(57)【要約】【課題】患者の歯列及び顎骨に適応した人工歯根の埋入位置を特定する人工歯根埋入位置特定装置、人工歯根埋入位置特定方法、その装置を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体を提供する。【解決手段】患者から３次元データとして、歯列データ１１ａ及び顎骨データ１１ｂを取得し、これらのデータを合成する。この合成データに基づいて、欠損部分を補綴する歯冠データ、及び歯冠データが示す歯冠の咬合データを生成する。また、この咬合データに基づく咬合力を歯冠の咬合面に加えた場合に、この歯冠を支持する人工歯根を埋入する埋入位置の近傍の顎骨に発生する力学的評価因子を算出し、この力学的評価因子の値がより小さく、咀嚼時に対合歯から受ける顎骨の力学的負担がより小さくなるような埋入位置を特定する。【選択図】図１
2006271986.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯列の欠損部分を補う義歯を支持する人工歯根の埋入位置を特定する人工歯根埋入位置特定装置において、
前記歯列の３次元データを取得する歯列データ取得手段と、
前記歯列に連なる顎骨の３次元データを取得する顎骨データ取得手段と、
前記歯列データ取得手段が取得した歯列の３次元データ及び前記顎骨データ取得手段が取得した顎骨の３次元データを合成する合成手段と、
該合成手段が生成した歯列及び顎骨の合成データが示す前記歯列の欠損部分を補う義歯を示す義歯データを生成する義歯データ生成手段と、
前記合成データに基づいて、前記義歯データ生成手段が生成した義歯データが示す義歯における対合歯との咬合情報を生成する咬合情報生成手段と、
該咬合情報生成手段が生成した咬合情報に基づいて、前記義歯を支持する人工歯根の３次元埋入位置を算出する算出手段と
を備えることを特徴とする人工歯根埋入位置特定装置。
【請求項２】
前記義歯データ生成手段は、前記合成データが示す歯列における残存歯に基づいて、前記義歯データを生成するように構成してあることを特徴とする請求項１に記載の人工歯根埋入位置特定装置。
【請求項３】
前記義歯データ生成手段は、前記合成データが示す歯列における残存歯がない場合、使用中義歯に基づいて前記義歯データを生成するように構成してあることを特徴とする請求項２に記載の人工歯根埋入位置特定装置。
【請求項４】
外部からデータを受け付ける受付部、記憶部及び演算部を備えた計算装置を用いて、歯列の欠損部分を補う義歯を支持する人工歯根の埋入位置を特定する人工歯根埋入位置特定方法において、
前記歯列の３次元データ及び該歯列に連なる顎骨の３次元データを受付部にて受け付け、
受け付けた前記歯列の３次元データ及び顎骨の３次元データを記憶部に記憶させ、
記憶してある前記歯列の３次元データ及び顎骨の３次元データを演算部にて合成し、
生成した歯列及び顎骨の合成データが示す前記歯列の欠損部分を補う義歯を示す義歯データを演算部にて生成し、
前記合成データに基づいて、生成した義歯データが示す義歯における対合歯との咬合情報を演算部にて生成し、
生成した咬合情報に基づいて、前記義歯を支持する人工歯根の３次元埋入位置を演算部にて算出することを特徴とする人工歯根埋入位置特定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯列の欠損部分を補う義歯を支持する人工歯根の埋入位置を、力学解析に基づき特定する人工歯根埋入位置特定装置、人工歯根埋入位置特定方法、その装置を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体に関する。また、前記人工歯根埋入位置特定装置が生成したデータに基づいて、人工歯根窩洞を穿孔する際に用いるガイド部材を製造するガイド部材製造装置、人工歯根窩洞を穿孔する穿孔装置の穿孔方向を検知する検知装置、穿孔深さを示すマークが付され、穿孔装置に装着されるドリル、及び義歯を製造する義歯製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
歯が欠損した場合、歯列における欠損部分において、粘膜下の顎骨を削ることにより所望の形状の人工歯根窩洞を形成し、形成した人工歯根窩洞に人工歯根（インプラント）を埋入させ、埋入した人工歯根に義歯を支持させることにより、前記欠損部分を補う治療が行われている。人工歯根は、粘膜下に埋め込まれ、粘膜からの突出端に義歯が被されるため、従来から行われている入歯治療に必要なバネがなく見た目がよい。また、人工歯根により支持された義歯は、天然歯と同様の手入れのみでよく、安定性の点でも優れている。
【０００３】
上述のような人工歯根を埋入する場合、歯科医師は、各患者において歯が欠損した状態での歯型を取り、この歯型に基づき歯列模型を作製する。作製した歯列模型は歯科技工士に渡され、歯科技工士は、この歯列模型が示す各残存歯の形状から、欠損部分を補う歯冠の形状を予測し、この欠損部分に適合するワックス・アップと呼ばれるロウ義歯を形作る。次に歯科医師は、ワックスアップによるロウ義歯をアクリル樹脂に置き換えることにより診断用ステントを作製し、診断用ステントの歯部分の中央にドリルで穴を開け、穴の中にレントゲン不透過性のストッピングを嵌合させる。
【０００４】
更に歯科医師は、このような診断用ステントを患者の口腔内に装着した状態で、ＣＴ（Computed Tomography:コンピュータ断層撮影）撮影を行ない、取得したＣＴ画像及び歯列模型に基づいて、埋入すべき人工歯根の長さ、太さ、及び埋入位置を予測し、予測された長さ及び太さ等に対応した人工歯根を、例えばチタンによる既製の構造体（人工歯根）から選択する。
【０００５】
続いて歯科医師は、診断用ステントを外科処置用ステントに改造し、この外科処理用ステントを利用して、上述のように予測した埋入位置に、選択した人工歯根を埋入させるべくドリルにて人工歯根窩洞を穿設し、設けられた人工歯根窩洞に、チタン製の人工歯根を嵌合させることにより、人工歯根を適切な位置に埋入させる。更に、埋入させた人工歯根の粘膜における突出端部に、歯科技工士が形成した形状の義歯を被せることにより、患者の歯列に調和した義歯により欠損部分を補うことができる。
【０００６】
ここで、歯科医師は、ＣＴフィルム上で、診断用ステントの不透過性ストッピングの方向と顎骨の断面画像から、人工歯根を埋入すべき位置を予測するが、診断用ステントの不透過性ストッピングの方向が適切でない場合は、外科処置用ステントを歯科医師の勘と経験で修正することになる。また、ＣＴフィルムは２次元の画像であるため、歯及び顎骨の立体的把握が困難である。例えば、下顎骨には下顎管と呼ばれる太い神経系があり、上顎には上顎洞と呼ばれる空洞があり、また、人工歯根を埋入させるべき欠損部分の近傍には、隣在する残存歯の歯根があり、これらの神経系、空洞及び残存歯の歯根等を確実に回避して人工歯根窩洞を穿孔することは非常に困難である。
【０００７】
そこで、２次元データをコンピュータ上で３次元データに構築し、この３次元データにおいてシミュレーションを可能とするマテリアライズ社製のシムプラント（SimPlant）や特許文献１で開示されているシステムのように、ＣＴデータをコンピュータに入力してシミュレーションを行なうソフトウェアの開発が行なわれている。
【０００８】
しかし、上述したソフトウェアは、あくまでもシミュレーションを実行させるのみであり、実行させたシミュレーションの結果を更に利用して、マテリアライズ社製のサージケース（SurgiCase）や、特許文献２、特許文献３及び特許文献４等で開示されているよう
な、人工歯根窩洞の穿孔処理を補助するガイド孔を設けた補助部材が提案されている。この補助部材を歯科医師が人工歯根窩洞の穿孔手術の際に用いることにより、各患者のＣＴ画像等に基づいて設けられたガイド孔の誘導に従った人工歯根窩洞の穿孔処理が可能となり、穿孔手術の経験が浅い歯科医師であっても、ある程度の安全性及び確実性を確保した手術を実現することができる。
【特許文献１】欧州特許出願公開第ＥＰ１０３６５４３Ａ１号明細書
【特許文献２】特開２００１−１７００８０号公報
【特許文献３】特表２００１−５２３５０９号公報
【特許文献４】特開２００３−８８５３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、例えば、患者が既治療の歯に金属製の被せ物をしている場合には、ＣＴ撮影の際のＸ線ビームが被せ物に反射し、取得したＣＴデータにアーティファクトが生じてしまい、特に歯列部分の画質が劣化して見づらいため、歯科医師が適切な人工歯根の埋入位置を予測することは困難であるという問題がある。
【００１０】
また、上述したような方法での人工歯根窩洞の穿孔手術では、解剖学的に安全な位置に人工歯根窩洞を穿孔することは可能であるが、咀嚼運動時に対合歯から受ける応力等により近傍の顎骨に生じる力学的評価因子を全く考慮していないという問題がある。
【００１１】
また、口腔内においては、上述したような人工歯根窩洞の穿孔処理を補助する補助部材を確実に安定させることが比較的困難であり、加えて、仮に安定した補助部材を利用して穿孔手術を行なう場合であっても、穿孔手術は歯科医師が行なうため、人的エラーを確実に防止することは困難であるという問題がある。
【００１２】
更に、上述した方法においては、歯科医師が作製した患者の歯列模型に基づき、歯科技工士が最終的な義歯の形状を形成することが必要であり、歯列模型の作製及び歯科技工士の義歯形成のための技術、時間及び費用が必要であるという問題があった。
【００１３】
本発明は以上のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、各患者から取得した歯列の３次元データと顎骨のＣＴデータとを合成することで、画像アーティファクトのない合成データを生成し、生成した３次元の合成データに基づいて、各患者の粘膜下の顎骨及び各歯の歯根の形状等を立体的に把握し、下顎管、上顎洞及び隣在する歯根を十分に回避した人工歯根の埋入位置を特定する人工歯根埋入位置特定装置、人工歯根埋入位置特定方法、その装置をコンピュータで実現するためのコンピュータプログラム、及びそのコンピュータプログラムを記録した記録媒体を提供することにある。
【００１４】
また、本発明の他の目的は、埋入すべき人工歯根の位置の近傍の顎骨に生じる力学的評価因子を考慮して埋入位置を特定することにより、咀嚼運動による顎骨の負担をより軽減した埋入位置を特定する人工歯根埋入位置特定装置を提供することにある。
【００１５】
更に、本発明の他の目的は、上述した人工歯根埋入位置特定装置にて生成した各種のデータを利用して、歯科医師が行なう人工歯根窩洞の穿孔手術を補助するガイド部材を製造するガイド部材製造装置、患者の歯列の欠損部分を補う義歯を製造する義歯製造装置を提供することにある。
【００１６】
また、ガイド部材を利用した穿孔手術における人的エラーをより軽減するために、人工歯根窩洞を穿孔する穿孔装置の穿孔方向を検知し、検知した穿孔方向が適切でない場合にその旨を報知する検知装置、上述した人工歯根埋入位置特定装置が特定した埋入位置に従った穿孔距離に基づいてマークが付され、穿孔装置に装着して使用されるドリルを提供することを本発明の他の目的とする。
【００１７】
更に、本発明の他の目的は、各データをデジタルデータとして取得して処理することにより、各処理をコンピュータにて実行させることが可能となり、歯科医師及び歯科技工士による作業の簡略化及び正確性の向上が図られる人工歯根埋入位置特定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明に係る人工歯根埋入位置特定装置は、歯列の欠損部分を補う義歯を支持する人工歯根の埋入位置を特定する人工歯根埋入位置特定装置において、前記歯列の３次元データを取得する歯列データ取得手段と、前記歯列に連なる顎骨の３次元データを取得する顎骨データ取得手段と、前記歯列データ取得手段が取得した歯列の３次元データ及び前記顎骨データ取得手段が取得した顎骨の３次元データを合成する合成手段と、該合成手段が生成した歯列及び顎骨の合成データが示す前記歯列の欠損部分を補う義歯を示す義歯データを生成する義歯データ生成手段と、該義歯データ生成手段が生成した義歯データを付加した合成データに基づいて、前記人工歯根の埋入位置の候補を複数受け付ける候補受付手段と、該候補受付手段が受け付けた候補から１つの埋入位置を特定する特定手段とを備えることを特徴とする。
【００１９】
本発明による場合は、歯列の３次元データと、この歯列に連なる顎骨の３次元データとを合成することにより、画像アーティファクトのない合成データを生成することができ画質の向上を図ることができる。また、この合成データに基づいて、各患者の粘膜下の顎骨及び各歯の歯根の形状等を立体的に把握することができ、下顎管、上顎洞及び隣在する歯根を十分に回避した人工歯根の埋入位置の特定が可能である。
【００２０】
また、得られた合成データから歯列の欠損部分を補う義歯を示す義歯データを生成し、生成した義歯データを付加した合成データに基づいて、解剖学的安全性及び力学的安定性を考慮した人工歯根の埋入位置の候補を受け付けた場合には、より解剖学的な安全性が高く、力学的な安定性が高い埋入位置を特定することが可能である。尚、上述のように各データをデジタルデータとして取得することにより、人工歯根の埋入位置を特定するための各処理を、３次元立体ならびに２次元平面画像により解剖学的に正確にコンピュータにて実行させることができるとともに、各データをファイル変換することで、予知性を期待できるような適切な埋入位置を力学解析により更に的確に決定することができる。また、各データの再利用が可能であり、各データを取得した時点で存在していた歯が、後日欠損した場合であっても、予め取得してある歯列及び顎骨の３次元データに基づき義歯を形成することができ、残存歯により適応した義歯及び該義歯を支持する人工歯根を植立させることが可能である。
【００２１】
本発明に係る人工歯根埋入位置特定装置は、前記候補受付手段が受け付けた候補の夫々が示す埋入位置について、予め設定してある咬合力により夫々の近傍に生じる力学的評価因子を算出する力学的評価因子算出手段を備え、前記特定手段は、前記力学的評価因子算出手段が算出した力学的評価因子が最小である埋入位置を特定するように構成してあることを特徴とする。
【００２２】
本発明による場合は、候補として受け付けた複数の人工歯根の埋入位置について、所定の咬合力により夫々の近傍の顎骨に発生する力学的評価因子（力学的パラメータ）である主応力、相当応力、歪エネルギー等を算出し、算出した力学的評価因子の値が最小である埋入位置を特定することにより、埋入した人工歯根が近傍の顎骨に生じる力学的評価因子をより軽減した埋入位置を決定することが可能である。
【００２３】
本発明に係る人工歯根埋入位置特定装置は、前記顎骨の３次元データは、前記顎骨の硬度情報を含んでおり、前記力学的評価因子算出手段は、前記硬度情報に基づいて前記力学的評価因子を算出するように構成してあることを特徴とする。
【００２４】
本発明による場合は、患者から取得した顎骨の３次元データに含まれる顎骨の各部における硬度情報に基づいて、候補として受け付けた夫々の埋入位置の近傍の顎骨に生じる力学的評価因子を算出することにより、近傍の顎骨における力学的評価因子を精度良く算出することができ、埋入した人工歯根が近傍に及ぼす力学的評価因子をより軽減した埋入位置を確実に決定することが可能である。
【００２５】
本発明に係る人工歯根埋入位置特定装置は、歯列の欠損部分を補う義歯を支持する人工歯根の埋入位置を特定する人工歯根埋入位置特定装置において、前記歯列の３次元データを取得する歯列データ取得手段と、前記歯列に連なる顎骨の３次元データを取得する顎骨データ取得手段と、前記歯列データ取得手段が取得した歯列の３次元データ及び前記顎骨データ取得手段が取得した顎骨の３次元データを合成する合成手段と、該合成手段が生成した歯列及び顎骨の合成データが示す前記歯列の欠損部分を補う義歯を示す義歯データを生成する義歯データ生成手段と、前記合成データに基づいて、前記義歯データ生成手段が生成した義歯データが示す義歯における咬合情報を生成する咬合情報生成手段と、該咬合情報生成手段が生成した咬合情報に基づいて、前記義歯を支持する人工歯根の埋入位置を算出する算出手段とを備えることを特徴とする。
【００２６】
本発明による場合は、歯列の３次元データと、この歯列に連なる顎骨の３次元データとを合成して得られた合成データから当該歯列の欠損部分を補う義歯を示す義歯データを生成する。また、得られた合成データに基づいて、生成した義歯データが示す義歯の、対合する残存歯又は使用中義歯の咬合状態を示す咬合情報を生成し、生成した咬合情報に基づいて人工歯根の埋入位置を算出する。これにより、対合する残存歯又は使用中義歯との咬合状態に適合する人工歯根の埋入位置を算出することが可能である。
【００２７】
本発明に係る人工歯根埋入位置特定装置は、歯列の欠損部分を補う義歯を支持する人工歯根の埋入位置を特定する人工歯根埋入位置特定装置において、前記歯列の３次元データを取得する歯列データ取得手段と、前記歯列に連なる顎骨の３次元データを取得する顎骨データ取得手段と、前記歯列における咀嚼情報を取得する咀嚼情報取得手段と、前記歯列データ取得手段が取得した歯列の３次元データ及び前記顎骨データ取得手段が取得した顎骨の３次元データを合成する合成手段と、該合成手段が生成した歯列及び顎骨の合成データが示す前記歯列の欠損部分を補う義歯を示す義歯データを生成する義歯データ生成手段と、前記合成データ及び前記咀嚼情報取得手段が取得した咀嚼情報に基づいて、前記義歯データ生成手段が生成した義歯データが示す義歯における咬合情報を生成する咬合情報生成手段と、該咬合情報生成手段が生成した咬合情報に基づいて、前記義歯を支持する人工歯根の埋入位置を算出する算出手段とを備えることを特徴とする。
【００２８】
本発明による場合は、歯列の３次元データ及び顎骨の３次元データとともに、この歯列における咀嚼情報を取得しておく。また、歯列の３次元データと、この歯列に連なる顎骨の３次元データとを合成して得られた合成データから当該歯列の欠損部分を補う義歯を示す義歯データを生成する。更に、得られた合成データが示す歯列において、予め取得してある咀嚼情報から、生成した義歯データが示す義歯の対合歯との咬合状態を示す咬合情報を生成し、生成した咬合情報に基づいて人工歯根の埋入位置を算出する。これにより、患者個人の咀嚼動作時に対合する残存歯又は使用中義歯との咬合状態に適合する人工歯根の埋入位置を算出することが可能である。
【００２９】
本発明に係る人工歯根埋入位置特定装置は、前記義歯データ生成手段が生成した義歯データを付加した合成データに基づいて、前記人工歯根の埋入位置の候補を複数受け付ける候補受付手段と、該候補受付手段が受け付けた候補の夫々が示す埋入位置について、前記咬合情報生成手段が生成した咬合情報が示す咬合力により夫々の近傍に生じる力学的評価因子を算出する力学的評価因子算出手段とを備え、前記算出手段は、前記力学的評価因子算出手段にて算出した力学的評価因子が最小である埋入位置を特定するように構成してあることを特徴とする。
【００３０】
本発明による場合は、候補として受け付けた複数の人工歯根の埋入位置について、合成データが示す歯列において生成された義歯の咬合情報が示す咬合力により近傍の顎骨に生じる力学的評価因子を算出し、算出した力学的評価因子の値が最小である埋入位置を特定することにより、埋入した人工歯根により近傍の顎骨に発生する力学的評価因子をより軽減した、力学的に安定した埋入位置を決定することが可能である。
【００３１】
本発明に係る人工歯根埋入位置特定装置は、前記義歯データ生成手段は、前記合成データが示す歯列における残存歯に基づいて、前記義歯データを生成するように構成してあることを特徴とする。
【００３２】
本発明による場合は、合成データが示す歯列の欠損部分を補う義歯を示す義歯データを、この歯列における残存歯に基づいて生成することにより、歯列における残存歯に適合する義歯データを算出することができ、各患者の歯や顎堤に調和した義歯から、該義歯を支持する人工歯根の埋入位置を算出することが可能である。
【００３３】
本発明に係る人工歯根埋入位置特定装置は、前記義歯データ生成手段は、前記合成データが示す歯列における残存歯がない場合、使用中義歯に基づいて前記義歯データを生成するように構成してあることを特徴とする。
【００３４】
本発明による場合は、合成データが示す歯列に残存歯がない場合に、この歯列における使用中義歯に基づいて義歯データを生成することにより、残存歯がない場合であっても、歯列における使用中義歯に適合する義歯データを算出することができ、各患者の歯や顎堤に調和した義歯から、該義歯を支持する人工歯根の埋入位置を算出することが可能である。
【００３５】
本発明に係る人工歯根埋入位置特定方法は、外部からデータを受け付ける受付部、記憶部及び演算部を備えた計算装置を用いて、歯列の欠損部分を補う義歯を支持する人工歯根の埋入位置を特定する人工歯根埋入位置特定方法において、前記歯列の３次元データ及び該歯列に連なる顎骨の３次元データを受付部にて受け付け、受け付けた前記歯列の３次元データ及び顎骨の３次元データを記憶部に記憶させ、記憶してある前記歯列の３次元データ及び顎骨の３次元データを演算部にて合成し、生成した歯列及び顎骨の合成データが示す前記歯列の欠損部分を補う義歯を示す義歯データを演算部にて生成し、前記合成データに基づいて、生成した義歯データが示す義歯における咬合情報を演算部にて生成し、生成した咬合情報に基づいて、前記義歯を支持する人工歯根の埋入位置を演算部にて算出することを特徴とする。
【００３６】
本発明による場合は、外部から受け付けた歯列の３次元データと、この歯列に連なる顎骨の３次元データとを記憶部に記憶させておき、演算部にて、この歯列の３次元データと顎骨の３次元データとを合成し、得られた合成データから当該歯列の欠損部分を補う義歯を示す義歯データを生成する。また、合成データに基づいて生成した、義歯データが示す義歯における咬合情報に基づいて、前記義歯を支持する人工歯根の埋入位置を算出することにより、粘膜下の顎骨及び各歯の歯根の形状を立体的に把握した上で受け付けた候補から、適切な埋入位置を決定することができ、対合する残存歯又は使用中義歯の咬合状態に適合するとともに、近傍の顎骨に生じる力学的評価因子をより軽減した人工歯根の埋入位置を特定することが可能である。
【００３７】
本発明に係るガイド部材製造装置は、歯列の欠損部分を補う義歯を支持する人工歯根を埋入する人工歯根窩洞に連なるガイド孔を有するガイド部材を製造するガイド部材製造装置において、本発明に係る人工歯根埋入位置特定装置が生成した義歯データを付加した合成データに基づいて、前記義歯データが示す義歯及び該義歯の近傍を覆う部材を形成する形成手段と、該形成手段が形成した部材に、前記人工歯根埋入位置特定装置が特定した埋入位置に連なる前記ガイド孔を穿孔する穿孔手段とを備えることを特徴とする。
【００３８】
本発明による場合は、上述したような人工歯根埋入位置特定装置が生成した義歯データ及び埋入位置を取得し、この義歯データを付加した合成データに基づき、前記義歯データが示す義歯及び該義歯の近傍を覆う形状の部材を形成し、また、形成した部材に、取得した埋入位置に連なるガイド孔を穿孔することにより、人工歯根窩洞を穿孔する際に、このガイド孔がドリル等の穿孔装置の先端部を誘導し、適切に算出された埋入位置における人工歯根窩洞を精度良く穿孔することが可能となる。
【００３９】
本発明に係る検知装置は、人工歯根を埋入する人工歯根窩洞を穿孔する穿孔装置に装着され、該穿孔装置の穿孔方向を検知する検知装置において、前記穿孔装置の穿孔方向を検出する検出手段と、該検出手段が検出した穿孔方向が、本発明に係るガイド部材製造装置により製造されたガイド部材が有するガイド孔の穿孔方向であるか否かを判断する判断手段と、該判断手段が前記ガイド孔の穿孔方向でないと判断した場合に、前記穿孔装置の穿孔方向が誤っている旨を報知する報知手段とを備えることを特徴とする。
【００４０】
本発明による場合は、例えば、ドリル装置等の穿孔装置に装着され、この穿孔装置が穿孔する際の穿孔方向を検出し、検出した穿孔方向が、上述したガイド部材製造装置で製造されたガイド部材が有するガイド孔の穿孔方向でない場合に、穿孔装置の穿孔方向が誤っている旨を報知することにより、人工歯根窩洞の穿孔手術の経験が少ない歯科医師であっても、ガイド部材のガイド孔に沿って、人工歯根窩洞を精度良く穿孔することが可能である。
【００４１】
本発明に係るドリルは、穿孔装置に装着されるドリルにおいて、先端部から、本発明に係る人工歯根埋入位置特定装置が特定した埋入位置に基づく距離を隔てた位置にマークを有することを特徴とする。
【００４２】
本発明による場合は、先端部から、上述した人工歯根埋入位置特定装置にて特定された埋入位置に基づく距離を隔てた位置に付されたマークを参照しながら穿孔処理を行なうことにより、穿孔手術の経験が少ない歯科医師であっても、精度よく決定された埋入位置における穿孔距離だけ穿孔することができ、解剖学的に安全な穿孔手術を可能とする。また、上述したガイド部材とともに利用した場合には、穿孔角度と穿孔距離を適切に維持しながら穿孔処理を行なうことが可能となる。
【００４３】
本発明に係る義歯製造装置は、歯列の欠損部分を補う義歯を製造する義歯製造装置において、本発明に係る人工歯根埋入位置特定装置が生成した義歯データ及び咬合情報に基づいて、該咬合情報が示す咬合面を有し、前記義歯データが示す形状の義歯を削成する削成手段を備えることを特徴とする。
【００４４】
本発明による場合は、上述したような人工歯根埋入位置特定装置が生成した義歯データ及び咬合情報を取得し、この咬合情報が示す咬合面を有し、義歯データが示す形状の義歯を切削して形成することにより、適切な人工歯根の埋入位置を算出する際に得られた義歯データ及び咬合情報を利用することができ、咬合動作及び咀嚼運動に調和した義歯を精度よく製造することが可能となる。
【００４５】
本発明に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、歯列の欠損部分を補う義歯を支持する人工歯根の埋入位置を特定させるためのコンピュータプログラムにおいて、コンピュータに、取得した歯列の３次元データ、及び該歯列に連なる顎骨の３次元データを合成させる手順と、コンピュータに、生成した歯列及び顎骨の合成データが示す前記歯列の欠損部分を補う義歯を示す義歯データを生成させる手順と、コンピュータに、前記合成データに基づいて、生成した義歯データが示す義歯における咬合情報を生成させる手順と、コンピュータに、生成した咬合情報に基づいて、前記義歯を支持する人工歯根の埋入位置を算出させる手順とを実行させることを特徴とする。
【００４６】
本発明による場合は、コンピュータに読み込ませて順次実行させることにより、上述した人工歯根埋入位置特定装置をコンピュータを用いたＣＡＤシステムにて実現することができ、患者夫々の歯列及び顎骨の形状に適応する人工歯根の埋入位置を、コンピュータ処理にて特定することができる。
【００４７】
本発明に係る記録媒体は、コンピュータに、歯列の欠損部分を補う義歯を支持する人工歯根の埋入位置を特定させるためのコンピュータプログラムが記録してあるコンピュータでの読み取りが可能な記録媒体において、コンピュータに、取得した歯列の３次元データ、及び該歯列に連なる顎骨の３次元データを合成させる手順と、コンピュータに、生成した歯列及び顎骨の合成データが示す前記歯列の欠損部分を補う義歯を示す義歯データを生成させる手順と、コンピュータに、前記合成データに基づいて、生成した義歯データが示す義歯における咬合情報を生成させる手順と、コンピュータに、生成した咬合情報に基づいて、前記義歯を支持する人工歯根の埋入位置を算出させる手順とを実行させるためのコンピュータプログラムが記録してあることを特徴とする。
【００４８】
本発明による場合は、記録してあるコンピュータプログラムをコンピュータに読み込ませて順次実行させることにより、上述した人工歯根埋入位置特定装置を、任意のコンピュータにて実現することが可能である。
【発明の効果】
【００４９】
本発明の人工歯根埋入位置特定装置を用いることにより、各患者から取得された歯列データと顎骨データとの合成データに基づいて、各患者の粘膜下の顎骨及び各歯の歯根の形状等を立体的に把握することが可能であるため、下顎管、上顎洞及び隣在する歯根を十分に回避した人工歯根の埋入位置を特定することができる。また、有限要素法に従って算出した埋入位置は力学的な安定性が高いため、この埋入位置に嵌合された人工歯根や、この埋入位置の近傍の顎骨に生じる力学的評価因子をより軽減することができる。
【００５０】
更に、各患者の残存歯及び使用中義歯に基づいて歯列の欠損部分を補綴する義歯を形成するとともに、この残存歯及び使用中義歯の咬合状態に適合した義歯の咬合状態を再現することができ、隣在する他の歯との調和が保たれ、違和感の無い義歯を形成することができる。尚、各患者の残存歯及び使用中義歯における咀嚼動作に基づいて義歯を形成することにより、患者個人の咀嚼動作を加味し、隣在する他の歯により適合する形状の義歯の形成を可能とする。
【００５１】
更には、本発明の人工歯根埋入位置特定装置にて生成した義歯データ及び埋入位置を利用して、人工歯根窩洞の穿孔手術の際に用いるガイド部材を製造することができる。また、このガイド部材を利用した穿孔手術の際に、このガイド部材に穿孔されたガイド孔に従った穿孔方向を案内する検知装置と、穿孔深さの目安となるマークが付されたドリルを穿孔装置に装着することにより、穿孔手術の経験が浅い歯科医師であってもその手術を行なえるようになり、経験豊富な歯科医師においては、安全且つ確実に手術を進行することができる。更に、本発明の人工歯根埋入位置特定装置にて生成した義歯データ及び咬合情報を利用して、埋入した人工歯根の歯冠部分である義歯をも精度良く製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５２】
以下に、本発明をその実施の形態を示す図面を参照して具体的に説明する。
（第１実施の形態）
図１は第１実施の形態に係る人工歯根埋入位置特定装置の構成例を示すブロック図であり、図中１は本発明の人工歯根埋入位置特定装置であるコンピュータを示している。コンピュータ１は、ＣＰＵ１０、ＲＡＭ１１、ハードディスク（以下、ＨＤという）１２、外部記憶装置１３、ディスプレイ１４、キーボード１５、マウス１６等を備えている。
【００５３】
ＣＰＵ１０は、バスを介してコンピュータ１の上述したようなハードウェア各部と接続されており、それらを制御すると共に、ＨＤ１２に格納されたコンピュータプログラムを順次実行する。ＨＤ１２は、本発明に係る人工歯根埋入位置特定装置の動作に必要な種々のコンピュータプログラムを記憶する。ＲＡＭ１１は、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ、フラッシュメモリ等で構成されており、ＣＰＵ１０によるコンピュータプログラムの実行時に発生する一時的なデータを記憶する。尚、ＲＡＭ１１にフラッシュメモリを使用した場合には、停電、コンピュータ１の移動等のために電源が遮断された場合であっても記憶内容が失われることはない。
【００５４】
外部記憶装置１３は、ＣＤ−ＲＯＭドライブ又はフレキシブルディスクドライブ等で構成されており、本発明に係るコンピュータプログラムが記録されているＣＤ−ＲＯＭ又はフレキシブルディスク等の可搬型記録媒体１３ａから、本発明のコンピュータプログラムである合成処理プログラム、義歯データ生成処理プログラム、咬合情報生成処理プログラム及び算出処理プログラムを読み取り、ＨＤ１２に記憶させる。従ってＣＰＵ１０は、予めＨＤ１２に格納してあるコンピュータプログラムと同様に、外部記憶装置１３を介して取得し、ＨＤ１２に記憶させたコンピュータプログラムも適宜ＲＡＭ１１に読み出して実行することができる。
【００５５】
上述した構成のコンピュータ１は、人工歯根埋入位置特定装置として動作する場合、各患者の歯列を３次元データで表現した歯列データ１１ａ、歯列に連なる顎骨を３次元データで表現した顎骨データ１１ｂ、咀嚼時における歯列の動作情報（咀嚼情報）を示す咀嚼データを夫々外部から取得する。従って、ＣＰＵ１０は、歯列データ１１ａを取得する歯列データ取得手段、顎骨データ１１ｂを取得する顎骨データ取得手段、咀嚼データを取得する咀嚼情報取得手段として動作する。
【００５６】
ここで、歯科医師は、これらの各データを後述するような各種の装置を夫々用いて予め取得しておき、人工歯根の埋入位置の特定処理を実行する際に、コンピュータ１に入力し、コンピュータ１は、取得した各データをＨＤ１２に記憶させ、必要に応じてＲＡＭ１１に読み出して処理を行なう。尚、コンピュータ１と夫々の装置とをケーブルを介して接続し、このケーブルを介して夫々の装置から各データをコンピュータ１に入力する構成であってもよく、また、夫々の装置から一旦ＣＤ−ＲＯＭ又はフレキシブルディスク等の記録媒体に記録させた各データを、外部記憶装置１３を介してコンピュータ１に入力する構成であってもよい。
【００５７】
以下に、本実施の形態において、歯列データ１１ａ、顎骨データ１１ｂ及び咀嚼データの取得処理について説明する。まず、歯列データ１１ａを取得する場合は、非接触型３次元デジタイザ、非接触型３次元形態読取装置、及び非接触型レーザースキャナー等と呼ばれ、例えば、株式会社ユニスン社製のサーフレーサー、株式会社日商エレクトロニクス社製のファストスキャン、又は、ローランドディージー株式会社製のＬＰＸ−２５０等の装置を用いる。これらの装置は、図２（ａ）に示すような、患者から採取した歯型に基づき作製された歯列模型１０１，１０２から、３次元データである歯列データ１１ａを取得する。尚、歯列における欠損部分においては、粘膜の表面（顎堤）を３次元データとして取得する。
【００５８】
ここで、歯列データ１１ａを取得するに際しては、残存歯が比較的多い患者の場合、図２（ａ）に示すように、上下顎の歯列夫々に基づいて作製した歯列模型１０１，１０２の間に、例えば、アルー社製のアルーワックス（登録商標）等の馬蹄既製のコンパウンド１００を軟化して咬合させる。尚、咬合させるものとしては、コンパウンド１００に限られず、シリコン材料又はワックス材料のものを用いることができる。
【００５９】
また、このコンパウンド１００が軟化している間に、コンパウンド１００の外側の所定箇所（図においては３箇所）に、直径７ｍｍ程度のセラミックボール１００ａ，１００ａ…を圧接し、更にこのセラミックボール１００ａ，１００ａ…を接着剤等で固定した状態で、歯列データ１１ａを取得する。尚、コンパウンド１００に圧着させるものとしては、ＣＴ画像中に金属のアーティファクトを生じない材料により精度よく作製されたものであれば、セラミックボール１００ａに限られず、また、大きさも直径７ｍｍ程度のものに限られない。
【００６０】
一方、欠損歯が多い患者の場合、患者が使用している使用中義歯（入歯）を装着させた状態での歯列模型を作製し、上述と同様の方法で歯列データ１１ａを取得する。このような歯列データ１１ａは、図２（ｂ）に示すように、例えば、歯列において最初に検出した点Ｒ１を基準として、３次元空間におけるｘ、ｙ、ｚ方向夫々に所定距離だけずらしながら歯列模型１０１，１０２、コンパウンド１００及びセラミックボール１００ａ，１００ａ…の輪郭を検出し、表面形状を点データとして取得される。
【００６１】
次に、顎骨データ１１ｂを取得する場合は、Ｘ線ビームを走査させて人体の内部器官の断層画像を取得するＣＴ画像撮影装置を用いる。ＣＴ画像撮像装置は、患者の顎骨を撮像することにより２次元のＣＴ画像を複数枚取得しており、これらを３次元データに合成することにより、３次元の顎骨データ１１ｂを取得する。
【００６２】
ここで、ＣＴ画像を撮像するに際しても、歯列データ１１ａの取得の場合と同様に、残存歯が比較的多い患者の場合、図３（ａ）に示すように、上下顎の間に、適宜箇所にセラミックボール１００ａ，１００ａ…を取り付けたコンパウンド１００を咬合させる。また、欠損歯が多い患者の場合、使用中義歯を装着させ、この使用中義歯を含む歯列にてコンパウンド１００を咬合した状態でＣＴ画像を撮像する。このように撮像されたＣＴ画像は顎骨の断層画像であり、このＣＴ画像に基づいて、夫々に撮像された顎骨を示すｘ、ｙ方向の２次元の線データを生成する。また、このＣＴ画像は所定のピッチでｚ方向に連続して撮像されており、夫々のＣＴ画像から生成された線データをｚ方向に結合することにより、３次元の線データを生成することができる。
【００６３】
本実施の形態では、このように生成した線データに基づいて、適宜の間隔で点データを抽出することにより、図３（ｂ）に示すような、顎骨を点データで示した顎骨データ１１ｂを取得する。尚、ＣＴ画像から顎骨データ１１ｂを生成する処理は、コンピュータ１で行なってもよく、外部のコンピュータで行なってもよい。また、ＣＴ画像は、Ｘ線ビームの透過率等に応じた撮像対象の硬さを示すＣＴ値（硬度情報）を含んでおり、顎骨データ１１ｂは、顎骨の各部を示す点データと、夫々の点データが示す位置におけるＣＴ値とにより構成されている。尚、ＣＴ画像撮影装置におけるＣＴの閾値を適宜変化させることにより精度よく骨の部分を撮像することができる。また、磁気共鳴装置にて撮像したデータ（ＭＲＩデータ）を加味した場合には、骨の部分だけでなく筋肉及び皮膚等を含む軟組織の形状も把握することができる。
【００６４】
最後に、咀嚼データを取得する場合は、例えば、東京歯科産業社製のシロナソ、又は株式会社ジーシー社製のナソヘキサグラフ等の咀嚼運動計測装置を用いる。これらの装置は、患者が義歯を使用している場合には、この義歯を所定箇所に装着させた状態で、患者に柔軟性を有する物質を咬ませ、この咀嚼時における歯列の運動情報を計測して咀嚼データ（咀嚼情報）を取得する。
【００６５】
上述したように、各種の装置を用いて取得された歯列データ１１ａ、顎骨データ１１ｂ及び咀嚼データをＲＡＭ１１に記憶したコンピュータ１において、ＣＰＵ１０は、外部記憶装置１３を介して取得してＨＤ１２に記憶してある合成処理プログラムをＲＡＭ１１に読み出して順次実行し、歯列データ１１ａと顎骨データ１１ｂとを合成する合成手段として動作する。具体的には、ＣＰＵ１０は、歯列データ１１ａ及び顎骨データ１１ｂの夫々から、夫々に含まれるセラミックボール１００ａ，１００ａ…を示す点データを抽出し、夫々抽出した点データに基づいて夫々のセラミックボール１００ａ，１００ａ…の中心位置を検出する。
【００６６】
ここで、歯列データ１１ａ及び顎骨データ１１ｂ中のセラミックボール１００ａ，１００ａ…は同一であり、また、夫々のデータは、実寸で計測されているため、ＣＰＵ１０は、夫々のデータ中のセラミックボール１００ａ，１００ａ…の中心位置を基準として歯列データ１１ａ及び顎骨データ１１ｂを合成し、ＲＡＭ１１に記憶させる。尚、歯列の咬合面については、歯列データ１１ａを取得する際に用いる装置を利用して、上顎及び下顎の歯列模型を咬合面方向から３次元データとして読み取り、歯列データ１１ａ及び顎骨データ１１ｂとともに合成することにより、咬合面を含んだ合成データを生成することができる。
【００６７】
図４（ａ）は、上述のように生成された合成データを画像表示した場合の歯列及び顎骨の模式図であり、この合成データは、図４（ｂ）に示すように、図２（ｂ）で示す歯列データ１１ａと、図３（ｂ）で示す顎骨データ１１ｂとにより構成されている。尚、上述のように、歯列模型１０１，１０２にセラミックボール１００ａ，１００ａ…を取り付けたコンパウンド１００を咬合させた状態で歯列データ１１ａを取得し、また、コンパウンド１００を咬合した状態で撮像したＣＴ画像から顎骨データ１１ｂを生成することにより、歯列データ１１ａ及び顎骨データ１１ｂ中のセラミックボール１００ａ，１００ａ…を基準として、各歯のデータと各歯に連なる顎骨のデータとを適切に合成することが可能である。
【００６８】
また、患者が既治療の歯に金属製の被せ物をしている場合には、ＣＴ画像を撮影する際のＸ線ビームが、この被せ物に反射して、ＣＴ画像にアーティファクトが生じるため、図３（ａ）中の１０３で示すような箇所のデータが適切に取得できず、適切な歯列情報のＣＴ画像の撮像が非常に困難である。従って、既知の論文(例えば、Orthod.Waves57(3):189-194,1998,Nishii et al.）を参考にして、上述のように歯列模型から取得した歯列デー
タ１１ａと、ＣＴ画像から生成した顎骨データ１１ｂとを合成することにより、画像アーティファクトのない適切な合成データを取得することが可能となる。
【００６９】
上述したように、歯列データ１１ａと顎骨データ１１ｂとを合成して合成データを生成したコンピュータ１において、ＣＰＵ１０は、外部記憶装置１３を介して取得してＨＤ１２に記憶してある義歯データ生成処理プログラムをＲＡＭ１１に読み出して順次実行し、生成した合成データが示す歯列における欠損部分を補う義歯を示す義歯データを生成する義歯データ生成手段として動作する。
【００７０】
ここで、歯列の欠損部分を補う義歯としては、顎骨を穿孔して設けられた人工歯根窩洞に埋入した人工歯根にて支持される歯冠、及び可撤性義歯（入歯）等があり、本実施の形態のコンピュータ１は、人工歯根にて支持する歯冠を示す歯冠データを生成する。具体的には、コンピュータ１は、人種及び顔の輪郭形状等に対応して統計データとして報告されている歯冠データをデータベース化してＨＤ１２に記憶しており、この既存のデータベース（以下、ＤＢという）中の歯冠データ（以下、既存歯冠データという）に基づいて、人工歯根にて支持する歯冠を示す歯冠データを生成することができる。また、コンピュータ１は、患者が有する残存歯に基づいて歯冠データを生成することも可能であり、いずれの方法で歯冠データを生成するかは歯科医師からの選択により決定している。
【００７１】
より具体的には、歯科医師の選択により既存歯冠データに基づいて歯冠データを生成する場合、ＣＰＵ１０は、合成データが示す歯列の欠損部分を検出し、検出した欠損部分を補綴すべき既存歯冠データをＨＤ１２のＤＢから読み出す。また、検出した欠損部分に対して同顎の反対側の同名歯が補綴されずに残存していれば、読み出した既存歯冠データを拡大又は縮小することにより、残存する同名歯の幅径と一致する歯冠データを生成する。
【００７２】
また、欠損部分に対して同顎の反対側の同名歯が残存していない場合、ＣＰＵ１０は、この同顎に残存する他の歯の幅径に基づいて、統計として得られている平均的な比率に従って欠損部分を補綴する歯冠の幅径を算出し、ＤＢから読み出した既存歯冠データを拡大又は縮小することにより、算出した幅径と一致する歯冠データを生成する。尚、平均的な比率として、例えば、ボルトンインデックスのような人種毎に蓄積されている統計データを用いる。このような統計データに従って生成された歯冠の形状は、残存歯及び使用中義歯の形状に適応しており、隣在する各歯との調和を図ることができる。
【００７３】
更に、欠損部分の同顎に残存歯がない場合には、ＣＰＵ１０は、対顎に残存する各歯の幅径に基づいて、同様に、欠損部分を補綴する歯冠の幅径を算出し、ＤＢから読み出した既存歯冠データを拡大又は縮小することにより、算出した幅径と一致する歯冠データを生成する。また、対顎にも残存歯がない場合には、患者が使用している使用中義歯における各人工歯の幅径に基づいて同様に歯冠データを生成する。
【００７４】
更に、患者が使用中義歯も用いていない場合には、ＣＰＵ１０は、患者の鼻翼幅径を計測し、この鼻翼幅径に基づいて欠損部分を補綴する歯冠の幅径を算出し、ＤＢから読み出した既存歯冠データを拡大又は縮小することにより歯冠データを生成する。尚、歯冠データは、患者の鼻翼幅径だけでなく、患者の顔面の各部計測値、例えば、顔貌の輪郭線に対する各部の配置位置等に基づいて生成することも可能である。尚、ＣＰＵ１０は、生成した歯冠データをＲＡＭ１１に記憶させる。
【００７５】
一方、歯科医師の選択により既存歯冠データを用いずに、患者の残存歯に基づいて歯冠データを生成する場合、ＣＰＵ１０は、合成データが示す歯列の欠損部分を検出し、検出した欠損部分に対して同顎の反対側の同名歯が補綴されずに残存していれば、この残存する同名歯を鏡面転写した形状の歯冠データを生成する。尚、鏡面転写することによる歯冠データの生成方法は、同顎の同名歯にのみ利用できるものであるため、欠損部分に対して同顎の同名歯が残存していない患者においては、上述したように、ＤＢに蓄積された既存歯冠データに基づいた歯冠データの生成処理を行なう必要がある。
【００７６】
上述したように、歯列データ１１ａと顎骨データ１１ｂとの合成データに基づいて、歯列の欠損部分を補綴すべき歯冠データを生成したコンピュータ１において、ＣＰＵ１０は、外部記憶装置１３を介して取得してＨＤ１２に記憶してある咬合情報生成処理プログラムをＲＡＭ１１に読み出して順次実行し、生成した歯冠データに基づく歯冠の、対合歯との咬合状態を示す咬合データ（咬合情報）を生成する咬合情報生成手段として動作する。
【００７７】
ここで、本実施の形態では、各患者における咀嚼データの取得を必須要件としておらず、咀嚼データを取得していない場合、ＣＰＵ１０は、合成データが示す各歯の咬合面に基づいて、上顎及び下顎の対合する各歯を適切な咬合状態で咬合させ、この状態で、合成データの所定箇所に付加した歯冠データが示す歯冠の、対合歯との咬合状態を示す咬合データを生成し、ＲＡＭ１１に記憶させる。尚、咬合データは、対合歯との適切な咬合状態における歯冠の咬合面及び対合歯からの応力等を示す。
【００７８】
一方、咀嚼データを取得している場合、ＣＰＵ１０は、合成データに咀嚼データを代入することにより、合成データが示す歯列に、咀嚼データに基づく咀嚼運動を仮想的に実行させ、各患者固有の咀嚼運動に基づいて、合成データに付加した歯冠データが示す歯冠の、対合歯との咬合状態を示す咬合データを生成し、ＲＡＭ１１に記憶させる。
【００７９】
上述したように欠損部分を補綴すべく生成した歯冠データについての咬合データを生成したコンピュータ１において、ＣＰＵ１０は、外部記憶装置１３を介して取得してＨＤ１２に記憶してある算出処理プログラムをＲＡＭ１１に読み出して順次実行し、生成した咬合データに基づいて、歯冠データが示す歯冠を支持する人工歯根の埋入位置を算出する算出手段として動作する。尚、本発明の人工歯根埋入位置特定装置では、有限要素法に従い、咬合データを歯冠データにおける荷重条件（負荷条件）として埋入位置を算出する。
【００８０】
まず、ＣＰＵ１０は、上述のように生成した咬合データを合成データに合成することにより、合成データにおける各歯の咬合面を咬合データに従った形状に形成し、最終補綴物としての義歯を作製する際に利用すべくＲＡＭ１１に記憶しておく。本実施の形態のコンピュータ１は、上述した合成データ及び咬合データに基づいて、最適形状決定法に従って人工歯根を埋入すべき位置を決定する処理と、歯科医師により入力された埋入位置の候補からより適切な埋入位置を決定する処理とを行なっており、いずれの処理を実行するかは歯科医師からの選択により決定している。
【００８１】
歯科医師により入力された候補からより適切な埋入位置を決定する場合、ＣＰＵ１０は、生成した合成データに基づいて、歯科医師から人工歯根の埋入位置の候補データを複数（本実施の形態では２つ）受け付ける候補受付手段として動作する。また、ＣＰＵ１０は、受け付けた夫々の候補データが示す埋入位置について、生成した咬合データに基づいて、歯冠データが示す歯冠の対合歯から受ける咬合力の方向に所定の応力を加えた場合に近傍の顎骨に生じる力学的評価因子を算出する力学的評価因子算出手段として動作する。ここで、力学的評価因子は、力学的環境を評価する力学的パラメータであり、例えば、顎骨に加わる主応力、相当応力、歪エネルギー量等を含む。更に、ＣＰＵ１０は、算出した力学的評価因子の値が小さい、即ち、近傍の顎骨に生じる力学的評価因子がより軽減される人工歯根の埋入位置を選択し、選択した埋入位置を示す候補データをＲＡＭ１１に記憶させる。
【００８２】
ここで、顎骨データ１１ｂは、上述したように顎骨の各部の硬度情報を示すＣＴ値を含んでおり、ＣＰＵ１０は、ＣＴ値を有限要素法ができるように材料特性に変換する。また、歯冠が対合歯から受ける咬合力に基づいて顎骨の各部に加わる応力に、各部の材料特性を乗算し、所定の領域における有限要素解析を実行することにより、顎骨に生じる力学的評価因子を精度よく算出することができる。
【００８３】
以下に、上述したような各種の処理を実行する構成を有するコンピュータ１を用いて、人工歯根の埋入位置を特定する処理について説明する。図５はコンピュータ１による人工歯根の埋入位置の特定処理手順を示すフローチャートである。コンピュータ１を人工歯根埋入位置特定装置として動作させる場合、歯科医師は、対象となる患者の歯列データ１１ａ、顎骨データ１１ｂ及び咀嚼データを夫々外部の装置にて予め取得しておき、コンピュータ１に設けられた所定のアイコンをマウス１６にてクリック等することにより、コンピュータ１に人工歯根埋入位置の特定処理を実行させる。尚、咀嚼データは取得していなくてもよい。
【００８４】
コンピュータ１において、ＣＰＵ１０は、所定のアイコンがクリックされたか否かを判断しており（Ｓ１）、クリックされていないと判断した場合（Ｓ１：ＮＯ）、所定のアイコンがクリックされるまで待機し、クリックされたと判断した場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、ＨＤ１２に記憶してある本発明に係る各コンピュータプログラムをＲＡＭ１１に読み出し（Ｓ２）、夫々のコンピュータプログラムに含まれるプログラムコードを順次実行する。
【００８５】
ＣＰＵ１０は、各患者の歯列データ１１ａ、顎骨データ１１ｂ及び咀嚼データを外部から取得しＲＡＭ１１に記憶する（Ｓ３）。次にＣＰＵ１０は、ＲＡＭ１１に記憶した歯列データ１１ａと顎骨データ１１ｂとを合成して合成データを生成し（Ｓ４）、生成した合成データが示す歯列における欠損部分を補綴する歯冠を示す歯冠データを生成する（Ｓ５）。尚、この歯冠データを生成する処理手順については後に詳述する。
【００８６】
ＣＰＵ１０は、生成した歯冠データをステップＳ４において生成した合成データにおける欠損部分に付加し、この合成データに基づいて、歯冠データが示す歯冠における、対顎の対合歯との咬合状態を示す咬合データを生成する（Ｓ６）。尚、この咬合データを生成する処理手順についても後に詳述する。次にＣＰＵ１０は、生成した咬合データに基づいて、この歯冠を支持する人工歯根の埋入位置を算出する（Ｓ７）。尚、この人工歯根の埋入位置を算出する処理手順についても後に詳述する。ＣＰＵ１０は、算出した人工歯根の埋入位置を示す埋入位置データを取得した場合に、この埋入位置の算出処理の完了をディスプレイ１４に表示し（Ｓ８）、埋入位置の特定処理を終了する。
【００８７】
上述したように、患者固有の歯列データ１１ａと顎骨データ１１ｂとを合成して生成された合成データに基づいて、粘膜下の顎骨の形状を十分に把握し、神経系及び近傍の歯根等を十分に回避した人工歯根の埋入位置を特定することができる。
【００８８】
以下に、上述した人工歯根埋入位置特定処理におけるサブルーチンである歯冠データの生成処理（図５におけるステップＳ５）について説明する。図６及び図７はコンピュータ１による歯冠データの生成処理手順を示すフローチャートである。ＣＰＵ１０は、上述のように生成した歯列データ１１ａと顎骨データ１１ｂとの合成データに基づいて、合成データが示す上下顎の各歯列における欠損部分を検知し（Ｓ９）、上顎又は下顎の歯列における欠損部分の位置を認識する。
【００８９】
次にＣＰＵ１０は、歯科医師からの選択に従い、認識した欠損部分を補綴する歯冠を示す歯冠データの生成処理に、ＨＤ１２に記憶してある既存のＤＢの既存歯冠データを利用するか否かを判断しており（Ｓ１０）、既存のＤＢを利用しないと判断した場合（Ｓ１０：ＮＯ）、即ち、患者の残存歯に基づき歯冠データを生成する場合、認識した欠損部分に対して同顎における反対側の同名歯が残存しているか否かを判断する（Ｓ１１）。具体的には、認識した欠損部分を有する歯列（上顎又は下顎）において、欠損部分に対して、中央に位置する歯を中心とした左右対称の位置に残存歯があるか否かを判断しており、この位置に残存歯があると判断した場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、この残存歯の歯冠データを鏡面転写することにより欠損部分を補綴する歯冠を示す歯冠データを生成する（Ｓ１２）。ここで、欠損部分に対して同顎における反対側の同名歯が残存していないと判断した場合は（Ｓ１１：ＮＯ）、当該患者においては、自身の残存歯に基づいて歯冠データを生成することはできないため、ステップＳ１０に戻る。
【００９０】
一方、ステップＳ１０で、既存のＤＢを利用すると判断した場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１０は、ＨＤ１２のＤＢから、認識した欠損部分の位置に対応する既存歯冠データをＲＡＭ１１に読み出す（Ｓ１３）。また、ＣＰＵ１０は、認識した欠損部分に対して同顎における反対側の同名歯が残存しているか否かを判断し（Ｓ１４）、この同名歯が残存すると判断した場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、この残存する同名歯の幅径を計測する（Ｓ１５）。また、ＣＰＵ１０は、ＲＡＭ１１に読み出した既存歯冠データを拡大又は縮小することにより、計測した幅径の歯冠データを生成する（Ｓ１６）。
【００９１】
また、欠損部分に対して同顎の反対側の同名歯が残存していないと判断した場合（Ｓ１４：ＮＯ）、ＣＰＵ１０は、この同顎にその他の残存歯があるか否かを判断し（Ｓ１７）、他の残存歯があると判断した場合（Ｓ１７：ＹＥＳ）、この同顎の各残存歯の幅径を計測し（Ｓ１８）、計測した各歯の幅径から、ボルトンインデックス等の隣接する各歯の平均的な歯冠幅径に基づいて、欠損部分を補綴する歯冠の幅径を算出し、ＲＡＭ１１に読み出した既存歯冠データを拡大又は縮小することにより、算出した幅径を有する歯冠データを生成する（Ｓ１６）。
【００９２】
また、ステップＳ１７で、欠損部分の同顎に残存歯がないと判断した場合（Ｓ１７：ＮＯ）、ＣＰＵ１０は、この欠損部分の対顎に残存歯があるか否かを判断し（Ｓ１９）、対顎に残存歯があると判断した場合（Ｓ１９：ＹＥＳ）、対顎の各残存歯の幅径を計測し（Ｓ２０）、計測した各残存歯の幅径から、同様に欠損部分を補綴する歯冠の幅径を算出し、ＲＡＭ１１に読み出した既存歯冠データを拡大又は縮小することにより、算出した幅径を有する歯冠データを生成する（Ｓ１６）。
【００９３】
更に、ステップＳ１９で、欠損部分の対顎に残存歯がないと判断した場合（Ｓ１９：ＮＯ）、ＣＰＵ１０は、患者の使用中義歯があるか否かを判断し（Ｓ２１）、使用中義歯があると判断した場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）、この使用中義歯における各人工歯の幅径を計測し（Ｓ２２）、計測した各人工歯の幅径に基づいて欠損部分を補綴する歯冠の幅径を算出し、ＲＡＭ１１に読み出した既存歯冠データを拡大又は縮小することにより、算出した幅径を有する歯冠データを生成する（Ｓ１６）。
【００９４】
ＣＰＵ１０は、ステップＳ２１で、使用中義歯もないと判断した場合（Ｓ２１：ＮＯ）、患者の鼻翼幅径を計測し（Ｓ２３）、計測した鼻翼幅径に基づいて、欠損部分を補綴する歯冠の幅径を算出し、ＲＡＭ１１に読み出した既存歯冠データを拡大又は縮小することにより、算出した幅径を有する歯冠データを生成する（Ｓ１６）。
【００９５】
上述のように、予め用意してあるＤＢに蓄積された既存歯冠データに基づいて、歯列の欠損部分を補綴する歯冠を示す歯冠データを生成することにより、残存歯や使用中義歯のない患者においても、人種や顔の輪郭形状等に適応した歯冠データを生成することができるとともに、ＤＢから読み出した既存歯冠データを拡大又は縮小することにより、容易に歯冠データを生成することができる。また、欠損部分に対して、同顎にある残存歯の幅径に基づいて欠損部分を補う歯冠の幅径を算出し、同顎に残存歯がない場合であっても、対顎にある残存歯の幅径に基づいて歯冠の幅径を算出することにより、各患者が有する歯や顎堤に調和した歯冠データを生成することができる。更に、残存歯がない場合であっても、使用中義歯の形状に基づいて歯冠の形状を生成することにより、各患者の現在使用している歯列に適合する歯冠データを生成することができる。
【００９６】
以下に、上述した人工歯根埋入位置特定処理におけるサブルーチンである咬合データの生成処理（図５におけるステップＳ６）について説明する。図８はコンピュータ１による咬合データの生成処理手順を示すフローチャートである。ＣＰＵ１０は、上述のように生成した歯冠データを、歯列データ１１ａと顎骨データ１１ｂとの合成データに付加し（Ｓ２４）、欠損部分のない合成データを生成し、図５中のステップＳ３で、咀嚼データを取得しているか否かを判断する（Ｓ２５）。咀嚼データを取得していないと判断した場合（Ｓ２５：ＮＯ）、ＣＰＵ１０は、合成データ中の歯列データ１１ａに基づき、この歯列データ１１ａが示す各歯の咬合面に従って上顎及び下顎の対合する各歯を適切に咬合させ、この状態で歯冠データが示す歯冠の、中央咬合位（咬頭嵌合位）での対合歯との咬合面を形態修正した咬合データを生成し、ＲＡＭ１１に記憶させる（Ｓ２６）。
【００９７】
一方、咀嚼データを取得していると判断した場合（Ｓ２５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１０は、合成データに咀嚼データを代入することにより（Ｓ２７）、この合成データが示す歯列において、咀嚼データに基づく咀嚼運動を仮想的に実行させる（Ｓ２８）。これにより、ＣＰＵ１０は、各患者固有の咀嚼運動中に、合成データに付加した歯冠データが示す歯冠の対合歯と咬合させ、中心咬合位及び偏心位（側方運動）に調和した咬合データを生成し、ＲＡＭ１１に記憶させる（Ｓ２９）。
【００９８】
上述のように、歯列の欠損部分を補綴する歯冠の対合歯との咬合面を、患者個人の咀嚼データを考慮して形成することにより、各患者独自の咀嚼動作に適合した歯冠を形成することができる。また、咀嚼データが取得できない場合であっても、合成データが示す歯列における残存歯及び使用中義歯の咬合状態に基づく形状の歯冠を生成することにより、各患者の現在の歯列に調和した咬合状態の歯冠を再現することができる。
【００９９】
以下に、上述した人工歯根埋入位置特定処理におけるサブルーチンである人工歯根の埋入位置の算出処理（図５におけるステップＳ７）について説明する。図９はコンピュータ１による人工歯根の埋入位置の算出処理手順を示すフローチャートである。ＣＰＵ１０は、歯科医師により入力された候補から適切な埋入位置を決定すべく、埋入位置の候補データを受け付けたか否かを判断しており（Ｓ３０）、候補データを受け付けたと判断した場合（Ｓ３０：ＹＥＳ）、受け付けた候補データである埋入位置データをＲＡＭ１１に記憶させておく。尚、本実施の形態では、コンピュータ１は、２つの候補データを受け付け、受け付けた候補データの一方を選択することにより、埋入位置を特定する。
【０１００】
また、ＣＰＵ１０は、上述のように生成した咬合データを合成データに合成することにより、咬合データに従って対合歯に適合する咬合面を有する合成データを生成し、ＲＡＭ１１に記憶させる（Ｓ３１）。またＣＰＵ１０は、受け付けた埋入位置の候補データの一方について、咬合データに従う咬合力によりこの候補データが示す埋入位置の近傍の顎骨に生じる力学的評価因子を算出し（Ｓ３２）、同様に、受け付けた埋入位置の他方の候補データについて、咬合データに従う咬合力により埋入位置の近傍の顎骨に生じる力学的評価因子を算出する（Ｓ３３）。ＣＰＵ１０は、夫々算出した力学的評価因子の値を比較して、小さい方の候補データを選択し（Ｓ３４）、選択した候補データが示す人工歯根の埋入位置を示す埋入位置データを取得してＲＡＭ１１に記憶する。
【０１０１】
一方、ステップＳ３０で、候補データを受け付けていないと判断した場合（Ｓ３０：ＮＯ）、即ち、歯科医師の選択により最適形状決定法に従って人工歯根を埋入すべき位置を決定する場合、ＣＰＵ１０は、上述のように生成した咬合データを合成データに合成することにより、咬合データに従って対合歯に適合する咬合面を有する合成データを生成し、ＲＡＭ１１に記憶させる（Ｓ３５）。また、ＣＰＵ１０は、最適形状決定法に従って、力学的に最適な人工歯根の埋入位置を算出する（Ｓ３６）。具体的には、咬合データに基づき発生する力学的評価因子が大きな箇所の材料特性を、人工歯根の埋入位置とすべく金属の特性に変更することにより得られる力学的評価因子の総和が最小となった場合に、材料特性を金属の特性に変更した領域を人工歯根の埋入位置と決定する。
【０１０２】
ＣＰＵ１０は、このように算出した埋入位置が解剖学的に安全であるか否かを判断しており（Ｓ３７）、解剖学的に安全であると判断した場合（Ｓ３７：ＹＥＳ）、この埋入位置を示す埋入位置データを取得してＲＡＭ１１に記憶する（Ｓ３８）。具体的には、歯冠データが示す歯冠を支持する人工歯根を埋入するための人工歯根窩洞の埋入角度及び埋入距離（深さ）を取得する。また、算出した埋入位置が解剖学的に安全でない場合（Ｓ３７：ＮＯ）、例えば、算出した埋入位置が、歯冠を植立すべき粘膜下の下顎管、上顎洞及び隣在する歯根等を侵食する場合には、ステップＳ３０に戻る。ここで、ステップＳ３６で算出した埋入位置が解剖学的に安全でない場合には、コンピュータ１による最適形状決定法に基づく埋入位置の算出処理では適切な埋入位置を算出することができないため、ステップＳ３０に戻り、歯科医師の判断で解剖学的に安全な埋入位置の候補データを複数入力し、これらの候補データからより適切な埋入位置の決定処理をコンピュータ１にて実行することになる。
【０１０３】
上述したように、歯列の欠損部分を補う歯冠の咬合データに基づいて算出した人工歯根の埋入位置について、この埋入位置に人工歯根を埋入した場合に近傍に生じる力学的評価因子の値が小さく、力学的に安定で、且つ、解剖学的に安全である場合に、この埋入位置を決定することにより、粘膜下の顎骨の形状を十分に把握し、神経系及び近傍の歯根を十分に回避した人工歯根の埋入位置を特定することができる。また、上述したように特定された埋入位置に基づいて、当該埋入位置に穿孔された人工歯根窩洞の形状を予測することが可能となるため、埋入すべきインプラントの形状を予測して既製の構造体（人工歯根）から所望の形状のインプラントを選択することもできる。
【０１０４】
以下に、上述のようにコンピュータ１が特定した人工歯根の埋入位置に基づいて、人工歯根を埋入する人工歯根窩洞を精度良く穿孔する際の補助部材であるガイド部材の製造処理について説明する。図１０は本発明に係るガイド部材製造装置の構成例を示すブロック図であり、図中２は本発明のガイド部材製造装置を示している。このガイド部材製造装置２はパーソナルコンピュータ等により構成してあり、制御部２０、ＲＡＭ２１、ＨＤ２２、材料貯蔵部２３、部材形成部（形成手段）２４、穿孔部（穿孔手段）２５、表示部２６、操作部２７、外部記憶装置２８等を備えている。
【０１０５】
制御部２０は、具体的にはＣＰＵ等により構成され、バスを介してガイド部材製造装置２の上述したハードウェア各部と接続されており、それらを制御すると共に、ＨＤ２２に格納されたコンピュータプログラムを順次実行する。ＨＤ２２は、本発明に係るガイド部材製造装置２の動作に必要な種々のコンピュータプログラムを記憶している。ＲＡＭ２１は、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ、フラッシュメモリ等で構成されており、制御部２０によるコンピュータプログラムの実行時に発生する一時的なデータを記憶する。尚、ＲＡＭ２１にフラッシュメモリを使用した場合には、停電、ガイド部材製造装置２の移動等のために電源が遮断された場合であっても記憶内容が失われることはない。
【０１０６】
外部記憶装置２８は、ＣＤ−ＲＯＭドライブ又はフレキシブルディスクドライブ等で構成されており、各種のデータ及びコンピュータプログラムが記録されているＣＤ−ＲＯＭ又はフレキシブルディスク等の可搬型記録媒体から各種のデータを読み取りＨＤ２２に記憶させる。
【０１０７】
ガイド部材製造装置２は、上述した人工歯根埋入位置特定装置としてのコンピュータ１とケーブル（図示せず）を介して接続されることにより、コンピュータ１が算出した合成データ及び埋入位置データを、ケーブルを介して取得してＨＤ２２に記憶させる構成としてもよく、また、コンピュータ１から一旦ＣＤ−ＲＯＭ又はフレキシブルディスク等の記録媒体に記録された合成データ及び埋入位置データを、外部記憶装置２８を介して取得してＨＤ２２に記憶させる構成としてもよい。このようにＨＤ２２に記憶させた合成データ及び埋入位置データをＲＡＭ２１に読み出すことにより、ガイド部材製造装置２の制御部２０は、ガイド部材の製造処理に各データを用いることができる。
【０１０８】
材料貯蔵部２３は、ガイド部材の原材料として例えばアクリリックレンジ等を適宜の形状に形成したアクリリックレンジブロックを貯蔵しており、制御部２０からの指示に従い、アクリリックレンジブロックを適宜、部材形成部２４に送り出す。部材形成部２４は、切削工具等から構成されており、材料貯蔵部２３から取得したアクリリックレンジブロックを、制御部２０からの指示により、上述したようにＲＡＭ２１に記憶してある合成データに含まれる歯冠データ及び該歯冠データが示す歯冠に隣接する歯を示すデータに基づいて切削し、この歯冠及び隣接する歯の形状に形成し、穿孔部２５に送り出す。尚、切削された前記アクリリックレンジブロックは、患者の歯列における欠損部分において、この欠損部分に隣接する歯に掛止することにより装着されるため、隣接する歯に形成された部分においては、冠状に形成されている。
【０１０９】
穿孔部２５は、部材形成部２４により所望の形状に切削されたアクリリックレンジブロックに、制御部２０の指示により、ＲＡＭ２１に記憶してある埋入位置データに連なる位置にガイド孔を穿孔する。表示部２６は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）等の表示装置であり、ガイド部材製造装置２の動作状態、歯科医師に通知すべき情報等を表示する。操作部２７は、ガイド部材製造装置２を操作するために必要なファンクションキー及びガイド部材製造装置２にガイド部材の製造処理を実行させるための実行キー２７ａ等を備えている。尚、表示部２６をタッチパネル方式とすることにより、操作部２７の各種のキーの一部又は全部を代用することも可能である。
【０１１０】
以下に、上述した構成のガイド部材製造装置２によるガイド部材の製造処理について説明する。図１１は本発明に係るガイド部材製造装置２によるガイド部材の製造処理手順を示すフローチャートである。ガイド部材製造装置２を動作させる場合、歯科医師は、上述したようにコンピュータ１を用いて合成データ及び埋入位置データを算出しておき、ガイド部材製造装置２の操作部２７に備える実行キー２７ａをオンすることにより、ガイド部材製造装置２にガイド部材の製造処理を実行させる。
【０１１１】
ガイド部材製造装置２において、制御部２０は、実行キー２７ａがオンされたか否かを判断しており（Ｓ４１）、実行キー２７ａがオンされたと判断していない場合（Ｓ４１：ＮＯ）、オンされるまで待機し、オンされたと判断した場合（Ｓ４１：ＹＥＳ）、ＨＤ２２に記憶してある各コンピュータプログラムをＲＡＭ２１に読み出して順次実行し、合成データ及び埋入位置データを外部から取得してＲＡＭ２１に記憶する（Ｓ４２）。次に制御部２０は、材料貯蔵部２３に貯蔵してあるアクリリックレンジブロックを１つ部材形成部２４に送り出し（Ｓ４３）、部材形成部２４により、ＲＡＭ２１に記憶してある合成データに基づく切削処理を実行することにより、合成データに含まれる歯冠データが示す歯冠及び該歯冠に隣接する残存歯の形状に切削してガイド部材を形成する（Ｓ４４）。
【０１１２】
次に制御部２０は、穿孔部２５により、ＲＡＭ２１に記憶してある埋入位置データに基づいて、ステップＳ４４で形成したガイド部材の、前記埋入位置データが示す埋入位置に連なる位置に、ガイド孔を穿孔する（Ｓ４５）。これにより、ガイド部材を、患者の術部、具体的には、歯列の欠損部分において、この欠損部分に隣接する残存歯に掛止させることにより装着した場合に、穿孔すべき人工歯根窩洞を延長した位置に前記ガイド孔が配置されることになる。制御部２０は、ガイド部材の所望箇所にガイド孔が穿孔された場合、表示部２６に穿孔処理の完了を表示し（Ｓ４６）、ガイド部材の製造処理を終了する。
【０１１３】
図１２はガイド部材の一例を示す模式図であり、図において３はガイド部材を示している。ガイド部材３は、歯列の欠損部分を補う歯冠の形状に形成された歯冠部３０と、該欠損部分に隣接する隣接歯３４ａ，３４ｂ，３４ｃに被され、歯冠部３０を支持する支持部３１ａ，３１ｂ，３１ｃとを備えており、歯冠部３０には、ガイド孔３２，３２が穿設されている。
【０１１４】
このようなガイド部材３は、図中の矢符Ａ，Ａ，Ａで示すように、支持部３１ａ，３１ｂ，３１ｃを夫々隣接歯３４ａ，３４ｂ，３４ｃに被せることにより、歯冠部３０を固定することができ、このようなガイド部材３において、ガイド孔３２，３２夫々にドリル等の穿孔装置の先端部を嵌合させていき、ガイド孔３２，３２に沿って、粘膜３５下を穿孔することにより、目標とする埋入位置における人工歯根窩洞３３，３３を穿設することができる。また、全部床義歯（いわゆる総入歯）等を使用する患者においては、残存歯が全く無く、カイド部材３を掛止させることができないため、歯冠部３０を顎骨の表面に直接載置できるよう、歯冠部３０の基底面が顎骨表面の形態に一致する形状を有するガイド部材を製造してもよい。
【０１１５】
このように、上述したコンピュータ１により精度良く算出された人工歯根の埋入位置に基づいて製造した、歯列を補綴する歯冠及びその近傍を覆うガイド部材３を用いることにより、人工歯根窩洞３３，３３の穿孔手術の際に、ガイド孔３２，３２が穿孔装置の先端部を誘導し、人工歯根窩洞３３，３３の穿孔手術の経験が少ない歯科医師であっても、人工歯根窩洞３３，３３を精度良く穿孔することが可能となる。尚、ガイド部材の原材料は、アクリリックブロックに限られず、樹脂（レジン）によりガイド部材を製造することも可能であり、また、上述した切削処理による製造方法に限られず、型を用いた成型加工にて製造することもできる。更に、アクリリックブロックを切削し、生成されたガイド部材に、ワックスによりレンジ重合を施してもよい。
【０１１６】
以下に、上述のようにガイド部材製造装置２が製造したガイド部材３を用いて人工歯根窩洞３３，３３を穿孔する穿孔装置に装着され、該穿孔装置の穿孔方向を検知する検知装置について説明する。図１３は本発明に係る検知装置の構成例を示すブロック図であり、図中４は本発明の検知装置を示している。この検知装置４は、本体部４０と、穿孔装置５０に装着されるシリコンジャイロ又は角度センサ等のジャイロセンサにより構成される検出部（検出手段）５３とをケーブル５４を介して接続することにより構成されている。尚、この本体部４０と検出部５３とを一体とする構成も可能である。
【０１１７】
本体部４０は、制御部４１、ＲＡＭ４２、ＲＯＭ４３、表示部４５、操作部４６、検出部５３と接続するためのインタフェース４４等を備えている。制御部４１は、具体的にはＣＰＵ又はＭＰＵ等により構成され、バスを介して本体部４０の上述したようなハードウェア各部、及びインタフェース４４を介して検出部５３と接続されており、それらを制御すると共に、ＲＯＭ４３に格納されたコンピュータプログラムを順次実行する。ＲＯＭ４３は、本発明に係る検知装置４の動作に必要な種々のコンピュータプログラム、例えば穿孔方向判断処理プログラムを記憶している。ＲＡＭ４２は、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ、フラッシュメモリ等で構成されており、制御部４１によるコンピュータプログラムの実行時に発生する一時的なデータを記憶する。
【０１１８】
表示部４５は、液晶ディスプレイ等の表示装置であり、検知装置４の動作状態、歯科医師に通知すべき情報等を表示する。また穿孔装置５０における穿孔方向の誤りを報知する報知手段としてのＬＥＤ（Light Emitting Diode）等からなる報知ランプ４５ａを備えている。尚、この報知ランプ４５ａは、穿孔装置５０の穿孔方向が適切であれば、例えば青色に点灯し、穿孔方向が不適切であれば、例えば赤色に点灯する。また、報知ランプ４５ａだけでなく、穿孔装置５０の穿孔方向の誤りを音声により報知するために、ブザー等を備える構成であってもよい。
【０１１９】
操作部４６は、検知装置４を操作するために必要なファンクションキー等を備えている。尚、表示部４５をタッチパネル方式とすることにより、操作部４６の各種のキーの一部又は全部を代用することも可能である。
【０１２０】
穿孔装置５０は、歯科医師が十分に保持するための保持部５１を備えており、保持部５１の一端部には、該保持部５１の長手方向に対して垂直に、本発明に係るドリル部（ドリル）５２を着脱が可能に取り付けてある。また、このドリル部５２には、穿孔処理の開始位置である先端部から、上述した人工歯根埋入位置特定装置としてのコンピュータ１が算出した埋入位置データに従った距離を隔てた位置にレーザ光によるマーク５２ａが付してある。尚、図１３のドリル部５２には、太線と、太線を隔てて適宜位置の細線とからなるマーク５２ａが付してあり、穿孔処理の際の穿孔距離の目印とすることができる。更に、このドリル部５２は、ケーブル５５を介して図示しないエンジン部に接続されており、このエンジン部からの電力供給により回転するように構成されている。
【０１２１】
本実施の形態における検知装置４において、検出部５３は、穿孔装置５０の保持部５１の、ドリル部５２の穿孔方向を検出できる適宜位置に装着される。検出部５３は、検出した穿孔装置５０のドリル部５２における穿孔方向を、ケーブル５４を介して本体部４０の制御部４１に入力し、制御部４１は、ＲＯＭ４３に記憶してある穿孔方向判断処理プログラムを実行することにより、ドリル部５２の穿孔方向が適切であるか否かを判断する判断手段として動作する。また、検出部５３には、セットキー５３ａが設けてあり、このセットキー５３ａがオンされた時点での検出部５３の検出方向が、設定方向として本体部４０のＲＡＭ４２に記憶される。
【０１２２】
上述した構成の検出部５３を装着した穿孔装置５０は、図１３に示すように、ガイド部材製造装置２により製造されたガイド部材３を用い、患者の術部に装着されたガイド部材３のガイド孔３２，３２に沿って夫々ドリル部５２を嵌合させていくことにより、ドリル部５２の穿孔方向をある程度維持することができる。また、検出部５３により検出されたドリル部５２における穿孔方向が、本体部４０において、予めセットキー５３ａによりキャリブレーションされ、ＲＡＭ４２に記憶してある設定方向であるか否かを制御部４１が判断することにより、適切な穿孔方向を確実に維持しながら穿孔処理を行うことができる。尚、検出部５３は、ジャイロセンサだけでなく、光センサ等により構成してもよく、歯科医師の腕の位置、穿孔装置５０の位置、患者の体位、顎位等を３次元的に検出できる構成を備えることにより、より精度良く、人工歯根窩洞の穿孔処理を行なうことができる。
【０１２３】
以下に、上述した構成の検出部５３を装着した穿孔装置５０による人工歯根窩洞の穿孔処理について説明する。図１４は本発明に係る検出部５３を装着した穿孔装置５０による人工歯根窩洞の穿孔処理手順を示すフローチャートである。人工歯根窩洞の穿孔手術を行なう歯科医師は、上述したようにガイド部材製造装置２により製造したガイド部材３を、図１３に示すように、患者の術部、即ち歯列における欠損部分に装着させておき、穿孔装置５０の保持部５１を保持し、患者の術部に装着させたガイド部材３のガイド孔３２の開口端からドリル部５２の先端部を嵌合させ、検出部５３のセットキー５３ａをオンする。
【０１２４】
検出部５３はセットキー５３ａがオンされたか否かを判断しており（Ｓ５１）、セットキー５３ａがオンされたと判断していない場合（Ｓ５１：ＮＯ）、オンされるまで待機し、オンされたと判断した場合（Ｓ５１：ＹＥＳ）、この時点で検出しているドリル部５２の穿孔方向を、ケーブル５４を介して本体部４０に入力する。本体部４０において、制御部４１は、表示部４５に備える報知ランプ４５ａを青色で点滅させると同時に（Ｓ５２）、検出部５３から取得した穿孔方向を設定方向としてＲＡＭ４２に記憶する（Ｓ５３）。
【０１２５】
一方、検出部５３は、制御部４１の制御に従って所定のタイミングにてドリル部５２の穿孔方向を検出しており、逐次ケーブル５４を介して本体部４０の制御部４１に入力する。制御部４１は、検出部５３が検出したドリル部５２の穿孔方向を順次取得し（Ｓ５４）、ＲＯＭ４３に記憶してある穿孔方向判断処理プログラムをＲＡＭ４２に読み出して実行することにより、検出部５３から取得した穿孔方向が、ＲＡＭ４２に記憶してある設定方向と合致し、適切な穿孔方向であるか否かを判断する（Ｓ５５）。ガイド部材３のガイド孔３２は、穿孔すべき人工歯根窩洞に連なるように穿設されており、ドリル部５２の中心軸が、ガイド孔３２の中心軸と一致するように、ドリル部５２を嵌合させる必要がある。
【０１２６】
制御部４１は、検出部５３から取得した穿孔方向が適切でないと判断した場合（Ｓ５５：ＮＯ）、報知ランプ４５ａを赤色に点灯させるとともに（Ｓ５６）、表示部４５に穿孔方向が不適切であることを表示する（Ｓ５７）。尚、報知ランプ４５ａを、青、黄、赤の３色で点灯可能とすることにより、ドリル部５２の穿孔方向の不適切度合に応じて点灯させる色を変化させてもよい。また、ドリル部５２の穿孔方向が不適切である旨を報知する手段としては、報知ランプ４５ａのほか、警告音を発する構成としてもよい。歯科医師は、報知ランプ４５ａの赤色の点灯を確認した場合、ドリル部５２の回転を停止させるとともに、ドリル部５２の穿孔方向を適切に修正する。
【０１２７】
一方、制御部４１は、検出部５３から取得した穿孔方向が適切であると判断した場合（Ｓ５５：ＹＥＳ）、報知ランプ４５ａを青色に点灯させ（Ｓ５８）、表示部４５に穿孔方向が適切であることを表示する（Ｓ５９）。歯科医師は、ドリル部５２に付されたマーク５２ａの位置に基づいて穿孔深さを認識しており、マーク５２ａが示す穿孔深さまで穿孔した場合、操作部４６を操作等することにより穿孔処理の終了を指示することができる。制御部４１は、歯科医師からの穿孔処理の終了の指示があるか否かを判断しており（Ｓ６０）、穿孔処理の終了が指示されていない場合（Ｓ６０：ＮＯ）、終了が指示されるまでステップＳ５４の処理に戻り、ドリル部５２における穿孔方向が適切であるか否かの判断処理を繰り返す。
【０１２８】
また制御部４１は、人工歯根窩洞の穿孔処理の終了を指示されたと判断した場合（Ｓ６０：ＹＥＳ）、表示部４５に穿孔処理の完了を表示し（Ｓ６１）、処理を終了する。その後、歯科医師は、穿孔した人工歯根窩洞に、チタンの既製の構造体である人工歯根を埋入し、この人工歯根の突出端部に、後述する義歯製造装置にて製造した歯冠を接合させることにより該歯冠を植立させ、歯列における欠損部分を補綴するとともに、各患者により適合した人工歯根及び歯冠を植立させることができる。
【０１２９】
以下に、上述したように、人工歯根埋入位置特定装置としてのコンピュータ１が算出した歯冠データと、この歯冠データが示す歯冠における咬合データとに基づいて、人工歯根に支持させる歯冠を製造する処理について説明する。図１５は本発明に係る義歯製造装置の構成例を示すブロック図であり、図中６は本発明の義歯製造装置を示している。この義歯製造装置６はパーソナルコンピュータ等からなり、制御部６０、ＲＡＭ６１、ＨＤ６２、材料貯蔵部６３、削成部（削成手段）６４、表示部６５、操作部６６、外部記憶装置６７等を備えている。
【０１３０】
制御部６０は、具体的にはＣＰＵ等により構成され、バスを介して義歯製造装置６の上述したようなハードウェア各部と接続されており、それらを制御すると共に、ＨＤ６２に格納されたコンピュータプログラムを順次実行する。ＨＤ６２は、本発明に係る義歯製造装置６の動作に必要な種々のコンピュータプログラムを記憶している。ＲＡＭ６１は、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ、フラッシュメモリ等で構成されており、制御部６０によるコンピュータプログラムの実行時に発生する一時的なデータを記憶する。外部記憶装置６７は、ＣＤ−ＲＯＭドライブ又はフレキシブルディスクドライブ等で構成されており、各種のデータ及びコンピュータプログラムが記録されているＣＤ−ＲＯＭ又はフレキシブルディスク等の可搬型記録媒体から各種のデータを読み取りＨＤ６２に記憶させる。
【０１３１】
義歯製造装置６は、上述した人工歯根埋入位置特定装置としてのコンピュータ１とケーブル（図示せず）を介して接続されることにより、コンピュータ１が算出した歯冠データ及び咬合データを、ケーブルを介して取得してＨＤ６２に記憶させる構成としてもよく、また、コンピュータ１から一旦ＣＤ−ＲＯＭ又はフレキシブルディスク等の記録媒体に記録された歯冠データ及び咬合データを、外部記憶装置６７を介して取得してＨＤ６２に記憶させる構成としてもよい。尚、義歯製造装置６の制御部６０は、義歯の製造処理を実行する際に、ＨＤ６２の歯冠データ及び咬合データをＲＡＭ６１に読み出す。
【０１３２】
材料貯蔵部６３は、歯冠（義歯）の原材料として例えばチタン、セラミック、レジン等を適宜の形状に形成した歯冠部材を貯蔵しており、制御部６０からの制御に従って適宜、削成部６４に送り出す。削成部６４は、切削工具等から構成されており、材料貯蔵部６３から取得した歯冠部材を、制御部６０からの制御により、上述したようにＲＡＭ６１に記憶してある歯冠データ及び咬合データが示す形状に切削する。
【０１３３】
表示部６５は、液晶ディスプレイ等の表示装置であり、義歯製造装置６の動作状態、歯科医師に通知すべき情報等を表示する。操作部６６は、義歯製造装置６を操作するために必要なファンクションキー及び義歯製造装置６に歯冠の製造処理を実行させるための実行キー６６ａ等を備えている。尚、表示部６５をタッチパネル方式とすることにより、操作部６６の各種のキーの一部又は全部を代用することも可能である。
【０１３４】
以下に、上述した構成の義歯製造装置６による歯冠の製造処理について説明する。図１６は本発明に係る義歯製造装置６による歯冠の製造処理手順を示すフローチャートである。義歯製造装置６を動作させる場合、歯科医師は、上述したようにコンピュータ１を用いて人工歯根の埋入位置の特定処理を実行した際に生成した歯冠データ及び咬合データを取得しておき、義歯製造装置６の操作部６６に備える実行キー６６ａをオンすることにより、義歯製造装置６に歯冠の製造処理を実行させる。
【０１３５】
義歯製造装置６において、制御部６０は、実行キー６６ａがオンされたか否かを判断しており（Ｓ７１）、実行キー６６ａがオンされたと判断していない場合（Ｓ７１：ＮＯ）、オンされるまで待機し、オンされたと判断した場合（Ｓ７１：ＹＥＳ）、ＨＤ６２に記憶してある各コンピュータプログラムをＲＡＭ６１に読み出して順次実行し、歯冠データ及び咬合データを外部から取得してＲＡＭ６１に記憶する（Ｓ７２）。
【０１３６】
次に制御部６０は、材料貯蔵部６３に貯蔵してある歯冠部材を１つ削成部６４に送り出し（Ｓ７３）、削成部６４により、ＲＡＭ６１に記憶してある歯冠データ及び咬合データに基づく切削処理を実行することにより、咬合データが示す咬合面を有し、歯冠データが示す形状の歯冠に歯冠部材を切削する（Ｓ７４）。制御部６０は、歯冠データ及び咬合データに基づく切削処理が終了した場合、表示部６５に切削処理の完了を表示し（Ｓ７５）、歯冠の製造処理を終了する。
【０１３７】
上述したように、コンピュータ１により精度良く算出された歯冠データ及び咬合データを用いて、歯列の欠損部分を補綴する歯冠を製造することにより、適切な人工歯根の埋入位置を算出する際に得られた各データを有効に利用することができ、また、患者の歯列における残存歯及び使用中義歯に適応した義歯を製造することが可能となる。
【０１３８】
上述した実施の形態では、コンピュータ１は、人工歯根埋入位置特定装置として動作するためのコンピュータプログラムを、外部記憶装置１３を介して記録媒体から取得してＨＤ１２に記憶しているが、予めＨＤ１２にダウンロードしてある構成としてもよい。また、コンピュータ１にネットワークと接続するための通信インタフェース等を備えることにより、外部のネットワークを介して、他の通信装置から各コンピュータプログラムを取得する構成とすることもできる。
【０１３９】
（第２実施の形態）
図１７は第２実施の形態に係る人工歯根埋入位置特定装置の構成例を示すブロック図である。図１７において、図１と同一の構成については同一番号を付して説明を省略する。第２実施の形態のコンピュータ１ａは、上述した第１実施の形態のコンピュータ１と同様に、外部から取得した歯列データ１１ａと顎骨データ１１ｂとを合成し、この合成データに基づいて、歯列の欠損部分を補綴する歯冠を示す歯冠データを生成する。
【０１４０】
また、コンピュータ１ａにおいて、ＣＰＵ１０は、生成した歯冠データを欠損部分に付加した合成データに基づいて、歯科医師から、人工歯根の埋入位置の候補データを複数（本実施の形態では２つ）受け付ける候補受付手段として動作する。また、ＣＰＵ１０は、受け付けた２つの候補データについて、夫々の候補データが示す埋入位置の近傍の顎骨に生じる力学的評価因子を算出する力学的評価因子算出手段として動作する。更に、ＣＰＵ１０は、夫々算出した力学的評価因子の値が小さい方の候補データを埋入位置として特定する特定手段として動作する。尚、本実施の形態では、生成した歯冠データを付加した合成データについて、各歯における咬合面が平らになるような咬合データを合成し、このような咬合面に所定の負荷を加えることにより夫々の埋入位置の近傍に生じる力学的評価因子を算出する。
【０１４１】
以下に、上述した構成のコンピュータ１ａによる人工歯根の埋入位置の特定処理について説明する。図１８はコンピュータ１ａによる人工歯根の埋入位置の特定処理手順を示すフローチャート、図１９は第２実施の形態のコンピュータ１ａによる人工歯根の埋入位置の特定処理の説明図である。コンピュータ１ａを人工歯根埋入位置特定装置として動作させる場合、歯科医師は、対象となる患者の歯列データ１１ａ及び顎骨データ１１ｂを夫々外部の装置にて予め取得しておき、コンピュータ１ａに設けられた所定のアイコンをマウス１６にてクリック等することにより、コンピュータ１ａに人工歯根埋入位置の特定処理を実行させる。
【０１４２】
コンピュータ１ａにおいて、ＣＰＵ１０は、所定のアイコンがクリックされたか否かを判断しており（Ｓ８１）、クリックされたと判断していない場合（Ｓ８１：ＮＯ）、所定のアイコンがクリックされるまで待機し、クリックされたと判断した場合（Ｓ８１：ＹＥＳ）、ＨＤ１２に記憶してある本発明に係る各コンピュータプログラムをＲＡＭ１１に読み出し（Ｓ８２）、夫々のコンピュータプログラムに含まれるプログラムコードを順次実行する。
【０１４３】
まずＣＰＵ１０は、外部から取得してＨＤ１２に記憶してある各患者の歯列データ１１ａ及び顎骨データ１１ｂをＲＡＭ１１に読み出して記憶させ（Ｓ８３）、記憶させた歯列データ１１ａと顎骨データ１１ｂとを合成して合成データを生成する（Ｓ８４）。またＣＰＵ１０は、生成した合成データが示す歯列における欠損部分を補綴する歯冠を示す歯冠データを生成する（Ｓ８５）。尚、この歯冠データを生成する処理手順は第１実施の形態で示した手順と同じであるので説明を省略する。次にＣＰＵ１０は、生成した歯冠データを、ステップＳ８４において生成した合成データにおける欠損部分に付加し（Ｓ８６）、欠損部分を歯冠データにて補綴した合成データを生成する。
【０１４４】
ここで、第２実施の形態では、この合成データに基づいて、歯科医師が、特定すべき人工歯根の埋入位置の候補として、２つの候補データをコンピュータ１ａに入力するように構成してあり、ＣＰＵ１０は、歯科医師から候補データを受け付けたか否かを判断する（Ｓ８７）。候補データを受け付けていないと判断した場合（Ｓ８７：ＮＯ）、ＣＰＵ１０は、受け付けるまで待機し、候補データを受け付けたと判断した場合（Ｓ８７：ＹＥＳ）、受け付けた候補データをＲＡＭ１１に記憶させておく。またＣＰＵ１０は、ステップＳ８６で、歯冠データを付加した合成データに所定の咬合データを合成し（Ｓ８８）、各歯が平らな咬合面を有する合成データを生成する。
【０１４５】
ここで、図１９（ａ）は欠損部分に歯冠データを補綴した合成データに基づく歯列の一部の模式図であり、この合成データに所定の咬合データを合成することにより、図１９（ｂ）に示すような平らな咬合面を有する歯列の合成データを生成する。また、ＣＰＵ１０は、受け付けた埋入位置の候補データの一方について、所定の咬合力によりこの埋入位置の近傍に生じる力学的評価因子を算出する（Ｓ８９）。ここでは、図１９（ｂ）に示すような合成データにおける咬合データが示す各歯の咬合面に対して、図１９（ｃ）中の破線７０，７１の夫々上に点で示した各位置に垂直に所定の咬合力を付加した場合に、この候補データが示す埋入位置の近傍に生じる力学的評価因子を算出する。尚、この力学的評価因子の算出処理手順は第１実施の形態で示した手順と同じである。また、図１９（ｃ）において破線７０で示す位置は、各歯の咬合面の中心位置であり、破線７１で示す位置は、例えば、中心位置から口の外側方向に３ｍｍ程度のオフセットを有する位置としているが、咬合力を加える位置はこのような位置に限られない。
【０１４６】
同様にＣＰＵ１０は、受け付けた埋入位置の他方の候補データについて、所定の咬合力により埋入位置の近傍の顎骨に生じる力学的評価因子を算出し（Ｓ９０）、夫々算出した力学的評価因子の値を比較して、小さい方の候補データを選択し（Ｓ９１）、選択した候補データが示す人工歯根の埋入位置を示す埋入位置データを取得してＲＡＭ１１に記憶する。
【０１４７】
上述したように、３次元の歯列データ１１ａと顎骨データ１１ｂとを合成して生成された合成データに基づいて、歯科医師が、粘膜下の顎骨、神経系及び近傍の歯根の形状を把握した上で候補として挙げた２つの埋入位置から、コンピュータ１ａが、より適切な埋入位置を選択することにより、解剖学的に確実に安全で、力学的により安定した埋入位置を特定することができる。また、上述のようにコンピュータ１ａが人工歯根の埋入位置を特定する際に生成した合成データ及び埋入位置データを利用して、第１実施の形態で説明したガイド部材製造装置２により、人工歯根窩洞の穿孔手術の際の補助部材であるガイド部材３を製造することが可能である。更に、このガイド部材３を用いて、第１実施の形態で説明した検知装置４及びドリル部５２を取り付けた穿孔装置５０により、安全且つ精度良く人工歯根窩洞の穿孔手術を行なうことも可能である。
【０１４８】
以上詳述したように、本発明は、歯列の欠損部分を補綴する義歯を支持する人工歯根（インプラント）の埋入位置を、解剖学的及び力学的解析に基づいて特定するシステムであるが、同様の解剖学的及び力学的解析を、骨移植手術におけるシミュレーション動作にも適用することができる。また、シミュレーションによる予測結果に基づいて、移植すべき骨の量、移植後に埋入すべきインプラントの形状及び埋入位置等を決定することもできる。更に、骨移植手術を補助するために、シミュレーションにより決定した骨量に適応した模型及びガイド部材等をコンピュータ処理（ＣＡＤ／ＣＡＭ）にて製造することもできる。また、歯科用インプラントに限られず、人体の各部に加わる外力を考慮した力学的解析に基づいて、整形外科用インプラントを含めた生体インプラント（外科埋植材、外科埋没材）の埋入位置の特定処理にも適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１４９】
【図１】第１実施の形態に係る人工歯根埋入位置特定装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】歯列データの説明図である。
【図３】顎骨データの説明図である。
【図４】合成データの説明図である。
【図５】コンピュータによる人工歯根の埋入位置の特定処理手順を示すフローチャートである。
【図６】コンピュータによる歯冠データの生成処理手順を示すフローチャートである。
【図７】コンピュータによる歯冠データの生成処理手順を示すフローチャートである。
【図８】コンピュータによる咬合データの生成処理手順を示すフローチャートである。
【図９】コンピュータによる人工歯根の埋入位置の算出処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】本発明に係るガイド部材製造装置の構成例を示すブロック図である。
【図１１】本発明に係るガイド部材製造装置によるガイド部材の製造処理手順を示すフローチャートである。
【図１２】ガイド部材の一例を示す模式図である。
【図１３】本発明に係る検知装置の構成例を示すブロック図である。
【図１４】本発明に係る検出部を装着した穿孔装置による人工歯根窩洞の穿孔処理手順を示すフローチャートである。
【図１５】本発明に係る義歯製造装置の構成例を示すブロック図である。
【図１６】本発明に係る義歯製造装置による歯冠の製造処理手順を示すフローチャートである。
【図１７】第２実施の形態に係る人工歯根埋入位置特定装置の構成例を示すブロック図である。
【図１８】コンピュータによる人工歯根の埋入位置の特定処理手順を示すフローチャートである。
【図１９】第２実施の形態のコンピュータによる人工歯根の埋入位置の特定処理の説明図である。
【符号の説明】
【０１５０】
１  コンピュータ（人工歯根埋入位置特定装置）
１０  ＣＰＵ（歯列データ取得手段、顎骨データ取得手段、咀嚼情報取得手段、合成手段、義歯データ生成手段、咬合情報生成手段、算出手段、候補受付手段、力学的評価因子算出手段、特定手段）
２  ガイド部材製造装置
２４  部材形成部（形成手段）
２５  穿孔部（穿孔手段）
３  ガイド部材
３２  ガイド孔
４  検知装置
４１  制御部（判断手段）
４５ａ  報知ランプ（報知手段）
５２  ドリル部（ドリル）
５２ａ  マーク
５３  検出部（検出手段）
６  義歯製造装置
６４  削成部（削成手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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