JP4899064B2

JP4899064B2 - 歯の咬み合わせ修正支援装置、プログラム、及び記録媒体

Info

Publication number: JP4899064B2
Application number: JP2007531043A
Authority: JP
Inventors: 省吾皆木; 和広沖
Original assignee: 国立大学法人岡山大学
Priority date: 2005-08-19
Filing date: 2006-08-18
Publication date: 2012-03-21
Anticipated expiration: 2026-08-18
Also published as: WO2007021007A1; JPWO2007021007A1; US20080311537A1; US7806687B2

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯形を取ってその咬み合わせのシミュレーションを行う技術に関し、特に、良好な咬み合わせを実現するために必要な情報を生成する咬み合わせ修正支援装置、プログラム、及び記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、顎変形症の治療は、顎離断の手術前に、ＣＴ、ＭＲＩ等により三次元構築された骨形態画像、セファロ写真、または、光造形により作製された三次元骨模型を用いて治療計画が作成され、手術内容が決定される。そして、手術後に、歯の咬み合わせを改善するために、咬合状態が調整される。この場合、顎離断の手術前に、手術後の歯の咬合状態を予測することができれば、適切な治療計画の下で、適切な顎離断手術を実施することができる。しかしながら、従来、顎離断の手術前に、手術後の各歯の位置及び形態を予測し、上下顎の歯の接触関係が定まる咬合状態を予測することは困難であった。
【０００３】
この問題に対応するため、例えば、歯の咬み合わせのシミュレーションを行う咬合器を用いて咬合計測結果を得て、その結果に基づいて、頭蓋または基準位に対する下顎骨の三次元的な位置関係を計測し、三次元表示する技術が開示されている（特許文献１を参照）。これは、下顎骨の三次元的な位置関係の画像データと、最も自然に近い理想的な歯の咬み合わせ状態の位置を示すデータとをＣＲＴに重ね合わせて表示することにより、歯科医個人の技量や感の判断によることなく、歯の矯正治療を行うことができるものである。
【０００４】
また、歯を適切な位置に徐々に再配置するためのシステムも開示されている（特許文献２，３を参照）。特許文献２のシステムは、歯の配列を示す歯列弓形を作製し、複数の歯をこの歯列弓形に従って配置し、各歯とその隣接する歯との間の距離差を決定し、その距離差に従って各歯を動かすものである。また、特許文献３のシステムは、咀嚼系における上側の歯と下側の歯とをフィットさせるために、咀嚼に関する表示を行い、指示に基づいて咬み合わせ位置を決定するものである。
【０００５】
また、上顎及び下顎の位置を検出したり、相対的な運動軌跡を測定したり、さらに、歯の咬合シミュレーションを行ったりする顎運動測定装置も開示されている（特許文献４〜１３を参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平６−２６９４６８号公報
【特許文献２】
特表２００４−５００１４９号公報
【特許文献３】
特表２００２−５２６１５５号公報
【特許文献４】
特開２００４−２２９９４３号公報
【特許文献５】
特開２００４−１９５１５１号公報
【特許文献６】
特開２００４−１６７０３２号公報
【特許文献７】
特開２００４−８１８６５号公報
【特許文献８】
特開２００２−３５５２６４号公報
【特許文献９】
特開２００２−３３６２８２号公報
【特許文献１０】
特開２００１−１１２７４３号公報
【特許文献１１】
特開平７−３０８３２９号公報
【特許文献１２】
特開平６−２５４１０８号公報
【特許文献１３】
実開平６−８６７１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、顎離断の手術前に、手術後の各歯の位置、形態、及び上下顎の歯の接触関係が定まる咬合状態を予測するに際し、前述の技術では、必ずしも十分な情報を得ることができるとは限らなかった。
【０００８】
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、良好に咬み合う歯の形を完成させるために必要かつ有効な情報を生成することが可能な咬み合わせ修正支援装置、プログラム、及び記録媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の咬み合わせ修正支援装置は、歯ならびの外科的矯正を行うために必要な情報を生成する咬み合わせ修正支援装置において、上顎及び下顎の形状データを、少なくとも３つの上顎用の基準点を有する上顎用弓を前面に設けた上顎模型、及び、少なくとも３つの下顎用の基準点を有する下顎用弓を前面に設けた下顎模型として取り込む手段と、上顎及び下顎の咬み合わせ部位の位置データを特定する手段と、前記上顎模型及び前記下顎模型を予め定めた６自由度の位置座標で特定するために、上顎及び下顎の噛み合わせ面の各部位のデータ及び各基準点のデータを含む各々の形状データをメモリに記憶する手段と、前記メモリから各々の形状データを読み出し、前記上顎模型及び前記下顎模型のうちの少なくとも一方を６自由度の位置座標で移動しながら、前記上顎用及び下顎用の基準点について、対応する各基準点の間の距離を前記上顎模型及び前記下顎模型の咬み合わせ部位の間の距離として逐次算出する手段と、前記算出された距離が、予め定められた規定値以下となる場合には、各々の咬み合わせ部位が接触したものと判断し、前記移動を停止する手段と、咬合接触部位について切削可の条件を設定する手段と、前記接触した咬み合わせ部位について切削可の条件が設定されている場合に、該接触した部位を超えて、移動を継続する手段と、前記接触した咬み合わせ部位について切削可の条件が設定されている場合に、前記算出された距離が、予め定められた規定値以下となる前に、予め定めた最大の切削可の距離に達する場合には、移動を停止する手段と、前記移動が停止したときの上顎及び下顎の咬み合わせ状況により、歯の修正領域及び修正量を決定する手段と、を備えたことを特徴とする。これにより、オペレータ（術者）は、歯の修正領域及び修正量を確認することができ、良好に咬み合う歯の形を完成させるために必要かつ有効な情報を得ることが可能となる。
［００１０］
また、本発明の咬み合わせ修正支援装置は、さらに、前記決定された歯の修正領域、修正量、及び、上下顎の形状を画面に表示する手段を備えたことを特徴とする。また、さらに、前記決定された歯の修正領域における上顎及び下顎の咬み合わせ部位の面積を求める手段を備え、前記修正領域、修正量、及び、上下顎の形状に加えて、前記面積を表示することを特徴とする。
［００１１］
このような本発明の咬み合わせ修正支援装置において、前記咬み合わせ部位が接触したものと判断した場合に、前記移動を停止し、咬合接触部位について切削可の条件を設定した後に、移動を継続することが好適である。
［００１２］
また、本発明の咬み合わせ修正支援装置は、前記咬合接触部位について切削可の条件を、上顎及び下顎の咬み合わせ部位の領域毎に設定することを特徴とする。また、前記咬合接触部位についての条件として、切削可に加えて、最大切削許容量を設定することを特徴とする。
［００１３］
また、本発明の咬み合わせ修正支援装置は、前記両者の噛み合わせ部位の間の距離を、上顎及び下顎におけるそれぞれ少なくとも３つの基準点の位置座標データから上顎及び下顎の咬み合わせ部位の位置座標データを特定し、該特定した位置座標データに基づいて算出することを特徴とする。
［００１４］
また、本発明の咬み合わせ修正支援装置は、前記修正領域を、接触した部位を超えて移動を継続し停止した場合に、該切削可の条件が設定された咬合接触部位であって前記上顎及び下顎の重複する領域とし、前記修正量を、上顎または下顎について、接触した部位から移動を継続し停止した部位までの間の距離とすることを特徴とする。
［００１５］
また、本発明の咬み合わせ修正支援装置はさらに、上顎及び下顎の形状データから、前記決定された修正領域の形状データを削除して新たな上顎及び下顎の形状データを生成する手段を備えたことを特徴とする。
【００１６】
さらに、本発明の矯正支援プログラムは、歯ならびの外科的矯正を行うために必要な情報を生成するプログラムであって、咬み合わせ修正支援装置を構成するコンピュータに、上顎及び下顎の形状データを、少なくとも３つの上顎用の基準点を有する上顎用弓を前面に設けた上顎模型、及び、少なくとも３つの下顎用の基準点を有する下顎用弓を前面に設けた下顎模型として取り込む処理と、上顎及び下顎の咬み合わせ部位の位置データを特定する処理と、前記上顎模型及び前記下顎模型を予め定めた６自由度の位置座標で特定するために、上顎及び下顎の噛み合わせ面の各部位のデータ及び各基準点のデータを含む各々の形状データをメモリに記憶する処理と、前記メモリから各々の形状データを読み出し、前記上顎模型及び前記下顎模型のうちの少なくとも一方を６自由度の位置座標で移動しながら、前記上顎用及び下顎用の基準点について、対応する各基準点の間の距離を前記上顎模型及び前記下顎模型の咬み合わせ部位の間の距離として逐次算出する処理と、前記算出された距離が、予め定められた規定値以下となる場合には、各々の咬み合わせ部位が接触したものと判断し、前記移動を停止する処理と、咬合接触部位について切削可の条件を設定する処理と、前記接触した咬み合わせ部位について切削可の条件が設定されている場合に、該接触した部位を超えて、移動を継続する処理と、前記接触した咬み合わせ部位について切削可の条件が設定されている場合に、前記算出された距離が、予め定められた規定値以下となる前に、予め定めた最大の切削可の距離に達する場合には、移動を停止する処理と、前記移動が停止したときの上顎及び下顎の咬み合わせ状況により、歯の修正領域及び修正量を決定する処理と、を実行させることを特徴とする。
［００１７］
ところで、本発明は、上顎及び下顎の形状データを取り込み、上顎及び下顎の咬み合わせ部位の位置データを特定する点に特徴があるのではなく、歯の修正領域及び修正量を決定する仕組みに特徴を有する。上顎及び下顎の形状データを測定したり、咬み合わせ部位の位置データを測定したりする顎運動測定装置は、前述した特許文献に記載されている。本発明は、顎運動測定装置により測定されたデータを取り込み、当該データを用いて歯の修正領域及び修正量を決定することに特徴を有する。
［発明の効果］
［００１８］
本発明によれば、上顎と下顎とを移動させ、咬み合わせ部位の距離を算出し、歯の修正領域及び修正量を決定するようにした。これにより、良好に咬み合う歯の形を完成させるために必要かつ有効な情報を生成することが可能となる。例えば、顎離断の手術前に、歯の咬み合わせの調整を行うための情報を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明による実施の形態による咬み合わせ修正支援装置のハードウェア構成を示す図である。
【図２】本発明による実施の形態による咬み合わせ修正支援装置の機能構成を示す図である。
【図３】上顎模型及び下顎模型を説明する図である。
【図４】修正領域・量決定手段の処理を説明するための図である。
【図５】図２の咬み合わせ修正支援装置の処理を示すフローチャート図である。
【図６】条件設定・距離算出手段の処理を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
【００２０】
１咬み合わせ修正支援装置
２演算装置
３記憶装置
４表示装置
５伝送装置
６ネットワークインターフェース
７形状計測装置
８位置計測装置
１０形状取込手段
２０位置取込手段
３０条件設定・距離算出手段
４０修正領域・量決定手段
１００上顎模型
１１０上顎用弓
１２０，１３０，１４０上顎基準点
２００下顎模型
２１０下顎用弓
２２０，２３０，２４０下顎基準点
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
〔構成〕
図１は、本発明の実施の形態による咬み合わせ修正支援装置のハードウェア構成を示す図である。この咬み合わせ修正支援装置1は、形状計測装置７及び位置計測装置８からデータを入力し、プログラムに従って処理を実行する演算装置２、プログラム及びデータを記憶する記憶装置３、演算装置２により演算された処理結果やオペレータによる操作データを画面に表示する表示装置４、及び、ネットワークインターフェース６を介してインターネット等の外部ネットワーク（図示せず）に接続し、データの送受信を行う伝送装置５を備えている。演算装置２は、オペレータによるマウス及びキーボード（図示せず）の操作データを入力し、その操作に従って記憶装置３からプログラム及びデータを読み出して実行し、その実行結果を表示装置４に表示する。すなわち、演算装置２は、ＣＰＵにより、後述する一連の処理が記述された矯正支援プログラムを記憶装置３から読み出し、ＲＡＭ上に展開して実行し、実行結果を記憶装置３に記憶したり、表示装置４に表示したりする。
【００２２】
図２は、本発明の実施の形態による咬み合わせ修正支援装置１の機能構成を示す図である。この咬み合わせ修正支援装置１は、形状取込手段１０、位置取込手段２０、条件設定・距離算出手段３０、及び修正領域・量決定手段４０を備えている。図１に示したハードウェア構成と関係付けると、これらの手段は、演算装置２により記憶装置３から矯正支援プログラムを読み出し、それぞれの処理を実行する。
【００２３】
形状取込手段１０は、上顎形状データ及び下顎形状データを形状計測装置７から取り込み、記憶装置３に記憶して保持する。図３は、上顎模型及び下顎模型を説明する図である。図３において、上顎模型１００は、上顎基準点１２０〜１４０を有する上顎用弓１１０をその前面に備え、下顎模型２００も同様に、下顎基準点２２０〜２４０を有する下顎用弓２１０をその前面に備えている。これら３点の上顎基準点１２０〜１４０及び下顎基準点２２０〜２４０は、咬み合わせ面の各部位の座標を特定するための基準点である。すなわち、上顎基準点１２０〜１４０の座標が定まると、上顎模型１００における咬み合わせ面の各部位の座標も一意に特定することができる。同様に、下顎基準点２２０〜２４０の座標が定まると、下顎模型２００における咬み合わせ面の各部位の座標も一意に特定することができる。
【００２４】
オペレータが上顎模型１００を形状計測装置７にセットすると、形状計測装置７は、上顎模型１００を計測してデジタルデータ化し、上顎形状データを生成する。そして、形状取込手段１０は、上顎形状データを形状計測装置７から取り込む。同様に、形状取込手段１０は、形状計測装置７により下顎模型２００から生成された下顎形状データを取り込む。ここで、上顎形状データ及び下顎形状データは、上顎模型１００及び下顎模型２００において、上顎及び下顎の咬み合わせ面の各部位についての３次元位置を示す座標データ（ｘ，ｙ，ｚ）、及び、基準点１２０〜１４０，２２０〜２４０の３次元位置を示す座標データ（ｘ，ｙ，ｚ）を含む。この場合、咬み合わせ面の各部位のデータ及び基準点のデータは、単一の座標系のデータであり、上顎模型１００及び下顎模型２００が移動した場合に、上顎基準点１２０〜１４０及び下顎基準点２２０〜２４０に基づいて、咬み合わせ面の各部位の座標を決定するための基本データとなる。つまり、形状取込手段１０は、これらのデータを取り込み、上顎模型１００について、上顎基準点１２０〜１４０の３次元位置座標データ、及び当該上顎基準点１２０〜１４０に対する咬み合わせ面の各部位の相対座標データを上顎形状データとして記憶する。また、下顎模型２００について、下顎基準点２２０〜２４０の３次元位置座標データ、及び当該下顎基準点２２０〜２４０に対する咬み合わせ面の各部位の相対座標データを下顎形状データとして記憶する。ここで、咬み合わせ面の各部位の相対座標データは、上顎及び下顎の咬み合わせに関与する歯の形態について、その表面を計測して得られる３次元座標値の集まりである。
【００２５】
ここで用いられる形状計測装置７の例としては、接触式の形状計測装置、または非接触式の形状計測装置がある。接触式の形状計測装置は、上顎模型１００及び下顎模型２００に測定プローブを直接接触させて計測する。一方、非接触式の形状計測装置は、レーザ光を上顎模型１００及び下顎模型２００に照射し、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）またはＰＳＤ（Position Sensing Device）等の１次元の受光素子を用いてその反射光を撮影することによりデータを生成する。また、帯状のレーザ光を上顎模型１００及び下顎模型２００に照射し、２次元の受光素子を用いてその反射光を撮影することによりデータを生成する形状計測装置もある。
【００２６】
尚、上顎形状データ及び下顎形状データを生成する形状計測装置７は、接触式の計測装置または非接触式の計測装置に限定されるものではなく、上顎模型１００及び下顎模型２００から上顎形状データ及び下顎形状データを生成し、これらのデータを咬み合わせ修正支援装置１に出力（伝送）する装置であればよい。
【００２７】
位置取込手段２０は、オペレータが、予め上顎基準点１２０〜１４０及び下顎基準点２２０〜２４０にマーカーを取り付け、位置計測装置８にその上顎模型１００及び下顎模型２００を所望の位置にセットすると、その基準点の絶対座標データを取り込み、記憶装置３に記憶して保持する。ここで、基準点の絶対座標データは、後述する条件設定・距離算出手段３０が上下顎の咬み合わせ部位の座標を特定し、咬み合わせ部位の距離を算出するために必要なデータである。
【００２８】
具体的には、オペレータがマーカーが取り付けられた上顎模型１００及び下顎模型２００を所望の位置にセットすると、位置計測装置８は、図３に示したようにＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の絶対座標系を設定し、上顎基準点１２０〜１４０及び下顎基準点２２０〜２４０の絶対座標データ（絶対座標系における座標データ）を生成する。つまり、形状計測装置７によってデジタルデータ化された上顎及び下顎の咬み合わせ面の形状は、位置計測装置８によって生成された基準点を用いて、その相対位置が決定される。
【００２９】
ここで用いられる位置計測装置８の例としては、モーションキャプチャ、または６自由度の顎運動測定装置がある。モーションキャプチャは、ここでは計測対象を３次元的に捉える装置であり、測定対象である剛体に発光体または反射体を取り付け、少なくとも２個のカメラによりその発光体または反射体の位置を特定する。１つの剛体に対して発光体または反射体を少なくとも３箇所に取り付け、２個の剛体の位置関係を特定し、基準となる剛体に対するもう一つの剛体の相対的位置関係Ｘ，Ｙ，Ｚ，θｘ，θｙ，θｚを出力する。一方、６自由度の顎運動測定装置は、上顎と下顎との間の相対的な運動である顎運動を測定及び観察する装置であり、６自由度を示す位置関係Ｘ，Ｙ，Ｚ，θｘ，θｙ，θｚを出力する。この場合、上顎歯列及び下顎歯列の位置を測定し、その位置関係を出力することが望ましい。このような顎運動測定装置には、機械式、光学式、磁気式及び超音波式がある。このようにして、位置計測装置８は、上顎基準点１２０〜１４０及び下顎基準点２２０〜２４０の絶対座標データを生成し、出力する。
【００３０】
尚、ここで用いられる位置計測装置８は、モーションキャプチャ、または６自由度の顎運動測定装置に限定されるものではなく、２個の剛体の相対的位置関係Ｘ，Ｙ，Ｚ，θｘ，θｙ，θｚを生成し、これらのデータを咬み合わせ修正支援装置１に出力（伝送）できる装置であればよい。
【００３１】
条件設定・距離算出手段３０は、位置取込手段２０により取り込まれた上顎基準点１２０〜１４０及び下顎基準点２２０〜２４０の絶対座標データから特定される上顎模型１００及び下顎模型２００の位置を開始位置として、上顎模型１００のデータと下顎模型２００のデータとを鉛直方向（Ｚ軸方向）に徐々に接近させながら両者の間の距離を算出する。具体的には、位置取込手段２０により取り込まれた上顎基準点１２０〜１４０及び下顎基準点２２０〜２４０の絶対座標データ、及び形状取込手段１０により取り込まれた上顎形状データ及び下顎形状データに基づいて、開始位置における咬み合わせ面の各部位の絶対座標を算出し、また、上顎模型１００のデータと下顎模型２００のデータとを鉛直方向（Ｚ軸方向）に徐々に接近させたときには、移動後の基準点の絶対座標データから咬み合わせ面の各部位の絶対座標を逐次算出する。そして、当該上顎の咬み合わせ面の各部位の絶対座標と下顎の咬み合わせ面の各部位の絶対座標とにより、距離を算出する。ここで、鉛直方向に徐々に接近させる移動形態は、予めオペレータの操作により設定されているものとする。
【００３２】
例えば、下顎模型２００のみが接近移動したとすると、条件設定・距離算出手段３０は、移動後の下顎基準点２２０〜２４０の絶対座標データを算出し、当該下顎基準点２２０〜２４０の絶対座標を基準にして、前記保持した下顎基準点２２０〜２４０の絶対座標データ及びこれに対する下顎の咬み合わせ面の各部位の相対座標データを用いて、移動後の下顎の咬み合わせ面の各部位の絶対座標を算出する。つまり、下顎基準点２２０〜２４０の３つの基準点を用いて、下顎の咬み合わせ面の各部位の絶対座標を特定することができる。同様に、移動後の上顎基準点１２０〜１４０の３つの基準点を用いて、上顎の咬み合わせ面の各部位の絶対座標を特定することもできる。そして、両者間の距離を算出する。
【００３３】
また、条件設定・距離算出手段３０は、オペレータの操作により咬合接触点の条件を設定し、再び、上顎模型１００のデータと下顎模型２００のデータとを、予め設定された鉛直方向に徐々に接近させ、距離を算出する。さらに、条件設定・距離算出手段３０は、形状取込手段１０により保持された上顎形状データ及び下顎形状データを用いて、上顎模型１００及び下顎模型２００の形状を、前記算出した距離と共に表示装置４に表示する。
【００３４】
ここで、咬合接触点の条件とは、例えば、上顎の咬み合わせ面における歯列の領域毎に、咬み合わせ面のその領域内の部位が接触した場合に（距離０または予め設定された（咬合接触したと判定する）規定値以下の場合に）、さらに鉛直方向に接近させるか否か、及び、さらに接近させることが可能な最大の距離（最大切削許容量）をいう。下顎についても同様である。つまり、条件として、上下顎の咬み合わせ部位が接触した場合に、接近移動をさらに継続して行うことが設定される。また、接触部位から接近移動をさらに継続して行うことが可能な最大の距離が設定される。この場合、オペレータは、当該部位を削った後の上顎及び下顎の咬み合わせ状況を把握することができる。
【００３５】
オペレータは、表示装置４に表示された上顎模型１００と下顎模型２００の形状、及び条件設定・距離算出手段３０により算出された距離を参照して、さらに他の条件を設定するための操作を行い、前述の処理を実行させる。このような設定及び処理を繰り返すことにより、所望の咬み合わせ状況を得ることができる。
【００３６】
修正領域・量決定手段４０は、オペレータが所望の咬み合わせ状況を得ることができた場合には、上顎及び下顎の咬み合わせ面についての修正領域及び修正量を決定する。具体的には、修正領域・量決定手段４０は、オペレータの操作により、所望の咬み合わせ状況を得たことを入力し、そのときの条件設定・距離算出手段３０により得られた上顎及び下顎の咬み合わせ状況に基づいて、修正領域及び修正量を決定する。
【００３７】
図４は、修正領域・量決定手段４０の処理を説明するための図である。図４において、咬合接触点の条件として、領域４０１に、咬み合わせ面の部位が接触した場合さらに接近させること、及びその距離（歯を削る量（距離））が設定されているものとする。この条件の下で、条件設定・距離算出手段３０は、上顎模型１００のデータと下顎模型２００データとを鉛直方向に徐々に接近させながら両者の間の距離を算出し、当該距離と共に上顎模型１００及び下顎模型２００の形状を表示装置４に表示する。そして、条件設定・距離算出手段３０は、領域４０１の咬み合わせ部位の距離が０または予め設定された規定値以下となり接触したと判断した場合、領域４０１の咬合接触点の条件がさらに所定の距離まで継続して接近させることであるから、さらに鉛直方向に徐々に接近させる。そして、咬み合わせ部位４０３の距離が０または予め設定された規定値以下となり接触したと判断した場合、接近移動を停止し、停止した状況における各部位の距離及び上顎模型１００と下顎模型２００の形状を表示装置４に表示する。オペレータが所望の咬み合わせ状況を得たことを判断すると、その操作により、修正領域・量決定手段４０は、前記停止状態の上顎及び下顎の咬み合わせ状況に基づいて、修正領域及び修正量を決定する。図４において、領域４０２が修正領域となり、そのときの距離ｄ及び幅ｗが修正量となる。ここで、修正領域は、接触した部位を超えて接近移動を継続した後に停止した場合の上顎模型１００及び下顎模型２００が重複する領域であり、修正量は、接触した部位から接近移動を継続した後停止するまでの上顎模型１００に対する下顎模型２００の移動距離ｄ及び該重複領域の幅ｗである。この修正量は、移動距離ｄ及び幅ｗに限定されるものではなく、修正領域を数値化した値であればよい。
【００３８】
尚、条件設定・距離算出手段３０は、咬み合わせ部位４０３の距離が０または予め設定された規定値以下となる以前に、領域４０１の咬み合わせ部位の距離が条件として設定した距離（最大切削許容量）と一致した場合には、接近移動を停止し、その旨を表示する。
【００３９】
〔動作〕
次に、図２に示した咬み合わせ修正支援装置１の動作について説明する。図５は、咬み合わせ修正支援装置１の動作を示すフローチャート図である。形状取込手段１０及び位置取込手段２０は、上顎模型１００及び下顎模型２００をデジタルデータ化する（ステップＳ４０１）。具体的には、形状取込手段１０は、上顎模型１００の上顎形状データ及び下顎模型２００の下顎形状データを形状計測装置７から取り込み、記憶装置３に記憶して保持する。これらの上顎形状データ及び下顎形状データは、上顎及び下顎が移動したときに咬み合わせ面の各部位の絶対座標を算出する場合、及びこれらの形状を表示装置４に表示する場合に用いる。
【００４０】
オペレータは、上下顎のデジタルデータの３次元的位置関係を、自己の意図する位置にセットする（ステップＳ４０２）。そうすると、位置取込手段２０は、上顎基準点１２０〜１４０の絶対座標データ及び下顎基準点２２０〜２４０の絶対座標データを位置計測装置８から取り込む。これらの基準点の絶対値座標データは、上顎及び下顎が移動したときに咬み合わせ面の各部位の絶対座標を算出するために用いる。
【００４１】
条件設定・距離算出手段３０は、上顎模型１００及び下顎模型２００のデジタルデータの相対的位置を変化させる（ステップＳ４０３）。また、咬合接触点の条件を、咬み合わせ面の各部位の領域毎に設定する。
【００４２】
修正領域・量決定手段４０は、オペレータが所望の咬み合わせ状況を得ることができた場合には、オペレータの操作により、噛み合わせの修正領域及び修正量を決定し、表示装置４に表示する（ステップＳ４０４）。
【００４３】
次に、図２に示した条件設定・距離算出手段３０の動作について説明する。図６は、条件設定・距離算出手段３０の動作を示すフローチャート図である。このフローチャート図は、図５に示したステップ４０３について、詳細な動作内容を示すものである。条件設定・距離算出手段３０は、咬合接触点の条件を示す指標を最大化して、すなわち条件が設定されていないものとして（ステップＳ５０１）、上顎のデジタルデータと下顎のデジタルデータとを接近移動させ（ステップＳ５０２）、咬み合わせ部位の距離が０または予め設定された規定値以下となる接触部位の存在を判断すると、接近移動を停止する。
【００４４】
条件設定・距離算出手段３０は、オペレータの操作により、咬合接触点の条件を設定すると（ステップＳ５０３）、再び接近移動を開始し（ステップＳ５０４）、咬合接触指数である咬み合わせ部位の距離を算出する（ステップＳ５０５）。そして、条件設定・距離算出手段３０は、咬み合わせ部位の距離が０となる接触部位の存在を判断した場合、または、接近移動により咬み合わせ部位の距離（接触点を超えて（歯を削ったと想定して）さらに接近移動した場合の距離）が咬合接触点の条件として設定した距離に一致した場合、接近移動を停止する。オペレータは、咬合接触点の条件の新たな設定または変更が必要であるか否かを判断し（ステップＳ５０６）、必要であると判断した場合に、条件設定・距離算出手段３０は、オペレータの操作により、条件の設定または変更を行い（ステップＳ５０６）、ステップ５０４に戻る。このように、図５及び図６に示したフローに従って、修正領域・量決定手段４０は、咬み合わせの修正領域及び修正量を決定することができる。
【００４５】
以上のように、本発明の実施の形態による咬み合わせ修正支援装置１によれば、条件設定・距離算出手段３０が、上顎模型１００のデータと下顎模型２００のデータとを徐々に接近移動させ、咬み合わせ部位の距離を算出し、距離０を判断すると咬み合わせ部位が接触したとして接近移動を停止する。また、条件設定・距離算出手段３０が、オペレータの操作により咬合接触点の条件を設定し、当該条件に従って、接触部位を超えてさらに近接移動させ、距離０を判断して接触部位が現れると接近移動を停止する。このような接近移動及び咬合接触点の条件の設定を繰り返すことにより、オペレータは、歯の咬み合わせの調整を行うための有効な情報を得ることが可能となる。
【００４６】
この場合、咬み合わせ修正支援装置１は、形状取込手段１０により取り込まれた上顎模型１００及び下顎模型２００の形状データ、並びに位置取込手段２０により取り込まれた基準点の絶対座標データを用いて、顎運動シミュレーションを行うようにしてもよい。また、咬み合わせ修正支援装置１は、ＣＴまたはＭＲＩにより撮影された患者の骨形態を３次元構築した画像データを取り込み、当該骨形態の画像データの座標系と、上顎模型１００及び下顎模型２００の形状データの座標系とを一致させ、上顎模型１００の形状データと頭蓋骨データとを一体化し、また、下顎模型２００の形状データと下顎骨データとを一体化し、顎運動シミュレーションを行うようにしてもよい。
【００４７】
また、上記実施の形態では、条件設定・距離算出手段３０が、上顎模型１００のデータと下顎模型２００のデータとを鉛直方向（Ｚ軸方向）に徐々に接近させながら両者の間の距離を算出するようにしたが、両者を水平方向（ＸＹ平面上）に移動させたり、水平面上で回転移動させたりして、距離を算出するようにしてもよい。また、鉛直移動、水平移動及び回転移動を組み合わせて移動させ、距離を算出するようにしてもよい。この場合、移動種別は、オペレータの操作により予め設定される。
【００４８】
また、上記実施の形態では、形状計測装置８が、上顎基準点１２０〜１４０及び下顎基準点２２０〜２４０のそれぞれ３つの点を基準点として形状を計測し、条件設定・距離算出手段３０が、これらの３つの基準点に基づいて、上顎及び下顎の咬み合わせ部位の距離を算出するようにしたが、基準点は３つに限定されるものではなく、３つ以上であればよい。
【００４９】
また、上記実施の形態では、形状取込手段１０が、上顎形状データ及び下顎形状データを形状計測装置７から取り込み、位置取込手段２０が、上顎模型１００及び下顎模型２００における基準点の絶対座標データを位置計測装置８から取り込むようにしたが、形状取込手段１０及び位置取込手段２０の代替手段が、形状計測装置７及び位置計測装置８の機能を併せもつ計測装置から、上顎形状データ、下顎形状データ、及び基準点の絶対座標データをまとめて取り込むようにしてもよい。
【００５０】
また、上記実施の形態では、条件設定・距離算出手段３０が、上顎模型１００及び下顎模型２００の形状を、咬み合わせ部位の距離と共に表示装置４に表示し、修正領域・量決定手段４０が、修正領域及び修正量を表示装置４に表示するようにしたが、上顎と下顎との間の接触面積の値を表示するようにしてもよい。つまり、条件設定・距離算出手段３０または修正領域・量決定手段４０は、上顎模型１００及び下顎模型２００の重なっている箇所の接触面積、例えば図４において修正領域４０２の接触面積を求め、その値を表示装置４に表示する。
【００５１】
また、上記実施の形態では、修正領域・量決定手段４０が、修正領域及び修正量を決定するようにしたが、さらに、決定後、上顎形状データ及び下顎形状データから噛み合わせの修正領域における形状データを削除して、修正後の上顎形状データ及び下顎形状データを新たに生成し、当該新たに生成した上顎形状データ及び下顎形状データ、並びにそのときの修正量を記憶装置３に記憶するようにしてもよい。この場合、位置取込手段２０により新たに取り込まれた基準点の絶対座標データを元に、条件設定・距離算出手段３０は、新たな開始位置から、上顎模型１００のデータと下顎模型２００のデータとを徐々に鉛直移動させながら、前記記憶装置３に記憶した修正後の上顎形状データ及び下顎形状データを用いて、距離を算出する。これにより、修正（修正領域を切削）した上顎形状データ及び下顎形状データの履歴、及び、修正量の履歴を記憶装置３に記憶することができる。
【００５２】
尚、咬み合わせ修正支援装置１は、図１に示したように、演算装置２、ＲＡＭ等の揮発性の記憶媒体やＲＯＭ等の不揮発性の記憶媒体である記憶装置３、キーボードやポインティングデバイス等の入力装置（図示せず）、画像やデータを表示する表示装置４、及び外部ネットワークと通信をするための伝送装置５を備えたコンピュータによって構成される。この場合、咬み合わせ修正支援装置１に備えた形状取込手段１０、位置取込手段２０、条件設定・距離算出手段３０及び修正領域・量決定手段４０の各機能は、これらの機能を記述したプログラムを演算装置２に実行させることによりそれぞれ実現される。また、これらのプログラムは、磁気ディスク（フロッピィーディスク、ハードディスク等）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等）、半導体メモリ等の記憶媒体に格納して頒布することもできる。

Claims

歯ならびの外科的矯正を行うために必要な情報を生成する咬み合わせ修正支援装置において、
上顎及び下顎の形状データを、少なくとも３つの上顎用の基準点を有する上顎用弓を前面に設けた上顎模型、及び、少なくとも３つの下顎用の基準点を有する下顎用弓を前面に設けた下顎模型として取り込む手段と、
上顎及び下顎の咬み合わせ部位の位置データを特定する手段と、
前記上顎模型及び前記下顎模型を予め定めた６自由度の位置座標で特定するために、上顎及び下顎の噛み合わせ面の各部位のデータ及び各基準点のデータを含む各々の形状データをメモリに記憶する手段と、
前記メモリから各々の形状データを読み出し、前記上顎模型及び前記下顎模型のうちの少なくとも一方を６自由度の位置座標で移動しながら、前記上顎用及び下顎用の基準点について、対応する各基準点の間の距離を前記上顎模型及び前記下顎模型の咬み合わせ部位の間の距離として逐次算出する手段と、
前記算出された距離が、予め定められた規定値以下となる場合には、各々の咬み合わせ部位が接触したものと判断し、前記移動を停止する手段と、
咬合接触部位について切削可の条件を設定する手段と、
前記接触した咬み合わせ部位について切削可の条件が設定されている場合に、該接触した部位を超えて、移動を継続する手段と、
前記接触した咬み合わせ部位について切削可の条件が設定されている場合に、前記算出された距離が、予め定められた規定値以下となる前に、予め定めた最大の切削可の距離に達する場合には、移動を停止する手段と、
前記移動が停止したときの上顎及び下顎の咬み合わせ状況により、歯の修正領域及び修正量を決定する手段と、
を備えたことを特徴とする咬み合わせ修正支援装置。
請求項１に記載の咬み合わせ修正支援装置において、
さらに、前記決定された歯の修正領域、修正量、及び、上下顎の形状を画面に表示する手段を備えたことを特徴とする咬み合わせ修正支援装置。
請求項２に記載の咬み合わせ修正支援装置において、
さらに、前記決定された歯の修正領域における上顎及び下顎の咬み合わせ部位の面積を求める手段を備え、
前記修正領域、修正量、及び、上下顎の形状に加えて、前記面積を表示することを特徴とする咬み合わせ修正支援装置。
請求項２に記載の咬み合わせ修正支援装置において、
前記咬み合わせ部位が接触したものと判断した場合に、前記移動を停止し、咬合接触部位について切削可の条件を設定した後に、移動を継続する、ことを特徴とする咬み合わせ修正支援装置。
請求項１に記載の咬み合わせ修正支援装置において、
前記咬合接触部位について切削可の条件を、上顎及び下顎の咬み合わせ部位の領域毎に設定する、ことを特徴とする咬み合わせ修正支援装置。
請求項１に記載の咬み合わせ修正支援装置において、
前記咬合接触部位についての条件として、切削可に加えて、最大切削許容量を設定する、ことを特徴とする咬み合わせ修正支援装置。
請求項１に記載の咬み合わせ修正支援装置において、
前記両者の噛み合わせ部位の間の距離は、上顎及び下顎におけるそれぞれ少なくとも３つの基準点の位置座標データから上顎及び下顎の咬み合わせ部位の位置座標データを特定し、該特定した位置座標データに基づいて算出する、ことを特徴とする咬み合わせ修正支援装置。
請求項１に記載の咬み合わせ修正支援装置において、
前記修正領域は、接触した部位を超えて移動を継続し停止した場合に、該切削可の条件が設定された咬合接触部位であって前記上顎及び下顎の重複する領域とし、
前記修正量は、上顎または下顎について、接触した部位から移動を継続し停止した部位までの間の距離とする、ことを特徴とする咬み合わせ修正支援装置。
請求項１に記載の咬み合わせ修正支援装置において、
さらに、上顎及び下顎の形状データから、前記決定された修正領域の形状データを削除して新たな上顎及び下顎の形状データを生成する手段を備えたことを特徴とする咬み合わせ修正支援装置。
歯ならびの外科的矯正を行うために必要な情報を生成するプログラムであって、咬み合わせ修正支援装置を構成するコンピュータに、
上顎及び下顎の形状データを、少なくとも３つの上顎用の基準点を有する上顎用弓を前面に設けた上顎模型、及び、少なくとも３つの下顎用の基準点を有する下顎用弓を前面に設けた下顎模型として取り込む処理と、
上顎及び下顎の咬み合わせ部位の位置データを特定する処理と、
前記上顎模型及び前記下顎模型を予め定めた６自由度の位置座標で特定するために、上顎及び下顎の噛み合わせ面の各部位のデータ及び各基準点のデータを含む各々の形状デー
タをメモリに記憶する処理と、
前記メモリから各々の形状データを読み出し、前記上顎模型及び前記下顎模型のうちの少なくとも一方を６自由度の位置座標で移動しながら、前記上顎用及び下顎用の基準点について、対応する各基準点の間の距離を前記上顎模型及び前記下顎模型の咬み合わせ部位の間の距離として逐次算出する処理と、
前記算出された距離が、予め定められた規定値以下となる場合には、各々の咬み合わせ部位が接触したものと判断し、前記移動を停止する処理と、
咬合接触部位について切削可の条件を設定する処理と、
前記接触した咬み合わせ部位について切削可の条件が設定されている場合に、該接触した部位を超えて、移動を継続する処理と、
前記接触した咬み合わせ部位について切削可の条件が設定されている場合に、前記算出された距離が、予め定められた規定値以下となる前に、予め定めた最大の切削可の距離に達する場合には、移動を停止する処理と、
前記移動が停止したときの上顎及び下顎の咬み合わせ状況により、歯の修正領域及び修正量を決定する処理と、
を実行させる矯正支援プログラム。
請求項１０に記載の矯正支援プログラムを記録した記録媒体。