JPS6353817B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、被験者の歯列弓の形状を測定し、そ
の結果に応じてＸ線断層撮影を行なう歯科用全顎
Ｘ線撮影装置に関するものである。

歯科の診断のために歯顎部のＸ線像を展開され
た状態で撮影することはいわゆるＸ線断層撮影法
として知られており、撮影はＸ線発生器とＸ線フ
イルム装置とを結ぶ線が常に歯列弓に対して一定
の角度（例えば直角）で交わるように保ちながら
Ｘ線発生器とＸ線フイルム装置を歯列弓の形状に
応じて移動させて行なわれる。このため、一般に
は歯列弓の形状を３個の円弧の複合曲線で近似さ
せ、この近似曲線に沿つてＸ線発生器とＸ線フイ
ルム装置を移動させるオルソパントモグラフイ法
が知られており、その他、歯列弓を楕円形で近似
する方式も公知である（例えば特公昭47−36953
号公報参照）。しかしながら、歯列弓の形状や大
きさにはかなりの個体差があるので、これらのす
べてを円弧の複合曲線や楕円曲線で近似するには
無理があり、撮影されたＸ線像に焦点ぼけなどを
生じて画質が低下するという問題点がある。

このために、被験者の歯列弓を直接測定し、こ
の測定結果に応じてＸ線撮影装置を制御すること
も試みられており、例えば被験者の口腔内に咬合
プレートを挿入し、咬合プレートの圧力接点のス
イツチング状態により個々の被験者の歯列弓の形
状を測定することが提案されている（特開昭56−
136500号公報参照）。しかしながら、この咬合プ
レート方式では咬合圧センサを使用しているた
め、得られる測定結果は歯牙の咬合面の歯列弓の
形状であり、臨床上必要な歯けい部の歯列弓とは
異なるものしか得ることができない。また電気接
点を有するプレートを口腔内に挿入することは感
電の危険性があつて安全面から好ましくないもの
であり、更にＸ線撮影装置と組合わせて使用する
場合には、プレートの影が写らないように歯列弓
の測定終了後プレートを取出す必要があり、この
時にせつかく位置付けされた被験者の口腔位置が
ずれてしまうという問題点もある。

本発明はこのような点に着目し、歯けい部の歯
列弓の測定を正確、簡単且つ安全に行ない、しか
も測定した状態のままでＸ線撮影を行なうことの
できる歯科用全顎Ｘ線撮影装置を提供することを
目的としてなされたものであり、一端にＸ線発生
器を他端にＸ線フイルム装置を互いに対向してそ
れぞれ配置したアームをアーム回転軸を中心とし
て回動される駆動モータと、アーム回転軸を歯列
弓に対応した平面内で移動させる駆動モータと、
超音波距離測定センサ及びこの超音波距離測定セ
ンサの変位量を検出するセンサ位置検出器とから
なり支持部材に取付けられた複数個の距離測定部
と、各超音波距離測定センサを被験者の顎部外面
にそれぞれ当接させて測定した時の各測定点にお
ける支持部材に対する被測定歯牙の位置を検出し
て歯列弓の形状を算出し、算出された歯列弓の形
状に応じてアームを回動及び移動させるように各
駆動モータに対する制御信号を発する演算部とを
備えたことを特徴としている。

今、上顎及び下顎の歯列に接する２次のＸ−Ｙ
平面を考え、左右の中切歯の中間を（Ｘ、Ｙ）＝
（０、０）座標となるように位置付けし、Ｘ軸を
左右方向、Ｙ軸を前後方向にとると、歯列弓に合
致した断層軌道は下記の４次式で近似可能あり、
曲線上の４点（Ｘ、Ｙ）座標が定まれば係数a₄〜
a₁を算出することができる。

ｙ＝a₄x⁴＋a₃x³＋a₂x²＋a₁x ……(1) 本発明はこのような原理に基づいて、形状の既
知な支持部材に複数個の距離測定部を設け、この
支持部材を基準として支持部材に対する超音波距
離測定センサの位置と、超音波距離測定センサか
ら歯列弓までの距離を測定し、これらのデータを
演算部で処理して各測定個所の座標を求め、前記
(1)式の各係数を計算することにより、被験者の歯
列弓の形状を算出するのであり、算出結果に応じ
てＸ線発生器とＸ線フイルム装置を配置したアー
ムの回転と移動が制御される。従つて、被験者が
大人か小人か、前歯が突出しているかなどの個体
差に関係なく、常に被験者の歯列弓の形状に対応
した適正なＸ線撮影を行なうことができるのであ
る。

本発明におけるＸ線撮影装置は、後述するよう
に回転可能なアームの両端にＸ線発生器とＸ線フ
イルム装置とが互いに対向して設けられ、アーム
が前述したＸ−Ｙ平面に沿つて移動するように構
成されたものであり、例えば本出願人の出願に係
る特公昭55−1053号公報に記載されているものが
使用可能である。

次に、本発明の実施例について図面を参照しな
がら説明する。まず、第１図〜第８図により歯列
の形状測定部について述べる。

第１図は、距離測定部を被験者の顎部に当接さ
せた状態の歯列弓を含む面に沿う平面図である。
図において１は被験者の歯列弓、２は頬面、３は
円弧状に湾曲した支持部材、７は支持部材３に取
付けられた複数個（図示の例では４個）の距離測
定部であり、距離測定部７はセンサ位置検出器で
ある直線摺動型ポテンシヨメータ４と超音波距離
測定センサ５とからなつている。

第２図は距離測定部７の具体的な構成の一例を
示すものであり、ポテンシヨメータ４の本体４１
が支持部材３に固定され、本体４を貫通した摺動
棒４２の先端にねじを切つて超音波距離測定セン
サ５を取付けてあり、４３はポテンシヨメータ４
の出力リード線、６は超音波距離測定センサ５を
頬面２に押付けるためのスプリングである。５１
はセンサハウジング、５２はセンサ出力リード
線、５４はPZT等の超音波発生用圧電素子であ
り、圧電素子５４の前部は薄板からなる金属ケー
ス５５の内面にエポキシ系接着剤等を用いて接着
され、後部には同様の接着剤により電極５６が接
着され、前記リード線５２はこの金属ケース５５
と電極５６から引出されており、金属ケース５５
はシリコンゴム接着剤等の振動吸収性の接着剤層
５３を介してセンサハウジング５１に接合されて
いる。５７は金属ケース５５の前面に設けられた
インピーダンス整合層であり、圧電素子５４の振
動によつて発生した超音波を頬面あるいは口唇面
へ能率よく伝播させると同時に、歯牙より反射し
てきた超音波を効率よく受信するために、圧電素
子５４の特性インピーダンスと人体頬部の特性イ
ンピーダンスとの相乗平均値の特性インピーダン
スを持ち、超音波伝播方向の長さは使用周波数に
おける整合属５７内の波長の1/4の大きさになる
ように構成されている。具体的な材料としては、
例えばエポキシ樹脂等のプラスチツク材料にゴム
微粒子をある量だけ混入したものなどが用いられ
る。

第３図は超音波距離測定センサ５によつて該セ
ンサ５と歯列弓１との距離を測定する電気回路の
ブロツク図、第４図は同回路のパルスタイミング
チヤートである。

第３図において、３１１は発振器であり、第４
図ａに示すような一定周波数の信号を測定中連続
発振する。３１０はゲート回路で、発振器３１１
の出力を第４図ｂに示すようなある一定周期のバ
ースト波に変換し、次段のパワーアンプ３０９に
供給してパワーアンプ３０９の出力によつて圧電
素子５４は駆動され、第４図ｃに示すような超音
波信号を送波する。送波された超音波は頬肉内部
を伝播して歯牙表面で反射し、第４図ｄに示すよ
うなエコーシグナルとなつて圧電素子５４に受信
される。

圧電素子５４に受信された超音波エコーシグナ
ルは、コンデンサ３０１を通過して第1RFアンプ
３０２で増幅され、半固定抵抗３０３により適当
なレベルに調整された上、次段の第2RFアンプ３
０４で増幅され、第４図ｅに示すような信号がス
レシヨルド検波器３０５に入力される。ここで、
信号は第４図ｆのように全波検波されて破線で示
す包絡線のような検波電圧を発生し、第４図ｆに
示すスレシヨルド電圧E_THより検波電圧が高くな
つた時のみ、第４図ｇに示すような出力信号が得
られる。

３０６は第４図ｂのバースト波の送信開始と同
時に定電圧または定電流で積分動作を開始し、第
４図ｇの出力信号の立上りで積分動作を停止する
積分回路であり、第４図ｈに示す波形が得られる
と同時にこの波形のピーク値をサンプルホールド
回路３０７が保持し、第４図ｉに示すようなホー
ルド電圧が出力される。このホールド電圧の値は
バースト波の送信開始からエコーシグナルの受信
開始までの時間、すなわち伝播媒質である人体頬
部の肉質が音響的に見て一定であると仮定した場
合の圧電素子５４と歯牙との距離（正確には往復
距離）に比例した大きさとなつているので、これ
をＡ／Ｄコンバータ３０８で後述の演算部４０１
に入力できるデジタル信号に変換するのである。

なお、第４図ｂのバースト波の発信時には、ゲ
ート回路３０１から第４図ｂに破線で示した制御
信号を第2RFアンプ３０４に送つて第2RFアンプ
３０４の利得を低下させ、第４図ｄに破線で示し
た期間に送信バースト波によつて上記の受信回路
が誤動作しないようにしてある。また第３図のａ
〜ｉは各回路における信号波形を第４図ａ〜ｉに
対応させて同一符号で示したものである。

次に第５図及び第６図について説明する。第５
図において４０１は演算部、４０２は演算部４０
１を操作する制御パネル、４０３は演算部４０１
を動作させる基準となるクロツク発振器、４０４
は第１図〜第４図で説明した超音波センサ部であ
り、Ａ／Ｄコンバータ３０８の出力信号が入力さ
れる。また４０５は第１図及び第２図に示したポ
テンシヨメータ４の抵抗値に比例した出力を演算
部４０１に入力できるデジタル信号に変換する
Ｒ／Ｄ変換器であり、演算部４０１には４個の距
離測定部７の超音波距離測定センサ５とポテンシ
ヨメータ４によつて得られた各データがそれぞれ
入力される。

４０７はフイルムカセツトのリミツトスイツ
チ、４０８はアームのリミツトスイツチであり、
それぞれ規定範囲を超えて動作した場合に強制的
にその動作を停止するためのものである。４１１
はアーム回転軸をＸ方向へ移動するステツピング
モータ、４１４はアーム回転軸をＹ方向へ移動す
るステツピングモータ、４１７はアームを回転駆
動するステツピングモータ、４２０はＸ線フイル
ムカセツトを駆動するステツピングモータであ
り、これらのステツピングモータ４１１，４１
４，４１７，４２０はそれぞれ駆動回路４１０，
４１３，４１６，４１９からなる駆動回路により
駆動され、各駆動回路４１０，４１３，４１６，
４１９は演算部４０１の指令に基づいて制御回路
４０９，４１２，４１５，４１８によつて制御さ
れる。４２１は高圧発生器、４２２はフイラメン
ト駆動部、４２３はＸ線管であり、クロツク発振
器４０３はこれらの高圧発生器４２１及びフイラ
メント駆動部４２２を構成するインバータのパル
ス発生器を兼ねている。

上記の構成において、制御パネル４０２により
撮影準備指令が出されると、各距離測定部７から
測定結果のデータが演算部４０１に入力され、こ
れらのデータが処理されて歯列弓の形状が算出さ
れる。これに基づいて最適断層軌道、管電圧、管
電流が決定され、管電圧については高圧発生器４
２１が、管電流についてはフイラメント駆動部４
２２がそれぞれ適正値にセツトされ、次いで制御
パネル４０２の撮影スタートボタンが押される
と、各ステツピングモータ４１１，４１４，４１
７，４２０が作動し、アームはその回転中心が計
算された軌道に沿つてＸ−Ｙ平面上を移動しなが
ら回動し、常に被験者の歯列弓１に最も近い断層
軌道を描いてＸ線撮影が行なわれるのである。

上述の演算部４０１にはマイクロコンピユータ
の使用が可能であり、例えば第６図のような構成
となつている。すなわち５０１はCPU、５０６
はアドレスバスライン、５０７はデータバスライ
ン、５０８はコントロールバスラインであり、こ
れらのバスラインにメモリとしてROM５０２、
RAM５０３が接続され、またプレヒート時間や
Ｘ線照射時間等の時間制御を行なうカウンタタイ
マ回路５０４が接続されている。５０５はパラレ
ルＩ／Ｏ回路であり、制御パネル４０２からの指
令や距離測定部７からのデータ、リミツトスイツ
チ４０７，４０８からの入力、ROM５０２や
RAM５０３からの出力、CPU５０１での演算結
果による制御信号等の出力はこのパラレルＩ／Ｏ
回路５０５を経由して入出力される。

第７図及び第８図は距離測定部の他の実施例を
示すものである。図において５８は両端を固定ポ
ール３１によつて支持部材３に固定された圧電フ
イルムであり、第７図は直線摺動型ポテンシヨメ
ータ４の摺動棒４２の先端に設けた押圧部４４に
よつて圧電フイルム５８を被験者の頬面２に押付
けている状態を示している。

圧電フイルム５８はPVDFやPVTFのような圧
力に比例した電圧（電荷）を発生するフイルム状
の圧電素子であり、第８図にその構造を展開状態
で示す。図において８００はフイルム状の圧電素
子本体、８０１は頬面に押付けられる部分を中心
として押圧部４４側に設けられた電極であり、こ
の電極８０１は例えばアルミニウムの蒸着によつ
て形成される。８０２はリード線、８０３は頬に
当る側に設けられた塩化ビニール等の高分子膜か
らなる薄い電気絶縁層、８０４は頬側の電極、８
０５は電極８０１側の高分子膜からなる保護層で
ある。電気絶縁層８０３はその音響インピーダン
スが圧電子本体８００の音響インピーダンスと頬
面の音響インピーダンスとの間の値となるように
材料が選定されており、また圧電フイルム５８の
頬へ押付けられる部分（この実施例では４個所）
は厚みに対して横幅がはるかに大きく、フイルム
状で連続してはいるが押圧点間の音響的分離は十
分に行なわれる。この実施例の距離測定部７の動
作は基本的には第１図及び第２図のものと同様で
あり、第３図以下に示す回路と組合わせて使用す
ることが可能である。

第９図はＸ線撮影装置の一例の概略図であり、
９０１は基台、９０２は基台９０１上面に２本平
行に取付けられたＹ軸レール、９０３はＹ軸レー
ル９０２上を摺動する４個のスライダ９０４で支
持された第１プラツトフオーム、９０５は第１プ
ラツトフオーム９０３上面に２本平行に取付けら
れたＸ軸レール、９０６はＸ軸レール９０５上を
摺動する４個のスライダ９０７で支持された第２
プラツトフオームである。９０８は第２プラツト
フオーム９０６から垂下したアーム回転軸、９０
９はアーム回転軸９０８の下端に取付けられたア
ーム、９１０はアーム９０９の一端に支持された
Ｘ線発生器、９１１はアーム９０９の他端に支持
されたＸ線フイルム装置であり、基台９０１及び
第１プラツトフオーム９０３にはアーム回転軸９
０８の移動の障害にならないようにそれぞれ開口
部９１２，９１３が設けてある。基台９０１には
ステツピングモータ４１４が取付けられ、ステツ
ピングモータ４１４によつて駆動されるねじ軸９
１４が第１プラツトフオーム９０３に設けられた
ナツト９１５に螺合しており、ステツピングモー
タ４１４によつて第１プラツトフオーム９０３は
Ｙ軸方向に移動するようになつている。同様に第
１プラツトフオーム９０３にはステツピングモー
タ４１１が取付けられ、ステツピングモータ４１
１によつて駆動されるねじ軸９１６が第２プラツ
トフオーム９０６に設けられたナツト９１７に螺
合し、ステツピングモータ４１１によつて第２プ
ラツトフオーム９０６はＸ軸方向に移動するよう
になつている。また第２プラツトフオーム９０６
にはステツピングモータ４１７が取付けられ、ギ
ヤー９１８，９１９を介してアーム回転軸９０８
が回転するようになつている。９２０は位置決め
台で、先端にチンレスト９２１が設けられてお
り、被験者９２２はチンレスト９２１の上に下顎
の先端を乗せることにより、Ｘ線発生器９１０と
Ｘ線フイルム装置９１１を結ぶ線上に歯顎部が位
置決めされる。位置決め台９２０は図外の位置調
整装置により一定の範囲で位置調整可能なように
支持されている。Ｘ線フイルム装置にはステツピ
ングモータ４２０が設けられている。

Ｘ線撮影装置はこのような構成となつており、
前述したような歯列弓の形状測定結果に基づいて
各ステツピングモータ４１１，４１４，４１７，
４２０が駆動され、アーム９０９がＸ−Ｙ平面上
を移動しながら回動し、被験者９２２の歯列弓に
応じた運動が行なわれてＸ線断層撮影がなされる
のである。

第１０図は位置決め台９２０の先端部分を示し
たので、距離測定部７を取付ける支持部材は３
ａ，３ｂの二つに分かれており、支持部３２によ
つて回動可能に位置決め台９２０に取付けられて
いる。第１０図ａ及び第１０図ｂは歯列弓の形状
測定時の状態を示しており、支持部材３ａ，３ｂ
を起立させて距離測定部７の超音波距離測定セン
サ５を被験者９２２の顎部に当接させて測定を行
ない、次に第１０図ｃのように支持部材３ａ，３
ｂを倒し、距離測定部７をＸ線撮影の障害になら
ない位置まで後退させてＸ線撮影を行なうのであ
る。その間、被験者９２２は下顎をチンレスト９
２１に乗せたままとし、また頭部を図示しない固
定部材で適宜固定することにより、測定とＸ線撮
影とで歯列弓の位置が変化することは防止され
る。

以上の実施例の説明から明らかなように、本発
明は超音波距離測定センサとこの超音波距離測定
センサの変位量を検出するセンサ位置検出器とで
構成された複数個の距離測定部を支持部材に設
け、支持部材に対する歯列弓の位置を測定して被
験者の歯列弓の形状を演算部によつて算出し、こ
の算出結果に応じてＸ線発生器とＸ線フイルム装
置の位置を制御するものであり、歯列弓の形状測
定は簡単且つ安全に行なうことができ、また臨床
上必要な歯けい部の歯列弓形状を正確に測定し、
しかも口腔位置を動かすことなく測定結果をその
まま利用してＸ線撮影を行なうため、診断に有効
な鮮明なＸ線像を容易に得ることができる等の利
点があるものである。

【図面の簡単な説明】

図はいずれも本発明の実施例を示すもので、第
１図は距離測定部の使用状態の平面図、第２図は
距離測定部の一部破断側面図、第３図は距離測定
部の電気回路のブロツク図、第４図は同回路のパ
ルスタイミングチヤート、第５図は装置全体の電
気回路のブロツク図、第６図は演算部のブロツク
図、第７図は距離測定部の他の実施例の平面図、
第８図ａ及び第８図ｂは同実施例の圧電フイルム
の正面図及び平面図、第９図はＸ線撮影装置の一
例を示す要部の概略側面図、第１０図ａ及び第１
０図ｂは位置決め台の使用状態の斜視図及び平面
図、第１０図ｃは同上の他の使用状態の斜視図で
ある。 （符号の説明）、１……歯列弓、２……頬面、
３，３ａ，３ｂ……支持部材、４……ポテンシヨ
メータ（センサ位置検出器）、５……超音波距離
測定センサ、７……距離測定部、５４……圧電素
子、５８……圧電フイルム、４０１……演算部、
４１１，４１４，４１７，４２０……ステツピン
グモータ（駆動モータ）、９０８……アーム回転
軸、９０９……アーム、９０１……Ｘ線発生器、
９１１……Ｘ線フイルム装置、９２０……位置決
め台、９２２……被験者。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 一端にＸ線発生器を他端にＸ線フイルム装置
   を互いに対向してそれぞれ配置したアームをアー
   ム回転軸を中心として回動させる駆動モータと、
   アーム回転軸を歯列弓に対応した平面内で移動さ
   せる駆動モータと、超音波距離測定センサ及びこ
   の超音波距離測定センサの変位量を検出するセン
   サ位置検出器とからなり支持部材に取付けられた
   複数個の距離測定部と、各超音波距離測定センサ
   を被験者の顎部外面にそれぞれ当接させて測定し
   た時の各測定点における支持部材に対する被測定
   歯牙の位置を検出して歯列弓の形状を算出し、算
   出された歯列弓の形状に応じてアームを回動及び
   移動させるように各駆動モータに対する制御信号
   を発する演算部とを備えたことを特徴とする歯科
   用全顎Ｘ線撮影装置。