(57)【要約】      （修正有）【課題】歯科開業医が患者の咬合を調べて、正しい咬合接触並びに患者の上側および下側歯列弓の歯の間の最適な咬頭/窩関係を確立するために必要なあらゆる修正を実施できるようにした咬合で使用する方法を提供する。【解決手段】この方法は、１．患者の上側歯列弓上側弓画像に対応する第１のデジタルデータセット準備段階、２．患者の下側歯列弓下側弓画像に対応する第２のデジタルデータセット準備段階、３．患者の顆軸に対する上側歯列弓と下側歯列弓空間的方向性を表す蝶番軸データ準備段階、４．患者の上側歯列弓と下側歯列弓との間の空間的関係を表す咬合位置合わせデータ準備段階、５．咬合位置合わせデータに基づいて、上側弓画像と下側弓画像とを位置合わせする段階、６．蝶番軸データに基づいて、位置合わせされた上側および下側弓画像に対する基準蝶番軸を作製段階とを備える。【選択図】図６Ｂ
2005193028.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
咬合で使用する歯科用模型をコンピュータ利用により作製する方法であって、
患者の上側歯列弓の少なくとも一部分の上側弓画像に対応する第１のデジタルデータセットを用意するステップと、
前記患者の下側歯列弓の少なくとも一部分の下側弓画像に対応する第２のデジタルデータセットを用意するステップと、
前記患者の顆軸に対する前記上側歯列弓および前記下側歯列弓の少なくとも一方の空間的方向性を表すちょうつがい軸データを用意するステップと、
前記患者の前記上側歯列弓と前記下側歯列弓との間の空間的関係を表す咬合位置合わせデータを用意するステップと、
前記咬合位置合わせデータに基づいて、前記上側弓画像と前記下側弓画像とを位置合わせするステップと、
前記ちょうつがい軸データに基づいて、前記位置合わせされた上側および下側弓画像に対する基準ちょうつがい軸を作製するステップとを具備し、
前記位置合わせするステップは、
前記位置合わせされた上側および下側弓画像が得られるまで、前記咬合位置合わせデータに基づいて、前記上側および下側弓画像を相対的に位置合わせするステップと、
第１接触点が検出されるまで、前記位置合わせされた上側および下側弓画像を相向かう方向に移動するステップと、
前記下側および上側歯列弓の最適咬合位置を決定するために、前記上側および下側弓画像の少なくとも一方を、他方に対して、一つ以上の方向で複数の位置に移動するステップと、
を具備する方法。
【請求項２】
前記上側および下側弓画像の少なくとも一方を他方に対して一つ以上の方向で移動する前記ステップは、ピクセル解像度でそれら画像を移動するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記移動するステップは、前記複数の位置における前記上側および下側弓画像の、対応するピクセル間の距離を演算するステップと、前記演算された距離に基づいて、前記最適咬合位置を決定するステップとを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記決定するステップは、前記複数の位置のうちで、大部分の対応するピクセルがそれらの間に特定距離閾値よりも小さい距離を有する位置として、前記最適咬合位置を選択するステップを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記上側および下側弓画像が前記最適咬合位置にあるときに、該上側および下側弓画像の一方を相対的に他の方向に移動して、前記第１接触点が位置する領域とは対称的に反対側にある、前記位置合わせされた上側および下側弓画像の領域内の第２接触点を得るようにするステップをさらに具備する、請求項３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、咬合（ｄｅｎｔａｌ  ａｒｔｉｃｕｌａｔｉｏｎ）に関する。詳しくは、本発明は、患者の上側および下側歯列弓の画像に対応するデジタルデータを用いる、咬合で使用する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
歯科学の様々な分野に従事する歯科医、矯正歯科医および他の専門家は、患者の口腔の選択された部位の模型または複製がしばしば必要となる。例えば、歯科医または補綴専門歯科医は、患者の口腔における一つ以上の歯が欠落または損傷している部位の模型が有れば良いと考える。なぜならば適切な交換歯を、その模型をガイドに利用して研究室で製作できるからである。実際、交換歯は、試行錯誤的に模型に嵌め込まれて、必要に応じ、満足なサイズと形状とが得られるまでサイズおよび形状が調整される。
【０００３】
他の例として、矯正歯科医は、しばしば患者の歯の模型を使用して、歯や顎の奇形を調べ、治療方法を計画する。矯正歯科医は、歯を所望位置に移動するために口腔内で使用される一つ以上の矯正装置を試行的に適合させるために、模型を使用する場合がある。また模型は、間接結合法として知られる技術によって後に患者の実際の歯列弓に取り付けられる一組の矯正ブラケットおよび関連した弧線（ａｒｃｈｗｉｒｅｓ）を、仮配置するために使用される場合もある。さらに模型は、治療の前後の、また場合によっては治療計画中の適当な期間での、患者の歯の永久記録として役立つように、矯正歯科医や他の歯科開業医によって使用される。
【０００４】
歯科用模型を使用すると、歯科開業医と患者との両者にとって重要な利点となる。模型は、歯科開業医が、歯科開業医の研究室内または必要ならば研究室外で、歯科医または研究室作業者の最も都合の良いときに、交換歯および歯の修復の形状およびサイズを調整し、注文の装置を製造し、標準装置の位置を調整し（例えば間接結合法）、患者の症例を診断し、口腔外科および他の類似の目的を計画することができるようにする。さらに、そのような作業は、その患者を歯科治療用椅子に座らせて待たせる必要もなく行うことができる。例えば、交換歯、修復（ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ）または矯正装置の満足な適合が患者模型で得られたときには、その交換歯、修復または矯正装置を、ほとんどまたは全く追加調整を行わなくても患者の口腔内に容易に取り付けることができる。
【０００５】
顎関節または口腔ちょうつがい軸を中心にした、患者の下側の顎、すなわち下顎骨の動作を複製するために、模型に関連して咬合器と呼ばれる機械的装置を使用することがしばしば有利であった。このような咬合器は、特に、ニューヨーク州バッファローのＧｒｅａｔ  Ｌａｋｅｓ  Ｏｒｔｈｏｄｏｎｔｉｃｓ，ＬＴＤ．のＳＡＭIIブランドの咬合器、ニューヨーク州ポートワシントンのＨｅｎｒｙ  Ｓｈｅｉｎのハーナウ（Ｈａｎａｕ）咬合器、ケンタッキー州ルーイヴィルのＷｈｉｐ−Ｍｉｘ  Ｃｏｒｐ．の咬合器、カリフォルニア州グランドテラスのＰａｎａｄｅｎｔの咬合器、及び米国特許第５，３２０，５２８号に記載の咬合器を含む。咬合器は、患者の歯列についての最適調和咬合関係を造る目的を持って、歯科開業医が患者の咬合を研究および修正する際に有用である。この咬合器は、患者の上顎および下顎の歯列間の適正な咬合接触および最適な咬頭／窩関係を決定する際に歯科開業医を助けることによって、最適咬合関係を確立し易くする。
【０００６】
一般に、従来型の咬合器は、患者の上側歯列弓の模型と、患者の下側歯列弓の模型とを使用する。これらの模型を得るために、患者の上側歯列弓と下側歯列弓との印象（ｉｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）が最初に得られる。上側歯列弓の印象を準備するために、ある量の硬化性歯科印象材が印象用トレイ内に入れられ、次いでこのトレイは、印象材が上側歯列弓の領域、歯前庭、および近接する歯肉すなわち歯茎を充填して取り巻くように、患者の口腔内に配置される。印象材が十分な程度まで硬化すると、トレイと共にその印象材は、口腔から取り出される。患者の下側歯列弓の印象も、同様の方法で得られる。
【０００７】
各印象から歯の模型を造るために、第２の硬化性材料が、硬化した印象材内に注入または配置される。第２材料が十分に硬化した後、結果として得られた模型から、印象材が取り外される。正しく造られると、これらの模型は、患者の上側および下側の歯列並びに患者の歯肉や付着粘膜の近接部分の精密な物理的複製となる。
【０００８】
二つの歯科用模型に加えて、患者の上側および下側歯列弓の咬み合わせ印象（ｂｉｔｅ  ｉｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）が得られる。咬み合わせ印象は、しばしばワックス咬合床を用いて得られる。患者の歯列弓が閉じられると、上側および下側歯列弓の咬頭群の印象はワックス咬合床に同時に形成され、それにより、両顎が閉じられるときの上側および下側歯列弓間の相対位置が記録される。
【０００９】
さらに、バイトフォークを有する顔弓（ｆａｃｅｂｏｗ）は、患者の下顎顆から特定の距離に位置する耳管に対する患者の上側歯列弓の空間的方向性を記録するために使用される。顔弓を使用する一つの方法は、バイトフォークの片側の全てまたは一部に歯科用ワックス等の化合物材料または印象材を設置することを含む。次にバイトフォークは、印象化合物材料が患者の上側歯列の咬頭群の幾つかまたは全てと確実に接触して当該歯列の印象を造るように、患者の口腔内に配置される。次に顔弓は、顔弓の耳当てが患者の外耳管内にぴったり嵌まる位置に配置される。次いで、顔弓に接続された鼻支持部は、顔弓がフランクフォルト水平面に対し平行に配置され、同時に鼻支持部が、それが患者の矢状面にある鼻支持部の軸に沿って延びる状態で、ナシオンノッチ（Ｎａｓｉａｎ  ｎｏｔｃｈ）内に収まるように、調整される。
【００１０】
次に、患者の両顎は、バイトフォークの上側の印象が患者の上側の歯列の咬頭群にぴったり相補的に係合した状態になるように、支持材料と共にバイトフォーク上に閉じられる。次いでジグが、顔弓と、患者の口から外側に延在するバイトフォークのアーム部との間に接続される。このジグは、調整可能な接続アーム及びカプラを備えており、それらは、バイトフォーク上の印象が患者の上側歯列の咬頭群とぴったり接触し、かつ顔弓がフランクフォート水平面と平行関係にあった事前位置から意図せず動いていないときに、固く保持されるようになっている。バイトフォークは、上側歯列に対して配置され、後述するように機械的咬合器で顔弓とジグとを再配置するための歯の解剖学を刻印させるために使用されるようになっている。
【００１１】
ジグを備えた顔弓は、患者の耳管及び患者の下顎顆に対する患者の上側歯列弓の空間的方向性を機械的に記録するものである。顔弓およびジグは、歯科用機械的咬合器に患者の上側歯列弓を複製する模型を、正しく位置決めするために使用できる。場合によっては、咬合器は、顔弓無しにジグだけを用いて患者の上側歯列弓の模型を機械的咬合器上に正しく位置決めして取り付けることができるように、取付用アダプタを備えても良い。
【００１２】
概観すると、多くの機械的咬合器は、一対の回転継手（ボール／ソケットジョイント等）によって相互に接続される上側部材と下側部材とを有する。上側歯列弓の模型は、咬合器の上側部材に接続され、下側歯列弓の模型は、咬合器の下側部材に接続される。回転継手は、二つの模型を互いに接近および離反する方向へ動かして、患者の顎の少なくとも特定の動作を模倣させるようにすることができる。
【００１３】
咬合器に患者の上側歯列弓の模型を取り付けるために、バイトフォークおよびジグ（および技術によっては顔弓）は、咬合器の所定箇所に固定的に接続される。咬合器は、バイトフォーク上の印象が上向きになるように方向付けされる。次に、患者の上側歯列弓の模型は、歯列の咬頭群を複製する模型内の部分がバイトフォーク上の印象と一致するように、バイトフォーク上に配置される。次いで、咬合器の上側部材は、患者の上側歯列弓の模型上の位置に配置され、任意量の硬化性材料が、模型と上側部材との間の空間を充填してそれらを共に固定的に接続するために使用される。
【００１４】
次に、バイトフォークおよびジグは（使用される場合には顔弓と共に）、咬合器から取り出され、咬合器が反転される。顆の調整は、患者の顎関節（ＴＭＪ）解剖学と顎機能とを複製するのに必要な場合に行われる。次いで、咬み合わせ印象は、患者の上側歯列の咬頭群の印象が患者の上側歯列弓の模型の歯列咬頭群と一致するように、反転されて、上側歯列弓の模型の上に配置される。続いて、患者の下側歯列弓の模型は、下側歯列弓模型の歯咬頭が患者の下側歯列の咬み合わせ印象と一致するように、咬み合わせ印象の上端に配置される。上側および下側歯列弓模型は、組み合わせた状態を安定させるために、弾性要素またはモジュールで一体的に保持される。
【００１５】
次に、他の任意量の硬化性材料が、患者の下側歯列弓の模型と、咬合器の下側アームとの間の空間に入れられる。その材料が硬化した後、咬合器の上側部材は、咬み合わせ印象を取り出すことができるように開けられる。続いて上側部材は、患者の顎の開閉運動を模倣するために、回転継手を中心に下側部材に対して移動できる。
【００１６】
様々な機械的咬合器が利用できる。半調整可能なちょうつがい咬合器は、簡単なちょうつがいと同じであり、単純ちょうつがい軸を中心にした下顎骨の開閉運動しかシミュレートしない。他の機械的咬合器は、より構造が複雑であり、下顎の側方および前方運動をシミュレートするために、様々な平面で調整可能な機構を有する。さらに、歯科用模型を機械的咬合器に取り付けるための様々な技術が知られており、先の段落で述べた説明は数多くのそのような技術の一つでしかない。
【００１７】
しかし、上述した咬合器の技術は、時間を消費するものであり、結果として得られる咬合が患者の顎の運動を正しくシミュレートすることを確実にするために、慎重に実行されなければならない。また、機械的咬合器は高価であり、より複雑な咬合器は、咬合器の下側部材に対する上側部材の連結が正しくキャリブレートされることを確実にするために、工場での再調整が必要となることもある。これら及び他の理由で、歯科開業医は通常、そのような咬合に対して特別な需要がないかぎり、患者の歯科用模型同士を関連付けるのに必要な時間と費用とを費やさない。
【００１８】
最近、歯科患者の歯および近接歯肉についてのデジタル化した三次元画像に対する関心が、益々高まってきている。そのような画像は、デジタル化した画像が、他の患者情報と共にデジタルファイルに容易に格納でき、必要なときにアクセスできるので、従来の焼石膏模型に比べて有利になる。例えば、歯科用模型シミュレータを説明する試みが、「Ｄｅｎｔａｌ  Ｍｏｄｅｌ  Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ（歯科用模型シミュレータ）」の名称で、１９９４年８月１６日に発行されたＷｕ他の米国特許第５，３３８，１９８号（特許文献１）に示されている。そのようなデジタル化したデータを獲得する様々な方法として、レーザ走査や写真測量法等が記載されている。
【００１９】
歯の画像を獲得するための他のデジタル化プロセスは、「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ａｃｑｕｉｒｉｎｇ  Ｔｈｒｅｅ−Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  Ｔｅｅｔｈ  Ｉｍａｇｅ（三次元歯画像を獲得する方法および装置）」の名称で１９９５年７月２０日に出願された係属中のイスラエル国特許出願第１１４６９１号に記載されている。この例示的方法は、印象および歯印象トレイの層を除去することによって、またはそのような印象から造られた模型の層を除去することによって、歯の画像を獲得する。各層が除去されると、二次元画像が、残りの平らな表面についてビデオカメラによって得られる。歯と近接歯肉との表面を表示する二次元画像の境界を表すデータは、演算システムによって格納される。十分な数の層が除去されると、演算システムは、例えば、取得された層のデータ点の間に表面を形成することによって、取得された層の二次元画像を組み合わせ、患者の歯と歯肉との少なくとも一部分を表す三次元画像を作成する。そのような三次元的表現は、実測したデータと違って、そのような表面を形成する際に実測したデータから生じる算定データを含むことは理解されよう。
【００２０】
【特許文献１】米国特許第５３３８１９８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
本発明の目的は、咬合で使用する方法において、従来型の機械的咬合器に関する上述の問題を克服することができる方法を提供することにある。デジタル歯画像の利用の観点で、本発明は、咬合で使用する様々な方法およびプログラムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
種々の実施形態を有する本発明は、デジタル歯画像に関連する演算システムを用いて咬合を実行できるので、患者の上側および下側歯列弓の模型および前述したような機械的咬合器が不要になり、歯科開業医にとっては大いに有利となる。本発明は、歯科開業医が患者の咬合を調べて、正しい咬合接触並びに患者の上側および下側歯列弓の歯の間の最適な咬頭／窩関係を確立するために必要なあらゆる修正を実施できるようにするとともに、ここに開示した説明から当業者に明白であろう他の利点も提供する。
【００２３】
咬合で使用する歯科用模型を作製するための本発明によるコンピュータを用いた方法は、患者の上側歯列弓の少なくとも一部分の上側弓画像に対応する第１組のデジタルデータを用意することと、患者の下側歯列弓の少なくとも一部分の下側弓画像に対応する第２組のデジタルデータを用意することと、患者のちょうつがい軸に対する上側および下側の歯列弓の少なくとも一方の空間的方向性を表すちょうつがい軸データを用意することとを含む。患者の上側歯列弓と下側歯列弓との間の空間的関係を表す咬合位置合わせデータもさらに用意され、上側弓画像と下側弓画像とが、その咬合位置合わせデータに基づいて位置合わせされる。基準ちょうつがい軸は、ちょうつがい軸データに基づいて位置合わせされた上側および下側弓画像に対して形成される。
【００２４】
一実施形態では、本方法は、患者の顆形状と関連したデータを用意することをさらに含む。そのような顆形状データは、上側弓画像と基準ちょうつがい軸とに対して少なくとも下側弓画像を移動するために、それら弓画像が表示及び操作されるときに、少なくとも下側弓画像の動作の限界を与える。
【００２５】
咬合で使用する歯科用模型を作製するためのコンピュータ利用による他の方法は、患者の上側歯列弓の少なくとも一部分の座標系において上側弓画像に対応する第１のデジタルデータセットを用意することと、患者の下側歯列弓の少なくとも一部分の座標系において下側弓画像に対応する第２のデジタルデータセットを用意することと、患者の顆軸に対する上側および下側歯列弓の少なくとも一方の空間的方向性を表すちょうつがい軸データを用意することとを含む。基準ちょうつがい軸は、ちょうつがい軸データに基づいて、上側および下側弓画像に関連して座標系に形成される。
【００２６】
咬合に使用する歯科用模型を作製するためのコンピュータ利用によるさらに他の方法は、患者の上側歯列弓の少なくとも一部分の上側弓画像に対応する第１のデジタルデータセットを用意することと、患者の下側歯列弓の少なくとも一部分の下側弓画像に対応する第２のデジタルデータセットを用意することと、患者の上側歯列弓と下側歯列弓との間の空間的関係を表す咬合位置合わせデータを用意することとを含む。上側および下側弓画像は、位置合わせされた上側および下側弓画像が獲得されるまで、咬合位置合わせデータに基づいて相対的に移動される。その後、位置合わせされた上側および下側弓画像は、第１接触点が検出されるまで相向かう方向に移動される。上側および下側弓画像の少なくとも一方は、上側および下側歯列弓の最適咬合位置を決定するための複数の位置に、一つ以上の方向へ他方に対して移動される。
【００２７】
コンピュータ利用による咬合方法も説明される。この方法は咬合模型を用意することを含む。この模型は、患者の上側歯列弓の少なくとも一部の上側弓画像に対応する第１のデジタルデータセットと、患者の下側歯列弓の少なくとも一部の下側弓画像に対応する第２のデジタルデータセットと、基準ちょうつがい軸に対する上側および下側弓画像の空間的方向性を表す第３のデジタルデータセットとを含む。少なくとも上側および下側弓画像は、少なくとも第１および第２のデジタルデータセットに基づいて表示され、第１、第２および第３のデジタルデータセットのうちの一つ以上は、基準ちょうつがい軸を中心にして上側および下側弓画像の少なくとも一つを移動するように操作されて、患者の上側および下側歯列弓の動作をシミュレートする。
【００２８】
上記方法の一実施形態では、模型は、基準ちょうつがい軸に対する患者の顆形状の空間的方向性を表す第４のデジタルデータセットをさらに含む。デジタルデータの操作は、上側弓画像と基準ちょうつがい軸とに対して少なくとも下側弓画像を移動するために、第１、第２、第３および第４のデジタルデータセットのうち一つ以上の操作を含むことができる。
【００２９】
コンピュータ利用による他の咬合方法では、咬合模型の少なくとも三つの識別可能な点に対応する少なくとも三つの点を有する画像を表す他のデジタルデータセットが用意される。少なくともその画像と一致した咬合模型の一部分は、追加のデータセットに少なくとも部分的に基づいて表示される。例えば、そのデジタルデータセットは、任意の二次元または三次元画像を表す。
【００３０】
コンピュータ利用によるさらに他の咬合方法では、患者の下顎骨の複数の運動記録を表すさらに他のデジタルデータセットを用意することもできる。この咬合模型は、下側弓画像を移動するように操作されて、第４のデジタルデータセットに少なくとも基づいて患者の下側弓の相対動作をシミュレートする。
【００３１】
咬合で使用する歯科用模型を造るために実行可能なプログラムを具体化するコンピュータ読取可能な媒体が、咬合を実行するために実行可能なプログラムを具体化するコンピュータ読取可能な媒体と共に提供される。本発明と共に使用される顔弓装置も開示される。本発明の他の態様および詳細については、添付の図と共に以下の説明で詳述される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
まず、図１〜図５を参照して本発明を概略的に説明する。その後、図６〜図１６を参照して本発明をさらに詳細に説明する。
【００３３】
本明細書で使用している下記の用語は、次のように定義される。「咬み合わせ記録（ｂｉｔｅ  ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ）」は、咬合（例えば最大咬頭嵌合）時の患者の上側および下側歯列弓の場所として定義される。咬合関係（ｏｃｃｌｕｓｉｏｎ  ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ）は、上側および下側歯列弓の第１接触点に基づいたものであっても良いし、下顎骨の偏位（例えば咬合早期接触によって生じ得る偏位）を回避する上側および下側歯列弓の間の制御下での接触点に最大咬頭嵌合を提供するための指状突起鉗合のような、上側および下側歯列弓の指状突起鉗合の他の度合いに基づいたものであっても良い。
【００３４】
「咬合（ａｒｔｉｃｕｌａｔｉｏｎ）」は、患者の顆軸に対する上側および下側歯列弓の関係に付加される咬み合わせ記録として定義される。咬合は、顆軸を中心にした単純ちょうつがい運動（すなわち単純ちょうつがい咬合）、または患者の顆形状（ｃｏｎｄｙｌｅ  ｇｅｏｍｅｔｒｙ）や筋肉機能によって許容される上側弓に対する下側弓の他の運動と組み合わせたちょうつがい運動として生じ得る（例えば、最も複雑な形での完全咬合は、患者が遂行可能な上側弓に対する下側弓の全ての回転運動および平行運動を考慮したものとなる）。つまり、上側弓は患者の頭蓋の窩に接続された剛体であり、下側弓は患者の下顎の顆に接続された剛体であるから、このような複雑な咬合は、頭蓋骨に対して下顎が遂行可能な（例えば６自由度の）全ての運動（例えば回転および／または平行運動）を含むことができる。咬合は、例えば水平基準面（例えばフランクフォルト水平）および／または垂直基準面（例えば矢状面）等の、外部基準との関係性を使用して説明することができる。
【００３５】
また、本明細書で使用している「測定デジタルデータ（ｍｅａｓｕｒｅｄ  ｄｉｇｉｔａｌ  ｄａｔａ）」は、任意の方法（例えば立体Ｘ線装置、デジタル化プローブ、光学走査および検出装置等）によって、デジタル形式（例えば歯、歯肉、顆形状等）で患者の体から直接的に取得されたデジタルデータ、または非デジタル形式（例えば歯の印象、研究模型、Ｘ線等）で患者の体に関する情報を取り出して、任意の方法によりそのような情報をデジタル化する（例えば、光学走査および検出装置等を用いて、印象を薄切りにして境界をデジタル化する）ことによって患者から間接的に取得されたデジタルデータを指す。他方、本明細書で使用している「算定デジタルデータ（ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ  ｄｉｇｉｔａｌ  ｄａｔａ）」は、測定デジタルデータまたは任意の他のデータから生じたデジタルデータを指す。測定デジタルデータを使用して生成された３次元表面データは、算定デジタルデータの一例である。
【００３６】
図１は、ユーザプログラム２０に関連する咬合模型作製プログラム１０を示す。咬合模型作製プログラム１０は、入力データを有する。そのような入力データは、少なくとも部分的に、患者の上側および下側歯列弓を表すデジタル歯列弓データ１４と、患者の上側および下側歯列弓の関係を表す咬合位置合わせ（ｂｉｔｅ  ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）データ１６と、患者の上側および／または下側歯列弓と患者の顆軸との間の関係を表すちょうつがい軸データ１８とを含む。さらに、患者の顆形状を表す顆形状デジタルデータ１９も、本明細書でさらに説明するように使用することができる。模型作製プログラム１０は、この入力データを使用して、歯科用模型作製プログラム１０の出力である歯科用咬合模型１１を作製する。歯科用咬合模型１１は、少なくとも、歯列弓データ１４によって与えられる患者の上側および下側歯列弓の画像を表すデータと、歯列弓画像同士の空間的関係を表すとともに、患者の顆軸に対応する基準ちょうつがい軸に関連する歯列弓画像の空間的関係を表す関連性データとを含む。関連性データは、歯列弓データ１４と、咬合位置合わせデータ１６と、ちょうつがい軸データ１８とに基づいて決定される。
【００３７】
多くの場合、完全な歯科矯正診断は、患者の上側および下側歯列弓の各々を構成する歯および軟質組織すなわち歯肉の形状と、歯列弓の相互の関係と、顆軸に対する上側および下側歯列弓の関係と、頭蓋またはその構成部分に対する歯列弓の関係とについての、詳細な知識を必要とする。さらに、矯正歯科医は、患者の顆の特定形状と、患者の下顎の動作におけるその形状の影響とを考慮したいと思うかもしれない。そのような情報を矯正歯科医に提供すること、すなわち機械的咬合器に取り付けられた物理的模型を用いることに関する従来方法と異なり、本発明は、咬合模型１１においてそのような情報をデジタルデータとして取得し、例えば矯正歯科医等のユーザにそのような情報を、表示された三次元画像、二次元図および／または二次元投影で提示するものである。
【００３８】
咬合模型１１は、作製後に、患者の上側および下側歯画像またはその一部分を、咬合ユーザプログラム２０によってユーザに提示するために使用できる。例えば、ユーザプログラム２０は、本明細書で特定的に説明される当業者に知られたあらゆる方法で、表示された咬合模型を操作するために使用できる。例えば、ユーザプログラム２０は、模型に関して測定を行うルーチン、模型の全体の姿勢を操作する（例えば表示された全ての要素の斜視図を空間で共に移動する）ルーチン、固定した上側弓画像に対して基準ちょうつがい軸を中心に下側弓画像を回転させるルーチン、基準ちょうつがい軸または下側弓画像に対する上側弓画像の運動のルーチン、患者の顆形状により許容される一つの弓画像の平行運動のルーチン、または一方の弓画像の他方に対する仮想接触を検出するルーチンを含むことができる。演算システムによって表示された目標物の運動の能力は、仮想的には無制限であり、本発明は、ここで特定的に説明されたいかなる特定ユーザ適用ルーチンによっても制限されるものではないことは、当業者に理解されるべきである。
【００３９】
仮想咬合模型１１の生成は、概説すれば、必要な情報の収集およびデジタル化、並びにその後にそれら収集された情報から模型１１を作製することを含む。必要な情報の収集については、図１にブロック１４、１６、１８、１９として示されている。この情報は、歯科用模型作製プログラム１０への入力データである。
【００４０】
最初に、ブロック１４で概括的に示すように、データ収集プロセスは、患者の個別の歯列弓の三次元的形態を取得することを含む。好ましくは、そのようなデータは、歯とその関連歯肉との全ての構造を表すデータを含むが、本発明は、そのような歯列弓の一つ以上の部分、例えば一方の歯列弓の任意部分における一つ以上の歯を、取得する場合にも有用である。そのような情報を提供するのに利用できる様々な方法があるが、本発明は、いかなる特定の方法にも限定されず、添付クレイム（請求の範囲）の記載範囲で規定される。例えば、上側および下側歯列弓を表す測定デジタルデータを用意するために利用できるツールは、歯印象、レーザ走査、スタイラス走査および／または立体写真を含むことができる。上側および下側歯列弓に関する測定デジタルデータは、例えば立体写真等のデジタル形式で患者から直接的に取得でき、或いは情報は、非デジタル形式（例えば歯印象や研究模型）で患者から情報を取り出し、後にその情報をデジタル化する（例えば歯印象を薄切りにして境界をデジタル化する）ことによって、患者から間接的に取得することもできる。歯列弓のデジタル化データを用意するための様々なプロセスの幾つかは、限定されるものではないが、レーザ走査法、写真測量法、並びに、米国特許第５，０７８，５９９号、米国特許第５，１３１，８４４号、米国特許第５，３３８，１９８号、米国特許第４，６１１，２８８号、米国特許第５，３７２，５０２号、Ａｍ．Ｊ．Ｏｒｔｈｏ．Ｄｅｎｔｏ．Ｏｔｈｏｒｏｐ．，Ｖｏｌ．１１０［４］、１９９６年１０月、３６５〜６９ページのＴ．Ｋｕｒｏｄａ他の名称「Ｔｈｒｅｅ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  ｄｅｎｔａｌ  ｃａｓｔ  ａｎａｌｙｚｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ  ｗｉｔｈ  ｌａｓｅｒ  ｓｃａｎｎｉｎｇ（レーザ走査での三次元歯科模型解析システム）」の記事、および本明細書で既述したイスラエル国特許出願第１１４６９１号に記載されるプロセスを含む。好ましくは、患者の歯列弓を表すデジタルデータは、イスラエル国特許出願第１１４６９１号に記載されたプロセスによって提供され、歯印象の薄切部分の境界を表す測定デジタルデータとなる。さらに、そのようなデジタルデータは、測定デジタルデータとは異なり歯列弓の表面を表す計算データを含むこともできる。表面の表示用のそのような算定デジタルデータは、当業者に知られているように測定デジタルデータから様々な方法で生成でき、例えば様々な算定された点、メッシュ、多角形等の、そのような表面の表示に使用される様々な要素を表すデータとなる。
【００４１】
第２に、ブロック１６によって概括的に示すように、データ収集プロセスは、患者の上側および下側歯列弓の間の空間的関係を測定して、咬合模型１１を作製するのに必要な咬合位置合わせデータを用意することを含む。そのような情報を用意するのに利用できる様々な方法があるが、本発明は、いかなる特定の方法にも限定されず、添付クレイム（請求の範囲）の記載範囲で規定される。例えば、一つの方法は、各歯列弓の少なくとも三つの非線形点を識別して、そのような点の組合せ対すなわち各歯列弓から一点にある対を測定することを含む。そのような測定値は、患者すなわち生体内から、または歯列弓の印象や歯科用研究模型等の患者の歯列弓を表すものから、直接的に得ることができる。他の例として、位置合わせ特徴を模型に付加し、その後に、患者の歯列弓のデジタル化と共に位置合わせ特徴をデジタル化することもできる。例えば、この特徴は、一方の歯列弓から他方へと延在する共通の特徴を有する一つ以上の点、線または面を含むことができる。そのような情報を得るのに好都合の他のツールは、シリコーンまたはワックス咬み合わせ印象等の咬み合わせ印象であっても良い。さらに、Ｔｅｋｓｃａｎ，Ｉｎｃ．（マサチューセッツ州ボストン）からＴ−Ｓｃａｎの商標名で入手できる器械式バイトフォーク等の、デジタル出力を有する電子変換器も利用できる。
【００４２】
ブロック１４で用意される歯列弓を表すデジタルデータや、ブロック１６で用意されるそのような歯列弓間の関係を定義する情報も、同時に取得できる。例えば、歯列弓形態と歯列弓間の関係とを、二重印象を使用して同時に取得することができる。つまり、二重印象は、イスラエル国特許出願第１１４６９１号に記載された方法を用いて、患者から取られた後に、デジタル化することができる。そのような咬合位置合わせデータ（ブロック１６）を用意するための幾つかのプロセスについては、歯科用模型作製プログラム１０がそのようなデータを使用して咬合模型１１を作製する手順と共に、後にさらに詳述する。
【００４３】
第３に、ブロック１８で概括的に示すように、データ収集プロセスは、患者の上側および下側歯列弓と患者の顆軸との間の空間的関係を取得して、咬合模型１１を作製するのに必要なちょうつがい軸データを用意することを含む。そのようなちょうつがい軸データを用意するのに利用できる様々な方法があるが、本発明は、いかなる特定の方法にも限定されず、添付クレイム（請求の範囲）の記載範囲で規定される。例えば一つの方法は、顆軸に対する歯列弓上の少なくとも三つの非線形点の場所を識別して測定することを含むことができる。さらに、この関係は例えば、顔弓転写（図１１Ａ〜図１１Ｃ）を含む測定を通じて得るか、または頭蓋計測Ｘ線を利用して得ることができる。そのようなちょうつがい軸データ（ブロック１６）を用意するための幾つかのプロセスについては、歯科用模型作製プログラム１０がそのようなデータを使用して咬合模型１１を作製する手順と共に、後にさらに詳述する。
【００４４】
任意選択的かつ最終的に、ブロック１９で概括的に示すように、顆形状データを用意することができる。顆形状は、患者の下顎骨の側方および前方運動の様々な記録（例えば画像、測定値等）によって決定でき、また様々な形を取ることができる。そのような情報を用意するのに利用できる様々な方法があるが、本発明は、いかなる特定の方法にも限定されず、添付クレイム（請求の範囲）の記載範囲で規定される。
【００４５】
例えば、顆形状データ１９は、顆群の算定形状データの形を取ることができる。算定顆形状は、従来の機械的咬合器用にそのようなデータを用意するために使用されたものと同様の方法で作成できるものであり、そのような技術の多くは当業者に知られている。例えば、そのようなデータを得るために、頭蓋計測Ｘ線、断層Ｘ線図または磁気共鳴画像を、顆形状を表現する三次元物理的記録（すなわち模型）の形成を含むＫｎａｐの米国特許第４，６８１，５３９号に記載されるような方法であって、機械的咬合器で使用されて上側および下側歯列弓の物理的模型の動作を制御する方法と共に、使用できる。Ｋｎａｐに記載されるような物理的顆形状模型は、顆形状データ１９として本発明で使用する顆形状の三次元表現にデジタル化することができる。或いは、顆形状の物理的記録を形成できるようにするＫｎａｐの構成要素を、顆形状データの物理的記録が生成された後ではなく、顆形状を直接デジタル化するために三次元位置センサと置き換えても良い。算定顆形状データは、いずれも共通の顆軸情報を含むので、咬合模型に容易に添付ないし関連付けることができる。そのような算定顆形状データは、咬合模型の上側および下側弓画像の動作に限界を与える。例えば、そのような画像の動作は、顆形状に制限されよう。
【００４６】
さらに、後にさらに詳述するように、患者の下顎骨の活動中に患者の適正な動作を記録することで得られるデータ等の、他のデータを歯科用模型と関連して使用することができる。最低でも、そのような記録された動作は、上顎骨が既知の固定位置に保持されている間の、下顎骨の三点の一連の三次元位置から構成される。そのような記録は、ニューヨーク州バッファローのＧｒｅａｔ  Ｌａｋｅｓ  Ｏｒｔｈｏｄｏｎｔｉｃｓ社のＡｘｉｏｇｒａｐｈ、またはドイツ国ＢｅｎｓｈｅｉｍのＳｉｅｍｅｎｓ社のＳｉｒｏｇｎａｔｈｏｇｒａｐｈを使用して、作成できる。記録された動作は、咬合模型に共通の顆軸を介して添付され関連付けられたコンピュータ記憶ファイル内に取得することができる。記録された動作は、次に、再生されて完全咬合を示すことができる。これらの動作ファイルには、ユーザによって行われたジョイントクリックおよび他の観察を示す観察ファイルを補填できる。この記録動作技術の利点は、顆の形状算定を回避できることにある。さらに、患者の下顎骨の実際の動作を保存することは、有効情報の全てが後の解析のために取得されることを意味する。咬合模型が三次元コンピュータ模型であるので、完全な咬合器上のいかなる点の動作も既知の三点から計算できる。したがって、三次元動作測定から、伝統的なパントグラフ複写図を算定して表示できる。
【００４７】
さらに、ベース位置からの偏位運動情報は、顆形状の幾何学的関係の変化量を取得するために使用できる。例えば、顆と窩との間の幾何学的関係を（例えばＸ線により）取得できる。偏位運動情報は、窩内の顆の動作を計算するためにも使用できる。この動作情報は、顆および窩の画像を動画化するために使用できる。
【００４８】
上側および下側歯列弓１４を表すデジタルデータを用意し、咬合位置合わせデータ１６を用意し、ちょうつがい軸データ１８を用意し、任意選択的に顆形状データ１９を用意することにより、歯科用模型作製プログラム１０が、咬合模型１１を造るために使用される。図２に詳細に示すように、咬合模型作製プログラム１０は、単純ちょうつがい咬合で使用するのに適した模型を用意するための、位置合わせルーチン２２およびちょうつがい軸添付ルーチン２４を含む。さらなる詳細として、図２は、完全咬合で使用するのに適した模型を用意するための、任意選択的な顆形状添付ルーチン２５を含むことを示す。
【００４９】
位置合わせルーチン２２は、測定デジタルデータを操作し、ブロック１４で用意した上側および下側歯列弓のデジタル化された画像同士を位置合わせする。一般には、図４に示すように、デジタル画像（例えば三次元グラフィック画像）が、模型作製プログラム１０によって使用するために入力される（例えば他のプログラムから取り込まれる）。上側および下側弓画像を表すデジタルデータは、咬合位置合わせデータ（ブロック１６）によって定義される上側および下側画像の間の正しい位置合わせが指示されるまで、例えば画像が平行移動および回転するように操作される。さらに、測定デジタルデータは、咬み合わせ記録、すなわち咬合時の患者の上側および下側歯列弓のロケーションを与えるために操作される。その後、上側および下側歯列弓の間の関係を記述する情報がセーブされる。
【００５０】
また図４に示すように、位置合わせルーチン２２は任意選択的に、中心咬合咬み合わせ記録アルゴリズム２３（図１０Ａ〜図１０Ｃを参照して後にさらに詳述する）を含んで、中心咬合における上側および下側部材の位置を最適化するように構成できる。中心咬合咬み合わせ記録アルゴリズム２３の各部分は、揺動技術（ｗｏｂｂｌｉｎｇ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）として後述される技術を提供するためのルーチンを与える。一般に揺動技術は、上側および下側歯列弓を表す測定デジタルデータの操作に備えるものであって、例えば一つまたは二つのピクセル増分のような比較的小さい増分だけ、一つ以上の異なる方向に上側および下側歯列弓を相対的に移動させて、上側および下側弓画像の間の咬合関係を最適化する。例えば、最適咬合関係は、最大またはほぼ最大の咬頭嵌合にある上側および下側歯列弓のロケーションを含むことができる。また一般に、揺動技術は、機械的咬合器の二つの物理的模型を互いに組み付けるときのように、機械的咬合器の微調整を行う際に使用されるデジタル形式のプロセスである。中心咬合咬み合わせ記録ルーチンは、算定デジタルデータではなく測定デジタルデータを使用して行われるのが好ましいことは理解されよう。したがって、下側および上側歯列弓の最適化された位置は、そのような測定データを用いて生成された算定データではなく、実際に測定されたデータに基づくものである。例えば生成した表面データ等の算定データは、患者の実際の身体からの望ましくない付加的な耐性を含むことができる。
【００５１】
上側および下側弓画像が互いに位置合わせされた（ブロック２２）後に、ちょうつがい軸添付ルーチン（ブロック２４）は、そのような画像のデジタルデータ（ブロック１４）によって表現される歯列弓画像と患者の顆軸との間の空間的関係を規定するために使用される。図５にさらに詳細に示すように、位置合わせされ記憶された上側および下側弓画像を表すデジタルデータ（ブロック２２、図４）は、ちょうつがい軸添付ルーチン２４への入力として用意される。そこで、ちょうつがい軸データ（ブロック１８）は、位置合わせされた上側および下側弓画像に対して咬合模型１１の基準ちょうつがい軸を位置決めするために使用される。その後、基準ちょうつがい軸を表すデジタルデータは、位置合わせルーチン（ブロック２２）によって作製され格納されたデジタルデータに添付されて関連付けられ、咬合模型が、ユーザプログラム２０によってさらに使用するために格納される。
【００５２】
また、図２に示すように、任意の顆形状添付ルーチン２５は、位置合わせルーチン（ブロック２２）およびちょうつがい軸添付ルーチン（ブロック２４）によって生成された咬合模型の各部分に顆形状データ１９を関連付けるものである。一般に、患者の基準ちょうつがい軸は、上側および下側歯列弓に対して咬合模型内で既に空間的に規定されている。患者の顆軸が顆形状データ（ブロック１９）において既知である状態では、そのような顆形状データ１９は、上側および下側歯列弓に対して既に空間的に規定されている共通の顆軸（すなわち基準ちょうつがい軸）の特徴を使用して、咬合模型に空間的に添付することができる。顆形状データ１９は、ユーザによる操作中に上側および下側弓画像が移動できる限界を画定することができる。例えば、下側歯列弓の側方および前方運動は、患者に対してブロック１９で提供される顆形状データの限界内に制限できる。関連付けられた任意の顆形状データは、ユーザプログラム２０でさらに使用するための咬合模型１１の他の要素に関連して格納される。
【００５３】
最少でも、単純ちょうつがい咬合のための（下側および上側歯列弓が位置合わせされ、ちょうつがい軸が添付された後の）格納された咬合模型１１は、患者の顆軸に対応する少なくとも一本の線（例えばその線は顆群の中心を表す線の両端点で表されても良い）と、顆軸と同じ座標系で顆軸を中心に回動可能なオブジェクト（例えばそのオブジェクトは下側歯列弓である）に対応する少なくとも三つの非線形点とを記述するファイル構造を有する。
【００５４】
好ましくは、咬合模型１１は、患者の顆軸に対応する少なくとも一本の線と、顆軸と同じ座標系で下側歯列弓に対応する少なくとも三つの非線形点と、顆軸と同じ座標系で上側歯列弓に対応する少なくとも三つの非線形点とを記述するファイル構造を有する。
【００５５】
さらに好ましくは、咬合模型１１は、患者の顆軸に対応する少なくとも一本の線と、顆軸と同じ座標系で下側歯列弓をより完全に記述する点（例えば、薄切りされた印象のデジタル化した境界のような、オブジェクトの測定デジタルデータに対応する点）と、顆軸と同じ座標系で上側歯列弓をより完全に記述する点とを記述するファイル構造を有する。
【００５６】
より一層好ましくは、上述したファイル構造の各々は、患者に対して生成された、顆軸と同じ座標系にある顆形状データを、さらに任意に含むことができる。咬合模型１１が顆形状データを含む場合、模型をユーザプログラム２０に関連して使用することで、完全咬合を実行できる。
【００５７】
咬合模型１１を記述するファイル構造の一例を、以下に説明する。データ書式に関して概説すれば、ファイル構造内の全てのデータは、標準ＡＳＣＩＩ文字であり、データの全てはインラインで組織化されて「＼ｎ」で終了され、ラインの第１ワードは通常そのラインに関連したキーワードであり、幾つかのラインはデータのみでキーワードを持たず、認識されないキーワードは無視され、テキストデータを有するラインはコロン「：」で始まる。
【００５８】
さらに、ファイル構造は、二つのバージョンのヘッダ、すなわちショートおよびロングヘッダを有することができる。ショートヘッダは一種のエンティティすなわちＢｏｕｎｄＢｏｘから成る。このキーワード「ＢｏｕｎｄＢｏｘ」には、ｘ、ｙ、ｚフロートでの境界ボックスの二つのコーナが続く。ロングヘッダは以下の様々な項目を含む。
第１ライン：ファイル構造の最後のバージョンから成る。
データライン：各データラインはキーワードで始まる。データはキーワードに依存する。未確認キーは無視できる。
データ項目：
ＢｏｕｎｄＢｏｘ：キーワード「ＢｏｕｎｄＢｏｘ」には、ｘ、ｙ、ｚフロートでの境界ボックスの二つのコーナが続く。
プログラム：作製プログラムのバージョンが書き込まれる。
ＢＬ：この３Ｄファイルを作製するために使用されたＢＬファイルの名称。
終了ライン：Ｅｎｄ  Ｈｅａｄｅｒ
【００５９】
ファイル構造は、幾つかの層に分割される。これらの層は０〜５の番号が付けられ、各層は、幾つかのグラフィック要素を格納するために使用される。例えば、層１０は、歯科用模型の輪郭ベースデータ（例えば、表示されると輪郭を形成する既述のデジタル化された境界のような測定デジタルデータ）を含むことができ、層１１は、層１０の下書きバージョンを含むことができ、層１２は、低解像度格子（例えば、メッシュのような測定デジタルデータに基づく算定デジタルデータ）であることができ、層１３〜層１４は、より高解像度の格子であることができる。
【００６０】
様々なグラフィック要素は、例えば三次元のライン、メッシュおよびオブジェクトを含むことができ、三次元オブジェクトは、例えば、下側／上側歯列弓、歯、顆形状等のオブジェクトの記述に使用される、制御多角形、オブジェクトセクション、ポイントメッシュおよびポイントクラスタを記述するオブジェクトデータラインを含むことができる。このようなグラフィック要素は次のように提供される。
３ｄポリライン：
第１ライン：キーワード「Ｐｏｌｙ３」。
データライン：各ポイントが一つのラインである複数の３Ｄポリラインのリスト。
終了ライン：そのリストを「ＥｎｄＰｏｌｙ」宣言で終了させる。
３ｄメッシュ：
第１ライン：キーワード「Ｍｅｓｈ  ｎ  ｍ」。ここでｎおよびｍはｘおよびｙ方向のメッシュポイント数である。このオブジェクトは、双一次補間により補間された３Ｄポイント群の矩形アレイである。
データライン：フラグｘ、ｙ、ｚ。フラグが０の場合、ポイントデータは表示されない（すなわちメッシュの穴）。
終了ライン：「ＥｎｄＭｅｓｈ」宣言で終了する。
３ｄオブジェクト（例えば下側／上側歯列弓、歯等）：各オブジェクトはデータの幾つかの項目を包含できる。
第１ライン：オブジェクトｏｂｊ ｎａｍｅ。３ｄオブジェクトキーワードがオブジェクトを開始する。例えば、特定のｏｂｊ ｎａｍｅはｌｏｗｅｒ ａｒｃｈ（下側歯列弓の）およびｕｐｐｅｒ ａｒｃｈ（上側歯列弓の）である。
オブジェクトデータライン：
制御多角形：
第１ライン：ＣｏｎｔｒｏｌＰｏｌｙｇｏｎ
データライン：ｘ、ｙ、ｚ。ここでｘ、ｙおよびｚは制御多角形の浮動点座標である。
最終ライン：ＥｎｄＰｏｌｙ
データセクション（データポリラインの一部）：
データライン：Ｓｅｃｔｉｏｎ  ｃｏｎｔ ｎｕｍ  ｓｔａｒｔｉｎｇ ｐｏｉｎｔ  ｅｎｄｉｎｇ ｐｏｉｎｔ。キーワードセクションに続き、三つの整数項目は一セットのポイント群を指す。ポイントは、ｓｔａｒｔｉｎｇ ｐｏｉｎｔのポイントで始まりｅｎｄｉｎｇ ｐｏｉｎｔ（を含む）に至る、輪郭（データ多角形）ｃｏｎｔ ｎｕｍから取られる。
データセクションのリスト：
第１ライン：Ｓｅｃｔｉｏｎｓ
データライン：ｃｏｎｔ ｎｕｍ  ｓｔａｒｔｉｎｇ ｐｏｉｎｔ  ｅｎｄｉｎｇ ｐｏｉｎｔ。ポイントは、ｓｔａｒｔｉｎｇ ｐｏｉｎｔのポイントで始まりｅｎｄｉｎｇ ｐｏｉｎｔ（を含む）に至る、輪郭（データ多角形）ｃｏｎｔ ｎｕｍから取られる。
最終ライン：ＥｎｄＳｅｃｔｉｏｎｓ
ポイントメッシュ：
第１ライン：「Ｍｅｓｈ  ｎ  ｍ」。ここでｎおよびｍはｘおよびｙ方向のメッシュポイント数である。このオブジェクトは、双一次補間により補間された３Ｄポイント群の矩形アレイである。
データライン：フラグｘ、ｙ、ｚ。フラグが０の場合、ポイントデータは表示されない（すなわちメッシュの穴）。
終了ライン：「ＥｎｄＭｅｓｈ」
ポイントクラスタ（不規則ポイント）：このデータ項目は、ポイント群のセットと、任意に縁のリストおよび面のリストとを包含する。
第１ライン：ＰｏｉｎｔＣｌｕｓｔｅｒ  ｎ。ここでｎはクラスタ内のポイント数である。
データライン：ｘ、ｙ、ｚ。ここでｘ、ｙおよびｚはポイント群の３Ｄ座標である。
分離ライン：Ｅｄｇｅｓ  ｎ。ここでｎはクラスタ内の縁の数である。
データライン：ｉ、ｊ。縁はポイントｉからポイントｊに進む。
分離ライン：Ｆａｃｅｓ  ｎ。ここでｎはクラスタ内の面の数である。
データライン：ｉ、ｊ、ｋ、ｌ、ｍ、ｎ。全項目は、面を取り巻くポイントの整数指標である。
終了ライン：ＥｎｄＣｌｕｓｔｅｒ
オブジェクトの終了ライン：ＥｎｄＯｂｊｅｃｔ
【００６１】
例示的ファイル構造は、ファイル構造の他のオブジェクトと同じ座標系における基準ちょうつがい軸すなわち顆軸も記述する。顆軸は、上側歯列弓（ｏｂｊｅｃｔ  ｕｐｐｅｒ ａｒｃｈ）に対する下側歯列弓（ｏｂｊｅｃｔ  ｌｏｗｅｒ ａｒｃｈ）の回転軸を規定する。顆軸は、六つの数字が続くキーワード「ｔｍｊ ａｘｉｓ」から構成できる。このとき、最初の三つの数字が軸の一方のエンドポイントを規定し、最後の三つの数字が軸の他方のエンドポイントを規定する。例えば、ｔｍｊ ａｘｉｓ  ｐ１  ｐ２  ｐ３  ｐ４  ｐ５  ｐ６。
【００６２】
また、例示的ファイル構造は、上述のような他の三次元オブジェクト（例えば歯列弓）と同様にして、顆形状も記述する。他の非グラフィック要素を、ファイル構造に含むこともできる。例えば、非グラフィック要素の一種はテキストである。
【００６３】
当業者に明らかなように、咬合模型のためのファイル構造は、必要に応じて単純ちょうつがい咬合または完全咬合を実行するのに必要な所望情報がユーザプログラム２０で使用できる限り、様々な異なる形態を取ることができる。例えばファイル構造は、互いに関連付けられた二つ以上のファイル構造を含むことができる。また、そのようなファイル構造は、後述するように頭蓋計測Ｘ線からのデータのような添付されたグラフィックファイル、または後述するように歯科用模型を使用して下顎骨の動作の再生に使用する記録された下顎運動のファイルを含むことができる。
【００６４】
図３に示すように、歯科用作製プログラム１０は、第１演算システム３０のメモリ３４内に常駐でき、ユーザプログラム２０は、他の演算システム４０のメモリ４４内に常駐できる。しかし、当業者に自明であるように、これらプログラム１０、２０は、同一または異なる演算システムのメモリ内に常駐できる。また本発明は、例えばパーソナルコンピュータ等の任意の処理システムを用いて動作できるようにしても良く、本発明がいかなる特定処理システムにも限定されないことは容易に理解されよう。システムのメモリ量は、ユーザがプログラム１０、２０を動作させることができるとともに、そのような動作の結果得られるデータを格納できるように、十分でなければならない。そのようなメモリは、システムの動作の結果から得られる比較的大規模なデータ／画像ファイルを取得するために、周辺メモリ装置によって提供されても良いことは理解されよう。システム３０、４０は、それらシステム３０、４０の動作に必要な任意数の他の周辺装置を含むことができる。そのような装置は例えば、表示装置３８、４８、キーボード３７、４７、およびマウス３５、４５等である。しかし、システムはそのような装置を使用することに限定されず、またそれら装置がシステム３０、４０の動作に必ずしも必要でないことは理解されよう。
【００６５】
例えば、演算システム３０、４０は、Ｍａｔｒｏｘ  Ｍｉｌｌｅｎｉｕｍ  Ｇｒａｐｈｉｃ  Ｃａｒｄ付きＨＰ  Ｖｅｃｔｒａ−ＶＬ、またはＴｒｕｅ−ＴＸ  Ｐｒｏｇｒａｐｈｉｃｓ  ｃａｒｄ付きＮｅｔｐｏｗｅｒ  Ｓｙｍｅｔｒａ−ＩＩであることができる。しかし、あらゆる適当な演算システムを使用できる。当業者に明らかなように、本明細書で説明した機能を達成するために、様々なプログラミング言語を使用できる。例えば、そのような機能は、Ｃ++言語を使用して提供することができる。さらに、本明細書で説明した様々な機能を提供するために、市販のソフトウエアパッケージを使用できる。例えば、ユーザに咬合模型を表示するために、Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｇｒａｐｈｉｃｓ社のＯｐｅｎ  Ｉｎｖｅｎｔｏｒを使用できる。さらに、当業者に周知のデジタル診断プロトコル（ＤＤＰ）を使用して、情報を格納し、かつ通信することができる。
【００６６】
概括的に相互接続３１で示すように、いずれか一方のシステムで利用できる情報を、他方で使用するために伝送することができる。この相互接続により、比較的速やかにユーザが実施できるプロセスが実現される。例えば、咬合模型を、一つの場所（例えば印象がデジタル化される研究室等）で作製した後に、矯正歯科医の使用のために歯科治療室に送ることができる。また、ちょうつがい軸データ（例えば顔弓装置を介して得られたもの等）を、模型の作製に使用するために研究室に送ることができる。或いは、模型を操作するための様々なルーチンを、ユーザの使用のためにダウンロードすることができる。
【００６７】
図１および図２は、一つのプログラムの一部であって特定演算システムの一部として動作可能な位置合わせルーチン２２およびちょうつがい軸添付ルーチン２４を示すが、プログラムの様々な部分が多数のロケーションに常駐しており、そのような多数のロケーションで様々な機能を実行できることは理解されよう。例えば、ちょうつがい軸添付ルーチン２４は、ユーザのロケーションにある演算システムに常駐することができる。このような構成では、ユーザがちょうつがい軸データをユーザロケーションにあるシステムに入力することで、位置合わせを第１ロケーションにおいて実行することができる。このように、ちょうつがい軸データが顔弓装置（例えば本明細書で説明した装置等）の使用により得られる場合、ユーザは、そのようなちょうつがい軸データを、位置合わせデータも有効入力となっているちょうつがい添付ルーチンに入力できる。そして咬合模型を、ユーザロケーションにおいて即時に作製できる。ユーザはそこで、患者のために作製された咬合模型に、即座にアクセスできる。
【００６８】
本発明に従って使用される方法の様々な実施形態を、図６〜図１６を参照してさらに詳細に説明する。そのような実施形態は、本発明に従って機能を実行するために使用できる様々な方法を、単に例示するものである。本発明は、本明細書に記載したいかなる特定の例示的実施形態にも限定されず、添付クレイム（請求の範囲）の記載範囲で規定される。
【００６９】
図６および図７は、咬合位置合わせデータ（ブロック１６）を用意するための、本発明に係る二つの例示的実施形態を示す。さらに図６および図７は、それぞれの例示的方法で提供された咬合位置合わせデータを用いて、上側および下側弓画像を位置合わせするための位置合わせルーチン（ブロック２２）の少なくとも一部を示す。
【００７０】
図６Ａの実施形態で示すように、咬合位置合わせデータの用意は、印象を取ることと、患者の上側および下側歯列弓の上側および下側歯列弓模型を注型することとを含む。さらに、例えばワックス咬み合わせ記録等の咬み合わせ記録印象が、患者から採取される。上側および下側歯列弓模型は、それらの間に配置された咬み合わせ印象を用いて物理的に位置合わせされる。上側および下側歯列弓模型を咬み合わせ印象に物理的に位置合わせした状態に維持することで、上側および下側歯列弓模型の両方に共通の少なくとも一つの特徴が、整形され、或いはそれら模型に形成される。この共通の特徴は、上側および下側歯列弓模型の間の関係性を与えるものである。例えばこの特徴は、咬合面に直交する線および面であることができ、或いは任意の他の適当な特徴（１つまたは複数）であっても良い。
【００７１】
次に、上側および下側歯列弓の各々に形成された位置合わせ特徴を有する歯列弓模型のデジタル表現を生成する。例えばこのデジタル表現は、当業者に知られている前述したプロセスのいずれか一つを利用して、提供できる。
【００７２】
上側および下側歯列弓を表すデジタルデータが、デジタル化した位置合わせ特徴の形態で、咬合位置合わせデータと共に模型作製プログラム１０に提供されたならば、位置合わせルーチン２２が次のように実行される。図６Ｂのディスプレイ図に示すように、上側および下側模型の共通の特徴は、線分５２と、上側歯列弓背面５６および下側歯列弓背面５８を含む背面５４とである。デジタル画像（デジタル化した共通の特徴を含む）が位置合わせルーチン２２に入力されると、１つのポイントが選定され、そのポイントが一部となるように上側歯列弓背面５６が配置される。次に、上側歯列弓背面５６の位置は、プログラムによって認識され、下側歯列弓背面５８が面５６と同一平面に配置され。これら背面５６、５８が位置合わせされると、ルーチン２２は上側背面５６における線分５２の座標を認識し、下側背面５８上の線分がその座標に位置合わせされる。このようにして、上側および下側弓画像が互いに位置合わせされる。この位置合わせされたデータは、ちょうつがい軸添付ルーチン２４で使用するために、格納される。
【００７３】
図７に示すように、咬合位置合わせデータの用意（ブロック１６）は、患者の上側および下側歯列弓の各々における少なくとも三つの識別可能な非線形点（例えば門歯咬頭端、左右第２大臼歯の小窩等）の空間座標（ｘ、ｙ、ｚ）を取得することを含む。例えばそのような空間座標は、Ｍｉｃｒｏｓｃｒｉｂｅ−３ＤＸデジタイザの商標名で市販されているＩｍｍｅｒｓｉｏｎ  Ｃｏｒｐ．の、スタイラス先端を備えたデジタイザを利用して得ることができる。空間座標は、患者から直接的に取得するか、或いは、例えばワックス咬み合わせ印象等の上側および下側歯列弓の関係を含む患者の表現から取得できる。
【００７４】
上側および下側歯列弓を表すデジタルデータが、患者の上側および下側歯列弓の各々における少なくとも三つの非線形点の空間座標と共に、模型作製プログラム１０に与えられたならば、位置合わせルーチン２２が次のように実行される。上側および下側歯列弓を表すデジタルデータは、デジタルデータで表現された上側および下側弓画像の対応点が咬合位置合わせデータの空間座標と同じ空間的関係となるように、操作される。つまり、咬合位置合わせデータによって与えられた患者の上側および下側歯列弓の識別可能点と、歯列弓画像の対応の識別可能点とが、位置合わせされる。
【００７５】
図８および図９は、ちょうつがい軸データを用意（ブロック１８）するための、本発明に係る二つの例示的実施形態を示す。さらに図８および図９は、それぞれの例示的方法で提供されたちょうつがい軸データを使用して、位置合わせされた上側および下側弓画像に基準ちょうつがい軸を添付するためのちょうつがい軸添付ルーチン（ブロック２４）の少なくとも一部を示す。
【００７６】
図８に示すように、ちょうつがい軸データの用意（ブロック１８）は、患者の少なくとも一つの側方頭蓋計測Ｘ線を撮ることを含む。この側方Ｘ線は、顆軸に直交して撮られる。顆の中心すなわち顆軸の位置は、Ｘ線上に定められる。上側または下側歯列弓上の、二つの識別可能点すなわち目印（例えば、門歯咬頭端、第２臼歯の遠位表面等）の位置は、患者の上側および下側歯列弓を表すデジタルデータによって用意（ブロック１４）された上側および下側弓画像の頬面図でも識別可能な対応の点を有するＸ線上に定められる。二つの識別可能点のｘ、ｙ座標は、顆の中心すなわち顆軸に対して測定され、歯列弓模型作製プログラム１０によって使用されるちょうつがい軸データとして与えられる。
【００７７】
上側および下側歯列弓を表すデジタルデータが、ちょうつがい軸データすなわち識別可能点のｘ、ｙ座標と共に歯科用模型作製プログラム１０に提供されたならば、ちょうつがい軸添付ルーチン２４が次のように実行される。上側および下側歯列弓を表すデジタルデータは、デジタルデータによって表現された上側および下側弓画像が側方に撮られ二次元頭蓋計測Ｘ線に対応する頬面図で表現されるように、操作される。その後、基準ちょうつがい軸は、Ｘ線で顆軸に対する識別可能点に対して行われたｘ、ｙ測定値を使用して、頬面図でそれに直交するように構成される。
【００７８】
図９に示すように、ちょうつがい軸データの用意（ブロック１８）は、患者の上側または下側歯列弓上における少なくとも三つの識別可能な非線形点（例えば門歯咬頭端、左右第２臼歯の窩等）の空間座標（ｘ、ｙ、ｚ）を取得することを含む。例えばそのような空間座標は、Ｍｉｃｒｏｓｃｒｉｂｅ−３ＤＸデジタイザの商標名で市販されているＩｍｍｅｒｓｉｏｎ  Ｃｏｒｐ．の、スタイラス先端部を備えたデジタイザを利用して得ることができる。空間座標は、患者から直接的に取得するか、或いは、例えば咬み合わせ印象等の上側および下側歯列弓の関係を含む患者の表現から取得できる。さらに、患者のいずれかの側の顆軸が、例えば、図１１Ａ〜図１１Ｃの顔弓装置に関連して説明される顔弓オーバーレイ技術を利用して位置決めされ、顆軸のｘ、ｙおよびｚ位置が決定される。顆軸のｘ、ｙおよびｚ座標は、歯列弓の識別可能点のｘ、ｙおよびｚ座標と共に、ちょうつがい軸データ１８として与えられる。
【００７９】
図１１Ａ〜図１１Ｃに示すように、顔弓装置１００は、例えば上側歯列弓の咬頭端等の歯列の少なくとも三つの位置、およびその歯列に対する顆軸の位置を、正確に定めるために使用できる。一般に、標準技術は、耳管からの基準距離として顆軸位置を概算することである。或いは、側方頭蓋計測Ｘ線が、耳管と顆軸との間の関係を提供できる。したがって、耳管は、患者の顆軸の位置を効率的に定める。このように、顔弓装置は、耳管と顆軸との間の関係を利用して、本発明に従って使用されるちょうつがい軸データを提供する。
【００８０】
顔弓装置１００は、顔弓部分１０２、バイトフォーク部分１０４、ナシオンロケータ部分１０６を含み、これらは全て調整可能にポスト１０８に連結される。顔弓部分１０２は、矢印１６０、１６１でそれぞれ示すように、ポスト１０８を通って延びる軸１０９を中心に各々が別々に移動可能な第１部分１５３と第２部分１５４とを有するアーチ状部分１５０を備える。顔弓部分１０２はさらに、アーチ状部分１５０のそれぞれの端部に、患者の耳管に係合する耳管挿入部分１５２を備える。顔弓部分１０２は、両方向矢印１３１で示すように軸１０９に沿って調整可能である。顔弓部分１０２の調整位置は、ポスト１０８上の垂直測定スケール部分１３０によって測定できる。
【００８１】
バイトフォーク部分１０４は、使用に際して上側歯列弓の咬頭端の印象を保持できるワックス化合物または他の印象材１７２で満たされる咬み合わせ印象部分１７０を備える。バイトフォーク部分１０４はさらに、咬み合わせ印象部分１７０から延びて、ポスト１０８の開口部１３２を通して調整可能に連結される接続部材１７４を有する。
【００８２】
両方向矢印１３５で示すように、バイトフォークは、軸１０９に直交する方向へ調整可能である。この調整された位置の測定は、接続部材１７４上の測定スケール部分１３７で行うことができる。さらにバイトフォーク部分１０４は、バイトフォーク部分１０４の接続部材１７４を通って延在する軸１０５を中心に、両方向矢印１３９で示すように回転方向へ調整可能である。この角度調整された位置は、ポスト１０８上の角度測定スケール部分１３４を用いて測定できる。
【００８３】
ナシオンロケータ部分１０６は、患者の鼻梁に押し付けられるノッチ部分１１６と、スロット１２０を通してポスト１０８に調整可能に連結されるロケータ接続部分１１８とを備える。ナシオンロケータ部分１０６は、両方向矢印１２１で示すように軸１０８に直交する方向へ調整可能である。ナシオンロケータ部分１０６の調整された位置は、ロケータ接続部材１１８上の測定スケール部分１２３によって測定される。
【００８４】
一般に、顔弓装置１００の様々な測定スケール部分１３０、１３４および１３７によって与えられる位置指示は、顔弓部分１０２に対するバイトフォーク部分１０４の位置および姿勢を決定する。装置の構成部分の全てが既知寸法であるので、咬合床上での咬頭端のロケーションと組み合わせた測定スケール部分１３０、１３４および１３７からの測定データは、顆軸と上側歯列弓との相対的なロケーションを完全に表すものとなる。ナシオンの位置も、ナシオンロケータ１０６上の測定スケール部分１２３の測定値によって、顆軸および歯列弓と照合される。種々の可動要素は、要素の調整および／または可動要素の適所への固定に使用可能なあらゆる適当なカップリングを有することができる。
【００８５】
顔弓装置１００は、次のようにして使用される。顔弓部分１０２は、耳管挿入部分１５２を介して、患者の耳管に配置される。ナシオンロケータ１０６は、ポスト１０８のスロット１２０内に配置され、ノッチ１１６が患者の鼻梁に押し付けられる。そこでナシオンロケータ１０６は、ポスト１０８の適所に固定される。バイトフォーク部分１０４は、印象材１７２で充填され、ポスト１０８に係合される。バイトフォーク部分１０４は、上側歯列弓の咬合面の位置を定めるように位置決めされる。そこでバイトフォーク部分１０４は、上側歯列弓に押し付けられ、バイトフォークがポスト１０８の適所に固定される。
【００８６】
構成部品が適所に固定されると、測定スケール部分１３０、１３４および１３７が読み取られて記録される。次に、顔弓装置１００は分解され、少なくとも三つの識別可能な咬頭端の位置が、例えば三次元デジタイザによってバイトフォーク上で測定される。咬頭端の座標位置、測定スケール部分から記録された測定値、および顔弓装置１００の既知寸法は、位置合わせされた歯列弓に基準ちょうつがい軸を添付するためのちょうつがい軸データとなる。当業者に明らかなように、電子変換器を測定スケールの代わりに使用して、電子変換器からのデータを歯科用模型の作製に使用されるコンピュータに直接送り込むように構成することができる。
【００８７】
上側および下側歯列弓を表すデジタルデータが、図９に示すように、生成したちょうつがい軸データ（例えば顔弓データ）と共に模型作製プログラム１０に提供されたならば、ちょうつがい軸添付ルーチン２４が次のように実行される。上側および下側歯列弓を表すデジタルデータは、デジタルデータで表現された上側および下側弓画像が歯列弓の識別可能位置（例えば少なくとも三つの識別可能な咬頭端）のｘ、ｙおよびｚ座標に対応する投影で表現されるように、操作される。次に、基準ちょうつがい軸は、顔弓オーバーレイ（例えば、測定スケール部分の測定値および顔弓構成部品の既知寸法）等の技術を使用して顆軸のために決定された取得済みｘ、ｙおよびｚ座標を利用して構成される。
【００８８】
当業者に明らかなように、図１〜図９を参照して説明したルーチンは、ユーザ入力が必要であってもなくても良い。例えば、位置合わせルーチンは、上側および下側弓画像の表示のためのユーザ選択によって開始することができる。その後、上側および下側弓画像の相対位置合わせは、本明細書に記載した機能を達成するためのルーチンを使用する演算システムによって、自動的に実行することができる。さらに、基準ちょうつがい軸の添付は、咬合模型の生成に使用されるべき適用可能なちょうつがい軸データの選択時に、自動的に実行できる。例えば、ちょうつがい軸データが図８に示すように与えられれば、演算システムは、歯列弓の画像を頬面投影に操作し、ｘ、ｙ座標を使用して、操作された画像と同じ座標系に軸すなわちラインを作製する。
【００８９】
図４を参照して概略説明した揺動技術を含む中心咬合咬み合わせ記録アルゴリズム２３を、図１０Ａ〜図１０Ｃを参照してさらに詳細に説明する。揺動技術は、最適中心咬合関係を見つけるため、すなわち患者の上側および下側顎の歯の間の適正な咬合接触および最適な咬頭／窩関係（窩／咬頭嵌合）を決定するために使用できる。
【００９０】
概説すれば、揺動技術は、第１接触点が検出されるまで、すなわち上側歯列弓のピクセルが下側歯列弓のピクセルと同じ座標位置を占めるまで、平面に沿って位置合わせされた上側および下側歯列弓の画像を相互接近方向へ移動することを含む。これらの画像は次に、非常に小さな（好ましくはピクセル解像度の）増分で、第１接触点に対し複数の位置へと、一つ以上の方向へ相対的に移動される。上側および下側歯列弓の対応するピクセルすなわち同一座標軸に沿って存在するピクセルは、それらの位置の各々において互いに比較されて、複数の位置における対応するピクセル間の距離に基づいて上側および下側歯列弓の間の最適咬頭嵌合を与えるのはどの位置であるかが決定される。次に、第１接触点を維持した状態で、上側または下側弓画像の一方が、第１接触点を通って位置合わせ面に直交する軸を中心に回転され、第１接触点が存在する領域とは対称的に反対側の歯科用模型の領域内に、上側および下側弓画像の間の第２接触点が得られる。
【００９１】
換言すれば、両弓画像は、好ましくはピクセル解像度の非常に小さな増分で相対的に移動されて、下側および上側歯列弓の最適咬合を決定できるようになっており、すなわち弓画像を相対的に揺動させることで最適咬頭嵌合を決定している。当業者に明らかなように、そのような動作は、一つ以上の座標軸に沿って、または一つ以上の座標軸を中心に、一つ以上の方向に行うことができるものであって、以下の例示的実施形態に記載される画像の動作に限定されるものではない。
【００９２】
図１０Ａ〜図１０Ｃは、揺動技術２３の使用を含む例示的実施例を示す。最初に、上側および下側歯列弓の両方の背面７７が作製され、これらの背面７７は、位置合わせ面７５に沿って位置合わせされる。例えば、背面のそのような置合わせは、図６Ａおよび図６Ｂを参照して説明したように実行できる。次に、上側および下側歯列弓は、画面７３の歯列弓模型７１で示すように回転され、それにより両背面が図１０Ｂに示すように位置合わせ面７５と対応して画面７３上で水平に配置される。
【００９３】
両背面７７がこのように位置合わせされると、上側および下側弓画像の想像画像、すなわち表示されないが好ましくは弓画像を表す測定デジタルデータのみを含む画像が生成される。上側および下側想像弓画像の各々の想像画像上のピクセル毎のＺ値、すなわちＺｕｐｐｅｒ、Ｚｌｏｗｅｒが計算される。この特定の例示的実施形態では、Ｚ値は、両背面７７がｚ座標面に沿って位置合わせされるときの、ピクセル毎のｚ座標値である。
【００９４】
上側および下側想像弓画像は、次に、第１接触点７２（図１０Ｃ）が検出されるまで、互いに接近する方向へ移動される。接触が得られた後、上側および下側想像弓画像における対応するピクセルのＺ値の比較が実行される。この比較は、ＺｕｐｐｅｒとＺｌｏｗｅｒとの差を取ることによって対応ピクセルの間の差を計算することを含む。そして、一定の閾値以下の距離を間に有する上側および下側弓画像内の対応ピクセルの数、すなわちＮ１が生成される。
【００９５】
次いで上側弓画像は、好ましくは１ピクセルのピクセル解像度で、第１接触点の右および左へ移動される。次に、閾値以下の距離を間に有する上側および下側弓画像内の対応ピクセル数、すなわちＮ２およびＮ３が、第１接触点の右および左における上側弓画像の位置に対し生成される。Ｎ２およびＮ３は、Ｎ１と比較されて、Ｎ２またはＮ３に対応する上側歯列弓の位置がＮ１よりも最適な位置であるかどうかを判定する。すなわち、最良ないし最適な位置は、閾値以下になる距離を間に有する対応ピクセルの最大数に相当する位置である。より最適な位置の右または左への移動プロセスは、閾値以下の距離を間に有する対応ピクセルの最大数に相当する位置が得られるまで繰り返されて、その計算が継続される。
【００９６】
上側歯列弓画像の位置が、閾値以下の距離を間に有する対応ピクセルの最大数に対応して得られたならば、上側および下側弓画像を含む歯科用模型は、図１０Ｃに示すように位置合わせ面７５に直交する面７４によって対称的に、すなわち中間で分割される。対称的に分割された歯科用模型７１は、第１半体７９と、第１半体７９にある第１接触点７２を有する第２半体８０とを含む。そして、上側歯列弓画像は、第１接触点７２を通って背面７７または位置合わせ面７５に直交する、すなわち分割面７４と平行をなす軸８１を中心に回転される。この回転は、歯科用模型の第２半体８０内に第２接触点７０が得られるまで継続される。第２接触点が得られると、上側および下側歯列弓画像の最適位置合わせ位置すなわち咬合関係が達成される。その後、位置合わせされた上側および下側歯列弓画像への顆軸の添付、および任意選択的な顆形状データの添付時に、歯科用模型がセーブされ、すなわち歯科用模型のファイル構造が生成される。
【００９７】
図１２Ａおよび図１２Ｂは、図１の咬合ユーザプログラム２０によって提供されたグラフィックユーザインタフェースの一実施形態の図である。顆形状が歯科用模型２１０の一部ではない場合、咬合インタフェースは、球体２４０により模型２１０内で表されるちょうつがい軸データに加えて、図１２Ｂに示される顆形状の入力を有することができる。好ましくはちょうつがい軸は、顆の中心を接続する線分である。つまり、ちょうつがい軸は患者の顆の位置を表す。図１２Ｂは、後に概説するビューコントロールインタフェース２０２を備えた咬合器設定インタフェース２５０を示す。この設定インタフェース２５０は、機械的咬合器で使用される形状を模倣した左顆入力部２５２と右顆入力部２５４とを有する。このような機械的咬合器は通常、幾つかの調整を有する。そのような共通調整は、模型２１０の直角部材２４１で示すような窩の傾きすなわち傾斜角と、模型２１０の平面部材２４２で表されるようなベネット角とを含む。さらに、そのような調整は、他の入力部２５６で示される顆間の幅ないし距離のような、様々な他の入力データを含むこともできる。入力部２５６の一般的形態で示すように、他の様々な調整要素は、ユーザが模倣しようとする咬合器の形式に応じて決めることができる。
【００９８】
したがって、顆形状は、入力インタフェース部へのこのような単純な入力によって概算できる。これらの入力は、母集団標準値等のデータまたは患者特定データに基づいて設定できる。好ましくは顆形状は、客観的測定値から生成されるものであり、少なくとも図１を参照して既述した顆形状データである。
【００９９】
図１２Ａの画面表示２００は、上側歯列弓２１２、下側歯列弓２１４および顆ちょうつがい軸２１６を含む歯科用模型２１０を示す。この表示はさらに、ビューコントロールインタフェース２０２と、ユーザが歯科用模型２１０を自在に操作できるようにする咬合コントロールインタフェース２０４とを提供する。ビューコントロールインタフェース２０２は、インタフェースの中心に模型アイコン２３０を有し、その周りに第１設定面回転要素２３４を備えるとともに、第１設定面回転要素２３４の左側に第２設定面回転要素２３６を備えている。第１および第２設定面回転要素は、ユーザが模型を設定面内で回転させることを可能にする。さらにビューコントロールインタフェース２０２は、ユーザが両顎を相対移動させることを可能にするスライドコントロール２３２を有する。例えばこのインタフェースは、ユーザが基準ちょうつがい軸に対して上側および下側歯列弓の少なくとも一方を移動させることを可能にし、また例えば、このインタフェースは、ユーザが上側歯列弓を固定位置に保持するとともに、上側歯列弓と基準ちょうつがい軸とに対して下側歯列弓を移動させることを可能にする。インタフェース２０２のようなビューコントロールインタフェースは、１９９７年５月２０日に出願されＣａｄｅｎｔ  Ｌｔｄ．（イスラエル）に譲渡された「Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｕｓｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  Ｆｏｒ  Ｏｒｔｈｏｄｏｎｔｉｃ  Ｕｓｅ」の名称のイスラエル国特許出願第１２０８６７号に記載されており、その全記載を引用により本明細書に組み込む。
【０１００】
咬合コントロールインタフェース２０４は、ユーザが上側歯列弓２１２に対して下側歯列弓２１４を移動させることを可能にする突出／引込スライドコントロール２１８を有する。例えば、スライドコントロールボタン２１９が図１２Ａに示すように突出テキストの側のスライド遠端に配置される場合、下側歯列弓２１４は、上側歯列弓２１２に対して最大突出状態になる。スライドコントロールボタン２１９がスライドコントロール２１８の引込部分に向かって移動されると、下側歯列弓２１４は上側歯列弓２１２に対して引込状態になる。
【０１０１】
さらに、咬合コントロールインタフェース２０４は、上側歯列弓２１２に対して下側歯列弓２１４をちょうつがい軸２１６に沿った方向に摺動させるのに使用する左／右スライドコントロール２２０を有する。上側歯列弓に対する下側歯列弓の実際の側方位置は、スライドコントロール２２０の両端に対するスライドボタン２２１の位置によって決まる。
【０１０２】
下側および上側歯列弓の突出または引込位置、すなわち左または右摺動位置は、ユーザがそれぞれの入力部２２８、２２６で与える寸法変更を利用して制御することもできる。例えば、下側歯列弓２１４を上側歯列弓２１２に対して右側に３ｍｍ摺動させる場合、３を入力部２２６で選択すれば良い。
【０１０３】
さらにインタフェース２０４は、中心位ボタン２２２と中心咬合ボタン２２４とを有する。中心位ボタン２２２を選択すると、歯列弓２１２、２１４がちょうつがい軸２１６に対して、患者の顆が患者の窩内に完全に着座する状態を表す位置に移動する。作製時に格納された模型の位置は、中心咬合位置すなわち元位置である。つまり、模型が最初に画面２００に表示されるときには、模型は中心咬合の状態にある。中心位の状態にある模型の位置を示すために、ボタン２２２が選択される。例えば、中心咬合状態にある模型の各要素の位置は、既述の揺動技術による最適化を行った後の模型の位置である。中心位状態にある各要素の位置は、中心位でのワックス咬み合わせ印象に対する中心咬合でのワックス咬み合わせ印象の使用のような、二つの位置間で行われる三角測定法を用いて、中心咬合状態にある模型を三次元変換することによって獲得される。
【０１０４】
つまり概説すれば、ユーザプログラム２０によって提供されるインタフェースは、ユーザが歯科用模型を任意の角度および／または倍率で見ることを可能にするものである。観察アルゴリズムは、マウス起動および／またはキーボードや、演算動作または画面上の画像の操作を選択または開始するための、当業者が一般に使用する任意の他の機構によって、制御できる。さらに概説すれば、ユーザには、単純ちょうつがいおよび完全咬合のいずれかの、咬合のための歯科用模型を操作する能力が与えられる。例えば、顎は、ちょうつがい軸を中心に下側歯列弓を回転させることによって開閉でき、また下側歯列弓は、スライドコントロールおよび衝突検出、例えば単純接触検出または既述の揺動技術に類似したさらに複雑な衝突検出技術を利用して、上側歯列弓に対して摺動させることができる。さらに、例えば、初期ちょうつがい開放は、模型の基準ちょうつがい軸を中心とした回転に関連して、中心位から実行することができる。中心位以外の位置から開口させる場合は、顆の運動は、様々な回転および平行運動（例えば６自由度）を含むことができる。つまり、完全咬合において、頭蓋に対する下顎骨の６度の自由運動をシミュレートできる。そのような動作は、既述したように、顆形状および／または衝突検出を規制することによって制限できる。上側弓画像（窩に接続された剛体）に対する下側弓画像（顆に接続された剛体）の複雑な運動は、３Ｄセンサデータに基づく等によって決定できる。
【０１０５】
表示画面２００に示された項目は、本発明の歯科用模型で使用できる多数のインタフェース要素またはアイコンの一部に過ぎないことは理解されよう。例えば、模型を引き上げる要素、模型を消去する要素、模型を移動させる要素、またはグラフィック操作で一般に使用されるあらゆる他の要素を、本発明に従って使用することができる。さらに、本発明は、本明細書で例示した要素や技術に限定されず、添付クレイム（請求の範囲）の記載範囲で規定されるものである。例えば、歯科用模型は、１９９７年５月２２日に出願されＣａｄｅｎｔ  Ｌｔｄ．（イスラエル）に現在譲渡されている「Ｍｅｔｈｏｄ  Ｆｏｒ  Ｏｂｔａｉｎｉｎｇ  ａ  Ｄｅｎｔａｌ  Ｏｃｃｌｕｓｉｏｎ  Ｍａｐ」の名称のイスラエル国特許出願第１２０８９２号に記載されているような、咬合マップを提供するように操作することができ、その全記載を引用により本明細書に組み込む。
【０１０６】
図１３は、付加グラフィックファイル１３が本発明による咬合模型１１に添付される本発明の実施形態の概括的ブロック図である。添付された付加グラフィックファイル１３は、咬合ユーザプログラム２０とそれにより与えられるインタフェースとの制御下で使用できる。図１４および図１５は、本発明によるそのようなグラフィックファイルの添付および使用に関する二つの技術を例示する。
【０１０７】
画像添付方法２８０は、図１４に示される。この方法２８０により添付された画像の使用は、図１６Ａおよび図１６Ｂに例示される。画像添付方法２８０において、画像（例えば任意の二次元または三次元画像）がデジタル化される。例えば、画像は、頭蓋計測Ｘ線、パノラマＸ線、患者の写真、口腔内写真および／または患者の三次元走査（例えば、ニュージャージー州ラムゼーのＭｉｎｏｌｔａ  Ｃｏｒｐ．から入手できるＶｉｖｉｄ  ７００  Ｄｉｇｉｔｉｚｅｒを使用する）から得ることができる。画像と歯科用模型または咬合模型との間の三つ以上の共通点が識別される。画像と歯科用模型との間の三つ以上の共通点は、位置合わせされて、画像を歯科用模型に整合配置する。例えば、一対の共通点を最初に位置合わせし、次に画像を、識別された共通点の全てが一致するように、歯科用模型に対して拡縮して回転することができる。そして、画像と歯科用模型との間の関係がセーブされ、診断を行う場合に有用となる患者の統一模型を提供する。次いで、歯科用模型と画像とを、任意の明暗度で、整合配置された画像の任意の組合せで表示することができる。例えば、一方の画像をフェードアウトさせると同時に他方をフェードインさせて、対応する特徴を観察することができる。さらに単純に、画像は、歯科用模型と異なる明暗度のものであっても良い。
【０１０８】
トレース３２２を有するデジタル化した頭蓋計測Ｘ線画像３２０の一例が、図１６Ａで表示画面３００上に示されている。Ｘ線画像３２０は、上側および下側歯列弓３１２、３１４並びに顆軸３１６を有する歯科用模型３１０に、添付または整合配置される。さらに図示のように、添付したＸ線画像３２０を有する歯科用模型３１０は、ユーザの要求に応じて、ビューコントロールインタフェース３０２および咬合コントロールインタフェース３０４によって、既述したように操作できる。図１６Ｂでは、添付されたＸ線画像３２０を有する歯科用模型３１０が、図１６Ａに示す事前位置から回転された状態で示される。
【０１０９】
運動データを含むグラフィックファイルを歯科用模型に添付する方法２９０は、図１５のブロック図に示される。まず、下顎骨の動作が、後の歯科用模型を使用した再生のために記録される。下顎骨の動作を記録するために、位置センサが患者の下顎骨および頭蓋に取り付けられる。そのようなセンサは例えば、バーモント州バーリントンのＡｓｃｅｎｓｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社のＭｉｎｉｂｉｒｄ  ６自由度センサの商標名で入手できるセンサであることができる。頭蓋上のセンサの位置は、歯科用模型すなわち仮想咬合器模型上の識別可能点に対応する患者の三点に関連して測定される。そのような点は例えば、門歯尖端、左および右顆等であることができる。下顎骨上のセンサの位置も、歯科用模型上の三つの識別可能点に対応する患者の三点から測定される。このような測定は、Ｍｉｃｒｏｓｃｒｉｂｅ−３ＤＸ  ｄｉｇｉｔａｉｚｅｒのような装置で実施できる。
【０１１０】
次に、頭蓋上のセンサを表すデータが、仮想咬合器で使用するための歯科用模型ファイルへの添付のために作製される。この頭蓋センサデータは、剛体として、顆形状の上側歯列弓および窩データに接続される。同様に、下顎骨上のセンサを表すデータが、仮想咬合器で使用するための歯科用模型ファイルへの添付のために作製される。下顎骨センサデータは、剛体として、患者に予め与えられた顆形状の下側歯列弓および顆データに接続される。
【０１１１】
コンピュータ利用によるシステムまたは他のあらゆる適当な記録装置を使用して、頭蓋および下顎骨センサのセンサ出力が、既知の基準位置において記録される。例えば、この既知基準位置は、歯列弓が中心咬合や中心位の状態となる位置であることができる。これにより、センサ出力の他の全ての測定値を作製する基準となる初期基準測定位置ないしゼロ点が生成される。既知の基準測定位置が確立されると、センサ位置は、患者が所望の下顎骨運動を行うときの時間の関数として記録される。
【０１１２】
記録されたデータは、咬合模型に添付するためのファイルにセーブされる。下顎骨の動作を表す記録されたデータ、すなわち位置センサデータは、咬合のための歯科用模型の上側および下側歯列弓を操作するために使用される。記録されたデータは、頭蓋センサデータと下顎骨センサデータとが剛体として上側歯列弓と下側歯列弓とにそれぞれ接続されるときに、剛体グラフィック変換を使用して歯科用模型の上側および下側歯列弓上のセンサ位置決め点に適用される。記録されたデータは、咬合模型のユーザに下顎骨運動を、当業者に知られているように、リアルタイム（すなわちデータの記録と実質的同時）再生、後再生、スローモーション再生、リバース再生等で見せるために使用できる。さらに、本発明の他の態様によれば、下顎骨の動作で再生される歯科用模型は、データが再生されるときに、多様な角度、多様なズームレベル等で、観察することができる。
【０１１３】
当業者に明らかなように、患者の頭蓋が、患者の下顎骨の動作を感知するために使用される測定中に適所に固定される場合、または下顎骨センサが頭蓋を直接的に参照する場合に、下顎骨の動作の記録用に必要な測定値を得るためには、下顎骨センサしか必要とされない。例えば、そのような状況では、下顎骨センサ出力を利用する測定値と、下側歯列弓上の位置決め点への記録データの適用とだけが、歯科用模型を用いた下顎骨の動作の再生に必要である。
【０１１４】
本明細書に開示された引用文献および特許の全ては、各々が個別に組み込まれるかのように、全体として引用により組み込まれる。本発明の様々な修正や変形は、本発明の範囲を逸脱することなく当業者には明白であり、本発明が本明細書に記載した例示的実施形態やプロセスに不当に限定されるべきものでないことは理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】咬合模型作製プログラムによって作製された咬合模型を使用するためのユーザプログラムに関連して、その咬合模型作製プログラムを示すブロック図である。
【図２】図１の咬合模型作製プログラムのさらに詳細なブロック図である。
【図３】咬合模型の作製および咬合模型の使用のための相互接続システムであって、図１に概略で示すプログラムを格納するメモリを有する相互接続システムを示すブロック図である。
【図４】図２の咬合模型作製プログラムの位置合わせ部分をさらに詳細に示す図である。
【図５】図２の咬合模型作製プログラムのちょうつがい軸添付部分をさらに詳細に示す図である。
【図６Ａ】図１に示す咬合模型作製プログラムによって使用される咬合位置合わせデータを用意するための方法の一実施形態を、そのような咬合位置合わせデータを使用する位置合わせ方法の一実施形態と共に示す図である。
【図６Ｂ】図１に示す咬合模型作製プログラムによって使用される咬合位置合わせデータを用意するための方法の一実施形態を、そのような咬合位置合わせデータを使用する位置合わせ方法の一実施形態と共に示す図である。
【図７】図１に示す咬合模型作製プログラムによって使用される咬合位置合わせデータを用意するための方法の他の実施形態を、そのような咬合位置合わせデータを使用する位置合わせ方法の一実施形態と共に示す図である。
【図８】図１に示す咬合模型作製プログラムによって使用されるちょうつがい軸データを用意するための方法の一実施形態を、そのようなちょうつがい軸データを使用する添付方法の一実施形態と共に示す。
【図９】図１に示す咬合模型作製プログラムによって使用されるちょうつがい軸データを用意するための方法の一実施形態を、そのようなちょうつがい軸データを使用する添付方法の一実施形態と共に示す。
【図１０Ａ】本発明による最適咬合関係を与える際に使用する咬み合わせ記録アルゴリズムのフロー図である。
【図１０Ｂ】そのアルゴリズムの説明に使用される画面表示を示す。
【図１０Ｃ】そのアルゴリズムの説明に使用される画面表示を示す。
【図１１Ａ】図１に示す咬合模型作製プログラムによって使用されるちょうつがい軸データを用意するための顔弓装置の平面図である。
【図１１Ｂ】図１に示す咬合模型作製プログラムによって使用されるちょうつがい軸データを用意するための顔弓装置の正面図である。
【図１１Ｃ】図１に示す咬合模型作製プログラムによって使用されるちょうつがい軸データを用意するための顔弓装置の側面図である。
【図１２Ａ】図１の咬合プログラムによって与えられたグラフィックユーザインタフェースの図である。
【図１２Ｂ】図１の咬合プログラムによって与えられたグラフィックユーザインタフェースの図である。
【図１３】本発明による歯科用模型への追加ファイルの添付を示すブロック図である。
【図１４】画像を表すグラフィックファイルを歯科用模型に添付するための方法の一実施形態を、そのような添付されたデータの使用と共に示す図である。
【図１５】運動データを含むファイルを歯科用模型に添付するための方法の他の実施形態を、そのような添付されたデータの使用と共に示す。
【図１６Ａ】図１４の方法から得られたグラフィックファイルの情報の表示を示すグラフィックユーザインタフェースの図である。
【図１６Ｂ】図１４の方法から得られたグラフィックファイルの情報の表示を示すグラフィックユーザインタフェースの図である。
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【外国語明細書】
2005193028000001.pdf