下顎位決定方法、下顎位決定装置、プログラムおよび咬合器
【課題】被験者の正常な下顎位を決定する。
【解決手段】被験者の正常な下顎位を決定する下顎位決定方法であって、被験者の頭部の運動を測定した測定データを取得し、頭部の運動を剛体の回転運動に近似した場合の運動中心を算出する中心算出ステップと、被験者の複数の下顎位に対して、下顎の咀嚼運動の複数の軌跡を測定する下顎軌跡測定ステップと、下顎軌跡測定ステップで測定した複数の軌跡のうち、下顎の咀嚼運動を剛体の回転運動に近似した場合の運動中心が、中心算出ステップにより算出された頭部の運動中心に一致する軌跡に対応する下顎位を、被験者の正常な下顎位に決定して出力する位置決定ステップとを備える。
【解決手段】被験者の正常な下顎位を決定する下顎位決定方法であって、被験者の頭部の運動を測定した測定データを取得し、頭部の運動を剛体の回転運動に近似した場合の運動中心を算出する中心算出ステップと、被験者の複数の下顎位に対して、下顎の咀嚼運動の複数の軌跡を測定する下顎軌跡測定ステップと、下顎軌跡測定ステップで測定した複数の軌跡のうち、下顎の咀嚼運動を剛体の回転運動に近似した場合の運動中心が、中心算出ステップにより算出された頭部の運動中心に一致する軌跡に対応する下顎位を、被験者の正常な下顎位に決定して出力する位置決定ステップとを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下顎位決定方法、下顎位決定装置およびプログラムに関する。特に本発明は、被験者の正常な下顎位を決定する下顎位決定方法、下顎位決定装置およびプログラムに関する。本出願は、下記の日本出願に関連する。文献の参照による組み込みが認められる指定国については、下記の出願に記載された内容を参照により本出願に組み込み、本出願の一部とする。
特願２００７−１８６０９１ 出願日 ２００７年７月１７日
【背景技術】
【０００２】
特定の下顎位における顎関節の接触圧分布を求める解析装置がある（例えば、特許文献１を参照）。この解析装置においては、顎関節のレントゲン写真を読み取り、読み取った顎関節における下顎骨と頭蓋骨とを剛体モデルとして、矛盾する力が働かなくなるように計算上で仮想の拘束力を加えることにより、顎関節の接触圧分布を求める。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記解析装置によれば、特定の下顎位における顎関節の接触圧分布が求まるが、当該下顎位が被験者における正常な下顎位であるかどうかは分からない。また、顎関節のレントゲン写真の取り込み、または、計算が収束するまで仮想の拘束力を設定して計算するというループを繰り返すという手間がかかる。
【０００５】
そこで本発明は、上記の課題を解決することのできる下顎位決定方法、下顎位決定装置、プログラムおよび咬合器を提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の第１の形態においては、被験者の正常な下顎位を決定する下顎位決定方法であって、被験者の頭部の運動を測定した測定データを取得し、頭部の運動を剛体の回転運動に近似した場合の運動中心を算出する中心算出ステップと、被験者の複数の下顎位に対して、下顎の咀嚼運動の複数の軌跡を測定する下顎軌跡測定ステップと、下顎軌跡測定ステップで測定した複数の軌跡のうち、下顎の咀嚼運動を剛体の回転運動に近似した場合の運動中心が、中心算出ステップにより算出された頭部の運動中心に一致する軌跡に対応する下顎位を、被験者の正常な下顎位に決定して出力する位置決定ステップとを備える。
【０００７】
また、本発明の第２の形態においては、被験者の正常な下顎位を決定する下顎位決定装置であって、被験者の頭部の運動を測定した測定データを取得し、頭部の運動を剛体の回転運動に近似した場合の運動中心を算出する中心算出部と、被験者の複数の下顎位に対して、下顎の咀嚼運動の複数の軌跡を測定する下顎軌跡測定部と、下顎軌跡測定部で測定した複数の軌跡のうち、下顎の咀嚼運動を剛体の回転運動に近似した場合の運動中心が、中心算出部により算出された頭部の運動中心に一致する軌跡に対応する下顎位を、被験者の正常な下顎位に決定して出力する位置決定部とを備える。
【０００８】
また、本発明の第３の形態においては、被験者の正常な下顎位を決定する下顎位決定装置を制御するプログラムであって、下顎位決定装置に、被験者の頭部の運動を測定した測定データを取得し、頭部の運動を剛体の回転運動に近似した場合の運動中心を算出する中心算出手順と、被験者の複数の下顎位に対して、下顎の咀嚼運動の複数の軌跡を測定する下顎軌跡測定手順と、下顎軌跡測定手順で測定した複数の軌跡のうち、下顎の咀嚼運動を剛体の回転運動に近似した場合の運動中心が、中心算出手順により算出された頭部の運動中心に一致する軌跡に対応する下顎位を、被験者の正常な下顎位に決定して出力する位置決定手順とを実行させる。
【０００９】
また、本発明の第４の形態においては、咬合器であって、上顎の歯型模型を取り付ける上弓部と、一対の球状の軸受を介して前記上弓部に対して回動可能に連結され、下顎の歯型模型を取り付ける下弓部とを備え、前記一対の軸受の間の距離が可変である咬合器が提供される。
【００１０】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】下顎位決定システム１０の概略を示す概略図である。
【図２】下顎位を説明するための頭蓋骨３６および下顎４０の正面図である。
【図３】頭蓋骨３６および下顎４０の側面図である。
【図４】環椎３８の斜視図を示す。
【図５】環椎３８の側面図を示す。
【図６】頭蓋骨３６が静止状態で支持されているときの力学的な釣り合いを示す側面図である。
【図７】下顎位決定装置１００の機能を示す機能ブロック図である。
【図８】下顎位格納部１０４に格納される情報の一例を示す。
【図９】下顎位決定装置１００の動作を示すフローチャートの一例である。
【図１０】他の実施形態の動作を示すフローチャートである。
【図１１】センサ１７０を含むセンサユニット１６２の概略を示す斜視図である。
【図１２】センサ１７０が下顎４０に取り付けられた状態を示す斜視図である。
【図１３】図１０のステップＳ２７０およびＳ２８０で用いられる咬合器２００の一例の側面図である。
【図１４】上弓部２２０の平面図である。
【図１５】下弓部３００の平面図である。
【図１６】台座４００の側面図であり、上歯型模型２１０を取り付けるときの状態を示す。
【図１７】台座４００の側面図であり、下歯型模型２１２を取り付けるときの状態を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１４】
図１は、下顎位決定システム１０の概略を示す概略図である。下顎位決定システム１０は、下顎位決定装置１００と、頭部運動測定部１３０、電極パッド１５０およびセンサ１７０を備え、被験者２０の正常な下顎位を決定する。頭部運動測定部１３０は、被験者２０の頭部３０に固定した磁気センサを有し、この磁気センサを用いて頭部３０の運動を測定し、測定した測定データを下顎位決定装置１００へ受け渡す。また、電極パッド１５０は、被験者２０の左右下顎切痕および頚部背面正中部に取り付けられる。咬筋及び側頭筋に付着した筋電計１５２は、後述する咀嚼筋リラックス部１４０に電気的に接続される。さらに、センサ１７０は、被験者２０の下顎４０に取り付けられる磁気センサである。ここで、椅子２４は、基準位置２２が設けられるとともに、被験者２０の肩および頭部３０をそれぞれ固定する。
【００１５】
図２は、下顎位を説明するための頭蓋骨３６および下顎４０の正面図であり、図３は、頭蓋骨３６および下顎４０の側面図である。さらに、図４および図５は、環椎３８の斜視図および側面図を示す。また、図６は、頭蓋骨３６が静止状態で支持されているときの力学的な釣り合いを示す側面図である。
【００１６】
図２および図３において、咬合平面４４は、咀嚼運動における頭蓋骨３６に対する下顎４０の終端である。下顎位決定システム１０は、正常な咬合平面４４、および、当該正常な咬合平面４４における下顎位をより正確に決定することを目的とする。この場合に、本実施形態においては、図２から図６に示すように、頭部３０は脊髄３４を運動中心３２として運動すること、および、頭蓋骨３６、環椎３８および軸椎３９にとっての外力としての咀嚼運動においても脊髄３４が運動中心３２となることが好ましいことが見出されたことに基づいて、正常な下顎位を決定する。
【００１７】
図７は、下顎位決定装置１００の機能を示す機能ブロック図である。図７に示す下顎位決定装置１００は、中心算出部１１０と、咬合平面設定部１２０と、咀嚼筋リラックス部１４０と、下顎軌跡測定部１６０と、位置決定部１９０と、下顎位格納部１０４とを備える。
【００１８】
中心算出部１１０は、被験者２０の肩を椅子２４に固定した状態で頭部運動測定部１３０により測定された、頭部３０の運動の測定データを取得する。頭部３０の運動の一例は、頭部３０の前屈、後屈、左右の側屈、および、回旋である。この場合に、被験者２０の姿勢によって頭部３０の運動の様子が異なるが、頭部３０ができるだけ前後および左右に楽に動く姿勢で頭部３０の運動を測定することが好ましい。この測定データは、基準位置２２に対する複数の点の軌跡を示す三次元のデータであって、直交座標系で表されてもよいし、極座標系で表されてもよい。
【００１９】
さらに、中心算出部１１０は、測定データから、頭部３０の運動中心３２を基準位置２２に対する三次元データとして算出する。この場合に、中心算出部１１０は、頭部３０の運動を剛体の回転運動に近似した場合の運動中心３２を算出する。一例として、中心算出部１１０は、頭部３０に取り付けた頭部運動測定部１３０の磁気センサの軌跡を円弧に近似して、当該円弧の中心を運動中心３２として算出する。
【００２０】
ここで、図２から図６に示すように、頭部３０は、脊髄３４を運動中心３２として運動する。より詳しくは、人体は、生命の維持および頭部３０の安定的な保持を目的として、脊髄３４を守るように環椎３８、軸椎３９を含む骨と筋肉が配されている。まず、図６に示すように、静止状態において頭部３０には下顎４０の重心における荷重５０、舌重心における荷重５１、頭蓋骨３６の重心における荷重５２および頭蓋骨３６内の脳の重心における荷重５４がある。これらの合力を打ち消す抗力５３が両側後頭顆と上環椎関節面との接点を作用点とし、間接的に脊髄３４を作用点として働くことにより、頭部３０が支持される。さらに、頭部３０が運動する時にも脊髄３４を守るべく、脊髄３４が運動中心３２となるように、頭部３０が運動する。例えば、図４から図６に示すように、環椎３８の上関節面は卵円形であって、その前方は仮想中心３３の球面５５の一部に一致し、当該球面５５の最下点が運動中心３２に一致する。なお、曲面５６は環椎３８の後方の曲率に基づく仮想球面である。また、頭蓋骨３６が回旋する場合に、頭蓋骨３６が環椎３８に対して回旋するとともに、歯突起の中心を通る垂直軸の回りで軸椎３９に対する環椎３８の回旋が起こる。結果として、頭蓋骨３６は、脊髄３４が貫通する領域に位置する運動中心３２に対して全体的に回旋する。また、軸椎３９の歯突起の関節面と環椎３８の前弓関節面からなる正中環軸関節の間隙の湾曲の中心は脊髄３４を通り、また環椎３８の下関節面と軸椎の上関節面との接線は脊髄３４を通る。よって、頭蓋骨３６は、当該湾曲の中心を運動中心３２として前屈および後屈する。さらに、側屈において、軸椎３９は第３頸椎に対して傾き、頭蓋骨３６は環椎３８に対して滑るが、環軸関節での動きは起きず、結果として、頭蓋骨３６は、脊髄３４を通る領域に位置する運動中心３２を軸として側屈する。上記中心算出部１１０によれば、被験者２０において環椎３８、軸椎３９を通る脊髄３４の位置を直接的に求めなくても、上記測定データに基づいて運動中心３２を算出することができる。
【００２１】
咬合平面設定部１２０は、頭部３０の運動中心３２を通る水平面を、正常な咬合平面４４に設定する。さらに、咬合平面設定部１２０は設定した咬合平面４４を、被験者２０を識別する被験者ＩＤに対応付けて下顎位格納部１０４に格納する。被験者ＩＤは、下顎位決定装置１００に接続されたキーボード等の入力デバイスから入力される。ここで、正常な咬合平面４４は水平面であるので、直交座標系では基準位置２２に対する高さ方向Ｚの一次元の値であってもよい。図２および図３に、被験者２０の現在の基準平面４５、および、咬合平面設定部１２０により設定された正常な咬合平面４４の一例を示す。
【００２２】
咀嚼筋リラックス部１４０は、被験者２０の咀嚼筋をリラックスさせる。咀嚼筋リラックス部１４０の例は、電極パッド１５０に矩形波の電圧パルスを発生する機器である。咀嚼筋リラックス部１４０の一例は、マイオトロニクス社のマイオモニターであり、被験者２０の左右下顎切痕に貼られた電極パッド１５０を陰極、被験者２０の頚部背面正中部に貼られた電極パッド１５０を陽極として、持続時間１．５ｓｅｃ、電圧１１Ｖから２２Ｖの矩形パルスを１．５秒に一回の頻度で発信する。これにより、陰極の直下を通る顔面神経と深部の三叉神経とを同時に刺激して、両神経の支配下の筋に不随意の収縮を起こさせることによって、これらの筋をリラックスさせることができる。また、咀嚼筋リラックス部１４０は、筋電計を介して、咀嚼筋がリラックスしているか否かを計測してもよい。なお、咀嚼筋リラックス部１４０は、下顎位決定装置１００とは別個に設けられていてもよいし、一体であってもよい。
【００２３】
下顎軌跡測定部１６０は、咀嚼筋リラックス部１４０により被験者２０の咀嚼筋がリラックスした旨の通知を受け取ると、その状態における被験者２０の下顎４０の安静位から咬合平面までの咀嚼運動の軌跡を測定する。ここで、下顎軌跡測定部１６０は、下顎４０に取り付けたセンサ１７０の軌跡を、被験者２０の複数の下顎位ごとに測定する。下顎軌跡測定部１６０は、測定したデータを、下顎位に対応付けて下顎位格納部１０４に格納する。ここで、センサ１７０は、下顎４０における既知の位置に取り付けられる。より具体的には、センサ１７０は、咬合平面４４にあるときの下顎４０について、頭部３０の運動中心３２とセンサ１７０の位置とを結ぶ直線と水平線とがなす取付角度θの位置に取り付けられる。
【００２４】
位置決定部１９０は、下顎位格納部１０４のデータを参照して、下顎位毎に下顎の速度を算出する速度算出部１９２、および、当該速度算出部１９２により算出された速度のうち、所定の条件を満たす速度を有する下顎位を抽出して、当該下顎位を正常な下顎位に決定する速度決定部１９４を有する。これにより、位置決定部１９０は、下顎位格納部１０４のデータを参照して、複数の下顎４０の軌跡のうち、下顎４０の咀嚼運動を剛体の回転運動に近似した場合の運動中心が、頭部３０の運動中心３２に一致する軌跡に対応する下顎位を、被験者２０の正常な下顎位に決定して出力する。
【００２５】
ここで、位置決定部１９０が、下顎４０の咀嚼運動を剛体の回転運動に近似した場合の運動中心が、頭部３０の運動中心３２に一致する軌跡に対応する下顎位を、被験者２０の正常な下顎位に決定するのは、下記理由による。上記中心算出部１１０について説明した通り、頭部３０の運動中心３２は、脊髄３４にあるべきである。この観点から考えると、咀嚼運動による下顎４０の運動についても、人体は、生命の維持および頭部３０の安定的な保持を目的として、環椎３８および軸椎３９を通る脊髄３４を守るべく、脊髄３４が運動中心となるように、下顎４０を運動させることが好ましいと考えられるからである。なお、位置決定部１９０の動作の詳細については、後述する。
【００２６】
また、記録媒体１０２は、下顎位決定装置１００の各機能を実現するプログラムを格納している。下顎位決定装置１００は、記録媒体１０２に格納されたプログラムがインストールされることにより、各動作を実現してもよい。また、下顎位決定装置１００は、当該プログラムをインターネット等のネットワークを介して取得してもよい。
【００２７】
図８は、下顎位格納部１０４に格納される情報の一例を示す。図８に示す下顎位格納部１０４は、被験者ＩＤに対応付けて、中心算出部１１０によって算出された頭部中心位置の座標を格納する。
【００２８】
さらに、下顎位格納部１０４は、この被験者識別情報に対応付けて、複数の下顎位を格納する。下顎位格納部１０４は、下顎位として、咀嚼筋リラックス部１４０によってリラックスした状態の下顎位を原点として、原点から左右Ｘおよび前後Ｙにずれたずれ量（ｍｍ）を格納する。さらに、下顎位格納部１０４は、下顎位のそれぞれに対応付けて、下顎軌跡測定部１６０により測定されたセンサ１７０の軌跡、および、当該軌跡に基づいて位置決定部１９０により算出された速度を格納する。この場合に、下顎位格納部１０４は、センサ１７０の軌跡として、基準位置２２に対する一定時間毎の位置を、当該時間に対応付けて格納する。図８に示す例において、下顎位格納部１０４は、頭部３０を正面および側面からみたときの軌跡および速度方向α、βを格納する。なお、図８においては、説明の都合上、軌跡を、上記一定時間毎のセンサ１７０の位置を結んだ線で示した。また、下顎位格納部１０４は、頭部運動測定部１３０が測定した測定データを格納していてもよい。
【００２９】
図９は、下顎位決定装置１００の動作を示すフローチャートの一例である。図９に示すフローチャートは、キーボート等を介した入力を下顎位決定装置１００が受け付けることにより開始する。
【００３０】
まず、頭部運動測定部１３０は、被験者２０の肩を椅子２４に固定した状態で、頭部３０の運動を測定し（Ｓ１１０）、測定した測定データを下顎位格納部１０４に格納する。次に、中心算出部１１０は、測定データを頭部運動測定部１３０から取得して、頭部３０の運動中心３２を算出する（Ｓ１２０）。さらに、中心算出部１１０は、運動中心３２を通る水平面を正常な咬合平面４４に設定する（Ｓ１３０）。
【００３１】
咀嚼筋リラックス部１４０は、被験者２０の咀嚼筋をリラックスさせる（Ｓ１４０）。さらに、咀嚼筋リラックス部１４０は、被験者２０の咀嚼筋がリラックスした旨を下顎軌跡測定部１６０に通知する（同ステップ）。
【００３２】
下顎軌跡測定部１６０は、咀嚼筋リラックス部１４０から上記通知を受け取った場合に、被験者２０における下顎４０の咀嚼運動の軌跡を測定する（Ｓ１５０）。下顎軌跡測定部１６０は、測定したデータを下顎位格納部１０４に格納する（同ステップ）。この場合に、被験者２０の右目と左目とを結んだ直線４７が水平線に一致する姿勢で、被験者２０の頭部３０が椅子２４に対して固定されることが好ましい。これにより、被験者２０における下顎４０の咀嚼運動の軌跡をより正確に測定することができる。
【００３３】
速度算出部１９２は、接線法を用いて下顎４０の運動中心を求めるべく、下顎位格納部１０４のデータを参照して、複数の軌跡のそれぞれから、下顎４０が前記咬合平面に到達するときのセンサ１７０の速度を算出し、算出した速度を下顎位格納部１０４に格納する（Ｓ１６０）。この場合に、速度算出部１９２は、下顎軌跡測定部１６０が特定の下顎位について軌跡を測定する毎にセンサ１７０の速度を算出してもよいし、下顎軌跡測定部１６０が複数の下顎位について軌跡を測定した後に、それぞれの下顎位における速度を算出してもよい。
【００３４】
一例として、速度算出部１９２は、特定の下顎位について、下顎位格納部１０４により格納されている一定時間ごとのセンサ１７０のＸＺ方向の位置について、時間的に隣接する位置を当該一定時間で除することにより、下顎４０を正面から見たときの速度の大きさおよび当該速度が鉛直方向となす角度である速度方向αを求める。ここで、速度算出部１９２は、下顎４０が咬合平面４４に到達したときのセンサ１７０の位置およびそれより時間的に一つ手前のセンサ１７０の位置との差に基づいて速度方向αを算出してもよいし、下顎４０が咬合平面４４に到達したときのセンサ１７０の位置、および、それより時間的に手前の所定の個数の位置について時間的に隣接する位置の差を平均して速度方向αを算出してもよい。同様に、速度算出部１９２は、当該下顎位について、下顎位格納部１０４により格納されている一定時間ごとのセンサ１７０のＹＺ方向の位置について、時間的に隣接する位置を当該一定時間で除することにより、下顎４０を側面から見たときの速度および当該速度が鉛直方向となす角度である速度方向βを求める。なお、下顎４０が咬合平面４４に到達したことは、運動中心３２を中心として水平面に対するセンサ１７０の角度が取付角度θに等しくなったことにより検出することができる。
【００３５】
速度決定部１９４は、速度算出部１９２が算出した速度に基づいて、被験者２０に対する正常な下顎位を決定して、ディプレイ等に出力する（Ｓ１７０）。この場合に、速度決定部１９４は、速度方向αの数値がより小さく、かつ、速度方向βと取付角度θとの差がより小さい下顎位を抽出する。これにより抽出された下顎位において、速度方向αが小さいので、咬合平面４４で下顎４０にはたく力が左右対称であり、かつ、速度方向βが取付角度θとほぼ等しいので、咬合平面４４で下顎４０に垂直上向きの力が働く。これにより、当該下顎位は、下顎４０の咀嚼運動を剛体の回転運動に近似した場合の運動中心が、頭部３０の運動中心３２に一致する軌跡を有する下顎位に対応する。ここで、速度決定部１９４は、速度方向αの数値と下顎位の左右Ｘのずれ量との関係から、速度方向αがゼロとなる左右Ｘのずれ量を外挿または内挿により求めてもよい。同様に、速度決定部１９４は、速度方向βの数値と下顎位の前後Ｙのずれ量との関係から、速度方向βと取付角度θとの差がゼロとなる前後Ｙのずれ量を外挿または内挿により求めてもよい。
【００３６】
上記実施形態において、下顎軌跡測定部１６０が一つのセンサ１７０の軌跡を測定する例を説明したが、センサ１７０の個数に制限はない。他の例として、下顎軌跡測定部１６０は、被験者２０の下顎４０について互いに少なくとも前後左右のいずれかが異なる３つ以上の位置、例えば正三角形の頂点の位置に設けた複数のセンサの移動を検知してもよい。また、ステップＳ１６０およびＳ１７０において、接線法により下顎４０の運動中心を求めたが、これに変えて、ルーロー法を用いてもよい。ルーロー法においては、ステップＳ１５０で測定した二点の線分の二等分線の交点で、運動中心を近似する。
【００３７】
以上、本実施形態によれば、被験者２０の正常な下顎位をより正確に決定することができる。特に、被験者２０の正常な下顎位として、下顎４０の咀嚼運動を剛体の回転運動に近似した場合の運動中心が、頭部３０の運動中心３２に一致する軌跡を有する下顎位を決定するので、咀嚼運動時に上記運動中心３２すなわち脊髄３４を守るべく筋力および骨格位置を調整しようとして被験者２０の姿勢がくずれることを防ぐ下顎位を求めることができる。
【００３８】
図１０は、他の実施形態の動作を示すフローチャートである。図１０に示す実施形態は、図１から図９の実施形態に加えて、図１０に示す動作を実行する。
【００３９】
図１０に示す動作において、まず、被験者２０の上顎および下顎にセンサ１７０が取り付けられて、下顎軌跡測定部１６０によりセンサ１７０の位置が測定される（Ｓ２００）。ここで、センサ１７０は上顎および下顎のそれぞれに複数個取り付けられることが好ましい。例えば、互いが二等辺三角形となる３個のセンサ１７０が上顎および下顎のそれぞれに配される。この場合に、上顎および下顎は、図９のステップＳ１７０において決定した顎位において静止した状態で、各センサ１７０の相対位置が測定される。
【００４０】
次に、下顎位決定システム１０の頭部運動測定部１３０は、図９のステップＳ１７０で決定した下顎位から、被験者２０が下顎４０を側方運動した軌跡を測定し（Ｓ２１０）、測定した測定データを下顎位格納部１０４に格納する。さらに、位置決定部１９０は、ステップＳ２１０で測定されて下顎位格納部１０４に格納されたデータを読み出して、頭部３０の側方運動の軌跡から左右の顆頭の位置、および、それらの間の距離である顆頭間距離を算出する（Ｓ２２０）。さらに、位置決定部１９０は、左右の顆頭の位置および上記側方運動により、作業側側方顆路角および平衡側側方顆路角を算出する（Ｓ２３０）。この場合に例えば、位置決定部１９０は、ステップＳ１７０で決定された下顎位の位置から下顎４０を右方へ側方運動したときに計測されたセンサ１７０の軌跡を用いて、上記接線法またはルーロー法により瞬間回転中心の位置を上記センサ１７０に対する三次元的位置として求め、近似的に当該位置を右の顆頭の位置とする（Ｓ２２０）。同様に位置決定部１９０は、ステップＳ１７０で算出された下顎位の位置から下顎４０を左方へ側方運動したときの瞬間回転中心を、左の顆頭の位置とする（同ステップ）。また、これら左右の顆頭の位置から、それらの間の距離を算出する（同ステップ）。さらに、位置決定部１９０は、ステップＳ２２０で求めた左右の顆頭の位置と上記センサ１７０の側方運動の軌跡とから、側方運動による左右の顆頭の移動量を算出することにより、作業側側方顆路角および平行側側方顆路角を算出する（Ｓ２３０）。
【００４１】
また、頭部３０は、上記ステップＳ１７０において決定した被験者２０の下顎位から、被験者２０が下顎４０を前方運動した軌跡を測定し（Ｓ２４０）、測定した測定データを下顎位格納部１０４に格納する。さらに、位置決定部１９０は、ステップＳ２４０で測定されて下顎位格納部１０４に格納されたデータを読み出して、下顎４０の前方運動の軌跡から矢状顆路角を算出する（Ｓ２５０）。この場合に例えば、位置決定部１９０は、ステップＳ２２０で求めた左右の顆頭の位置と上記センサ１７０の前方運動の軌跡とから、前方運動による左右の顆頭の移動量を算出することにより、矢状顆路角を算出する（Ｓ２５０）。
【００４２】
位置決定部１９０は、上記ステップＳ２００により測定された各センサ１７０の位置、ステップＳ２２０により算出された左右の顆頭の位置およびそれら間の距離、ステップＳ２３０により算出された作業側側方顆路角および平衡側側方顆路角、並びに、上記ステップＳ２５０により算出された矢状顆路角を出力する。この場合に、位置決定部１９０は、出力の一例として、下顎位決定装置１００のディスプレイ上にそれぞれの数値を表示してもよいし、当該数値をプリンタで印刷してもよい。
【００４３】
また、歯科医師または歯科衛生士等により被験者２０の歯型が採取されて、歯型模型が作成される（Ｓ２６０）。この場合に、ステップＳ２００において被験者２０の上顎および下顎に取り付けられた各センサの位置が、当該歯型模型上にマーキングされることが好ましい。
【００４４】
当該歯型模型が咬合器の上弓部および下弓部に取り付けられる（Ｓ２７０）。さらに、咬合器が調整される（Ｓ２８０）。この場合にまず、位置決定部１９０により出力された各センサ１７０の相対位置関係と、咬合器に取り付けられた歯型模型上のマーキングの相対位置関係とが一致するように咬合器が調整される。さらに、位置決定部１９０により出力された矢状顆路角、作業側側方顆路角および平衡側側方顆路角、並びに、左右の顆頭間の距離を、咬合器に再現すべく咬合器が調整される。
【００４５】
以上、図１０に示す方法によれば、矢状顆路角、作業側側方顆路角および平衡側側方顆路角、並びに、左右の顆頭間の距離を数値的に正確に算出することができる。さらに、人為的誤差が生じやすいフェイスボウ等の複雑な器具を用いることなく、これら矢状顆路角、作業側側方顆路角および平衡側側方顆路角、並びに、左右の顆頭間の距離を咬合器上に再現することができる。
【００４６】
図１１は、センサ１７０を含むセンサユニット１６２の概略を示す斜視図である。同図に示すセンサユニット１６２は、Ｕ字に湾曲した板状のセンサ本体１７２と、このセンサ本体１７２上において二等辺三角形をなす位置に配された３つのセンサ１７０と、センサ本体１７２上において３つのセンサ１７０間に配された２つの係合部１７６を有する。さらに、センサユニット１６２は、上記センサ本体１７２に対して着脱できる取り付け冶具１８０を有する。取り付け冶具１８０は、センサ本体１７４の湾曲に対応した湾曲のＵ字板状の冶具本体１８２と、この冶具本体１８２上において上記２つの係合部１７６に対応する位置に配された２つの係合部１８４と、冶具本体１８２のＵ字の凸側から外側に延在する延在部１８６を有する。
【００４７】
上記構成において、互いに対応する係合部１７６および係合部１８４の一方が凸部で他方が凹部であり、互いに嵌め合う。これにより、センサ１７０が配されたセンサ本体１７４が取り付け冶具１８０により支持される。
【００４８】
図１２は、図１１に示すセンサユニット１６２のセンサ１７０が下顎４０に取り付けられた状態を示す斜視図である。なお、同図においてセンサ１７０が下顎４０に取り付けられた例を示したが、同じ構成のセンサ１７０が上顎にも取り付けられる。
【００４９】
図１３は、図１０のステップＳ２７０およびＳ２８０で用いられる咬合器２００の一例の側面図である。また、図１４は上弓部２２０の平面図であり、図１５は下弓部３００の平面図である。この咬合器２００は、被験者２０の左右の顆頭間の距離を正確に再現する。
【００５０】
咬合器２００は、上弓部２２０および下弓部３００を有し、上弓部２２０には咬合平面設定部１２０が取り付けられるとともに、下弓部３００には下歯型模型２１２が取り付けられる。さらに上弓部２２０は、下弓部３００に対して図１３の矢印Ａの方向に回動する。
【００５１】
図１４に示すように、上弓部２２０は、前後方向（図１４における上下方向）に延伸する上弓本体２２２と、上弓本体２２２を水平方向に貫通する腕２３６と、この腕２３６の両端に配される結合部２４０、２５０と、上弓本体２２２の前端に配されたインサイザルピン２６０と、上弓本体２２２の下方に配された脚２３４とを有する。さらに上弓本体２２２には、前後方向に延在する溝２２８が設けられ、当該溝２２８に連結ピン２２６が図１４の矢印Ｂ方向に摺動可能に挿入される。連結ピン２２６には、上歯型模型２１０を支持する模型取付部２２４が取り付けられる。さらに、連結ピン２２６は、一対の連結部材２３０、２３２の一端に配された貫通穴に回動可能に挿入される。これら一対の連結部材２３０、２３２の他端にも貫通穴が設けられ、当該貫通穴にはそれぞれ、結合部２４０、２５０から上方に突出した連結ピン２４４、２５４が回動可能に挿入される。また、結合部２４０の側面には凹部２４２が設けられ、腕２３６の一端が摺動可能に収容される。また、結合部２４０には下弓部３００の球体部３４６と回動可能に当接する球受け部２４６を有する。同様に、結合部２５０も、凹部２５２および球受け部２５６を有する。なお、図示は省略したが、球受け部２４６および球受け部２５６の回転量を制限する公知の手段を設けることにより、咬合器２００における矢状顆路角、作業側側方顆路角および平衡側側方顆路角が調整される。
【００５２】
図１５に示すように、下弓部３００は、前後方向（図１５における上下方向）に延伸する下弓本体３２２と、下弓本体３２２を水平方向に貫通する腕３３６と、この腕３３６の両端に配される直立部３４０、３５０と、下弓本体３２２の下方に配された脚３３４とを有する。さらに下弓本体３２２には、前後方向に延在する溝３２８が設けられ、当該溝３２８に連結ピン３２６が図１５の矢印Ｇ方向に摺動可能に挿入される。連結ピン３２６には、下歯型模型２１２を支持する模型取付部３２４が取り付けられる。さらに、連結ピン３２６は、一対の連結部材３３０、３３２の一端に配された貫通穴に回動可能に挿入される。これら一対の連結部材３３０、３３２の他端にも貫通穴が設けられ、当該貫通穴にはそれぞれ、直立部３４０、３５０から下方に突出した連結ピン３４４、３５４が回動可能に挿入される。
【００５３】
また、直立部３４０は上下方向に直立しており、その上面に球体部３４６が設けられる。さらに、直立部３４０の側面下方には凹部３４２が設けられ、腕３３６の一端が摺動可能に収容される。同様に、直立部３５０も、凹部３５２および球体部３４６を有する。
【００５４】
上記構成において、上弓部２２０が下弓部３００の上方に配され、球受け部２４６が球体部３４６に支持されるとともに、球受け部２５６が球体部３５６に支持される。これにより、図１３に示すように、上弓部２２０が下弓部３００の球体部３４６、３５６の中心位置に対して回動可能に支持される。
【００５５】
ここで、球体部３４６および球体部３５６の中心位置が左右の顆頭位置４０８に対応する。上記構成によれば、結合部２４０および結合部２５０は、腕２３６に対して矢印Ｅ、Ｆの方向に摺動することができ、直立部３４０および直立部３５０は、腕３３６に対して矢印Ｊ、Ｋの方向に摺動することができる。これにより、被験者２０の左右の顆頭間の距離を正確に再現することができる。さらに、結合部２４０、２５０、模型取付部２２４は連結部材２３０、２３２により互いに連結されているので、いずれか一つを移動させることにより他の二つも移動させることができ、また、結合部２４０と結合部２５０とを同じ距離だけ移動させることができる。なお、これに代えて、連結部材２３０、２３２を設けずに結合部２４０、２５０、模型取付部２２４が互いに独立して移動することができるようになっていてもよい。同様に、直立部３４０、３５０、模型取付部３２４は連結部材３３０、３３２により互いに連結されているので、いずれか一つを移動させることにより他の二つも移動させることができ、また、直立部３４０と直立部３５０とを同じ距離だけ移動させることができる。なお、これに代えて、連結部材３３０、３３２を設けずに直立部３４０、３５０、模型取付部３２４が互いに独立して移動することができるようになっていてもよい。
【００５６】
図１６は、台座４００の側面図であり、上歯型模型２１０を取り付けるときの状態を示す。台座４００は、上弓部２２０または下弓部３００が載置される基準底面４０２およびそれらの前面が当接する基準前面４０４を有する。さらに、台座４００は、基準前面４０４の近傍に基準底面４０２に対して昇降する昇降部４０６を有する。昇降部４０６は、下顎軌跡測定部１６０の延在部１８６を水平方向（図１６の矢印Ｍの方向）に摺動自在かつ着脱自在に保持する。
【００５７】
上歯型模型２１０が上弓部２２０に取り付けられる場合に、まず図１６に示すように、上弓部２２０が図１３に示す使用状態とは天地を逆にした状態で基準底面４０２上に配置される。この場合に、上弓部２２０の前面が基準前面４０４に当接される。これにより、台座４００に対する上弓部２２０の位置、特に、顆頭位置４０８の位置が決まる。
【００５８】
次に、図１０のステップＳ２６０にて作成された上歯型模型２１０が下顎軌跡測定部１６０に取り付けられた状態で、センサユニット１６２の延在部１８６が昇降部４０６に挿入される。さらに、昇降部４０６の上下高さおよび延在部１８６の前後位置が調整されることにより、図１０のステップＳ２２０にて算出された顆頭の位置とセンサ１７０との位置関係が、台座４００に載置された上弓部２２０の顆頭位置４０８とセンサ１７０との位置関係に再現される。当該位置関係が再現された状態において石膏剤等により上歯型模型２１０が模型取付部２２４に取り付けられる。なお、この場合に、顆頭位置４０８にもマグネット等の検知子を設けるとともに台座４００にそれらの位置を計測する計測部を設けてもよい。これにより、測定部により顆頭位置４０８の三次元位置とセンサユニットのセンサ１７０の三次元位置とを測定しながら、これらの位置関係が図１０のステップＳ２２０にて算出された顆頭の位置とセンサ１７０との位置関係となるように、昇降部４０６の上下高さおよび延在部１８６の前後位置が調整されてもよい。
【００５９】
図１７は、台座４００の側面図であり、下歯型模型２１２を取り付けるときの状態を示す。下歯型模型２１２も上歯型模型２１０と同様に、昇降部４０６の上下高さおよび延在部１８６の前後位置が調整されることにより、図１０のステップＳ２２０にて算出された顆頭の位置とセンサ１７０との位置関係が、台座４００に載置された下弓部３００の顆頭位置４０８とセンサ１７０との位置関係に再現される。当該位置関係が再現された状態において、石膏剤等により下歯型模型２１２が模型取付部３２４に取り付けられる。
【００６０】
上歯型模型２１０が取り付けられた上弓部２２０を、上歯型模型２１０が下を向く姿勢にして、下歯型模型２１２が取り付けられた下弓部３００に搭載することにより、咬合器２００上に被験者２０の上下顎の正しい顎位の三次元的位置関係を再現することができる。さらに、球受け部２４６および球受け部２５６の回転量を制限する公知の手段により、ステップＳ２３０、Ｓ２５０により算出された矢状顆路角、作業側側方顆路角および平衡側側方顆路角が咬合器２００に再現される。
【００６１】
以上、図１３から図１７に示す本実施形態によれば、作業の煩雑さを伴う人為的、経時的誤差が生じやすいワックス等の咬合採得剤などを使用せずに、咬合器２００上に被験者２０の上下顎の正しい顎位の三次元的位置関係を再現することができる。
【００６２】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下顎位決定方法、下顎位決定装置およびプログラムに関する。特に本発明は、被験者の正常な下顎位を決定する下顎位決定方法、下顎位決定装置およびプログラムに関する。本出願は、下記の日本出願に関連する。文献の参照による組み込みが認められる指定国については、下記の出願に記載された内容を参照により本出願に組み込み、本出願の一部とする。
特願２００７−１８６０９１ 出願日 ２００７年７月１７日
【背景技術】
【０００２】
特定の下顎位における顎関節の接触圧分布を求める解析装置がある（例えば、特許文献１を参照）。この解析装置においては、顎関節のレントゲン写真を読み取り、読み取った顎関節における下顎骨と頭蓋骨とを剛体モデルとして、矛盾する力が働かなくなるように計算上で仮想の拘束力を加えることにより、顎関節の接触圧分布を求める。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記解析装置によれば、特定の下顎位における顎関節の接触圧分布が求まるが、当該下顎位が被験者における正常な下顎位であるかどうかは分からない。また、顎関節のレントゲン写真の取り込み、または、計算が収束するまで仮想の拘束力を設定して計算するというループを繰り返すという手間がかかる。
【０００５】
そこで本発明は、上記の課題を解決することのできる下顎位決定方法、下顎位決定装置、プログラムおよび咬合器を提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の第１の形態においては、被験者の正常な下顎位を決定する下顎位決定方法であって、被験者の頭部の運動を測定した測定データを取得し、頭部の運動を剛体の回転運動に近似した場合の運動中心を算出する中心算出ステップと、被験者の複数の下顎位に対して、下顎の咀嚼運動の複数の軌跡を測定する下顎軌跡測定ステップと、下顎軌跡測定ステップで測定した複数の軌跡のうち、下顎の咀嚼運動を剛体の回転運動に近似した場合の運動中心が、中心算出ステップにより算出された頭部の運動中心に一致する軌跡に対応する下顎位を、被験者の正常な下顎位に決定して出力する位置決定ステップとを備える。
【０００７】
また、本発明の第２の形態においては、被験者の正常な下顎位を決定する下顎位決定装置であって、被験者の頭部の運動を測定した測定データを取得し、頭部の運動を剛体の回転運動に近似した場合の運動中心を算出する中心算出部と、被験者の複数の下顎位に対して、下顎の咀嚼運動の複数の軌跡を測定する下顎軌跡測定部と、下顎軌跡測定部で測定した複数の軌跡のうち、下顎の咀嚼運動を剛体の回転運動に近似した場合の運動中心が、中心算出部により算出された頭部の運動中心に一致する軌跡に対応する下顎位を、被験者の正常な下顎位に決定して出力する位置決定部とを備える。
【０００８】
また、本発明の第３の形態においては、被験者の正常な下顎位を決定する下顎位決定装置を制御するプログラムであって、下顎位決定装置に、被験者の頭部の運動を測定した測定データを取得し、頭部の運動を剛体の回転運動に近似した場合の運動中心を算出する中心算出手順と、被験者の複数の下顎位に対して、下顎の咀嚼運動の複数の軌跡を測定する下顎軌跡測定手順と、下顎軌跡測定手順で測定した複数の軌跡のうち、下顎の咀嚼運動を剛体の回転運動に近似した場合の運動中心が、中心算出手順により算出された頭部の運動中心に一致する軌跡に対応する下顎位を、被験者の正常な下顎位に決定して出力する位置決定手順とを実行させる。
【０００９】
また、本発明の第４の形態においては、咬合器であって、上顎の歯型模型を取り付ける上弓部と、一対の球状の軸受を介して前記上弓部に対して回動可能に連結され、下顎の歯型模型を取り付ける下弓部とを備え、前記一対の軸受の間の距離が可変である咬合器が提供される。
【００１０】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】下顎位決定システム１０の概略を示す概略図である。
【図２】下顎位を説明するための頭蓋骨３６および下顎４０の正面図である。
【図３】頭蓋骨３６および下顎４０の側面図である。
【図４】環椎３８の斜視図を示す。
【図５】環椎３８の側面図を示す。
【図６】頭蓋骨３６が静止状態で支持されているときの力学的な釣り合いを示す側面図である。
【図７】下顎位決定装置１００の機能を示す機能ブロック図である。
【図８】下顎位格納部１０４に格納される情報の一例を示す。
【図９】下顎位決定装置１００の動作を示すフローチャートの一例である。
【図１０】他の実施形態の動作を示すフローチャートである。
【図１１】センサ１７０を含むセンサユニット１６２の概略を示す斜視図である。
【図１２】センサ１７０が下顎４０に取り付けられた状態を示す斜視図である。
【図１３】図１０のステップＳ２７０およびＳ２８０で用いられる咬合器２００の一例の側面図である。
【図１４】上弓部２２０の平面図である。
【図１５】下弓部３００の平面図である。
【図１６】台座４００の側面図であり、上歯型模型２１０を取り付けるときの状態を示す。
【図１７】台座４００の側面図であり、下歯型模型２１２を取り付けるときの状態を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１４】
図１は、下顎位決定システム１０の概略を示す概略図である。下顎位決定システム１０は、下顎位決定装置１００と、頭部運動測定部１３０、電極パッド１５０およびセンサ１７０を備え、被験者２０の正常な下顎位を決定する。頭部運動測定部１３０は、被験者２０の頭部３０に固定した磁気センサを有し、この磁気センサを用いて頭部３０の運動を測定し、測定した測定データを下顎位決定装置１００へ受け渡す。また、電極パッド１５０は、被験者２０の左右下顎切痕および頚部背面正中部に取り付けられる。咬筋及び側頭筋に付着した筋電計１５２は、後述する咀嚼筋リラックス部１４０に電気的に接続される。さらに、センサ１７０は、被験者２０の下顎４０に取り付けられる磁気センサである。ここで、椅子２４は、基準位置２２が設けられるとともに、被験者２０の肩および頭部３０をそれぞれ固定する。
【００１５】
図２は、下顎位を説明するための頭蓋骨３６および下顎４０の正面図であり、図３は、頭蓋骨３６および下顎４０の側面図である。さらに、図４および図５は、環椎３８の斜視図および側面図を示す。また、図６は、頭蓋骨３６が静止状態で支持されているときの力学的な釣り合いを示す側面図である。
【００１６】
図２および図３において、咬合平面４４は、咀嚼運動における頭蓋骨３６に対する下顎４０の終端である。下顎位決定システム１０は、正常な咬合平面４４、および、当該正常な咬合平面４４における下顎位をより正確に決定することを目的とする。この場合に、本実施形態においては、図２から図６に示すように、頭部３０は脊髄３４を運動中心３２として運動すること、および、頭蓋骨３６、環椎３８および軸椎３９にとっての外力としての咀嚼運動においても脊髄３４が運動中心３２となることが好ましいことが見出されたことに基づいて、正常な下顎位を決定する。
【００１７】
図７は、下顎位決定装置１００の機能を示す機能ブロック図である。図７に示す下顎位決定装置１００は、中心算出部１１０と、咬合平面設定部１２０と、咀嚼筋リラックス部１４０と、下顎軌跡測定部１６０と、位置決定部１９０と、下顎位格納部１０４とを備える。
【００１８】
中心算出部１１０は、被験者２０の肩を椅子２４に固定した状態で頭部運動測定部１３０により測定された、頭部３０の運動の測定データを取得する。頭部３０の運動の一例は、頭部３０の前屈、後屈、左右の側屈、および、回旋である。この場合に、被験者２０の姿勢によって頭部３０の運動の様子が異なるが、頭部３０ができるだけ前後および左右に楽に動く姿勢で頭部３０の運動を測定することが好ましい。この測定データは、基準位置２２に対する複数の点の軌跡を示す三次元のデータであって、直交座標系で表されてもよいし、極座標系で表されてもよい。
【００１９】
さらに、中心算出部１１０は、測定データから、頭部３０の運動中心３２を基準位置２２に対する三次元データとして算出する。この場合に、中心算出部１１０は、頭部３０の運動を剛体の回転運動に近似した場合の運動中心３２を算出する。一例として、中心算出部１１０は、頭部３０に取り付けた頭部運動測定部１３０の磁気センサの軌跡を円弧に近似して、当該円弧の中心を運動中心３２として算出する。
【００２０】
ここで、図２から図６に示すように、頭部３０は、脊髄３４を運動中心３２として運動する。より詳しくは、人体は、生命の維持および頭部３０の安定的な保持を目的として、脊髄３４を守るように環椎３８、軸椎３９を含む骨と筋肉が配されている。まず、図６に示すように、静止状態において頭部３０には下顎４０の重心における荷重５０、舌重心における荷重５１、頭蓋骨３６の重心における荷重５２および頭蓋骨３６内の脳の重心における荷重５４がある。これらの合力を打ち消す抗力５３が両側後頭顆と上環椎関節面との接点を作用点とし、間接的に脊髄３４を作用点として働くことにより、頭部３０が支持される。さらに、頭部３０が運動する時にも脊髄３４を守るべく、脊髄３４が運動中心３２となるように、頭部３０が運動する。例えば、図４から図６に示すように、環椎３８の上関節面は卵円形であって、その前方は仮想中心３３の球面５５の一部に一致し、当該球面５５の最下点が運動中心３２に一致する。なお、曲面５６は環椎３８の後方の曲率に基づく仮想球面である。また、頭蓋骨３６が回旋する場合に、頭蓋骨３６が環椎３８に対して回旋するとともに、歯突起の中心を通る垂直軸の回りで軸椎３９に対する環椎３８の回旋が起こる。結果として、頭蓋骨３６は、脊髄３４が貫通する領域に位置する運動中心３２に対して全体的に回旋する。また、軸椎３９の歯突起の関節面と環椎３８の前弓関節面からなる正中環軸関節の間隙の湾曲の中心は脊髄３４を通り、また環椎３８の下関節面と軸椎の上関節面との接線は脊髄３４を通る。よって、頭蓋骨３６は、当該湾曲の中心を運動中心３２として前屈および後屈する。さらに、側屈において、軸椎３９は第３頸椎に対して傾き、頭蓋骨３６は環椎３８に対して滑るが、環軸関節での動きは起きず、結果として、頭蓋骨３６は、脊髄３４を通る領域に位置する運動中心３２を軸として側屈する。上記中心算出部１１０によれば、被験者２０において環椎３８、軸椎３９を通る脊髄３４の位置を直接的に求めなくても、上記測定データに基づいて運動中心３２を算出することができる。
【００２１】
咬合平面設定部１２０は、頭部３０の運動中心３２を通る水平面を、正常な咬合平面４４に設定する。さらに、咬合平面設定部１２０は設定した咬合平面４４を、被験者２０を識別する被験者ＩＤに対応付けて下顎位格納部１０４に格納する。被験者ＩＤは、下顎位決定装置１００に接続されたキーボード等の入力デバイスから入力される。ここで、正常な咬合平面４４は水平面であるので、直交座標系では基準位置２２に対する高さ方向Ｚの一次元の値であってもよい。図２および図３に、被験者２０の現在の基準平面４５、および、咬合平面設定部１２０により設定された正常な咬合平面４４の一例を示す。
【００２２】
咀嚼筋リラックス部１４０は、被験者２０の咀嚼筋をリラックスさせる。咀嚼筋リラックス部１４０の例は、電極パッド１５０に矩形波の電圧パルスを発生する機器である。咀嚼筋リラックス部１４０の一例は、マイオトロニクス社のマイオモニターであり、被験者２０の左右下顎切痕に貼られた電極パッド１５０を陰極、被験者２０の頚部背面正中部に貼られた電極パッド１５０を陽極として、持続時間１．５ｓｅｃ、電圧１１Ｖから２２Ｖの矩形パルスを１．５秒に一回の頻度で発信する。これにより、陰極の直下を通る顔面神経と深部の三叉神経とを同時に刺激して、両神経の支配下の筋に不随意の収縮を起こさせることによって、これらの筋をリラックスさせることができる。また、咀嚼筋リラックス部１４０は、筋電計を介して、咀嚼筋がリラックスしているか否かを計測してもよい。なお、咀嚼筋リラックス部１４０は、下顎位決定装置１００とは別個に設けられていてもよいし、一体であってもよい。
【００２３】
下顎軌跡測定部１６０は、咀嚼筋リラックス部１４０により被験者２０の咀嚼筋がリラックスした旨の通知を受け取ると、その状態における被験者２０の下顎４０の安静位から咬合平面までの咀嚼運動の軌跡を測定する。ここで、下顎軌跡測定部１６０は、下顎４０に取り付けたセンサ１７０の軌跡を、被験者２０の複数の下顎位ごとに測定する。下顎軌跡測定部１６０は、測定したデータを、下顎位に対応付けて下顎位格納部１０４に格納する。ここで、センサ１７０は、下顎４０における既知の位置に取り付けられる。より具体的には、センサ１７０は、咬合平面４４にあるときの下顎４０について、頭部３０の運動中心３２とセンサ１７０の位置とを結ぶ直線と水平線とがなす取付角度θの位置に取り付けられる。
【００２４】
位置決定部１９０は、下顎位格納部１０４のデータを参照して、下顎位毎に下顎の速度を算出する速度算出部１９２、および、当該速度算出部１９２により算出された速度のうち、所定の条件を満たす速度を有する下顎位を抽出して、当該下顎位を正常な下顎位に決定する速度決定部１９４を有する。これにより、位置決定部１９０は、下顎位格納部１０４のデータを参照して、複数の下顎４０の軌跡のうち、下顎４０の咀嚼運動を剛体の回転運動に近似した場合の運動中心が、頭部３０の運動中心３２に一致する軌跡に対応する下顎位を、被験者２０の正常な下顎位に決定して出力する。
【００２５】
ここで、位置決定部１９０が、下顎４０の咀嚼運動を剛体の回転運動に近似した場合の運動中心が、頭部３０の運動中心３２に一致する軌跡に対応する下顎位を、被験者２０の正常な下顎位に決定するのは、下記理由による。上記中心算出部１１０について説明した通り、頭部３０の運動中心３２は、脊髄３４にあるべきである。この観点から考えると、咀嚼運動による下顎４０の運動についても、人体は、生命の維持および頭部３０の安定的な保持を目的として、環椎３８および軸椎３９を通る脊髄３４を守るべく、脊髄３４が運動中心となるように、下顎４０を運動させることが好ましいと考えられるからである。なお、位置決定部１９０の動作の詳細については、後述する。
【００２６】
また、記録媒体１０２は、下顎位決定装置１００の各機能を実現するプログラムを格納している。下顎位決定装置１００は、記録媒体１０２に格納されたプログラムがインストールされることにより、各動作を実現してもよい。また、下顎位決定装置１００は、当該プログラムをインターネット等のネットワークを介して取得してもよい。
【００２７】
図８は、下顎位格納部１０４に格納される情報の一例を示す。図８に示す下顎位格納部１０４は、被験者ＩＤに対応付けて、中心算出部１１０によって算出された頭部中心位置の座標を格納する。
【００２８】
さらに、下顎位格納部１０４は、この被験者識別情報に対応付けて、複数の下顎位を格納する。下顎位格納部１０４は、下顎位として、咀嚼筋リラックス部１４０によってリラックスした状態の下顎位を原点として、原点から左右Ｘおよび前後Ｙにずれたずれ量（ｍｍ）を格納する。さらに、下顎位格納部１０４は、下顎位のそれぞれに対応付けて、下顎軌跡測定部１６０により測定されたセンサ１７０の軌跡、および、当該軌跡に基づいて位置決定部１９０により算出された速度を格納する。この場合に、下顎位格納部１０４は、センサ１７０の軌跡として、基準位置２２に対する一定時間毎の位置を、当該時間に対応付けて格納する。図８に示す例において、下顎位格納部１０４は、頭部３０を正面および側面からみたときの軌跡および速度方向α、βを格納する。なお、図８においては、説明の都合上、軌跡を、上記一定時間毎のセンサ１７０の位置を結んだ線で示した。また、下顎位格納部１０４は、頭部運動測定部１３０が測定した測定データを格納していてもよい。
【００２９】
図９は、下顎位決定装置１００の動作を示すフローチャートの一例である。図９に示すフローチャートは、キーボート等を介した入力を下顎位決定装置１００が受け付けることにより開始する。
【００３０】
まず、頭部運動測定部１３０は、被験者２０の肩を椅子２４に固定した状態で、頭部３０の運動を測定し（Ｓ１１０）、測定した測定データを下顎位格納部１０４に格納する。次に、中心算出部１１０は、測定データを頭部運動測定部１３０から取得して、頭部３０の運動中心３２を算出する（Ｓ１２０）。さらに、中心算出部１１０は、運動中心３２を通る水平面を正常な咬合平面４４に設定する（Ｓ１３０）。
【００３１】
咀嚼筋リラックス部１４０は、被験者２０の咀嚼筋をリラックスさせる（Ｓ１４０）。さらに、咀嚼筋リラックス部１４０は、被験者２０の咀嚼筋がリラックスした旨を下顎軌跡測定部１６０に通知する（同ステップ）。
【００３２】
下顎軌跡測定部１６０は、咀嚼筋リラックス部１４０から上記通知を受け取った場合に、被験者２０における下顎４０の咀嚼運動の軌跡を測定する（Ｓ１５０）。下顎軌跡測定部１６０は、測定したデータを下顎位格納部１０４に格納する（同ステップ）。この場合に、被験者２０の右目と左目とを結んだ直線４７が水平線に一致する姿勢で、被験者２０の頭部３０が椅子２４に対して固定されることが好ましい。これにより、被験者２０における下顎４０の咀嚼運動の軌跡をより正確に測定することができる。
【００３３】
速度算出部１９２は、接線法を用いて下顎４０の運動中心を求めるべく、下顎位格納部１０４のデータを参照して、複数の軌跡のそれぞれから、下顎４０が前記咬合平面に到達するときのセンサ１７０の速度を算出し、算出した速度を下顎位格納部１０４に格納する（Ｓ１６０）。この場合に、速度算出部１９２は、下顎軌跡測定部１６０が特定の下顎位について軌跡を測定する毎にセンサ１７０の速度を算出してもよいし、下顎軌跡測定部１６０が複数の下顎位について軌跡を測定した後に、それぞれの下顎位における速度を算出してもよい。
【００３４】
一例として、速度算出部１９２は、特定の下顎位について、下顎位格納部１０４により格納されている一定時間ごとのセンサ１７０のＸＺ方向の位置について、時間的に隣接する位置を当該一定時間で除することにより、下顎４０を正面から見たときの速度の大きさおよび当該速度が鉛直方向となす角度である速度方向αを求める。ここで、速度算出部１９２は、下顎４０が咬合平面４４に到達したときのセンサ１７０の位置およびそれより時間的に一つ手前のセンサ１７０の位置との差に基づいて速度方向αを算出してもよいし、下顎４０が咬合平面４４に到達したときのセンサ１７０の位置、および、それより時間的に手前の所定の個数の位置について時間的に隣接する位置の差を平均して速度方向αを算出してもよい。同様に、速度算出部１９２は、当該下顎位について、下顎位格納部１０４により格納されている一定時間ごとのセンサ１７０のＹＺ方向の位置について、時間的に隣接する位置を当該一定時間で除することにより、下顎４０を側面から見たときの速度および当該速度が鉛直方向となす角度である速度方向βを求める。なお、下顎４０が咬合平面４４に到達したことは、運動中心３２を中心として水平面に対するセンサ１７０の角度が取付角度θに等しくなったことにより検出することができる。
【００３５】
速度決定部１９４は、速度算出部１９２が算出した速度に基づいて、被験者２０に対する正常な下顎位を決定して、ディプレイ等に出力する（Ｓ１７０）。この場合に、速度決定部１９４は、速度方向αの数値がより小さく、かつ、速度方向βと取付角度θとの差がより小さい下顎位を抽出する。これにより抽出された下顎位において、速度方向αが小さいので、咬合平面４４で下顎４０にはたく力が左右対称であり、かつ、速度方向βが取付角度θとほぼ等しいので、咬合平面４４で下顎４０に垂直上向きの力が働く。これにより、当該下顎位は、下顎４０の咀嚼運動を剛体の回転運動に近似した場合の運動中心が、頭部３０の運動中心３２に一致する軌跡を有する下顎位に対応する。ここで、速度決定部１９４は、速度方向αの数値と下顎位の左右Ｘのずれ量との関係から、速度方向αがゼロとなる左右Ｘのずれ量を外挿または内挿により求めてもよい。同様に、速度決定部１９４は、速度方向βの数値と下顎位の前後Ｙのずれ量との関係から、速度方向βと取付角度θとの差がゼロとなる前後Ｙのずれ量を外挿または内挿により求めてもよい。
【００３６】
上記実施形態において、下顎軌跡測定部１６０が一つのセンサ１７０の軌跡を測定する例を説明したが、センサ１７０の個数に制限はない。他の例として、下顎軌跡測定部１６０は、被験者２０の下顎４０について互いに少なくとも前後左右のいずれかが異なる３つ以上の位置、例えば正三角形の頂点の位置に設けた複数のセンサの移動を検知してもよい。また、ステップＳ１６０およびＳ１７０において、接線法により下顎４０の運動中心を求めたが、これに変えて、ルーロー法を用いてもよい。ルーロー法においては、ステップＳ１５０で測定した二点の線分の二等分線の交点で、運動中心を近似する。
【００３７】
以上、本実施形態によれば、被験者２０の正常な下顎位をより正確に決定することができる。特に、被験者２０の正常な下顎位として、下顎４０の咀嚼運動を剛体の回転運動に近似した場合の運動中心が、頭部３０の運動中心３２に一致する軌跡を有する下顎位を決定するので、咀嚼運動時に上記運動中心３２すなわち脊髄３４を守るべく筋力および骨格位置を調整しようとして被験者２０の姿勢がくずれることを防ぐ下顎位を求めることができる。
【００３８】
図１０は、他の実施形態の動作を示すフローチャートである。図１０に示す実施形態は、図１から図９の実施形態に加えて、図１０に示す動作を実行する。
【００３９】
図１０に示す動作において、まず、被験者２０の上顎および下顎にセンサ１７０が取り付けられて、下顎軌跡測定部１６０によりセンサ１７０の位置が測定される（Ｓ２００）。ここで、センサ１７０は上顎および下顎のそれぞれに複数個取り付けられることが好ましい。例えば、互いが二等辺三角形となる３個のセンサ１７０が上顎および下顎のそれぞれに配される。この場合に、上顎および下顎は、図９のステップＳ１７０において決定した顎位において静止した状態で、各センサ１７０の相対位置が測定される。
【００４０】
次に、下顎位決定システム１０の頭部運動測定部１３０は、図９のステップＳ１７０で決定した下顎位から、被験者２０が下顎４０を側方運動した軌跡を測定し（Ｓ２１０）、測定した測定データを下顎位格納部１０４に格納する。さらに、位置決定部１９０は、ステップＳ２１０で測定されて下顎位格納部１０４に格納されたデータを読み出して、頭部３０の側方運動の軌跡から左右の顆頭の位置、および、それらの間の距離である顆頭間距離を算出する（Ｓ２２０）。さらに、位置決定部１９０は、左右の顆頭の位置および上記側方運動により、作業側側方顆路角および平衡側側方顆路角を算出する（Ｓ２３０）。この場合に例えば、位置決定部１９０は、ステップＳ１７０で決定された下顎位の位置から下顎４０を右方へ側方運動したときに計測されたセンサ１７０の軌跡を用いて、上記接線法またはルーロー法により瞬間回転中心の位置を上記センサ１７０に対する三次元的位置として求め、近似的に当該位置を右の顆頭の位置とする（Ｓ２２０）。同様に位置決定部１９０は、ステップＳ１７０で算出された下顎位の位置から下顎４０を左方へ側方運動したときの瞬間回転中心を、左の顆頭の位置とする（同ステップ）。また、これら左右の顆頭の位置から、それらの間の距離を算出する（同ステップ）。さらに、位置決定部１９０は、ステップＳ２２０で求めた左右の顆頭の位置と上記センサ１７０の側方運動の軌跡とから、側方運動による左右の顆頭の移動量を算出することにより、作業側側方顆路角および平行側側方顆路角を算出する（Ｓ２３０）。
【００４１】
また、頭部３０は、上記ステップＳ１７０において決定した被験者２０の下顎位から、被験者２０が下顎４０を前方運動した軌跡を測定し（Ｓ２４０）、測定した測定データを下顎位格納部１０４に格納する。さらに、位置決定部１９０は、ステップＳ２４０で測定されて下顎位格納部１０４に格納されたデータを読み出して、下顎４０の前方運動の軌跡から矢状顆路角を算出する（Ｓ２５０）。この場合に例えば、位置決定部１９０は、ステップＳ２２０で求めた左右の顆頭の位置と上記センサ１７０の前方運動の軌跡とから、前方運動による左右の顆頭の移動量を算出することにより、矢状顆路角を算出する（Ｓ２５０）。
【００４２】
位置決定部１９０は、上記ステップＳ２００により測定された各センサ１７０の位置、ステップＳ２２０により算出された左右の顆頭の位置およびそれら間の距離、ステップＳ２３０により算出された作業側側方顆路角および平衡側側方顆路角、並びに、上記ステップＳ２５０により算出された矢状顆路角を出力する。この場合に、位置決定部１９０は、出力の一例として、下顎位決定装置１００のディスプレイ上にそれぞれの数値を表示してもよいし、当該数値をプリンタで印刷してもよい。
【００４３】
また、歯科医師または歯科衛生士等により被験者２０の歯型が採取されて、歯型模型が作成される（Ｓ２６０）。この場合に、ステップＳ２００において被験者２０の上顎および下顎に取り付けられた各センサの位置が、当該歯型模型上にマーキングされることが好ましい。
【００４４】
当該歯型模型が咬合器の上弓部および下弓部に取り付けられる（Ｓ２７０）。さらに、咬合器が調整される（Ｓ２８０）。この場合にまず、位置決定部１９０により出力された各センサ１７０の相対位置関係と、咬合器に取り付けられた歯型模型上のマーキングの相対位置関係とが一致するように咬合器が調整される。さらに、位置決定部１９０により出力された矢状顆路角、作業側側方顆路角および平衡側側方顆路角、並びに、左右の顆頭間の距離を、咬合器に再現すべく咬合器が調整される。
【００４５】
以上、図１０に示す方法によれば、矢状顆路角、作業側側方顆路角および平衡側側方顆路角、並びに、左右の顆頭間の距離を数値的に正確に算出することができる。さらに、人為的誤差が生じやすいフェイスボウ等の複雑な器具を用いることなく、これら矢状顆路角、作業側側方顆路角および平衡側側方顆路角、並びに、左右の顆頭間の距離を咬合器上に再現することができる。
【００４６】
図１１は、センサ１７０を含むセンサユニット１６２の概略を示す斜視図である。同図に示すセンサユニット１６２は、Ｕ字に湾曲した板状のセンサ本体１７２と、このセンサ本体１７２上において二等辺三角形をなす位置に配された３つのセンサ１７０と、センサ本体１７２上において３つのセンサ１７０間に配された２つの係合部１７６を有する。さらに、センサユニット１６２は、上記センサ本体１７２に対して着脱できる取り付け冶具１８０を有する。取り付け冶具１８０は、センサ本体１７４の湾曲に対応した湾曲のＵ字板状の冶具本体１８２と、この冶具本体１８２上において上記２つの係合部１７６に対応する位置に配された２つの係合部１８４と、冶具本体１８２のＵ字の凸側から外側に延在する延在部１８６を有する。
【００４７】
上記構成において、互いに対応する係合部１７６および係合部１８４の一方が凸部で他方が凹部であり、互いに嵌め合う。これにより、センサ１７０が配されたセンサ本体１７４が取り付け冶具１８０により支持される。
【００４８】
図１２は、図１１に示すセンサユニット１６２のセンサ１７０が下顎４０に取り付けられた状態を示す斜視図である。なお、同図においてセンサ１７０が下顎４０に取り付けられた例を示したが、同じ構成のセンサ１７０が上顎にも取り付けられる。
【００４９】
図１３は、図１０のステップＳ２７０およびＳ２８０で用いられる咬合器２００の一例の側面図である。また、図１４は上弓部２２０の平面図であり、図１５は下弓部３００の平面図である。この咬合器２００は、被験者２０の左右の顆頭間の距離を正確に再現する。
【００５０】
咬合器２００は、上弓部２２０および下弓部３００を有し、上弓部２２０には咬合平面設定部１２０が取り付けられるとともに、下弓部３００には下歯型模型２１２が取り付けられる。さらに上弓部２２０は、下弓部３００に対して図１３の矢印Ａの方向に回動する。
【００５１】
図１４に示すように、上弓部２２０は、前後方向（図１４における上下方向）に延伸する上弓本体２２２と、上弓本体２２２を水平方向に貫通する腕２３６と、この腕２３６の両端に配される結合部２４０、２５０と、上弓本体２２２の前端に配されたインサイザルピン２６０と、上弓本体２２２の下方に配された脚２３４とを有する。さらに上弓本体２２２には、前後方向に延在する溝２２８が設けられ、当該溝２２８に連結ピン２２６が図１４の矢印Ｂ方向に摺動可能に挿入される。連結ピン２２６には、上歯型模型２１０を支持する模型取付部２２４が取り付けられる。さらに、連結ピン２２６は、一対の連結部材２３０、２３２の一端に配された貫通穴に回動可能に挿入される。これら一対の連結部材２３０、２３２の他端にも貫通穴が設けられ、当該貫通穴にはそれぞれ、結合部２４０、２５０から上方に突出した連結ピン２４４、２５４が回動可能に挿入される。また、結合部２４０の側面には凹部２４２が設けられ、腕２３６の一端が摺動可能に収容される。また、結合部２４０には下弓部３００の球体部３４６と回動可能に当接する球受け部２４６を有する。同様に、結合部２５０も、凹部２５２および球受け部２５６を有する。なお、図示は省略したが、球受け部２４６および球受け部２５６の回転量を制限する公知の手段を設けることにより、咬合器２００における矢状顆路角、作業側側方顆路角および平衡側側方顆路角が調整される。
【００５２】
図１５に示すように、下弓部３００は、前後方向（図１５における上下方向）に延伸する下弓本体３２２と、下弓本体３２２を水平方向に貫通する腕３３６と、この腕３３６の両端に配される直立部３４０、３５０と、下弓本体３２２の下方に配された脚３３４とを有する。さらに下弓本体３２２には、前後方向に延在する溝３２８が設けられ、当該溝３２８に連結ピン３２６が図１５の矢印Ｇ方向に摺動可能に挿入される。連結ピン３２６には、下歯型模型２１２を支持する模型取付部３２４が取り付けられる。さらに、連結ピン３２６は、一対の連結部材３３０、３３２の一端に配された貫通穴に回動可能に挿入される。これら一対の連結部材３３０、３３２の他端にも貫通穴が設けられ、当該貫通穴にはそれぞれ、直立部３４０、３５０から下方に突出した連結ピン３４４、３５４が回動可能に挿入される。
【００５３】
また、直立部３４０は上下方向に直立しており、その上面に球体部３４６が設けられる。さらに、直立部３４０の側面下方には凹部３４２が設けられ、腕３３６の一端が摺動可能に収容される。同様に、直立部３５０も、凹部３５２および球体部３４６を有する。
【００５４】
上記構成において、上弓部２２０が下弓部３００の上方に配され、球受け部２４６が球体部３４６に支持されるとともに、球受け部２５６が球体部３５６に支持される。これにより、図１３に示すように、上弓部２２０が下弓部３００の球体部３４６、３５６の中心位置に対して回動可能に支持される。
【００５５】
ここで、球体部３４６および球体部３５６の中心位置が左右の顆頭位置４０８に対応する。上記構成によれば、結合部２４０および結合部２５０は、腕２３６に対して矢印Ｅ、Ｆの方向に摺動することができ、直立部３４０および直立部３５０は、腕３３６に対して矢印Ｊ、Ｋの方向に摺動することができる。これにより、被験者２０の左右の顆頭間の距離を正確に再現することができる。さらに、結合部２４０、２５０、模型取付部２２４は連結部材２３０、２３２により互いに連結されているので、いずれか一つを移動させることにより他の二つも移動させることができ、また、結合部２４０と結合部２５０とを同じ距離だけ移動させることができる。なお、これに代えて、連結部材２３０、２３２を設けずに結合部２４０、２５０、模型取付部２２４が互いに独立して移動することができるようになっていてもよい。同様に、直立部３４０、３５０、模型取付部３２４は連結部材３３０、３３２により互いに連結されているので、いずれか一つを移動させることにより他の二つも移動させることができ、また、直立部３４０と直立部３５０とを同じ距離だけ移動させることができる。なお、これに代えて、連結部材３３０、３３２を設けずに直立部３４０、３５０、模型取付部３２４が互いに独立して移動することができるようになっていてもよい。
【００５６】
図１６は、台座４００の側面図であり、上歯型模型２１０を取り付けるときの状態を示す。台座４００は、上弓部２２０または下弓部３００が載置される基準底面４０２およびそれらの前面が当接する基準前面４０４を有する。さらに、台座４００は、基準前面４０４の近傍に基準底面４０２に対して昇降する昇降部４０６を有する。昇降部４０６は、下顎軌跡測定部１６０の延在部１８６を水平方向（図１６の矢印Ｍの方向）に摺動自在かつ着脱自在に保持する。
【００５７】
上歯型模型２１０が上弓部２２０に取り付けられる場合に、まず図１６に示すように、上弓部２２０が図１３に示す使用状態とは天地を逆にした状態で基準底面４０２上に配置される。この場合に、上弓部２２０の前面が基準前面４０４に当接される。これにより、台座４００に対する上弓部２２０の位置、特に、顆頭位置４０８の位置が決まる。
【００５８】
次に、図１０のステップＳ２６０にて作成された上歯型模型２１０が下顎軌跡測定部１６０に取り付けられた状態で、センサユニット１６２の延在部１８６が昇降部４０６に挿入される。さらに、昇降部４０６の上下高さおよび延在部１８６の前後位置が調整されることにより、図１０のステップＳ２２０にて算出された顆頭の位置とセンサ１７０との位置関係が、台座４００に載置された上弓部２２０の顆頭位置４０８とセンサ１７０との位置関係に再現される。当該位置関係が再現された状態において石膏剤等により上歯型模型２１０が模型取付部２２４に取り付けられる。なお、この場合に、顆頭位置４０８にもマグネット等の検知子を設けるとともに台座４００にそれらの位置を計測する計測部を設けてもよい。これにより、測定部により顆頭位置４０８の三次元位置とセンサユニットのセンサ１７０の三次元位置とを測定しながら、これらの位置関係が図１０のステップＳ２２０にて算出された顆頭の位置とセンサ１７０との位置関係となるように、昇降部４０６の上下高さおよび延在部１８６の前後位置が調整されてもよい。
【００５９】
図１７は、台座４００の側面図であり、下歯型模型２１２を取り付けるときの状態を示す。下歯型模型２１２も上歯型模型２１０と同様に、昇降部４０６の上下高さおよび延在部１８６の前後位置が調整されることにより、図１０のステップＳ２２０にて算出された顆頭の位置とセンサ１７０との位置関係が、台座４００に載置された下弓部３００の顆頭位置４０８とセンサ１７０との位置関係に再現される。当該位置関係が再現された状態において、石膏剤等により下歯型模型２１２が模型取付部３２４に取り付けられる。
【００６０】
上歯型模型２１０が取り付けられた上弓部２２０を、上歯型模型２１０が下を向く姿勢にして、下歯型模型２１２が取り付けられた下弓部３００に搭載することにより、咬合器２００上に被験者２０の上下顎の正しい顎位の三次元的位置関係を再現することができる。さらに、球受け部２４６および球受け部２５６の回転量を制限する公知の手段により、ステップＳ２３０、Ｓ２５０により算出された矢状顆路角、作業側側方顆路角および平衡側側方顆路角が咬合器２００に再現される。
【００６１】
以上、図１３から図１７に示す本実施形態によれば、作業の煩雑さを伴う人為的、経時的誤差が生じやすいワックス等の咬合採得剤などを使用せずに、咬合器２００上に被験者２０の上下顎の正しい顎位の三次元的位置関係を再現することができる。
【００６２】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被験者の正常な下顎位を決定する下顎位決定方法であって、
前記被験者の頭部の運動を測定した測定データを取得し、前記頭部の運動を剛体の回転運動に近似した場合の運動中心を算出する中心算出ステップと、
前記被験者の複数の下顎位に対して、前記下顎の咀嚼運動の複数の軌跡を測定する下顎軌跡測定ステップと、
前記下顎軌跡測定ステップで測定した前記複数の軌跡のうち、前記下顎の咀嚼運動を剛体の回転運動に近似した場合の運動中心が、前記中心算出ステップにより算出された前記頭部の前記運動中心に一致する軌跡に対応する下顎位を、前記被験者の正常な下顎位に決定して出力する位置決定ステップと
を備える下顎位決定方法。
【請求項２】
前記中心算出ステップに先立って、前記被験者の頭部の運動を測定する頭部運動測定ステップをさらに備える請求項１に記載の下顎位決定方法。
【請求項３】
前記下顎軌跡測定ステップは、前記被験者の咀嚼筋をリラックスする咀嚼筋リラックスステップを有し、前記被験者の前記咀嚼筋がリラックスした安静位から咬合平面まで、前記咀嚼運動の軌跡を前記複数の下顎位ごとに測定する請求項１に記載の下顎位決定方法。
【請求項４】
前記下顎軌跡測定ステップにおいて、前記被験者の右目と左目とを結んだ直線が水平線に一致する姿勢で前記被験者の前記頭部を固定して、前記被験者における前記下顎の運動の軌跡を測定する請求項１に記載の下顎位決定方法。
【請求項５】
前記中心算出ステップにより算出された前記運動中心を通る水平面を、正常な咬合平面に設定する咬合平面設定ステップを有し、
前記下顎軌跡測定ステップは、前記被験者における前記下顎の既知の位置に取り付けたセンサの移動を検知することにより、前記下顎の前記軌跡を測定し、
前記位置決定ステップは、
前記下顎軌跡測定ステップにおいて測定された前記複数の軌跡のそれぞれから、前記下顎が前記咬合平面に到達するときの前記センサの速度を算出する速度算出ステップ、および、
前記速度算出ステップにより算出された速度のうち、左右成分がより小さく、かつ、当該速度が鉛直線となす角度が、前記頭部の前記運動中心と前記センサの位置とを結ぶ直線と水平線とがなす角度に等しくなる速度を求める速度決定ステップ
を有し、
前記位置決定ステップは、前記速度決定ステップにより求められた前記速度が算出された下顎位を、前記被験者の正常な下顎位に決定する請求項１に記載の下顎位決定方法。
【請求項６】
前記下顎軌跡測定ステップは、前記被験者の前記下顎において互いに少なくとも前後左右のいずれかが異なる３つ以上の位置に設けた複数のセンサの移動を検知する請求項５に記載の下顎位決定方法。
【請求項７】
前記位置決定ステップにおいて決定した前記下顎位から前記被験者が前記下顎を側方運動した軌跡を測定する側方運動測定ステップと、
前記側方運動測定ステップにおいて測定された前記側方運動の軌跡から作業側側方顆路角および平衡側側方顆路角を算出する側方顆路角算出ステップと、
前記位置決定ステップにおいて決定した前記下顎位から前記被験者が前記下顎を前方運動した軌跡を測定する前方運動測定ステップと、
前記前方運動測定ステップにおいて測定された前記前方運動の軌跡から矢状顆路角を算出する矢状顆路角算出ステップと、
側方顆路角算出ステップにより算出された作業側側方顆路角および平衡側側方顆路角、並びに、前記矢状顆路角算出ステップにより算出された矢状顆路角を出力する出力ステップと
をさらに備える請求項１に記載の下顎位決定方法。
【請求項８】
歯型模型を咬合器の上弓および下弓に取り付ける模型取付ステップと、
前記出力ステップにおいて算出された前記矢状顆路角、前記作業側側方顆路角および前記平衡側側方顆路角を、前記咬合器に再現すべく前記咬合器を調整する調整ステップと
をさらに備える請求項７に記載の下顎位決定方法。
【請求項９】
前記前方運動測定ステップにより測定された前記前方運動および前記側方運動測定ステップにより測定された前記側方運動により、左右の顆頭間の距離を算出する顆頭間距離算出ステップを更に備え、
前記調整ステップにおいて、さらに、前記顆頭間距離算出ステップにより算出された左右の顆頭間の距離を前記咬合器上で再現すべく調整する請求項８に記載の下顎位決定方法。
【請求項１０】
被験者の正常な下顎位を決定する下顎位決定装置であって、
前記被験者の頭部の運動を測定した測定データを取得し、前記頭部の運動を剛体の回転運動に近似した場合の運動中心を算出する中心算出部と、
前記被験者の複数の下顎位に対して、前記下顎の咀嚼運動の複数の軌跡を測定する下顎軌跡測定部と、
前記下顎軌跡測定部で測定した前記複数の軌跡のうち、前記下顎の咀嚼運動を剛体の回転運動に近似した場合の運動中心が、前記中心算出部により算出された前記頭部の前記運動中心に一致する軌跡に対応する下顎位を、前記被験者の正常な下顎位に決定して出力する位置決定部と
を備える下顎位決定装置。
【請求項１１】
被験者の正常な下顎位を決定する下顎位決定装置を制御するプログラムであって、前記下顎位決定装置に、
前記被験者の頭部の運動を測定した測定データを取得し、前記頭部の運動を剛体の回転運動に近似した場合の運動中心を算出する中心算出手順と、
前記被験者の複数の下顎位に対して、前記下顎の咀嚼運動の複数の軌跡を測定する下顎軌跡測定手順と、
前記下顎軌跡測定手順で測定した前記複数の軌跡のうち、前記下顎の咀嚼運動を剛体の回転運動に近似した場合の運動中心が、前記中心算出手順により算出された前記頭部の前記運動中心に一致する軌跡に対応する下顎位を、前記被験者の正常な下顎位に決定して出力する位置決定手順と
を実行させるプログラム。
【請求項１２】
咬合器であって、
上顎の歯型模型を取り付ける上弓部と、
一対の球状の軸受を介して前記上弓部に対して回動可能に連結され、下顎の歯型模型を取り付ける下弓部と
を備え、
前記一対の軸受の間の距離が可変である咬合器。
【請求項１】
被験者の正常な下顎位を決定する下顎位決定方法であって、
前記被験者の頭部の運動を測定した測定データを取得し、前記頭部の運動を剛体の回転運動に近似した場合の運動中心を算出する中心算出ステップと、
前記被験者の複数の下顎位に対して、前記下顎の咀嚼運動の複数の軌跡を測定する下顎軌跡測定ステップと、
前記下顎軌跡測定ステップで測定した前記複数の軌跡のうち、前記下顎の咀嚼運動を剛体の回転運動に近似した場合の運動中心が、前記中心算出ステップにより算出された前記頭部の前記運動中心に一致する軌跡に対応する下顎位を、前記被験者の正常な下顎位に決定して出力する位置決定ステップと
を備える下顎位決定方法。
【請求項２】
前記中心算出ステップに先立って、前記被験者の頭部の運動を測定する頭部運動測定ステップをさらに備える請求項１に記載の下顎位決定方法。
【請求項３】
前記下顎軌跡測定ステップは、前記被験者の咀嚼筋をリラックスする咀嚼筋リラックスステップを有し、前記被験者の前記咀嚼筋がリラックスした安静位から咬合平面まで、前記咀嚼運動の軌跡を前記複数の下顎位ごとに測定する請求項１に記載の下顎位決定方法。
【請求項４】
前記下顎軌跡測定ステップにおいて、前記被験者の右目と左目とを結んだ直線が水平線に一致する姿勢で前記被験者の前記頭部を固定して、前記被験者における前記下顎の運動の軌跡を測定する請求項１に記載の下顎位決定方法。
【請求項５】
前記中心算出ステップにより算出された前記運動中心を通る水平面を、正常な咬合平面に設定する咬合平面設定ステップを有し、
前記下顎軌跡測定ステップは、前記被験者における前記下顎の既知の位置に取り付けたセンサの移動を検知することにより、前記下顎の前記軌跡を測定し、
前記位置決定ステップは、
前記下顎軌跡測定ステップにおいて測定された前記複数の軌跡のそれぞれから、前記下顎が前記咬合平面に到達するときの前記センサの速度を算出する速度算出ステップ、および、
前記速度算出ステップにより算出された速度のうち、左右成分がより小さく、かつ、当該速度が鉛直線となす角度が、前記頭部の前記運動中心と前記センサの位置とを結ぶ直線と水平線とがなす角度に等しくなる速度を求める速度決定ステップ
を有し、
前記位置決定ステップは、前記速度決定ステップにより求められた前記速度が算出された下顎位を、前記被験者の正常な下顎位に決定する請求項１に記載の下顎位決定方法。
【請求項６】
前記下顎軌跡測定ステップは、前記被験者の前記下顎において互いに少なくとも前後左右のいずれかが異なる３つ以上の位置に設けた複数のセンサの移動を検知する請求項５に記載の下顎位決定方法。
【請求項７】
前記位置決定ステップにおいて決定した前記下顎位から前記被験者が前記下顎を側方運動した軌跡を測定する側方運動測定ステップと、
前記側方運動測定ステップにおいて測定された前記側方運動の軌跡から作業側側方顆路角および平衡側側方顆路角を算出する側方顆路角算出ステップと、
前記位置決定ステップにおいて決定した前記下顎位から前記被験者が前記下顎を前方運動した軌跡を測定する前方運動測定ステップと、
前記前方運動測定ステップにおいて測定された前記前方運動の軌跡から矢状顆路角を算出する矢状顆路角算出ステップと、
側方顆路角算出ステップにより算出された作業側側方顆路角および平衡側側方顆路角、並びに、前記矢状顆路角算出ステップにより算出された矢状顆路角を出力する出力ステップと
をさらに備える請求項１に記載の下顎位決定方法。
【請求項８】
歯型模型を咬合器の上弓および下弓に取り付ける模型取付ステップと、
前記出力ステップにおいて算出された前記矢状顆路角、前記作業側側方顆路角および前記平衡側側方顆路角を、前記咬合器に再現すべく前記咬合器を調整する調整ステップと
をさらに備える請求項７に記載の下顎位決定方法。
【請求項９】
前記前方運動測定ステップにより測定された前記前方運動および前記側方運動測定ステップにより測定された前記側方運動により、左右の顆頭間の距離を算出する顆頭間距離算出ステップを更に備え、
前記調整ステップにおいて、さらに、前記顆頭間距離算出ステップにより算出された左右の顆頭間の距離を前記咬合器上で再現すべく調整する請求項８に記載の下顎位決定方法。
【請求項１０】
被験者の正常な下顎位を決定する下顎位決定装置であって、
前記被験者の頭部の運動を測定した測定データを取得し、前記頭部の運動を剛体の回転運動に近似した場合の運動中心を算出する中心算出部と、
前記被験者の複数の下顎位に対して、前記下顎の咀嚼運動の複数の軌跡を測定する下顎軌跡測定部と、
前記下顎軌跡測定部で測定した前記複数の軌跡のうち、前記下顎の咀嚼運動を剛体の回転運動に近似した場合の運動中心が、前記中心算出部により算出された前記頭部の前記運動中心に一致する軌跡に対応する下顎位を、前記被験者の正常な下顎位に決定して出力する位置決定部と
を備える下顎位決定装置。
【請求項１１】
被験者の正常な下顎位を決定する下顎位決定装置を制御するプログラムであって、前記下顎位決定装置に、
前記被験者の頭部の運動を測定した測定データを取得し、前記頭部の運動を剛体の回転運動に近似した場合の運動中心を算出する中心算出手順と、
前記被験者の複数の下顎位に対して、前記下顎の咀嚼運動の複数の軌跡を測定する下顎軌跡測定手順と、
前記下顎軌跡測定手順で測定した前記複数の軌跡のうち、前記下顎の咀嚼運動を剛体の回転運動に近似した場合の運動中心が、前記中心算出手順により算出された前記頭部の前記運動中心に一致する軌跡に対応する下顎位を、前記被験者の正常な下顎位に決定して出力する位置決定手順と
を実行させるプログラム。
【請求項１２】
咬合器であって、
上顎の歯型模型を取り付ける上弓部と、
一対の球状の軸受を介して前記上弓部に対して回動可能に連結され、下顎の歯型模型を取り付ける下弓部と
を備え、
前記一対の軸受の間の距離が可変である咬合器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００９−２４０８０５（Ｐ２００９−２４０８０５Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１７０５９４（Ｐ２００９−１７０５９４）
【出願日】平成２１年７月２１日（２００９．７．２１）
【分割の表示】特願２００８−５５３５６７（Ｐ２００８−５５３５６７）の分割
【原出願日】平成２０年７月１４日（２００８．７．１４）
【出願人】（７０７００１０７８）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月２１日（２００９．７．２１）
【分割の表示】特願２００８−５５３５６７（Ｐ２００８−５５３５６７）の分割
【原出願日】平成２０年７月１４日（２００８．７．１４）
【出願人】（７０７００１０７８）
【Ｆターム（参考）】
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