(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯科インプラント（１２）の位置および方向を決定するための方法であって、
前記歯科インプラント（１２）に接続された走査体（１１）の表面を走査するステップであって、複数のデータ点（３１）が測定され、前記複数のデータ点は、前記走査体（１１）の前記表面上に位置する点（３１）の位置に対応する、歯科インプラント（１２）に接続された走査体（１１）の表面を走査するステップ、または、
前記歯科インプラント（１２）に接続された走査体（１１）の前記表面上に位置する点（３１）の位置に対応する複数のデータ点（３１）を有するデータセットをコンピューティング装置にロードするステップであって、前記走査体（１１）は、前記走査体（１１）と前記インプラント（１２）を接続する手段を有する下端部（２２）と、走査幾何形状（２１）を有する上端部（２３）と、を備える、ステップ、
を含み、
前記走査体（１１）の前記表面は、複数の平面領域（２４）を含み、あらゆる可能な視点から、視認可能な前記平面領域（２４）の少なくとも３つが、少なくとも部分的に視認でき、さらに、
前記データ点（３１）に基づいて少なくとも３つの平面（３２）を再構成するステップと、
前記再構成された平面（３２）の交差情報を再構成するステップであり、前記交差情報が、１つまたは複数の真っ直ぐな交差線（３３）、および／または１つまたは複数の交点（３４）を含むステップと、
前記再構成された交差情報の少なくとも一部に基づいて、前記インプラント（１２）の前記位置および前記方向を決定するステップと、
を備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記インプラント（１２）の前記位置および前記方向を決定する前記ステップが、
再構成された真っ直ぐな交差線（３３）を、前記走査体（１１）の物理的な縁部（２６）と関連付けるステップと、
再構成された交点（３４）を、前記走査体（１１）の物理的なコーナ（２５）と関連付けるステップと、
のうちの１つまたは２つを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記平面（３２）の再構成のために使用されるすべての前記点（３１）の位置が、前記走査体（１１）の前記表面上の平面領域（２４）の内側に位置することを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記インプラント位置の前記決定が、少なくとも１、２、または３箇所の再構成された交点（３４）、および少なくとも１、２、または３本の再構成された真っ直ぐな交差線（３３）に、かつ／または少なくとも２、４、６、または８箇所の再構成された交点（３４）に、かつ／または互いに交差する少なくとも２本の再構成された真っ直ぐな交差線（３３）に基づくことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記平面を再構成する前記ステップが、前記データ点（３１）のサブセットを通過する平面（３２）をフィッティングするステップを含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記インプラント（１２）の前記位置および前記方向を決定する前記ステップが、前記走査体（１１）、および／または前記インプラント、および／または前記走査体（１１）と前記インプラント（１２）との間にある他の部品の既知の寸法にさらに基づくことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記インプラント（１２）の前記位置および前記方向を決定する前記ステップが、前記走査体（１１）と前記インプラント（１２）との間のアダプタ部品（１３）に基づいていることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
走査工程中に決定される、または、前記コンピューティング装置にロードされたデータセットから得られる情報に基づいて、デジタルモデルを生成するステップをさらに含み、前記デジタルモデルが三次元であり、また前記デジタルモデルが、患者の口の内側の前記インプラントを少なくとも部分的にモデル化することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記隣接する歯（１６）と前記歯肉（１７）についての情報が前記走査工程中に決定された場合、または、前記コンピューティング装置にロードされた前記データセットから得られた場合、前記デジタルモデルが、前記インプラント（１２）に隣接する歯（１６）をモデル化すること、および／または前記インプラント（１２）の隣の歯肉（１７）をモデル化することを含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記走査体（１１）の前記表面を走査する前記ステップが、前記走査体（１１）が患者の口の内側に位置している間に行われる、または前記走査体（１１）の前記表面を走査する前記ステップが、前記走査体（１１）が物理モデルに取り付けられている間に行われることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記物理モデルが、患者の口の一部の状況を反映していることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
請求項１〜１１に記載の方法を実行するためのコンピューティング装置、および／または請求項１〜１１に記載の方法を実施するためのコンピュータ実行可能命令が記憶されたコンピュータ可読媒体。
【請求項１３】
歯科インプラント（１２）の位置および方向を決定するための走査体（１１）であって、
前記走査体（１１）を前記インプラント（１２）と接続するための手段を備えた下端部（２２）であって、前記走査体（１１）が前記インプラント（１２）に直接接続される、または前記走査体（１１）がアダプタ部品（１３）を介して前記インプラント（１２）に接続される、下端部（２２）と、
走査幾何形状（２１）を有する上端部（２３）と、
を備え、
前記走査幾何形状（２１）の前記表面が、複数の平面領域（２４）を備え、前記複数の平面領域（２４）は、前記走査体の前記上端部と前記下端部とを連結する前記走査体の長手方向軸を有する前記走査体の長手方向軸に対して異なる方向角を有する少なくとも３つのタイプの平面領域を含み、少なくとも１つのタイプの平面領域の長手方向軸に対する方向角が、３０°〜６０°の範囲内にあり、１つのタイプの平面領域は、長手方向軸に平行であり、少なくとも２つのタイプの平面領域のコーナの数が異なっており、前記複数のタイプのうち１つの特定の平面領域が、複数の辺を有し、すべての前記辺の長さが等しく、または前記複数の平面領域が、異なる長さの少なくとも２つ、もしくは少なくとも３つの辺を有しており、これにより、あらゆる可能な視点（１４）から、少なくとも部分的に視認可能な少なくとも３つの前記平面領域（２４）が存在し、可能な視点（１４）が、前記走査幾何形状（２１）と同じ高さに、またはその上方に位置しており、視点（１４）は、前記走査体（１１）の前記方向が、前記上端部（２３）が上方を指し、かつ前記下端部（２２）が下方を指すような場合には、前記走査幾何形状（２１）の上方に位置し、また前記視点（１４）は、前記走査体（１１）の最も高い端部（２３）より高い任意の位置にあることを特徴とする走査体（１１）。
【請求項１４】
前記走査幾何形状（２１）が、多面体であり、前記走査幾何形状（２１）が、第１のコーナ（２５）、および少なくとも３つのさらなるコーナ（２５）を備え、少なくとも３つの前記さらなるコーナが平面（３２）を画定し、また前記第１のコーナ（２５）が、前記平面（３２）の外側に存在することを特徴とする請求項１３に記載の走査体（１１）。
【請求項１５】
前記走査体（１１）が、前記走査体（１１）を特定タイプのインプラント（１２）と関連付ける、かつ／または特定タイプのアダプタ部品（１３）と関連付けるコーディング（２７）をさらに備えることを特徴とする請求項１３または１４に記載の走査体（１１）。
【請求項１６】
前記コーディング（２７）が、あらゆる可能な視点（１４）から前記コーディング（２７）を視認できるように位置しており、その場合、可能な視点（１４）が前記コーディング（２７）と同じ高さに、またはその上の横方向に位置し、視点（１４）は、前記走査体（１１）の前記方向が、前記上端部（２３）が上方を指し、かつ前記下端部（２２）が下方を指すような場合には、前記コーディング（２７）の上の横方向に位置し、また前記視点（１４）は、前記走査体（１１）の前記最も高い端部（２３）よりも高い任意の位置に位置することを特徴とする請求項１５に記載の走査体（１１）。
【請求項１７】
前記コーディング（２７）が、１つまたは複数のリブ、および／またはチャネル、および／または色付きのリングを備えることを特徴とする請求項１５または１６に記載の走査体（１１）。
【請求項１８】
前記走査幾何形状（２１）の一部が光反射性であり、かつ／または前記走査幾何形状（２１）の一部が非光反射性であることを特徴とする請求項１３〜１７のいずれか一項に記載の走査体（１１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンピューティング装置により実行することができ、かつ／またはコンピュータ実行可能命令の形でコンピュータ可読媒体に記憶できる、歯科インプラントの位置および方向を決定するための方法に関する。さらに、本発明は、歯科インプラントの位置および方向を決定するための走査体に関する。
【背景技術】
【０００２】
１本の歯または数本もの歯を置き換える必要のある人工歯置換の分野では、対応する義歯は、通常、患者の顎の骨に固定される（例えば、ねじ状の）歯科インプラントを介して、患者の口中に固定される。例えば、隣接した２本の歯の間に歯科インプラントを配置するためのスペースは、通常、十分にあるが、その状況は、対応する義歯に関しては扱いにくいものである。品質的に、かつ美的に良好な結果を得るために、義歯は、一方では、隣接する歯の間にほぼ完全に適合する必要があり、他方では、義歯とインプラントとの間の接続が、非常にしっかりと固定される必要があるが、それは、基本的に接続に遊びがない場合に達成されうる。口腔環境内における義歯の最終的な位置の他に、義歯を、実際に２本の隣接する歯の間に挿入できることを保証し、同時に、インプラントに接続できることを保証することも有益である。
【０００３】
上記で述べたタスクおよび要件を達成するために、可能な解決策は、一定の精度で、隣接する歯、およびこれらの隣接する歯の間の歯肉に対する歯科インプラントの位置および方向を決定することである。通常、この決定を、インプラントを直接視認できない（例えば、インプラントが、歯肉の上縁部より下方にあるなどの）状況で行う必要がある。
【０００４】
従来技術では、走査体をインプラントに取り付けて、走査体の位置および方向を測定し（例えば、光学式走査法を用いて）、かつ走査体の位置および方向に対するインプラントの位置および方向を求めることにより、歯科インプラントの位置および方向が決定される。いくつかの場合では、走査手順は、患者の口の状況を表すモデルを用いて行われるが、他の場合には、その手順は患者の口中で直接行われる。最先端の技術では、様々な幾何学的特性を備えた様々なタイプの走査体が使用される。
【０００５】
走査体の位置および方向が知られた後、この情報は、前記インプラントの方向および位置を得るために使用される。歯科インプラントおよび走査体は、高い精度で製作することができるが、上記で述べた走査手順は精度が劣る可能性があり、走査体のコーナもしくは縁部など、明確に認識できる部分が部分的に見えるだけである場合は特にそうである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、本発明により解決すべき問題は、高い精度で歯科インプラントの位置および方向を決定することである。同時に、走査手順が比較的簡単であることが望ましく、長時間にわたる走査手順を回避すべきである患者の口中で直接走査が行われる場合は特にそうである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記で述べた問題は、請求項１の方法、請求項１０のコンピューティング装置およびコンピュータ可読媒体、および請求項１１の走査体により解決される。
【０００８】
本発明の好ましい実施形態は、従属請求項で記述される。
【０００９】
一実施形態における歯科インプラントの位置および方向を決定するための方法は、走査手順と再構成手順の組合せである。走査手順中、インプラントに接続された走査体の表面は、走査体の表面上に位置する点の位置に対応する複数のデータ点を測定することにより走査される。他の実施形態では、走査体の表面上に位置する点の位置に対応する複数のデータ点を有するすでに存在するデータセットが、歯科インプラントの位置および方向の再構成を行うためにロードされる。このようなデータセットは、上記で述べた、または以下で述べる走査法により得ることができる。再構成の段階中に、これらのデータ点は、少なくとも３つの平面を再構成するために使用される。再構成された平面から、交差情報が求められる。交差情報は、少なくとも２つの平面が互いに交差する真っ直ぐな交差線、および／または少なくとも３つの平面が互い交差する、または真っ直ぐな交差線が平面と交差する、または少なくとも２本の真っ直ぐな交差線が互いに交差する交点を含む。前述の再構成された交差情報を用いて、インプラントの位置および方向を決定することができる。この決定は、再構成された交差情報の一部だけに基づくことができるが、あるいはすべての利用可能な再構成された交差情報に基づくことも可能であり多少精度を高めることができるが、それはインプラントの位置および方向が制約され過ぎるからである。好ましい実施形態では、交点は、少なくとも３つの再構成された平面から直接再構成される。
【００１０】
走査体の表面上の走査点は、必ずしもコーナまたは縁部に一致する必要のないことに留意されたい。平面領域内の任意の点を、上記で述べた再構成手順に使用することができ、それにより、走査手順が簡単になる（例えば、比較的、扱いやすい数の点を走査することで十分である）。完全に対応する領域の内側に存在する点（すなわち、平面の再構成に使用される点は、走査体のコーナまたは縁部に位置していない）だけが、平面の再構成に使用されることが好ましい。歯科インプラントの位置および方向を決定するためには、最小で９箇所の点を走査する必要があるに過ぎない。再構成段階で、十分な数の利用可能な良好な品質の点が存在することを確実にするために、例えば、２０〜１００の箇所、通常、９箇所を超えるが点が走査される。原理的には、走査する箇所の上限はない。しかし、点の数が増加すると走査を行うための時間も増加する。したがって、走査する点の数は１万箇所未満、あるいはさらに千箇所未満であるようにすべきである。
【００１１】
好ましい実施形態では、インプラントの位置および方向の決定は、再構成された幾何学的要素を、走査体の物理的な幾何学的要素と関連付けるステップを含む。例えば、再構成された平面を、走査体の表面の物理的な平面領域と関連付けることができる。代替的には、またはさらに、再構成された真っ直ぐな交差線は、走査体の物理的な縁部と関連付けることができ、かつ／または再構成された交点は、走査体の物理的なコーナと関連付けることができる。物理的なコーナ（および縁部も）は、数学的な意味における完全なコーナではなく、通常０．０５ｍｍ未満である曲げ半径を有する丸みの付いたコーナ（または縁部）であることに留意されたい。再構成される幾何学的オブジェクトは、実際に走査された走査体の一部の物理的な幾何学的オブジェクトに対応することを理解されたい。
【００１２】
インプラントの位置および方向を決定できるためには最小の情報が必要である。１つの可能性は、１箇所の再構成された交点および１本の再構成された真っ直ぐな交差線を用いて、かつ／または２箇所の再構成された点を用いて、かつ／または互いに交差する２本の再構成された真っ直ぐな交差線を用いて、インプラントの位置および方向を再構成することである。さらに、上記で述べた最小の情報と共にさらなる情報に基づいて、インプラントの位置を測定することが可能であり、あるいは少なくとも３つの再構成された平面に基づいて、直接インプラントの位置を測定することも可能である。データ点から平面を再構成することは、データ点のサブセットに基づいて行われることが好ましい。利用可能なデータ点が３箇所に過ぎない場合、対応する平面は簡単に計算される。しかし、平面を再構成するために利用可能な点が３箇所を超える場合、データ点を通る平面を当てはめることは可能である。このために、標準のフィッティング手順を使用することができる（例えば、χ２ベースのフィッティング手順）。さらに、インプラントの位置および方向の決定は、通常、再構成された幾何学的情報に加えて、走査体、および／またはインプラント、および／または走査体とインプラントとの間にある他の部分の寸法に関する情報に基づく。走査体とインプラントとの間に位置するこのような部分は、例えば、アダプタ部品であり、それにより、同じ走査体を別タイプのインプラントと共に使用できるようになる。さらに、アダプタ部品は、（例えば、走査体の上部が、咬合面の下方に下がり過ぎている場合に）走査体の高さを調整するために使用することができるが、あるいはいくつかの場合では、アダプタ部品は、（例えば、インプラントの方向が、垂直からかなり離れている場合に）インプラントに対する走査体の角度を適合させるために有効なものである。
【００１３】
本発明の他の実施形態では、歯科インプラントの位置および方向を決定するための方法は、患者の口の内側でインプラントの少なくとも一部のデジタル／仮想モデルを生成することをさらに含む。デジタル／仮想モデルは、例えば、義歯の挿入を調べるために有用である様々な角度からモデルを見ることができるように、３次元であることが好ましい。デジタル／仮想モデルはさらに、隣接する歯に関する情報、およびインプラントの近傍における歯肉に関する情報を、ただし、この情報が利用可能である場合には、反映することができる（例えば、走査手順中にさらに測定され、あるいは何らかの種類のデータベースから取得される）。
【００１４】
通常、走査手順は、それぞれ、歯科医および歯科技工士により製作された物理モデルに対して行われ、それは、患者の口中の状態を反映しており、かつ患者の口中のインプラントに対応するインプラント類似物を含む。通常、患者の口の関係する部分だけがモデル化される。物理モデルを利用することにより、例えば、義歯の挿入手順をテストすることが可能になり、または患者が対応可能である必要のない歯科検査室で走査することが可能になる。代替的には、走査手順は、インプラントがすでに、患者の顎の骨に固定されており、かつ走査体がインプラントに取り付けられている患者の口中で、直接行うこともできる。
【００１５】
本発明はさらに、上記で述べた方法ステップを実施することのできるコンピューティング装置に関する。このために、走査装置は、通常、コンピューティング装置に接続され、また走査データ（例えば、データ点）は、コンピューティング装置に直接転送される。しかし、ＩＲ送信、電気通信システムを用いて、またはデータ記憶手段を用いてデータを転送するなど、様々な方法で走査情報を提示することも可能である。さらに、本発明は、前記命令が実行されたとき、上記で述べた方法ステップを実施するためのコンピュータ実行可能命令をその上に記憶させたコンピュータ可読媒体に関する。さらに、コンピューティング装置、および／またはコンピュータ可読媒体が、走査装置の一部である可能性も存在する。
【００１６】
本発明の他の態様は、歯科インプラントの位置および方向を決定するための走査体に関する。走査体は、走査体をインプラントと接続することを可能にする下端部を有し、その場合、走査体は、通常、アダプタ部品を介してインプラントに接続されるが、走査体がインプラントに直接接続される他の実施形態もある。さらに、走査体は、走査手順中に走査される走査幾何形状を備える上端部を有する。走査幾何形状は、その表面が、平面領域の少なくともいくつかを走査手順中に部分的に視認できる必要のある複数の平面領域を備えることを特徴とする。これは、あらゆる可能な視点から、少なくとも３つの平面領域が、少なくとも部分的に視認できる必要のあることを意味している。走査体の上端部が上方を指しており、また走査体の下端部が下方を指している場合、可能な視点は走査体の上方に位置するか、あるいは前記走査幾何形状と同じ高さに（側に）ある。これらの視認可能要件の考えは、少なくとも３つの平面領域が、走査幾何形状の高さの上方の任意の点から、または走査幾何形状と同じ高さで、少なくとも部分的に視認できることを保証することであり、それは、これらの少なくとも３つの平面領域の走査情報が使用されて、一実施形態では、走査体に接続された対応する歯科インプラントの位置および方向を決定するために必要な少なくとも３つの平面を再構成するからである。走査幾何形状の少なくとも３つの平面が、側部から視認できる可能性を必要とすることは、隣接する歯に対するインプラントの位置が、患者の反対側の顎から測定される場合、（例えば、上顎の歯、および下顎の歯が互いに接触する場合、患者が、新しい義歯を用いて適正に噛めることを保証するために）特に有用である。
【００１７】
考えられる様々なタイプの走査幾何形状があり、通常、それは多面体である。走査体の全体形状はほぼ円筒形であり、その場合、走査体の長手方向軸は、走査体の下端部の中心と上端部の中心を接続している。複数の平面領域を、走査体の長手方向軸に対して様々な角度から視認できることが必要であるため、本発明の好ましい実施形態では、少なくとも３つの視認可能な平面領域のうち少なくとも２つが、長手方向軸に対して異なる角度方向を有することが必要であり、異なる方向角を有する少なくとも３つのタイプの平面領域であることがさらに好ましい。少なくとも１つのタイプの平面領域の長手方向軸に対する方向角は、３０°〜６０°、または４０°〜５０°の範囲に含まれると有利である。さらに、走査体の長手方向軸と直角をなす１つのタイプの平面領域があることが好ましく、かつ／または走査体の長手方向軸に平行である１つのタイプの平面領域があることが好ましい。さらなる実施形態では、様々な数のコーナ、および／または様々な数の辺、および／または様々な長さの辺を備える少なくとも２つまたは３つのタイプの平面領域が存在することが必要である。他の好ましい実施形態では、走査幾何形状は、少なくとも４つの視認可能なコーナを備え、前記４つの視認可能なコーナの内３つが平面内にあり、また前記４つのコーナのうちの１つが前記平面の外にある。様々な特徴を有する平面領域のタイプの数、および／または特定の配置の視認可能なコーナの数に関する要件は、少なくとも３つの必要な平面領域が、あらゆる可能な視点から容易に視認できることを保証することを助ける。さらに、上記で述べた要件は、通常、８または１５を超えるいくつかの平面、および／または、通常、５または１１箇所を超えるいくつかのコーナをそれぞれ有する幾何形状を走査できるようにする。原理的には、平面の数およびコーナの数のそれぞれには上限はない。しかし、平面／コーナの数が多い場合、個々の平面のサイズは、小さくなり、さらに複雑な走査手順となる可能性がある。したがって、それぞれ、２０、３０、５０、もしくは１００の平面、および／または３０もしくは５０箇所のコーナの上限が望ましい。さらに、走査幾何形状は、三角形および／または正方形および／または五角形および／またはさらに複雑な形状など、様々な形状を備えた様々なタイプの平面領域を含む。
【００１８】
本発明の他の実施形態では、走査体は、走査体を特定タイプのインプラントと、かつ／または特定タイプのアダプタ部品と関連付けるコーディングを含む。このために、通常、リブおよび／またはチャネルおよび／または色付きリングが、走査幾何形状のすぐ下に配置される。コーディング、またはコーディングが予想される領域は、走査手順中に、あらゆる可能な視点から視認できる必要があるが、その場合、可能な視点は、それに従って、走査幾何形状に関する可能な視点に規定されるが、コーディングを上から直接視認可能である必要はないが、コーディングまたは走査体、それぞれの上の横方向からだけ視認できる必要があるという差がある。走査手順中にコーディングが視認できない場合、コーディング情報、または各識別情報は、「手動で」（例えば、ユーザがコーディングを見て、そのコーディングにより表される対応する情報を参照することにより）取得することができる。さらに、コーディングは、文字および／または数および／または他の記号を含むこともできる。
【００１９】
コーディングはまた、アダプタ部品の一部であり、特定のインプラントを指すことができるが、それは、アダプタ部品上のコーディングを走査することにより、インプラントの、例えば、タイプもしくはサイズを決定できることを意味する。
【００２０】
本発明のさらなる実施形態では、走査体の走査幾何形状は、例えば、走査幾何形状のいくつかの部分は光反射性であり、かつ／または走査幾何形状のいくつかの部分は、非光反射性であり、平面領域の一部だけが光反射性で、平面領域の残りの部分は非光反射性である（例えば、平面領域の内側部分は光反射性であるが、平面領域の境界領域では光を反射しない）。この方法では、走査／再構成手順中に平面領域を認識することを簡単化することが可能になる。代替的には、平面領域を容易に検出できるようにするために、異なる反射係数を有する異なる領域を有することで十分である可能性もある。
【００２１】
本発明はまた、１組のアダプタ部品と組み合わせた走査体を指しており、走査体を、様々なアダプタ部品により様々なインプラントに取り付けることができる。各アダプタ部品は、特定のインプラントに対応しており、また異なるインプラントに対しては、異なるアダプタ部品が提供されることが好ましい。好ましくは、各アダプタ部品は、光学的に走査できるコーディングを備え、コーディングにより、アダプタ部品に対応するインプラントのタイプ、またはインプラントのサイズを識別することが可能になる。アダプタ部品は、通常、ねじまたはキャッチャを用いてインプラントの上部に固定される。恒久的に接続することが望ましい場合、アダプタ部品はまた、インプラントに接着することもできる。
【００２２】
本発明の可能な実施形態のさらなる諸態様は、図１、２ａ〜２ｅ、および３ａ〜３ｆから明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】歯科インプラントの位置および方向を決定する場合の全体的な状況を示す図である。
【図２ａ】走査体の様々な実施形態を示す図である。
【図２ｂ】走査体の様々な実施形態を示す図である。
【図２ｃ】走査体の様々な実施形態を示す図である。
【図２ｄ】走査体の様々な実施形態を示す図である。
【図２ｅ】走査体の様々な実施形態を示す図である。
【図３ａ】歯科インプラントの位置および方向の決定に関するステップを示す図である。
【図３ｂ】歯科インプラントの位置および方向の測定に関係するステップを示す図である。
【図３ｃ】歯科インプラントの位置および方向の測定に関係するステップを示す図である。
【図３ｄ】歯科インプラントの位置および方向の測定に関係するステップを示す図である。
【図３ｅ】歯科インプラントの位置および方向の測定に関係するステップを示す図である。
【図３ｆ】歯科インプラントの位置および方向の測定に関係するステップを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１では、歯科インプラント１２の位置および方向を決定するための可能な構成が示されている。その構成は、患者の口中の状況を、または患者の口のモデルの状況を反映している。インプラント１２は、顎の骨１８に固定される。骨１８の上には、歯肉１７の層が存在する。走査体１１は、歯肉１７の高さの上方に部分的に位置するアダプタ部品１３を介してインプラント１２に取り付けられる。走査体１１の左および右に、２本の隣接する歯１６が示されている。しかし、いくつかの場合には、インプラント１２の隣に、１本だけの隣接する歯１６が存在する。走査体１１および／またはインプラント１２および／またはアダプタ部品１３の長手方向軸１５は、それぞれ、必ずしも正確に垂直ではなく、あるいは骨１８の表面に対して正確に直角ではないことに留意されたい。さらに、走査体１１の走査幾何形状２１を走査する場合、走査装置の視点１４は、必ずしも走査体１１の正確に上方に位置しておらず、視点１４は、走査体１１の幾何形状２１の横に、かつ／または側部に位置することもできる。良好な走査結果を達成できるために、走査体１１の最も高い部分２３は、隣接する歯１６の高さにより規定される咬合面１９の高さに、またはそれより下に存在する。通常、骨１８の表面と、咬合面１９との間の距離は、約９ｍｍ〜１１ｍｍであり、それは、走査体１１が、これらの値未満の長さを有しているべきであることを意味する。しかし、走査体１１が短すぎる（咬合面１９に対して低すぎる）場合、適切なアダプタ部品１３を用いることにより、長さを延ばすことが可能である。他方で、走査体１１が長すぎる（部分的に咬合面１９の上にある）場合、歯または残りの歯部分を走査するように適合された走査通路（scan corridor）からはずれる可能性が高くなる。走査通路の典型的な寸法は、１５ｍｍ〜２０ｍｍ×１５ｍｍ〜２０ｍｍであり、長さは２０ｍｍ〜５０ｍｍ、または３０ｍｍ〜４５ｍｍである。走査通路は、（その長さに対して直角の断面で）正方形、または長方形の横断面を有することができる。
【００２５】
図１で示すシナリオは、１つの可能性に過ぎない。他の多くの可能なシナリオも存在する。例えば、２本の歯が失われている可能性もあり、それは、２本の隣接する歯１６の間でより大きな間隙が生ずる結果になる。後者のシナリオは、通常、２つの歯科インプラント１２を含むことになり、そのインプラント１２の、相手に対する相対的な位置および方向は、２つの走査体１１を用いることにより決定することが可能であるが、その場合、各走査体は２つのインプラント１２の一方に接続されることになる。他のシナリオは、３つまたはそれ以上のインプラント１２、およびいくつかの走査体１１を、それぞれ備えることができる。
【００２６】
図２ａ〜２ｅは、走査体１１のいくつかの実施形態を示しており、各走査体１１は、インプラント１２またはアダプタ部品１３に取り付けることのできる下端部２２と、走査幾何形状２１を備える上端部２３を有する。走査幾何形状２１は、コーナ２５および辺２６を有するいくつかの平面領域２４を備え、その場合、辺２６はまた、走査幾何形状２１の縁部２６と見なすこともできる。図２ａの特定の場合では、走査幾何形状２１は、平面領域２４として、６つの正方形と６つの三角形からなる。しかし、例えば、図２ｄおよび２ｅで示すものなど、走査幾何形状２１の他の可能なタイプがある。図２ｄの走査幾何形状２１は、３つのタイプの平面領域２４から、すなわち、１つの正方形の平面領域２４、第１のタイプの４つの五角形領域２４、および第２のタイプの４つの五角形領域２４からなる。図２ｅの場合では、走査幾何形状２１は、２つのタイプの平面領域２４、すなわち、１０つの三角形および６つの五角形を含む。図２ｂおよび２ｃでは、図２ａの走査体１１が、走査幾何形状２１の真下にさらなるコーディング２７を備えて示されているが、コーディング２７が、走査幾何形状２１の一部であることも可能であるはずである。図２ｂでは、コーディング２７は、走査体１１の周囲の単一のチャネルであり、また図２の場合では、コーディング２７は、２本のリブからなる。走査幾何形状２１に関して、コーディング２７、またはコーディング２７を予想するはずの領域（例えば、空白（ｖｏｉｄ）コーディング２７がある場合）は、走査手順中に、走査体１１を、コーディング２７を走査／認識することにより識別できるように、あらゆる可能な視点１４から視認できる必要がある。
【００２７】
図３ａ〜３ｆでは、走査手順およびデータ処理のいくつかのステップが示されている。図３ａは、一連の（データ）点３１を取得することにより走査される例示的な平面領域２４を示している。平面領域２４の内側にある（おそらく、境界も含めた）点３１が、平面３２を再構成するために使用される。通常、平面３２は、特定の選択基準を用いて、データ点３１の受入れ、および拒否を含むことのできる（例えば、平面３２の第１の推定からは離れすぎている点３１は拒否される）フィッティング手順を用いて再構成される。互いに交差する２つの平面が再構成された場合、真っ直ぐな交差線３３を、図３ｃで示すように求めることができる。さらに、互いに交差する２本の真っ直ぐな交差線３３がある場合、図３ｄで示すように、交点３４を再構成することができる。交点３４はまた、交点３４が対応するコーナ２５に隣接する平面領域２４に対応する平面３２と、３つの平面、またはさらに４、５以上の平面３２との交差から決定することもできる。後者の場合は、真っ直ぐな交差線３３の明示的な再構成を必要とせず、したがって、図３ｃで示されたステップは除外される。暗黙的に、１つの交点３４の再構成は、少なくとも３つの再構成された平面３２を、または３つの平面領域２４を、それぞれ必要とする。図３ｅで、物理的な幾何学的要素と、再構成された幾何学的要素との対応関係が求められる。例えば、交点３４は、コーナ２５に対応し、また真っ直ぐな交差線３３の一部は、辺／縁部２６に対応する。さらに、平面３２の一部が物理的な平面領域２４に対応する。この対応関係情報を用いて、平面領域２４のデジタル／仮想モデルを構築することができる。仮想平面領域２４’は、再構成された交点３４に対応するいくつかの仮想コーナ２５’と、再構成された真っ直ぐな交差線３３の一部に対応するいくつかの仮想の辺２６’とからなる。このように、全体の幾何形状２１のモデルを作成することが可能であり、あるいは全体の走査体１１、歯科インプラント１２、アダプタ部品１３のデジタル／仮想モデル、および患者の口の一部のデジタル／仮想モデルも、それぞれ作成することが可能である。しかし、後者の場合、さらなる走査情報、および／またはさらなる記憶情報（例えば、データベースから得られるもの）が必要である。
【００２８】
図３ａ〜３ｆを用いて本文中で述べた手順は、さらに、以下で述べる１つまたは複数の任意選択のステップを含むことができる。走査体１１の表面を走査することにより１組の点３１が得られた後、走査体の表面は、例えば、三角形などの有限要素を用いて、近似的に記述することができる（以下では、三角形の例が使用されるが、概して、長方形、四角形、または他の多角形など、三角形以外の他の有限要素も等しく使用することができる）。有限要素は、（１組の点３１に基づいて）走査体の表面を記述するメッシュを形成するために使用することができる。各三角形は、３つのコーナを有し、各三角形の方向は、三角形が存在する平面の法線ベクトルにより記述される。結果のステップでは、人／ユーザは、前記平面領域２４中に存在する三角形をクリックすることにより、走査幾何形状２１の平面領域２４を明示的に選択することができる。この種のユーザ選択は、検出された平面領域を、走査幾何形状２１の実際の平面領域２４と関連付けることを助ける。特に、平面領域２４のこのようなユーザ選択は、図２ｄおよび２ｅで示す走査体１１の場合にそうであるが、前記平面領域２４が、走査幾何形状２１の上端部２３で単一の平面領域２４である場合に有用である。この場合、前記平面領域２４の法線ベクトルは、走査体１１の長手方向軸１５に対して平行である。この特定タイプの平面領域２４により、上端部２３の位置および走査体１１の方向の正確な決定が可能になるので、この平面領域２４は、高精度で、歯科インプラント１２の位置および方向を決定することを助ける。加えて、平面領域２４の前記特定タイプのユーザ選択は、位置および方向の決定を簡単化する（したがって、スピードアップする）ことができる。
【００２９】
さらなる処理で三角形をユーザが選択する場合、２ｍｍ〜３ｍｍの半径を有する球形に含まれる三角形だけを使用することが好ましいが、それは、この方法では、その球形の内側に位置する隣接する三角形が、走査幾何形状２１の表面全体を理想的に記述するからであり、その三角形を、対応する平面領域２４、走査体１１、およびインプラントの位置および方向をそれぞれ決定する場合に考慮に入れることができる。より具体的には、走査幾何形状２１の（視認できる）平面領域２４は、上記で述べた球形の内側のすべての三角形を考慮することにより、またそれらの方向（法線ベクトル）により三角形をグループ化することによって記述することができる。同様の法線ベクトルを有するこれらの三角形は、同じ平面領域２４を記述しており、したがって、同じグループに属していると見なすことができる。
【００３０】
その後、三角形の各グループに対して、走査幾何形状２１の平面領域２４に対応する平面３２を、（例えば、三角形のコーナに対して、すなわち、メッシュの点に対して平面をフィッティングするプロセスを実施することにより）再構成することができる。再構成された平面３２は、次いで、走査幾何形状２１のコーナ２５に対応する交点３４を再構成するために使用することができる。１つの交点３４を求めるために、このような３つの再構成された平面３２を使用することができる。平面領域２４の縁部またはコーナに近接して（例えば、０．１ｍｍよりも近くに）位置する表面部分に対応する、走査幾何形状２１の表面の有限要素記述の三角形（または三角形のコーナ）は、平面３２のフィッティング手順において考慮に入れないことが好ましいが、それは、これらの三角形は、対応する平面領域２４に対して傾いている、または上下にずれている可能性のあるためであり、精度の劣るフィッティング結果となる可能性がある。例えば、あるグループの三角形もしくは三角形のコーナの平均位置の周囲の円内に位置する三角形もしくは三角形のコーナだけを使用することができる。円の半径は、１つの平面フィッティング手順に対して、同じ平面２４上にある三角形もしくは三角形のコーナだけが確実に考慮されるように、十分に小さく選択される。走査体１１の平面領域２４に対応する平面３２を規定／決定するためには、単一の三角形で十分であるが、この決定の精度を高めるために、平面３２の規定に関して複数の（例えば、１００、２００、または５００を超える、かつ／または１０００または１００００未満の）三角形にわたって平均をとることが好ましいことに留意されたい。
【００３１】
交点３４を再構成し、かつ再構成された交点３４を物理的なコーナ２５と関連付けた後、再構成された交点３４の空間的な位置を、例えば、走査体のデジタルモデルの一部とすることができる点の予想される空間位置と比較する可能性がある。後者の比較は、ちょうど一貫性の検査として実施することができるが、あるいは、それは、走査本体１１またはインプラント１２の、それぞれの位置および方向に対して訂正を適用するために使用することができる。
【００３２】
走査体の長手方向軸が、その他の形で（例えば、走査体全体を走査されたデータセットへと当てはめるように試みるグローバルマッチ（ｇｌｏｂａｌ  ｍａｔｃｈ）から）決定できる場合、この長手方向軸は、長手方向軸に沿ったその位置に対して三角形の位置をチェックすることにより、ユーザが走査体の上部の平面領域上の三角形を選択したことを検証するために使用することができる。その位置が、ほぼ長手方向軸に沿った最も外側の位置上にない場合、ユーザが走査体の上部の平面領域上の三角形を選択していないことを示すエラーメッセージを生成することができる。
【００３３】
歯科環境のより詳細な状態を、またはより完全な仮想モデルをそれぞれ取得するために、走査手順は、それぞれ、異なる視点１４から、かつ異なる見方から（例えば、上方および２つの側面から見た）、歯科環境内で走査体１１を走査することを含むことができる。複数走査の情報は、重複した（例えば、走査体１１の）領域を識別することにより、かつ個々の走査から導かれた情報をマージすることにより組み合わせることができる。このようにして、基本的に完全な三次元モデルを生成することができ、それは、回転させて、考えられるあらゆる視点から見ることができる。異なる走査の組み合わされたデータを利用することは、通常、より再構成された真っ直ぐな交差線３３を生成し、おそらく、物理的なコーナ２５に対応するさらに再構成された交点３４も生成する。したがって、決定されたコーナ２５’の数は複数になり、通常、３箇所を超え、５、または７箇所になりうる。複数の決定されたコーナ２５’は、次いで、対応する歯科インプラント１２の位置および方向を決定するために、それぞれ、走査体１１またはそのコーナ２５のモデルに当てはめるために使用することができる。
【００３４】
真っ直ぐな交差線３３を再構成し、交点３４を再構成するためには、物理的なコーナ２５、または物理的な縁部２６を、走査手順中に視認できることは必要ではないことに留意されたい。平面３２を再構成するためには、１つの特定の平面領域２４の内側に存在する少なくとも３つのデータ点を取得できれば十分である。したがって、走査および再構成手順はまた、データ点３１が、物理的コーナ２５または縁部２６の近くに位置していなければ十分に機能する。さらに、コーナ２５または縁部２６上の点は、インプラント１２の位置および方向を決定するために必要ではないので、走査手順中に、さらに少ない点３１を取得することが可能であり、それにより、走査をより迅速に行うことが可能になる。さらに、平面を再構成することにより、走査体の対応する平面領域上に実際に存在するデータ点を考慮に入れることができる。走査体のコーナまたは縁部を見出すように試みることは、このような縁部またはコーナ上に実際に存在するデータ点は、わずかな数に過ぎない可能性があるので、正確さに劣ることになる。要約すると、本発明の歯科インプラント１２の位置および方向を決定することにより、信頼性が高くなり、同時に、走査手順をより簡単にすることができる。
【００３５】
インプラントの決定された位置および方向は、インプラント上に固定されるアバットメントを、またはブリッジ、歯冠など、アバットメントもしくはインプラント上に固定される任意の他の部分をモデル化するために使用することができる。得られた情報から、インプラントまたはアバットメント上に固定される部分の挿入方向もまた、決定することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１１  走査体
１２  歯科インプラント
１３  アダプタ部品
１４  視点
１５  長手方向軸
１６  隣接する歯
１７  歯肉
１８  顎の骨
１９  咬合面
２１  走査幾何形状
２２  下端部
２３  上端部、最も高い端部
２４  平面領域
２４’  仮想平面領域
２５  コーナ
２５’  仮想コーナ
２６  辺、縁部
２６’  仮想の辺
２７  コーディング
３１  データ点
３２  再構成された平面
３３  真っ直ぐな交差線
３４  交点
【図１】
0005442036.tif 000002
【図２ａ】
0005442036.tif 000003
【図２ｂ】
0005442036.tif 000004
【図２ｃ】
0005442036.tif 000005
【図２ｄ】
0005442036.tif 000006
【図２ｅ】
0005442036.tif 000007
【図３ａ】
0005442036.tif 000008
【図３ｂ】
0005442036.tif 000009
【図３ｃ】
0005442036.tif 000010
【図３ｄ】
0005442036.tif 000011
【図３ｅ】
0005442036.tif 000012
【図３ｆ】
0005442036.tif 000013