(57)【要約】  本発明は、少なくとも一つの半径方向に対称な開口部（３）を有する構造体（１）の３Ｄモデル（２）が既設されている、歯構造体（１）を計画する方法に関する。既設されている構造体（１）の３Ｄモデル（２）に基づいて、構造体（１）の少なくとも一つの半径方向に対称な開口部（３）の対称軸（４）は、前記３Ｄモデル（２）に関して決定される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯構造体（１）を計画する方法であって、少なくとも一つの半径方向に対称な開口部（３）を有する前記構造体（１）の３Ｄモデル（２）が既設されており、前記構造体（１）の既設された前記３Ｄモデル（２）に基づき、前記構造体（１）の前記少なくとも一つの半径方向に対称な開口部（３）の対称軸（４）が、前記３Ｄモデル（２）に関して決定されることを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記構造体（１）が、スクリューチャネル（３）を有する単一の支台、少なくとも一つのスクリューチャネル（３１、３２、３３）を有するブリッジ（３０）、少なくとも一つのドリルチャネル（４１）を有する穿孔テンプレート（４０）、少なくとも一つの開口部を有する印象用トレー、または少なくとも一つの開口部を有するモデル鋳造品であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記構造体（１）の前記３Ｄモデル（２）が三角形メッシュであり、前記構造体（１）の表面を描くことを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記開口部（３）の前記対称軸（４）を決定するために、前記構造体（１）の前記３Ｄモデル（２）が、表示装置（１１）によって表示され、ユーザが仮想的に開口部（３）の中を見ることができるように、すなわち前記表示装置（１１）上の前記３Ｄモデル（２）の２Ｄ投影において、ユーザが開口部を穴（１５）として見ることができるように、仮想的に回転されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
ユーザが、前記穴（１５）内の前記対称軸（４）のための暫定基準点（１６）を画定することを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記対称軸（４）が通過する暫定基準点（１６）を画定する前記穴（１５）の中心点が、コンピュータ支援方法を用いて自動的に決定されることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記コンピュータ支援方法において、前記穴（１５）は、前記３Ｄモデル（２）の投影をセグメント化することによって、次に、前記中心点を前記穴（１５）の図心として識別することによって、前記３Ｄモデル（２）の２Ｄ投影において自動的に識別されることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記開口部（３）の前記対称軸（４）を決定するために、前記構造体（１）の前記３Ｄモデル（２）が表示装置（１１）によって表示され、前記３Ｄモデル（２）の表面（２０）上に、閉曲線（１８、２６）が前記ユーザによって前記開口部（３）の周りに描かれることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記閉曲線が（１８、２６）中心にある補間平面（５３）は、前記閉曲線（１８、２６）を用いて決定され、暫定対称軸（５０）は、前記決定された補間平面（５３）に対して垂直に決定され、前記閉曲線の（１８、２６）の図心は、前記対称軸（５０）に対する基準点として決定されることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記閉曲線（１８、２６）が、前記構造体（１）の前記表面（２０）上のアンカーポイントを選択することによって前記ユーザによって描かれ、補間曲線が、前記アンカーポイントを通して自動的に描かれることを特徴とする、請求項８または９に記載の方法。
【請求項１１】
コンピュータ支援検索アルゴリズムによって前記開口部（３）の前記対称軸（４）を決定するために、少なくとも一つの開口部（３）が自動的に識別され、コンピュータ支援アルゴリズムを使用して前記３Ｄモデル（２）の表面（２０）上で前記開口部（３）周囲の閉曲線（１８、２６）を識別し、前記閉曲線（１８、２６）が中心となる補間平面（５３）が前記閉曲線（１８、２６）を用いて決定され、暫定対称軸（５０）が、前記決定された補間平面（５３）に対して垂直に決定され、前記閉曲線の図心が、前記対称軸（５０）の基準点として決定されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記構造体（１）の前記表面（２０）が、前記構造体（１）の前記開口部（３）の周囲の接続ジオメトリ（１９）の底面であることを特徴とする、請求項８〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記接続ジオメトリ（１９）の前記底面の縁を自動的に検出し、前記縁を前記開口部（３）の周りの前記閉曲線（１８、２６）として画定するコンピュータ支援縁検出アルゴリズムが、前記閉曲線（１８、２６）を画定するために使用されることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記コンピュータ支援検索アルゴリズムの適用において、前記開口部（３）の可能な対称軸（４）に対する誤った候補が、確立された基準を用いて排除されることを特徴とする、請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
可能な対称軸に対する誤った候補を排除するための第一の基準は、前記開口部（３）の有効対称軸（４）が前記３Ｄモデル（２）と交差しないことであることを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
可能な対称軸に対する誤った候補を排除するための第二の基準は、前記閉曲線（１８、２６）が有効対称軸（４）の周りに＋１または−１の巻数を有することであることを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記開口部（３）の暫定対称軸を決定した後、前記開口部（３）の最も狭いセグメントで最適化が行われ、反復プロセスを使って、最大可能な半径（５２）を有するシリンダ（５１）が前記開口部（３）に嵌合するように前記暫定対称軸（５０）が修正され、前記反復プロセスの終了後、前記開口部（３）の最適対称軸（４）が決定されることを特徴とする、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記最適化後に可能な対称軸に対する誤った候補を排除するための第三の基準は、有効対称軸（４）から前記３Ｄモデル（２）までの距離が設定最小距離以上であることを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記最適化の後に可能な対称軸に対する誤った候補を排除するための第四の基準は、前記開口部（３）の長さが設定最小長さより短いことであることを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記対称軸（４）を決定した後、既知の対称軸（４）を用いて前記半径方向に対称な開口部（３）の完全な再構築が行われ、前記再構築された開口部（３）は、前記構造体（１）の前記既設された３Ｄモデル（２）に割り当てられることを特徴とする、請求項１〜１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
前記構造体（１）に対する前記開口部（３）の前記対称軸（４）の前記位置および向き、ならびに前記開口部（３）の半径方向の輪郭を考慮に入れ、できるだけ正確にかつＣＡＭ加工機（２１）の少なくとも一つの使用された工具（２２）に穏やかにブランク（２３）から前記開口部（３）を切り開くために、前記ＣＡＭ加工機（２１）の制御経路を最適化することを特徴とする、請求項１〜２０のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも一つの半径方向に対称な開口部を有する構造体の３Ｄモデルが既設されている、歯構造体を計画する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＡＤ／ＣＡＭ法を使用して計画された構造体をブランクから自動的にフライス加工する、または削り取る、歯構造体を計画するためのいくつの方法が背景技術から知られている。これを行うために、加工機の工具を制御するために制御経路が画定される。
【０００３】
これらの方法の一つの欠点は、加工機の工具が時に開口部を斜めに又は横方向に層ごとに切り込むため、構造体の開口部を十分に正確に切り開くことができないことである。
【０００４】
したがって、本発明の目的は、計画された構造体の正確な製造を可能にし、それによって特に構造体の開口部が正確にかつ可能な限り工具に穏やかな方法で切り開かれる、歯構造体を計画する方法を提供することである。
【発明の概要】
【０００５】
本発明は、少なくとも一つの半径方向に対称な開口部を有する構造体の３Ｄモデルが既設されている、歯構造体を計画する方法に関する。構造体のすでに既存の３Ｄモデルに基づいて、構造体の少なくとも一つの半径方向に対称な開口部の対称軸が前記３Ｄモデルに関して決定される。
【０００６】
歯構造体は、半径方向に対称な開口部を含む任意の構造体であり得る。構造体の３Ｄモデルは既設されている。３Ｄモデルは、例えば三角形メッシュとすることができ、構造体の表面の形状のみを記述する。ただし、三角形メッシュの形状以外に、３Ｄモデルには開口部の正確な位置および向きに関する情報は含まれていない。
【０００７】
３Ｄモデルは、例えば、異なるＣＡＤ／ＣＡＭシステム間で３Ｄモデルを交換するための一般的なデータフォーマットで利用可能であり得る。例えばＳＴＬファイルフォーマットなどのそのような一般的なデータフォーマットは、いかなる追加情報もなしに、３Ｄモデルの表面の三角形メッシュのみを含む。
【０００８】
既存の３Ｄモデルに基づいて、開口部の対称軸は、コンピュータ支援方法を使用して自動的にまたは半自動的に決定される。半径方向に対称な開口部は、インプラント支持歯科修復物のスクリューチャネル、例えば穿孔テンプレートの円筒形ガイドチャネル、または走査体用の切り欠き部であり得る。スクリューチャネルはまた、円錐形状、少なくとも部分的に円筒形状、または異なるプロファイルを有する任意の拡大形状を有することができる。
【０００９】
この方法の一つの利点は、３Ｄモデルに対する対称軸の位置および向きが３Ｄモデルに基づいて自動的にまたは半自動的に決定されるので、それに応じてＣＡＭ装置の制御経路を最適化できることである。ＣＡＭ装置の最適化された制御経路の結果として、開口部をより正確に切り開くことができる。第二の利点は、ブランクを切り出すときにＣＡＭ装置の使用された工具にほとんど磨耗がないことである。これは、大きな横方向の力が、特に、ＣＡＭ加工機のフライス工具または研削工具の破損または損傷を招く可能性があるからである。ＣＡＭ加工機の最適化された制御経路では、フライス工具または研削工具は、開口部の識別された対称軸に対してできるだけ平行に使用されるので、工具に横方向に作用する力はできるだけ小さい。
【００１０】
ＣＡＭ加工機の制御経路は工具のあらゆる移動を記述することができ、それによって工具は制御経路に沿って層ごとに移動され、その結果、構造体はブランクから切り開かれる。
【００１１】
構造体は、有利には、スクリューチャネルを有する単一の支台、少なくとも一つのスクリューチャネルを有するブリッジ、少なくとも一つのドリルチャネルを有する穿孔テンプレート、少なくとも一つの開口部を有する印象用トレー、または少なくとも一つの開口部を有するモデル鋳造品であり得る。
【００１２】
単一の支台は、例えば、スクリューを挿入するための円筒形スクリューチャネルを含み得る。ブリッジは、例えば、セットインプラントに接続するための複数の円筒形スクリューチャネルを含むことができる。穿孔テンプレートは、インプラント穿孔中にドリルを案内するために設けられた少なくとも一つのドリルチャネルを含むことができる。例えば、ガイドスリーブを穿孔テンプレートのドリルチャネルに挿入することができる。印象用トレーはまた、インプラントに取り付けられる走査体のために十分なスペースを提供する開口部を備えることができる。印象用トレーは、ＣＡＤ／ＣＡＭ法を使用して製造される個々の印象用トレーとすることができ、開口部は、インプラントに取り付けられた走査体がそれらを貫通して嵌合することができるように設計される。モデル鋳造品も同様に開口部を含むことができ、これらの開口部は円筒形または拡大されている。以下の方法には、構造体がＣＡＭ加工機を用いてＣＡＤ／ＣＡＭ法を使用して製造可能であることが不可欠である。
【００１３】
構造体の３Ｄモデルは、有利には三角形メッシュであり得、そして構造体の表面を描写し得る。
【００１４】
このように、構造体の表面は三角形メッシュによって正確に記述されている。
【００１５】
開口部の対称軸を決定するために、構造体の３Ｄモデルは、表示装置によって有利に表示され、ユーザが開口部の中を仮想的に見ることができるように、すなわち表示装置上の３Ｄモデルの２Ｄ投影でユーザは開口部を穴として見るように、仮想回転されることができる。
【００１６】
したがって、ユーザは、開口部の暫定対称軸をおおよそ画定するために、開口部を穴として見ることができる。表示装置は、例えばモニタ画面とすることができる。
【００１７】
ユーザは、穴内の対称軸に対する暫定基準点を有利に画定することができる。
【００１８】
したがって、ユーザは、穴の中の任意の点を対称軸の基準点として設定することができる。対称軸の基準点は、対称軸が通過する２Ｄ投影内の点である。
【００１９】
対称軸の方向に加えて対称軸の位置を画定するために、ユーザは穴の中の任意の点を基準点として設定する。その場合、暫定対称軸は、スクリーン平面内の画定された基準点を通るスクリーン上の２Ｄ投影の投影方向の直線である。
【００２０】
対称軸が通過する暫定基準点を画定する穴の中心点は、有利に、コンピュータ支援方法を使用して自動的に決定され得る。
【００２１】
穴の中心点は自動的に決定され、対称軸の基準点として画定される。
【００２２】
コンピュータ支援方法では、３Ｄモデルの投影をセグメント化し、次いで中心点を穴の図心として識別することによって、有利に、３Ｄモデルの２Ｄ投影で穴を自動的に識別することができる。
【００２３】
穴の中心点は、３Ｄモデルの投影をセグメント化することによって決定される。セグメンテーション方法では、外側領域、少なくとも一つの穴と構造体との間で区別がなされ、それによって穴の稜線または各穴の面積が識別される。次に、その領域の図心または稜線が暫定対称軸の基準点を形成する。対称軸の基準点はこのようにして完全に自動的に決定される。
【００２４】
開口部の対称軸を決定するために、構造体の３Ｄモデルは表示装置によって有利に表示することができ、３Ｄモデルの表面上に、ユーザによって開口部の周りに閉曲線が描かれる。閉曲線は、平らな面または不均一な面に描くことができる。
【００２５】
開口部の周りの閉曲線は、暫定対称軸の周りに＋１または−１の巻数を有することができる。巻数は、対称軸に対して曲線が延びる角度の変化に対する積分である。角度が度単位で測定される場合、積分は１／３６０で正規化される。＋１の巻数は、３６０°の周方向角度に相当し、一方、−１の巻数は、−３６０°の周方向角度に相当する。二つの符号＋１と−１の許容性は、曲線の方向が無関係であることを意味する。
【００２６】
閉曲線が中心にある補間平面は、閉曲線を用いて有利に決定することができ、暫定対称軸は、決定された補間平面に対して垂直に決定され、閉曲線の図心は、対称軸の基準点として決定される。
【００２７】
このようにして決定された暫定対称軸が３Ｄモデルの三角形メッシュと交差し、したがって開口部内に完全には延びることができない場合、有効な対称軸が見つかるまで、固定基準点を通る他の対称軸はランダムな方向でテストされる。これは、３Ｄモデルの三角形メッシュと交差せず、閉曲線で巻数＋１または−１を形成する。または、特定の回数の試行が失敗した後、閉曲線のユーザ入力がエラーメッセージで拒否される。失敗した試行の数は、たとえば少なくとも２０００以上であり得る。対称軸のランダムな試行の方向は、例えば、ランダム分布に従って特定の条件なしに全ての空間方向に一様に分布する。
【００２８】
次に補間平面は閉曲線を通るように配置される。したがって、暫定対称軸の位置および向きは、閉曲線に基づいて半自動的に決定される。閉曲線の図心は幾何学的図心に相当し、それによって幾何学的図心は閉曲線上のすべての点の平均値に相当する。
【００２９】
閉曲線は、構造体の表面上のアンカーポイントを選択することによってユーザによって有利に描かれることができ、それによって補間曲線はアンカーポイントを通して自動的に描かれる。
【００３０】
したがって、補間曲線は、画定されたアンカーポイントによって自動的に決定される。したがって、補間曲線は、アンカーポイントの選択中またはアンカーポイントの入力処理後に識別することができる。
【００３１】
コンピュータ支援検索アルゴリズムによって開口部の対称軸を決定するために、少なくとも一つの開口部を有利に自動的に識別することができ、コンピュータ支援アルゴリズムを使用して３Ｄモデルの表面上で開口部周囲の閉曲線を識別することができ、閉曲線が中心となる補間平面が閉曲線に基づいて決定され、暫定対称軸が、決定された補間平面に対して垂直に決定され、閉曲線の図心が、対称軸の基準点として決定される。
【００３２】
そこで、本実施形態では、開口部を自動的に識別し、開口部を中心とする閉曲線を自動的に画定し、閉曲線を通る補間平面を自動的に決定し、補間平面に垂直な暫定対称軸を自動的に画定し、ゆえに対称軸の基準点は、閉曲線の幾何学的図心として自動的に決定される。
【００３３】
次に、識別された暫定対称軸はそれが適切であるかどうかを確かめるためにテストされる。識別された暫定対称軸が３Ｄモデルと交差し、従って適切でない場合、３Ｄモデルと交差しない有効な対称軸が見出されるまで、固定基準点を通る他の対称軸がランダムな方向でテストされ、または、規定の回数、試行が失敗した後、可能な開口部の候補は無効として拒否される。考えられる対称軸のランダムな方向を生成するとき、全ての空間方向は、例えば、一様に分布された方法で考慮される。
【００３４】
したがって、この実施形態によれば、この方法は完全に自動的に実行される。これにより、計画の時間が短縮され、ユーザによる誤った入力が排除される。
【００３５】
構造体の表面は、有利には、構造体の開口部の周りの接続ジオメトリの底面であり得る。
【００３６】
接続ジオメトリは、特に、該ジオメトリをセットインプラントに接続するためのインプラント支持修復物の場合に存在する。接続ジオメトリの底面は平らで、はっきりとした縁を有する。
【００３７】
閉曲線を画定するために、接続ジオメトリの底面の縁を自動的に識別し、それを開口部の周りの閉曲線として画定する、コンピュータ支援縁検出アルゴリズムを有利に使用することができる。
【００３８】
これにより、接続ジオメトリの底面の縁が自動的に識別され、開口部の周囲の閉曲線として画定される。底面が平らであり、接続ジオメトリの縁部が円形を有することができるという事実により、暫定対称軸の決定が改善される。
【００３９】
コンピュータ支援検索アルゴリズムの適用において、開口部の可能な対称軸に対する誤った候補は、確立された基準を用いて有利に排除され得る。
【００４０】
したがって、開口部は、コンピュータ支援検索アルゴリズムによって自動的に識別され、それによって誤った候補が排除される。これは完全に自動的に行われるため、計画の時間が短縮され、ユーザによる入力ミスが防止される。
【００４１】
対称軸の最適化の前および対称軸の最適化の後の両方で、対称軸の誤った候補が除去される。
【００４２】
有利なことに、考えられる対称軸についての誤った候補を排除するための第一の基準は、開口部の有効対称軸が３Ｄモデルと交差しないことであり得る。
【００４３】
したがって、対称軸は３Ｄモデルと交差せずに開口部を通って延びる。この基準を満たさない対称軸の候補は削除される。
【００４４】
考えられる対称軸についての誤った候補を排除するための第二の基準は、有利に、閉曲線が有効対称軸を中心として＋１または−１の巻数を有することがあり得る。
【００４５】
これにより、閉曲線に対して無効な方向を有する計算対称軸が確実に排除される。
【００４６】
開口部の暫定対称軸線を決定した後、開口部の最も狭いセグメントで最適化を有利に行うことができ、ここで反復プロセスを使用して、暫定対称軸線が、シリンダが可能な限り大きい半径を有する対称軸の周りの開口部に嵌合ように修正され、開口部の最適化された対称軸が、反復プロセスの結果として決定される。
【００４７】
対称軸の変更は、その方向と位置の両方の観点からである。
【００４８】
したがって、暫定対称軸は、反復プロセスを使用して最適化され、シリンダは、可能な限り最大の半径を有する対称軸の周りの開口部に内接する。このようにして、円筒形および円錐形の両方の半径方向に対称な開口部についての正確に最適化された対称軸が得られる。
【００４９】
最適化後に可能な対称軸についての誤った候補を排除するための第三の基準は、有利に、有効対称軸から３Ｄモデルまでの距離が設定最小距離以上であることがあり得る。
【００５０】
最小距離より小さい３Ｄモデルからの距離を有する可能性のある対称軸の候補はこのようにして排除される。最小距離は、例えば、ＣＡＭ加工機を使用して開口部を切り出すための選択肢によって画定することができる。したがって、最小距離は、ＣＡＭ加工機のフライス工具または研削工具の半径に相当し得る。
【００５１】
最適化後に可能な対称軸についての誤った候補を排除するための第四の基準は、有利には、開口部の長さが設定された最小長さより短いことであり得る。
【００５２】
開口部が設定された最小長さより短い長さを有する場合、可能な対称軸の候補はこのように排除される。最小長さは、例えば、開口部の対称軸に沿って２ｍｍまたは１ｍｍであり得る。
【００５３】
対称軸を決定した後、既知の対称軸を用いて半径方向に対称な開口部の完全な再構築を有利に行うことができ、再構築された開口部は構造体のすでに提供された３Ｄモデルに割り当てられる。
【００５４】
したがって、結果として、開口部の再構築は３Ｄモデルに割り当てられる。３Ｄモデルは開口部と共に表示装置を用いて表示することもできる。
【００５５】
開口部の形状は事前には分かっていないが、代わりに既存の３Ｄモデルから再構築される。特に、開口部の半径方向の輪郭は、開口部の半径方向の対称性を利用することによって決定される。３Ｄモデルのすべての節点は、対称軸（半径：ρ、極角：φ、軸に沿ってパラメータ：ｚ）に対するシリンダ座標の射影（ρ、φ、ｚ）→（ρ、ｚ）によって平面に射影される。続いて、３Ｄモデルの縁の全ての端点も同様に２Ｄ投影における縁によって接続される。最小のρ座標を有するこの投影の包絡線は、開口部の半径方向の輪郭である。
【００５６】
構造体に対する開口部の対称軸の位置および向き、ならびに開口部の半径方向の輪郭を考慮して、できるだけ正確にかつＣＡＭ加工機の少なくとも一つの使用された工具に穏やかにブランクから開口部を切り開くために、ＣＡＭ加工機の制御経路を有利に最適化することができる。
【００５７】
このようにして、ＣＡＭ加工機の制御経路は対称軸の向きおよび位置の関数として、そして半径方向の輪郭の関数として最適化される。制御経路は、例えば、フライス工具または研削工具のようなＣＡＭ加工機の加工工具が対称軸に対してほぼ平行に開口部を切り開くように最適化することができ、加工工具に対して横方向に作用する力は、可能な限り小さい。制御経路は、ＣＡＭ加工機によってブランクから構造体を切り出すための加工工具のプログラムされた経路に相当する。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
図面を参照して本発明を説明する。図面は以下を示す。
【図１】図１は、本方法を説明するための略図である。
【図２】図２は、複数のスクリューチャネルを有するブリッジの略図である。
【図３】図３は、歯構造体としての穿孔テンプレートの略図である。
【図４】図４は、反復最適化方法を説明するための略図である。
【発明を実施するための形態】
【００５９】
図１は、支台などの歯構造体１を計画するための本方法を説明するための略図を示しており、少なくとも一つの半径方向に対称な開口部３を有する構造体１の３Ｄモデル２が既設されている。開口部３の対称軸４は、再構築１の既設された３Ｄモデル２に基づいて決定される。対称軸４は、３Ｄモデル２の平面図５および側方からの断面図６に一点鎖線で示されている。断面図６において、３Ｄモデル２の半径方向に対称な開口部３は、円筒形セグメントと円錐形セグメントを有して示されている。その接続部が円錐台形として形成されているチタン製ベース７が、支台の機能を説明するためにさらに示されている。支台が挿入されると、支台２はチタン製ベース上に配置され、ねじ８によって患者の顎に既に設置されているインプラントにねじ止めされる。スクリューチャネル３を有する図示の支台２に加えて、歯構造体は、有利には、複数のスクリューチャネルを有するブリッジ、または、少なくとも一つのドリルチャネルを有する穿孔テンプレート、または、少なくとも一つの開口部を有する印象用トレー、または、少なくとも一つの開口部を有するモデル鋳造品であり得る。構造体１の３Ｄモデル２は、例えば三角形メッシュとすることができる。矢印９は、側面図６における平面図５の方向を示している。本コンピュータ支援方法は、スクリーンのような表示装置１１と、キーボード１２及びマウス１３のような操作要素とが接続されているコンピュータ１０によって実行される。ユーザは仮想カーソル１４を用いて操作要素１２および１３によって計画を実行することができる。
【００６０】
本方法の第一の実施形態では、平面図５に示されるように、開口部３の対称軸４は、ユーザが開口部３の中を見ることができるように３Ｄモデル２を仮想的に回転させることによって決定される。したがって、３Ｄモデル２の２Ｄ投影では、ユーザは開口部３内に穴１５を見る。次のステップにおいて、ユーザは、穴１５内の対称軸４のための暫定基準点１６を画定することができる。穴１５の中心点は、穴１５の稜線１７の幾何学的図心を決定することによって、コンピュータ支援方法を使用して自動的に決定することもできる。
【００６１】
別の方法では、開口部３の対称軸４は、ユーザが、カーソル１４と操作要素１２および１３を使用して開口部３の周りに閉曲線１８を描くことによって決定することができる。この場合、閉曲線１８は、チタン製ベース７に接続するために設けられている接続ジオメトリ１９の円形縁部に相当することができる。閉曲線１８の選択は、例えば、この場合は縁１８に沿って、３Ｄモデルの表面２０上のアンカーポイントを選択することによって実行することができる。次に、アンカーポイントは、補間曲線によって互いに接続される。
【００６２】
したがって、第一のステップでは、３Ｄモデル２は、穴１５が見えるまでユーザによって大まかに位置合わせされるだけである。これに続いて、最適化方法による対称軸の正確な決定が続く。
【００６３】
曲線１８は正確に描かれる必要はなく、また円形である必要もない。それは素早くそして大まかに描くことができる。唯一の重要なことは、曲線１８が閉じられており、開口部３の周りに配置されているかまたは延びていることである。
【００６４】
本方法のさらなる実施形態では、開口部３は、コンピュータ支援検索アルゴリズムによって識別され、閉曲線１８は自動的に決定され、閉曲線１８を通る補間平面が決定される。次のステップでは、補間平面に垂直な暫定対称軸４が決定され、閉曲線１８の幾何学的図心が対称軸４の基準点１６として決定される。
【００６５】
閉曲線１８上のアンカーポイントを手動で選択する代わりに、自動のコンピュータ支援による縁検出アルゴリズムを使用することもでき、これは例えば接続ジオメトリ１９の縁１８を自動的に識別し、それを開口部３の周囲の閉曲線として画定する。
【００６６】
実際の対称軸４を決定するために、暫定対称軸が画定された後に反復プロセスが適用され、最大の可能な半径を有するシリンダが開口部３に嵌合するまで、暫定対称軸を修正することによって最適化が最も狭いセグメントで実行される。対称軸４の決定後、半径方向に対称な開口部３の完全な再構築が実行され、ここで再構築された開口部の形状は、識別された対称軸４の関数として３Ｄモデルに対して配置される。３Ｄモデル、識別された対称軸４、および再構築された開口部３は、表示装置１１によって同時に表示することができる。対称軸４の位置および向き、ならびに本例では断面が円筒形で断面が円錐形である開口部の形状を考慮に入れて、できるだけ正確にかつＣＡＭ加工機２１の工具２２に穏やかに、ブランク２３から開口部３を切り開くために、ＣＡＭ加工機２１の制御経路は、最適化される。製造される構造体１は、対称軸４が工具２２の中心軸２４と平行に配向されるようにブランク２３内に配置される。対称軸４の向きが平行でない場合、ブランクの加工中にアンダーカットが生じる可能性がある。
【００６７】
矢印２５によって表されるように、工具に横方向に作用する力は、ブランク２３の加工中に最小化される。その結果、開口部はより正確に切り開かれ、ＣＡＭ加工機の少なくとも一つの工具２２の磨耗が少なくなる。
【００６８】
閉曲線１８として接続ジオメトリ１９の円形縁部の代わりに、ユーザは凹凸表面２０上に閉曲線２６を画定することができ、それによってユーザはアンカーポイント２７を画定し、補間曲線２８はアンカーポイント２７を通して自動的に描かれる。
【００６９】
図２は、第一のスクリューチャネル３１、第二のスクリューチャネル３２および第三のスクリューチャネル３３を有するブリッジ３０の概略図を示しており、ここで示されているブリッジは、本方法に従って計画された構造体を表している。第一の対称軸３４、第二のスクリューチャネルの第二の対称軸３５、および第三のスクリューチャネル３３の第三の対称軸３６が決定される。対称軸３４、３５および３６を決定するために、図１に関連して説明された方法ステップが、半径方向に対称な開口部またはスクリューチャネル３１、３２および３３のそれぞれに対して実行される。したがって、図１のＣＡＭ加工機２１の制御経路は、工具２２にかかる横方向の力２５を最小にするために、識別された対称軸３４、３５および３６の関数として適合させることができる。
【００７０】
図３は、開口部としてドリルチャネル４１を有する歯構造体としての穿孔テンプレート４０の略図を示す。ドリルチャネル４１の対称軸４２は本方法を用いて決定される。穿孔テンプレート４０は、患者の顎骨４４にインプラント穿孔４３を実行するために使用され、穿孔テンプレート４０は、隣接する歯４５および４６上に配置され、歯科用ドリルは、ドリルチャネル４１を用いて案内される。穿孔テンプレート４０も同様に、図１のＣＡＭ加工機によって製造され、ＣＡＭ加工機の制御経路は、それに応じて、識別された対称軸４２の関数として適応され、工具２２にかかる横方向の力を最小にする。
【００７１】
図４は、３Ｄモデル２の対称軸４を識別するための反復最適化方法を説明するための図である。最大可能半径５２を有するシリンダ５１が開口部３に嵌合するまで、暫定対称軸５０が反復プロセスを使用して修正される。したがって、結果として、開口部３の最適化された対称軸４が識別される。この場合、暫定対称軸５０は、開口部３の周りに図１の閉曲線２６を画定し、縁部２６を通る補間平面５３を配置することによって識別され、それによって暫定対称軸５０は、補間面５３に対して垂直に配置された。最適化の間、暫定対称軸５０は矢印５４で示されるように最適化対称軸４に移動され、それによって暫定対称軸５０の向きおよび位置の両方が最適化方法の適用中に修正された。開口部３の半径方向の対称性は、最適化された対称軸４をテストするためのさらなる基準として使用することができる。例えば、開口部３の内側の接点５６に対して最適化対称軸４に垂直な内径５５が、最適化対称軸４とａと対称軸４に垂直な別の方向の第二の接点５８との間の第二の内径５７に相当するかどうかをチェックすることができる。一般に、暫定対称軸５０と最適化対称軸４は互いに斜めである。最適化方法を実行するとき、各反復ステップにおいて、現在の最良の暫定対称軸が、暫定対称軸と３Ｄモデル２との間の距離が増大するよう、現在の暫定対称軸５０および現在の暫定対称軸５０に対する３Ｄモデル２の現在の最も接近したポイント５９によって画定される平面内で移動および回転される。これは矢印５４で示されている。
【符号の説明】
【００７２】
１  構造体
２  ３Ｄモデル
３  半径方向に対称な開口部／スクリューチャネル
４  対称軸
５  平面図
６  横方向の断面図
７  チタン製ベース
８  ネジ
９  方向矢印
１０  コンピュータ
１１  表示装置
１２  キーボード
１３  マウス
１４  カーソル
１５  穴
１６  基準点
１７  稜線
１８  閉曲線／縁
１９  接続ジオメトリ
２０  表面
２１  ＣＡＭ加工機
２２  工具
２３  ブランク
２４  工具の中心軸
２５  横方向の力の方向
３０  ブリッジ
３１  第一のスクリューチャネル
３２  第二のスクリューチャネル
３３  第三のスクリューチャネル
３４  第一の対称軸
３５  第二の対称軸
３６  第三の対称軸
４０  穿孔テンプレート
４１  ドリルチャネル
４２  対称軸
４３  インプラント穿孔
４４  顎骨
４５、４６  隣接する歯
５０  暫定対称軸
５１  シリンダ
５２  半径
５３  補間平面
５４  局所最適化の方向
５５  内径
５６  ３Ｄモデルの表面上の点
５７  第二の内径
５８  ３Ｄモデルの表面上の点
５９  一番近いポイント
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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