(57)【要約】      （修正有）【課題】印象のＣＴスキャン又はＣＢＣＴスキャンによって正確なデジタル３Ｄモデル生成を可能にし、正確なデジタル３Ｄ表面モデルを作製できるようにするために別の光学操作装置を入手することが必要とならないように使用できる方法を提供する。【解決手段】腔内構造のデジタル表面モデルを生成するために、印象材料内に所定の形状及びサイズを有する凹部又は穴部がスキャンされる。そのスキャン結果並びに所定の形状及びサイズに関する情報は、その印象材料と他の材料との間のインターフェース部を表すスレッショルド値の決定に用いられる。このスレッショルド値は、その印象材料上の口腔内構造の印象のＣＴスキャン結果からのデジタル表面モデル生成において使用される。【選択図】図６
2014000390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
口腔内構造の物理的印象の画像データを含むボリュームデータから、印象材料と他の材料との間のインターフェース部を表すデジタル表面モデルを生成する方法であって、
前記印象材料内の凹部又は穴部の所定の寸法を規定する情報を取得するステップと、
前記印象材料内の前記凹部又は穴部のＣＴスキャン結果を取得するステップと、
前記凹部又は穴部の前記所定の寸法を規定する情報及び前記ＣＴスキャン結果を用いて、前記印象材料と前記他の材料との間のインターフェース部のスレッショルド値を決定するステップと、
前記凹部又は穴部と同一の印象材料において形成された、口腔内構造の物理的印象の、ＣＴスキャン結果を取得するステップと、
前記スレッショルド値を用いて、口腔内構造の前記印象の前記スキャン結果から口腔内構造の前記印象の表面を生成するステップと、
を有する方法。
【請求項２】
前記所定の寸法を有する校正ツールによって前記印象材料内の前記凹部又は穴部を形成するステップをさらに有する、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記スレッショルド値を決定するステップは、
前記凹部又は穴部の前記スキャン結果において前記凹部又は穴部の位置及び向きを判定するステップと、
前記凹部又は穴部の前記所定の寸法とその判定された位置及び向きとを用いて、前記凹部又は穴部の前記ＣＴスキャン結果から、前記凹部又は穴部のインターフェース部に位置するボクセルを特定するステップと、
特定されたボクセルから前記スレッショルド値を計算するステップと、
を有する、
請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記凹部又は穴部の位置及び向きは、パターン認識によって、又は最適化アルゴルズム及び誤差関数によって、判定される、
請求項３に記載の方法。
【請求項５】
計算されたスレッショルド値は、
前記インターフェース部に位置するものとして特定されたボクセルの平均値、
前記インターフェース部に位置するものとして特定されたボクセルの重み付け平均値、
前記インターフェース部に位置するものとして特定されたボクセルの中間値、
前記インターフェース部に位置するものとして特定されたボクセルのうち一部分の平均値、
前記インターフェース部に位置するものとして特定されたボクセルのうち一部分の中間値、
のうちのいずれかである、
請求項３又は４に記載の方法。
【請求項６】
前記スレッショルド値を決定するステップは、
前記スレッショルド値の候補を選択するステップと、
前記凹部又は穴部の前記ＣＴスキャン結果から、前記スレッショルド値の前記候補を用いて表面を生成するステップと、
生成された表面を確認して凹部又は穴部を見つけるステップと、
生成された表面において見つけられた前記凹部又は穴部の寸法を、前記所定の寸法の前記凹部又は穴部のそれらと比較するステップと、
前記所定の寸法に最も近い寸法を有する凹部又は穴部を有する表面が生成される候補を、又は前記所定の寸法に十分に近い凹部又は穴部を有する表面が生成される候補を、判定するステップと、
前記候補の値、又は複数の前記候補の値から計算された値を、前記印象材料と前記他の材料との間の前記インターフェース部のスレッショルド値を表すものとして選択するステップと、
を有する、
請求項１又は２に記載の方法。
【請求項７】
前記スレッショルド値を用いて口腔内構造の前記印象の表面を生成するステップは、
前記スレッショルド値を用いて、口腔内構造の前記印象の前記ＣＴスキャン結果を、前記印象材料又は前記他の材料のいずれかを表すものとして分類するステップと、
前記印象材料又は前記他の材料のいずれかを表すものとして分類されたＣＴスキャン結果を用いて、マーチングキューブアルゴリズムのような適切なアルゴリズムによって口腔内構造の前記印象の前記表面を生成するステップと、
を有する、
請求項１から６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
口腔内構造の前記印象は歯列弓の少なくとも一部分の表面の印象である、
請求項１から７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記他の材料は空気である、
請求項１から８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれかに記載の方法を実行するための手段を有する、
ＣＴ撮影装置。
【請求項１１】
歯科用ＣＢＣＴ装置である、
請求項１０に記載のＣＴ撮影装置。
【請求項１２】
印象材料に凹部又は穴部を設けるための校正ツールであって、
所定の寸法を有する部分を少なくとも有し、
前記部分は、請求項１から９のいずれかに記載の方法に用いる凹部又は穴部を設けるためのものである、
校正ツール。
【請求項１３】
歯の印象材料のための第１の容積部と、
請求項１２に記載の校正ツールの印象材料のための第２の容積部と、
を有する印象用トレー。
【請求項１４】
前記校正ツールをさらに有する、
請求項１３に記載の印象用トレー。
【請求項１５】
前記第１の容積部はアーチ形状であり前記第２の容積部はそのアーチ内部の領域に配置され、及び／又は、前記トレーはハンドルをさらに有し前記第２の容積部は前記ハンドル上に配置される、
請求項１３又は１４に記載の印象用トレー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯科印象のスキャン（撮影）、特に、歯科目的で１本以上の歯のデジタル表面モデル作製に関する。
【背景技術】
【０００２】
歯科分野においては様々な処置や技術に患者の歯のモデル製作が必要となる。
【０００３】
歯のモデリングでは、患者の歯、歯の表面、歯肉、及び歯列における他の細部の、正確な歯科鋳造物が必要となることが多い。従来の歯科鋳造物は、歯科印象材付きの歯科印象用トレーを患者の口に挿入し、これを口の中で、印象材が十分に硬化するまで維持することによって、形成される。そして、印象材付きトレーを口から除去すると、硬化した材料は、患者の、望ましい口腔内表面の印象を含んでいる。そして、この印象は、歯列のポジ型３Ｄモデルの取得に用いることができる。近年、歯の石膏鋳造物のような物理的３Ｄモデル以外に、デジタル３Ｄモデルも使用される。すなわち、コンピュータプログラムによって、ネガ型歯科印象を使って歯列のポジ型デジタルモデルを生成することができる。
【０００４】
デジタルモデルが真に治療での使用価値を持つためには、口腔内表面全体を可視化するだけでなく、十分に正確でなければならない。例えば、歯列矯正においては、また、歯牙移植設計や咬合矯正、被せ物といった他の歯科処置では、例えば歯冠が既存の歯列に対してしっかりと合うように、３Ｄモデルの高度の精度と細かさが求められる。典型的には、これらのデジタル３Ｄモデルは、レーザビームのような可視光を用いる光学スキャナを用いて、印象からデジタル３Ｄモデルを作製するコンピュータプログラムに入力することによって、作製される。光学スキャナによって得られる精度が０．０１から０．０５ｍｍといったミクロンの範囲である一方、このような表面モデル作製時における従来のコンピュータ断層撮影（computed tomography：ＣＴ）による撮影では正確さがミリメートルの範囲であることが、光学スキャナを用いる理由である。光学スキャナ使用における問題は、その使用がＸ線撮影に拡張されないことであり、これは実際には、頭蓋の表面及び表面下の特徴をいずれも適切に撮影できるようにするために歯科医院に２つの異なる撮影装置が必要となることを意味する。
【発明の概要】
【０００５】
以下、本発明のいくつかの側面又は目的の基本的な理解を与えるために、本発明の簡易な概要を述べる。この概要は、本発明の主要又は重要な要素を特定したり本発明の範囲を線引きしたりすることを意図したものではない。
【０００６】
本発明の目的は、患者に放射線を当てることを含まず、歯科医院で大抵入手可能な撮影の技術や装置を用いることを含む、例えば歯列弓の表面のデジタル３Ｄモデリングのための新規な手段を提供することである。この目的は、印象材料に、口腔内構造の印象に加えて、所定の形状及びサイズを有する凹部又は穴部を設けて、口腔内構造の印象のＣＴスキャンにおいて生成されたボクセルデータ（又はボリュームデータ）をその凹部又は穴部に関する情報を用いて処理して、印象のデジタル３Ｄモデルのボクセル表現において、印象における空気−材料インターフェース部のような表面の位置を特定することによって、実現される。
【０００７】
本発明の様々な側面は、独立項で述べたものによって特徴付けられた、方法、ＣＴ撮影蔵置、校正ツール及び印象用トレーを含む。さらなる側面は、従属項で開示される。
【０００８】
本発明の１つ以上の側面によって与えられる利点は、印象のＣＴスキャン又はＣＢＣＴスキャンによって正確なデジタル３Ｄモデル生成を可能にすることである。別の利点は、歯科印象の３Ｄ表面モデル作製以外の撮影目的で基本的に設計されたＣＴ又はＣＢＣＴの撮影装置を、歯列弓の領域から十分に正確なデジタル３Ｄ表面モデルを作製できるようにするために別の光学操作装置を入手することが必要とならないように使用できることである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例として用いられるシステムを示す簡易なブロック図及び撮影装置の模式図
【図２】例示的な校正ツールの側面図
【図３ａ】例示的な印象トレーを示す図
【図３ｂ】例示的な印象トレーを示す図
【図４】実施例の機能性を示すフロー図
【図５】実施例の機能性を示すフロー図
【図６】実施例の機能性を示すフロー図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の複数の実施形態及び利点について、添付図面を参照しながらより詳細に説明する。
【００１１】
以下の実施形態は例示である。明細書は数カ所で「実施形態」、「一実施形態」又は「いくつかの実施形態」に言及することがあるが、これは必ずしも、その言及がそれぞれ同じ実施形態を指すことを意味するものではなく、また、その特徴が単一の実施形態にのみ当てはまることを意味するものでもない。複数の実施形態における単一の特徴を組み合わせることで、別の実施形態を提供することもできる。
【００１２】
本発明は、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）に基づく撮影であればいかなるものにも適用可能である。以下、撮影技術の例としてコーンビームＣＴ（ＣＢＣＴ）を用いた複数の実施形態を説明するが、これらの実施形態はその技術に限定されるものではない。
【００１３】
ＣＢＣＴは、コンピュータ断層撮影の一形態である。ＣＴ撮影では、撮影対象ボリュームは複数の方向からビームにより放射線照射を受け、これにより取得された画像データから、望ましい２次元又は３次元の画像が再構成される。ＣＢＣＴでは、コーン形のビームが使用され、そのサイズは実質的に撮影対象ボリュームに相当する。使用される検出器のサイズは、使用されるビームのサイズに相当する。しかしながら、ＣＢＣＴやその他のＣＴの形態の実施に関する詳細は本発明の理解や実施において重要ではないため、ここではその詳細な説明を省略する。
【００１４】
図１は、デジタル３Ｄ表面モデルを作製するシステム１００の全体構成の例を示す。このシステム１００は、撮影装置としてのＣＢＣＴスキャナ１１０を有し、このＣＢＣＴスキャナ１１０は、検出器１１１及び放射源１１２を有する。ＣＢＣＴスキャナ１１０は例えば本願の出願人により製造されるＰｌａｎｍｅｃａ  ＰｒｏＭａｘ（登録商標）という撮影装置であってもよい。
【００１５】
例えば歯科印象のＣＢＣＴスキャン中、検出器１１１と放射源１２は、スキャン対象物（図１に図示せず）の周りを周回して例えば約６００枚の鮮明な画像（distinct image）を得る。図１に示す例では、そのようにして得られた画像データはコンピュータ装置１２０のメモリ１２１に格納される。スキャン結果処理ユニット１２２（処理ユニット）はこのデータを収集して再構成し、対象物の３次元ピクセル（ボクセル）からなるデジタルボリュームデータ（digital volumetric data）を生成する。このデジタルボリュームデータは、専用装置（図１に図示せず）で操作して可視化することができる。
【００１６】
図１のコンピュータ装置１２０はさらに、スキャン結果処理ユニット１２２により生成されたデータを処理するよう構成された校正ユニット１２３を有する。校正ユニット１２３は、スレッショルド値（区別基準）を提供するよう構成されている。これについては後でより詳しく説明する。メモリ１２１はさらに、１つ以上の校正ツール２００についての情報を格納するように構成されている。これについても後でより詳しく説明する。
【００１７】
図１に示す例では、コンピュータ装置１２０とスキャナ１１０は固定接続を介して相互接続されている。当然のことながら、これらは例えばブルートゥース（登録商標）又は無線ＬＡＮによって無線で相互接続されてもよいし、１つの装置に一体化されていてもよい。さらに、スキャナ１１０によって得られた画像データは、スキャナ１１０内に配置された着脱可能なメモリに格納されてその着脱可能なメモリによってコンピュータ装置１２０に転送されてもよい。この場合、スキャナ１１０とコンピュータ装置１２０との間の直接接続はない。
【００１８】
コンピュータ装置１２０は、後でより詳しく説明するようにＣＴスキャン又はＣＢＣＴスキャンによって得られた画像データにアクセスしてスレッショルド値決定処理できるコンピュータ装置であってもよい。その処理は、対象物のスレッショルド値と画像データによってデジタル３Ｄ表面モデルを作製することを含む。このようなコンピュータ装置の例としては、ラップトップやパーソナルコンピュータのようなワークステーション等がある。すなわち、コンピュータ装置１２０は、従来技術の手段を備えるだけでなく、実施例で説明する機能性を実装する手段も備えたコンピュータデバイスであり、別々の機能ごとに別々の手段を備えていてもよいし、手段は、２つ以上の機能を実行するよう構成されていてもよいし、複数の実施例の機能を組み合わせるように構成されていてもよい。これらの手段は、様々な技術によって、例えば、ハードウェア（１つ以上の装置）によって、ファームウェア（１つ以上の装置）によって、ソフトウェア（１つ以上のモジュール）によって、又はそれらの組合せによって実装されてもよい。ファームウェア又はソフトウェアでは、実装は、ここで説明する機能を実行するユニット／モジュール（例えば手順や機能等）を介する場合がある。スキャン結果処理ユニット１２２及び／又は校正ユニット１２３のようなユニットは各々、別々のユニットであってもよいし、他のユニットに統合されていてもよい。或いは、これらのユニットは一体化されていてもよい。例えば、スキャン結果処理ユニット１２２及び／又は校正ユニット１２３は、欧州特許出願第１２１６０６０９号及びフィンランド国特許出願第２０１１０１０６号に記載された制御システムの一部に統合されていてもよい。
【００１９】
実施例記載の１つ以上の機能性を実装するコンピュータ装置は一般に、メモリ及び当該装置の様々なインターフェースに接続されたプロセッサ（図１に図示せず）、制御装置、制御ユニット、マイクロ制御装置等を有する。一般にプロセッサはＣＰＵだが、プロセッサは追加の演算プロセッサであってもよい。スキャン結果処理ユニット１２２及び／又は校正ユニット１２３は、コンピュータ又はプロセッサ、或いはシングルチップコンピュータ素子のようなマイクロプロセッサとして構成されていてもよいし、算術演算に用いる格納領域を提供するメモリと、その算術演算を実行する演算プロセッサと、を少なくとも含むチップセットとして構成されていてもよい。スキャン結果処理ユニット１２２及び／又は校正ユニット１２３は、１つ以上のコンピュータプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、デジタル信号処理装置（ＤＳＰＤ）、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、及び／又は１つ以上の実施例における１つ以上の機能を実施するようプログラムされた他のハードウェア部品を備えることができる。実施形態で提示されるコンピュータプログラムは、クライアント読み取り可能な任意の配布媒体／データ格納媒体、メモリユニット又は製品において具現化されるものであり、このコンピュータプログラムは、装置にロードされるとスキャン結果処理ユニット１２２及び／又は校正ユニット１２３を構成する、１つ以上のプロセッサ／コンピュータによって実行可能なプログラム指示を含むものである。プログラム製品とも称すプログラムは、ソフトウェアルーチン、プログラムライブラリーを構成するプログラムスニペット、アプレット及びマクロを含むものであり、任意の媒体に格納可能であり、装置にダウンロード可能である。メモリ１２１は、プロセッサ／コンピュータ内に実装されてもよいし、そのプロセッサ／コンピュータの外部であってもよく、この場合、プロセッサ／コンピュータに対してこの技術で知られている様々な手段を介して通信可能に接続することができる。メモリ１２１は、揮発性及び／又は不揮発性のメモリ、例えばＥＥＰＲＯＭ、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、ファームウェア、プログラマブルロジック、ダブルフローティングゲート電界効果トランジスタ等であってもよい。メモリ１２１は、他のデータを格納してもよい。
【００２０】
コンピュータ装置１２０が１つの結合体として示されているが、異なるプロセッサ、コントローラ、インターフェース及び／又はメモリが１つ以上の物理的又は論理的ユニットで実装されていてもよい。
【００２１】
図２は、本発明との関連で使用可能な例示的な校正ツール２００の側面図である。この例示的な校正ツール２００は、第１の部分２０１、第２の部分２０２、及び第３の部分２０３を有し、これらの部分は図２において破線で分けられている。第１の部分２０１は、印象材に挿入されることを意図された部分であり、所定のサイズ及び形状（寸法）を有する、印象材内の凹部又は穴部を形成する。第１の部分２０１は、必ずしもそうでなくてよいが好ましくは、筒体の形状を有する。第２の部分２０２は、部分的に印象材に挿入されてよい遷移部分であり、第２の部分２０２の主たる機能は、校正ツール２００によって印象材に形成される凹部又は穴部の十分な深度を確保することである。さらに、第２の部分２０２は、凹部内の第１の部分２０１の端部の検出に用いることができる。したがって、図示された例では、第２の部分２０２は錐体の形状を有する。しかしながら、そもそも校正ツール２００がそのような遷移部分を有するならば、第２の部分２０２の形状に制限はない。例えば第２の部分２０２は溝であってもよい。第３の部分２０３は、硬化された印象材から校正ツール２００を除去するために、そして当然ながら校正ツール２００を印象材に挿入するために、校正ツール２００に配置される。第１の部分２０１の形状及びサイズを規定する寸法は、校正ツール２００の情報としてメモリ１２１に格納される。校正ツール２００がコンピュータ支援設計プログラム又は描画プログラムを用いて設計された場合、校正ツール２００の寸法は校正ツール２００の設計から取得してもよい。
【００２２】
校正ツール２００の第１の部分２０１は、校正に基づいて生成されるべき表面を有する対象物と略同一サイズとなるよう寸法決めされるとよい。言い換えれば、実際に本発明を歯科において実装する観点で本発明のスレッショルド値決定を考慮した場合において、印象材に形成されるべき凹部又は穴部のサイズがさほど重要でないとしても、個々の歯のサイズに近づけて第１の部分２０１が寸法決めされることが好都合である。
【００２３】
図２に示す校正ツール２００は３つの部分を有するが、当然のことながら異なる形状を有する校正ツールを使用してもよく、最も簡易な形状は、筒体のような１つの断面形状を有するペグである。図４から図６に関してより詳しく説明される目的のために、所定の表面（凹部）を印象材に形成できるような所定の寸法を有する構造があれば十分である。
【００２４】
当然のことながら、本発明の複数の実施形態や実施例を実施するために複数の校正ツール設計は必要ではないが、複数の目的のために複数の校正ツール設計があってもよい。
【００２５】
校正ツール２００は、印象材に形成済みの凹部又は穴部を破損することなく、硬化された印象材からツールをうまく除去できるように、印象材に付着してしまうことのない適切な材料で形成されるとよい。そのような材料の例はアルミニウムである。さらに、校正ツールの異なる部分が異なる材料で形成されてもよい。
【００２６】
歯の印象の作製処理は、所与の事例において問題となっている目的に適した印象材（かたまり）及び印象用トレー３００の選択から開始する。その後、印象用トレー３００が適切な量の印象材で充填され、印象材付きの印象用トレー３００は、患者の口内の所望の位置に配置される。次いで患者がトレー内の印象材を噛むと、患者の歯列の印象を形成する凹部が印象材に形成される。
【００２７】
印象材が十分に硬化すると、印象用トレー３００は患者の口から除去される。そして、その印象（ネガ型物理的３Ｄモデル）の、後の使用のための準備は完了する。
【００２８】
そして再び、本発明のスレッショルド値決定に使用される校正用の凹部又は穴部を印象材に設けるために、校正ツール２００が、所定の形状及びサイズを有する校正ツール２００の第１の部分２０１が少なくとも印象材に埋没されるように印象材に挿入される。印象材料が硬化すると、校正ツール２００は印象材料から除去され、その結果として、材料内に校正用の凹部又は穴部が形成される。そして、その校正用の凹部又は穴部の、後の使用のための準備は完了する。
【００２９】
校正用の凹部又は穴部は、口腔内構造の印象の作製とは別々に形成されてもよいし、それらの作製及び形成は同時であってもよいし、統合されていてもよい。言い換えれば、校正用の凹部又は穴部を、ある印象材料に別途形成することができるが、実際の歯列の印象が形成されるときに同時に校正用の凹部又は穴部を形成してもよい。校正用の凹部又は穴部は口腔内構造の印象採取に用いられる同一の印象用トレー３００を用いても形成することができる。例えば、別体の校正ツール２００を、印象用トレー３００を口内に配置する前に、材料充填済みの印象用トレー３００上の印象材料に挿入してもよい。
【００３０】
さらに、硬化された印象材料において、所定の形状及び寸法を有する校正用の凹部又は穴部をドリルによって形成したり別の方法で機械加工したりすることができる。さらに別の方法としては、校正ツール２００と印象用トレー３００を一体化することが挙げられる。
【００３１】
図３ａ及び図３ｂは、スレッショルド値規定のための凹部又は穴部の取得を容易にする印象用トレー３００、３００’の実施例を示す。ただし当然のことながら、スレッショルド値決定のために印象材料内に凹部又は穴部を形成するときに、従来技術の印象用トレーや、その目的のみのために設計されたプラットフォームを用いてもよい。
【００３２】
歯の印象材料用の容積部３０３に加え、図３ａに図示された印象用トレー３００は、印象用トレー３００の前方ハンドル３０２上に、印象材料及び校正ツール２００用の容積部３０１が設けられる。口腔内構造の印象が採取されるとき、同時に、この容積部３０１を印象材料で充填して校正ツール２００を容積部３０１内の印象材料に挿入することが容易となる。ある実施（ここでは図示せず）では、校正ツール２００は例えば印象用トレー３００の前方ハンドル３０２に接続された線によって印象用トレー３００に接続される。これにより、印象採取時に校正ツール２００を容易に使用可能とすることができる。
【００３３】
図３ｂに示す印象用トレー３００’では、校正用の凹部を形成するための印象材料用の容積部３０１’は、歯の印象材料用の容積部３０３’に包囲されている。すなわち、歯用の容積部３０３’はアーチ形状であり、印象材料及び校正ツール２００用の容積部３０１’はそのアーチ内の領域に配置されている。印象用トレー３００’は、印象材料用の容積部３０１’内部に、校正用の凹部又は穴部を形成するための校正ツール２００を有する。
【００３４】
校正用の凹部又は穴部のサイズ及び形状が常に同一となるように、校正ツール２００を有する任意の印象用トレー３００、３００’において１つの校正ツール設計を用いてもよい。一方、特定トレータイプ向けの校正ツール設計も使用可能であり、各トレータイプ用の校正ツール２００に関する情報が格納される。ユーザは、正確な校正の寸法を採取できるように、使用されるトレータイプに関する情報をコンピュータ装置１２０に入力するとよい。校正ツール２００を備えた容積部３０１’を有する印象用トレー３００’によって与えられる利点は、そのような設計によって、校正用の凹部又は穴部の取得が容易となり、凹部又は穴部及び口腔内構造の印象が同じ印象材料において確実に形成されることが容易となる、ことである。
【００３５】
当然のことながら、異なるタイプの印象用トレー３００、３００’が、校正ツール２００用の容積部３０１、３０１’、及び／又はそのような容積部３０１、３０１’と校正ツール２００次隊との両方を含むように構成されてもよい。
【００３６】
歯列のＸ線スキャンは典型的には歯列弓の平面に対して直角の方向を向く軸の周りに撮影手段を周回させることによって行われ、歯科印象も、印象材料内に形成された校正用の凹部又は穴部も、そのようにしてスキャンすることができる。さらに他の可能な方法としては、凹部又は穴部が撮影手段の回転軸に対して直角の方向を向くように、つまり実際には、撮影スキャンの少なくともいくつかの段階において放射線ビームが凹部又は穴部の向きと平行となるように、撮影手段に対して印象及び／又は校正用の凹部又は穴部を配置することが、挙げられる。
【００３７】
図４及び図５は、歯の表面のデジタルモデル生成に用いるスレッショルド値を、校正ツールによって印象材料に形成された（中空の）凹部又は穴部に関連する情報から取得する方法についての例を示す。図示された例では、形状及びサイズは、メモリ１２１に格納されている校正ツール２００の寸法の例として用いられる。
【００３８】
図４に示す例では、校正ツール２００が印象材料内に残した凹部又は穴部は、ステップ４０１でＣＢＣＴスキャナによってスキャンされ、スキャン結果（ボクセル値１）がステップ４０２で取得される。そして、メモリ１２１に格納されている校正ツール２００のサイズ及び形状の情報がステップ４０３で取得される。このサイズは、（校正ツール２００の第１の部分２０１の）筒体の直径又は半径のような断面の寸法として与えられるとよい。そして、ボクセル表現において凹部又は穴部の実際の位置及び向きをステップ４０４でパターン認識によって判定する。この位置及び向きは、目的関数の最大化のような別の方法でも判定可能である。目的関数は例えば、凹部又は穴部のスレッショルド内部のボクセルの平均値と、凹部又は穴部のスレッショルド外部のボクセルの平均値と、の差分である。取得されたボクセル値１と、凹部又は穴部の形状及びサイズの情報と、ステップ４０４で判定された位置及び向きと、を用いて、画像データにおいて凹部又は穴部の空気−材料インターフェース部の位置が判定され、これにより、空気−材料インターフェース部のボクセルが特定される（ステップ４０５）。そして、空気−材料インターフェース部に位置するとして特定されたボクセルの値から、スレッショルド値が計算される（ステップ４０６）。スレッショルド値は例えば、これらの値から計算される、平均値、中間値又は重み付け平均値である。スレッショルド値計算においてこれらのボクセル値の一部分だけを使用することも可能である。スレッショルド値は、後でより詳しく説明するように、歯列の表面モデルの作製に用いられる。
【００３９】
図５に示す、スレッショルド値を決定するための別の例では、校正ツール２００が印象材料内に残した凹部又は穴部はステップ５０１でＣＢＣＴスキャナによってスキャンされ、スキャン結果（ボクセル値１）がステップ５０２で取得される。さらに、メモリ１２１に格納されている校正ツール２００のサイズ及び形状に関する情報がステップ５０３で取得される。このサイズは、（校正ツール２００の第１の部分２０１の）筒体の直径又は半径のような断面の寸法として与えられるとよい。そして、スレッショルド値の候補がステップ５０４で選択される。この候補は、スキャンステップ５０１で取得されたボクセル値１の範囲内で選択されるとよい。スレッショルド値候補は、ユーザ入力として受信されてもよいし、及び／又は、校正ユニット１２３によって生成されてもよい。好ましくは、候補は順次選択される。候補は実際のボクセル値１のうちの１つとしてよいが、実際に最適なスレッショルド値はおそらく個々のボクセル値１の間に位置する値の中から見いだされることとなる。すなわち、ボクセル値１間の値を有する候補も生成される必要がある。当然のことながら、スレッショルド候補を選択する方法は重要でなく、任意の適切な方法を使用してよい。
【００４０】
１つ以上の候補が選択された後、選択されたスレッショルド候補に対してステップ５０５で下記のサブステップが実行される：
−  あるボクセル値を取りスレッショルド候補と比較することによってボクセル値１を分類する。そのボクセル値がスレッショルド候補の値よりも上である場合、そのボクセルは印象材料内にある（印象材料を表す）と判定され、そうでない場合は空気中にあると判定される。
−  表面モデルを、分類されたボクセル値１から生成する。表面は、マーチングキューブアルゴリズムを用いて、又は他の任意の対応するアルゴリズムを用いて、生成することができる。
−  そのようにして生成された表面モデルから、凹部又は穴部があるか否か（すなわち、凹部が表面モデルから見つけられたか否か）を確認する。
【００４１】
選択されたスレッショルド候補又は候補群に対してこれらのステップが行われたとき、見つけられた凹部又は穴部があれば、その凹部又は穴部は、ステップ５０３で取得された校正ツール２００のサイズ及び形状と比較される（ステップ５０６）。見つかった凹部又は穴部の中で、校正ツール２００のサイズ及び形状に十分近いサイズ及び形状（つまり、凹部又は穴部の所定のサイズ及び形状）を有するものがある場合は（ステップ５０７）、対応するスレッショルド候補はステップ５０８でスレッショルド値であると決定される。さらに、この処理はステップ５０４に戻って新しいスレッショルド候補又は新しいスレッショルド候補群に対して継続してよい。そして再び、ステップ５０５で、生成された表面から凹部又は穴部が見つからなかった場合、或いは校正ツール２００の寸法に十分近いものが見つからなかった場合、すなわち、印象材料における凹部又は穴部の本当のサイズ及び形状に十分近いと考えられるものがない場合、この処理はステップ５０４から再び継続し、さらに他のスレッショルド候補又はそれらの群を選択する。よって、図５に示す処理は一種の試行錯誤的な処理である。
【００４２】
図５の処理を用いる場合、ユーザは、生成すべき３Ｄ表面モデルに対して必要な精度を判定することができる。或いは、凹部又は穴部の計算されたサイズ及び形状が校正ツール２００の寸法に十分近い場合にスレッショルド値探索を終了させることができるように予め校正ユニットにおいて所望の精度を設定しておくことができる。さらに、手順中のステップ５０５−５０７のために候補群の生成を継続することが可能である一方、許容できる候補が見つけられるまで常に１つだけを選択してステップ５０５−５０７を繰り返すことも可能である。また、所定の選択条件を満たす複数の候補を探索して、それらの中から、歯列の表面モデル作製に用いるべきスレッショルド値を計算することも可能である。これについては後述する。
【００４３】
図４及び図５に関連して説明した例は、特定の印象材料の場合における空気−材料インターフェース部のスレッショルド値決定方法の選択肢を示したものであるが、別のスレッショルド値決定方法を使用してもよい。例えば、図４記載の方法においては、凹部又は穴部の位置及び向きを、適切な誤差関数及び様々な最適化アルゴリズムを用いて判定してもよい。スレッショルド値によって、同一材料において口腔内構造の印象の空気−材料インターフェース部を判定することができる。この手順により、歯科印象のＣＴスキャン又はＣＢＣＴスキャンに基づく表面モデリングの精度を向上する手段が提供される。実装によっては、ある印象材料のためのスレッショルド値は、後で同一の印象材料上の歯科印象の撮影時に使用されるようにメモリに格納され、又は、後述する図６記載の処理を続行してもよい。
【００４４】
図６は、口腔内構造の３Ｄ表面モデルを、その口腔内構造の印象から生成する方法についての例を示す。図示された例では、印象材料以外の材料は空気であり、空気を表すボクセル値は印象材料を表すボクセル値よりも小さいものとする。
【００４５】
口腔内構造の印象はステップ６０１でスキャンされ、印象のスキャン結果はステップ６０２で取得される。図示された例では、スキャンされた印象のボクセル表現をなすボクセル値２として取得される。図示された例では、スレッショルド値は別途決定済みであり、ステップ６０２ではスレッショルド値は例えばメモリ１２１から取得されるだけであるものとする。
【００４６】
そして、ボクセル値２は、あるボクセル値をステップ６０３で取りステップ６０４でスレッショルド値と比較することによって分類される。そのボクセル値がスレッショルド値よりも上である場合、そのボクセルは印象材料内にある（印象材料を表す）と判定され（ステップ６０５）、そうでない場合は空気中にあると判定される（ステップ６０６）。その後、ステップ６０７で、すべてのボクセル値２が処理されたか否かが確認され、そうでない場合は、ステップ６０３で未処理のボクセル値を取って処理を継続する。
【００４７】
すべてのボクセル値が分類された後、ステップ６０８で印象の表面モデルが生成される。表面は、マーチングキューブアルゴリズムを用いて、又は他の任意の対応するアルゴリズムを用いて、生成することができる。この処理が、上述したように所与の印象材料に対する校正処理に基づいて行われる場合、歯列のデジタル３Ｄ表面モデルをミクロンオーダーの精度で生成することができる。
【００４８】
歯科印象のデジタルモデルの（すなわち歯科印象をスキャンしたデータにおいて）エッジ部での又はその周辺でのボクセル値には急峻な下降がないので、（ＣＢ）ＣＴのボクセルデータから正確に印象の表面の位置を判定することは難しかった。よって、印象の表面の位置判定は、推定、又は知識に基づく推測によってのみ可能であったが、本発明のスレッショルド値によって、デジタルモデルにおける歯科印象の表面が位置するはずの場所を極めて高精度で判定することが可能となった。
【００４９】
上記実施例においてスレッショルド値は印象材料−空気インターフェース部を表しているが、当然のことながら、スレッショルド値は、印象材料と空気とは異なる材料のような、別の材料のペアに関して決定されてもよい。
【００５０】
図４から図６に示すステップは必ずしも絶対的な時系列でなくてもよく、いくつかのステップが同時に実行されてもよいし、示されたものとは異なる順序で実行されてもよい。また、図４から図６のステップを組み合わせたり複数部分に分割したりすることも可能である。例えば、校正ツールに関して複数の設計がある場合、説明した処理は、印象形成の目的に適した校正ツールを選択するステップを含んでよいし、図４及び図５に関連して説明した処理は、使用する校正ツールの設計に関する情報を受信又は取得するステップを含んでよい。また、いくつかのステップを省略することも可能である。さらに、複数の図面内のステップが同時に実行されたり互いに重複したりしてもよい。例えば、凹部及び口腔内表面の印象は同時にスキャンされてもよいし次々にスキャンされてもよく、後の検索のためのデータ格納（すなわちステップ４０１、５０１、６０１）は、対応する処理のその他のステップとは別に実行されてもよい。さらに、図４及び図５の処理は図６の処理に統合されてもよく、その場合は、直前に決定されたスレッショルド値をステップ６０２で取得する必要がない。ただし当然のことながら、校正、すなわち特定材料向けのスレッショルド値の決定は、できる限り高精度な結果を得るために所与の印象材料に対して実行される必要がある。
【００５１】
なお、技術の進歩と共に本発明の概念が様々な方法で実装され得ることは当業者に自明である。本発明とその実施形態は、上述した実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲の技術的範囲内で変更し得る。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【外国語明細書】
2014000390000001.pdf