JPH105248A - ハンドピースの操作表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ハンドピース１に取り付けられた切削子３に
よって、歯牙模型２がどのように切削されるのかが観察
できず、ハンドピース１の操作指導の精度が低かった。 【解決手段】 ハンドピース１の３次元的な動きをハン
ドピースセンサ４で検出し、その検出結果から切削子３
の３次元的な位置を算出し、算出結果と切削子３の形状
とによる３次元的な切削子３の動きの映像と、歯牙模型
２の映像とを合成してモニター装置７に表示する。この
結果、これまで観察できなかった歯牙模型２に対する切
削子３の切削の様子が観察でき、ハンドピース１の操作
指導に大変役立つ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、切削子による歯牙
の切削状態を視覚表示する装置に関するもので、特にハ
ンドピースの操作指導や治療に用いて好適な技術であ
る。

【０００２】

【従来の技術】患者の歯牙（被切削物の一例）をハンド
ピースに設けられた切削子で切削する場合、歯牙に対し
て切削子を適正な方向から切削する必要があるととも
に、適正な切削量とする必要がある。このため、例えば
ハンドピースの操作指導においては、操作を習得しよう
とする者に対して、適切な指導が必要となる。

【０００３】このようなハンドピースの操作指導のため
に、特開平５−３４４９８０号公報に示す技術が知られ
ている。この技術は、ハンドピースの３次元の動きを複
数の加速度センサを用いて検出し、検出されたハンドピ
ースの３次元の動きをモニター装置等に表示するもので
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に開示される技術では、ハンドピースの動きだけが表
示されるものであるため、ハンドピースに取り付けられ
た切削子によって、歯牙が実際どのような方向からどの
ように切削されるのかが分からず、高い精度の指導がで
きない不具合を有していた。

【０００５】一方、治療現場では、患者毎に歯牙等の被
切削物の形状が異なるとともに、治療時に被切削物の３
次元形状が把握できない場合があり、患者の被切削物の
形状と、切削子の３次元位置とをオーバーラップしてモ
ニタリングできるような装置の開発が望まれていた。

【０００６】

【発明の目的】本発明の目的は、ハンドピースに取り付
けられた切削子によって、被切削物が実際どのような方
向から、どのように切削されるのかが把握できるハンド
ピースの操作表示装置の提供にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明では次の手段を採用する。 〔請求項１の手段〕ハンドピースの操作表示装置は、切
削子が装着されたハンドピースの傾きを含む３次元位置
を検出するハンドピース位置検出手段と、前記位置検出
手段によって検出された前記ハンドピースの３次元位置
に基づいて、前記切削子の傾きを含む位置を算出する切
削子位置算出手段と、前記切削子によって切削される被
切削物の３次元形状を記憶する被切削物形状記憶手段
と、画像表示するためのモニター装置と、前記切削子位
置算出手段で算出された前記切削子の映像と前記被切削
物形状記憶手段の記憶する被切削物の映像とを合成して
前記モニター装置に出力する映像出力手段とを備える。

【０００８】〔請求項１の作用および効果〕ハンドピー
スが操作されると、ハンドピース位置検出手段がハンド
ピースの傾きを含む３次元位置を検出し、その検出デー
タをもとに、切削子位置算出手段が切削子の傾きを含む
位置を算出する。そして、映像出力手段は、切削子の位
置に切削子の映像と、被切削物形状記憶手段の記憶する
被切削物の映像とを合成してモニター装置に画像出力す
る。この結果、モニター装置には、ハンドピースの操作
に伴う切削子の映像と、被切削物の映像とが同時に表示
されるため、モニター装置を観察することによって、被
切削物に対する切削子の動きが観察できる。

【０００９】〔請求項２の手段〕請求項１のハンドピー
スの操作表示装置は、前記切削子位置算出手段によって
検出された前記切削子の３次元軌跡を算出する切削軌跡
算出手段を備え、前記映像出力手段は、前記切削軌跡算
出手段で算出された前記切削子の移動軌跡映像と、前記
被切削物形状記憶手段の記憶する被切削物の形状映像と
を合成して前記モニター装置に出力することを特徴とす
る。

【００１０】〔請求項２の作用および効果〕ハンドピー
スが操作されると、切削軌跡算出手段が切削子の表面の
移動軌跡を算出する。そして、切削子の表面の移動軌跡
は、モニター装置に画像表示されるため、モニター装置
を観察することによって、被切削物に対して切削子がど
のように動いたかが観察できる。

【００１１】〔請求項３の手段〕請求項１または請求項
２のハンドピースの操作表示装置は、前記切削子の形状
を記憶する切削子形状記憶手段と、前記切削子位置算出
手段によって検出された前記切削子の３次元軌跡と、前
記切削子形状記憶手段の記憶する前記切削子の形状情報
とから、前記切削子表面の移動軌跡を算出する切削軌跡
算出手段とを備え、前記映像出力手段は、前記切削軌跡
算出手段で算出された前記切削子表面の移動軌跡映像
と、前記被切削物形状記憶手段の記憶する被切削物の形
状映像とを合成して前記モニター装置に出力することを
特徴とする。

【００１２】〔請求項３の作用および効果〕ハンドピー
スが操作されると、切削軌跡算出手段が切削子の表面の
移動軌跡を算出する。そして、切削子の表面の移動軌跡
は、被切削物の形状とともにモニター装置に画像表示さ
れるため、モニター装置を観察することによって、被切
削物に対して切削子がどのように動き、どれだけ削られ
るかが観察できる。

【００１３】〔請求項４の手段〕請求項３のハンドピー
スの操作表示装置は、前記切削軌跡算出手段の算出した
切削子表面の移動軌跡から、前記切削子の表面軌跡のう
ちの最も外側の軌跡形状である切削形状を求める切削形
状算出手段と、前記被切削物形状記憶手段の記憶する被
切削物形状と前記切削形状算出手段で求めた切削形状と
の交差部分である形成欠損形状を求める欠損形状算出手
段とを備え、前記被切削物形状記憶手段の記憶する被切
削物の形状は、前記欠損形状算出手段で求めた形成欠損
形状が除かれて更新されることを特徴とする。

【００１４】〔請求項４の作用および効果〕ハンドピー
スが操作されると、切削軌跡算出手段の算出結果を基
に、切削形状算出手段が切削子の表面軌跡のうちの最も
外側の軌跡形状である切削形状を求める。欠損形状算出
手段が、被切削物形状記憶手段の記憶する被切削物形状
と切削形状算出手段で求めた切削形状との交差部分であ
る形成欠損形状を求める。そして、被切削物形状記憶手
段の記憶する被切削物の形状は、欠損形状算出手段で求
めた形成欠損形状が除かれて更新されるため、モニター
装置には、切削子によって切削された被切削物の形状
と、切削子の表面の移動軌跡とがモニター装置に同時に
画像表示される。このため、モニター装置を観察するこ
とによって、切削子によって、被切削物が実際どのよう
に切削されるのかが観察できる。

【００１５】〔請求項５の手段〕請求項４のハンドピー
スの操作表示装置において、前記映像出力手段は、前記
欠損形状算出手段で求めた形成欠損形状の形状映像を、
前記モニター装置に出力可能に設けられたことを特徴と
する。

【００１６】〔請求項５の作用および効果〕欠損形状算
出手段で求めた形成欠損形状をモニター装置で画像表示
することによって、切削子によって切削された形状のみ
が容易に分かる。

【００１７】〔請求項６の手段〕請求項１ないし請求項
５のいずれかに記載のハンドピースの操作表示装置にお
いて、前記ハンドピースを複数用いるとともに、それぞ
れの前記ハンドピースにおける前記切削子表面の３次元
位置を前記ハンドピース位置検出手段および前記切削子
位置算出手段で別々に算出し、前記映像出力手段は、そ
れぞれの前記切削子の映像と前記被切削物の形状映像と
の合成映像を、１つの前記モニター装置の画面に別々に
表示可能に設けられたことを特徴とする。

【００１８】〔請求項６の作用および効果〕複数のハン
ドピースの動きによる複数の切削子の動きを、１つのモ
ニター装置の画面に別々に表示することにより、１度に
複数のハンドピースの操作指導を効率良く行うことがで
きる。

【００１９】〔請求項７の手段〕ハンドピースの操作表
示装置は、切削子が装着されたハンドピースの傾きを含
む３次元位置を検出するハンドピース位置検出手段と、
前記位置検出手段によって検出された前記ハンドピース
の３次元位置に基づいて、前記切削子の傾きを含む位置
を算出する切削子位置算出手段と、前記切削子によって
切削される被切削物の３次元形状を測定する被切削物形
状測定手段と、画像表示するためのモニター装置と、前
記切削子位置算出手段で算出された前記切削子の映像と
前記被切削物形状測定手段の測定する被切削物の映像と
を合成して前記モニター装置に出力する映像出力手段と
を備える。

【００２０】〔請求項７の作用および効果〕ハンドピー
スが操作されると、ハンドピース位置検出手段がハンド
ピースの傾きを含む３次元位置を検出し、その検出デー
タをもとに、切削子位置算出手段が切削子の傾きを含む
位置を算出する。そして、映像出力手段は、切削子の位
置に切削子の映像と、被切削物形状測定手段の測定する
被切削物の映像とを合成してモニター装置に画像出力す
る。この結果、モニター装置には、ハンドピースの操作
に伴う切削子の映像と、被切削物の映像とが同時に表示
されるため、モニター装置を観察することによって、被
切削物に対する切削子の動きが観察できる。

【００２１】〔請求項８の手段〕請求項７のハンドピー
スの操作表示装置は、前記切削子の形状を記憶する切削
子形状記憶手段を備え、前記映像出力手段は、前記切削
子形状記憶手段の記憶する前記切削子の形状映像を、前
記被切削物の映像に合成することを特徴とする。

【００２２】〔請求項８の作用および効果〕被切削物の
映像に切削子の形状映像を合成することにより、被切削
物に対する切削子の位置が把握でき、高い精度の治療を
容易に行うことができる。

【００２３】〔請求項９の手段〕請求項１ないし請求項
８のいずれかに記載のハンドピースの操作表示装置にお
いて、前記映像出力手段は、前記モニター装置の画面に
表示される映像の一部を拡大表示可能に設けられたこと
を特徴とする。

【００２４】〔請求項９の作用および効果〕画面の一部
を拡大することにより、細部の理解を容易に行うことが
できる。特に、請求項５に適用する場合は、複数のハン
ドピースのうちの特定のハンドピースの操作のみを表示
でき、個人指導が容易になる。また、請求項７、８に適
用する場合は、被切削物に対する切削子の位置を拡大し
て見ることができるため、高い精度の治療を容易に行う
ことができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を、第
１〜第４実施例と、変形例とを用いて説明する。 〔第１実施例の構成〕第１実施例は図１ないし図５を用
いて説明するもので、図１はハンドピースの操作表示装
置の概略図を示す。

【００２６】本実施例では、ハンドピース１の操作表示
装置を、ハンドピース１の操作を指導する例を用いて説
明する。このハンドピース１の操作指導では、ハンドピ
ース１の操作の習得者が、患者に見立てたマネキンの口
腔内の歯牙模型２（図２参照、被切削物に相当する）を
切削するもので、ハンドピース１の操作表示装置によっ
て、歯牙模型２に対する切削子３の動きを画像表示する
ものである。

【００２７】このハンドピース１の操作表示装置は、ハ
ンドピース１の３次元方向の傾斜角および３次元位置を
検出するハンドピースセンサ４（ハンドピース位置検出
手段に相当する）と、このハンドピースセンサ４の出力
が入力される電気回路５と、この電気回路５をコントロ
ールするコントローラ６と、電気回路５の出力映像が映
し出されるモニター装置７とからなる。

【００２８】電気回路５は、図示しないＣＰＵ、ＲＡ
Ｍ、ＲＯＭ等を用いて構成される。電気回路５の機能
は、ハンドピース１に取り付けられた切削子３の外形形
状を記憶する切削子形状記憶手段１１と、ハンドピース
センサ４によって検出されたハンドピース１の３次元方
向の傾斜角および３次元位置に基づいて、切削子３の３
次元方向の傾斜角および３次元位置を算出する切削子位
置算出手段１２と、歯牙模型２の外形形状を記憶する被
切削物形状記憶手段１３と、コントローラ６によって切
削子３の位置表示モードが指示されている時に、切削子
位置算出手段１２で算出された切削子３の位置に応じた
形状映像と被切削物形状記憶手段１３の記憶する歯牙模
型２の形状映像とを合成してモニター装置７に出力する
映像出力手段１４とを備える。この結果、例えば、図２
に示すようにハンドピース１の切削子３が歯牙模型２を
切削している状態では、モニター装置７には、図３に示
す映像が出力される。

【００２９】また、電気回路５は、切削子位置算出手段
１２によって検出された切削子３の３次元軌跡と切削子
形状記憶手段１１の記憶する切削子３の形状情報とから
切削子３表面の移動軌跡を算出する切削軌跡算出手段１
５を備え、コントローラ６によって切削子３の軌跡表示
モードが指示されている時に、映像出力手段１４は、切
削軌跡算出手段１５を用いて得られた切削子３の表面の
移動軌跡映像と、被切削物形状記憶手段１３の記憶する
歯牙模型２の形状映像とを合成してモニター装置７に出
力するように設けられている。

【００３０】さらに、電気回路５は、切削軌跡算出手段
１５の算出した切削子３表面の移動軌跡から、切削子３
の表面軌跡のうちの最も外側の軌跡形状である切削形状
を求める切削形状算出手段１６と、被切削物形状記憶手
段１３の記憶する歯牙模型２の形状と切削形状算出手段
１６で求めた切削形状との交差部分である形成欠損形状
を求める欠損形状算出手段１７とを備え、被切削物形状
記憶手段１３の記憶する歯牙模型２の形状は、欠損形状
算出手段１７で求めた形成欠損形状が除かれて更新され
る。なお、コントローラ６によって切削形状表示モード
が指示されている時は、映像出力手段１４が欠損形状算
出手段１７で求めた形成欠損形状の形状映像を、モニタ
ー装置７に出力するように設けられている。

【００３１】なお、電気回路５は、切削子３と歯牙模型
２との位置決め手段１８を備える。本実施例の位置決め
手段１８は、歯牙模型２あるいはその周辺に設けたスタ
ートホール１９（図２参照）に切削子３を嵌め合わせ、
コントローラ６によって、切削子３と歯牙模型２とが特
定の位置関係にあることを指示することにより、位置決
めが完了する。なお、この実施例では、１ヶ所での位置
決めを例に示すが、２点以上での位置決め操作で、切削
子３と歯牙模型２との初期位置精度を高めても良い。さ
らに、電気回路５は、映像を拡大してモニター装置７に
出力する映像拡大手段２１が設けられており、細部の細
かい指導が容易に設けられている。

【００３２】ここで、ハンドピースセンサ４の一例を示
す。本実施例では、図４に示すように、ハンドピース１
の３次元的な動きを測定するために、３つの第１〜第３
測定用光源４ａ、４ｂ、４ｃと、２台のカメラ４ｄ、４
ｅが用いられる。ハンドピース１には、３つの第１〜第
３測定用光源４ａ、４ｂ、４ｃを取り付けるために、三
角プレート４ｆが取り付けられ、この三角プレート４ｆ
の各端部に、大きさが大変小さく、かつ高い強度の光を
発する３つの第１〜第３測定用光源４ａ、４ｂ、４ｃ
（光ファイバの端による発光）が設けられている。ま
た、２台のカメラ４ｄ、４ｅは、ハンドピース１に設け
られた第１〜第３測定用光源４ａ、４ｂ、４ｃが移動す
る範囲を写し得る位置に設置されている。

【００３３】２台のカメラ４ｄ、４ｅがそれぞれ捕らえ
る第１〜第３測定用光源４ａ、４ｂ、４ｃの動きはハン
ドピース１の３次元方向の傾斜角および３次元位置を示
すもので、この２台のカメラ４ｄ、４ｅがそれぞれ捕ら
える第１〜第３測定用光源４ａ、４ｂ、４ｃの動きは電
気回路５で解析され、切削子３の３次元方向の傾斜角お
よび３次元位置が算出される。

【００３４】なお、この実施例では、光学的にハンドピ
ース１の３次元的な動きを検出する例を示したが、図５
に示すように、ハンドピース１に３次元方向の傾斜角
（θｘ、θｙ、θｚ）を検出する３つの振動ジャイロ３
１ａ、３１ｂ、３１ｃを設けるとともに、３次元方向へ
の移動距離（ｘ、ｙ、ｚ）を検出する３つの加速度計３
２ａ、３２ｂ、３２ｃを設けてハンドピース１の３次元
的な動きを検出し、３つの振動ジャイロ３１ａ、３１
ｂ、３１ｃと、３つの加速度計３２ａ、３２ｂ、３２ｃ
との出力から、電気回路５で切削子３の３次元方向の傾
斜角および３次元位置を算出するように設けても良い。

【００３５】また、ハンドピース１が切削装置本体に対
して多関節を介して設けられるものでは、各関節部に関
節の回転角を検出するエンコーダを設け、各エンコーダ
の出力からハンドピース１の３次元的な動きを検出し、
各エンコーダの出力から、電気回路５で切削子３の３次
元方向の傾斜角および３次元位置を算出するように設け
ても良い。

【００３６】〔第１実施例の効果〕本実施例では、ハン
ドピース１の操作に伴い切削子３が歯牙模型２を切削す
る様子が、モニター装置７によって観察できるため、高
い精度でハンドピース１の操作指導を行うことができ
る。

【００３７】〔第２実施例〕第２実施例は図６および図
７を用いて説明するもので、図６はハンドピース１の操
作表示装置の概略図、図７はモニター装置７の画面を示
す図である。本実施例のハンドピース１の操作表示装置
は、複数のハンドピース１の操作の習得者を同時に指導
可能なもので、ハンドピース１を複数用いるとともに、
それぞれのハンドピース１にハンドピースセンサ４を設
け、各ハンドピースセンサ４によって得られたそれぞれ
の切削子３の映像と、歯牙模型２の形状映像との合成映
像を、１つのモニター装置７の画面に別々に表示するも
のである。なお、コントローラ６を操作して、映像拡大
手段２１を用いることで、特定のハンドピース１の動き
による切削子３の映像と、歯牙模型２の形状映像との合
成映像のみを表示することもできるものである。

【００３８】〔第３実施例〕第３実施例は図８ないし図
１１を用いて説明するもので、図８はハンドピース１の
操作表示装置の概略図である。上記２つの実施例では、
ハンドピース１の操作表示装置で、ハンドピース１の操
作指導を行う例を示したが、この第３実施例では、ハン
ドピース１の操作表示装置を治療に用いる例を示す。

【００３９】この実施例のハンドピース１の操作表示装
置は、歯牙の切削治療（例えば、インレイ等の歯冠修復
物のためのキャビティの形成、歯髄の除去、埋状智歯の
分割など）やインプラントを用いる際の顎骨切削治療
（例えば、ガイドホールの穴開け、インプラントに一致
させる溝形成など）に用いて好適な装置で、切削子３の
切削対象となる歯牙や顎骨など、患者の被切削物４１の
３次元形状を３次元形状測定装置（図示しない、ＭＲＩ
装置、ＣＴ装置等）で予め測定しておき、測定した被切
削物４１の３次元形状を被切削物形状記憶手段１３に記
憶する。

【００４０】また、ハンドピース１の操作表示装置は、
被切削物４１の傾斜角を含む３次元方向の位置を読み取
る被切削物測定装置４２を備える。さらに、電気回路５
の映像出力手段１４は、被切削物測定装置４２で測定し
た被切削物４１の３次元方向の位置を基に、切削子３の
３次元位置に対する被切削物４１の三次元位置を補正す
る補正手段（図示しない）が設けられている。具体的に
は、補正手段は、被切削物４１が実際に動いても、モニ
ター装置７に表示される被切削物４１を固定表示するも
ので、映像出力手段１４は、位置補正のかけられた被切
削物４１の映像（欠損形状算出手段１７で求めた欠損形
状が除かれて更新された被切削物形状記憶手段１３の記
憶する被切削物４１の形状映像）と、切削子位置算出手
段１２で求められた切削子３の映像を合成表示する。な
お、この実施例では、被切削物４１の映像を固定表示す
る例を示したが、術者の操作感を高めるために、切削子
３の映像を固定表示して被切削物４１の映像が動くよう
に設けたり、切削子３と被切削物４１の両方が動くよう
に設けても良い。

【００４１】この結果、モニター装置７には、あたかも
固定された被切削物４１を切削子３で切削しているよう
に表示される。このため、治療術者が視認できない部位
でも、正確に被切削物４１を切削でき、治療精度を高め
ることができる。また、映像拡大手段２１で切削要部を
拡大表示させることで、さらに高い精度の治療を行うこ
とができる。

【００４２】なお、被切削物測定装置４２の一例として
は、第１実施例で示したような複数の光点と２台のカメ
ラを用いた光点移動による測定手段や、複数の振動ジャ
イロと複数の加速度計とを用いた読み取り手段、複数の
エンコーダを用いた多関節読み取り手段を用いることが
できる。また、この３つの手段以外に、被測定物に計測
用の素子４３を取り付け（図９ないし図１１参照）、こ
の素子４３の位置を被切削物測定装置４２で読み取るよ
うに設けても良い。また、これら測定手段を複数組み合
わせて使用して計測精度を高めるように設けても良い。

【００４３】計測用の素子４３の一例としては、ＭＲＩ
装置に容易に測定可能な物質（例えば、水、電場、電磁
場などで共鳴を興す物質が入れられた水溶液など）が封
入された共鳴液封入チップ、小さな磁性体チップ、小さ
なＬＣ共振体、小さな電極、小さなアンテナなどで、共
鳴液封入チップの動きを読み取る被切削物測定装置４２
としてはＭＲＩ装置を使用し、磁性体チップの動きを読
み取る被切削物測定装置４２としてはＥＳＲ装置を使用
し、ＬＣ共振体の動きを読み取る被切削物測定装置４２
としてはアンテナ（例えば、フェイズドアレイアンテ
ナ、パラボラアンテナ、単素子アンテナ、多素子アンテ
ナなど）あるいはＬＣ共振体を用いたナビゲート装置を
使用し、小さな電極の動きを読み取る被切削物測定装置
４２としては静電容量センサで距離を測定する装置を使
用し、小さなアンテナの動きを読み取る被切削物測定装
置４２としては多波長（２波長以上）インピーダンスセ
ンサで距離を測定する装置を使用する。また、これら測
定手段を複数組み合わせて使用して計測精度を高めるよ
うに設けても良い。さらに、ファースト・フーリエ・ト
ランスレーションやウエーブレットなどの周波数解析技
術を用いて、計測用の素子４３（ＬＣ共振体、アンテ
ナ、電極など）の位置を求めても良い。また、電磁波を
用いた位置計測では、ドップラーシフト、位相差、時間
差、振幅、周波数変調、ビートなどを用いても良い。

【００４４】計測用の素子４３は、図９ないし図１１に
示したように、複数用いても良いが、１つの計測用の素
子４３の位置変化と形状変化とで、被切削物４１の傾き
を含む３次元方向の位置を読み取るように設けても良
い。つまり、例えば、計測用の素子４３として共鳴液封
入チップを用いる場合は、１つのチップの内部形状（水
などが入れられる容積形状）を三角形状に設け、被切削
物測定装置４２で測定する三角形の変移から被切削物４
１の３次元方向の位置を読み取るように設けても良い。

【００４５】切削子３と被切削物４１との位置決めは、
被切削物４１に直接あるいは関節的に位置決め部を有す
るクランプを取り付け、計測用の素子４３と位置決め部
との位置関係を被切削物測定装置４２等で測定してお
き、クランプの位置決め部と切削子３とを合わせ、位置
決め手段１８で位置決めを行う。

【００４６】〔第４実施例〕第４実施例は図１２および
図１３を用いて説明するもので、図１２はハンドピース
１の操作表示装置の概略図、図１３はモニター装置７の
画面を示す図である。この実施例のハンドピース１の操
作表示装置も、歯牙の切削治療やインプラントを用いる
際の顎骨切削治療等に用いて好適な装置で、第１実施例
で示した被切削物形状記憶手段１３に代わって、切削子
３の切削対象となる歯牙や顎骨など、患者の被切削物４
１の３次元形状を測定する３次元形状測定装置５１（被
切削物形状測定手段に相当する）を備える。

【００４７】そして、ハンドピース１の操作表示装置
は、切削子位置算出手段１２が算出して測定した切削子
３の傾斜角を含む３次元位置と、３次元形状測定装置５
１が測定する被切削物４１の３次元形状とを合成し、モ
ニター装置７に出力するものである。つまり、モニター
装置７には、図１３に示すように、被切削物４１の３次
元形状に切削子３が合成して映し出される。このため、
治療術者が視認できない部位でも、正確に被切削物４１
を切削でき、治療精度を高めることができる。また、映
像拡大手段２１で切削要部を拡大表示させることで、さ
らに高い精度の治療を行うことができる。

【００４８】なお、３次元形状測定装置５１の一例とし
ては、ＭＲＩ装置、ＣＴ装置等を用いることができる
が、患者や術者が被爆しないように、ＭＲＩ装置を用い
るのが好ましい。なお、ＭＲＩ装置を用いて治療を行う
際、造影剤を用いて被切削物４１の３次元形状の測定精
度を高めても良い。また、モニター装置７は、患者の近
くに配置しても良いし、モニター装置７を眼鏡状に設
け、術者に仮想表示するように設けても良い。

【００４９】〔変形例〕上記の実施例のハンドピース１
の操作表示装置に、切削軌跡算出手段１５で算出された
切削子３表面の移動軌跡、切削形状算出手段１６で算出
した切削形状、あるいは欠損形状算出手段１７で算出し
た形成欠損形状等の計測結果のデータを記憶する計測デ
ータ記憶手段を設け、この計測データ記憶手段の記憶す
る計測結果をモニター装置７に再表示させる再表示機能
や、複数の計測結果を合成して表示させる合成表示機能
を設けても良い。

【００５０】被切削物形状記憶手段１３が歯牙模型２の
外形形状を記憶する手段として、３次元形状測定装置を
用いて歯牙模型２の形状を計測して計測結果を記憶した
り、切削子３を探触子として利用して、切削子３で歯牙
模型２をなぞって歯牙模型２の形状を計測して計測結果
を記憶しても良い。

【００５１】上記の実施例では、切削子３の位置決めを
行う手段として１つのスタートホール１９を設けた例を
示したが、２つ以上のスタートホールとしたり、ホール
に代えて凹部、マーキングなど、他の位置決め部を設け
ても良い。上記の実施例では、切削子３をモニター表示
するように設けたが、ハンドピース１の動きをモニター
表示するように設けても良い。なお、その場合において
も、ハンドピース１のスタート位置を決定するように設
けると良い。

【００５２】上記の実施例では、ハンドピース１の動き
を光学的、あるいはハンドピース１に設けたエンコーダ
で検出した例を示したが、ハンドピース１に電波発生装
置（例えば、電磁輻射装置）を取付け、その発生源の位
置を周囲に配置した受信装置で捕らえることでハンドピ
ース１の動きを検出したり、ハンドピース１に共振体
（例えばＬＣ共振体）を取り付け、その共振体の位置を
周囲に配置した信号送受信装置で捕らえることでハンド
ピース１の動きを検出しても良い。

【００５３】ＥＳＲを用いてハンドピース１の動き、あ
るいは切削子３の動きを検出するように設けても良い。
光点を使用して光学的にハンドピース１の動きや、被測
定物４１の動きを検出する場合、ヘテロダイン検知、あ
るいは位相共役素子を用いて光学的な歪みを除去するよ
うに設けても良い。

【００５４】なお、計測用の光点をヘテロダイン検知す
る場合、光点を複数の線状、曲線状、面状に配置し、３
つ以上のヘテロダイン検出装置で各光点を検出するよう
に設けても良い。この場合、各光点の位置関係による形
状や位置からハンドピース１の動きや、被測定物４１の
動きを検出する以外の手段として、各光点の周波数を変
えて放射するように設け、特定波長の光点によって特定
光点の位置を検出するように設け、複数の特定光点の位
置からハンドピース１の動きや、被測定物４１の動きを
検出するように設けても良いし、各光点に異なった振幅
変調や周波数変調をかけて特定光点の位置を検出するよ
うに設け、複数の特定光点の位置からハンドピース１の
動きや、被測定物４１の動きを検出するように設けても
良い。

【００５５】計測用の光点を得る一例として光ファイバ
ーの端を用いたが、容器やカバー等の覆体で蛍光物質を
覆い、その覆体の一部に光を外部に放つ放出部を設け、
放出部より放たれる光を光点として用いても良い。つま
り、例えば図１４に示すように、覆体６１の複数の箇所
に、内部の蛍光物質の光を放つ放出部６２を有する計測
用の素子４３を設け、この計測用の素子４３をハンドピ
ース１や、被測定物４１に１つまたは複数取り付け、各
放出部６２から放たれる光を光点として、各光点の位置
関係による形状や位置からハンドピース１の動きや、被
測定物４１の動きを検出するように設けても良い。な
お、この例で示す覆体６１は、光不透過性の材質で設け
ても良いが、紫外線など特定波長光のみを透過する材質
で設け、覆体６１の外部から特定波長光を当てること
で、特定波長光が覆体６１内の蛍光物質を励起し、蛍光
物質を光らせるように設けても良い。また、蛍光物質に
代わって燐光物質など、他の発光物質を用いても良い。

【００５６】切削子３が作動中であるか否かをモニター
装置７に表示するように設けても良い。その表示方法と
しては、切削子３のモニター表示色を変えるなど、モニ
ター表示色の少なくとも１部を変えたり、文字や記号等
をモニター表示するように設けても良い。モニター装置
７に切削子３の作動を表示させることで、的確な切削子
３の作動時期を指導することができる。

【００５７】本発明の装置を歯牙や顎骨等の切削治療に
用いる場合、第３、第４実施例で示したように、３次元
形状測定装置（ＭＲＩ装置、ＣＴ装置など）で歯牙等の
被切削物４１の３次元形状を測定し、その被切削物４１
の３次元形状をモニター装置７に表示して、治療のナビ
ゲーションを行うが、その際、咬合位、う蝕等の診断情
報を基に、３次元形状測定装置で測定された被切削物４
１に、予め切削範囲を定めておいて切削治療を施し、定
めた切削範囲以上に切削した場合に、その旨を視覚的、
あるいは聴覚的に表示するように電気回路５（例えば、
コンピュータのプログラム）を設けても良い。

【００５８】具体的には、図１５の（ａ）に示す被切削
物４１を治療する場合で、例えばα位置にう蝕がある場
合、まず、３次元形状測定装置で被切削物４１を測定す
る。そして、測定された被切削物４１に対し、図１５の
（ｂ）に示すように、切削範囲α1 をコントローラ６等
で決定する。この切削範囲α1 を所定の色（例えば水
色）でモニター装置７に表示させる。また、切削しない
範囲α2 を別の所定の色（例えば緑色）でモニター装置
７に表示させる。さらに、切削しない範囲α2 が削られ
た場合に、他の所定の色（例えば赤色）が表示されるよ
うに設定しておく。そして、第３、第４実施例で示した
ように、術者がモニター装置７を用いて切削治療を施す
ことで、切削範囲α1 を容易に術者が把握でき、正確な
治療を行うことができる。この治療装置を用いることに
より、高度な治療を容易に行うことができる。なお、図
１５の（ｂ）では、歯髄も所定の色（例えば黄色）で表
示する例を示した。また、歯髄を抜髄する際や、さし歯
などの異物を根管内から除去する際など、歯髄までの切
削距離を色の明度や彩度などで表示し、目的切削部位ま
での遠近感を術者に与えるように表示しても良い。

【００５９】上記実施例では、欠損形状算出手段１７
は、被切削物形状記憶手段１３の記憶する被切削物４１
の形状と、切削形状算出手段１６で求めた切削形状との
交差部分である形成欠損形状を求めるという単純な例を
示したが、切削治療装置として用いる場合、被切削物形
状記憶手段１３の記憶する被切削物４１の形状を、例え
ば図１６の（ａ）に示すように、治療後の予想形状とす
る。そして、図１６の（ｂ）に示すように、切削治療を
施すと、欠損形状算出手段１７の算出する形成欠損形状
は、図１６の（ｃ）に示すように、不要なデータ（バ
リ、必切削物４１外の切削子３の動きのデータなど）が
除かれ、そのまま歯冠修復物の形状になる。なお、この
歯冠修復物の形状（欠損形状算出手段１７の算出した形
成欠損形状）を基に３次元切削機を作動させて、歯冠修
復物を作成しても良い。

【００６０】また、歯冠修復物の形状を算出した後、実
際切削された切削形状と、算出した歯冠修復物の形状
を、画面上で整合させて確認するようにしても良い。具
体的には、切削後の歯牙の３次元形状を、３次元形状測
定装置（ＭＲＩ装置、ＣＴ装置など）で測定し、測定さ
れた映像に、算出した歯冠修復物の形状をマッチングさ
せても良い。マッチング例としては、モニター装置７や
仮想空間を表示する画面上において手動操作でマッチン
グさせても良いし、周知のマッチング手段（例えば、パ
ターンマッチング）によって自動的あるいは半自動的に
マッチングさせても良い。

【００６１】なお、図１７の（ａ）は、被切削物４１が
切削子３で現実に削られるリアルイメージを示し、図１
７の（ｂ）は、電気回路５（例えば、コンピュータ）が
算出する形成欠損形状（バーチャルイメージ）を示す。

【００６２】ここで、被切削物形状記憶手段１３の記憶
する被切削物４１の形状を、治療後の予想形状とする例
を示す。これから治療を施す被切削物４１の３次元形状
を、３次元形状測定装置（ＭＲＩ装置、ＣＴ装置など）
で測定し、その被切削物４１の３次元形状を、コントロ
ーラ６や電気回路５のコンピュータにプログラムされた
修正プログラムを用いて、治療後の予想形状に修正す
る。その修正された３次元形状を被切削物形状記憶手段
１３に記憶させる。あるいは、電気回路５のコンピュー
タに、多数の予想形状をインプットしておき、そのデー
タの中から一番近い形状を選択し、被切削物形状記憶手
段１３に記憶させる。この選択手段としては、被測定物
４１を切削子３でなぞって、被測定物４１の概略形状を
読取り、一番近い形状データを自動選択するように設け
ても良い。

【００６３】また、これまでは、切削子３の形状と、切
削子３の動きのデータとにより、切削形状を測定する例
を示したが、電気回路５のコンピュータに、あらかじめ
多数の典型切削パターンをインプットしておき、その切
削パターンの中から、切削子３の移動軌跡による切削形
状に一番近い切削パターンを選択し、切削子３の移動軌
跡による切削形状と、選択された切削パターンとを比較
して、切削子３の移動軌跡のみでは判断できないデータ
を予測するように設けても良い。

【００６４】具体的には、図１８に示すように、多数の
典型切削パターンを記憶するパターン記憶手段β１か
ら、切削形状に一番近い切削パターンを選択する。この
選択は、実線で示すように、コントローラ６で手動設定
しても良いし、破線で示すように、被測定物４１に施さ
れた切削形状を切削子３でなぞって切削形状を読取り、
一番近い切削パターンを自動選択するように設けても良
い。また、１次式以上の式や、マクローリン級数、テー
ラー級数、フーリエ級数で近似したものを用いてパター
ンマッチングしても良いし、３Ｄスプライン・ベジュ関
数などを用いてパターンマッチングしても良い。さら
に、パターンイメージを盛ったり、削ったりして修正を
加えたり、パターンイメージにモーフィングやズームを
かけても良い。そして、選択された切削パターンと、欠
損形状算出手段１７の算出した形成欠損形状とを、不要
データ予測手段β2 で比較し、不要データを算出する。
この結果、欠損形状算出手段１７の算出した形成欠損形
状から不要データが除かれ、正確な切削形状を得ること
ができる。

【００６５】なお、上記不要データ予測手段β2 では、
次の予測が可能である。インレーでは、Ｉ、ＩＩ、ＩＩ
Ｉ、ＩＶ、Ｖ級とも軌跡データの折り返し部位によるマ
ージン（辺縁）の予測ができる。また、ＩＩ級では、隣
在歯の形状による辺縁隆線部および接触点部分が予測で
きる。さらに、各級とも、修復後の形状が予測できる
（特にＩＶ級）。クラウンでは、全部被覆の場合、修復
後の形状が予測できる。また、部分被覆の場合、折り返
しによりマージン形状が予測できるとともに、修復後の
形状が予測できる。

【００６６】隣在形状や切削後の形状により所定の厚み
を与えるなど、ベニアでは、修復後の形状である切端や
豊隆を含む修復形状が予測できる。コアー形状では、引
抜き方向によるアンダーカット形状が予測できる。ま
た、歯冠上部の折り返しを参考に、コアー形状のマージ
ン等の形状を予測できる。インプラントのホール形成お
よびグルーブ形成では、顎堤上部の形状入力で下部構造
の辺縁を予測できる。根管充填物では、歯冠部内髄空形
状の計測により、根充在の上部形状を予測できる。骨充
填物｛外科的手術（抜歯等）により欠損した部位を充填
するもの｝では、修復後の骨の形状を基に、辺縁および
その周囲の形状を予測できる。なお、学習機能を付与し
て、予測精度を高めても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】ハンドピースの操作表示装置の概略図である
（第１実施例）。

【図２】歯牙模型の切削状態を示す説明図である（第１
実施例）。

【図３】モニター装置に表示される映像の説明図である
（第１実施例）。

【図４】ハンドピースセンサの説明図である（第１実施
例）。

【図５】ハンドピースセンサの説明図である（第１実施
例）。

【図６】ハンドピースの操作表示装置の概略図である
（第２実施例）。

【図７】モニター装置に表示される映像の説明図である
（第２実施例）。

【図８】ハンドピースの操作表示装置の概略図である
（第３実施例）。

【図９】被切削子の一例である歯牙に計測用の素子を装
着した状態を示す説明図である（第３実施例）。

【図１０】モニター装置に表示される映像の説明図であ
る（第３実施例）。

【図１１】モニター装置に表示される映像の説明図であ
る（第３実施例）。

【図１２】ハンドピースの操作表示装置の概略図である
（第４実施例）。

【図１３】モニター装置に表示される映像の説明図であ
る（第４実施例）。

【図１４】計測用の素子の斜視図である（変形例）。

【図１５】治療される歯牙（被切削物）とモニター装置
に表示される被切削物とを示す図である（変形例）。

【図１６】作動説明図である（変形例）。

【図１７】作動説明図である（変形例）。

【図１８】電気回路の要部ブロック図である（変形
例）。

【符号の説明】

１ ハンドピース ２ 歯牙模型（被切削物） ３ 切削子 ４ ハンドピースセンサ（ハンドピース位置検出手段） ７ モニター装置 １１ 切削子形状記憶手段 １２ 切削子位置算出手段 １３ 被切削物形状記憶手段 １４ 映像出力手段 １５ 切削軌跡算出手段 １６ 切削形状算出手段 １７ 欠損形状算出手段 ４１ 被切削物 ５１ ３次元形状測定装置（被切削物形状測定手段）

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】切削子が装着されたハンドピースの傾きを
   含む３次元位置を検出するハンドピース位置検出手段
   と、 前記位置検出手段によって検出された前記ハンドピース
   の３次元位置に基づいて、前記切削子の傾きを含む位置
   を算出する切削子位置算出手段と、 前記切削子によって切削される被切削物の３次元形状を
   記憶する被切削物形状記憶手段と、 画像表示するためのモニター装置と、 前記切削子位置算出手段で算出された前記切削子の映像
   と前記被切削物形状記憶手段の記憶する被切削物の映像
   とを合成して前記モニター装置に出力する映像出力手段
   と、を備えるハンドピースの操作表示装置。
2. 【請求項２】請求項１のハンドピースの操作表示装置
   は、 前記切削子位置算出手段によって検出された前記切削子
   の３次元軌跡を算出する切削軌跡算出手段を備え、 前記映像出力手段は、前記切削軌跡算出手段で算出され
   た前記切削子の移動軌跡映像と、前記被切削物形状記憶
   手段の記憶する被切削物の形状映像とを合成して前記モ
   ニター装置に出力することを特徴とするハンドピースの
   操作表示装置。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２のハンドピースの
   操作表示装置は、 前記切削子の形状を記憶する切削子形状記憶手段と、 前記切削子位置算出手段によって検出された前記切削子
   の３次元軌跡と、前記切削子形状記憶手段の記憶する前
   記切削子の形状情報とから、前記切削子表面の移動軌跡
   を算出する切削軌跡算出手段とを備え、 前記映像出力手段は、前記切削軌跡算出手段で算出され
   た前記切削子表面の移動軌跡映像と、前記被切削物形状
   記憶手段の記憶する被切削物の形状映像とを合成して前
   記モニター装置に出力することを特徴とするハンドピー
   スの操作表示装置。
4. 【請求項４】請求項３のハンドピースの操作表示装置
   は、 前記切削軌跡算出手段の算出した切削子表面の移動軌跡
   から、前記切削子の表面軌跡のうちの最も外側の軌跡形
   状である切削形状を求める切削形状算出手段と、 前記被切削物形状記憶手段の記憶する被切削物形状と前
   記切削形状算出手段で求めた切削形状との交差部分であ
   る形成欠損形状を求める欠損形状算出手段とを備え、 前記被切削物形状記憶手段の記憶する被切削物の形状
   は、前記欠損形状算出手段で求めた形成欠損形状が除か
   れて更新されることを特徴とするハンドピースの操作表
   示装置。
5. 【請求項５】請求項４のハンドピースの操作表示装置に
   おいて、 前記映像出力手段は、前記欠損形状算出手段で求めた形
   成欠損形状の形状映像を、前記モニター装置に出力可能
   に設けられたことを特徴とするハンドピースの操作表示
   装置。
6. 【請求項６】請求項１ないし請求項５のいずれかに記載
   のハンドピースの操作表示装置において、 前記ハンドピースを複数用いるとともに、それぞれの前
   記ハンドピースにおける前記切削子表面の３次元位置を
   前記ハンドピース位置検出手段および前記切削子位置算
   出手段で別々に算出し、 前記映像出力手段は、それぞれの前記切削子の映像と前
   記被切削物の形状映像との合成映像を、１つの前記モニ
   ター装置の画面に別々に表示可能に設けられたことを特
   徴とするハンドピースの操作表示装置。
7. 【請求項７】切削子が装着されたハンドピースの傾きを
   含む３次元位置を検出するハンドピース位置検出手段
   と、 前記位置検出手段によって検出された前記ハンドピース
   の３次元位置に基づいて、前記切削子の傾きを含む位置
   を算出する切削子位置算出手段と、 前記切削子によって切削される被切削物の３次元形状を
   測定する被切削物形状測定手段と、 画像表示するためのモニター装置と、 前記切削子位置算出手段で算出された前記切削子の映像
   と前記被切削物形状測定手段の測定する被切削物の映像
   とを合成して前記モニター装置に出力する映像出力手段
   と、を備えるハンドピースの操作表示装置。
8. 【請求項８】請求項７のハンドピースの操作表示装置
   は、 前記切削子の形状を記憶する切削子形状記憶手段を備
   え、 前記映像出力手段は、前記切削子形状記憶手段の記憶す
   る前記切削子の形状映像を、前記被切削物の映像に合成
   することを特徴とするハンドピースの操作表示装置。
9. 【請求項９】請求項１ないし請求項８のいずれかに記載
   のハンドピースの操作表示装置において、 前記映像出力手段は、前記モニター装置の画面に表示さ
   れる映像の一部を拡大表示可能に設けられたことを特徴
   とするハンドピースの操作表示装置。