JP5875972B2

JP5875972B2 - 歯科用ｃａｄ／ｃａｍ装置

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Publication number: JP5875972B2
Application number: JP2012500503A
Authority: JP
Inventors: 総喜小澤; 保徳角
Original assignee: Japan Health Sciences Foundation
Current assignee: Japan Health Sciences Foundation
Priority date: 2010-02-16
Filing date: 2011-02-15
Publication date: 2016-03-02
Anticipated expiration: 2031-02-15
Also published as: US20120322025A1; JPWO2011102118A1; WO2011102118A1

Description

本発明は、精度良く歯科用被覆物を作製できる歯科用ＣＡＤ／ＣＡＭ装置に関する。

歯科臨床において、歯牙に形成された窩洞にインレー及びアンレー等の修復物や、クラウン、ブリッジ及びインプラント等の補綴物を装填することにより歯牙の治療が行われている。歯牙に形成された窩洞の形態情報及び口腔内の形態情報等を取得するには、ロストワックス法等により、印象材を用いて歯牙や口腔内の間接模型が作製される。そして当該間接模型を鋳型として、修復物や補綴物が作製される。

従来、コンピュータを用いて設計するＣＡＤ（Computer Aided Design）、及びコンピュータ制御により補綴物を切り出すＣＡＭ（ComputerAided Manufacturing）を用いたいわゆるＣＡＤ／ＣＡＭ装置を用いて、歯科用修復物・補綴物（歯科用被覆物）が作製されることが行われている。また、切削加工ではなく材料を積層させることにより三次元形状を構築する方法を使用した歯科用修復物・補綴物の作製も広く行われている。

材料ディスクや材料ブロックから切削加工するためのＣＡＤ／ＣＡＭシステム、又は、コンピュータ制御による三次元構築により液体、ペースト、粉末等の原料からの歯科用修復物・補綴物の作製は、下記のように行われる。即ち、歯科用印象材を用いて歯科用修復物・補綴物を作製しようとする部位の支台歯を含む患者の口腔内（歯牙形状や歯列形状）の印象を取得する。そしてこの印象に基づいて模型を作製する。そして例えばレーザー測長器等を用いて、歯科用修復物・補綴物を適用しようとする部位側の歯列形状と対合歯側の歯列形状との三次元座標情報を測定する。そして得られた測定データに基づき、歯科用修復物・補綴物の設計を行う。

しかし、模型又は印象材を測定する場合、模型や印象材の色調や表面性状が計測精度に悪影響を及ぼすことがある。また、歯科用印象材等を用いて、印象を採得し模型を作製する場合は、模型の作製に時間がかかる。

一方で、例えば特許文献１には、作製時間を短縮するために、患者の口腔内をＸ線撮影装置により三次元計測する方法が記載されている。この方法は、印象材により患者の歯顎の印象を採得する。そしてＸ線ＣＴ装置により該印象を走査して該印象の三次元形状データを作成する。そして該三次元形状データから患者の歯顎表面に対応する三次元形状データを取り出す。この方法は間接法（口腔外法）である。しかしながら、通常のＸ線撮影装置は透過像を表示するものである。そのため被測定体の内部構造を正確に測定することは難しい。また、Ｘ線装置は高価であることも普及を妨げている。

また、例えば特許文献２には、１台又は複数台の口腔内カメラを用いて口腔内で三次元形状を測定する方法が記載されている。しかし、口腔内で直接三次元形状を測定するこの手法は測定の精度が低い。特に光の到達しない歯肉縁下の形状データを得ることは極めて困難である。審美性を高めた修復物・補綴物を作製する場合、歯肉縁下に天然歯と修復物・補綴物の境界線（マージンライン）を形成することが多い。そのようにマージンラインを形成しようとしても歯肉が影となってしまうので、測定において歯肉圧排が必要となる。これでは患者への負担が大きくなる。クラウン等の歯科用補綴物は歯肉縁下の情報が得られない。そのため口腔内組織の表面のみの撮像から得られた三次元形状データから、適合精度の高い歯科用修復物・補綴物を作製することが困難である。また、歯面は乱反射や透過等が生じるため口腔内カメラの測定では正しい測定が行えない。そのため、反射光をおさえるため歯牙の上に白色パウダー等を噴霧し、精度を確保するため反射光を抑える必要がある。

歯牙う蝕、歯周病の原因は、口腔内細菌の影響が主要因である。口腔内細菌により形成されるバイオフィルムにより構築された歯垢（デンタルプラーク）の形成を抑制する必要がある。従来の形態計測法では、歯科用修復物・補綴物と治療対象歯とのマージンの正確な形態計測は不可能であった。これでは二次う蝕、歯周病、破折、及び亀裂等の抑制が不十分である。

特開２００７−０６１５９２号公報特表２０１０−５０１２７８号公報

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、歯科用被覆物を精度良く作製することができる歯科用ＣＡＤ／ＣＡＭ装置を提供することを目的とする。

本発明に係る歯科用ＣＡＤ／ＣＡＭ装置は、インレー若しくはアンレー又はクラウンである歯科用被覆物の三次元形状データを作成する歯科用ＣＡＤ／ＣＡＭ装置であって、観察対象の断層像を取得するＯＣＴプローブを有し、前記ＯＣＴプローブで、口腔内部位又は模型から得られた歯顎の印象の断面画像データを、シャンファー形態、ショルダー形態又はべベルドショルダー形態を有する歯肉縁下に設定されているマージンラインと共に非侵襲的に同時性に測定する口腔内部位測定手段と、前記口腔内部位測定手段にて得られた断面画像データから、治療対象歯の三次元形状データを物理的に連続した複数の断面情報として取得する治療対象歯三次元形状データ取得手段と、前記治療対象歯三次元形状データ取得手段で得られたその治療対象歯の三次元形状データに対応するように、歯科用被覆物の三次元形状データを作成する被覆物三次元形状データ作成手段と、を有し、前記被覆物三次元形状データ作成手段は、前記歯科用被覆物のマージンラインを除き、前記歯科用被覆物の前記治療対象歯に対応する面全体に、前記治療対象歯と歯科用被覆物との間に均一な厚さの接着剤層を設けるための間隙を有するように、歯科用被覆物の形状にオフセットをかけると共に、被修復歯の窩壁に対応するインレー又はアンレーの外側壁、又は、支台歯の支台歯壁に対応するクラウンの内側壁にテーパーを有するように、歯科用被覆物の三次元形状データを作成することを特徴とする。

本発明によれば、Ｘ線ＣＴを用いて口腔内を測定することとは異なり、口腔内部位の内部構造を光コヒーレントトモグラフィー装置で三次元的に高解像度にて測定する。そのため、歯科用被覆物を精度良く作製することができる。また、Ｘ線ＣＴを用いて口腔内測定することとは異なり、人体に有害な測定手段を使用することなく口腔内を安全に直接測定することができる。また、光の到達しない歯肉縁下の形状データであっても精密かつ高解像度に取得することができる。そのため、口腔内カメラを使用する測定と比較して歯肉圧排を必要とせずに、審美性を高めた歯科用被覆物を精度良く作製できる。そして、印象材及び模型の色調並びに表面性状によらず、また特殊な粉末を使用することなく、印象材及び模型の形状を測定できる。

また、本発明によれば、歯牙支持組織である歯槽骨、歯根膜、セメント質、及び歯肉との調和を考慮し、実際の歯牙の解剖学的な形態に則した設計が可能となる。そのため治療後に、歯牙う蝕及び歯周病に罹患しにくくなる。

更に、本発明によれば、歯科用被覆物と治療対象歯とを接合する境界部分の内、外側の辺縁境界部であるマージンの部分において、治療成績を向上させるために付与された、シャンファー形態、ショルダー形態、及びべベルドショルダー形態等の特殊形態の計測を歯肉縁下においても正確に行う事が可能となる。そのためこれまでの歯科用ＣＡＤ／ＣＡＭにおける口腔内治療対象歯形態計測法では不可能であった、印象材を用いて歯牙模型を作製するロストワックス法に匹敵する精度の歯科用被覆物の作製が可能となる。また、歯科用被覆物と治療対象歯が設置する内側部の形態もより精度良く計測が可能となる。そのため、従来の歯科用ＣＡＤ／ＣＡＭ法により作製された歯科用被覆物に比較して、適合性及び辺縁封鎖性がはるかに高い歯科用被覆物が作製可能となる。これにより、不良歯科用被覆物による歯周病及び二次的う蝕の抑制が可能となる。

図１は、実施形態に係る歯科用ＣＡＤ／ＣＡＭ装置の概要構成を示す図である。図２は、口腔内部位測定手段の概要構成を示す図である。図３は、ＯＣＴプローブで、印象材から得られた歯顎の印象の三次元形状データを測定する概略図である。図４は、口腔内部位の三次元形状データの表示画像の一具体例を示す図である。図５は、治療対象歯三次元形状データ取得手段における治療対象歯の三次元画像データの取得の概要を説明する図である。図６は、所定の視線方向から見た治療対象歯の三次元画像の一具体例である。図７は、図形表示装置上に表示した歯科用被覆物の三次元画像の一具体例である。図８は、クラウン形状の設計を模式的に示す図である。図９は、インレー形状の設計を模式的に示す図である。図１０は、ブリッジ形状の設計を模式的に示す図である。

以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態について具体的に説明するが、当該実施形態は本発明の原理の理解を容易にするためのものであり、本発明の範囲は、下記の実施形態に限られるものではなく、当業者が以下の実施形態の構成を適宜置換した他の実施形態も、本発明の範囲に含まれる。

本発明者等は、光コヒーレントトモグラフィー（Optical Coherent Tomography：ＯＣＴ）を計測に用いることにより、歯肉縁下でも精度良く確実な口腔内部位の計測ができる事実に基づいて本発明を完成させた。即ち、口腔内部位又は印象材から得られた歯顎の印象（歯科用被覆物作製のための模型）を光コヒーレントトモグラフィー装置で測定して複数の断面情報を取得する。得られたこれらの断面情報から三次元形状データを作成する。この三次元形状データから歯科用被覆物の三次元形状データを作成する。この歯科用被覆物の三次元形状データを用いて、歯科用被覆物を作製する。

なお、歯科用被覆物とは、インレー若しくはアンレー等の修復物、又は、クラウン、ブリッジ若しくはインプラント等の補綴物をいう。また、治療対象歯とは、その歯科用被覆物が歯科治療として適用される歯をいう。治療対象歯は、修復物が適用される被修復歯、又は、補綴物が適用される支台歯である。

図１は、本実施形態に係る歯科用ＣＡＤ／ＣＡＭ装置の概要構成を示す図である。図１に示されるように、歯科用ＣＡＤ／ＣＡＭ装置９００は、口腔内部位測定手段１００と、治療対象歯三次元形状データ取得手段２００と、被覆物三次元形状データ作成手段３００とを有する。

図２は、口腔内部位測定手段１００の概要構成を示す図である。口腔内部位測定手段１００は、近赤外光を用いて観察対象の断層像を取得するＯＣＴプローブ１５０を有する。そのＯＣＴプローブ１５０で、口腔内部位１３０の三次元形状データを測定する。口腔内部位１３０は、特に限定されるものではないが、例えば、作製するべき歯牙を含む口腔内の歯列、歯面、咬合面形状部、又は歯肉を含む歯牙形状部である。

また、図３に示すように、ＯＣＴプローブ１５０で、印象材から得られた歯顎の印象１３１の三次元形状データを測定することも可能である。印象材としては、特に限定されるものではないが、例えば、石膏、寒天、アルジネート、ゴム、又はシリコン等を使用することができる。このように、本発明は、口腔内部位の三次元形状データの測定を口腔内で直接行うのみならず、口腔外はもちろんのこと、模型からでも口腔内部位の三次元形状データの測定を行うことができる。

図２に戻り、口腔内部位測定手段１００には、波長走査型光源として一定の周波数範囲の光信号を発振する近赤外光の光源１１０が用いられる。波長走査型ＯＣＴであるため、２次元データ収集速度が著しく速い。光源１１０の波長は、例えば、７００ｎｍ〜２５００ｎｍであり、生体内へ浸入する近赤外光の波長に相当する。光源１１０の出力は、光ファイバ１１１に与えられる。光ファイバ１１１の中間部分には、他の光ファイバ１１２を接近させて形成される結合部１１３が設けられる。光ファイバ１１２の一端にはＯＣＴプローブ１５０が設けられている。ＯＣＴプローブ１５０内部には、光源１１０から結合部１１３を介して得られた光信号を平行光とするコリメートレンズ１１４と、光をスキャニングするためのスキャニングミラー１１５とが設けられる。

スキャニングミラー１１５には、例えば、ガルバノミラー、メムスミラー、及び、ラウンド状に配列されたミラー等がある。スキャニングミラー１１５は、例えば、紙面に垂直な軸を中心にして一定範囲で回動することによって、平行光の反射角度を変化させる。そして、スキャニングミラー１１５を回動させて、光の入射位置を変化させる。これにより口腔内部位１３０の２次元情報である断面画像を得ることができる。また、平行光と垂直方向に口腔内部位１３０をスキャニング（走査）することにより、口腔内部位１３０の内部の層構造を示す三次元情報を取得できる。なお、図２ではスキャニングミラーは一枚で構成されているが、スキャニングミラーを２枚にするか、スキャニングミラー自体を水平に移動可能に構成することが好ましい。スキャンニングミラーを２枚に構成する場合は、形態情報が実寸に対して多少誤差が生じるが、高速スキャンが可能である。一方、スキャニングミラーを水平にシフト可能に構成する場合は、スキャン時間が多少長くなるが、誤差は減少する。

対物レンズ１１６は、反射光を受光する位置に配置され、口腔内部位１３０の測定部位へ光を集束すると共に水平方向にスキャニング（走査）する。また、光ファイバ１１１の他端には、コリメートレンズ１１７を介して参照ミラー１１８が光軸に垂直に設けられている。ここで、結合部１１３から参照ミラー１１８までの光学距離Ｌ１と、結合部１１３から口腔内部位１３０の表面までの光学距離Ｌ２と、を等しくしておく。光ファイバ１１２の他端には、レンズ１２０を介して光検出器１２１が接続される。参照ミラー１１８からの反射光は、口腔内部位１３０から戻る反射光と干渉するための光（参照光）である。光検出器１２１は、例えば、受光素子やＣＣＤ（ChargeCoupled Device）イメージセンサから構成される。光検出器１２１は、参照ミラー１１８からの反射光と測定部位で反射された反射光とを受光することによって、ビート信号を電気信号として得る。ここで、光ファイバ１１１、光ファイバ１１２、結合部１１３、コリメートレンズ１１４、スキャニングミラー１１５、対物レンズ１１６、コリメートレンズ１１７、参照ミラー１１８、及び、コリメートレンズ１２０は、干渉光学系を構成している。

光検出器１２１の出力は、増幅器１２２を介して信号処理部１２３に入力される。信号処理部１２３は、干渉光学系から得られる受光信号をフーリエ変換することによって、断層画像信号を得る。また、信号処理部１２３からの出力は、画像処理部１２４に与えられる。画像処理部１２４は、信号処理部１２３からの出力に基づいて、口腔内部位１３０の２次元画像を取得する。

図４は、口腔内部位の三次元形状データの表示画像の一具体例を示す図である。上記のようにして生成された表示画像は、図４に示すように、物理的に連続した複数の断面情報として、表示部１２５によって表示される。信号処理部１２３でフーリエ変換された断面画像の情報は、記憶装置１２６に記憶される。

図５は、治療対象歯の三次元画像データの取得の概要を説明する図である。図５に示すように、治療対象歯三次元形状データ取得手段２００は、メモリ読み出し（及び書き込み）処理部１２７を介して、記憶装置１２６に記録された複数の断面画像の情報を元に、治療対象歯の三次元形状データを作成する。

被覆物三次元形状データ作成手段３００は、歯科用被覆物の形状を得るためのＣＡＭ装置及びＣＡＤ装置を備えている。ＣＡＤ装置は、図示しないが、モデル作成部、プログラムメモリ等を備えている。ＣＡＭ装置は、ＣＡＤ装置からの３次元ＣＡＤデータを受信し、この３次元ＣＡＤデータに基づいて、加工データを作成する。被覆物三次元形状データ作成手段３００は、コンピュータのディスプレイモニタ等の図形表示装置に治療対象歯の三次元画像の表示を行い、表示した治療対象歯に対応するように歯科用被覆物の形状の設計処理を行う。

次に本実施形態に係る歯科用ＣＡＤ／ＣＡＭ装置の使用について説明をする。例えば歯科用被覆物がクラウンの場合には、後述するように、支台歯は、咬合面側に向かうにつれてやや先細りに形成されるように切削形成される。即ち、支台歯は、垂直方向に対する角度が４°以上６°以下のテーパーを支台歯壁に有するように切削形成される。ここで支台歯壁とは、支台歯の側面壁である。そして図２に示したＯＣＴプローブ１５０の先端を治療対象歯に向けて支台歯の断層像を取得する。

次に、支台歯の三次元画像データを取得する。図５に示すように、ＯＣＴプローブ１５０で送受信された光の信号は、信号処理部１２３を介して、画像処理部１２４で、ディスプレイモニタ表示させるためのフォーマットに変換され、被診断部位の任意の断面の二次元画像として表示部１２５に表示される。それと同時に、図４で示したように、信号を信号処理部１２３で物理的に連続した複数の断面情報に変換して、記憶装置１２６に記録する。そして、治療対象歯三次元形状データ取得手段２００は、メモリ読み出し（及び書き込み）制御部１２７により、メモリに記録された複数の断面情報の一部を元に三次元画像情報を作成し、再び記憶装置１２６に記録する。記憶装置１２６に記録された断面情報は、例えば図６に示されるように、所定の視線方向から見た三次元画像として表示部１２５に表示される。なお、三次元形状データは必ずしも表示部１２５に表示する必要はなく、作成された三次元形状データを直接、後述する被覆物三次元形状データ作成手段３００に送信・転送しても良い。

ＯＣＴプローブ１５０を移動開始点から移動終了点まで一定速度で移動させる。ＯＣＴプローブ１５０で送信され、被測定対象で反射されて受信された光から処理された信号は、信号処理部１２３で増幅処理が行われる。該信号を記憶装置１２６に連続した断面情報として記録させ、ＯＣＴプローブ１５０を一定速度で移動しながら、記憶装置１２６に、物理的に連続した断面情報を複数フレーム分記録する作業が繰り返される。即ち、図４に示したように、ＯＣＴプローブ１５０の移動方向に沿って、フレーム１、フレーム２、・・・・、フレームＮと、Ｎ枚分の断面情報として記憶装置に記録される。

次に、歯科用被覆物の三次元画像データを取得する。被覆物三次元形状データ作成手段３００は、例えば図７に示すように、コンピュータのディスプレイモニタ等の図形表示装置を使用し、図形表示装置上に表示した口腔内形状の三次元画像を基に理想的な歯科用被覆物の形状となるように設計処理を行う。

被覆物三次元形状データ作成手段３００は、口腔内部位測定手段１００及び治療対象歯三次元形状データ取得手段２００と一体であっても良いし別体であっても良い。例えば各装置が遠隔地等にあり別体である場合には、この三次元形状データの通信時には患者の口腔内部位の測定データの他に、患者の年齢、氏名、口腔内写真、及び識別番号の情報も同時に通信されることが好ましい。

被覆物三次元形状データ作成手段３００は、図形表示装置に治療対象歯形状の三次元画像の表示を行い、必要に応じて治療対象歯の隣在歯や対合歯等の形状の三次元画像を表示する。この時、一般的な歯科用被覆物の三次元形状データを複数蓄積する歯科用被覆物蓄積データベースを設けることが好ましい。即ち、目的の歯科用被覆物の大まかな形状情報を予め歯科用被覆物蓄積データベース内に蓄積しておき、このデータベースから必要に応じて取り出して、治療対象歯の形状に合致するように適宜修正していくことが好ましい。

歯科用被覆物蓄積データベースには、人の標準的な歯牙の形状が蓄積されている。標準的な歯牙の形状は、歯科の部位毎の標準形状であっても良いし、更に、年齢、性別等で異なる形状情報を付加することも好ましく、予め記録しておいた患者本人の健全な状態の時の歯牙の形状情報を用いることもできる。そして、歯科用被覆物蓄積データベースからの所定の被覆物三次元形状データの選択は、患者の歯牙の部位、年齢、及び性別からなる患者情報のうち少なくとも何れか一つに基づいて選択する。この歯科用被覆物蓄積データベースを用いることにより、より簡易に歯科用被覆物三次元形状データを作成することができる。

そして、支台歯とクラウンとの位置関係を図形表示装置上に三次元画像で表示し、図形表示装置上でクラウンと支台歯との咬合関係をシュミレーションし、コンタクトポイント等対合歯との関係の調整を行い、クラウンの形状を決定する。形状を設計できるクラウンには、全部被覆冠及び一部被覆冠が含まれ、一部被覆冠には例えば３／４冠、４／５冠、及び７／８冠等が含まれる。

次いで、治療対象歯のマージンラインに歯科用被覆物のマージンを合わせる設計操作と、歯科用被覆物に接着剤スペースを確保するための設計操作とを行う。図形表示装置に三次元グラフィック表示された歯科用被覆物において、治療対象歯の形状に基づき歯科用被覆物のマージンの外形線を変形させ、歯科用被覆物のマージンが治療対象歯のマージンラインに一致するように設計する。その後、接着剤層を確保するため一定の部位・厚みをその分だけオフセットをかけて設計する。歯科用被覆物が前装クラウンの場合は、例えば審美性を考慮して歯肉縁下にマージンラインを設計する、又は、機能性を考慮して歯肉縁上にマージンラインを設計してエナメル質を残存させる。なお、接着剤層を確保するための部位は、一般的にマージン部から０.２〜２ｍｍ程度上方であることが好ましい。

具体的には、被覆物三次元形状データ作成手段３００は、治療対象歯と歯科用被覆物との間に均一な厚さの接着剤層を設けるための間隙を有するように、歯科用被覆物の形状にオフセットをかけて歯科用被覆物の三次元形状データを作成する。図８は例えばクラウン形状の設計を模式的に示す図である。クラウン３６０の内面３６２の曲面形状は支台歯１６０の対応する面１６２の曲面形状と同じである。まずはクラウン３６０の内面３６２と支台歯１６０の対応する面１６２とを重ねて表示して、その後クラウン３６０の内面３６２にオフセットをかけていく。オフセットをかける量、即ち歯科用被覆物の内面と支台歯の対応する面との間隙は、特に限定されるものではないが間隙は狭い方がより適合性に優れるとされ、例えば５０μｍ以下である事が求められ、好ましくは３５μｍ、より好ましくは２５μｍ、更に好ましくは１０μｍである。もっともクラウン３６０のマージンライン３６３と支台歯１６０のマージンライン１６３とは一致させておく必要がある。即ちクラウン３６０のマージンライン３６３にはオフセットをかけることはない。

クラウン３６０の内面３６２の曲面形状は、例えばベジェ関数等の曲面関数で表されるいくつかの曲面を貼り合わせることで作ることができる。曲面関数は複数の制御点を持っており、これら複数の制御点の位置を図形表示装置に表示することができる。クラウン３６０の内面３６２の曲面形状は、複数の制御点の位置によって変化する。そのため、複数の制御点の位置を変化させてクラウン３６０の内面３６２の曲面形状を変化させ、これによりクラウン３６０の内面３６２にオフセットをかけていく。オフセット量に応じた制御点の移動量の計算は、周知の自由曲面のオフセット法にて行うことができる。オフセットをかける操作は、例えば、図形表示装置を見ながらダイヤルにて調整するか、又はキーボードでオフセット量を入力する。

また、図８に示すように、支台歯１６０の支台歯壁１６１に対応するクラウン３６０の内側壁３６１には、垂直方向に対する角度θが４°以上６°以下のテーパーを有するように、クラウン３６０の三次元形状データを作成する。本発明によれば、技師が経験に基づいて内側壁３６１のテーパーを形成するのではなく、正確に内側壁３６１のテーパーを形成することができる。ここで、支台歯１６０の支台歯壁１６１とそれに対応するクラウン３６０の内側壁３６１に各々所定角度のテーパーを形成するのは、テーパーを形成することにより支台歯に対してクラウンが嵌め込みやすくなると共に、クラウンを支台歯に嵌め込んだ後に咬合力によりクラウンが支台歯から脱離しにくくなるからである。なお、クラウン３６０の内側壁３６１のテーパー角度θは、垂直方向に対して４°以上６°以下に限定されるものではなく、う触の状態等により適宜設計することが可能であり、例えば４°以上１０°以下とすることも可能である。

歯科用被覆物がインレーの場合も同様に形状が決定される。即ち、被修復歯とインレーとの位置関係を図形表示装置上に三次元画像で表示し、図形表示装置上で被修復歯との咬合関係をシュミレーションしてコンタクトポイント等対合歯との関係の調整を行い、インレーの形状を決定する。そして被修復歯とインレーとの間に均一な厚さの接着剤層を設けるための間隙を有するように、インレーの形状にオフセットをかけて三次元形状データを作成する。即ち、歯科用被覆物がインレー又はアンレーの場合は、修復物と被修復物との間の辺縁封鎖性を向上させるようにマージンラインを設計して、治療対象歯の辺縁歯質の亀裂や破折、及び歯科用被覆物の亀裂や破折の発生を抑制する。加えて不良な歯科用被覆物による辺縁適合の不一致による医原性の二次う蝕、歯周病、及び歯牙破折症の発生を抑制する。切縁ないし咬合面に歯科用被覆物が及ぶ際には、咬合時に異常かつ過剰な外力である、側方力や早期接触が治療対象歯に対し加わらないような歯科用被覆物の設計を行い、二次う蝕の抑制のみならず歯周病、歯牙破折症、歯牙亀裂症の発生を予防する。

インレーの形状設計の際には、図９に示すように、被修復歯１７０の窩壁１７１に対応するインレー３７０の外側壁３７１には、垂直方向に対する角度θが４°以上６°以下のテーパーを有するように、インレー３７０の三次元形状データを作成する。本発明によれば、技師が経験に基づいて外側壁３７１のテーパーを形成するのではなく、正確に外側壁３７１のテーパーを形成することができる。ここで、被修復歯１７０の窩壁１７１とそれに対応するインレー３７０の外側壁３７１に各々所定角度のテーパーを形成するのは、クラウンの場合と同様の理由によるものである。なお、インレー３７０の外側壁３７１のテーパー角度θは、垂直方向に対して４°以上６°以下に限定されるものではなく例えば４°以上１０°以下とすることも可能である。また、アンレーの場合もインレーと同様に、本発明によれば、正確にオフセットをかけることができると共に外側壁のテーパーを形成することができる。

また、歯科用被覆物がブリッジの場合には、ポンティック両側の各支台歯は、近心側（mesial side)、遠心側（distalside）、頬側（buccal side）及び舌側（lingual side）の４方向から平行になるように各支台歯が切削形成される。そしてＯＣＴプローブ１５０の先端を治療対象歯に向けて治療対象歯の断層像を取得する。次に治療対象歯三次元形状データ取得手段２００にて、口腔内部位測定手段１００から得られた断面画像データから、各々の支台歯の三次元形状データを取得する。そして、欠如歯部の両側に位置するクラウンの外形線の任意の位置に接触点を設け、適宜の大きさの欠如歯部（ポンティック部分）を設計した後、図形表示装置上で対合歯との関係の調整と着脱方向の確認とを行い、被覆物三次元形状データ作成手段３００にて、各々の支台歯の三次元形状データに対応するように、ブリッジの三次元形状データを作成する。三次元形状データは、支台歯とブリッジとの間に均一な厚さの接着剤層を設けるための間隙を有するように、ブリッジの形状にオフセットをかけて作成される。なお、上述した歯科用被覆物蓄積データベースに、予め登録しておいたブリッジの標準データを用いると設計を容易に進めることができる。クラウンの場合と同様に、マージンラインは、ブリッジのクラウン支台歯の辺縁封鎖性を向上させるように設計される。

ブリッジ形状の設計の際には、図１０に示すように、各支台歯クラウン３８２の底面に穿設される穿設孔３８３が、近心側、遠心側、頬側及び舌側の４方向から平行になるようにブリッジ３８０の三次元形状データを作成する。各支台歯クラウン３８２の穿設孔３８３には、欠如歯部１８１の両側に位置する各支台歯１８０が挿入される。本発明によれば、技師が経験に基づいて各支台歯クラウン３８２の底面に穿設される穿設孔３８３の平行性を形成するのではなく、正確に穿設孔３８３の平行性を形成することができる。

なお、本実施形態では、必要に応じて歯科用被覆物に裂溝を付与したり変形させたりすることも可能である。また、歯科用被覆物が前歯等で審美性が要求される場合には、歯科用被覆物の唇面部や咬合面部等を歯冠用レジンやポーセレンベニア等で作製するように一定厚みだけオフセットをかけて設計しても良いことは勿論である。

そして、設計された形状を加工するための工具経路（ツールパス）をコンピュータにより自動計算し、計算された工具経路をコンピュータにより自動計算して機械制御データ（ＮＣデータ）に変換する（いわゆるＣＡＭ計算）。その計算結果である加工データをデジタルデータとして例えばコンピュータの内部記憶装置（例えばハードディスク）や外部保存装置に蓄積する。

作成された歯科用被覆物の三次元形状データが決定したら、その最終的な歯科用被覆物の三次元形状データ（設計データ）を加工装置に送信・転送する。加工装置は歯科用ＣＡＤ／ＣＡＭ装置と一体であっても良いし、設計を行う機能を備えた装置とは別に存在しても良い。

加工装置は三次元形状データから三次元体を作製可能な装置であれば特に限定されないが、例えば、ブロック状又はディスク状の材料を切削加工して歯科用被覆物を作製する装置や、ラピッドプロトタイピングシステムを用いた三次元加工装置が好ましく使用される。

加工データが加工装置へ入力され、ＮＣ制御の切削・研削加工機に加工指令情報として使用、伝達される。同時に、使用するブロック材料が選択されて自動切削加工機に取り付けられ、ダイヤモンドバーやカーバイドバー等の切削具を用いて設計データに基づき計算された加工データにより切削加工されて、歯科用被覆物が作製される。

ブロック状の材料を切削加工して歯科用被覆物を作製する場合には、上記の設計データの作成段階において、加工するブロック材料の材質や大きさ等を被覆物三次元形状データ作成手段３００の図形表示装置上で設定し、加工の際の支持部となるレストを図形表示装置上で付加する必要がある。

レストは鋳造のスプルー線に相当し、図形表示装置上で円筒形状に三次元画像で表示され、マウス等の装置を用いて移動・回転・径の変更を行い、咬合面やマージン部を避けるように形態的に最も適した位置に設定する。

その後、コンピュータによる自動処理により設定した材料の大きさと作製する歯科用被覆物の大きさとを比較し、設計された歯科用被覆物が使用する材料より大きい場合は、レストの設定位置を変更するか、使用予定である材料をより大きめのものに変更する。以上のように、歯科用被覆物の設計のための条件を決めることにより、最終的に切削に必要となる形状や加工条件等が決定される。

なお、上述の実施形態では、フーリエ・ドメインＯＣＴ（ＦＤ−ＯＣＴ）のうち、スウェプト・ソースＯＣＴ（ＳＳ−ＯＣＴ）を用いているがこの方式に限定されるわけではなく、ＯＣＴ装置をスペクトル・ドメインＯＣＴ（ＳＤ−ＯＣＴ）で提案されている形式とすることもでき、また、ＯＣＴ装置をタイム・ドメインＯＣＴ（ＴＤ−ＯＣＴ）で提案されている形式とすることもできる。

ＯＣＴ装置を使用して正確に歯科用被覆物を作製できるので、歯科治療の分野に利用することができる。

１００：口腔内部位測定手段
１１０：光源
１１１，１１２：光ファイバ
１１３：結合部
１１４，１１７：コリメートレンズ
１１５：スキャニングミラー
１１６：対物レンズ
１１８：参照ミラー
１２０：レンズ
１２１：光検出器
１２２：増幅器
１２３：信号処理部
１２４：画像処理部
１２５：表示部
１２６：記憶装置
１２７：メモリ読み出し制御部
１３０：口腔内部位
１３１：印象
１５０：ＯＣＴプローブ
２００：治療対象歯三次元形状データ取得手段
３００：被覆物三次元形状データ作成手段
３６０：クラウン
３７０：インレー
３８０：ブリッジ
９００：歯科用ＣＡＤ／ＣＡＭ装置

Claims

インレー若しくはアンレー又はクラウンである歯科用被覆物の三次元形状データを作成する歯科用ＣＡＤ／ＣＡＭ装置であって、
観察対象の断層像を取得するＯＣＴプローブを有し、前記ＯＣＴプローブで、口腔内部位又は模型から得られた歯顎の印象の断面画像データを、
シャンファー形態、ショルダー形態又はべベルドショルダー形態を有する歯肉縁下に設定されているマージンラインと共に非侵襲的に同時性に測定する口腔内部位測定手段と、
前記口腔内部位測定手段にて得られた断面画像データから、治療対象歯の三次元形状データを物理的に連続した複数の断面情報として取得する治療対象歯三次元形状データ取得手段と、
前記治療対象歯三次元形状データ取得手段で得られたその治療対象歯の三次元形状データに対応するように、歯科用被覆物の三次元形状データを作成する被覆物三次元形状データ作成手段と、を有し、
前記被覆物三次元形状データ作成手段は、前記歯科用被覆物のマージンラインを除き、前記歯科用被覆物の前記治療対象歯に対応する面全体に、前記治療対象歯と歯科用被覆物との間に均一な厚さの接着剤層を設けるための間隙を有するように、歯科用被覆物の形状にオフセットをかけると共に、被修復歯の窩壁に対応するインレー又はアンレーの外側壁、又は、支台歯の支台歯壁に対応するクラウンの内側壁にテーパーを有するように、歯科用被覆物の三次元形状データを作成することを特徴とする歯科用ＣＡＤ／ＣＡＭ装置。
一般的な歯科用被覆物の三次元形状データを複数蓄積する歯科用被覆物蓄積データベースを有し、
前記被覆物三次元形状データ作成手段は、前記歯科用被覆物蓄積データベースから所定の被覆物三次元形状データを選択し、その選択された被覆物三次元形状データを、前記治療対象歯の三次元形状データに対応させることを特徴とする請求項１に記載の歯科用ＣＡＤ／ＣＡＭ装置。
前記被覆物三次元形状データ作成手段は、歯科用被覆物と治療対象歯との咬合関係に基づいて、前記治療対象歯の三次元形状データに対応するように、歯科用被覆物の三次元形状データを作成することを特徴とする請求項１に記載の歯科用ＣＡＤ／ＣＡＭ装置。
前記被覆物三次元形状データ作成手段は、被修復歯の窩壁に対応するインレー又はアンレーの外側壁、又は、支台歯の支台歯壁に対応するクラウンの内側壁の垂直方向に対するテーパー角度が４°以上６°以下になるように歯科用被覆物の三次元形状データを作成することを特徴とする請求項１に記載の歯科用ＣＡＤ／ＣＡＭ装置。
前記被覆物三次元形状データ作成手段は、前記歯科用被覆物の設計の際、医原性の二次う蝕、歯周病、及び歯牙破折症の発生を抑制するため、前記歯科用被覆物のマージンが治療対象歯のマージンラインに一致するように歯科用被覆物を設計し、カントゥアを実際の歯牙の解剖学的な形態に則させる共に、前記歯科用被覆物と歯牙支持組織とを調和させることを特徴とする請求項１に記載の歯科用ＣＡＤ／ＣＡＭ装置。