JP2015136520A - 有床義歯の製造方法、有床義歯の設計支援装置およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】有床義歯の製造において咬合面の形態修正の自動化を図る。【解決手段】義歯床と義歯床上に排列された複数の人工歯とを含む有床義歯の三次元モデルを構築する。有床義歯の三次元モデルに基づいて、ＮＣ工作機械を用いて義歯床を製作するための第１のＮＣデータを生成する。有床義歯の三次元モデルから特定される複数の人工歯の所定点を含む平面の傾きに基づいて、複数の人工歯の少なくとも一部の人工歯の各咬合小面に付与すべき傾斜角を導出する。ＮＣ工作機械を用いて第３の工程において導出された傾斜角を有する咬合小面を少なくとも一部の人工歯に形成するための第２のＮＣデータを生成する。第１のＮＣデータが入力されたＮＣ工作機械を用いて義歯床を製作する。製作された義歯床に複数の人工歯を固定する。第２のＮＣデータが入力されたＮＣ工作機械を用いて少なくとも一部の人工歯に傾斜角を有する咬合小面を形成する。【選択図】図２

Description

本発明は、有床義歯の製造方法、有床義歯の設計支援装置およびプログラムに関する。

従来、歯科治療の際に口腔内に装着される修復物や補綴物（インレー、部分被覆冠、全部被覆冠、ブリッジ、部分床義歯、全部床義歯、インプラント上部構造など）は、そのほとんどが、手作業により製作されてきた。近年、ＣＡＤ／ＣＡＭ（Computer Aided Design and Computer Aided Manufacturing）システムを利用した義歯製造が提案されている。歯科用ＣＡＤ／ＣＡＭシステムは、修復物や補綴物の設計および加工を含む製造工程の一部をコンピュータ制御の機器に置き換える一連のシステムである。有床義歯の製造においてＣＡＤ／ＣＡＭシステムを導入することにより、作業の効率化が図られ、品質のバラツキを抑えることが可能となるといったメリットがある。

ＣＡＤ／ＣＡＭシステムを用いた有床義歯の製造方法に関する技術として、例えば特許文献１に記載のものがある。特許文献１には、下記の工程を含む有床義歯の製造方法が記載されている。（１）旧義歯の撮影を行い、旧義歯の撮像データを取得する工程（２）旧義歯の撮像データに基づいて旧義歯の三次元画像を表示し、人工歯のみのデータに基づいて人工歯の三次元画像を表示して、旧義歯の三次元画像と人工歯の三次元画像とによって表示された新義歯の三次元画像に基づいて新義歯の三次元形状情報を取得する工程（３）表示された新義歯の三次元画像において新義歯から人工歯を取り除き、表示された新義歯の義歯床の三次元画像に基づいて新義歯の義歯床の三次元形状情報を取得する工程（４）新義歯の義歯床の三次元形状情報に基づいて、樹脂を所定形状の義歯床に形成する工程（５）義歯床の表面に形成された人工歯配列用の凹部に人工歯を接着する工程。

国際公開第２０１０／０５８８２２号パンフレット

ＣＡＤ／ＣＡＭシステムを使用しない従来の義歯製造では、咬合器に装着された義歯床上に市販の人工歯を排列する。この場合、より確かな咬頭嵌合位を得て、より解剖学的、機能的、生理的な咬合面形態を得るために、人工歯排列後には咬合面の形態修正が必須となる。咬合面の形態修正は、通常、カーボン紙を上下咬合面間に介在させて咬合面をすり合わせてカーボンインクが付着した個所をよく観察しながら理想的な咬合接触が得られるように繰り返し行われる。この作業は、下顎の前方運動時や側方運動時に咬頭干渉がないように、つまり義歯の口腔内への装着時にスムーズな顎運動と義歯の安定が得られるようにするための重要な作業である。

このように、ＣＡＤ／ＣＡＭシステムを使用しない従来の義歯製造においては、義歯床への人工歯の固定の後に、上下顎人工歯の咬合面が適切な形態になるよう、ダイヤモンドやカーボランダムなどを備えた切削機器を使って、手作業で形態修正を行うことが一般的であり、このような作業は必須となっている。このような作業が必要である理由は、既成人工歯の咬合面の形態は平均的形態であるに過ぎず、それがたたき台の役割しか担っていないからである。

一方、ＣＡＤ／ＣＡＭシステムを使用する近年の義歯製造においても、ＮＣ工作機械を用いて製作された義歯床に接着剤などを使用して人工歯を固定した後、接着剤の厚みによる人工歯の浮き上がり量を補正したり、より理想的な咬合面形態を得るために、咬合面の形態修正が行われる。このように、ＣＡＤ/ＣＡＭシステムを使用する場合でも、より品質の高い義歯を顧客に提供するためには、市販の人工歯を使用する以上、咬合面の形態修正が必須であり、人工歯の固定が完了した義歯を咬合器に一度は装着する必要があった。しかしながら、このような手作業による咬合面の形態修正は、かなりアナログ的且つ試行錯誤的で煩雑な作業であり、生産性に対する視点に欠けるものであった。

本発明は、上記した点に鑑みてなされたものであり、有床義歯の製造において、咬合面の形態修正の自動化を図ることを目的とする。

本発明の第１の観点によれば、義歯床と前記義歯床上に排列された複数の人工歯とを含む有床義歯の三次元モデルを構築する第１の工程と、前記有床義歯の三次元モデルに基づいて、ＮＣ工作機械を用いて前記義歯床を製作するための第１のＮＣデータを生成する第２の工程と、前記有床義歯の三次元モデルから特定される前記複数の人工歯の所定点を含む平面の傾きに基づいて、前記複数の人工歯の少なくとも一部の人工歯の各咬合小面に付与すべき傾斜角を導出する第３の工程と、ＮＣ工作機械を用いて前記第３の工程において導出された傾斜角を有する咬合小面を前記少なくとも一部の人工歯に形成するための第２のＮＣデータを生成する第４の工程と、を含む有床義歯の製造方法が提供される。

本発明の第２の観点によれば、前記第１のＮＣデータが入力されたＮＣ工作機械を用いて前記義歯床を製作する第５の工程と、前記第５の工程において製作された前記義歯床に前記複数の人工歯を固定する第６の工程と、前記第２のＮＣデータが入力されたＮＣ工作機械を用いて前記少なくとも一部の人工歯に前記傾斜角を有する咬合小面を形成する第７の工程と、を更に含む第１の観点による製造方法が提供される。

本発明の第３の観点によれば、前記第３の工程において、調整湾曲平面の傾きに対応する数値を、各咬合小面に対応する所定の数式に代入することによって前記傾斜角を導出する第１または第２の観点による製造方法が提供される。

本発明の第４の観点によれば、前記６の工程における処理を、前記第５の工程において使用したＮＣ工作機械の内部で行い、前記第７の工程における処理を、前記第５の工程において使用したＮＣ工作機械を用いて行う第２の観点による製造方法が提供される。

本発明の第５の観点によれば、前記第５の工程の完了後に前記第５の工程において使用したＮＣ工作機械から前記義歯床を取り出して前記第６の工程における処理を行い、前記第６の工程の完了後に前記第５の工程において使用したＮＣ工作機械の元の位置に前記義歯床を設置して前記第７の工程における処理を行う第２の観点による製造方法が提供される。

本発明の第６の観点によれば、前記複数の人工歯の各々は、咬合面形態および研磨面形態の少なくとも一方が非解剖学的である第１から第５のいずれかの観点による製造方法が提供される。

本発明の第７の観点によれば、前記複数の人工歯のうちの臼歯部人工歯は、近遠心側、頬舌側の全ての咬頭頂を含む平面によって咬合面が塞がれることで咬合面が平面的な形状である第６の観点による製造方法が提供される。

本発明の第８の観点によれば、義歯床と前記義歯床上に排列された複数の人工歯とを含む有床義歯の三次元モデルに基づいて前記複数の人工歯の所定点を含む平面の傾きに対応する数値を導出する処理と、前記数値を所定の数式に代入して前記複数の人工歯の少なくとも一部の人工歯の各咬合小面に付与すべき傾斜角を導出する処理と、をコンピュータに実行させるためのプログラムが提供される。

本発明の第９の観点によれば、義歯床と前記義歯床上に排列された複数の人工歯とを含む有床義歯の三次元モデルに基づいて前記複数の人工歯の所定点を含む平面の傾きに対応する数値を導出する第１の導出手段と、前記数値を所定の数式に代入して前記複数の人工歯の少なくとも一部の人工歯の各咬合小面に付与すべき傾斜角を導出する第２の導出手段と、を含む有床義歯の設計支援装置が提供される。

本発明によれば、有床義歯の製造において、咬合面の形態修正を自動化することが可能となる。

本発明の実施形態に係る有床義歯の製造に使用するＣＡＤ／ＣＡＭシステムのハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る有床義歯の製造方法の一例を示す製造工程フロー図である。 （Ａ）は、切削加工により製作された義歯床の粘膜面側から見た外観図であり、（Ｂ）は研磨面側から見た外観図である。 有床義歯（上下顎全部床義歯の下顎部分）の外観図である。 ＮＣ工作機械が、有床義歯の人工歯の咬合面の形態修正を行っている様子を示す図である。 本発明の実施形態に係る傾斜角導出処理プログラムにおける処理の流れを示すフローチャートである。 調節湾曲平面を示す平面図である。 臼歯部人工歯に形成される咬合小面の構成の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る回帰式を導出する方法を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る回帰式を導出するために製作した複数の義歯の調整湾曲角の組み合わせを示す図である。 本発明の実施形態に係るデータベースの構成を示す図である。 （Ａ）は、咬合面が未完成であるフラット人工歯（臼歯部人工歯）の外観を示す図である。（Ｂ）は、切縁形態が未完成であるフラット人工歯（前歯部人工歯）の外観を示す図である。

以下に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る有床義歯の製造に使用するＣＡＤ／ＣＡＭシステム１００のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。なお、ＣＡＤ／ＣＡＭシステム１００は、本発明における設計支援装置の一例である。

ＣＡＤ／ＣＡＭシステム１００は、バス１２０を介して相互に接続された演算処理装置１１０、主記憶装置１１１、入力装置１１２、出力装置１１３、補助記憶装置１１４、インターフェース装置１１５を含むコンピュータによって構成されている。

演算処理装置１１０は、ＣＡＤ／ＣＡＭシステム１００全体を制御するとともに、補助記憶装置１１４に格納されたＣＡＤプログラム２００およびＣＡＭプログラム２１０を実行する。主記憶装置１１１は、実行中のプログラムやデータを一時的に格納するための記憶領域を有し、例えば、ＲＡＭ(Random Access Memory)によって構成されている。入力装置１１２は、一例として、キーボード、マウス、タブレット等を含んで構成されている。出力装置１１３は、一例として、ディスプレイ、プリンタ等を含んで構成されている。

補助記憶装置１１４は、例えばハードディスク装置等の不揮発性の記憶装置であり、ＣＡＤプログラム２００、ＣＡＭプログラム２１０および後述する数式データ２２０等が補助記憶装置１１４に格納されている。なお、ＣＡＤプログラム２００およびＣＡＭプログラム２１０がＣＤ−ＲＯＭ等の可搬型の記録媒体によって提供される場合や、ネットワークを介して提供される場合には、これらのプログラムは、インターフェース装置１１５を介して補助記憶装置１１４にインストールすることができる。ＣＡＤプログラム２００としては、市販のＣＡＤプログラムを使用することができる。またＣＡＭプログラム２１０としては、市販のＣＡＭプログラムを使用することができる。

ユーザは、出力装置１１３に出力されるモデルを確認しながら入力装置１１２を操作することで、ＣＡＤ／ＣＡＭシステム１００上で有床義歯の設計作業を行うことができる。

以下に、本発明の実施形態に係るＣＡＤ／ＣＡＭシステム１００を用いた有床義歯の製造方法について説明する。図２は、本発明の実施形態に係る有床義歯の製造方法の一例を示す製造工程フロー図である。

はじめに、印象材を保持した上トレーおよび下トレーを患者の口腔内に挿入して患者の上顎および下顎の印象採得を行い、続けて通法にて咬合採得を行う（工程Ｓ１）。

次に、患者の口腔内から取り出した上下トレーに保持された印象材の形状と顎位とを、例えば光学スキャナ等でスキャンすることにより、上顎および下顎の顎堤形状の三次元データを取得する（工程Ｓ２）。

次に、有床義歯に使用する既製の人工歯の形状を、例えば光学スキャナ等でスキャンすることにより、人工歯形状の三次元データを取得する（工程Ｓ３）。なお、人工歯形状の三次元データが既に取得されている場合や、外部から入手できる場合には、本工程Ｓ３を省略することができる。

次に、工程Ｓ２で取得した顎堤形状の三次元データおよび工程Ｓ３で取得した人工歯形状の三次元データをＣＡＤ／ＣＡＭシステム１００に取り込む。顎堤形状の三次元データおよび人工歯形状の三次元データは、ＣＡＤ／ＣＡＭシステム１００の補助記憶装置１１４に格納される（工程Ｓ４）。

次に、ＣＡＤ／ＣＡＭシステム１００を用いて有床義歯のデザインを行う。演算処理装置１１０は、補助記憶装置１１４に格納された顎堤形状の三次元データに基づいて、出力装置１１３を構成するディスプレイ上に、当該顎堤形状の三次元モデル（以下、仮想顎堤と称する）を表示させる。ユーザは、ディスプレイ上に表示された仮想顎堤上に、咬合面が最大面積で嵌合するように、人工歯形状の三次元モデル（以下、仮想人工歯と称する）を排列する。なお、人工歯排列後の削合による削りしろを確保するために、第二大臼歯相当部で０．５ｍｍ程度、第一小臼歯相当部で１．０ｍｍ程度、Ｚ軸方向（上下方向）に咬合高径を挙上して仮想人工歯の排列を行うことが好ましい。その後、歯肉部分を付与することにより、有床義歯の三次元モデルが完成する（工程Ｓ５）。

次に、ＣＡＤ／ＣＡＭシステム１００を用いて、工程Ｓ５において構築された有床義歯の三次元モデルに基づいて、各臼歯部人工歯に形成される咬合小面の各々に付与すべき傾斜角を導出する（工程Ｓ６）。すなわち、本工程においては、当該患者に適合した各咬合小面の傾斜角が、ＣＡＤ／ＣＡＭシステム１００による演算処理によって導出される。なお、本工程の詳細については後述する。

次に、ＣＡＤ／ＣＡＭシステム１００を用いて、工程Ｓ５において生成された有床義歯の三次元モデルから仮想人工歯部分を集合演算（ブーリアン演算）で削除することにより義歯床の三次元モデルを構築する（工程Ｓ７）。

次に、ＣＡＤ／ＣＡＭシステム１００を用いて、義歯床製作用のＮＣデータ（以下、第１のＮＣデータともいう）を生成する。すなわち、本工程において、演算処理装置１１０は、ＣＡＭプログラム２１０を実行し、構築された義歯床の三次元モデルに基づいて、ＮＣ工作機械に義歯床を製作させるためのＮＣデータを第１のＮＣデータとして生成する（工程Ｓ８）。なお、ＮＣデータは、ＮＣ工作機械に対して、工具の種類や形状、加工部位、加工条件、加工の始点と終点、工具の動き（ツールパス）等を指示するためのデータである。

次に、ＣＡＤ／ＣＡＭシステム１００を用いて、人工歯咬合面の形態修正用のＮＣデータ（以下、第２のＮＣデータともいう）を生成する。すなわち、本工程において、演算処理装置１１０は、ＣＡＭプログラム２１０を実行し、ＮＣ工作機械に工程Ｓ６において導出された傾斜角を有する咬合小面を形成させるためのＮＣデータを第２のＮＣデータとして生成する（工程Ｓ９）。

次に、工程Ｓ８で生成された、第１のＮＣデータをＮＣ工作機械に入力する。ＮＣ工作機は、第１のＮＣデータに基づいて、義歯床の材料であるレジンブロックを切削加工し、義歯床の粘膜面、研磨面ならびに人工歯を固定するための固定穴を形成する。なお、ＮＣ工作機械としては、市販のＮＣ工作機械を使用することが可能である（工程Ｓ１０）。ここで、図３（Ａ）は、レジンブロック１０Ａを切削することにより製作された義歯床１０の粘膜面側から見た外観図であり、図３（Ｂ）は研磨面側から見た外観図である。

次に、工程Ｓ１０で製作された義歯床をＮＣ工作機械のステージ上に保持したまま、接着剤などを使って義歯床の固定穴に人工歯を嵌入させて固定する（工程Ｓ１１）。図４は、人工歯２０を義歯床１０に固定することにより製作された有床義歯３０（上下顎全部床義歯の下顎部分）の外観図である。

次に、工程Ｓ９で生成された第２のＮＣデータをＮＣ工作機械に入力する。ＮＣ工作機は、第２のＮＣデータに基づいて、ステージ上に保持されたままの有床義歯の人工歯の研削加工を行う。これにより、臼歯部人工歯の各々に、演算処理によって導出された傾斜角（すなわち、当該患者に適合した傾斜角）を有する咬合小面が形成され、人工歯咬合面の形態修正が行われる（工程Ｓ１２）。図５は、ＮＣ工作機械４０が、有床義歯３０の人工歯２０の咬合面の形態修正を行っている様子を示す図である。

その後、必要に応じて汚れ付着を防止するための表面加工等を行うことにより有床義歯が完成する。

なお、本実施形態では、義歯床の切削加工（工程Ｓ１０）から咬合面の形態修正（工程Ｓ１２）が完了するまでの間、ワークがＮＣ工作機械のステージ上に保持されたままとされる。しかしながら、義歯床の固定穴に人工歯を固定する工程Ｓ１１を実施する場合に、一旦ワークをＮＣ工作機械から取り出して作業を行うようにしてもよい。この場合、人工歯の固定が完了した後、ＮＣ工作機械のワーク取り出し前の原点にワークを再設置して咬合面の形態修正（工程Ｓ１２）を行う。このとき、ＮＣ工作機械のワーク取り出し前の原点にワークを再設置することを可能とする復位固定用機器を用いてもよい。

以下に、上記した工程Ｓ６において、ＣＡＤ／ＣＡＭシステム１００が、臼歯部人工歯の各々に形成される各咬合小面に付与すべき傾斜角を導出する処理について説明する。

図６は、演算処理装置１１０が、上記の工程Ｓ６において実行する傾斜角導出処理プログラムにおける処理の流れを示すフローチャートである。当該プログラムは、補助記憶装置１１４に格納されたＣＡＤプログラム２００の一部として構成されていてもよい。

ステップＳ２１において、演算処理装置１１０は、上記の工程Ｓ５において生成された有床義歯の三次元モデルから、調節湾曲平面Ｒを特定する。調節湾曲平面Ｒは、一例として、図７に示すように、下顎第一小臼歯頬側咬頭頂Ｑ１と、下顎第二大臼歯遠心頬側咬頭頂Ｑ２と、下顎第二大臼歯遠心舌側咬頭頂Ｑ３とを含む平面とすることができる。演算処理装置１１０は、有床義歯の三次元モデルから、右側および左側のそれぞれについて調節湾曲平面Ｒを特定する。なお、演算処理装置１１０は、ユーザが、ＣＡＤ上でＱ１、Ｑ２およびＱ３に相当する点を指定することにより調節湾曲平面Ｒを特定してもよい。また、本工程では、患者固有の調節湾曲の特徴を示す指標が特定されればよく、上記したＱ１、Ｑ２、Ｑ３以外の点を含む平面を調節湾曲平面Ｒとして特定してもよい。

ステップＳ２２において、演算処理装置１１０は、ステップＳ２１において特定された調節湾曲平面Ｒから矢状調節湾曲角θ_Ｓおよび側方調節湾曲角θ_Ｈを導出する。矢状調節湾曲角とは、調節湾曲平面Ｒと仮想咬合平面とのなす矢状面投影角である。一方、側方調節湾曲角とは、調節湾曲平面Ｒと仮想咬合平面とのなす前頭面投影角である。なお、仮想咬合平面は、全部床義歯を製作する際に人工歯の排列基準となる咬合平面である。矢状面は、人体を左右に分ける面である。前頭面は、人体を腹側と背側に分ける面である。演算処理装置１１０は、右側および左側のそれぞれについて矢状調節湾曲角θ_Ｓおよび側方調節湾曲角θ_Ｈを導出する。

ステップＳ２３において、演算処理装置１１０は、一例として、下記の（１）式によって示される数式を、補助記憶装置１１４から読み出し、当該数式にステップＳ２２で導出した矢状調節湾曲角θ_Ｓおよび側方調節湾曲角θ_Ｈの値を代入することによって、咬合小面Ｐ_ｉに付与すべき傾斜角φ_ｉを導出する。
φ_ｉ＝ａ_ｉθ_Ｓ＋ｂ_ｉθ_Ｈ＋ｃ_ｉ ・・・（１）
上記の数式は、数式データ２２０として補助記憶装置１１４に予め格納されている（図１参照）。（１）式は、後述するデータベースに記録された各咬合小面の傾斜角に基づいて、咬合小面Ｐ_ｉの傾斜角φ_ｉを目的変数とし、矢状調節湾曲角θ_Ｓおよび側方調節湾曲角θ_Ｈを説明変数とする線形モデルを用いた回帰分析を行うことにより導出される回帰式である。（１）式において、ａ_ｉおよびｂ_ｉは咬合小面Ｐ_ｉに対応する偏回帰係数であり、ｃ_ｉは咬合小面Ｐ_ｉに対応する定数項である。咬合小面は、臼歯部人工歯の各々に複数形成される、人工歯咬合面を形づくる面である。

図８は、臼歯部人工歯に形成される咬合小面Ｐの構成の一例を示す図である。図８において、破線で囲まれた領域の各々において咬合小面Ｐが形成される。具体的には、左右の上顎第二大臼歯２１には、それぞれ、咬合小面が７面形成され、左右の上顎第一大臼歯２２には、それぞれ、咬合小面が１０面形成される。左右の上顎第二小臼歯２３には、それぞれ、咬合小面が５面形成され、左右の上顎第一小臼歯２４には、それぞれ、咬合小面が４面形成される。つまり、上顎に排列された複数の臼歯部人工歯には、合計５２面の咬合小面が形成される。

また、左右の下顎第二大臼歯２５には、それぞれ、咬合小面が１０面形成され、左右の下顎第一大臼歯２６には、それぞれ、咬合小面が１０面形成される。左右の下顎第二小臼歯２７には、それぞれ、咬合小面が５面形成され、左右の下顎第一小臼歯２８には、それぞれ、咬合小面が２面形成される。つまり、下顎に排列された複数の人工臼歯には、合計５４面の咬合小面が形成される。

このように、上顎および下顎の臼歯に対して合計１０６面の咬合小面が形成される。（１）式で示される回帰式は、１０６面の咬合小面の各々について別個に定められており、数式データ２２０として予め補助記憶装置１１４に格納されている。演算処理装置１１０は、ステップＳ２３において、傾斜角φ_ｉの導出対象となる咬合小面Ｐ_ｉに対応する回帰式を補助記憶装置１１４から読み出して、ステップＳ２２で導出した矢状調節湾曲角θ_Ｓおよび側方調節湾曲角θ_Ｈの値を、当該回帰式に代入することで咬合小面Ｐ_ｉに付与すべき傾斜角φ_ｉを導出する。添字ｉは、１０６面の咬合小面を識別する符号であり、ここでは、１〜１０６の整数を用いるものとする。なお、右側の臼歯部人工歯の咬合小面について傾斜角φ_ｉを導出する場合には、右側の歯列について特定された調節湾曲平面Ｒに基づいて導出された矢状調節湾曲角θ_Ｓおよび側方調節湾曲角θ_Ｈの値が使用される。一方、左側の臼歯部人工歯の咬合小面について傾斜角φ_ｉを導出する場合には、左側の歯列について特定された調節湾曲平面Ｒに基づいて導出された矢状調節湾曲角θ_Ｓおよび側方調節湾曲角θ_Ｈの値が使用される。

ステップＳ２４において、演算処理装置１１０は、ステップＳ２３で導出した傾斜角φ_ｉを示す傾斜角データを補助記憶装置１１４に格納する。

ステップＳ２５において、演算処理装置１１０は、１０６面ある全ての咬合小面について傾斜角の導出が完了したか否かを判定する。演算処理装置１１０は、全ての咬合小面について、傾斜角の導出が完了していないものと判定した場合には、処理をステップＳ２６に移行する。ステップＳ２６において、演算処理装置１１０は、ｉの値を１つインクリメントして処理をステップＳ２３に戻す。一方、演算処理装置１１０は、ステップＳ２５において、全ての咬合小面について傾斜角の導出が完了したものと判定した場合には、本ルーチンを終了させる。演算処理装置１１０が、この傾斜角導出処理プログラムを実行することで、１０６面の咬合小面の各々に付与すべき傾斜角が導出される。なお、咬合小面の数や配置は、図８に示したものに限定されるものではなく、適宜変更することが可能である。

以下に、（１）式で示される数式を導出する方法について図９に示すフローチャートを参照しつつ説明する。

ステップＳ３１において、矢状調節湾曲角θ_Ｓおよび側方調節湾曲角θ_Ｈの大きさの組み合わせが互いに異なる複数種類の義歯を製作する。本実施形態では、図１０に示すように、矢状調節湾曲角θ_Ｓ１、θ_Ｓ２、θ_Ｓ３（θ_Ｓ１＜θ_Ｓ２＜θ_Ｓ３）と、側方調節湾曲角θ_Ｈ１、θ_Ｈ２、θ_Ｈ３（θ_Ｈ１＜θ_Ｈ２＜θ_Ｈ３）の組み合わせが互いに異なる９種類の上下顎全部床義歯（義歯１〜義歯９）を製作した。

ステップＳ３２において、ステップＳ３１で製作した複数の種類の義歯の各々について人工歯の咬合面の調整を行う。本実施形態においては、義歯１〜義歯９をそれぞれ平均値咬合器に装着して機能的な咬合面になるように、人工歯の咬合面の調整を行った。具体的には、図８に示すように、上顎に排列された各臼歯部人工歯に各々適切な傾斜角を有する５２面の咬合小面を形成し、下顎に排列された各臼歯部人工歯に各々適切な傾斜角を有する５４面の咬合小面を形成した。義歯１〜義歯９は、矢状調節湾曲角θ_Ｓおよび側方調節湾曲角θ_Ｈの大きさの組み合わせが互いに異なるので、同一箇所の咬合小面であっても異なる傾斜角が付与される。

ステップＳ３３において、咬合面の調整が完了した複数種類の義歯の各々の３次元データをＣＡＤ／ＣＡＭシステム１００に取り込む。本実施形態においては、咬合面の調整が完了した義歯１〜義歯９の各々を光学スキャナでスキャンすることにより、義歯１〜義歯９の三次元データを取得し、これをＣＡＤ／ＣＡＭシステム１００の補助記憶装置１１４に格納した。

ステップＳ３４において、ＣＡＤ／ＣＡＭシステム１００を用いて、複数種類の義歯の各々の三次元データに基づいて、各義歯の各咬合小面の傾斜角を計測し、計測した傾斜角の各々を、咬合小面の識別情報（複数の咬合小面のうち、いずれの咬合小面であるかを示す情報）と対応付けたデータベースを構築する。本実施形態では、ＣＡＤ／ＣＡＭシステム１００を用いて、義歯１〜義歯９の各々について、全ての咬合小面（１つの義歯につき１０６面）のＸＹＺ座標軸に対する傾斜角を計測し、得られた傾斜角の各々を咬合小面の識別情報（１０６面のうちのいずれの咬合小面であるかを示す情報）と対応付けたデータベースを構築した。図１１は、本ステップにおいて構築されるデータベース５０の一例を示す図である。図１１に示すように、データベース５０には義歯１〜義歯９の各々について計測された傾斜角φ_１１〜φ_９１０６が、咬合小面Ｐ_１〜Ｐ_１０６の識別情報と対応付けられて記録されている。

ステップＳ３５において、ステップＳ３４において構築されたデータベースを用いて、矢状調節湾曲角θ_Ｓおよび側方調節湾曲角θ_Ｈと、咬合小面Ｐ_ｉの傾斜角φ_ｉとの関係を示す数式を導出する。本実施形態では、データベース５０に記録された傾斜角φ_１１〜φ_９１０６に基づいて、咬合小面Ｐ_ｉの傾斜角φ_ｉを目的変数とし、矢状調節湾曲角θ_Ｓおよび側方調節湾曲角θ_Ｈを説明変数とする線形モデルを用いた回帰分析を行うことにより、咬合小面Ｐ_１〜Ｐ_１０６の各々について（１）式で示されるような一次関数の回帰式を導出した。（１）式において、ａ_ｉおよびｂ_ｉは咬合小面Ｐ_ｉに対応する偏回帰係数であり、ｃ_ｉは咬合小面Ｐ_ｉに対応する定数項である。なお、矢状調節湾曲角θ_Ｓおよび側方調節湾曲角θ_Ｈと傾斜角φ_ｉとの関係が線形モデルに適合しない場合には、非線形モデルを用いて回帰式を導出してもよい。

ステップＳ３６において、導出した回帰式をＣＡＤ／ＣＡＭシステム１００に取り込む。本実施形態では、１つの義歯に形成される１０６面の咬合小面の各々について個別に導出した回帰式を数式データ２２０としてＣＡＤ／ＣＡＭシステム１００の補助記憶装置１１４に格納した。

以上の説明から明らかなように、ＣＡＤ／ＣＡＭシステム１００は、矢状調節湾曲角θ_Ｓおよび側方調節湾曲角θ_Ｈと、咬合小面Ｐ_ｉの傾斜角φ_ｉとの関係を示す数式を数式データ２２０として保持している。ＣＡＤ／ＣＡＭシステム１００は、仮想人工歯の排列の完了後に、矢状調節湾曲角θ_Ｓおよび側方調節湾曲角θ_Ｈを導出し、これらを上記の数式に代入することにより各咬合小面の各々に付与すべき傾斜角を導出し、導出した傾斜角に応じたＮＣデータ（第２のＮＣデータ）を生成する。ＮＣ工作機械は、人工歯の固定が完了した有床義歯に対して、第２のＮＣデータに基づいて人工歯の切削加工を行う。これにより、人工歯の咬合面の形態修正が完了する。

このように、本発明の実施形態に係る有床義歯の製造方法によれば、従来手作業により行われていた人工歯の咬合面の形態修正を、ＮＣ工作機械を用いて自動化することができる。すなわち、義歯床の切削から咬合面の形態修正までをＮＣ工作機械内部で完了させることができ、従来の手作業による咬合面の形態修正が不要となる。このように、咬合面の形態修正を自動化することで、義歯の生産性の向上、生産コストの低減および品質の安定化を図ることが可能となる。

本実施形態に係る有床義歯の製造方法によれば、咬合面を形づくる咬合小面と調節湾曲との関係に着目して患者固有の咬合小面を機械的に作成することで、患者固有の顎堤形状に応じた咬合面形態を特別の仕様で形成することができる。特に全部床義歯の場合、天然歯列におけるいわゆるSpee氏、Wilson氏、Monson氏が提唱する湾曲と、人工歯列における調節湾曲とは主眼が異なる場合も少なくない。つまり、全部床義歯の場合は口腔内での安定に配慮して、下顎顎堤の最後臼歯相当部付近に発現しやすい急傾斜面では、矢状調節湾曲を強くする傾向があり、また、水平面投影した上下臼歯部顎堤の重なり方によっては、側方調節湾曲を強くする傾向がある。このように、歯の喪失後、自由に吸収変化した顎堤形状に少なからず影響を受けることから、天然歯が元あった植立位置やその傾斜角と、全部床義歯のそれらとは異なる。以上のような人工歯列における調節湾曲の特徴から、上下顎の咬合小面を表現するためには、数学的に正確に制御された工作機械内で人工歯の咬合面の形態修正を行うことが好ましい。

また、有床義歯の製造に用いる臼歯部人工歯として、咬合面形態が全く非解剖学的な特殊な既成人工歯を用いてもよい。すなわち、近遠心側、頬舌側のすべての咬頭頂を含む平面によって咬合面が塞がれることで咬合面が全く平面的な形状を有する臼歯部人工歯を用いて有床義歯を製造してもよい。また、有床義歯の製造に用いる前歯部人工歯として、舌側面、切縁、尖頭の形態が全く非解剖学的な特殊な既成人工歯を用いてもよい。

このように、本発明に係る有床義歯の製造方法においては、人工歯の咬合面形態と研磨面形態の少なくとも一方が非解剖学的である人工歯を用いて有床義歯を製造することが可能である。以下においてこのような、非解剖学的な特殊な人工歯を以下において、フラット人工歯と称する。図１２（Ａ）は、咬合面が未完成であるフラット人工歯（臼歯部）２０Ａの外観を示す図である。図１２（Ｂ）は、切縁形態が未完成であるフラット人工歯（前歯部）２０Ｂの外観を示す図である。なお、フラット人工歯を使用する場合において、ＣＡＤ上で仮想人工歯の排列を行う場合には、天然歯形状由来のデジタル咬合面を仮想的に各咬合面に割り当て、仮想人工歯の排列を行うことが好ましい。

非解剖学的既成人工歯を使用することにより、ＣＡＤで設計した通りに、例えば、無咬頭人工歯のようになるよう積極的に形態修正することが可能となる。また、リンガライズドオクルージョンなどの咬合様式を与えることができる咬合面形態にダイナミックに修正できる。すなわち、非解剖学的既成人工歯を使用することにより、解剖学的、機能的、生理的な人工歯形態へと自由に、かつ正確に大がかりな形態修正を行うことが可能となる。本実施形態に係る有床義歯の製造方法によれば、咬合面の形態修正を機械的に行うことができるので、このような大がかりな形態修正を容易に行うことが可能となる。

従来、無咬頭人工歯や、リンガライズドオクルージョン用の人工歯は、術者がその都度、個別に企業から調達しなければならず、ＣＡＤを使用する場合には、複数の企業から数多くの人工歯形態に関するデジタル情報を集める必要があった。しかし、既成人工歯の形態に関するデジタル情報の多くは、通常は特許法などにより保護されている場合が多く、複数の企業からさまざまなコンセプトの人工歯形態に関するデジタル情報を集めることが困難である。有床義歯の製造にフラット人工歯を採用すれば、ＣＡＤ／ＣＡＭシステムを使ったデザインの出力によって大がかりな形態修正が可能になる。従って、形態的特徴が異なる数種類の人工歯をその都度、個別調達することが不要となる。例えば、大きさや材質が異なる数種類のフラット人工歯のみを在庫すれば良いことから、人工歯調達に要する経費を軽減することができる。場合によっては、術者自身がフラット人工歯を自家製して、その人工歯形態に関するデジタル情報を義歯製造工場に開示すればよい。従って、大規模義歯製造工場が術者の要望に応えるためにあらゆる種類の他社製人工歯やそのデジタル情報を保有する必要がなくなる。従って、生産工程の集中化をより容易にすることができ、その結果、産業利用可能な生産システムを安価に構築できる。これにより、義歯の製造コストを下げることができるだけでなく、手作業工程の機械化によって義歯の生産性も個性表現の自由度も格段に向上することからその効果は非常に期待できる。

１０ 義歯床
２０ 人工歯
３０ 有床義歯
５０ データベース
１００ ＣＡＤ／ＣＡＭシステム
１１０ 演算処理装置
１４０ 補助記憶装置
２００ ＣＡＤプログラム
２１０ ＣＡＭプログラム
２２０ 数式データ

Claims (9)

1. 義歯床と前記義歯床上に排列された複数の人工歯とを含む有床義歯の三次元モデルを構築する第１の工程と、
   前記有床義歯の三次元モデルに基づいて、ＮＣ工作機械を用いて前記義歯床を製作するための第１のＮＣデータを生成する第２の工程と、
   前記有床義歯の三次元モデルから特定される前記複数の人工歯の所定点を含む平面の傾きに基づいて、前記複数の人工歯の少なくとも一部の人工歯の各咬合小面に付与すべき傾斜角を導出する第３の工程と、
   ＮＣ工作機械を用いて前記第３の工程において導出された傾斜角を有する咬合小面を前記少なくとも一部の人工歯に形成するための第２のＮＣデータを生成する第４の工程と、
   を含む有床義歯の製造方法。
2. 前記第１のＮＣデータが入力されたＮＣ工作機械を用いて前記義歯床を製作する第５の工程と、
   前記第５の工程において製作された前記義歯床に前記複数の人工歯を固定する第６の工程と、
   前記第２のＮＣデータが入力されたＮＣ工作機械を用いて前記少なくとも一部の人工歯に前記傾斜角を有する咬合小面を形成する第７の工程と、
   を更に含む請求項１に記載の製造方法。
3. 前記第３の工程において、調整湾曲平面の傾きに対応する数値を、各咬合小面に対応する所定の数式に代入することによって前記傾斜角を導出する請求項１または２に記載の製造方法。
4. 前記６の工程における処理を、前記第５の工程において使用したＮＣ工作機械の内部で行い、
   前記第７の工程における処理を、前記第５の工程において使用したＮＣ工作機械を用いて行う請求項２に記載の製造方法。
5. 前記第５の工程の完了後に前記第５の工程において使用したＮＣ工作機械から前記義歯床を取り出して前記第６の工程における処理を行い、
   前記第６の工程の完了後に前記第５の工程において使用したＮＣ工作機械の元の位置に前記義歯床を設置して前記第７の工程における処理を行う請求項２に記載の製造方法。
6. 前記複数の人工歯の各々は、咬合面形態および研磨面形態の少なくとも一方が非解剖学的である請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の製造方法。
7. 前記複数の人工歯のうちの臼歯部人工歯は、近遠心側、頬舌側の全ての咬頭頂を含む平面によって咬合面が塞がれることで咬合面が平面的な形状である請求項６に記載の製造方法。
8. 義歯床と前記義歯床上に排列された複数の人工歯とを含む有床義歯の三次元モデルに基づいて前記複数の人工歯の所定点を含む平面の傾きに対応する数値を導出する処理と、
   前記数値を所定の数式に代入して前記複数の人工歯の少なくとも一部の人工歯の各咬合小面に付与すべき傾斜角を導出する処理と、
   をコンピュータに実行させるためのプログラム。
9. 義歯床と前記義歯床上に排列された複数の人工歯とを含む有床義歯の三次元モデルに基づいて前記複数の人工歯の所定点を含む平面の傾きに対応する数値を導出する第１の導出手段と、
   前記数値を所定の数式に代入して前記複数の人工歯の少なくとも一部の人工歯の各咬合小面に付与すべき傾斜角を導出する第２の導出手段と、
   を含む有床義歯の設計支援装置。