(57)【要約】  多重咬合採得を使用する咬合採得のための方法及びシステム。本方法又はシステムにおいて、上顎の３Ｄ歯列モデル及び下顎の３Ｄ歯列モデルの両方が、咬合面と成功裏に位置合せされるとき、上顎及び下顎の３Ｄ歯列モデルを有する咬合面が、さらなる評価のために表示され、ユーザによって選択された咬合面が組み合わされて最終咬合採得を生成する。採得のために複数の咬合面を使用することは、精度を向上させる。
2016508860.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
咬合採得方法であって、
ａ．上顎及び下顎の３次元（３Ｄ）歯列モデルを生成するステップと、
ｂ．上顎及び下顎の一部分を同時に含む咬合面を獲得するステップと、
ｃ．前記上顎及び前記下顎の前記３Ｄ歯列モデルを前記咬合面と位置合せするよう試みるステップと、
ｄ．位置合せが成功した場合に、前記咬合面と位置合せされた前記上顎及び前記下顎の前記３Ｄ歯列モデルと一緒に前記咬合面を表示するステップと、
ｅ．異なる表示された咬合面に対応する少なくとも２つの成功した咬合採得を得るように、ステップｂ〜ステップｄを繰り返すステップと、
ｆ．少なくとも２つの成功した咬合採得を評価することによって、１つ以上の成功した咬合採得を選択するステップと、
ｇ．選択された１つ以上の成功した咬合採得を使用して、最終咬合採得を計算するステップと、
を含むことを特徴とする、咬合採得方法。
【請求項２】
前記最終咬合採得の前記計算が、前記選択された成功した咬合採得に応じた費用関数の最適化を必要とする、
ことを特徴とする、請求項１に記載の咬合採得方法。
【請求項３】
前記最終咬合採得の前記計算が、前記選択された成功した咬合採得のうちの１つ以上の行列補間を必要とする、
ことを特徴とする、請求項１に記載の咬合採得方法。
【請求項４】
前記１つ以上の補間が、
各行列を同等の値の集合に分解するステップと、
各値の集合から対応する値を補間するステップと、
前記補間された値の集合から行列を再構成するステップと、
を含むことを特徴とする、請求項３に記載の咬合採得方法。
【請求項５】
ステップａが、
ａ１）前記上顎又は下顎上の３Ｄ歯列面を走査装置によって捕捉するステップと、
ａ２）前記捕捉された３Ｄ歯列面が前記走査中の最初のものか否かを判断するステップと、
ａ３）前記捕捉された部分が最初のものである場合、前記捕捉された３Ｄ歯列面を受諾し、さらに受諾に成功した場合、前記捕捉された３Ｄ歯列面を前記３Ｄ歯列モデルと組み合わせるステップと、
ａ４）前記捕捉された部分が最初のものでない場合、前記捕捉された３Ｄ歯列面を既存の３Ｄ歯列モデルの上に貼り合せするよう試み、貼り合せに成功した場合、前記捕捉された３Ｄ歯列面を前記既存の３Ｄ歯列モデルと組み合わせるステップと、
を含むことを特徴とする、請求項１に記載の咬合採得方法。
【請求項６】
ステップｄが、
前記位置合せが成功しなかった場合、前記咬合面が破棄され、ユーザが、前記咬合面の位置合せ又は採得に失敗したという通知を受け取るステップを含む、
ことを特徴とする、請求項１に記載の咬合採得方法。
【請求項７】
前記位置合せが成功しなかった場合、前記位置合せが成功するまでステップｂに自動的に戻る、
ことを特徴とする、請求項１又は６に記載の咬合採得方法。
【請求項８】
前記位置合せが、少なくとも前記咬合面の３Ｄ歯列面の一部分を前記上顎及び前記下顎の前記３Ｄ歯列モデルと貼り合せすることによって完了される、
ことを特徴とする、請求項１に記載の咬合採得方法。
【請求項９】
前記位置合せが、少なくとも前記獲得された咬合面の３Ｄ歯列面の一部分を下歯列弓又は上歯列弓のいずれかと貼り合せすることによって完了され得る、
ことを特徴とする、請求項１に記載の咬合採得方法。
【請求項１０】
前記貼り合せのプロセスが、
候補３Ｄ剛体変換を生成し、前記３Ｄ歯列面を前記３Ｄ歯列モデルに対して配置するステップと、
前記３Ｄ歯列モデルに対する前記３Ｄ歯列面の相対配置を使用して、前記候補３Ｄ剛体変換の計量を評価するステップと、
最良の計量に対応する最良の３Ｄ剛体変換を選択するステップと、
前記最良の計量が既定の閾値を下回る場合は、前記対応する３Ｄ剛体変換を受諾し、前記最良の計量が既定の閾値を超える場合は、前記貼り合せを拒否するステップと、
を含むことを特徴とする、請求項８又は９に記載の咬合採得方法。
【請求項１１】
ステップｅにおいて、ステップｂを繰り返し行うとき、前記獲得された咬合面の場所が変更される、
ことを特徴とする、請求項１に記載の咬合採得方法。
【請求項１２】
前記咬合面に含まれる前記歯が、切歯、小臼歯、又は臼歯から選択される、
ことを特徴とする、請求項１１に記載の咬合採得方法。
【請求項１３】
前記咬合面が、走査装置によって捕捉された１つ以上の咬合ビューに基づいて獲得される、
ことを特徴とする、請求項１に記載の咬合採得方法。
【請求項１４】
前記位置合せが、手動的な方法、半自動的な方法、又は自動的な方法で完了される、
ことを特徴とする、請求項１に記載の咬合採得方法。
【請求項１５】
前記最終咬合採得が、全体的３Ｄ歯列モデルを構築するために使用される、
ことを特徴とする、請求項１に記載の咬合採得方法。
【請求項１６】
咬合採得のためのシステムであって、
上顎及び下顎の３Ｄ歯列モデルを生成するための手段と、
上顎及び下顎の一部分を同時に含む咬合面を獲得するための手段と、
前記上顎及び前記下顎の前記３Ｄ歯列モデルを前記咬合面と位置合せするよう試みるための手段と、
位置合せが成功した場合に、前記咬合面と位置合せされた前記上顎及び前記下顎の前記３Ｄ歯列モデルと一緒に前記咬合面を表示するための手段と、
繰り返すことによって、異なる表示された咬合面に対応する少なくとも２つの成功した咬合採得を得るための手段と、
少なくとも２つの成功した咬合採得を評価することによって、１つ以上の成功した咬合採得を選択するための手段と、
選択された１つ以上の成功した咬合採得を使用して、最終咬合採得を計算するための手段と、
を含むことを特徴とする、咬合採得のためのシステム。
【請求項１７】
前記最終咬合採得の前記計算が、前記選択された成功した咬合採得に応じた費用関数の最適化を必要とする、
ことを特徴とする、請求項１６に記載の咬合採得のためのシステム。
【請求項１８】
前記最終咬合採得を計算するための手段が、前記選択された成功した咬合採得のうちの１つ以上の行列補間のためのデバイスを必要とする、
ことを特徴とする、請求項１６に記載の咬合採得のためのシステム。
【請求項１９】
１つ以上の行列補間のためのデバイスが、
各行列を同等の値の集合に分解するためのモジュールと、
各値の集合から対応する値を補間するためのモジュールと、
前記補間した値の集合から行列を再構成するためのモジュールと、
を含むことを特徴とする、請求項１８に記載の咬合採得のためのシステム。
【請求項２０】
前記３Ｄ歯列モデルを位置合せするよう試みるための手段が、
前記位置合せが成功しなかった場合、前記咬合面を破棄し、位置合せに失敗したという通知をユーザに送信するためのモジュールを含む、
ことを特徴とする、請求項１６に記載の咬合採得のためのシステム。
【請求項２１】
走査装置及びコンピュータワークステーションを含む、咬合採得のためのシステムであって、前記ワークステーションが、
上顎及び下顎の３Ｄ歯列モデルを生成することと、
上顎及び下顎の一部分を同時に含む咬合面を獲得することと、
前記上顎及び前記下顎の前記３Ｄ歯列モデルを前記咬合面と位置合せするよう試みることと、
位置合せが成功した場合に、前記咬合面と位置合せされた前記上顎及び前記下顎の前記３Ｄ歯列モデルと一緒に前記咬合面を表示することと、
異なる表示された咬合面に対応する少なくとも２つの成功した咬合採得を得るために、獲得するステップから表示するステップまでを繰り返すことと、
少なくとも２つの成功した咬合採得を評価することによって、１つ以上の成功した咬合採得を選択することと、
選択された１つ以上の成功した咬合採得を使用して、最終咬合採得を計算することと、
を行うように構成されることを特徴とする、咬合採得のためのシステム。
【請求項２２】
前記システムが、全体的３Ｄ歯列モデルを構成するために使用される、
ことを特徴とする、請求項２１に記載の咬合採得のためのシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯科３次元（３Ｄ）撮像の技術分野に関し、特に少なくとも２つの咬合面を使用する咬合採得のための方法及びコンピュータシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
歯科分野において、処置（例えば、歯列矯正）の経過中に噛み締めた状態に対応する正確な３Ｄ歯列モデルを得ることは、重要なポイントの１つである。３Ｄカメラシステムを使用して患者から直接歯列の３Ｄモデルを作成することは、印象を鋳造し、修復のためにそれらをラボに送付する必要性を避ける。これは、費用を低減し、歯科修復のワークフローを簡素化する。
【０００３】
全体的３Ｄ歯列モデルを構築するプロセスの場合、咬合採得のステップは、必要かつ重要なステップの１つである。咬合採得は、上顎を下顎と位置合せするプロセスであり、噛み締めた状態で上顎とその対応する下顎との間に３Ｄ空間位置決め関係を確立することができる。
【０００４】
既存の３Ｄカメラシステムにおいて、咬合採得中、全体的３Ｄ歯列モデルを構築するために１つの咬合面しか必要とされない。この方法において、単一の咬合面は、走査装置によって噛み締めた歯の１つの特定の場所（例えば、臼歯の右側）から捕捉され、次に独立して捕捉された上顎及び下顎の３Ｄ歯列モデルは、咬合採得を完了するために半自動的方法で咬合面の上に貼り合せされる。しかしながら、全体的歯列が複数の歯（例えば、５個より多くの歯）を含むとき、咬合面の１つのみの場所から得られた咬合採得は、別の場所において著しい不整合につながり得る。例えば、臼歯の右側に対応する１つのみの咬合面が使用されるとき、遠位端（例えば、切歯又は臼歯の左側）に対応する咬合採得において数百ミクロンの不整合がある。したがって、咬合採得の総合精度を保証することは困難であり、この単一の咬合採得によって構築された最適な仮想全体的３Ｄ歯列モデルと、固有の噛み締めた状態の実際の全体的歯との間に大差が存在し得るという結果になる。
【０００５】
Ｒｏｓｓ  Ｊ．Ｍｉｌｌｅｒらによる米国特許公報第２００５／０１９６７２４号明細書は、印象材料で充填されたブロック（２００）を使用して咬合構成を記録する、咬合採得のためのデバイスを開示している。明らかに、デジタルビジュアル咬合面を提供することはできないため、デジタル３Ｄカメラシステムに適合できない。
【０００６】
さらに、Ｒｕｄｇｅｒ  Ｒｕｂｂｅｒｔらによる米国特許第８１２１７１８号明細書は、歯列の口腔内走査に基づく相互歯列矯正ケアシステムを開示している。このシステムにおいて、上顎及び下顎の両方を咬合面の上に貼り合せするとき、それは手動的方法で完了される。また、歯列の３Ｄ仮想モデルを得るためにも１つのみの咬合面が使用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許公報第２００５／０１９６７２４号明細書
【特許文献２】米国特許第８１２１７１８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の問題を考慮して、本発明の目的は、少なくとも咬合採得の精度を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的又は他の目的を実現するために、本発明は、次の技術的解決法を提供する。
【００１０】
本発明の一態様により、咬合採得方法が提供され、この方法は、
ａ．上顎及び下顎の３次元（３Ｄ）歯列モデルを生成するステップと、
ｂ．上顎及び下顎の一部分を同時に含む咬合面を獲得するステップと、
ｃ．上顎及び下顎の３Ｄ歯列モデルを咬合面と位置合せするよう試みるステップと、
ｄ．位置合せが成功した場合に、咬合面と位置合せされた上顎及び下顎の３Ｄ歯列モデルと一緒に咬合面を表示するステップと、
ｅ．異なる表示された咬合面に対応する少なくとも２つの成功した咬合採得を得るように、ステップｂ〜ステップｄを繰り返すステップと、
ｆ．少なくとも２つの成功した咬合採得を評価することによって、１つ以上の成功した咬合採得を選択するステップと、
ｇ．選択された１つ以上の成功した咬合採得を使用して、最終咬合採得を計算するステップと、を含む。
【００１１】
本発明の別の態様により、咬合採得のためのシステムが提供され、システムは、
上顎及び下顎の３Ｄ歯列モデルを生成するための手段と、
上顎及び下顎の一部分を同時に含む咬合面を獲得するための手段と、
上顎及び下顎の３Ｄ歯列モデルを咬合面と位置合せするよう試みるための手段と、
位置合せが成功した場合に、咬合面と位置合せされた上顎及び下顎の３Ｄ歯列モデルと一緒に咬合面を表示するための手段と、
繰り返すことによって、異なる表示された咬合面に対応する少なくとも２つの成功した咬合採得を得るための手段と、
少なくとも２つの成功した咬合採得を評価することによって、１つ以上の成功した咬合採得を選択するための手段と、
選択された１つ以上の成功した咬合採得を使用して、最終咬合採得を計算するための手段と、を含む。
【００１２】
本発明のさらに別の態様により、走査装置及びコンピュータワークステーションを含む咬合採得のためのシステムが提供され、このワークステーションは、
上顎及び下顎の３Ｄ歯列モデルを生成することと、
上顎及び下顎の一部分を同時に含む咬合面を獲得することと、
上顎及び下顎の３Ｄ歯列モデルを咬合面と位置合せするよう試みることと、
位置合せが成功した場合に、咬合面と位置合せされた上顎及び下顎の３Ｄ歯列モデルと一緒に咬合面を表示することと、
異なる表示された咬合面に対応する少なくとも２つの成功した咬合採得を得るために、獲得するステップから表示するステップまでを繰り返すことと、
少なくとも２つの成功した咬合採得を評価することによって、１つ以上の成功した咬合採得を選択することと、
選択された１つ以上の成功した咬合採得を使用して、最終咬合採得を計算することと、を行うように構成される。
【００１３】
本発明の上記及び他の目的と利益は、同一又は類似の要素が同一の参照記号によって示されている図面を参照し、以下の詳細な説明から完全に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態による、咬合採得のためのシステムの概略構造図である。
【図２】本発明の実施形態による、咬合採得方法のワークフローである。
【図３】本発明の実施形態による、咬合採得の概略ワークフローである。
【図４】上顎及び下顎の３Ｄ歯列モデルである。
【図５】モニターに表示された咬合面の概略図である。
【図６】本発明の実施形態による、３Ｄ歯列モデルを咬合面と位置合せする概略ワークフローである。
【図７】本発明の実施形態による、貼り合せに成功したときのユーザインターフェースの表示を示す。
【図８】本発明の別の実施形態による、貼り合せに成功しなかったときのユーザインターフェースの表示を示す。
【図９】複数の行列補間の概略ワークフローを示す。
【図１０】獲得された３Ｄ表面の一部を咬合面と共に示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の多くの可能な実施形態の一部は、本発明の基本的な理解を提供するために以下に記載されるものであり、本発明の重要もしくは決定的な要素を特定する、あるいは保護の範囲を定義するためではない。本発明の技術的解決法により、当業者が本発明の真の趣旨から逸脱することなく他の代替実装を提案できることは容易に理解され得る。したがって、以下の実施形態及び添付の図面は、本発明の技術的解決法の例示的な説明であり、本発明の全体を構成するものとして、あるいは本発明の技術的解決法を制限もしくは定義するものとして見なされるべきでない。
【００１６】
図１は、本発明の実施形態による、咬合採得のためのシステムの概略構造図である。少なくとも、システム１０を使用して咬合採得する。図１に簡潔に示されるように、この実施形態において、システム１０は、走査装置１３及びコンピュータワークステーション９１を含む。走査装置１３は、歯科医が手で持ち、患者９０の口に部分的に入れることができる。口に入れたとき、走査装置１３は、必要に応じて歯列又は他の３Ｄビューの画像（複数可）を捕捉することができる。走査装置１３及びワークステーション９１は、走査装置１３によって捕捉された画像又はビューが、データ処理又は実時間表示のためにワークステーションに転送され得るように、無線又は有線で接続され得る。当然のことながら、ワークステーション９１によって生成されたいくつかの命令もまた、その動作を制御するように走査装置１３に転送され得る。
【００１７】
ワークステーション９１は、少なくともモニター１９を備え、ワークステーション９１の制御下であらゆる種類の２Ｄ／３Ｄ画像又はウィンドウを表示することができる。咬合採得のソフトウェアは、ワークステーション９１にインストールされ得る。ソフトウェアを実行するとき、ワークステーション９１は、少なくとも全体的３Ｄ歯列モデルを構築するプロセスにおいて咬合採得ステップを完了させることができる、画像処理デバイスとして機能する。当然のことながら、このソフトウェアは、咬合採得ステップを行うことに制限されることはないが、全体的３Ｄ歯列モデルを時間内に実現するために使用され得る。したがって、必要に応じて、主に歯列に適合した３Ｄカメラシステムを構築するシステム１０は、患者の全体的３Ｄ歯列モデルを構築するように機能することもできる。
【００１８】
咬合採得のソフトウェア機能は、以下の図面と併せて以下に慎重に説明される。確実に、咬合採得方法は、全体的３Ｄ歯列モデルを構築するためにさらに適用され得る。
【００１９】
図２は、本発明の実施形態による、咬合採得方法のワークフローである。この実施形態において、図２の方法は、異なる咬合採得に対応する少なくとも２つの成功した咬合採得を得ることができる。以下の説明は、図１〜１０と併せて、少なくとも２つの成功した咬合採得を取得し、少なくとも１つの咬合採得をユーザが選択する、咬合採得のワークフローを説明する。
【００２０】
最初に、Ｓ１１０のステップにおいて、歯科医は走査装置１３を患者９０の口内で操作し、したがって上顎及び下顎の複数の２Ｄ画像が異なる視点からそれぞれ捕捉され得る。複数の２Ｄ画像は、ワークステーション９１に転送され、次に上顎及び下顎の３Ｄ歯列モデルを生成するように処理される。
【００２１】
好ましい実施形態において、図３に示されるように、Ｓ１１０は、以下のステップを含む。
Ｓ１１１：上顎又は下顎上の３Ｄ歯列面を、手持ち式走査装置１３によって捕捉する
Ｓ１１２：捕捉された部分が特定の患者に対して最初のものか否かをワークステーション９１において判断する
Ｓ１１４：捕捉された部分が走査中の最初のものである場合、捕捉された部分が受諾される
Ｓ１１７：Ｓ１１６において受諾に成功した場合、捕捉された３Ｄ歯列面を３Ｄ歯列モデルと組み合わせる
Ｓ１１３：捕捉された部分が最初のものでない場合、捕捉された部分を既存の３Ｄ歯列モデルの上に貼り合せするよう試みる
Ｓ１１５：捕捉された部分が成功裏に貼り合せされたか否かを判断する
Ｓ１１７：Ｓ１１５において貼り合せに成功した場合、捕捉された部分を既存の３Ｄ歯列モデルと組み合わせる。
したがって、既存の３Ｄ歯列モデルと組み合わされた捕捉された部分は、上顎又は下顎の最適に形成された３Ｄ歯列モデルをより正確にする。
【００２２】
別の実施形態において、Ｓ１１０のステップにおける３Ｄ歯列モデルの生成方法は、いずれも発明の名称が「３Ｄ  ＩＮＴＲＡＯＲＡＬ  ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴＳ  ＵＳＩＮＧ  ＯＰＴＩＣＡＬ  ＭＵＬＴＩＬＩＮＥ  ＭＥＴＨＯＤ」である、２つの出願された特許の米国出願第１３／２９３，３０８号及び出願第１３／５２５，５９０号を参照することができる。これらの特許出願のそのような内容全体は、参照により本明細書に組み込まれる。
【００２３】
さらに、Ｓ１２０のステップにおいて、上顎の一部分及び下顎の一部分を同時に含む咬合面が獲得される。この実施形態において、走査装置１３は、数本の歯に対応する１つ以上の咬合ビュー（又は表面）を捕捉するような場所に設置される。走査装置１３によって捕捉された咬合ビュー（複数可）は、上顎が下顎との関連で静的である、固有の噛み締めた状態で得られる。したがって、１つ以上の咬合ビューは、上顎及び下顎の一部分を同時に含む咬合面を形成することができる。特に、咬合ビューは、上顎及び下顎を含む３Ｄ表面であり、一実施形態において、異なる歯列にそれぞれ対応するいくつかの咬合ビューは、より大きな咬合面を形成するように１つのビューに組み合わされ得る。一実施例において、咬合面１９１は、図５に示されるように、時間内にモニター上に表示され得る。
【００２４】
咬合面１９１は、３Ｄ表面であり、１つ以上の咬合ビューに適用される画像処理の方法によって取得され得ることが理解できる。実施形態において、この方法は、Ｓ１１０のステップにおいて使用されるものと同様である。噛み締めた状態で捕捉されるため、走査装置１３は、歯列の外側を撮像することが便利であることも理解できる。したがって、咬合面１９１は、通常は外側に特徴的な３Ｄ形状を表す３Ｄ表面であり、最終的に得られた全体的３Ｄ歯列モデルの機能を代行させることはできない。しかしながら、この咬合面は、全体的３Ｄ歯列モデルの精度を向上させるように、全体的マッチングの処理においてさらに使用され得る。咬合面１９１は、３Ｄ歯列モデルと位置合せするためにも使用されるため、咬合面１９１は、固有の噛み締めた状態で上顎及び下顎の一部を同時に含んでいなければならない。
【００２５】
好ましい実施形態において、咬合面において観察される上顎及び下顎の一部分を変更することができる。例えば、Ｓ１２０のステップを繰り返し行うとき、咬合面は、噛み締めた上顎及び下顎の異なる部分から得ることができるため、獲得された咬合面の場所を変更することができる。選択可能な実施形態において、得られた咬合面は、切歯、小臼歯、臼歯からの部分を含み得るが、それらに限定されない。
【００２６】
さらに、Ｓ１３０のステップにおいて、上顎及び下顎の３Ｄ歯列モデルを咬合面と位置合せするよう試みる。実施形態において、位置合せは、少なくとも咬合面の３Ｄ歯列面の一部分を上顎及び下顎の３Ｄ歯列モデルと貼り合せすることによって完了され得る。別の実施形態において、位置合せは、少なくとも獲得された咬合面の３Ｄ歯列面の一部分を下歯列弓又は上歯列弓のいずれかと貼り合せすることによって完了され得る。
【００２７】
図６は、本発明の実施形態による、３Ｄ歯列モデルを咬合面と位置合せする概略ワークフローである。咬合面の３Ｄ歯列面の一部分と３Ｄ歯列モデルとの貼り合せは、Ｓ１３１〜Ｓ１３６のステップを含む。Ｓ１３１において、候補３Ｄ剛体変換を生成し、咬合面の３Ｄ歯列面を３Ｄ歯列モデルに対して配置する。Ｓ１３２において、３Ｄ歯列モデルに対する３Ｄ歯列面の相対配置を使用して、候補３Ｄ剛体変換の計量を評価する。Ｓ１３３において、最良の計量に対応する最良の３Ｄ剛体変換を選択する。Ｓ１３４において、最良の計量が既定の閾値を超えるか否かを判断し、最良の計量が既定の閾値を下回る場合は、対応する３Ｄ剛体変換を受諾するＳ１３６に入り、最良の計量が既定の閾値を超える場合は、貼り合せを拒否するＳ１３５に入り、これは貼り合せの失敗を意味する。
【００２８】
貼り合せプロセスは、手動的方法、半自動的方法、又は自動的方法で完了され得ることに留意されたい。半自動的方法を使用する場合、特定の貼り合せ方法は、米国特許第８１２１７１８  Ｂ２号を参照することができる。他の好ましい実施形態において、貼り合せプロセスは、アルゴリズムに基づいて自動的に行われ得る。米国特許第８１２１７１８  Ｂ２号の内容全体は、参照により本明細書に組み込まれる。位置合せプロセスにおいて使用される自動的方法は、ユーザの貴重な時間を大幅に節約し得ることが理解できる。したがって、咬合採得の速度だけでなく、ユーザ経験も向上する。
【００２９】
さらに、Ｓ１４０のステップにおいて、Ｓ１３０における位置合せが成功したか否かを判断する。位置合せが成功した場合は、Ｓ１５０のステップに入り、すなわち、上顎及び下顎の３Ｄ歯列モデルと一緒に咬合面が表示され、位置合せが成功しなかった場合は、位置合せが成功するまで別の咬合面を獲得するようにＳ１２０のステップに戻る。
【００３０】
図７は、本発明の別の実施形態による、位置合せが成功したときのユーザインターフェースの表示を示す。実施形態において、図７に示されるように、１０６は、咬合面の上に貼り合せされた上顎／下顎の３Ｄ歯列モデルと一緒に咬合面を示し、これは１つの成功した咬合採得を表す。また具体的に、１０１は、アプリケーションウィンドウを示し、１０２は、アプリケーションメニューバーを示し、１０３は、アプリケーションワークスペースを示し、１０４は、初期配置の上顎の３Ｄ歯列モデルを示し、１０５は、初期配置の下顎の３Ｄ歯列モデルを示す。矢印は、位置合せのプロセスにおける上顎／下顎の３Ｄ歯列モデルの移動方向を表す。位置合せが成功したとき、成功した咬合採得に対応する変換を得て保管することができ、ユーザは、次のステップの最終咬合採得の計算においてそれを用いることができる。
【００３１】
図８は、本発明の別の実施形態による、位置合せが成功しなかったときのユーザインターフェースの表示を示す。位置合せが成功しなかった場合、図８のユーザインターフェースに示されるように、ユーザは、咬合面の位置合せ又は採得に失敗したという通知１０９を受け取る。また、咬合面は自動的に破棄されることがある。したがって、ユーザは、位置合せのアルゴリズム品質基準を満たす結果のみを入手し、これが咬合採得の精度の向上を助ける。一方で、咬合採得の別の循環プロセスを繰り返すように、Ｓ１２０に戻ることが必要である。
【００３２】
さらに、Ｓ１６０のステップにおいて、ユーザは、別の成功した咬合採得を得るように、Ｓ１２０〜Ｓ１５０のステップを繰り返し行うことができる。Ｓ１２０〜Ｓ１５０のステップを繰り返す時間は、この実施形態によって制限されていない。ユーザは、少なくとも２つの成功した咬合採得を得るように、繰り返す時間を主観的に決定することができる。複数の成功した咬合採得は、ユーザによって保管され、自由に表示され得る。したがって、成功した咬合採得の全てを評価することはユーザにとって非常に便利であり、ユーザはさらに、次のステップにおいて、成功した咬合採得から好ましい変換を有するものを選択することができる。図７及び図８に示されるように、各ボタン１０７は、繰り返すプロセスを表す。実施例において、ボタン１０７は、成功した咬合採得が選択された場合、緑色に設定され得る。
【００３３】
さらに、Ｓ１７０のステップにおいて、少なくとも２つの成功した咬合採得を評価することによって、少なくとも１つの成功した咬合採得を選択する。このステップにおいて、上顎及び下顎１０６の３Ｄモデルを有する咬合面を、異なる視点から表示することができ、したがって、この咬合面及び採得された下歯列弓及び上歯列弓は、ユーザによって異なる視点から観察されることができ、これは異なる場所における不整合の完全な観察に著しく寄与する。評価するとき、上顎及び下顎の３Ｄ歯列モデルのそれぞれの場所は、咬合面が適切であるか否かを判断するように、ユーザによって評価され得る。咬合面の遠位端に対応する不整合が所望の値を超える場合、咬合面及びその対応する咬合採得は、次のステップの最終咬合採得の計算において使用するために適切でない。例えば、咬合面が臼歯の右側から選択されるとき、ユーザは、臼歯の左側の場所における不整合を観察することができる。さらに少なくとも２つの成功した咬合採得を比較評価することによって、より良い評価を有する１つ以上の成功した咬合採得及びその対応する咬合面が、ユーザによって容易に選出され得る。したがって、ユーザは、最適化された変換を有する咬合採得を直感的に選択することができ、これが最終的に形成された全体的３Ｄ歯列モデルの精度をさらに大幅に向上させることができる。
【００３４】
具体的に図７及び図８に示されるように、ユーザは、ボタン１０７のうちのいずれかをダブルクリックして、所望の成功した咬合採得及びその対応する咬合面を有効にして保管し、選択されなかったものは、次のステップの最終咬合採得の計算において無効になる。一実施形態において、成功した咬合採得がユーザによって選択されたとき、ボタン１０７は緑色になり、成功した咬合採得が選択されなかったとき、ボタン１０７は赤色になる。したがって、ユーザは、選択された成功した咬合採得と、選択されなかったものとを容易に区別することができる。別の実施形態において、成功した咬合採得の選択は、自動的方法で完了され得る。別の実施形態において、ステップ１７０は、ユーザインタラクションなしに、全ての成功した咬合採得を自動的に選択する。さらにボタン１０８をクリックすると、Ｓ１８０のステップに進む。
【００３５】
さらに、Ｓ１８０のステップにおいて、選択された１つ以上の成功した咬合採得を使用して最終咬合採得（複数可）を計算する。
【００３６】
一実施形態において、最終咬合採得の計算は、選択された成功した咬合採得の複数の行列補間を用いる。少なくとも２つの成功した咬合採得がステップＳ１７０において選択される場合、異なる選択された成功した咬合採得に対応する全ての変換をそれぞれ単一の変換に組み合わせる。具体的に図９に示されるように、４ｘ４行列補間は、各行列を同等の値の集合に分解するステップ（Ｓ２１１）、各値の集合から対応する値を補間するステップ（Ｓ２１２）、及び補間された値の集合から行列を再構成するステップ（Ｓ２１３）を含んでよい。同等の値の集合は、移動、拡大、歪曲（全てが３つの構成要素を有するベクトルとして表される）、及び透視、四元（いずれも４つの構成要素を有するベクトルとして表される）において一致し得る。詳しくは、上述の複数の行列補間もｈｔｔｐ：／／ｄｅｖ．ｗ３．ｏｒｇ／ｃｓｓｗｇ／ｃｓｓ３−ｔｒａｎｓｆｏｒｍｓ／＃ｍａｔｒｉｘ−ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎに記載されており、その開示は、参照により本明細書に組み込まれ得る。
【００３７】
したがって、複数の行列補間の実施形態において、Ｓ１８０は、全ての選択された咬合採得からの情報を一緒に併合する方法をユーザに提供し、上歯列弓及び下歯列弓を剛性に保ちながら、変換を平均化する（すなわち、貼り合せノイズを平均化する）プロセスと見なすことができる。
【００３８】
１つのみの成功した咬合採得がステップＳ１７０において選択される場合、選択された咬合採得の変換は、先行技術の方法によって処理され得ることに留意されたい。
【００３９】
別の実施形態において、計算は、選択された成功した咬合採得に応じて費用関数の最適化を用い、すなわち、３Ｄビューの全体的マッチングを用いて、いくつかの重なりを有する全てのビューの相対配置を同時に最適化する。このプロセスにおいて再利用される咬合面は、選択された咬合採得に対応する咬合面である。つまり、Ｓ１７０において選択された咬合面は、各３Ｄ表面の配置を最適化するためにさらに使用される。
【００４０】
具体的には、全体的マッチングは、費用関数を最適化するような各３Ｄ表面の配置最適化を指す。全体的マッチングの実施形態において、上顎、下顎、及び選択された成功した咬合採得からの３Ｄ表面は、最適化される費用関数において一緒に使用されてもよい。全体的マッチングの別の実施形態において、下顎からの３Ｄ表面のサブセット、上顎からの表面のサブセット、及び選択された成功した咬合採得のサブセットは、最適化される費用関数において使用される。一実施形態において、費用関数は、３Ｄ表面の対の間の距離から計算される。３Ｄ表面の対の間の距離は、表面上の対応する最近点の間の距離から計算されてもよい。表面が離散表現を使用する場合、対応する点は、離散座標の補間を使用して得ることができる。表面上の対応する最近点の間の距離は重みづけされてよく、その重みは既定の閾値に依存し得る。既定の閾値は、対応する最近点の影響が減少する、閾値距離を表し得る。
【００４１】
３Ｄ表面Ｓ１及びＳ２の単一対の費用関数は、次のように記述され得る。
【００４２】
【数１】
2016508860.tif 000003
【００４３】
式中、指数ｉは、表面Ｓ１上の点であり、ｄｉ（Ｓ１，Ｓ２）は、その点から他の表面までの距離であり、ｗｉは重みであり、２つの表面間の初期距離及び既定の閾値にも依存し得る。
【００４４】
３Ｄ表面の全ての対の費用関数は、次のように記述され得る。
【００４５】
【数２】
2016508860.tif 000004
【００４６】
式中、（ｋ、ｌ）は、離散表面の任意の対を表し、Ｔｋ、Ｔｌは、最適化される表面変換を表す。
【００４７】
全体的マッチングは、ここで最小の二乗和関数の最小化に対応し、未知数は、変換Ｔｋ、Ｔｌである。
【００４８】
同様の最終変換を提供する、費用関数の他の変型が存在し、これは当業者に対して同じ役割を有すると考慮されるであろう。
【００４９】
１つ以上の選択された咬合採得を使用する変換の最適化は、費用関数を最適化することにより１つ以上の選択された咬合採得を使用する、下歯列弓に対する上歯列弓の配置最適化を指し得る。一実施形態において、費用関数は、３Ｄ表面の対の間の距離から計算される。３Ｄ表面の対の間の距離は、表面上の対応する最近点の間の距離から計算されてもよい。表面上の対応する最近点の間の距離は重みづけされてよく、その重みは既定の閾値に依存し得る。既定の閾値は、対応する最近点の影響が減少する、閾値距離を表し得る。
【００５０】
変換の最適化のための費用関数は、次のように記述され得る。
【００５１】
【数３】
2016508860.tif 000005
【００５２】
式中、ｂは、選択された咬合面の指数を表し、Ｂは、選択された咬合面指数のプールを表し、Ｌは、下顎からの表面のプールを表し、Ｕは、上顎からの表面のプールを表し、Ｔｂは、指数ｂを有する各咬合面の変換を表し、Ｔは、上顎に対する下顎の変換を表す。上顎は、この表現において静的であると考えられるが、この費用関数の変型が存在し、同様の最終変換を提供する。最適化される未知数は、咬合面Ｔｂの個別の変換及び下顎Ｔの全体的変換である。
【００５３】
図１０は、咬合面を有する獲得された３Ｄ表面の一部を示す。ここで、２０１は上顎を示し、２０３は下顎を示し、２０２は咬合面２０２を示す。上顎及び下顎からの累積配置誤差は、全てのメッシュの配置を同時に最適化することによって低減される。したがって、上顎と下顎との間の関係は維持され、メッシュの配置が最適化される。
【００５４】
Ｓ２２０の後、全体的３Ｄ歯列モデルを構築するための方法は、下顎及び上顎において別個にメッシュを併合し、重複領域において表面を補間することによって全体的面を生成するＳ２３０、及び穴埋め、スムージング、及びクリーニング等のメッシュ操作を組み合わせる後処理をメッシュするＳ２４０等の他のステップをさらに含むことができる。他のステップは、当業者に既知であるため、それらは本明細書において慎重に記載されていない。
【００５５】
最後に、全体的３Ｄ歯列モデルが形成され、モニターに表示される。正確な咬合採得、ならびにステップＳ２１０及びＳ２２０を使用すると、全体的３Ｄ歯列モデルの精度は大幅に向上する。
【００５６】
咬合採得のためのシステムは、全体的３Ｄ歯列モデルを構築するためのシステムのサブモジュールとして見られ得ることが理解できる。
【００５７】
この文脈において、表面は、１回の獲得で獲得された表面（１ビューとも呼ばれる）に対応し、実際にいくつかの断続面を含み得る。
【００５８】
上記実施例は、主に咬合採得のための方法及びシステム、ならびに全体的３Ｄ歯列モデルを構築するための方法及びシステムについて論じている。本発明の実施形態のうちの一部のみが説明されてきたが、本発明がその趣旨及び範囲から逸脱することなく多くの他の形態で実装され得ることは、当業者に理解される。したがって、例示の実施例及び実施形態は、制限ではなく典型例として見なされるべきである。本発明は、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な修正及び置換を含むことができる。
【図１】
2016508860.tif 000006
【図２】
2016508860.tif 000007
【図３】
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【図４（ａ）】
2016508860.tif 000009
【図４（ｂ）】
2016508860.tif 000010
【図５】
2016508860.tif 000011
【図６】
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【図９】
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【図１０】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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