JP5709466B2 - 義歯アイテムを設計および製造するためのシステム、方法、装置、およびコンピュータ読み取り可能な記憶媒体 - Google Patents

Description

本発明は、コンピュータ支援の設計および製造に関し、より詳細には、歯またはその１つ以上の部分などの義歯アイテムを設計および製造するためのシステム、方法、装置、およびコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に関する。

従来、義歯アイテムを作成することを含む歯の修復手順は、手間がかかり、かつ、時間がかかる「試行錯誤」プロセスであった。歯科医は、患者の歯および歯肉の輪郭の作成に備えて、患者の歯からプラークを除去することによって歯の修復手順を開始する。歯科医は、成形材を用いて患者の歯および歯肉の物理的歯型を捕らえることによって、患者の歯および歯肉の歯型を作成することができる。歯型は、歯科技工所に送られ、そこで、患者の歯および歯肉の物理的な三次元モデルが作成される。

歯科技工所では、技師が型にプラスターを注ぎ入れる。プラスターが乾燥し、型から外されると、成型されたプラスターを患者の歯および歯肉の物理的な三次元モデルとして用いる。歯の修復手順が、抜けた歯を人工歯に置き換えることを含む場合、技師は、患者の歯および歯肉のプラスター型を用いて抜けた歯のろう型を構築することができる。ろう型は、ポーセレンが取り付けられるメタルフレームの鋳造に用いることができる。技師は、ポーセレンの着色を調整し、ポーセレンおよびメタルフレームを窯で焼き、メタルフレームの上にポーセレンを焼成し、人工歯を作成する。技師は、ポーセレンのいくつかの追加層を人工歯に加え、患者の抜けた歯の自然の色彩特性（例、色相、彩度、およびクロミナンス）をシミュレーションすることができる。人工歯が完成すると、技師は人工歯を歯科医に戻し、歯科医はそれを調べ、人工歯の色彩特性または寸法に問題が発見された場合には、歯科技工所に再加工のためにときとして戻される。

より最近では、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）およびコンピュータ支援製造（ＣＡＭ）技術を用いて義歯アイテムが作成されている。ＣＡＤ／ＣＡＭ技術を用いることで、従来技術を用いて作られた義歯アイテムと比べてより正確に患者の口に適合する義歯アイテムを作成することができる。さらに、ＣＡＤ／ＣＡＭ技術を用いて作られた義歯アイテムは、従来技術よりもより速やかに作成することができる。例えば、Ｓｉｒｏｎａ Ｄｅｎｔａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓは、一度の外来診療中に歯の修復手順を行うために歯科専門医院で用いることができるＣｅｒｅｃ（登録商標）システムを製造している。

現在のＣＡＤ／ＣＡＭ技術を用いる場合、患者の歯および歯肉のデジタル表現は、通常、歯の修復手順の最初に作成される。すなわち、患者の歯および歯肉の三次元表面を表わすデータを取得し、デジタルデータ形式で記憶する。患者の歯および歯肉のかかるデジタル表現を用いることにはいくつかの利点がある。例えば、患者の歯および歯肉のデジタル表現を作成した直後に、歯科技師および人工歯の設計者で共用することができ、これにより歯の修復プロセスを迅速化することができる。さらに、患者の歯および歯肉のデジタル表現は、非常に正確である。

義歯アイテムの美的特性は、非常に重要である。例えば、人工歯を患者の口内で本物のように見せたり、あるいは自然に見せるために、人工歯の色彩特性は、人工歯が患者の口内に取り付けられる領域を囲んでいる歯の色彩特性に合わすことができる。従来の製造プロセスでは、職人に近い歯科技師は、技師の訓練、経験、および想像力を用いて人工歯を着色し、陰影をつけることができる。デンタルＣＡＤ／ＣＡＭシステムのオペレータは、従来の歯科技師と同等の訓練および経験を有していても、有していなくてもよい。従って、デンタルＣＡＤ／ＣＡＭシステムが、オペレータを補助し、従来技術を用いて熟練歯科技師によって作成された歯アイテムの美的特性に匹敵する、あるいはそれよりも優れた美的特性を有する義歯アイテムを作成することは有用であり得る。

現在のデンタルＣＡＤ／ＣＡＭシステムは、義歯アイテムを作成するためにフライス盤によってフライス加工されるセラミックブロックを用いることができる。歯科医は、作成する義歯アイテムの所望の美的特性（例、色むら）に基づいて、単色ブロックを選択することができる。所望の色彩特性を判断するために、例えば、歯科医は、テンプレート、もしくは、Ｖｉｄｅｎｔ製のＶＩＴＡ ｌｉｎｅａｒ ｇｕｉｄｅ ３Ｄ−Ｍａｓｔｅｒ（登録商標）などのコンピュータ化されたシェードシステムを用いることができる。一般に、かかるコンピュータ化されたシェードシステムは、半透明性などの一定の美的特性を考慮しない。さらに、単一の単色ブロックは、例えば、歯が歯肉面から咬合面へと移行する領域において、自然歯のある美的特性（歯の色相、彩度、およびクロミナンスなどの複雑な組み合わせ）を必ずしも表わすことはできない。すなわち、単一の単色ブロックもしくは多色ブロックは、自然歯には存在する漸次的な移行の色合いを表わすことができない場合が多い。

例えば、図２は、複数の義歯２０２〜２１２のシミュレーション画像またはレンダリングを示す。複数の義歯２０２〜２１２の各々は、自然歯に存在し得る１つ以上の漸次的な移行の色合いを含む。

色合いなどの自然の美的特性を有するのみならず、義歯アイテムは、理想的には、患者によって使用される場合に早期に壊れないように機械的に安定であるべきである。義歯アイテムの従来の製造においては、熟練の歯科技師は、自らの訓練および経験を適用することによって、高度の機械的安定性を有する義歯アイテムを作ることができる。上述のように、現在のデンタルＣＡＤ／ＣＡＭシステムのオペレータは、従来の歯科技師と同等の訓練を必ずしも受けない場合がある。さらに、現在のデンタルＣＡＤ／ＣＡＭシステムのオペレータは、非常に高度の機械的安定性を有する義歯アイテムを作るための十分な経験を持っていない場合がある。従って、デンタルＣＡＤ／ＣＡＭシステムが、オペレータを補助して、従来技術を用いて熟練歯科技師によって作成された歯アイテムの機械的特性に匹敵する、あるいはそれよりも優れた機械的特性を有する義歯アイテムを作成することは有用であり得る。

本明細書に記載の例示実施形態によれば、提案された義歯アイテムは、ミリングブロック内にボリュームレンダリングすることができ、予測された美的および機械的特性を表示することができる。

例示実施形態によれば、非単色デンタルブロックの陰影グラデーションは、提案された義歯アイテムの設計パラメータを表わす構造特性データに適用することができ、得られた義歯アイテムのシミュレーション画像を表示することができる。

例示実施形態によれば、提案された義歯アイテムの形状および材料特性を含むモデルを用いて、提案された義歯アイテムを作製した場合にどれくらい物理的に強固になるかを推定することができる。

例示実施形態によれば、線形、非線形、あるいは曲線グラデーションの美的特性を有するミリングブロックを用いて、提案された義歯アイテムを作製することができる。

例示実施形態によれば、ミリングブロックおよび／または歯アイテムと関連する空間的に変化する物理的および美的特性を表わすデータを用いて、提案された義歯アイテムを作製することができる。

例示実施形態によれば、提案された義歯アイテムの頑健性および推定寿命は、提案された義歯アイテムおよび歯列の形状および材料特性モデルを用いて算出することができる。

実施形態によれば、提案された義歯アイテムの変更物を提案することができる。

実施形態によれば、歯科材料の機械的特性のライブラリを表わす記憶データを用いて、提案された義歯アイテムの構造特性を算出することができる。

実施形態によれば、ミリングブロック、歯の残根、義歯アイテム（義歯アイテムと歯の残根の間の移行領域を含む）、および義歯アイテムを囲んでいる歯の美的および／または機械的特性を表わす記憶データを用いて、義歯アイテムを作成することができる。

実施形態によれば、デンタルＣＡＤ／ＣＡＭ修復デバイスのサブシステムが、オペレータを補助し、自然な美的特性と高度の機械的安定性を有する義歯アイテムを構築することができる。

本明細書に記載の例示実施形態による義歯アイテムを作成するためのプロセスのフローチャートを示す。

本明細書に記載の例示実施形態による義歯アイテムを作成するためのプロセスのフローチャートを示す。

例示実施形態による漸次的な移行の色むら特性を有する義歯アイテムのシミュレーション画像を示す。

例示実施形態による反復プロセスを示す。

例示実施形態によるミリングブロックの三次元体積内の義歯アイテムの三次元体積のシミュレーション画像を示す。

例示実施形態による患者の口内に取り付けた人工歯のシミュレーション画像を示す。

例示実施形態による人工歯および周囲の歯構造のシミュレーション画像を示す。

図１Ａ、図１Ｂ、および図３に示すプロセスを行うことができ、かつ、図２および図４乃至図６に示すシミュレーション画像を表わすデータを生成することができる例示実施形態によるシステムのシステムアーキテクチャのブロック図を示す。

本明細書に記載の例示実施形態による義歯アイテムを作成するためのプロセスを図１Ａおよび図１Ｂに示す。プロセスは、ステップＳ１００で開始される。ステップＳ１０２で、歯科医または歯科衛生士は、例えば、患者の歯（例えば、義歯アイテムが取り付けられる歯の残根を含み得る）の歯表面からプラークを除去することによって患者の口内で歯表面を準備する。

ステップＳ１０４で、患者の歯および歯肉の複数の二次元投影画像を表わすデータを生成する。例えば、カメラ（例、デジタルカメラユニット７３２）が、患者の歯および歯肉の複数画像を取り込み、周知の方法で取り込み画像に対応する画像データを生成する。ステップＳ１０６で、二次元投影画像を表わすデータを三次元デジタル歯型を表わすデータ、すなわち、患者の歯および歯肉に対応する三次元表面を表わすデジタル歯型データに変換する。二次元投影画像を表わすデータは、従来技術を用いて、生成し、デジタル歯型データに変換することができる。例えば、米国特許第６，８８５，４６４号には、ステップＳ１０４およびＳ１０６を行うのに適当な方法が開示されている。米国特許第６，８８５，４６４号の内容は全体として参照して本明細書に組み込まれる。

ステップＳ１０８で、候補義歯アイテムが推奨される。例えば、複数の義歯アイテムを表わす三次元体積データと関連する記憶された構造特性データを検索して、デジタル歯型データに基づいて、少なくとも１つの歯（またはその１つ以上の部分）がかつて存在した空間に適合する候補義歯アイテムを表わすデータを見つけることができる。候補義歯アイテムを表わす構造特性データは、例えば、先に設計されている義歯アイテムを表わすデジタルデータのライブラリから検索することができる。米国特許出願公開第２００６／００６３１３５号には、候補義歯アイテムを表わす構造特性データを推奨することが可能な画像処理システムの一例が開示されている。この特許公開の内容は全体として参照して本明細書に組み込まれる。

ステップＳ１１０で、推奨された義歯アイテムの設計パラメータを表わす構造特性データを確認し、および／または、必要に応じて編集する。例えば、オペレータは、義歯アイテムが配置される歯の残根の亀裂高をチェックし、義歯アイテムと関連する寸法を表わすデータを必要に応じて変えることができる。同様に、オペレータは、咬み合わせを確認したり、接触点を調整したりして、義歯アイテムの設計パラメータを表わす対応する構造特性データを必要に応じて変えることができる。設計パラメータを表わす構造特性データは、例えば、コンピュータモニター上に表示することができる。設計パラメータのいずれかを変更する場合、オペレータは、例えば、キーボードまたはマウスなどの入力装置を用いて変更し、変更された設計パラメータを表わす構造特性データを記憶することができる。候補義歯アイテムを表わすデータを変更して、候補義歯アイテムを表わすデータとデジタル歯型データとを用いて患者の歯および歯肉に対する義歯アイテムをサイズ調整し、および／または、配向することができる。

一例において、これらの手順は、米国特許出願公開第２００６／０００８７７６号に開示された方法で行うことができ、その内容は全体として参照して本明細書に組み込まれる。ステップＳ１１０を実行するために、他の技術を用いて行うこともできる。材料特性（例、安定性、咀嚼中に生じる力、力の方向、ねじりモーメント）をシミュレートするソフトウェアを用いて、推奨された義歯アイテムの構造特性データを確認することができる。一例において、推奨された義歯アイテムの各点における材料強度を評価して、各点が所定の最小厚さ値（ｍｉｎｉｍａｌ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｎｕｍｂｅｒ）を満たすかどうか判断することができる。別の例において、データベースに記憶することができる所定の材料特性、および、デンタルＣＡＤ／ＣＡＭシステムによって得ることができる、患者の口内で互いに接触する歯表面を表わすデータとを用いて、有限要素解析に基づいた物理的シミュレーションを行うことができる。

各々が異なる美的および／または構造特性を有する種々のミリングブロックを表わすデータを予め記憶し、選択用に利用することができる。例えば、ミリングブロックの美的特性を表わすデータは、線形、非線形、および／または曲線グラデーションの色合いおよび／または半透明領域を表わすデータを含み得る。ステップＳ１１２で、特定のミリングブロックを表わすデータは、複数のミリングブロックの美的および機械的特性を表わすデータから選択される。特定のミリングブロックに対応する識別子は、例えば、入力装置を用いてオペレータによって選択できる。あるいは、特定のミリングブロックに対応する識別子は、特定のミリングブロックの美的特性を表わす予め記憶されたデータと、歯の残根または周囲の歯の美的特性を表わすデータとに基づいて、コンピュータプロセッサ（例、プロセッサ７０４）によって選択できる。例えば、ステップＳ１０４で生成された患者の歯および歯肉を表わすデータは、患者の歯および歯肉の１つ以上の色彩を表わす色彩データを含み得、特定のミリングブロックを表わすデータは、ミリングブロックの１つ以上の色彩を表わす色彩データを含み得る。特定のミリングブロックの色彩データが、他のミリングブロックの色彩データよりも患者の歯および歯肉の色彩データとの相関がより高いことを判断することによって、プロセッサは特定のミリングブロックを選択することができる。

ステップＳ１１４について詳細に説明する前に、候補義歯アイテムと、選択されたミリングブロックとを表わすデータを用いて、候補義歯アイテムの設計パラメータを表わす構造特性データに基づいて選択されたミリングブロックから形成され得られた義歯アイテムの美的および構造的（機械的）特性（それぞれ、以下のステップＳ１１４およびＳ１２４を参照されたい）を予測することができる点に留意されたい。例えば、候補義歯アイテムを表わす予め記憶されたデータは、ステップＳ１０８でデータベースから検索することができ、このデータはステップＳ１１０で必要に応じて変更することができる。上述のように、得られた義歯アイテムの美的および機械的特性は空間的に変化し得る。例えば、半透明部分と、空間的に変わる漸次的な移行の色合いとを有するように、得られた義歯アイテムを設計することができる。

候補義歯アイテムの設計パラメータを表わす構造特性データがいったん確認され（必要に応じて編集される）（ステップＳ１１０）、ミリングブロックが選択されると（ステップＳ１１２）、ステップＳ１１４で、得られた義歯アイテム、歯の残根、および／または周囲の歯の構造的（機械的）解析が、義歯アイテム、歯の残根、および／または周囲の歯の構造特性を表わす予め記憶されたデータに基づいて行われる。例えば、義歯アイテムが取り付けられる少なくとも１つの歯の残根の応力分布を算出することができる。同様に、義歯アイテムの応力分布、および義歯アイテムを囲んでいる歯の応力分布は、咀嚼中に生じた力、これらの力の方向、およびねじりモーメントをシミュレートすることによって算出することができる。偏微分方程式を解くことを含み得る、応力分布の算出技術は、当該技術分野では周知である。例えば、有限要素解析、数値流体解析、および剛性はり（ｒｉｇｉｄ ｂｅａｍ）解析技術を用いることができる。１つ以上のこれら技術を用いることで、構造的な脆弱性があれば、その１つ以上の位置をコンピュータシステムによって識別することができる。患者の咬合および対応する咬合力をシミュレートすることができる。義歯アイテムの表面の反対に少なくとも１つの表面を有する材料の物理的特性も構造解析に含むことができる。かかる材料としては、自然歯エナメル、アマルガム、金、および／または、セラミック材料から形成されたものなどの他の義歯アイテムが挙げられる。

ステップＳ１１６で、候補義歯アイテムが特定の合格基準を満たすかどうかについて判断がなされる。例えば、ステップＳ１１４で算出された応力分布は、ステップＳ１１６で基準応力分布と比較することができる。一例において、算出された応力分布が基準応力分布未満である場合、候補義歯アイテムは、合格基準を満たすと判断することができる。１つ以上の合格基準が満たされない場合（例、応力分布が基準応力分布以上である場合）、候補義歯アイテムおよびミリングブロックの特定の組み合わせが合格基準を満たすと判断されるまで、ステップＳ１１０〜ステップＳ１１６を繰り返すことができる。

合格基準（例、構造設計要件）が満たされると、ステップＳ１１８で、ミリングブロックの三次元体積内の義歯アイテムの三次元体積を表わす位置データが生成され、オペレータに推奨される。例えば、コンピュータシステムは、形状相関アルゴリズムおよび形状誤差最小化アルゴリズムを用いて、ミリングブロックの三次元体積内の義歯アイテムの三次元体積の好ましい位置、回転度、および／または配向を算出する。好ましい位置、回転度、および／または配向は、これらのパラメータを受け入れるかまたは変更するオペレータに推奨することができる。合格基準を満たすかどうか判断するため、ある所定の条件を満たすブロックの色彩グラデーション領域（ｃｏｌｏｒ ｇｒａｄｉｅｎｔ ｆｉｅｌｄ）に構築された修復物の形状を一致させる最小化アルゴリズムを用いることができる。例えば、所定の条件とは、咬み合わせが、材料のより明るい側に向かって位置することを要する場合がある。最小化アルゴリズムは、メッシュポイントの頂点座標およびブロックの色視野に対するマトリックス式を用いて実現することができる。

ステップＳ１２０で、得られた義歯アイテム（即ち、ステップＳ１１８で生成された位置決めデータに基づいて選択されたミリングブロックから形成された義歯アイテム）のシミュレーション画像または三次元レンダリングを表わすデータを生成し、コンピュータモニター上に表示することができる。ステップＳ１２２で、オペレータは、表示画像またはレンダリングに基づいて、義歯アイテムの美的特性を変えるために、選択されたミリングブロックの体積内の義歯アイテムの体積の位置決めを表わすデータを変更することができる。例えば、オペレータは、マウス（二次元もしくは六次元）またはカーソルキーを用いて、ミリングブロックの体積内の義歯アイテムの体積の位置、回転度、および／または配向を表わすデータを変えることができる。例示実施形態において、該手順により、オペレータが義歯アイテムの体積をミリングブロックの体積の外側に位置決めすることを防止することができる。

ステップＳ１２４で、患者の口内に取り付けた場合の義歯アイテムの美的特性を示すシミュレーション画像を表わすデータを生成し、デンタルＣＡＤ／ＣＡＭシステムの表示装置上に表示、および／または、レンダリングすることができる。ボリュームレンダリング技術を用いて、義歯アイテムの美的特性を示すシミュレーション画像を生成することができる。ボリュームレンダリング技術の例は、「Ｖｏｌｕｍｅ Ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ」と題された文書に記載されており、これは、ｈｔｔｐ：／／ｅｎ．ｗｉｋｉｐｅｄｉａ．ｏｒｇ／ｗｉｋｉ／Ｖｏｌｕｍｅ＿ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ（最終アクセスは、２００９年１０月１４日）で入手可能である。一例において、グレー濃度の可視化を用いることができ、ここで、義歯アイテムの三次元体積を表わすデータの各点ごとに一次元情報（例、グレースケール値）が提供される。一例において、色濃度の可視化を用いることができ、ここで、義歯アイテムの三次元体積を表わすデータの各点ごとに三次元情報（例、赤成分値、緑成分値、青成分値）が提供される。

義歯アイテムの三次元体積を表わすデータを用いて、患者の口内に取り付けた義歯アイテムのシミュレーション画像を生成することができる。先に設計されている義歯アイテムを表わすデジタルデータのライブラリを記憶するデータベースは、例えばステップＳ１０８で、義歯アイテムの三次元体積を表わすデータを提供することができる。例えば、義歯アイテムの美的特性を表わすデータは、患者の口内における義歯アイテムの位置決めを表わすデータ、デモグラフィックデータ、義歯アイテムが取り付けられる歯の残根の美的特性を表わすデータ、および／または、周囲の歯の美的特性を表わすデータに基づいて生成することができる。一例として、周囲の歯の美的特性は、欧州特許第０８３７６５９号に開示された技術を用いて取得することができ、その内容は全体として参照して本明細書に組み込まれる。

ステップＳ１２４におけるシミュレーション画像を表わすデータは、義歯アイテムの美的特性を表わすデータを含み、義歯アイテムの体積を表わすデータ、ミリングブロックの体積を表わすデータ、およびミリングブロックの美的特性を表わす関連データに基づいて生成することができる。一例において、美的特性を表わすデータは、レイトレーシング技術およびレイキャスティング技術などの公知技術を用いて、シミュレートされた照明条件および視野角に基づいて生成することができる。レイキャスティング技術を用いる場合、コンピュータ画面上に表示されるピクセルごとに、義歯アイテムの体積を通じてシミュレート光を投影し、反射、吸収、屈折、および陰影の効果を算出する。別の技術を用いて、義歯アイテムの体積を所定の厚さのスライスに分割することができ、これは互いに重ねてレンダリングされる。図２は、例えば、人工歯２１０の表示またはレンダリングに用いることができるミリングブロックの長方形スライス２１４〜２２２を示す。かかる技術は、比較的基本的なビデオグラフィックカードを用いて使用することができる。ボリュームレンダリングアルゴリズムを使用することもできる。例えば、「Ｉｍａｇｅ−Ｂａｓｅｄ Ｖｏｌｕｍｅ Ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ ｗｉｔｈ Ｏｐａｃｉｔｙ Ｌｉｇｈｔ Ｆｉｅｌｄｓ」（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｃｉ．ｕｔａｈ．ｅｄｕ／〜ｍｉｒｉａｈ／ｒｅｓｅａｒｃｈ／ｉｂｖｒで入手可能、最終アクセスは、２００９年９月２５日）と題されたＭｅｙｅｒらによる刊行物、および、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｇｒａｐｈｉｃｓ，ｖｏｌ．６，ｎｏ．３，ｐｐ．１９６−２０７，Ｊｕｌｙ−Ｓｅｐｔ．２０００の「Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｖｏｌｕｍｅ Ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ」と題されたＮｏｏｒｄｍａｎｓらによる刊行物は、用いることができる適当なボリュームレンダリングアルゴリズムの例について記載しており、これらは両方とも全体として参照して本明細書に組み込まれる。ボリュームレンダリングアルゴリズムは、演算量が多い場合がある。

ステップＳ１２６で、１つ以上の合格基準（例、義歯アイテムの美的特性）が満たされるかどうかの指示を受信する。例えば、義歯アイテムのシミュレートされた美的特性をコンピュータモニター上に表示することができ、オペレータは、キーボードまたはマウスなどの入力装置を用いて、シミュレートされた美的特性が許容可能であるかどうかを示すことができる。あるいは、許容性は、所定の合格基準に基づいて自動的に判断することができる。一例として、患者の歯および歯肉の美的特性を表わすデータと、義歯アイテムの美的特性を表わすデータとを相関させて、合格基準が満たされたかどうか判断することができる。

義歯アイテムの１つ以上の合格基準を満たさないと判断された場合、ミリングブロックの体積内の義歯アイテムの体積の特定の位置決めが合格基準を満たすと判断されるまで、ステップＳ１２２〜ステップＳ１２６を繰り返すことができる。例えば、選択されたミリングブロックの体積内の義歯アイテムの体積の位置決めを表わすデータをステップＳ１２２で変更するため、オペレータは、入力装置を用いて、選択されたミリングブロックの表示体積内の義歯アイテムの表示体積を回転、および／または、変換することができる。デンタルＣＡＤ／ＣＡＭシステムによって歯の修復プロセスを行う場合、マルチプルビューを支援することができ、オペレータは、例えば、ラジオボタンを用いて、デンタルＣＡＤ／ＣＡＭシステムの表示装置上に表示させる種々の特徴（例、歯の残根または周囲の歯）を選択あるいは非選択することができる。

ステップＳ１２６で、義歯アイテムと関連する合格基準を満たすと判断された場合、選択されたミリングブロックと、選択されたミリングブロックの体積内の義歯アイテムの体積の位置決めを表わすデータ（例、選択されたミリングブロックの表示体積内の義歯アイテムの表示体積をオペレータが位置決めした結果、ステップＳ１２２で自動的に生成されたもの）とを、ステップＳ１２８で、コンピュータメモリ装置に記憶し、および／または、転送先に送る。例えば、選択されたミリングブロックの体積内の義歯アイテムの体積の位置決めを表わすデータと、選択されたミリングブロックとを含むファイルは、ネットワークを通じて別のコンピュータ（例、フライス盤のコンピュータ、または他のものなど）に送信することができ、および／または、選択されたミリングブロックを表わすデータをフライス盤が配置されている所の電子メールアドレスに送信することができる。あるいは、選択されたミリングブロックの体積内の義歯アイテムの体積の位置決めを表わすデータと、選択されたミリングブロックとを、通信バスを通じて、フライス機能を行うサブシステム（例、コンピュータ化されたフライス装置７３４）に送信することができ、１つ以上のコンベヤベルトおよびロボットアームなどの機械化サブシステムを用いて、フライス機能を行うサブシステムに選択されたミリングブロックを送達することができる。

ステップＳ１３０で、フライス盤は、ミリングブロックの体積内の義歯アイテムの体積の位置決めを表わすデータを用いて、ミリングブロックをフライス加工する切断アームを制御し、ステップＳ１１０で特定された構造特性（例、寸法など）と、ステップＳ１２０および／またはステップＳ１２４でシミュレートした美的特性（例、漸次的な移行の色合い）とを有する義歯アイテムを形成する。プロセスは、ステップＳ１３２で終了する。

図３は、例示実施形態による、義歯アイテムを設計する反復プロセスを示す。プロセスは、ステップＳ３００で開始する。ステップＳ３０２で、設計パラメータを表わす構造特性データを受信する。例えば、本実施形態に従って構築され、動作するデンタルＣＡＤ／ＣＡＭシステムのオペレータが入力装置を用いて、作成する義歯アイテムのサイズ、および／または、寸法を入力する。さらに、入力装置を用いて、オペレータは、義歯アイテムの咬み合わせ、および／または、接触点を特定することができる。ステップＳ３０４で、デモグラフィックデータを受信する。例えば、オペレータは、作成される義歯アイテム（例、キャップ、クラウン、またはブリッジ）が取り付けられる歯に対応する歯数を入力することができる。

ステップＳ３０６で、特定のミリングブロックが、ステップＳ３０２およびＳ３０４で受信したデータに基づいて推奨される。オペレータが、推奨されたミリングブロックに納得すると、オペレータは、ステップＳ３０８で、推奨されたミリングブロックを確認することができる。オペレータは、例えば、ステップＳ３０８で、利用可能なミリングブロックのリストから別のミリングブロックを選択することもできる。

ステップＳ３１０で、選択されたミリングブロックの１つ以上のパラメータを表わすデータを受信する。例えば、選択されたミリングブロックが形成されるセラミック材料の引張り強度の１つ以上の値、および／または、ミリングブロックの構造的および／または美的特性に関する他の種類の値を表わすデータは、データベースから検索することができる。ステップＳ３１２で、ミリングブロックの体積内の義歯アイテムの体積の位置決めを表わすデータが生成され、少なくとも部分的に、ステップＳ３０２で受信した設計パラメータデータと、ステップＳ３０４で受信したデモグラフィックデータと、およびステップＳ３１０で受信したミリングブロックパラメータデータとに基づいてオペレータに推奨される。ステップＳ３１４で、デンタルＣＡＤ／ＣＡＭシステムは、ステップＳ３１２で生成された位置決めデータを用いて、ミリングブロック内の義歯アイテムのシミュレーション画像を表わすデータを生成し、表示する。例えば、ステップＳ３１４で、デンタルＣＡＤ／ＣＡＭシステムは、図４に示すように、ミリングブロック４０４の体積内の義歯アイテム４０２の体積を表示することができる。

ミリングブロックの体積内の義歯アイテムの体積を表わす現在の位置決めデータを用いて義歯アイテムをミリングブロックからフライス加工すると、得られた義歯アイテムは特定の美的特性を有する。これらの美的特性が許容可能であるかどうか判断するため、ステップＳ３１４で、得られた義歯アイテムの三次元オーバーレイのシミュレーション画像を表わすデータを生成し、表示することができる。三次元オーバーレイのシミュレーション画像を表わすデータは、ミリングブロック、得られた義歯アイテム、義歯アイテムが取り付けられる歯の残根、および／または、周囲の歯を表わすデータを含み得る。

さらに、デンタルＣＡＤ／ＣＡＭシステムは、例えば、図５に示すように、患者の口内の周囲の歯５０４と５０６の間に取り付けた人工歯５０２を表わすデータを含む三次元オーバーレイのシミュレーション画像を表わすデータを生成し、表示することができる。デンタルＣＡＤ／ＣＡＭシステムは、シミュレーション画像６０６〜６１２を表わすデータを（オペレータ入力有りまたは無し）で生成し、（オペレータ入力有りまたは無し）で表示することもでき、それぞれは、例えば、図６に示すように、異なる照明条件のシミュレーションに対応することができる。一例において、照明条件は、シーンのボリュームレンダリング中にシミュレーションした光の境界条件によって決定することができる。例えば、照明条件は、（歯の後側から、あるいは、歯の前側から）歯を照明する光源を用いて決定することができる。当然のことながら、これらの手順は、オペレータ入力有りまたは無しで自動的に行うこともできる。

ステップＳ３１４で、得られた義歯アイテムのシミュレーション画像または三次元レンダリングを表わす表示データを生成し、コンピュータモニター上に表示することができる。ステップＳ３１６で、オペレータは、選択されたミリングブロックの体積内の義歯アイテムの体積を表わす位置決めデータを変更し、ステップＳ１２２を参照しながら上述したものと同様の方法で義歯アイテムの美的特性を変えることができる。

ステップＳ３１８で、義歯アイテムの美的特性を表わすデータを含む、１つ以上のシミュレーション画像を表わすデータを生成し、デンタルＣＡＤ／ＣＡＭシステムの表示装置上に表示またはレンダリングすることができる。ステップＳ３２０で、異なるミリングブロックを選択するかどうかの指示を受信する。例えば、デンタルＣＡＤ／ＣＡＭシステムのオペレータは、キーボードまたはマウスなどの入力装置を用いて、異なるミリングブロックが必要であるかどうか示すことができる。異なるミリングブロックを選択するという指示をステップＳ３２０で受信した場合、異なるミリングブロックをもはや必要としなくなるまでステップＳ３０８〜ステップＳ３１８を繰り返すことができる。

一方、異なるミリングブロックを選択しないという指示をステップＳ３２０で受信した場合、義歯アイテムの美的特性のシミュレーションが許容可能であるかどうかの指示をステップＳ３２２で受信する。例えば、義歯アイテムの美的特性は、表示装置上に表示することができ、オペレータは、キーボードまたはマウスなどの入力装置を用いて、美的特性のシミュレーションが許容可能であるかどうか示すことができる。あるいは、許容性は、所定の合格基準に基づいて自動的に判断することができる。

ステップＳ３２２で、義歯アイテムの美的特性のシミュレーションが許容可能ではないと判断された場合、特定のミリングブロックの体積内の義歯アイテムの体積の特定の位置決めが、許容可能な美的特性のシミュレーションを生成すると判断されるまでステップＳ３１６〜ステップＳ３２０を繰り返すことができる。ステップＳ３２２で、義歯アイテムの美的特性のシミュレーションが許容可能であると判断された場合、ステップＳ３２４で、選択されたミリングブロックと、選択されたミリングブロックの体積内の義歯アイテムの体積の位置決めを表わすデータをステップＳ１２８およびＳ１３０に対して上述したように出力し、および／または、フライス加工することができる。

プロセスはステップＳ３２６で終了する。例示実施形態において、フライス盤は、ミリングブロックの体積内の義歯アイテムの体積を表わすデータを用いて、フライス盤の切断アームを制御し、ミリングブロックをフライス加工して、ステップＳ３０２で特定された構造特性（例、寸法など）と、ステップＳ３１８および／またはＳ３１４でシミュレーションした美的特性（例、漸次的な移行の色合い）とを有する義歯アイテムをステップＳ３２６で生成することができる。

本明細書に記載の例示態様は、ハードウェア、ソフトウェア、またはその組み合わせで実施することができ、かつ、１つ以上のコンピュータシステムまたは他の処理システムで実施することができる。本明細書に記載の作業の一部または全部を行うのに有用な機械としては、汎用デジタルコンピュータまたは同様装置が挙げられる。

実際には、１つの例示実施形態は、本明細書に記載の機能を実行するように装備されている１つ以上のコンピュータシステムを用いる。かかるコンピュータシステム７００の一例を図７に示す。

コンピュータシステム７００は、少なくとも１つのコンピュータプロセッサ７０４を備える。プロセッサ７０４は、通信インフラ７０６（例、通信バス、クロスオーバーバーデバイス、またはネットワーク）に接続される。例示のコンピュータシステム７００について種々のソフトウェア実施形態を本明細書で説明しているが、この説明を閲読することによって、当該技術分野（単数または複数）の当業者には、他のコンピュータシステムおよび／またはアーキテクチャを用いて本発明を実施する方法が明らかになるであろう。

コンピュータシステム７００は、ビデオグラフィック、テキスト、および他のデータを通信インフラ７０６から（またはフレームバッファ（図示せず）から）転送し、表示装置（または他の出力装置）７３０上に表示させる表示インタフェース（または他の出力インタフェース）７０２も備える。

さらに、コンピュータシステム７００は、メインメモリ７０８（ランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）が好ましい）を備え、さらに、二次メモリ７１０を備えてもよい。二次メモリ７１０は、例えば、ハードディスクドライブ７１２、および／または、リムーバブル記憶ドライブ７１４（例、フロッピー（登録商標）ディスクドライブ、磁気テープドライブ、光ディスクドライブなど）を含んでもよい。リムーバブル記憶ドライブ７１４は、周知の方法で、リムーバブル記憶ユニット７１８に読み書きする。リムーバブル記憶ユニット７１８は、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、磁気テープ、光ディスクなどであってもよく、これは、リムーバブル記憶ドライブ７１４によって読み書きされる。リムーバブル記憶ユニット７１８は、コンピュータソフトウェア命令、および／または、データを内部に記憶したコンピュータ使用可能な記憶媒体を備えてもよい。

別の実施形態では、二次メモリ７１０は、コンピュータシステム７００にロードされるコンピュータ実行可能なプログラムまたは他の命令を記憶する他のコンピュータ読取可能なメディアを備えてもよい。かかるデバイスは、リムーバブル記憶ユニット７２２およびインタフェース７２０（例、ビデオゲームシステムで用いるものと同様のプログラムカートリッジおよびカートリッジインタフェース）と；リムーバブルメモリチップ（例、消去プログラム可能読取り専用メモリ（「ＥＰＲＯＭ」）またはプログラム可能読取り専用メモリ（「ＰＲＯＭ」））および関連メモリソケットと；リムーバブル記憶ユニット７２２からコンピュータシステム７００にソフトウェアおよびデータを転送可能な他のリムーバブル記憶ユニット７２２およびインタフェース７２０とを備えてもよい。

コンピュータシステム７００は、コンピュータシステム７００および外部デバイス（図示せず）間でソフトウェアおよびデータを転送可能な通信インタフェース７２４を備えてもよい。通信インタフェース７２４の例としては、モデム、ネットワークインタフェース（例、イーサネット（登録商標）カード）、通信ポート（例、ユニバーサル・シリアル・バス（「ＵＳＢ」）ポートまたはＦｉｒｅＷｉｒｅ（登録商標）ポート）、パーソナルコンピュータメモリカード国際協会（「ＰＣＭＣＩＡ」）インタフェースなどが挙げられる。通信インタフェース７２４を介して転送されるソフトウェアおよびデータは、信号形式であり、これは、通信インタフェース７２４によって送信および／または受信が可能な電気信号、電磁信号、光信号、または他のタイプの信号であり得る。信号は、通信パス７２６（例、チャネル）を介して通信インタフェース７２４に提供される。通信パス７２６は、信号を運び、ワイヤもしくはケーブル、ファイバーオプティクス、電話回線、セルリンク、無線周波数（「ＲＦ」）リンクなどを用いて実施することができる。

コンピュータシステム７００は、デジタルカメラユニット７３２によって捕捉される画像を表わすデータを生成するデジタルカメラユニット７３２を備えてもよい（例、上述のステップＳ１０４を参照されたい）。デジタルカメラユニット７３２によって生成されたデータは、プロセッサ７０４によって処理され、および／または、二次メモリ７１０に記憶することができ、例えば、本明細書に記載の１つ以上の方法で用いることができる。さらに、コンピュータシステム７００は、切断アームを制御し、受信命令に基づいてミリングブロックをフライス加工するフライス装置７３４（コンピュータ化されていてもいなくてもよい）を備えてもよい。

本明細書で使用する「コンピュータプログラム媒体」および「コンピュータ使用可能な媒体」という字句は、一般に、リムーバブル記憶ドライブ７１４と一緒に使用されるリムーバブル記憶ユニット７１８のことを言うのに用いることができ、例えば、ハードディスクドライブ７１２に取り付けられたハードディスクである。これらのコンピュータプログラム製品は、ソフトウェアをコンピュータシステム７００に提供する。本発明は、１つ以上のかかるコンピュータプログラム製品として実施もしくは具現化することができる。

コンピュータプログラム（「コンピュータ制御ロジック」とも呼ばれる）は、メインメモリ７０８および／または二次メモリ７１０に記憶される。コンピュータプログラムは、通信インタフェース７２４を介しても受信することができる。かかるコンピュータプログラムは、コンピュータプロセッサ７０４によって実行された場合に、本明細書に記載され、かつ、例えば、図１Ａ、図１Ｂ、および図３に示す手順をコンピュータシステム７００が行うことが可能な命令を含む。従って、かかるコンピュータプログラムは、コンピュータシステム７００全体を制御することができる。

ソフトウェアを用いて実施される本明細書に記載の例示実施形態において、ソフトウェアは、コンピュータ読取可能な記憶媒体に記憶することができ、リムーバブル記憶ドライブ７１４、ハードドライブ７１２、または通信インタフェース７２４を用いてコンピュータシステム７００にロードすることができる。プロセッサ７０４によって実行された場合、制御ロジック（ソフトウェア）によりプロセッサ７０４に本明細書に記載の手順を行わせる。

ハードウェアを用いて主に実施される本明細書に記載の例示実施形態において、ハードウェアは、例えば、特定用途向け集積回路（「ＡＳＩＣ」）などのハードウェアコンポーネントである。本明細書に記載の機能を行うようにかかるハードウェア構成を実施することは、本明細書に鑑みて当該技術分野（単数または複数）の当業者には明らかであろう。

あるいは、本明細書に記載の例示実施形態は、ハードウェアおよびソフトウェア両方の組み合わせを用いて実施することができる。

本明細書に鑑みて当該技術分野（単数または複数）の当業者が理解するように、本明細書に記載の例示態様は、単一のコンピュータを用いて、もしくは、各々が上述した種々の機能を行うための制御ロジックでプログラムされた複数のコンピュータを備えるコンピュータシステムを用いて実施することができる。

上述の種々の実施形態は、単なる例として説明しており、限定するものではない。本発明の精神および範囲から逸脱せずに形態および細部に対して種々の変形（例、異なるハードウェア、通信プロトコルなど）を施すことが可能であることが、当該技術分野（単数または複数）の当業者には明らかであろう。従って、本発明は、上述の例示実施形態のいずれにも限定されるべきではなく、以下の特許請求の範囲およびそれらの均等物のみに従って定義されるべきである。

前述の説明は、候補義歯アイテムを表わすデータを分析し、このデータを用いて形成されて得られた義歯アイテムが許容可能な美的および構造特性を有しているかどうか判断する例示実施形態に関連させて説明した。しかしながら、本開示および本発明は、その機能にのみ限定するものではない。実際、ミリングブロックから義歯アイテムを直接形成することも本発明の範囲内である。当業者であれば、本発明を鑑みて、仮にあったとしても、歯をもつ動物に対する義歯アイテムを設計し、評価し、形成するために上述の方法（単数または複数）の種々のステップをどのように適用するか分かるであろう。

さらに、本明細書に記載の機能を強調する添付図面は、例示実施例として示されていることを理解すべきである。本発明のアーキテクチャは十分に柔軟性をもって設定可能であるため、図面に示す以外の方法で利用（かつ、ナビゲート）することができる。

さらに、本明細書に記載の例示実施形態は、義歯アイテムの分析、および／または、シミュレーションに限定されない。本明細書に記載の例示実施形態は、材料のブロックから形成することができる実質的に任意のアイテムの分析、および／または、シミュレーションに使用することができる。さらに、オペレータが本明細書の手順のある機能を行うことに関連させて本明細書で説明しているが、他の例において、手順はオペレータ入力無しで完全に自動的に行うことができることを理解すべきである。

さらに、添付された要約書の目的は、米国特許商標庁、および、特許あるいは法律の用語および／または言い回しに精通していない一般人、特に、科学者、技師、および当該技術分野（単数または複数）の医師が、本明細書に開示の技術的主題の性質および本質について大雑把な調査から迅速に判断できるためのものである。要約書は、決して本発明の範囲を限定しようとするものではない。

Claims (12)

1. 義歯アイテムを表わす義歯アイテムデータを評価するための方法であって、前記方法が、
   １つ以上の歯表面（５０４、５０６）に対応する三次元表面を表わす表面データを含む歯型データを取得するステップ（Ｓ１０６）と、
   前記歯型データに基づいて、前記義歯アイテムデータに含まれる前記表面データを生成するステップ（Ｓ１０８）と、
   前記義歯アイテム（２０２〜２１２、４０２、５０２、６０２）の三次元表面を表わす表面データを含む義歯アイテムデータを取得するステップ（Ｓ１１０）と、
   対応するミリングブロック（４０４）の三次元体積を表わす体積データを含むミリングブロックデータを取得するステップ（Ｓ１１２）と、
   前記義歯アイテムデータおよび前記ミリングブロックデータに基づいて、前記義歯アイテム（２０２〜２１２、４０２、５０２、６０２）と関連する１つ以上の所定の特性が所定の合格基準を満たすかどうか判断するステップ（Ｓ１２６）であって、前記判断するステップ（Ｓ１２６）が、コンピュータプロセッサ（７０４）によって少なくとも部分的に行われ、前記義歯アイテム（４０２、５０２、６０２）と関連する１つ以上の所定の特性が応力分布を含み、前記ステップ（Ｓ１２６）が前記応力分布を基準応力分布と比較するステップを含む、ステップ（Ｓ１２６）と、
   を含む、方法。
2. 前記所定の合格基準が、前記義歯アイテム（４０２、５０２、６０２）の物理的構造の要件を含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記義歯アイテムデータおよび前記ミリングブロックデータに基づいて前記義歯アイテム（４０２、５０２、６０２）の構造解析を行うステップ（Ｓ１１４）であって、前記ミリングブロックデータが、前記ミリングブロックの１つ以上の構造特性を表わす構造特性データを含む、ステップ（Ｓ１１４）、をさらに含む、請求項１または請求項２に記載の方法。
4. 前記義歯アイテムデータおよび前記ミリングブロックデータを出力するステップをさらに含む、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記義歯アイテムデータおよび前記ミリングブロックデータに基づいて物理的義歯アイテムをミリングするステップ（Ｓ１３０）をさらに含む、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記ミリングブロック（４０４）の体積内に前記義歯アイテム（４０２、５０２、６０２）の体積の位置決めを表わす位置決めデータを生成するステップ（Ｓ１１８）と、
   前記義歯アイテムデータ、前記ミリングブロックデータ、および前記位置決めデータに基づいて、前記義歯アイテム（２０２〜２１２、４０２、５０２）の１つ以上の美的特性を表わす美的特性データを生成するステップ（Ｓ１２０）と、
   をさらに含む、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記１つ以上の美的特性が、前記義歯アイテム（２０２〜２１２）の少なくとも一部の色相、彩度、クロミナンス、および半透明性を含む、請求項６に記載の方法。
8. 前記位置決めデータが、形状相関アルゴリズムまたは形状誤差最小化アルゴリズムに基づいて生成される、請求項６または請求項７に記載の方法。
9. 義歯アイテム（２０２〜２１２）を表わす義歯アイテムデータを評価するためのシステムであって、前記システムが、
   前記義歯アイテム（４０２、５０２、６０２、２０２〜２１２）の三次元表面を表わす表面データを含む義歯アイテムデータと、ミリングブロック（４０４）の三次元体積を表わす体積データを含むミリングブロックデータと、１つ以上の歯表面（５０４、５０６）に対応する三次元体積を表わす表面データを含む歯型データとを記憶する少なくとも１つの記憶ユニット（７０８、７１０、７１２、７１４、７１８）と、
   前記義歯アイテム（２０２〜２１２、４０２、５０２、６０２）と関連する１つ以上の所定の特性が、前記義歯アイテムデータおよび前記ミリングブロックデータに基づいて所定の合格基準（Ｓ３２２）を満たすかどうかを判断し、前記歯型データを用いて前記義歯アイテムデータに含まれる前記表面データを生成するプロセッサ（７０４）であって、前記義歯アイテム（４０２、５０２、６０２）と関連する１つ以上の所定の特性が応力分布を含み、前記プロセッサ（７０４）が前記応力分布を基準応力分布と比較する、プロセッサ（７０４）と、
   を備える、システム。
10. 前記所定の合格基準が、前記義歯アイテムの物理的構造の要件を含み、
    前記プロセッサ（７０４）が、前記義歯アイテムデータおよび前記ミリングブロックデータに基づいて、前記義歯アイテムの構造解析（Ｓ１１４）を行い、
    前記ミリングブロックデータが、前記ミリングブロック（４０４）の１つ以上の構造特性を表わす構造特性データを含み、
    前記プロセッサ（７０４）が、前記義歯アイテムデータおよび前記ミリングブロックデータを出力する、請求項９に記載のシステム。
11. 前記プロセッサ（７０４）が、前記義歯アイテムデータおよび前記ミリングブロックデータに基づいて、物理的義歯アイテムをフライス加工させ、
    前記プロセッサ（７０４）が、前記ミリングブロック（４０４）の体積内に前記義歯アイテム（２０２〜２１２、４０２、５０２、６０２）の体積の位置決めを表わす位置決めデータを生成し、
    前記プロセッサ（７０４）が、前記義歯アイテムデータ、前記ミリングブロックデータ、および前記位置決めデータに基づいて、前記義歯アイテムの１つ以上の美的特性を表わす美的特性データを生成する、請求項９または請求項１０に記載のシステム。
12. 前記１つ以上の美的特性が、前記義歯アイテムの少なくとも一部の色相、彩度、クロミナンス、および半透明性を含み、前記位置決めデータが、形状相関アルゴリズムまたは形状誤差最小化アルゴリズムに基づいて生成される、請求項１１に記載のシステム。

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