(57)【要約】      （修正有）【課題】デジタルカメラ等により撮像された２次元画像を用いて簡便に生体の下顎開閉軸とバーチャル咬合器の開閉軸を一致させる方法を提供する。【解決手段】角度を変えて咬合した状態と、開口状態の患者の頭蓋を撮影して複数の咬合状態および開口状態の２次元画像Ｇ１〜Ｇ６を撮影する。モニタ３にこれら２次元画像を表示して操作者に対して複数の２次元画像に共通して現れる複数の特徴点の位置を画面上で特定するように促し、あわせて操作者に患者の咬合接触点ｔ１〜ｔ３を患者の上歯列上の特徴点して特定するように促す。特定された特徴点に基づき、前方基準点と後方基準点の３次元座標と、患者の上歯列上の特徴点の３次元座標とを３次元座標計算する。患者の上歯列の３次元データとのデータ上での上歯列上の特徴点の位置を別途取得し、取得した上歯列上の特徴点の位置と３次元座標計算した咬合接触点の３次元座標とにより上歯列の３次元データを合成する。【選択図】図２
2017221329.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
頭蓋の水平基準面を特定する前方基準点として眼窩下点や鼻下点などの特徴点と、後方基準点として左右平均的顆頭点を含む患者の顔表面の複数の特徴点と、上歯列表面形状の複数の特徴点とが１つの２次元画像内に撮影され、かつ他の２次元画像にも同じ特徴点が複数含まれるように角度を変えて咬合した患者の口腔を含む顔面を撮影して咬合状態の２次元画像を複数取得し、
顔の表面および上歯列上の特徴点を含み、かつ上歯列の咬合面を含むように角度を変えて開口状態の患者の口腔を含む顔面を撮影して開口状態の２次元画像を複数取得し、
モニタに前記複数の咬合状態の２次元画像と開口状態の２次元画像を表示して操作者に対して複数の２次元画像に共通して現れる複数の特徴点の位置を画面上で特定するように促し、
操作者により指定された前記特徴点に基づき、前記前方基準点と後方基準点の３次元座標と、前記患者の上歯列上の特徴点の３次元座標とを３次元座標計算し、
患者の上歯列の３次元データを取得し、
前記患者の上歯列の３次元データ上での上歯列上の特徴点の位置を取得し、
前記３次元座標計算した上歯列上の特徴点の３次元座標と前記取得した上歯列の３次元データ上の上歯列上の特徴点の位置とにより前記上歯列の３次元データを合成して、前記前方基準点と後方基準点の３次元座標に対応付けることを特徴とする生体の下顎開閉軸とバーチャル咬合器の開閉軸を一致させる方法。
【請求項２】
請求項１のフェイスボウトランスファーする方法において、前記特徴点は、左右外眼角、眼窩下点、左右耳珠周辺の点、鼻下点、左右鼻翼下点縁、鼻尖、オトガイ周囲の点、左右平均的顆頭点、上顎左右中切歯切端、上顎左右犬歯尖頭、上顎左右咬頭頂の中から選ばれることを特徴とする生体の下顎開閉軸とバーチャル咬合器の開閉軸を一致させる方法。
【請求項３】
て頭蓋の水平基準面を特定する前方基準点として眼窩下点や鼻下点などの特徴点と、後方基準点として、左右平均的顆頭点を含む複数の患者の顔表面の特徴点と、上歯列上の特徴点と、下顎表面に現れるオトガイ周囲の複数の特徴点とが１つの２次元画像内に撮影され、かつ他の２次元画像にも同じ特徴点が含まれるように角度を変えて咬合した患者の口腔を含む顔面を撮影して咬合状態の２次元画像を複数取得し、
顔の表面および上歯列上の特徴点を含み、かつ上歯列の咬合面を含むように角度を変えて患者の口腔を含む顔面を撮影して開口状態の２次元画像を複数撮影し、
開口状態のオトガイ周辺の複数の特徴点を含み、かつ下歯列の咬合面を含むように下顎の開口状態の２次元画像を撮影し、
モニタに前記複数の咬合状態の２次元画像と開口状態の上歯列２次元画像を表示して操作者に対して、複数の２次元画像に共通して現れる複数の特徴点の位置と上歯列咬合接触点を画面上で特定するように促し、前記表示された咬合状態の２次元画像に対しては、さらにオトガイ周囲の複数の特徴点を画面上で特定するように促し、
モニタに前記の開口状態の下歯列２次元画像を表示して、操作者にオトガイ周囲の複数の特徴点を特定し、あわせて上歯列咬合接触点を代替するものとして下歯列咬合接触点を前記上歯列上の特徴点として特定するように促し、
操作者により指定された前記特徴点に基づき前記前方基準点と後方基準点の３次元座標と、前記特定された上歯列上の複数の特徴点の３次元座標とを３次元座標計算し、
患者の上歯列の３次元データを取得し、
前記患者の上歯列の３次元データ上での患者の複数の上歯列上の特徴点の位置を取得し、
前記取得した上歯列上の複数の特徴点の３次元座標と前記３次元計算した上歯列上の複数の特徴点の３次元座標とを用いて前記上歯列の３次元データを合成して前記前方基準点と後方基準点の３次元座標に対応付けることを特徴とする生体の下顎開閉軸とバーチャル咬合器の開閉軸を一致させる方法。
【請求項４】
請求項３の生体の下顎開閉軸とバーチャル咬合器の開閉軸を一致させる方法において、
前記取得される咬合接触点の位置は、咬頭嵌合位チェックバイトに基づいて取得されたものであることを特徴とする生体の下顎開閉軸とバーチャル咬合器の開閉軸を一致させる方法。
【請求項５】
請求項３の生体の下顎開閉軸とバーチャル咬合器の開閉軸を一致させる方法において、
前記患者の上歯列の３次元データ上での患者の複数の上歯列上の特徴点の位置を取得するさいに、下歯列咬合接触点を前記上歯列上の特徴点としてその位置を取得することを特徴とする生体の下顎開閉軸とバーチャル咬合器の開閉軸を一致させる方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フェイスボウに代わりデジタルカメラ等によって撮像された２次元画像を用いて、歯科において患者から上歯列及び顎関節の３次元的位置を取得し、生体の下顎開閉軸とバーチャル咬合器の開閉軸を一致させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フェイスボウを用いて患者の頭蓋、上顎及び顎関節の位置関係を取得し、咬合器の開閉軸に対し患者と同様の位置関係となるように上顎模型を咬合器に装着する。これをフェイスボウトランスファーという。フェイスボウトランスファーが行われることで、上顎歯列模型は患者における上顎及び顎関節に対する位置関係に近似した状態で咬合器上に装着され、患者の顎運動が咬合器に再現される。フェイスボウトランスファーは機能的な補綴物を作製するために有用な方法である。
歯科におけるＣＡＤ/ＣＡＭ技術の浸透は凄まじいスピードで進んでいる。オープンシステムの口腔内スキャナーの普及に伴って、近い将来にはデジタルデータの送信による技工物の発注が当たり前の時代になることが予想される。例えば、特許文献１では、広い範囲の補綴修復物を作製するバーチャル咬合器の例が示されている。
【０００３】
バーチャル咬合器において生体の下顎開閉軸を再現するには、患者個人の３次元情報データを計算機上に取り込むことが必要であるが、これには方法はいくつかある。その中で、例えば第一の方法は、通常通りフェイスボウを用いて普通の咬合器にフェイスボウトランスファーした状態をデジタルスキャナーで読み込む。咬合器上で測定した値をバーチャル咬合器の各パラメータに入力する方法である。第２の方法は、特殊な顎機能計測装置を利用して入力する方法（アルクスディグマ２（カボデンクルシステムズ））である。第３の方法は、ＣＴを撮影し、歯の３次元ＣＡＤデータとＣＴデータをコンピュータ上で重ね合わせることで顎関節との位置関係を再現する方法（例えば、シロナ社（ＳＩＲＯＮＡ）のＣＡＤ／ＣＡＭシステム）である。
【０００４】
尚、特許文献２には、２次元画像から物体の位置・角度を３点のマーカもしくは４点のマーカから推定する技術が示されている。特許文献３によると、基準点の入力は、少なくとも５点以上することが好ましく、また、道路など平面と近似できる面上に存在する点を少なくとも３点以上対応付けておくことが好ましいとしている。また、写真を３次元化してポリゴンを作成するソフトウエアとして、サーベイフロムフォト（ＳｕｒｖｅｙＦｒｏｍＰｈｏｔｏ）やソリッドフロムフォト（ＳｏｌｉｄＦｒｏｍＰｈｏｔｏ）等が知られている。これらのソフトは、写真2枚若しくは写真3枚の組に（一定倍率、ズームにより異なる）、１０点以上の共通の対応点があれば、操作者が画面上でその対応点を指定することにより、カメラの位置・姿勢を計算して対応点の3次元座標を自動で計算する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−５５６８０号公報
【特許文献２】特開２００３−２５４７１６号公報
【特許文献３】特開２００４−２３３１９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記した患者個人の３次元情報データを計算機上に取り込む方法の問題点は、次の通りである。第１の方法では、従来のフェイスボウトランスファーの手順が必要であり、せっかくのデジタルシステムの利点が失われる。第２の方法は、理想的な手法だが、特殊な装置が必要である。第３の方法は、ＣＴ撮影が必要であることと、口腔内にメタルがあるとメタルアーチファクトによって精度が落ちる。
このように今後のバーチャル咬合器の発展と利用を考えるとフェイスボウトランスファーをどのようにするかは、大きな課題といえる。
【０００７】
本発明はこれらの問題点を解決し、デジタルカメラ等により撮影された２次元画像を用いて簡便に生体の下顎開閉軸とバーチャル咬合器の開閉軸を一致させる方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明による生体の下顎開閉軸とバーチャル咬合器の開閉軸を一致させる方法の特徴は、前方基準点として頭蓋の水平基準面を特定する眼窩下点や鼻下点などの特徴点と、後方基準点として左右平均的顆頭点を含む患者の顔表面の複数の特徴点と、上歯列表面形状の複数の特徴点とが１つの２次元画像内に撮影され、かつ他の２次元画像にも同じ特徴点が複数含まれるように角度を変えて咬合した患者の口腔を含む顔面を撮影して咬合状態の２次元画像を複数取得し、
顔の表面および上歯列上の特徴点を含み、かつ上歯列の咬合面を含むように角度を変えて開口状態の患者の口腔を含む顔面を撮影して開口状態の２次元画像を複数取得し、
モニタに前記複数の咬合状態の２次元画像と開口状態の２次元画像を表示して操作者に対して複数の２次元画像に共通して現れる複数の特徴点の位置を画面上で特定するように促し、
操作者により指定された前記特徴点に基づき、前記前方基準点と後方基準点の３次元座標と、前記患者の上歯列上の特徴点の３次元座標とを３次元座標計算し、
患者の上歯列の３次元データを取得し、
前記患者の上歯列の３次元データ上での上歯列上の特徴点の位置を取得し、
前記３次元座標計算した上歯列上の特徴点の３次元座標と前記取得した上歯列の３次元データ上の上歯列上の特徴点の位置とにより前記上歯列の３次元データを合成して、前記前方基準点と後方基準点の３次元座標に対応付けることである。
【０００９】
本発明による生体の下顎開閉軸とバーチャル咬合器の開閉軸を一致させる方法の他の特徴は、頭蓋の水平基準面を特定する前方基準点として眼窩下点や鼻下点などの特徴点と、後方基準点として左右平均的顆頭点を含む複数の患者の顔表面の特徴点と、上歯列上の特徴点と、下顎表面に現れるオトガイ周囲の複数の特徴点とが１つの２次元画像内に撮影され、かつ他の２次元画像にも同じ特徴点が含まれるように角度を変えて咬合した患者の口腔を含む顔面を撮影して咬合状態の２次元画像を複数取得し、
顔の表面および上歯列上の特徴点を含み、かつ上歯列の咬合面を含むように角度を変えて患者の口腔を含む顔面を撮影して開口状態の２次元画像を複数撮影し、
開口状態のオトガイ周辺の複数の特徴点を含み、かつ下歯列の咬合面を含むように下顎の開口状態の２次元画像を撮影し、
モニタに前記複数の咬合状態の２次元画像と開口状態の上歯列２次元画像を表示して操作者に対して、複数の２次元画像に共通して現れる複数の特徴点の位置と上歯列咬合接触点を画面上で特定するように促し、前記表示された咬合状態の２次元画像に対しては、さらにオトガイ周囲の複数の特徴点を画面上で特定するように促し、
モニタに前記の開口状態の下歯列２次元画像を表示して、操作者にオトガイ周囲の複数の特徴点を特定し、あわせて上歯列咬合接触点を代替するものとして下歯列咬合接触点を前記上歯列上の特徴点として特定するように促し、
操作者により指定された前記特徴点に基づき前記前方基準点と後方基準点の３次元座標と、前記特定された上歯列上の複数の特徴点の３次元座標とを３次元座標計算し、
患者の上歯列の３次元データを取得し、
前記患者の上歯列の３次元データ上での患者の複数の上歯列上の特徴点の位置を取得し、
前記取得した上歯列上の複数の特徴点の３次元座標と前記３次元計算した上歯列上の複数の特徴点の３次元座標とを用いて前記上歯列の３次元データを合成して前記前方基準点と後方基準点の３次元座標に対応付けることである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、２次元画像から撮像装置の位置・角度を計算するのでチェアーサイドに特別な器具を必要としないし、コストがかからない。さらに撮影者に特別な訓練や能力、資格を必要としない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】患者を３次元計測する様子を示す図である。
【図２】デジタルカメラのデータを用いて生体の下顎開閉軸とバーチャル咬合器の開閉軸を一致させる方法に用いる機器を示す図である。
【図３】処理装置の処理手順を示す図である。
【図４】２次元画像上で特徴点を特定している様子を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下実施例に基づいて、デジタルカメラのデータを用いて生体の下顎開閉軸とバーチャル咬合器の開閉軸を一致させる方法を説明する。図１は、患者（生体）を３次元計測する様子を示している。患者が咬合した状態で、角度を変えて上歯列及び鼻、耳、目、オトガイを含んだ顔（上顎）の咬合状態の２次元画像を撮像装置により複数取得する。咬合状態の２次元画像は、咬合正面の２次元画像Ｇ１、咬合左側面の２次元画像Ｇ２、咬合右側面の２次元画像Ｇ３である。これらの２次元画像には、左右外眼角、左右耳珠周囲の点、眼窩下点、鼻下点、左右鼻翼下縁、鼻尖、オトガイ周囲の点、平均的顆頭点（下顎の開閉軸が顔面の皮膚と交わる点）、上歯列表面形状の特徴点（上顎左右中切歯切端、上顎左右犬歯尖頭、上顎左右臼歯咬頭頂等）の点（以下、これらを総称して「特徴点」と称する）が１つの２次元画像にできるだけ多く含まれており、かつ共通な特徴点が他の２次元画像にもできるだけ多く含まれるように撮影されている。
【００１３】
次に、角度を変えて患者が開口した状態で開口状態の複数の２次元画像Ｇ４、Ｇ５を撮像装置（デジタルカメラ）１により取得する。２次元画像Ｇ４、Ｇ５は患者の上顎の２次元画像データである。上歯列と上顎咬合面及び鼻、左耳、左目を含んだ顔の開口左上側面の２次元画像Ｇ４を、左下側から撮像装置により取得する。同様に患者が開口した状態で、上歯列と咬合面及び鼻、右耳、右目を含んだ顔の開口右上側面の２次元画像Ｇ５を、右下側から撮像装置により取得する。そして、患者が開口した状態で開口状態の２次元画像Ｇ６を撮像装置１により取得する。２次元画像Ｇ６は患者の下顎の２次元画像データである。下歯列と下顎咬合面及びオトガイを含んだ顔の開口下正面の２次元画像Ｇ６を、上正面側から撮像装置により取得する。２次元画像Ｇ４、Ｇ５には、左右外眼角、左右耳珠、鼻下点、左右鼻翼下縁、鼻尖、平均的顆頭点、上歯列表面形状の特徴点を可能な限り多く１つの２次元画像の中に含まれるようにする。また、２次元画像Ｇ６には、オトガイ周囲の点が含まれるようにする。
【００１４】
２次元画像から３次元形状を復元するには、一般的に、被写体の形状が変化しない状態で様々な角度から撮影し、その際の撮像装置の位置・角度が利用される。本実施例においては、咬合した状態と開口した状態とが撮影されており、角度を変えて形態の違う患者を撮影する。２次元画像Ｇ１、２次元画像Ｇ２、２次元画像Ｇ３に対して２次元画像Ｇ４、２次元画像Ｇ５、２次元画像Ｇ６は、患者の状態が違っている。
【００１５】
咬合した状態と開口した状態では、２次元画像Ｇ１、２次元画像Ｇ２、２次元画像Ｇ３及び２次元画像Ｇ４、２次元画像Ｇ５、２次元画像Ｇ６の間では、顔（上顎）の範囲に存在する上歯列及び鼻、耳、目の相対的な位置は同じである。２次元画像Ｇ１、２次元画像Ｇ２、２次元画像Ｇ３及び２次元画像Ｇ４、２次元画像Ｇ５、２次元画像Ｇ６の間では下顎の範囲に存在する下歯列及びオトガイの相対的な位置は同じである。よって、同じ範囲ならば、３次元座標計算には使用できる。
【００１６】
一方、２次元画像Ｇ１、２次元画像Ｇ２、２次元画像Ｇ３に対して２次元画像Ｇ４、２次元画像Ｇ５、２次元画像Ｇ６は下顎が移動した後の状態を撮像したものとなる。したがって、２次元画像Ｇ１、２次元画像Ｇ２、２次元画像Ｇ３に対して、２次元画像Ｇ４、２次元画像Ｇ５、２次元画像Ｇ６では顔（上顎）と下顎の範囲に存在する部位の相対的位置は異なるため、１つの２次元画像のなかで顔（上顎）と下顎の範囲に存在する部位の両方を用いて３次元座標計算には使用できない。
【００１７】
尚、本実施例においては、特許文献２に示されたような２次元画像のマーカにより、位置・角度を推定する方法を利用するため、撮像装置の位置・角度を予め固定しておく必要はない。ある２次元画像と他の２次元画像に（利用するアルゴリズムにより選択される）３つ以上若しくは４つ以上の共通のマーカがあれば、夫々の２次元画像を撮影したときの位置・角度の関係を求めることができる。したがって、患者の頭蓋を固定して３次元座標を固定しておく必要もない。よって、撮像装置は例えばデジタルビデオカメラやスマートフォンを用いた手持ちの撮影であってもよい。
【００１８】
図２は、バーチャル咬合器にフェイスボウトランスファーする方法に使用される機器を示しており、処理装置２、モニタ３、入力装置５、外部記憶６からなる通常のコンピユータに対して、撮像装置１とスキャナー７が接続されている。尚、図においては、モニタ３の画面には、撮像装置１により撮影された、２次元画像Ｇ１〜Ｇ６が表示されている。
【００１９】
スキャナー７は、近年歯科医院においても普及してきたオーラルスキャナーであり、上下歯列から上歯列、下歯列のＣＡＤデータＰ１、及び咬頭嵌合位チェックバイトのＣＡＤデータＰ２（咬合接触点ｔ１〜ｎを含む）が取得できる。ＣＡＤデータＰ１は上歯列、下歯列の３次元データであり、ＣＡＤデータＰ２は上下の歯牙が最大面積で接触する下顎位置データである。ＣＡＤデータＰ１およびＣＡＤデータＰ２により、上下の歯牙の咬合接触点ｔ１〜ｎの３次元的な位置が決まる。ここでの、咬合接触点ｔ１〜ｎの３次元的な位置は、ＣＡＤデータＰ１の３次元データ上での位置である。
【００２０】
ＣＡＤデータＰ１は、患者から採取された歯列模型を、ＣＡＤスキャナーにより光学的に読み取って取得しても良い。また、ＣＡＤデータＰ２はチェックバイト法以外にも、咬合紙法、感圧フィルム法などを用いても良い。
【００２１】
処理プログラム４は、処理装置２により実行されるプログラムであり、図３にフローチャートを示す。
ステップＳ１において、２次元画像Ｇ１〜Ｇ６を撮像装置１から取得する。取得した２次元画像Ｇ１〜Ｇ６は、モニタ３上に全て表示することが望ましいが、モニタ３の画面が大きくなければ１つずつ表示しても良い。
【００２２】
ステップＳ２において、咬合接触点ｔ１〜ｎの３次元的位置をスキャナー７から取得する。尚、このステップは、後述するように咬頭嵌合位チェックバイトから直接に操作者が２次元画像Ｇ４〜Ｇ６上で位置設定する場合は省略しても良い。
【００２３】
ステップＳ３において、２次元画像Ｇ１〜Ｇ６の上で、出来るだけ各２次元画像に撮影されている共通の特徴点を特定するように操作者に促す。促す方法としては、ソフトウエアのマニュアルでも良いし、モニタ上にガイダンスを表示しても良い。モニタ３の画面上に現在の入力位置を示すポインタを表示するだけでも良い。操作者は、入力装置５によりモニタ３の画面上でポインティングして特定する。このときに特定する特徴点は、２次元画像Ｇ１〜Ｇ３においては、左右外眼角、眼窩下点、左右耳珠周囲の点、鼻下点、左右鼻翼下点縁、鼻尖、オトガイ周囲の点、平均的顆頭点、及び上歯列表面形状の特徴点などであって、複数の２次元画像に対して現れるように撮影されているので、もれなく対応付けて設定する。これらの点は、比較的普遍的な顔の特徴点である。このうち、上歯列を顔（上顎）に対して位置付けるための基準とされるフランクフルト面或いはカンペル平面の特定に必要な点（例えば、顔（上顎）の表面にあらわれる耳珠、眼窩下点、鼻下点、鼻翼下点縁等）は、これら平面の前方基準点と後方基準点として設定される。フランクフルト面或いはカンペル平面他は、咬合平面に対して特定の関係を有していることが知られている。もっぱら位置・角度を推定し、若しくは３次元座標データの精度を向上する為に特定される。特に、位置・角度を特定するマーカとして設定するには少なくとも３点若しくは４点が必要である。図４Ａは、２次元画像Ｇ２に対して、外眼角、耳珠、眼窩下点、鼻下点、鼻翼下縁、鼻尖、オトガイの周辺の点が設定される様子を示している。図中、カンペル平面ｃ１と咬合平面ｃ２を参考までに一点鎖線で示している。ポインタが示す位置をクリックすると、どの特徴点であるかを記入するタグが表れ、記入或いは選択する。この作業を繰り返す。他の２次元画像についても同様に作業する。
【００２４】
一方、２次元画像Ｇ４、Ｇ５については、特徴点として特定されるのは、外眼角、眼窩下点、耳珠周囲の点、鼻下点、鼻翼下縁、鼻尖、平均的顆頭点、上歯列表面形状の特徴点などである。２次元画像Ｇ１〜Ｇ３の場合と異なり、オトガイ周囲の点は除かれる。オトガイ周囲の点は下顎の上に存在し、下顎は開口により頭蓋に対して動いてしまっているためである。したがって、２次元画像Ｇ４、Ｇ５については、２次元画像としては下顎が撮影されているものの、オトガイ周囲の点を無視した状態で特徴点が特定されるのである。
【００２５】
そして、２次元画像Ｇ６については、特徴点として特定されるのは、オトガイ周囲の点である。２次元画像Ｇ１〜Ｇ３の場合と異なり、外眼角、眼窩下点、耳珠周囲の点、鼻下点、鼻翼下点縁、鼻尖、平均的顆頭点、上歯列表面形状の特徴点は除かれる。２次元画像Ｇ６についても、２次元画像Ｇ４、Ｇ５と同様に、下顎は開口により顔（上顎）に対して動いてしまっているためである。したがって、２次元画像Ｇ６については、２次元画像としては顔（上顎）が撮影されているものの、これを無視した状態で特徴点が特定されるのである。図４Ｂには、２次元画像Ｇ６について、オトガイ周辺の点が設定される様子を示している。２次元画像Ｇ６については、撮像装置１の位置・角度を特定するために利用可能な下顎の特徴点が少なく、オトガイ周囲の点の複数の点を特徴点として特定する必要がある。
【００２６】
ステップＳ４において、２次元画像Ｇ１〜Ｇ６の夫々について、２次元画像の位置・角度を計算する。２次元画像の角度、及び位置は、撮像装置１の角度、患者との距離に対応している。ステップＳ３とステップＳ４は、新たな特徴点が操作者により特定される度に繰り返されて、精度を向上させる。
【００２７】
ステップＳ５において、２次元画像Ｇ６の上で咬合接触点の位置が特定される。咬合接触点は、上歯列表面形状の特徴点のような位置を特定する表面形状に個人差の無い特徴点とは違い、表面形状によらず個人個人で位置が相違する特徴点である。咬合接触点と上歯列表面形状の特徴点とを合わせて上歯列上の特徴点と称することにする。尚、上歯列表面形状の特徴点は、２次元画像Ｇ６には一部しか写っていないが、これを補完する手法を説明する。図４Ｂには、２次元画像Ｇ６に対して、咬合接触点ｔ１〜ｊ、ｋ〜ｍ、ｎが特定されている様子を示している。咬合接触点ｔ１〜ｊ、ｋ〜ｍ、ｎは、上歯列と下歯列が接触する点であり、下歯列の咬合接触点ｔ１〜ｊ、ｋ〜ｍ、ｎに対しては、必ずこれに対応して接触する上歯列の咬合接触ｔ１〜ｊ、ｋ〜ｍ、ｎがある。２次元画像G６の下歯列に対して夫々対応する咬合接触点ｔ１〜ｊ、ｋ〜ｍ、ｎを複数個（全部で無くとも良い）設定する。これらは、上歯列咬合接触点を代替するものとして下歯列咬合接触点を上歯列上の特徴点として設定することとする。
【００２８】
咬合接触点ｔ１〜ｊ、ｋ〜ｍ、ｎの設定は、処理装置２が計算により行っても良いし、このステップＳ４は咬頭嵌合位チェックバイトから直接に操作者が促されて２次元画像Ｇ６上で設定しても良い。処理装置２が計算により行う場合は、次のように行う。まず、２次元画像Ｇ６の夫々について撮像装置１の位置・角度を計算して、スキャナー７から取得した咬合接触点ｔ１〜ｊ、ｋ〜ｍ、ｎをその３次元的位置に対して、求めた撮像装置の位置・角度により撮影されるべき２次元上の位置を求め、２次元画像Ｇ６に設定する。２次元画像Ｇ４〜Ｇ５は上歯列上の表面画像ではあるが、咬合接触点ｔ１〜ｎとして映し出されるのは、一部にしか過ぎないので下歯列咬合面の２次元画像Ｇ６で代用しているのであるが、２次元画像Ｇ４〜Ｇ５で咬合接触点ｔ１〜ｎのうち映し出されるものが一部でもあれば、２次元画像Ｇ４〜Ｇ５上で設定しても良い。
【００２９】
ステップＳ６において、設定した複数の特徴点（咬合接触点を含む）を共通の３次元座標軸上にマッピングする。咬合接触点の３次元座標軸上は、２次元画像Ｇ４〜Ｇ６を撮影した撮像装置１の位置と角度が既に求められているため、これに基づき計算する。２次元画像Ｇ１〜Ｇ３においては前方基準点、後方基準点が取得され、２次元画像Ｇ４〜Ｇ６においては、同じ対応点を利用して２次元画像Ｇ１〜Ｇ３に対して、撮像装置１の３次元座標系に統一している。
【００３０】
言い換えれば、下歯列咬合面の２次元画像Ｇ６と上歯列の２次元画像Ｇ４、Ｇ５では患者は開口状態であって、下歯列と上歯列の咬合接触点ｔ１〜ｎは３次元座標が異なっているにも拘わらず、ステップ６の計算上は、上歯列の咬合接触点ｔ１〜ｎの位置として２次元画像Ｇ１〜Ｇ３の３次元座標系で計算するのである。咬合接触点ｔ１〜ｎについては、咬合した状態で３次元座標を計算するのと等価になるからである。
【００３１】
ステップＳ７において、スキャナー７により取得された上歯列の３次元データを、上歯列上の特徴点の３次元座標のいずれかの座標を用いて、頭蓋の水平の基準とされるフランクフルト面或いはカンペル平面の特定に必要な前方基準点、後方基準点の３次元座標に対応付けられる。つまり、上歯列の３次元データと前方基準点、後方基準点とが同一の３次元座標上にマッピングされるのである。
尚、ステップＳ７の合成に使用する上歯列上の特徴点は、これらの点が３次元データ上でどこに位置するか、予め指定しておく必要がある。
【００３２】
尚、平均的顆頭点がステップ２において設定されていなければ、他の特徴点から平均的顆頭点の３次元座標を算出して３次元座標を設定する。平均的顆頭点の位置は、その推定方法が幾つかあるが、一例を示すと、外眼角に向かって耳珠より１２ｍｍ前方で５ｍｍ下方の位置である。
【００３３】
本実施例によれば、前方基準点、後方基準点の各３次元座標と、同じ３次元座標系にマッピングされた上歯列の３次元データを取得できるため、生体の下顎開閉軸とバーチャル咬合器の開閉軸を一致させることができる。
【００３４】
また、本実施例によれば、上歯列の２次元画像Ｇ４、Ｇ５と下歯列咬合面の２次元画像６を利用することにより、咬合した状態では本来外観からは見えない咬合接触点ｔ１〜ｊ、ｋ〜ｍ、ｎをあたかも左右下及び正面上の３方向から透視して撮影しているかの如く計算することができる。
【００３５】
上歯列咬合面は角度を大きく変えて撮影することが困難であるが、下歯列咬合面の２次元画像６に上歯列との咬合接触点を転写して撮影することで、オトガイと上歯列の位置関係を撮影することができ、上歯列の３次元位置を算出する際の精度を上げることができる。
【００３６】
また、任意の基準点を持つ他の顔貌画像やＣＴデータと、歯列の３次元ＣＡＤデータを重ね合わせれば、審美的評価や顎関節や骨組織と歯列の関係も再現できる。
【００３７】
本実施例によれば、２次元画像から撮像装置の位置・角度を計算するのでチェアーサイドに特別な器具を必要としないし、コストがかからない。さらにも撮影者に特別な訓練や能力、資格を必要としない。口腔内および顎関節の３次元座標を取得するためにＣＴを撮影する必要がなく、被曝もない。
【００３８】
同じ基準点を持った他の画像データを重ね合わせできる。例えば、審美的データと重ね合わせることで、審美的な評価が可能である。また、撮像装置を用いるため、咬合器装着の必要がない。さらに、偏心位のチェックバイトのデータを入力することで下顎の機能運動をコンピュータ上で再現することができる。
【００３９】
上記実施例においては、上歯列の２次元画像Ｇ４、Ｇ５と下歯列咬合面の２次元画像Ｇ６を用いたが、このうちいずれか２つの２次元画像を用いて咬合接触点ｔ１〜ｊ、ｋ〜ｍ、ｎの３次元座標を計算しても良い。すくなくとも、２つの２次元画像があれば、３次元座標の計算が可能であるからである。ステップ７において合成する際に上歯上の特徴点を用いるが、この場合、咬合接触点ｔ１〜ｊ、ｋ〜ｍ、ｎを用いずに、上歯表面形状の特徴点、すなわち、中切歯切端、犬歯尖頭、臼歯頬側を対応点として用いても良い。但し、この場合には、撮像装置が撮影する角度が１つに限定され、かつ２つの２次元画像に共通に写せる咬合接触点が狭い範囲にとどまるため、精度は劣るものとなる。
【００４０】
また同様に、２次元画像Ｇ１〜Ｇ３を用いたが、このうちいずれか２つの２次元画像を用いて前方基準点、後方基準点の３次元座標を計算しても良い。
【符号の説明】
【００４１】
１  撮像装置
２  処理装置
３  モニタ
４  処理プログラム
５  入力装置
６  外部記憶
Ｇ１〜Ｇ６ ２次元画像
【図１】
2017221329.tif 000003
【図２】
2017221329.tif 000004
【図３】
2017221329.tif 000005
【図４】
2017221329.tif 000006