソフ トウェア (センサブルテクノロジーズ社製の 「フリー フォームモデリング」 (商標) ) を用いても実現可能であり、 これ を専用のソフ トウエアに編集等をして用いてもよい。
実際の補綴物形状デ一夕の一例を、 図 2 2に示す。 図 2 2は、 支 台歯形状及びバイ 卜表面から得られたマージンラインデータ等の計 測デ一夕から、 近似モデルに相当するモデル形状デ一夕を選択し、 近似モデルのデータに、 計測データを演算して得られたデ一夕に更 にバイ ト形状をあてがって、 顎運動を振り子運動に変えて行い、 咬 合面データを調整して得られた加工用デ一夕によって構成され、 コ ンピュー夕のモニター画面上に映し出された仮想補綴模型である。 図中、 参照番号 1 0 1 は咬合面であり、 1 0 2は最大豊隆部である 。 1 0 3はマージンラインであり、 1 0 4は、 バイ トをあてがった 状態で顎運動に近似する振り子運動による咬合面調整部分である。
この計測データに基づく仮想形状に従って、 実際の近似ブロック が切削加工されるが、 仮想段階で、 支台歯、 隣在歯の模型に適合す るかどうか、 モニター上で確認できる。
仮想的に補綴物を欠損部に補綴した状態を、 図 2 3に示す。 図 2
3は、 図 2 2で示した加工用補綴物仮想模型 1 0 0 を、 支台模型に 装着した状態を示す。 この図は、 コンピュータのモニター上で行わ れた結果を示すものであり、 実際補綴後の歯列がどのような状態に なるかを示したものである。 図中、 参照番号 1 0 5及び 1 0 6は隣 在歯仮想模型である。 1 0 7は、 歯肉仮想模型である。
加工用ブロックの形成 :
前記参照。
加工用ブロックの加工 :
前記参照。 産業上の利用の可能性
以上に説明したように、 本発明によれば、 実際植立した人工歯根 に傾きが生じる場合でも、 C A D Z C A M手法を用いて、 歯列にあ つたインプラント用義歯が形成されることから、 歯科ィンプラント 分野の普及拡大が図られる。
また、 本発明によれば、 非接触計測でありながら、 より正確で傾 斜面であっても受光可能な範囲で表面形状が得られる手法により、 画像データ上での調整が可能な 3次元形状データが得られ、 当該形 状データにより、 目的とする補綴物を得られることから、 より迅速 で、 正確な歯科の補綴物製造分野において、 有効に利用される。