(57)【要約】      （修正有）【課題】少なくとも１本の歯をスキャンあるいは視覚的に測定する、特に合成材料を使用して製造される充填材あるいはその他の補綴物の歯色を判定する方法を提供する。【解決手段】予め自然歯を分光測定し、測定された色値を色空間内においてそれぞれその色空間内で三次元の色の雲２２，２４，２６，２８を形成する複数、特に４つのカテゴリに分類し、その際、特にパターン認識するアルゴリズム、特に近傍アルゴリズムあるいは対称認識アルゴリズムを使用して分類を実行し、さらにどのカテゴリに対して歯が最も小さな色差を有するか、またはどの色の雲内に歯が該当するかを検出することによって充填材の歯色を判定する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１本の歯をそれの色値に関して電子的に捕捉、特にスキャンする、特に合成材料を使用して製造される充填材あるいはその他の補綴物の歯色を判定する方法であり、予め自然歯を分光測定し、測定された色値を色空間内においてそれぞれその色空間内で三次元の色の雲を形成する複数、特に４つのカテゴリに分類し、その際特にパターン認識するアルゴリズムを使用して分類を実行し、さらにどのカテゴリに対して歯が最も小さな色差を有するか、またはどの色の雲内に歯が該当するかを検出することによって充填材の歯色を判定することを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に従って判定された歯色を正確に充填材あるいは補綴物に適用することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
請求項１に係る自然歯を、多数、特に少なくとも２０本の異なった既存の自然歯の中から、特にその時点で作成すべき補綴物と無関係に選択することを特徴とする請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
分光測定に基づいて各自然歯に対して１個の点を色空間内に設定し、全ての測定された歯の点に基づいて凸型のシェルを色空間内に設定してその内部に全ての歯の色値点を存在させることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
特に均等分布された点からなるパターンを色空間上に形成し、初期カテゴリに基づいてどの初期カテゴリがある点に最も近いかを検査しながら、三次元に延在する面としての個々のカテゴリの間のカテゴリ境界を反復的に判定することを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
カテゴリへの分類は、該当するカテゴリ内における隣接する（それぞれ自然歯に相当する）点の最大数に基づいて実行することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
距離のスケールとしてユークリッド距離を適用することを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
アルゴリズムは近傍アルゴリズムとするかまたは対称認識アルゴリズムとすることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
カテゴリを決定するためにまず任意の初期カテゴリを選定し、色空間全体にわたってカテゴリ化のエントロピーを基準として計算し、さらに近傍アルゴリズム、特にｋ近傍アルゴリズムを使用して、カテゴリの数を予設定した上で反復的に最良のカテゴリ境界を判定することを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
カテゴリの数をまず仮定的に特定の数値、例えば４個に設定し、最大許容色差値、例えばデルタＥ＝５．８を設定し、不適正なケースにおいて前記の色差値を超過した場合にカテゴリの数を拡大することを特徴とする請求項８または９記載の方法。
【請求項１１】
カテゴリの数をまず仮定的に特定の数値、例えば４個に設定し、第２の最大許容色差値、例えばデルタＥ＝３を設定し、不適正なケースにおいて前記の色差値を下回った場合にカテゴリの数を削減することを特徴とする請求項８ないし１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
少なくとも１本の歯をスキャンあるいは視覚的に測定する、特に合成材料を使用して製造される充填材、インレイあるいはオンレイの歯色を判定する方法であり、予め自然歯を分光測定し、色空間内において色値をそれぞれその色空間内で三次元の色の雲を形成する複数、特に４つのカテゴリに分類し、その際特にパターン認識するアルゴリズムを使用して分類を実行し、どのカテゴリの色の雲の中心に対して歯が最も小さな色差を有するかを検出することによって充填材の歯色を判定し、その際前記中心はカテゴリの色値から予め判定しておくことを特徴とする方法。
【請求項１３】
カテゴリに相当する４個の色の雲を形成し、それぞれ下記の位置に中心が存在し：
Ｌ        ａ        ｂ
１    ７５．８    ２．７    １７．２
２    ７４．２    ３．８    ２２．７
３    ６９．９    ５．８    ２６．２
４    ７０．０    ４．３    １９．５
その際中心の周りに下記の色差：
デルタＬ＝±２、デルタａ＝±１、デルタｂ＝±２、
を有する不鮮明な領域が延在しその中に中心も存在し得ることを特徴とする請求項１２記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、請求項１前文および請求項１２前文に記載の歯色を判定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
歯色を選択するために長年いわゆるシェードガイドあるいはシェードリングが使用されている。それらはしばしば予め分類されたものであり、すなわち複数の色値が例えば白色度、赤色度、黄色度、ならびに灰色度について編集される。
【０００３】
しばしば、Ａ１からＡ４、Ｂ１、さらに同様にＤ４まで続く、いわゆるＶｉｔａシェードガイドが使用される。
【０００４】
歯科医師は、歯科補綴物の歯色を判定するために歯科補綴物の近傍、例えば隣接歯上にシェードガイドを保持してどの歯色が一番良好に適合するか比較することによって最も近い色値を検索する。
【０００５】
歯科医師は、そのようにして検出された歯色を記録し、同じ歯色が表記された適合する材料から歯科補綴物を作成する。
【０００６】
セラミック製歯科補綴物の代わりに近年良好な加工性ならびに部分的に極めて良好な透明性の理由から合成材料がしばしば使用される。また、その材料は良好に口内に付加可能で、さらに光および／または熱によって硬化させることができる。
【０００７】
他方、その種の充填材は保存性が限られる。それにもかかわらず歯科医師は当然全ての充填材を備蓄しなければならず、実際は１つの材料、例えばＤ４を１０年に一度使用するかどうかという程度である。
【０００８】
保存期限が経過した後該当する材料を未使用のまま廃棄して新品を調達しなければならず、甚大な無駄が発生する。
【０００９】
この方法は現在まで全ての種類の歯科補綴物に採用されており、例えばクラウン、ブリッジ、インレイ、オンレイ、フィリング（充填材）、ベニア、プリファセット、根管フィリング、仮補綴物、総義歯、部分義歯、ならびにその他の歯科補綴物に使用される。
【００１０】
部分的には、異なった歯科補綴物が異なった材料を必要とし、それによって貯蔵すべ材料と将来無駄になる材料の数量が倍増、あるいは三倍増になる。
【００１１】
加えて、適用形態によっては多様な材料を使用することが好適であり得る。その際、合成材料とセラミックも分別する必要がある。
【００１２】
さらに、合成材料の中にも多様な材料があり、それらは透明性ならびに硬度に関して区別することができる。
【００１３】
また、セラミックの場合も二珪酸リチウムセラミックと酸化ジルコニウムセラミックを区別する必要があり、その際二珪酸リチウムセラミックはメタ珪酸塩として極めて良好に加工可能でありそれにもかかわらず実質的に収縮を発生させず、一方酸化ジルコニウムセラミックはより硬質である。
【００１４】
さらに、グラスアイオノマーセメントも使用される。
【００１５】
全体として貯蔵すべき歯科材料の数が増加し、結果として数百にもなり得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
従って本発明の目的は、歯科補綴物の物理的／技術的、あるいは視覚的な品質の棄損を危惧することなく使用される材料の少なくとも一部の保存性を改善することを可能にする、請求項１および１２前文に記載の方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
前記の課題は、本発明に従って請求項１および１２によって解決される。従属請求項によって好適な追加構成が明らかにされる。
【００１８】
本発明によれば、歯色を判定するために特殊な方法が使用される。この方法によれば以下に個別に説明するように、フィリング、インレイ、およびオンレイに極めて良好に適合し、数量が大幅に削減される特殊な歯色が適用される。
【００１９】
意外なことに、ここで特殊な材料が使用されるにもかかわらず貯蔵性を最適化することができるが、その際実質的に追加的なコストが必要になることが想定される。
【００２０】
しかしながら、それらの材料によって従来使用されていたフィリング、インレイ、およびオンレイ用の材料を完全に代替することができ、従って品質を棄損することなく例えば１６種の材料に代えて僅か４種の材料のみを使用することが可能になる。その場合充填材を４つの歯色のみで保持すればよく、例えばクラウンと比べてフィリングの場合収縮が顕著に大きな重要性を有するため、充填材を比較的弾力的かつ特に確実に低収縮性に作成し得ることが好適である。
【００２１】
さらに意外なことに「不良品」を殆ど完全に削減することができる。以下に詳細に記述する特殊な方法によって、どの色も特に低頻度で使用されることはなく；むしろ全ての色が実質的に等しい頻度で使用されるような方式で色が判定される。
【００２２】
従って不良品は発生せず、保存期限が経過するまで在庫を保持することができるようにして歯色の追加発注を最適化することができる。
【００２３】
本発明によれば、前置工程中に多数の自然歯を分光測定する。その分光測定は、例えば３００，５００，あるいは１０００本の自然歯について実行することができる。その後測定された全ての歯の色値が色空間内、例えばＬａｂ色空間内に示される。その後それらは本発明に係る独自の方法に従って例えば３ないし６個、特に４個の三次元に延在しそれぞれがカテゴリに相当する色の雲（ｃｏｌｏｒ  ｃｌｏｕｄ）に分類される。
【００２４】
前記の分類は、各色の雲が実質的に同じ容積を有し、すなわち言い換えると、各色の雲が均等に分布された測定された歯の色値点を実質的に同じ数含むような方式で実行される。
【００２５】
各色の雲は基本的に凸型で、色空間内で三次元に延在する。
【００２６】
判定は任意に構成されたアルゴリズムによって実行することができる。その一例はｋ近傍アルゴリズムであり、それによれば所与のエントロピー閾値によって反復が中断されるまで反復的に分別を判定する。
【００２７】
この前置工程によってどの歯色が充填材のために用意されるかが判定され；従って合計４種の充填材歯色が存在し、それらがそれぞれ色の雲に相当する。
【００２８】
該当する４種の色の判定に際して、可能な最大の色エラー：デルタＥが所定の数値を上回らないように注意する必要がある。これは例えばデルタＥ＝５．０，５．５，６．０あるいは６．５に設定することができる。
【００２９】
そのような色差は近くで観察すると顕著に視認可能であるが、透明性の高い充填材においては全く許容可能である。このことは特に、合成材料の比較的低い不透明度といわゆるカメレオン効果に依存し、それによって色エラーが顕著に削減される。
【００３０】
遠心側充填材および上顎の咬合側充填材は色に関しては実質的に非重要である。
【００３１】
本発明によれば、充填材のために４色のうちの１色の歯色を選択し、その際視覚的に実行するか、または電子的に存在する歯色とのスキャンの比較によって実行する。
【００３２】
この歯色判定は、周知の方式によって例えば特許文献1に開示されているように最小二乗法アルゴリズムを使用して実行することもできる。
【００３３】
本発明に係る方法の好適な実施形態によれば、まず全ての判定および測定すべき自然歯の色値を凸型のシェルあるいは大きな雲として設定する。そのシェルあるいは雲が色空間内で三次元かつ非対称／長形に延在し、例えばデルタＥ＝４０の極めて大きな最大色差を有する。
【００３４】
このデータベースに基づいて、均等分布された補点の格子を色空間内に設定し、またシェルの外部の補点は演算的に消去する。
【００３５】
次に、例えば４個の点をカテゴリごとの始点として使用し、その際各点を１つのカテゴリに対応させる。
【００３６】
次に、各補点に対してその補点がどのカテゴリに最も近いかを判定し、その補点が該当するカテゴリの色を含むようにする。
【００３７】
次に、ある点が特定のカテゴリに属する確率に従って各点に対するエントロピーを計算する。
【００３８】
その際小さなエントロピー値が不正な分布に相当し、高いエントロピー値は適正な分布に相当する。
【００３９】
次に、最良のカテゴリと最劣のカテゴリについて始点を無作為の新しい点、特に近傍の点に変更する。
【００４０】
その始点を用いて再び処理を実行し、すなわち各補点に対してその補点がどのカテゴリに最も近いかを再び検査する。
【００４１】
累積されたエントロピー値が所定の閾値を超えるまで反復的に処理を実行する。
【００４２】
その端末条件に代えて、最劣のエントロピー値が所定の閾値を超過するかどうかを検査することもできる。
【００４３】
次に、そのようにして検出された４つの歯色で充填材が作成される。それらの材料は、標準色に比べて幾らか小さな不透明度、すなわち幾らか高い透明性を有する。
【００４４】
従って、美観的に極めて好適かつ保存性の観点からも効率的な、充填材に類する歯科補綴物を製造するためのシステムを提供することが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４５】
【特許文献１】ドイツ国特許出願公開第１０２００９０２３９５２号（Ａ１）明細書
【００４６】
本発明のその他の詳細、特徴、ならびに利点は、添付図面を参照しながら以下に記述する実施例の説明によって明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１ａ】三次元の色空間内で測定した自然歯の色値と点周囲のシェルを二次元で示した説明図である。
【図１ｂ】三次元の色空間内で測定した自然歯の色値と点周囲のシェルを二次元で示した説明図である。
【図１ｃ】三次元の色空間内で測定した自然歯の色値と点周囲のシェルを二次元で示した説明図である。
【図１ｄ】三次元の色空間内で測定した自然歯の色値と点周囲のシェルを二次元で示した説明図である。
【図２】図１ａないし図１ｄのシェル内とその外部に均等分布された補点を示した概略説明図である。
【図３】歯色を検出するために相互に隣接した４個の色の雲の判定を反復した結果を示した説明図である。
【図４】計算例の第１のステップに係る測定された色空間を示した説明図である。
【図５】計算例の第２のステップに係る選択された色空間の点を示した説明図である。
【図６】計算例の第３のステップに係る選択された色空間の点を示した説明図である。
【図７】計算例の第４のステップに係る選択された色空間の点を示した説明図である。
【図８】計算例の第４ａのステップに係る選択された色空間の点を示した説明図である。
【図９ａ】計算例の第５のステップに係る選択された色空間の点を示した説明図である。
【図９ｂ】計算例の第６のステップに係る選択された色空間の点を示した説明図である。
【図９ｃ】計算例の第７のステップに係る選択された色空間の点を示した説明図である。
【図９ｄ】計算例の第８のステップに係る選択された色空間の点を示した説明図である。
【図９ｅ】計算例の第９のステップに係る選択された色空間の点を示した説明図である。
【図９ｆ】計算例の第１０のステップに係る選択された色空間の点を示した説明図である。
【図９ｇ】計算例の第１１のステップに係る選択された色空間の点を示した説明図である。
【図１０】計算例の第５００００のステップに係る選択された色空間の点を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
図１ａにはＬａｂ色空間１４の点１２の雲１０が示されている。図１ａにおいて二次元の分布がＬおよびｂ軸にわたって記録されている。さらに包含シェル１６が形成されており、そのシェルが最も外側の点１２に沿って延在し、内部に全ての点１２が存在する。
【００４９】
図１ｂ、図１ｃおよび図１ｄにも同様に点１２とシェル１６が二次元に示されており、図１ｂには三次元の遠近図内においてｂがＸ方向、ａがＺ方向、さらにＬがＹ方向に示されている。
【００５０】
図１ｃには同じ点の雲がＬとａの次元で記録され、図１ｄにはｂとａの次元で記録されている。
【００５１】
分布から、数値Ｌ≦６８、ｂ＝２０ないし２５、およびａ＝４ないし６の場合に少数の点のみしか存在しないがそれでも点は存在し、他方例えば同じＬの値とｂの値でａ≦３あるいはａ≧７の場合は点がまったく検出されないことが理解される。一方、実施された３６８本の自然歯のサンプルの範囲内において、歯色Ｃ４は略ａ＝２、ｂ＝２４、およびＬ＝６２となり、すなわち実際に測定された数値の外側に存在する。
【００５２】
このことから、測定された自然歯において歯色Ｃ４は見当たらず従って目標の歯色として有意でないという命題が得られる。
【００５３】
図示されているように、シェル１６の縁部でそれぞれ測定された色値がすなわち三次元のシェルの角頂である。例えば点１８をそこから選び出すことができる。その点は図形的な線を介して同様にシェル１６上に存在する近隣の点と結合される。シェル１６は計算上凸型の表面によって形成することができるものの、多面体として図示されており、その際シェルは点１８と同様な点によって形成されている。
【００５４】
図２により、補点２０の三次元のグリッドあるいは格子が有意の色空間上に形成されることが示されている。補点はシェル１６の内側および外側の両方に存在するが、実用において外側に存在する点は消去あるいは計算上遮閉される。
【００５５】
次に、パターン化された方法、特にｋ近傍アルゴリズムを用いて、任意の４個の始点を設定した後図３に示された色の雲２２，２４，２６および２８が補点２０に基づいて形成され、それらの色の雲中に図１の全ての点１２が存在する。
【００５６】
それらの色の雲２２ないし２８が４つのカテゴリに相当する。各色の雲の幾何学上の中心３０，３２，３４および３６が目的の歯色に相当する。測定された色空間内、すなわち雲１０内において、各隣接する中心３０ないし３６と任意の歯色との間の色差に、所与の閾値、この実施例においてはデルタＥ＝５．８として判定された閾値よりも大きなものは存在しないことが理解される。
【００５７】
具体的計算例
【００５８】
［ステップ１］
図４に示されるように、三次元のＬａｂ色空間内に無数の点が記録されている。それらの点が測定された自然歯の歯色に相当する。それが歯色の空間を定義する（図１ａおよび図１ｂ参照）。
【００５９】
赤い点の周りで青い面がシェル１６を形成する。
【００６０】
［ステップ２］
次に、赤い点の中から無作為に４個を選択してカテゴリ値として定義する。カテゴリ値の数をｋとし、すなわちここでｋ＝４である。
【００６１】
このことは図５から理解される。
【００６２】
この場合に以下のＬａｂ数値が得られる：
Ｌ        ａ        ｂ
カテゴリ１    ７９．５    １．８    １６．３
カテゴリ２    ７０．９    ３．６    ２２．６
カテゴリ３    ７０．２    ７．０    ２４．５
カテゴリ４    ６６．９    ４．１    ２４．１
【００６３】
［ステップ３］
全ての点を１つのカテゴリに割り当てる。その割り当ては、該当するカテゴリ値への色差を利用して実施され、そのことからこのアルゴリズムを「近傍」アルゴリズムと呼称する。
【００６４】
図６の上部にはカテゴリ確立ｐ（ｊ）が示されており、すなわちある点がカテゴリｊに属する確率が示されている。
【００６５】
ｋ＝４の場合、ｊは１，２，３および４の数値とし得る。
【００６６】
ここで：２１％の点がカテゴリ１に属し、５１％がカテゴリ２、１８％がカテゴリ３、および９％がカテゴリ４に属する。
【００６７】
数値Ｅはエントロピーである。この数値は全てのカテゴリが同数（すなわちそれぞれ２５％）の点を含む場合に最も高くなる。従ってＥ／Ｅ｛ｍａｘ｝の最大値は１になる。
【００６８】
ここでは、０．８６５が達成された。
【００６９】
［ステップ４］
最小および最大のカテゴリ（ここでは：ピンク色と水色の点、図７参照）において新しいカテゴリ値を判定する。それらはカテゴリ２と４である。ピンク色のカテゴリに全てのピンク色の点を含ませ、その中で無作為に新しい点をカテゴリ値として設定する。同じことを水色についても実行する。
【００７０】
緑色と青色のカテゴリ値は同じままである。
Ｌ        ａ        ｂ
カテゴリ１    ７９．５    １．８    １６．３
カテゴリ２    ７５．２    ２．９    ２４．８
カテゴリ３    ７０．２    ７．０    ２４．５
カテゴリ４    ６５．５    ５．７    ２８．８
【００７１】
［ステップ４ａ］
図８において再び全ての点についてカテゴリ値への色差を利用して割り当てを判定する。
【００７２】
図８の上部に記録されているように、新しい確立と新しいエントロピーが得られる。
【００７３】
［ステップ５］
さらに、全工程を何度も繰り返して実行する（まず図９ａ参照）。カテゴリ３および４は確立において極端な数値を有していたため新しく設定する必要がある。
【００７４】
Ｌａｂ数値は図９ａの上部左側に記録され、確率ｐ（ｊ）とエントロピーＥが上部右側に記録されている。
【００７５】
［ステップ６］
次の反復工程が図９ｂに示されている。
【００７６】
［ステップ７］
次の反復工程が図９ｃに示されている。
【００７７】
［ステップ８］
次の反復工程が図９ｄに示されている。
【００７８】
［ステップ９］
次の反復工程が図９ｅに示されている。
【００７９】
［ステップ１０］
次の反復工程が図９ｆに示されている。
【００８０】
［ステップ１１］
次の反復工程が図９ｇに示されている。以下同様。
【００８１】
［ステップ５００００］
５００００番目の反復工程が図１０に示されている。
【００８２】
以下のＬａｂ数値が得られた：
Ｌ        ａ        ｂ
カテゴリ１    ７６．８    ３．８    １５．９
カテゴリ２    ７０．３    ５．８    ２５．８
カテゴリ３    ６９．５    ３．９    １８．４
カテゴリ４    ７２．４    ２．６    ２４．４
【００８３】
［ステップ５０００１］
各カテゴリ内の全ての点の平均値を求める。それが本発明に係る方法のＬａｂ数値を成す。
【００８４】
［ステップ５０００２］
この例は反復プロセスを示している。
【００８５】
好適な実施形態においてアルゴリズムが多数回実行され、最良の結果（各カテゴリ内に同数の点をそれぞれ有していて最大のエントロピーを有する結果）を最適な結果として採用する。
【００８６】
最終的に請求項１３の数値が得られる：
Ｌ        ａ        ｂ
カテゴリ１    ７５．８    ２．７    １７．２
カテゴリ２    ７４．２    ３．８    ２２．７
カテゴリ３    ６９．９    ５．８    ２６．２
カテゴリ４    ７０．０    ４．３    １９．５
【図１ａ】
2020065938.tif 000003
【図１ｂ】
2020065938.tif 000004
【図１ｃ】
2020065938.tif 000005
【図１ｄ】
2020065938.tif 000006
【図２】
2020065938.tif 000007
【図３】
2020065938.tif 000008
【図４】
2020065938.tif 000009
【図５】
2020065938.tif 000010
【図６】
2020065938.tif 000011
【図７】
2020065938.tif 000012
【図８】
2020065938.tif 000013
【図９ａ】
2020065938.tif 000014
【図９ｂ】
2020065938.tif 000015
【図９ｃ】
2020065938.tif 000016
【図９ｄ】
2020065938.tif 000017
【図９ｅ】
2020065938.tif 000018
【図９ｆ】
2020065938.tif 000019
【図９ｇ】
2020065938.tif 000020
【図１０】
2020065938.tif 000021
【外国語明細書】
2020065938000001.pdf