JP2013192695A - Jaw movement simulation method, jaw movement simulation device, and jaw movement simulation system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、歯科分野等における顎運動シミュレーション方法、顎運動シミュレーション装置、及び顎運動シミュレーションシステムに関し、詳しくは、患者ごとに高い精度で顎運動のシミュレーションを可能とする方法、装置、及びシステムに関する。 The present invention relates to a jaw movement simulation method, a jaw movement simulation apparatus, and a jaw movement simulation system in the dental field and the like, and more particularly, to a method, apparatus, and system that enable jaw movement simulation with high accuracy for each patient.
歯科の分野において、患者の顎運動を解析し、そのデータを咬み合わせや顎関節の不具合の診断、治療に用いることがある。そのために、例えば特許文献1や特許文献2等の様々な顎運動解析装置、及び解析手法が知られている。
In the field of dentistry, the jaw movement of a patient is analyzed, and the data is sometimes used for diagnosis and treatment of occlusion and temporomandibular joint defects. For this purpose, various jaw movement analysis apparatuses and analysis methods such as
また、特許文献3には患者自身のCT情報を用いてこれを顎運動解析結果と組み合わせる技術が開示されている。
Further,
特許文献1、2に記載された顎運動解析装置では、顎運動をデータとして取得することは可能である。又は、解析した後に、そのデータに基づいて顎運動を一般的な頭蓋の図を用いて視覚的に表示することもできる。しかしながら、本来、このような顎運動は各患者固有の頭蓋の構成や顎の状態、さらには歯科治療の有無やその種類によっても変化するため、単なる顎運動のデータや一般的な頭蓋形状データを用いた視覚的表示では、患者ごとの詳細な状況を把握することに限界があった。そして、より詳細な患者ごとの顎運動を把握し、精度よく適切な診断をすることが望まれていた。
In the jaw motion analysis devices described in
これに対して特許文献3に記載された発明では、患者ごとの顎部構造に基づいた詳細な顎運動を把握することが可能である。しかしながら、その際には患者自身の頭蓋をCT撮影する必要があり、十分な許容範囲内であるとしてもX線を人体の頭部に照射することは可能な限り少ない方がよい。また、患者が金属製の歯科補綴物を装着している場合、X線の乱反射が生じ、特に治療歯における正確なX線情報を取得することができないことがあった。
On the other hand, in the invention described in
そこで本発明は、上記問題点に鑑み、患者への負担を軽減するとともに、患者の咬合面形態の情報を踏まえた態様で、より正確に患者ごとの詳細な顎運動を把握することが可能な顎運動シミュレーション方法を提供することを課題とする。また、このような顎運動シミュレーション装置、顎運動シミュレーションシステムを提供する。 Therefore, in view of the above problems, the present invention can reduce the burden on the patient and more accurately grasp the detailed jaw movement for each patient in a manner based on information on the occlusal surface form of the patient. It is an object to provide a jaw movement simulation method. In addition, such a jaw movement simulation apparatus and jaw movement simulation system are provided.
以下、本発明について説明する。ここでは分かりやすさのため、図面に付した参照符号を括弧書きで併せて記載するが、本発明はこれに限定されるものではない。 The present invention will be described below. Here, for ease of understanding, reference numerals attached to the drawings are described in parentheses, but the present invention is not limited thereto.
請求項1に記載の発明は、静止した基準姿勢における顎運動のデータである顎運動データ、及び通常の口の開け閉めにおける顎運動データを取得する過程(S10)と、基準姿勢とした上下歯列の少なくとも一部の石膏模型のCTデータを取得する過程(S20)と、取得したCTデータに基準姿勢における顎運動データを統合する過程(S32)と、統合の結果に基づいて、取得したCTデータ及び通常の口の開け閉めにおける顎運動データから顎運動のシミュレーションを行う過程(S33)と、を含む顎運動シミュレーション方法(S1)である。
The invention according to
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の顎運動シミュレーション方法(S1)において、静止した基準姿勢における顎運動のデータである顎運動データでは、上顎に対する下顎の立体的相対位置を得るものとする。 According to a second aspect of the present invention, in the jaw movement simulation method (S1) according to the first aspect, the three-dimensional relative position of the lower jaw with respect to the upper jaw is obtained in the jaw movement data which is the data of the jaw movement in a stationary reference posture. Shall.
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の顎運動シミュレーション方法(S1)において、CTデータを取得する過程(S20)では、石膏模型における上下歯列間にバイトを装着して基準姿勢と同位置における石膏模型でのCTデータを取得する(S22)ことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the jaw movement simulation method (S1) according to the first or second aspect, in the process (S20) of acquiring CT data, a bite is attached between the upper and lower teeth in the plaster model. CT data on a plaster model at the same position as the reference posture is acquired (S22).
請求項4に記載の発明は、静止した基準姿勢における顎運動のデータである顎運動データ、通常の口の開け閉めにおける顎運動データ、及び基準姿勢とした上下歯列の少なくとも一部の石膏模型のCTデータを受信する受信手段(11)と、受信したCTデータに基準姿勢における顎運動データを統合する演算をするデータ統合演算手段(12)と、統合の結果に基づいて、CTデータ及び通常の口の開け閉めにおける顎運動データから顎運動のシミュレーションの演算をする顎運動演算手段(12)と、を備える顎運動シミュレーション装置(10)である。 The invention according to claim 4 is a gypsum model of jaw movement data which is data of jaw movement in a stationary reference posture, jaw movement data in normal mouth opening and closing, and at least a part of upper and lower dentitions used as a reference posture Receiving means (11) for receiving the CT data, data integrating calculating means (12) for calculating the jaw motion data in the reference posture to the received CT data, and the CT data and the normal based on the result of the integration A jaw movement simulation device (10) comprising jaw movement calculation means (12) for calculating jaw movement simulation from jaw movement data when the mouth is opened and closed.
請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の顎運動シミュレーション装置における静止した基準姿勢における顎運動のデータである顎運動データには、上顎に対する下顎の立体的相対位置が含まれる。 In the fifth aspect of the present invention, the jaw movement data which is the data of the jaw movement in the stationary reference posture in the jaw movement simulation apparatus according to the fourth aspect includes the three-dimensional relative position of the lower jaw with respect to the upper jaw.
請求項6に記載の発明は、請求項4又は5に記載の顎運動シミュレーション装置(10)と、石膏模型が基準姿勢を保持するために、石膏模型の上下歯列間に装着されるバイトと、が備えられる、顎運動シミュレーションシステム(1)である。 The invention according to claim 6 is a jaw movement simulation device (10) according to claim 4 or 5, and a bite mounted between upper and lower teeth of the plaster model so that the plaster model maintains a standard posture. Is a jaw movement simulation system (1).
本発明によれば、患者ごとに該患者の顎部構造に基づいた詳細な顎運動を把握することができ、患者個別の状況に合わせて適切に顎運動のシミュレーションをすることが可能である。また、患者に直接X線を照射する機会を減らし、患者のX線被ばくを軽減することができるとともに、CT画像に基づいた、患者に装着されている金属補綴物の影響も受けない精度の高い顎運動シミュレーションが可能になる。 According to the present invention, detailed jaw movement based on the patient's jaw structure can be grasped for each patient, and jaw movement can be appropriately simulated according to the patient's individual situation. Moreover, it is possible to reduce the chance of direct X-ray irradiation to the patient, reduce the patient's X-ray exposure, and is highly accurate without being affected by the metal prosthesis attached to the patient based on the CT image. Jaw movement simulation becomes possible.
本発明の上記した作用及び利得は、次に説明する発明を実施するための形態から明らかにされる。以下、本発明を図面に示す実施形態に基づき説明する。ただし本発明はこれら実施形態に限定されるものではない。 The above-described operation and gain of the present invention will be clarified from embodiments for carrying out the invention described below. Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments shown in the drawings. However, the present invention is not limited to these embodiments.
図1は、1つの実施形態にかかる顎運動シミュレーション装置10を含む顎運動シミュレーションシステム1を概念的に表すブロック図である。顎運動シミュレーションシステム1は、顎運動解析装置2、CT装置3、入力手段4、バイト(不図示)、顎運動シミュレーション装置10、及び表示装置20を備えている。以下、それぞれについて説明する。
FIG. 1 is a block diagram conceptually showing a jaw
顎運動解析装置2は、患者の顎運動を計測する装置であり、公知の装置を用いることができる。顎運動解析装置2は、口の開け閉めに応じた下顎や上顎(頭部)の動きをセンサにより検知することにより顎の運動をデータ化するものである。より具体的には次の通りである。顎運動解析装置2としては例えば上記特許文献1(特開2000−107207号公報)に記載されているように、3つのターゲット(LED)を具備して患者の頭部に装着されるヘッドフレーム、3つのターゲット(LED)を具備して患者の下顎に装着される下顎用フレーム、2つのターゲットを有して任意の位置を特定できるポインタペン、これらターゲットを撮影する少なくとも2台のカメラ、及びカメラからの情報を処理する手段、を有して構成されている。これによりヘッドフレームに具備されたターゲットが上顎の動きに追随し、下顎用フレームに具備されたターゲットが下顎の動きに追随する。また、その際には、ポインタペンを用いることによりポインタペンのターゲットと、他のターゲットとの相対的な位置関係を特定することができ、ポインタペンにより必要に応じて特定の部位を指定することもできる。
そしてターゲットの動きを2台のカメラにより撮影して演算することによってステレオ法による三次元的な座標の計測が行われ、顎の動きを3次元的にデータ化することができる。より精密な測定をする観点から、顎運動解析装置2は3次元6自由度を有して計測されることが好ましい。3次元6自由度とは、並進3自由度(X、Y、Z)と、回転3自由度(θx、θy、θz)のことを意味し、運動解析を行う上で精密な測定を行うために必要な自由度とされている。
The jaw
Then, by capturing and calculating the movement of the target with two cameras, three-dimensional coordinates are measured by the stereo method, and the jaw movement can be converted into three-dimensional data. From the viewpoint of performing more precise measurement, the jaw
CT装置3は、例えば歯科用CT装置等を挙げることができる。歯科用CT装置は測定対象である上下歯列の石膏模型、並びに実際の人の歯牙、及び軟組織の断層X線測定結果(3次元)を得ることができる装置であり、公知の装置を適用することができる。歯科用CTの典型的な構成として、例えば、略水平に配置されたアームの一端にX線照射器、他端に受光器が配置され、アームが水平面内で回転可能とされるものを挙げることができる。測定対象である上下歯列の石膏模型や患者はX線照射器と受光器との間に配置され、アームが回転しながらX線照射器及び受光器が測定対象の周りを回動する。そして、該回動の各角度位置でX線の照射及びその受光がおこなわれることにより測定対象の形状データ(測定結果)を得る。
An example of the
入力手段4は、利用者の操作に供され、顎運動シミュレーション装置10に対して情報を入力したり、指令を与えたりする機器である。利用者は入力手段4により、各種必要な情報を入力することもできる。このような入力手段4の具体的な態様は特に限定されることはないが、例えばキーボードやマウス等を挙げることができる。
The input unit 4 is a device that is used by a user to input information or give a command to the jaw
バイト(不図示)は、患者の口腔内に挿入し、上顎の歯列と下顎の歯列とを所定の間隔に保持し、当該所定の姿勢を維持することができるようにするための部材である。また、後述するように、石膏模型の上下歯列間にバイトを挿入することによりCTデータを取得するとき上下歯列の位置関係と、患者の顎運動測定に際して基準となる姿勢(基準姿勢)における上下歯列の位置関係と、を同じにすることができる。上下歯列の一部に対応する石膏模型を用いる場合においては、当該上下歯列の一部に対応する石膏模型の位置関係を基準姿勢位置と同じにすることもできる。
このようなバイトとして例えばマウスピース等を用いることができる。また、このようなバイトは、患者が一度咬むことによりその歯列形状、歯牙の凹凸が転写され、その後硬化するものが好ましい。後述するように、バイトはCT装置によるデータ取得、及び顎運動解析装置によるデータ取得の両方に用いられる。従って、患者の歯列形状、歯牙の凹凸が転写されたバイトであれば、歯列とバイトとの位置合わせ精度を向上させることができる。このようなバイトは、患者をCT撮影する場合においても、基準姿勢における石膏模型のCT撮影をする場合においても、上下歯列がCT画像上において重ならないようにするため、一定の厚さを有することが好ましい。この厚さは特に限定されることはないが、3mm〜5mmが好ましい。
The bite (not shown) is a member that is inserted into the patient's mouth, holds the upper dentition and the lower dentition at a predetermined interval, and maintains the predetermined posture. is there. In addition, as will be described later, when CT data is acquired by inserting a bite between the upper and lower dentitions of the plaster model, the positional relationship between the upper and lower dentitions and the reference posture (reference posture) for measuring the jaw movement of the patient The positional relationship between the upper and lower tooth rows can be made the same. When using a plaster model corresponding to a part of the upper and lower tooth rows, the positional relationship of the plaster model corresponding to a part of the upper and lower tooth rows can be made the same as the reference posture position.
For example, a mouthpiece or the like can be used as such a bite. In addition, it is preferable that such a bite is hardened after the dentition shape and tooth irregularities are transferred by the patient once biting. As will be described later, the bite is used for both data acquisition by the CT apparatus and data acquisition by the jaw movement analysis apparatus. Therefore, the alignment accuracy between the dentition and the bite can be improved if the bite has the patient's dentition shape and tooth irregularities transferred. Such a bite has a certain thickness so that the upper and lower teeth do not overlap on the CT image both when performing CT imaging of the patient and when performing CT imaging of the plaster model in the reference posture. It is preferable. Although this thickness is not specifically limited, 3 mm-5 mm are preferable.
また、バイトはCT装置によるデータ取得のときに用いられるので、X線を透過することによりX線画像には映らない材料により構成されている。このような材料であれば特に限定されることはないが、例えばアクリル樹脂等の有機材料を挙げることができる。 Further, since the byte is used when data is acquired by the CT apparatus, it is made of a material that does not appear in the X-ray image by transmitting the X-ray. Although it will not specifically limit if it is such a material, For example, organic materials, such as an acrylic resin, can be mentioned.
バイトは必ずしも全ての歯列を覆うように形成されている必要はない。欠損歯がない、又は少ない状態の患者に用いる場合では、顎運動解析装置2で行われる計測において計測装置を阻害しない部位に形成されていることが好ましく、左右の歯列の臼歯部間の範囲であることがさらに好ましい。一方、欠損歯を有する患者では、上下の各顎平面が後述する基準姿勢計測過程S13の計測時間内において歯列の姿勢を保持できるように、十分な範囲にわたって形成されることが好ましい。
The bite does not necessarily have to be formed so as to cover all the dentitions. When used for a patient with no or few missing teeth, it is preferably formed at a site that does not obstruct the measuring device in the measurement performed by the jaw
また、顎運動シミュレーションシステム1には、外部記憶手段(不図示)が備えられてもよい。外部記憶手段は、顎運動シミュレーション装置10に接続され、ここに対してデータを提供することができる記憶媒体である。例えば、顎運動解析装置2、CT装置3に含まれていない設定や情報等が記憶されている。上記のように、入力手段4から直接このような情報を入力することも可能であるが、外部記憶手段から一括してデータとして顎運動シミュレーション装置10に情報を提供することにより利便性が向上する。
Further, the jaw
顎運動シミュレーション装置10は、顎運動解析装置2、CT装置3、入力手段4、外部記憶手段等から情報を取得し、顎運動解析装置2からの顎運動のデータとCT装置3からの上下歯列の石膏模型の形状データとを統合する演算、これら統合されたデータに基づいて顎運動シミュレーションをする顎運動演算を行うとともに、その演算結果を表示装置20に出力する機器である。
The jaw
顎運動シミュレーション装置10は、受信手段11、中央演算子12、記憶手段13、RAM14、及び送信手段15を有して構成されている。
The jaw
受信手段11は、上記した顎運動解析装置2、CT装置3、入力手段4、外部記憶手段等からの情報を顎運動シミュレーション装置10に適切に取り入れる機能を有する部材であり、顎運動解析装置2、CT装置3、入力手段4、外部記憶手段が接続される。いわゆる入力ポート、入力コネクタ等もこれに含まれる。
The receiving means 11 is a member having a function of appropriately incorporating information from the above-described jaw
中央演算子12はいわゆるCPUであり、データ統合演算手段、及び顎運演算手段として機能する。従って、後述するような、顎運動解析装置による顎運動のデータとCT装置による上下歯列の石膏模型の形状データとの統合演算、及び患者本人から取得した上下歯列の石膏模型のCT画像を用いた顎運動シミュレーションをする顎運動演算はこの中央演算子12で演算することができる。
また、中央演算子12は、その他にも顎運動シミュレーション装置10に含まれる各部材に接続されて、これらを制御することができるように構成されている。すなわち、中央演算子12は、記憶媒体として機能する記憶手段13に記憶された各種プログラムを実行し、これに基づいて各種演算を行う。
The
In addition, the
記憶手段13は、データ統合演算手段や顎運動演算手段の演算の根拠となる各種プログラムやデータが保存される記憶媒体として機能する部材である。また記憶手段13には、プログラムの実行により得られた中間、最終の各種結果を保存することができてもよい。 The storage means 13 is a member that functions as a storage medium for storing various programs and data that are the basis for the calculations of the data integration calculation means and the jaw movement calculation means. The storage means 13 may be capable of storing various intermediate and final results obtained by executing the program.
RAM14は、中央演算子12による演算の作業領域や一時的なデータの記憶手段として機能する部材である。RAM14は、SRAM、DRAM、フラッシュメモリ等で構成することができ、公知のRAMと同様である。
The
送信手段15は、得られた結果のうち表示装置20に対して出力すべき情報を適切に出力する機能を有する部材であり、表示装置20が接続される。いわゆる出力ポート、出力コネクタ等もこれに含まれる。
The transmission means 15 is a member having a function of appropriately outputting information to be output to the
このような顎運動シミュレーション装置10を形成する具体的な態様の例としては、コンピュータを挙げることができる。コンピュータに備えられる受信手段及び送信手段を受信手段11及び送信手段15として用い、コンピュータの記憶装置を記憶手段13として各プログラム等を記憶させておくことができる。そして各演算や顎運動シミュレーション装置10自体の制御のための指令については、コンピュータに備えられる中央演算子(CPU)が中央演算子12として機能し、記憶手段13に記憶された各種プログラムを実行する。
A computer can be mentioned as an example of the concrete aspect which forms such a jaw
表示装置20は顎運動シミュレーション装置10に接続され、顎運動シミュレーション装置10からの信号を受信して表示する機器である。表示装置として例えばモニタを挙げることができる。表示装置20は、顎運動シミュレーション装置10からの情報を映像として表示する手段であり、これにより、顎運動シミュレーション装置10で得られた各情報を視覚的に把握することができ、施術者が診断するための有力な情報源となり得る。
The
以上のように構成される顎運動シミュレーション装置10を含む顎運動シミュレーションシステム1によれば、患者ごとに該患者自身の顎部構造に基づいた詳細な顎運動のシミュレーションをすることができ、患者個別の状況に合わせて適切に顎運動のシミュレーションをすることができる。また、このシミュレーションに基づいた患者個別に合わせた適切な診断を得ることが可能となる。また、後述するように顎運動シミュレーション装置10によれば、CT装置3からの、患者自身から取得した上下歯列の石膏模型の形状データと顎運動解析装置2からの顎運動のデータとを精度よく統合することができる。詳しい顎運動シミュレーション方法は以下の顎運動シミュレーション方法S1で説明する。
ここで、CT装置3の形状データは、患者本人から取得した歯列の石膏模型を用いるので、患者本人をCT装置3で測定する必要がなく、患者がX線に晒される機会を減じることができる。また、患者に金属性の補綴物が装着されている場合には、X線が乱反射して適切なデータを取得することができない場合があったが、石膏模型を用いるのでこのような不具合も生じない。
According to the jaw
Here, since the shape data of the
次に、1つの実施形態にかかる顎運動シミュレーション方法S1について説明する。ここでは分かりやすさのため、上記顎運動シミュレーション装置10を用いた例を説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、以下の趣旨を含む方法を可能とするものであれば他の構成を備える装置によるものであってもよい。
Next, a jaw movement simulation method S1 according to one embodiment will be described. Here, for the sake of clarity, an example using the jaw
図2に顎運動シミュレーション方法S1の流れを示した。図2から分かるように、顎運動シミュレーション方法S1は、顎運動データ取得過程S10、CTデータ取得過程S20、及び顎運動シミュレーション過程S30を含んでいる。以下各過程について説明する。 FIG. 2 shows a flow of the jaw movement simulation method S1. As can be seen from FIG. 2, the jaw movement simulation method S1 includes a jaw movement data acquisition process S10, a CT data acquisition process S20, and a jaw movement simulation process S30. Each process will be described below.
顎運動データ取得過程S10は、患者の顎運動データを取得する過程である。顎運動データは例えば上記した顎運動解析装置2等により取得することができる。より具体的には次の通りである。図3に顎運動データ取得過程S10の流れを示した。顎運動データ取得過程S10は、測定準備過程S11、基準点設定過程S12、基準姿勢計測過程S13、及び顎運動計測過程S14を含んでいる。
The jaw movement data acquisition process S10 is a process of acquiring patient jaw movement data. Jaw movement data can be acquired by the above-described jaw
測定準備過程S11は、通常の顎運動測定における準備と同様の準備を行う過程である。例えば顎運動解析装置2のヘッドフレーム及び下顎用フレームを患者に装着して各ターゲット及びカメラの校正や設定を行う。
The measurement preparation process S11 is a process of performing preparation similar to the preparation in the normal jaw movement measurement. For example, the head frame and mandibular frame of the
基準点設定過程S12は、後述するように顎運動のデータをCTデータと統合する際に基準となる点を決定し、これを座標系に組み込む過程である。
基準点は上下の各歯牙上で少なくとも3つ選択される。それぞれができるだけ離隔した位置となるように設定されることが好ましい。これにより当該3点により特定される座標平面の形態の精度を向上させることができる。
そして決められた基準点は、顎運動解析装置2により測定され、座標系の位置座標に表されるように組み込まれる。具体的には、基準点の位置座標がポインタペンのターゲット(例えばLED)等により示され、この位置座標を、ヘッドフレームや下顎用フレームに装着されたターゲット(例えばLED)の位置座標に対する相対的な位置座標として中央演算子12により算出され、座標系に組み込まれる。
The reference point setting process S12 is a process of determining a reference point when integrating jaw movement data with CT data as described later, and incorporating this into the coordinate system.
At least three reference points are selected on the upper and lower teeth. It is preferable to set the positions so as to be separated as much as possible. Thereby, the accuracy of the form of the coordinate plane specified by the three points can be improved.
Then, the determined reference point is measured by the jaw
基準姿勢計測過程S13は、上記したバイトを患者の口腔内に装着させ、これを基準姿勢として静止状態で所定の時間顎運動計測を行う過程である。バイトを患者の口腔内に装着させることにより患者の顎の姿勢が所定の状態に保持され、これを基準の姿勢(基準姿勢)とすることができる。また、バイトはスペーサーとしても機能し、上顎の歯列と下顎の歯列とを所定の間隔で維持するので、後述のCTデータを作成する際に、上顎の歯列と下顎の歯列とを区別することが容易になる。 The reference posture measurement process S13 is a process in which the above-described bite is mounted in the oral cavity of the patient, and this is used as a reference posture to perform jaw movement measurement for a predetermined time in a stationary state. By attaching the bite into the patient's mouth, the posture of the patient's jaw is maintained in a predetermined state, and this can be used as a reference posture (reference posture). The bite also functions as a spacer, and maintains the upper dentition and the lower dentition at a predetermined interval. Therefore, when creating CT data described later, the upper dentition and the lower dentition are connected. It becomes easy to distinguish.
また、本実施形態では、基準姿勢計測過程S13により、基準点設定過程S12で得られた上顎の基準点に基づく基準平面座標系に対して、下顎の基準点を上顎の基準平面座標系に対する相対位置として表すように座標変換を行う。このような座標系変換により、基準姿勢における上顎位置に対する下顎位置を規定することが可能となり、CT画像における石膏模型の上下歯列の基準姿勢に対して、顎運動のデータの座標系を容易に精度よく一致させることが可能となる。 Further, in the present embodiment, the reference position measurement process S13 makes the lower jaw reference point relative to the upper jaw reference plane coordinate system relative to the reference plane coordinate system based on the upper jaw reference point obtained in the reference point setting process S12. Coordinate conversion is performed so as to represent the position. By such coordinate system conversion, it becomes possible to define the lower jaw position relative to the upper jaw position in the reference posture, and the coordinate system of the jaw movement data can be easily made with respect to the reference posture of the upper and lower dentition of the plaster model in the CT image. It is possible to match with high accuracy.
これにより基準姿勢における、ターゲット位置及び基準点設定過程S12で設定した基準点の情報を得ることができる。
基準姿勢計測過程S13により計測する時間は特に限定されることはないが、3秒以上であることが好ましい。3秒以上の計測により患者の微動による座標変動誤差を低減することができる。計測の上限は特に限定されることはないが、5秒以下であることが好ましい。あまり長い時間の計測では取り扱うべきデータの量が大きくなってしまうとともに、同一姿勢を維持するなどの患者に対する計測負担が増大するからである。
基準姿勢計測過程S13の終了後にはバイトを患者から離脱させる。
As a result, information on the target position and the reference point set in the reference point setting step S12 in the reference posture can be obtained.
The time to be measured in the reference posture measurement process S13 is not particularly limited, but is preferably 3 seconds or more. Coordinate fluctuation errors due to patient fine movement can be reduced by measuring for 3 seconds or more. The upper limit of measurement is not particularly limited, but is preferably 5 seconds or less. This is because measurement for an excessively long time increases the amount of data to be handled and increases the measurement burden on the patient such as maintaining the same posture.
After completion of the reference posture measurement process S13, the bite is detached from the patient.
顎運動計測過程S14は、通常通りに顎運動を計測する過程であり、患者の口の開け閉めにより顎運動のデータを取得する。 The jaw movement measurement process S14 is a process of measuring jaw movement as usual, and acquires jaw movement data by opening and closing the mouth of the patient.
これら顎運動データ取得過程S10により患者の顎運動の3次元データを得ることができる。 By these jaw movement data acquisition process S10, three-dimensional data of the patient's jaw movement can be obtained.
次にCTデータ取得過程S20について説明する。CTデータ取得過程S20は、患者本人から取得した口腔内における上下歯列の石膏模型の形状のCTデータを取得する過程である。CTデータは例えば上記したCT装置3等により取得することができる。より具体的には次の通りである。図4にCTデータ取得過程S20の流れを示した。CTデータ取得過程S20は、上下歯列の石膏模型作製過程S21、バイト装着過程S22、スキャン過程S23、データ作成過程S24、及び基準点決定過程S25を含んでいる。
Next, the CT data acquisition process S20 will be described. CT data acquisition process S20 is a process of acquiring CT data of the shape of the plaster model of the upper and lower dentition in the oral cavity acquired from the patient himself. CT data can be acquired by, for example, the
上下歯列の石膏模型作製過程S21は、患者の上下歯列のそれぞれについて石膏模型を作製する過程である。石膏模型の製作方法は公知の方法を用いればよく特に限定されることはない。また、患者の口腔内状況により全体ではなく一部のみの石膏模型を作製する過程であってもよい。歯肉等の軟組織を含むように石膏模型を製作した場合においては、顎運動における軟組織の機能もシミュレーションにより検証できる。 The upper and lower dentition gypsum model production process S21 is a process of producing a gypsum model for each of the patient's upper and lower dentitions. The method for producing the gypsum model may be a known method and is not particularly limited. Moreover, the process of producing only a part of the plaster model instead of the whole may be used depending on the patient's oral condition. When a gypsum model is manufactured so as to include soft tissues such as gums, the function of the soft tissues in jaw movement can be verified by simulation.
バイト装着過程S22は、上記した基準姿勢計測過程S13で患者の口腔内に装着したバイトを、作製した上下歯列の石膏模型間に装着させる過程である。これにより上下歯列の石膏模型の姿勢が基準姿勢に保持され、基準姿勢計測過程S13における患者の歯列の姿勢と同じ姿勢をとることができる。
また、上記したようにバイトはスペーサーとしても機能し、石膏模型において上顎側の歯列石膏模型と下顎側の歯列石膏模型とを所定の間隔で維持するので、CTデータを作成した際に、上下の区別を明確にすることができる。上下歯列を、該歯列の異なる部位ごとに分けるようにして石膏模型を複数作製した場合は、該複数の石膏模型の各歯列における位置をバイトにより保持することで、上下歯列全体の石膏模型と同様な位置を再現することができる。
ここで、バイトはX線によっては像が写らない物質により構成されているので、データの作成を阻害することがない。
The tool mounting process S22 is a process of mounting the tool mounted in the patient's oral cavity in the reference posture measurement process S13 described above between the gypsum models of the prepared upper and lower dentitions. Thereby, the posture of the gypsum model of the upper and lower dentition is held at the reference posture, and the same posture as the posture of the patient's dentition in the reference posture measurement step S13 can be taken.
Further, as described above, the bite also functions as a spacer, and in the gypsum model, the maxillary-side dentition gypsum model and the mandibular-side dentition gypsum model are maintained at a predetermined interval, so when creating CT data, The distinction between upper and lower can be made clear. When a plurality of gypsum models are made so that the upper and lower dentitions are divided into different parts of the dentition, the position of each of the plurality of gypsum models in each dentition is held by a bite, A position similar to a plaster model can be reproduced.
Here, since the byte is made of a material that does not capture an image by X-rays, the creation of data is not hindered.
スキャン過程S23は、X線照射器及び受光器をスキャンし、バイト装着過程S22までで作製した、バイトを装着した状態の上下歯列の石膏模型の断層X線画像を取得する過程である。これは通常のCT装置によるスキャン過程と同様である。 The scanning process S23 is a process in which the X-ray irradiator and the light receiver are scanned to obtain a tomographic X-ray image of the gypsum model of the upper and lower dentition with the cutting tool prepared up to the cutting tool mounting process S22. This is the same as the scanning process by a normal CT apparatus.
データ作成過程S24は、スキャン過程S23で得られた断層X線画像に基づいて、バイトを装着した状態の上下歯列の石膏模型の3次元形状データ(CTデータ)を作成する過程である。この過程は公知の方法により行うことができる。 The data creation process S24 is a process of creating the three-dimensional shape data (CT data) of the gypsum model of the upper and lower dentition with the cutting tool attached based on the tomographic X-ray image obtained in the scanning process S23. This process can be performed by a known method.
基準点決定過程S25は、データ作成過程S24で作成されたCTデータから基準点を指定する過程である。基準点として指定する位置は、上記した基準点設定過程S12で設定した位置と同じとする。基準点設定過程S12で設定した基準点の座標は、基準姿勢計測過程S13により上顎の座標系に対する相対座標として与えられているため、ここではCTデータから、基準点設定過程S12の下顎の3点で与えられた基準点のいずれか1つ基準点を設定すればよい。 The reference point determination process S25 is a process of designating a reference point from the CT data created in the data creation process S24. The position designated as the reference point is the same as the position set in the reference point setting process S12 described above. Since the coordinates of the reference point set in the reference point setting process S12 are given as relative coordinates to the upper jaw coordinate system in the reference posture measurement process S13, three points of the lower jaw of the reference point setting process S12 are obtained here from CT data. Any one of the reference points given in the above may be set.
これらCTデータ取得過程S20により、患者本人の上下歯列の石膏模型の3次元形状データを得ることができる。 By these CT data acquisition process S20, the three-dimensional shape data of the plaster model of the patient's upper and lower dentition can be obtained.
次に顎運動シミュレーション過程S30について説明する。顎運動シミュレーション過程S30は、上記顎運動データ取得過程S10、CTデータ取得過程S20で取得されたデータに基づいて患者の顎運動を3次元的にシミュレーションする過程である。このような過程は、例えば上記した顎運動シミュレーション装置10等により行うことができる。より具体的には次の通りである。図5に顎運動シミュレーション過程S30の流れを示した。顎運動シミュレーション過程S30は、データ取得過程S31、データ統合過程S32、及びシミュレーション過程S33を含んでいる。
Next, the jaw movement simulation process S30 will be described. The jaw movement simulation process S30 is a process of three-dimensionally simulating the patient's jaw movement based on the data acquired in the jaw movement data acquisition process S10 and the CT data acquisition process S20. Such a process can be performed, for example, by the jaw
データ取得過程S31は、顎運動データ取得過程S10、CTデータ取得過程S20で取得されたデータを取得する過程である。これは例えば顎運動シミュレーション装置10の受信手段11等を介して顎運動シミュレーション装置10にデータを取り込むこと等が挙げられる。データはCT装置や顎運動解析装置から直接送信されてもよいが、データを別の記憶媒体に記憶させ、ここから取り込んでもよい。
The data acquisition process S31 is a process of acquiring the data acquired in the jaw movement data acquisition process S10 and the CT data acquisition process S20. For example, data may be taken into the jaw
データ統合過程S32は、CTデータによる上下歯列の石膏模型の3次元形状データと、顎運動データによる顎運動の3次元データと、を統合する過程である。この統合は、上記した基準点設定過程S12及び基準点決定過程S25で設定した基準点を一致させることにより行う。また、その際には、上記CTデータと、基準姿勢計測過程S13で得ておいた基準姿勢における静止状態の顎運動計測データと、を用いる。これにより両者の上顎側歯列と下顎側歯列の相対的位置関係が同じであることが保証され、基準点を一致させることで、精度よいデータの統合が行われる。 The data integration process S32 is a process of integrating the three-dimensional shape data of the gypsum model of the upper and lower dentition based on the CT data and the three-dimensional data of the jaw movement based on the jaw movement data. This integration is performed by matching the reference points set in the reference point setting process S12 and the reference point determination process S25. In this case, the CT data and the jaw movement measurement data in the stationary state in the reference posture obtained in the reference posture measurement step S13 are used. Thereby, it is guaranteed that the relative positional relationship between the upper dentition and the lower dentition is the same, and the data is accurately integrated by matching the reference points.
また、上下歯列をデータ上で分離する作業もデータ統合過程S32に含む場合がある。上下歯列をデータ情報として分離することにより、後述するシミュレーション過程S33における上下歯列の顎運動形態を表示することが容易となる。上下歯列を分離する操作を行うために、基準姿勢計測過程S13とスキャン過程S23においてバイトを装着し、上下歯列がCT画像上で重ならないような位置に上下顎を保持する。これにより、上下歯列の分離が容易でかつCTの座標系と顎運動解析装置の座標系との座標統合が容易な基準点設定が可能となる。 In addition, the data integration process S32 may include an operation of separating the upper and lower tooth rows on the data. By separating the upper and lower dentitions as data information, it becomes easy to display the jaw movement form of the upper and lower dentitions in a simulation process S33 described later. In order to perform an operation for separating the upper and lower dentitions, a bite is attached in the reference posture measurement process S13 and the scan process S23, and the upper and lower jaws are held at positions where the upper and lower dentitions do not overlap on the CT image. This makes it possible to set a reference point that allows easy separation of the upper and lower tooth rows and facilitates coordinate integration between the CT coordinate system and the coordinate system of the jaw motion analysis apparatus.
このようなデータの統合は例えばデータ統合演算手段として機能する顎運動シミュレーション装置10の中央演算子12により演算して行われる。その際、その根拠となるプログラムが記憶手段13に記憶されている。
Such data integration is performed, for example, by calculation by the
シミュレーション過程S33は、データ統合過程S32の統合の結果に基づいて、データ取得過程S31で取得したCTデータ、及び通常の口の開け閉めにおける顎運動データ(顎運動計測過程S14のデータ)から顎運動のシミュレーションを行う過程である。すなわち、顎運動データに基づき、頭蓋が動く(口の開け閉め)頭蓋の形状データを得ることができる。
ここでは、単にデータ上の処理だけでなく、表示装置に画像(映像)として顎運動が視覚的に表されることが好ましい。これにより施術者及び患者が視覚的に顎運動を知ることができる。
このようなシミュレーションは例えば顎運動演算手段として機能する顎運動シミュレーション装置10の中央演算子12により演算して行われる。その際、その根拠となるプログラムが記憶手段13に記憶されている。そしてその結果が画像(映像)として送信手段15を介して表示装置20に表示される。画像(映像)は、上下歯列の透過度や色を施術者により任意に設定できることが好ましい。これにより、透過度の設定を変更することにより所望の歯列の部位を視覚的に取り除いて表示することができ、診断を容易にすることが可能である。
The simulation process S33 is based on the result of the integration in the data integration process S32, and the jaw movement from the CT data acquired in the data acquisition process S31 and the jaw movement data in the normal mouth opening / closing (data of the jaw movement measurement process S14). This is the process of performing the simulation. That is, based on the jaw movement data, it is possible to obtain the shape data of the skull that moves the skull (opens and closes the mouth).
Here, it is preferable that the jaw movement is visually represented as an image (video) on the display device, not just processing on data. This allows the practitioner and patient to know the jaw movement visually.
Such a simulation is performed, for example, by calculation by the
以上のような顎運動シミュレーション方法S1によれば、患者自身の歯列形状に基づいた顎運動シミュレーションができるので、患者ごとの詳細な顎運動を把握することが可能となる。そして患者個別の状況に合わせて適切に顎運動のシミュレーションをすることができる。 According to the jaw movement simulation method S1 as described above, since the jaw movement simulation based on the patient's own dentition shape can be performed, the detailed jaw movement for each patient can be grasped. Then, it is possible to appropriately simulate jaw movements according to individual patient situations.
また、その際には、基準姿勢計測過程S13により、顎運動データの中に、CTデータに含まれる上下歯列の相対的位置関係が同じであることが保証されたデータが存在するので、当該基準姿勢を基準としてデータの統合を行うことができ、データ統合の精度を高めることができる。 In this case, the reference posture measurement process S13 includes data in which the relative positional relationship between the upper and lower teeth included in the CT data is guaranteed to be the same in the jaw movement data. Data integration can be performed based on the reference posture, and the accuracy of data integration can be improved.
ここで、CTの形状データは患者本人から取得した歯列の石膏模型を用いるので、患者本人をCT装置で測定する必要がなく、患者がX線に晒される機会を減じることができる。また、患者に金属性の補綴物が装着されている場合には、X線が乱反射して適切なデータを取得することができない場合があったが、石膏模型を用いるのでこのような不具合も生じない。 Here, since the shape data of CT uses a plaster model of the dentition acquired from the patient himself / herself, it is not necessary to measure the patient himself / herself with a CT apparatus, and the chance that the patient is exposed to X-rays can be reduced. In addition, when a metallic prosthesis is attached to a patient, X-rays may be irregularly reflected and appropriate data may not be obtained. However, such a problem occurs because a plaster model is used. Absent.
以上説明したように本実施形態では患者がX線に晒される機会を減じることができる。ここで、本発明は他の目的で患者自身にX線を照射してデータを取得することを妨げるものではない。例えば上顎と下顎との嵌合位における下顎頭位を知る必要があるときには、歯列とは異なる部位のCTデータが必要となるので患者に直接X線を照射してCTデータを取得する。この場合であっても、上記した実施形態で得た石膏模型のCTデータの一部を利用することも可能であり、重複した部位に対して患者本人へX線照射して形状データを取得する必要がないという利点もある。
すなわち、上下歯列の相対位置関係を顎運動解析装置2で得られたデータと、CT装置3で得られたデータと、で同じくするために用いられるバイトにより、いわゆる口頭嵌合位における下顎頭位を得ることができない。そのため、患者自身に対するCT撮影(X線照射)を行いデータを取得する場合においては、施術者の治療方針により、口頭嵌合位でのCTデータ取得及びバイト装着時のCTデータ取得の双方が必要となる場合がある。
As described above, in this embodiment, the chance that the patient is exposed to X-rays can be reduced. Here, the present invention does not preclude acquiring data by irradiating the patient with X-rays for other purposes. For example, when it is necessary to know the mandibular head position in the fitting position between the upper jaw and the lower jaw, CT data of a part different from the dentition is required, and thus the patient is directly irradiated with X-rays to obtain CT data. Even in this case, it is also possible to use a part of the CT data of the plaster model obtained in the above-described embodiment, and the shape data is acquired by irradiating the patient himself / herself with X-rays on the overlapped portion. There is also an advantage that it is not necessary.
In other words, the mandibular head in the so-called oral fitting position is used by the bite used to make the relative positional relationship between the upper and lower dentitions the same as the data obtained by the jaw
1 顎運動シミュレーションシステム
2 顎運動解析装置
3 CT装置
10 顎運動シミュレーション装置
11 中央演算子(データ統合演算手段、顎運動演算手段)
20 表示装置
DESCRIPTION OF
20 Display device
Claims (6)
前記基準姿勢とした上下歯列の少なくとも一部の石膏模型のCTデータを取得する過程と、
取得した前記CTデータに前記基準姿勢における顎運動データを統合する過程と、
前記統合の結果に基づいて、取得した前記CTデータ及び前記通常の口の開け閉めにおける顎運動データから顎運動のシミュレーションを行う過程と、を含む顎運動シミュレーション方法。 Jaw movement data that is data of jaw movement in a stationary reference posture, and jaw movement data in normal mouth opening and closing,
A process of acquiring CT data of a plaster model of at least a part of the upper and lower dentition in the reference posture;
Integrating jaw movement data in the reference posture with the acquired CT data;
A method of simulating jaw movement from the acquired CT data and jaw movement data in the normal mouth opening and closing based on the result of the integration.
受信した前記CTデータに前記基準姿勢における顎運動データを統合する演算をするデータ統合演算手段と、
前記統合の結果に基づいて、前記CTデータ及び前記通常の口の開け閉めにおける顎運動データから顎運動のシミュレーションの演算をする顎運動演算手段と、を備える顎運動シミュレーション装置。 Receiving means for receiving jaw movement data which is data of jaw movement in a stationary reference posture, jaw movement data in normal opening and closing of mouth, and CT data of a plaster model of at least a part of upper and lower teeth in the reference posture When,
Data integration calculation means for calculating the jaw movement data in the reference posture in the received CT data;
A jaw movement simulation device comprising: jaw movement calculation means for calculating a jaw movement simulation from the CT data and the jaw movement data in the normal mouth opening and closing based on the result of the integration.
前記石膏模型が前記基準姿勢を保持するために、前記石膏模型の上下歯列間に装着されるバイトと、が備えられる、顎運動シミュレーションシステム。 The jaw movement simulation device according to claim 4 or 5,
A jaw movement simulation system comprising: a bite mounted between upper and lower teeth of the gypsum model so that the gypsum model maintains the reference posture.
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