充填材選択支援システム、充填材選択支援方法および充填材選択支援プログラム
【課題】医師による充填作業において歯科用充填材の層厚が変動しても、充填後の歯の色が、予測色から大きく乖離しないような充填材の組合せを提供する。
【解決手段】患者の歯の色を取得する歯色取得手段２と、患者の歯に形成される窩洞に充填される複数層の充填材のうち、少なくとも１つの中間層の充填材が設定された厚さ寸法で充填された段階での前記窩洞部分の第１の予測色を取得する第１予測色取得手段と、患者の歯に形成される窩洞に充填される複数層の充填材のうち、最も表面側の層の充填材が設定された厚さ寸法で充填された段階での前記窩洞部分の第２の予測色を取得する第２予測色取得手段と、取得された患者の歯の色、第１の予測色および第２の予測色の相互の差の内の２以上の差を用いて前記充填材の候補を決定する充填材候補決定手段９とを備える充填材選択支援システム１を提供する。
【解決手段】患者の歯の色を取得する歯色取得手段２と、患者の歯に形成される窩洞に充填される複数層の充填材のうち、少なくとも１つの中間層の充填材が設定された厚さ寸法で充填された段階での前記窩洞部分の第１の予測色を取得する第１予測色取得手段と、患者の歯に形成される窩洞に充填される複数層の充填材のうち、最も表面側の層の充填材が設定された厚さ寸法で充填された段階での前記窩洞部分の第２の予測色を取得する第２予測色取得手段と、取得された患者の歯の色、第１の予測色および第２の予測色の相互の差の内の２以上の差を用いて前記充填材の候補を決定する充填材候補決定手段９とを備える充填材選択支援システム１を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、患者の歯に形成される窩洞に充填する充填材の選択を支援するための充填材選択支援システム、充填材選択支援方法および充填材選択支援プログラムを提供することを目的としている。
【背景技術】
【０００２】
従来、患者の歯の色を光学的な測色装置を用いて取得し、窩洞に充填する歯科用充填材の積層構築後の色を予測することが行われている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３８７５５１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、医師による歯科用充填材の充填作業においては、予め設定された層厚に正確に充填することは困難であり、また、現実の窩洞も一定の深さのものではなくて、場所に応じて変化する。その結果、充填材の各層の実際の厚さは、予め予測した値とは異なり、単に算出された層厚に設定するだけでは、層厚が変動した場合に、予測色から乖離してしまう不都合がある。
【０００５】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、医師による充填作業において歯科用充填材の層厚が変動しても、充填後の歯の色が、目標となる患者の歯の色から大きく乖離しないような充填材の組合せを提供して、充填材の選択を支援することができる充填材選択支援システム、充填材選択支援方法および充填材選択支援プログラムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、患者の歯の色を取得する歯色取得手段と、患者の歯に形成される窩洞に充填される複数層の充填材のうち、少なくとも１つの中間層の充填材が設定された厚さ寸法で充填された段階での前記窩洞部分の第１の予測色を取得する第１予測色取得手段と、患者の歯に形成される窩洞に充填される複数層の充填材のうち、最も表面側の層の充填材が設定された厚さ寸法で充填された段階での前記窩洞部分の第２の予測色を取得する第２予測色取得手段と、取得された患者の歯の色、第１の予測色および第２の予測色の相互の差の内の２以上の差を用いて前記充填材の候補を決定する充填材候補決定手段とを備える充填材選択支援システムを提供する。
【０００７】
本発明によれば、患者の歯の色、第１の予測色および第２の予測色の相互の差の内の２以上の差を用いることにより、医師による充填作業において中間層から最も表面側の層までの充填材が設定された厚さとは異なる厚さ寸法で充填された場合においても、充填後の歯の色が、目標となる患者の歯の色から大きく乖離しないような充填材の組合せを提供することができる。
【０００８】
上記発明においては、前記第１予測色取得手段が、前記最も表面側の層の１段下層の充填材が充填された段階での前記窩洞部分の第１の予測色を取得することとしてもよい。
このようにすることで、医師による充填作業において最も表面側の層の層厚が変動しても、充填後の歯の色が、目標となる患者の歯の色から大きく乖離しないような充填材の組合せを提供することができる。
【０００９】
また、上記発明においては、前記充填材の光学的特性を記憶する特性記憶部を備え、前記第１予測色取得手段および／または前記第２の予測色取得手段が、前記特性記憶部に記憶されている充填材の光学的特性に基づいて第１の予測色および／または第２の予測色を算出することとしてもよい。
このようにすることにより、充填材の厚さ寸法に応じた第１、第２の予測色自体を全て記憶しておく必要がなく、記憶量を節約することができる。
【００１０】
また、上記発明においては、前記充填材の厚さと予測色とを対応づけたルックアップテーブルを記憶する予測色記憶部を備え、前記第１予測色取得手段および／または前記第２の予測色取得手段が、充填材の厚さに基づいて前記予測色記憶部に記憶されている予測色を第１の予測色および／または第２の予測色として選択することとしてもよい。
このようにすることで、第１、第２の予測色の算出を行う必要がなく、迅速に充填材の候補を提供することができる。
【００１１】
また、上記発明においては、前記充填材候補決定手段が、前記第１の予測色と前記第２の予測色との差が所定の基準値以下の充填材の組合せを候補として決定することとしてもよい。
このようにすることで、第１の予測色と第２の予測色との差が所定の基準値を超えて大きな場合、すなわち、医師による充填作業において中間層から最も表面側の層までの充填材が設定された厚さとは異なる厚さ寸法で充填された場合に、充填後の歯の色が、目標となる患者の歯の色から大きく乖離してしまうような充填材の組合せを候補から除外することができる。
【００１２】
また、上記発明においては、前記充填材候補決定手段が、前記第１の予測色と前記第２の予測色との差が小さい順に優先順位の高い候補として決定することとしてもよい。
このようにすることで、第１の予測色と第２の予測色との差が小さい場合、すなわち、医師による充填作業において中間層から最も表面側の層までの充填材が設定された厚さとは異なる厚さ寸法で充填されても、充填後の歯の色が、目標となる患者の歯の色に近い色となる充填材の組合せを高い優先順位で候補にすることができる。
【００１３】
また、上記発明においては、前記充填材候補決定手段が、前記第２の予測色取得手段により取得された第２の予測色と患者の歯の色との差に基づいて前記充填材の仮候補を決定し、前記第１の予測取得手段により取得された第１の予測色と患者の歯の色との差または前記第２の予測色と第１の予測色との差に基づいて前記仮候補の中から前記充填材の候補を決定することとしてもよい。
このようにすることで、第１の予測色によって候補となる充填材を絞り込むことができ、計算量を低減して迅速に充填材の候補を提供することができる。
【００１４】
また、上記発明においては、前記充填材候補決定手段により決定された候補を、前記第２の予測色と患者の歯の色との差または前記第２の予測色と前記第１の予測色との差が小さい順に前記充填材の候補を表示する表示部を備えていてもよい。
このようにすることで、表示部には、厚さが変動しても色の変化が少ないものから順に充填材の候補が表示されるので、表示された充填材の候補の中からの選択を容易にすることができる。
【００１５】
また、本発明は、患者の歯の色を取得する歯色取得ステップと、患者の歯に形成される窩洞に充填される複数層の充填材のうち、少なくとも１つの中間層の充填材が設定された厚さ寸法で充填された段階での前記窩洞部分の第１の予測色を取得する第１予測色取得ステップと、患者の歯に形成される窩洞に充填される複数層の充填材のうち、最も表面側の層の充填材が設定された厚さ寸法で充填された段階での前記窩洞部分の第２の予測色を取得する第２予測色取得ステップと、取得された患者の歯の色、第１の予測色および第２の予測色の相互の差の内の２以上の差を用いて前記充填材の候補を決定する充填材候補決定ステップとを含む充填材選択支援方法を提供する。
【００１６】
また、本発明は、患者の歯に形成される窩洞に充填される複数層の充填材のうち、少なくとも１つの中間層の充填材が設定された厚さ寸法で充填された段階での前記窩洞部分の第１の予測色を取得する第１予測色取得ステップと、患者の歯に形成される窩洞に充填される複数層の充填材のうち、最も表面側の層の充填材が設定された厚さ寸法で充填された段階での前記窩洞部分の第２の予測色を取得する第２予測色取得ステップと、取得された患者の歯の色、第１の予測色および第２の予測色の相互の差の内の２以上の差を用いて前記充填材の候補を決定する充填材候補決定ステップとをコンピュータに実施させる充填材選択支援プログラムを提供する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、医師による充填作業において歯科用充填材の層厚が変動しても、充填後の歯の色が、目標となる患者の歯の色から大きく乖離しないような充填材の組合せを提供して、充填材の選択を支援することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る充填材選択支援システムを示すブロック図である。
【図２】図１の充填材選択支援システムにより算出される予測色と実際の患者の歯との色との差の厚さ誤差に対する変化を示すグラフである。
【図３】図１の充填材選択支援システムを用いた充填材選択支援方法を示すフローチャートである。
【図４】第１層充填段階の予測色と目標色との色差と充填材の層厚変動により生ずる色差との関係のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図５】第１層充填段階予測色と目標色との色差×第２層充填厚さの双曲線余接と充填材の層厚変動により生ずる色差との関係のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図６】最も表面側の層の層厚の変動により生ずる色差について、充填材の候補制限をする場合としない場合との比較のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図７】図１の充填材選択支援システムの変形例であって、充填材の厚さおよび種類毎の予測色を記憶する（ａ）２層目、（ｂ）１層目のルックアップテーブルの一例を示す図である。
【図８】図１の充填材選択支援システムの変形例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の一実施形態に係る充填材選択支援システム１について、図１〜図３を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る充填材選択支援システム１は、図１に示されるように、患者の歯の画像を取得する撮像装置２と、窩洞の属する部位（エリア情報）や窩洞の深さ寸法等の情報を入力する入力装置３と、システム本体４と、表示装置５とを備えている。
【００２０】
システム本体４は、撮像装置２により取得された歯の画像を記憶する画像メモリ６と、該画像メモリ６に記憶された画像および入力装置３により入力された患者の窩洞の属する部位の情報に基づいて、窩洞の属する部位における患者の歯の色を算出する歯色度算出部７と、窩洞に充填材を充填したときの窩洞部分の充填色を算出する充填色算出部８と、歯色度算出部７により算出された患者の歯の色および充填色算出部８により算出された充填色に基づいて充填材の候補を決定する充填材組合せ選択部９とを備えている。本実施形態において、窩洞の属する部位としては、歯頸部（ｃｅｒｖｉｃａｌ）、中央部（ｂｏｄｙ）、切縁部（ｉｎｃｉｓａｌ）の３つが挙げられる。
【００２１】
撮像装置２は、４種類以上の波長帯域の照明光（４原色以上の照明光）を被写体に順次照射して、照明光の波長帯域の数と同じ枚数の被写体分光画像を静止画として取り込むマルチバンド撮影を行うことができるようになっている。
マルチバンド撮影は、患者の歯１〜２本の色を正確に計測する場合、つまり歯の測色を行う場合に用いられる。撮像装置２によって取得された歯の画像はマルチバンド画像データとして画像メモリ６に記憶されるようになっている。
【００２２】
歯色度算出部７は、スペクトル推定演算部１０、観察スペクトル演算部１１、および色度値演算部１２を備えている。また、歯色度算出部７内には、観察に使用する照明光のスペクトルＳ（λ）を記憶する照明スペクトル記憶部１３が設けられている。
スペクトル推定演算部１０は、マルチバンド撮影により取得され、画像メモリ６に記憶されているマルチバンド画像データと、入力装置３から入力された窩洞の属する部位の情報とを用いて、入力された窩洞の属する部位におけるマルチバンド画像データのスペクトル推定処理等を行うようになっている。
【００２３】
このスペクトル（分光反射率）推定処理では、３８０ｎｍから７８０ｎｍまでの波長帯域において、１ｎｍ間隔で分光反射率の推定を行うようになっている。つまり、本実施形態では、４０１次元の分光反射率を推定するようになっている。
【００２４】
一般的に、１波長毎の分光反射率を求めるためには重厚で高価な分光計測器などが用いられるが、本実施形態では被写体が歯に限定されていることから、その被写体が有する一定の特徴を利用することにより、少ないバンドで４０１次元の分光反射率を推定する。
具体的には、マルチバンド画像データとスペクトル推定マトリクスとを用いてマトリクス演算を行うことにより、４０１次元のスペクトル信号が算出される。
【００２５】
上記スペクトル推定マトリクスは、撮像装置２の分光感度データ、照明光のスペクトルデータ、被写体（歯）の統計データに基づいて作成される。このスペクトル推定マトリクスの作成については特に限定されることなく、周知の手法を用いることが可能である。例えば、その一例が、S.K.Park and F.O.Huck "Estimation of spectral reflectance curves from multispectrum image data", Applied Optics, 16,pp3107-3114(1977)に詳述されている。
【００２６】
観察スペクトル演算部１１は、スペクトル推定演算部１０により算出された歯のスペクトルに対して観察に使用する照明光のスペクトルＳ（λ）を乗算することにより、観察に使用する照明光下での被写体のスペク卜ルを求めるようになっている。この照明光のスペクトルＳ（λ）は、Ｄ６５やＤ５５光源、蛍光灯光源等、歯の色を観察する場合に使用される光源からの照明光のスペクトルである。
【００２７】
色度値演算部１２は、観察に使用する照明光下での被写体のスペクトルから色度値Ｌ＊，ａ＊，ｂ＊を算出する。具体的には、色度値演算部１２は、歯の部位毎に色度値Ｌ＊，ａ＊，ｂ＊を平均化し、この結果を、患者の歯の色（目標色）Ｃ１として、出力するようになっている。
【００２８】
充填色算出部８は、入力装置３により入力された窩洞の深さ寸法に基づいて、該窩洞をちょうど埋めるのに適した充填材の層数および各層の厚さ寸法を算出する厚さ情報設定部１４と、複数の充填材の光学的特性を記憶する充填材情報記憶部１５と、該充填材情報記憶部１５に記憶されている充填材の光学的特性と厚さ情報設定部１４により設定された充填材の厚さ寸法とに基づいて、全ての可能な組合せにより充填材を充填したときの窩洞部分の予測色Ｃ２，Ｃ３を算出する予測色算出部１６とを備えている。
【００２９】
予測色算出部１６は、厚さ情報設定部１４により設定された厚さ寸法通りに窩洞に充填材が充填され、最も表面側の層まで充填された場合の窩洞部分の予測色Ｃ３と、最も表面側の層の一段下層（中間層）に配される層まで設定された厚さ寸法通りに充填された段階での窩洞部分の予測色Ｃ２とを算出するようになっている。予測色Ｃ２，Ｃ３の算出は、例えば、数１に示されるKubelka-Munkの式を用いて行われるようになっている。
【００３０】
【数１】
ここで、Ｒは半透明体（ここでは各層が積層された状態における最上層）の分光反射率、Ｒｇは下地（ここでは下層の各充填材）の分光反射率である。ｃｏｔｈは双曲余接関数を表し、Ｓは半透明体の分光散乱係数（光学特性）、Ｋは半透明体の分光吸収係数（光学特性）である。Ｘは層厚を示している。
【００３１】
このようにすることで、充填材の色を厚さ毎に予め取得したり記憶したりしておく必要がなく、特に、想定される組合せが多い場合に取得の手間や記憶量を大幅に削減することができるという利点がある。
【００３２】
充填材組合せ選択部９は、充填材毎に、歯色度算出部７により算出された歯の色Ｃ１と、予測色算出部８により算出された２種類の予測色Ｃ２，Ｃ３から、色の差ｄＥ（Ｃ１，Ｃ２），ｄＥ（Ｃ１，Ｃ３）を算出するようになっている。
色の差ｄＥ（Ｃ１，Ｃ２）は、例えば、以下の数２により算出するようになっている。
【００３３】
【数２】
ここで、Ｌｉ，ａｉ，ｂｉ（ｉ＝１，２，３）はそれぞれの色Ｃ１〜Ｃ３のＣＩＥ表色系におけるＬ＊，ａ＊，ｂ＊値である。
【００３４】
図２に、患者の歯に設けられた窩洞内に２層に充填材を充填する場合の各層における予測色Ｃ２，Ｃ３の目標色Ｃ１との色の差ｄＥ（Ｃ１，Ｃ２），ｄＥ（Ｃ１，Ｃ３）の例を示す。第１層（中間層）および第２層（最も表面側の層）ともに３種類の充填材の候補が存在する場合を示す。
【００３５】
図２によれば、目標色Ｃ１に対してある程度の色の差のある下地の上に、第１層目として、設定された厚さ寸法で３種類の充填材を充填した段階での窩洞部分の予測色Ｃ２と目標色Ｃ１との差ｄＥ（Ｃ１，Ｃ２）が示されている。さらに、第１層の上に、第２層目として、第１層目の３種類の充填材に対してそれぞれ３種類の充填材を、設定された厚さ寸法で充填した場合の窩洞部分の予測色Ｃ３と目標色Ｃ１との差ｄＥ（Ｃ１，Ｃ３）が示されている。
【００３６】
そして、充填材組合せ選択部９は、算出された色の差ｄＥ（Ｃ１，Ｃ２）が大きい充填材の組合せを候補から除外し（候補制限を行い）、算出された色の差ｄＥ（Ｃ１，Ｃ３）が小さい順に充填材の組合せを選択し、表示装置５に出力するようになっている。
【００３７】
このように構成された本実施形態に係る充填材選択支援システム１を用いた充填材選択支援方法について、以下に説明する。
本実施形態に係る充填材選択支援システム１を用いて充填材を選択するには、図３に示されるように、まず、患者の歯の色Ｃ１を取得する（歯色取得ステップＳ１）。歯の色Ｃ１の取得は、撮像装置２を用いて患者の歯の画像を取得し、取得された画像を処理して歯の色Ｃ１を算出することにより行われる。
【００３８】
また、入力装置３によって、窩洞の深さおよび窩洞の属する部位の情報を入力する（入力ステップＳ２）。厚さ情報設定部１４において、窩洞の深さをちょうど埋めるための充填材の層数と各層の材料および厚さ寸法の組合せ候補が設定される（厚さ寸法設定ステップＳ３）。
【００３９】
次いで、予測色算出部１６において、患者の歯に形成される窩洞に充填される充填材が、厚さ情報設定部１４において設定された厚さ寸法で、最も表面側の層の一段下層（中間層）に配される層まで充填された段階での窩洞部分の予測色Ｃ２が算出される（第１予測色取得ステップＳ４）。
この状態で、充填材組合せ選択部９において、上記のように取得された患者の歯の色Ｃ１、第１の予測色Ｃ２を用いて、相互の差ｄＥ（Ｃ１，Ｃ２）が算出される（色差算出ステップＳ５）。
【００４０】
そして、充填材組合せ選択部９において、中間層における目標色Ｃ１との色の差ｄＥ（Ｃ１，Ｃ２）が大きい充填材の組合せが候補から除外され、色の差ｄＥ（Ｃ１，Ｃ２）が小さいｍ個の充填材の組合せ候補に絞られる（ステップＳ６）。充填材の組合せの除外は、所定の基準値によって行ってもよいし、大きい順に所定数だけ行ってもよい。
この後に、予測色算出部１６において、患者の歯に形成される窩洞に充填される充填材が、厚さ情報設定部１４において設定された厚さ寸法で、最も表面側の層まで充填された場合の窩洞部分の予測色Ｃ３が算出される（第２予測色取得ステップＳ７）。
【００４１】
そして、充填材組合せ選択部９において、上記のように取得された患者の歯の色Ｃ１、第２の予測色Ｃ３を用いて、相互の差ｄＥ（Ｃ１，Ｃ３）が算出される（ステップＳ８）。
その後、充填材組合せ選択部９において、最も表面側の層における目標色Ｃ１との色の差ｄＥ（Ｃ１，Ｃ３）が小さい充填材の組合せが小さい順に選択され、表示装置５によって表示される（ステップＳ９）。
【００４２】
このように、本実施形態に係る充填材選択支援システム１によれば、単に厚さ情報設定部１４により設定された厚さ寸法通りに窩洞に充填材が充填された場合の最も表面側の層の予測色Ｃ３と実際の患者の歯の色Ｃ１との差ｄＥ（Ｃ１，Ｃ３）が小さい充填材の組合せが選択されるのではなく、中間層における目標色Ｃ１との色の差ｄＥ（Ｃ１，Ｃ２）が小さい充填材の組合せが選択される。
【００４３】
中間層における目標色Ｃ１との色の差ｄＥ（Ｃ１，Ｃ２）が大きい充填材が選択された場合に、最も表面側の層における窩洞部分の歯の色を目標色Ｃ１に近づけるためには、中間層から最も表面側の層までの間において大きく色を変化させる必要がある。例えば、図２に示される２層構造の場合には、第１層において目標色Ｃ１との色の差ｄＥ（Ｃ１，Ｃ２）が大きい充填材が選択された場合には、第２層によって色を大きく変化させて最も表面側において目標色Ｃ１に近づける必要がある。その結果、医師による充填作業において充填材の層厚が変動した場合には、充填後の歯の色が、目標色Ｃ１から大きく乖離してしまうことになる。
【００４４】
ここで、最も表面側の層の１段下層である第１層まで充填された場合の窩洞部分の予測色Ｃ2と目標色Ｃ１との色差ｄＥ（Ｃ１，Ｃ２）に対し、最も表面側の層まで充填された後の充填部の色が、各層の厚さの変動によって、予測した色から乖離する様子をシミュレーションした結果について説明する。
図４は、窩洞部分の充填材の積層数を２層とし、最も表面側の層である第２層とその一段下層の第１層との界面の変動により第１層と第２層の各層厚が変動したという条件の下でシミュレーションした結果を示す。ここでは、設計上の厚さ寸法に対して、一方の層厚が２０％上方に変動するとともに、他方の層厚が２０％下方に変動した場合を想定することとした。例えば、設計上の厚さ寸法が１．０ｍｍである場合には、第１層の層厚が０．２ｍｍ上方の１．２ｍｍに変動するとともに、第２層の層厚が０．２ｍｍ下方の０．８ｍｍに変動する場合と、第１層の層厚が０．８ｍｍに変動するとともに、第２層の層厚が１．２ｍｍに変動する場合の２通りがあり得る。
【００４５】
横軸は、第１層まで充填された場合の窩洞部分の予測色Ｃ2と目標色Ｃとの色差ｄＥ（Ｃ1，Ｃ2）であり、縦軸は、第１層と第２層の各層厚が２０％変動した状態で第２層まで充填されたときの窩洞部分の予測色Ｃ3’と、厚さ寸法通りに第２層まで充填されたときの窩洞部分の予測色Ｃ3との色差ｄＥ（Ｃ3，Ｃ3’）である。ここで、目標色Ｃ1として、３９個の被験者の歯の測色データを用いるとともに、各予測色Ｃ2，Ｃ3，Ｃ3’及び各色差ｄＥ（Ｃ1，Ｃ2）、ｄＥ（Ｃ3，Ｃ3’）の算出にあたり、市販の２７色のコンポジットレジンシステムより取得した光学データを用いた。
【００４６】
また、第１層及び第２層の層厚を同一として、各層厚を０．５ｍｍ、０．７５ｍｍ、１．０ｍｍ、１．２５ｍｍ、１．５ｍｍの５通りとした場合に、市販の２７色のコンポジットレジンシステムそれぞれについて、予測色Ｃ2，Ｃ3，Ｃ3’を数１に示されるKubelka-Munkの色予測式を用いて計算した。そして、色差ｄＥ（Ｃ１，Ｃ３）が最も小さくなるコンポジットレジンの組合せについて、各層厚が２０％上方に変動したときの色差ｄＥ（Ｃ3，Ｃ3’）と２０％下方に変動したときの色差ｄＥ（Ｃ3，Ｃ3’）の平均値を算出し、これを層厚の変動による予測色Ｃ3との色の乖離の評価に用いた。なお、本実験では、上述したような中間層段階における候補の除外を適用しなかった場合を示している。
【００４７】
図４から明らかなように、最も表面側の層の１段下層である第１層の予測色Ｃ2が目標色Ｃ1から離れると，層厚が２０％変動したことによる色差ｄＥ（Ｃ3，Ｃ3’）は大きくなっている．このことから、中間層における目標色Ｃ1との色の差ｄＥ（Ｃ1，Ｃ2）は、充填材の層厚の変動があった場合に、充填後の歯の色の変化に影響を与えていることがわかる。また、層厚が大きくなるほど、第１層の予測色Ｃ2と目標色Ｃ1との乖離が色差ｄＥ（Ｃ3，Ｃ3’）に与える影響が大きくなることがわかる。すなわち、層厚の変動により生じる色差ｄＥ（Ｃ3，Ｃ3’）は、厚さ寸法への依存性を有している。
【００４８】
次に、最上層の一つ前段階での色差制限の基準の取り方の例を示す。
図５は、図４と同様の条件において、充填材の組合せの候補を除外する際の基準となる色差を設定する例を示す。この場合においても、図４の場合と同様に、厚さ寸法に対して２０％程度層厚が変動する場合を想定するものとする。ここで、上記のように、層厚の変動により生じる色差ｄＥ（Ｃ3，Ｃ3’）の大小関係は、厚さ寸法に依存するので、この厚さ寸法の依存性を除くことが好ましい。厚さ寸法の依存性を除く手法としては、例えば、数１のように反射率Ｒが積層厚さＸの双曲線余接の関数で表されることを考慮し、図５のように、図４の横軸を第１層段階での目標色との色差に最上層の積層厚さＸの双曲線余接を乗じたものを横軸とすることが考えられる。
【００４９】
このようにすると、各積層厚でのプロットがおおよそ重なってくるので、厚さ寸法による影響が大幅に緩和される。例えば、許容できる色差ｄＥ（Ｃ3，Ｃ3’）として１．５以下に抑制する場合には、本プロットにおける近似線を利用して、横軸の値を約２５以下に制限すればよい。
【００５０】
本実施形態によれば、中間層における目標色Ｃ１との色の差ｄＥ（Ｃ１，Ｃ２）が小さい充填材の組合せが選択されるので、医師による充填作業において充填材の層厚が変動しても、充填後の歯の色が、目標色Ｃ１から大きく乖離しないような充填材の組合せを提供することができるという利点がある。
【００５１】
この場合に、本実施形態によれば、充填材情報記憶部１５に、充填材の光学特性を記憶しておき、数１によって予測色Ｃ２，Ｃ３を算出することとしたので、充填材の色を厚さ毎に予め取得したり記憶したりしておく必要がなく、特に、想定される組合せが多い場合に取得の手間や記憶量を大幅に削減することができるという利点がある。
【００５２】
本実施形態においては，図２に示される２層構造に代えて、３層以上の層に充填材を充填することとしてもよい。この場合、中間層のうち、最も表面側の層の１段下層の充填材が充填された段階での予測色を取得することが好ましい。以下に、最も表面側の層（最上層）の１段下層において充填材の組み合わせ候補の絞込み（候補制限）が行われたときに、充填材の層厚の変動があっても、充填後の歯の色の変化を抑えることができていることをシミュレーション実験により示す。
【００５３】
図６は、充填材の積層数を３層とした場合において、最も表面側の層の１段下層のみで候補制限を行った場合と候補制限を行わなかった場合、および最も表面側の層の２段下層の層のみで候補制限を行った場合と候補制限を行わなかった場合のそれぞれについてシミュレーションした結果を示す。ここでは、各層厚を１．０ｍｍとし、最も表面側の層の層厚が設計上の厚さ寸法に対して上方または下方に２０%（±０．２ｍｍ）変動することにより、表面の位置が変動する場合を想定することとした。このシミュレーションにおいても、図４の場合と同様に、最も表面側の層の層厚が２０％上方に変動したときと２０％下方に変動したときのそれぞれの色差ｄＥ（Ｃ3，Ｃ3’）の平均値を用いることとした。また、目標色Ｃ１として、３９個の実際の被験者の歯の測色データ（目標色）を用いることとした。
【００５４】
図６において、横軸は、充填材の候補制限を全く適用しない場合における色差ｄＥ（Ｃ3，Ｃ3’）の平均値であり、縦軸は、充填材の候補制限を適用した場合における色差ｄＥ（Ｃ3，Ｃ3’）の平均値である。
図６によれば、３９個のサンプルのうち、最も表面側の層の１段下層では、充填材の候補制限を行わない場合に、層厚が変動したときの色差ｄＥ（Ｃ3，Ｃ3’）が大きくなるものであっても、候補制限を行うことにより、色差ｄＥ（Ｃ3，Ｃ3’）を約０．５以下に抑えることができている。これに対して、最も表面側の層の２段下層では、充填材の候補制限を行っても、そのような効果が現れていない。よって、最も表面側の層の１段下層において充填材の候補制限を行うと、色差ｄＥ（Ｃ3，Ｃ3’）を抑制する効果が大きいことが分かる。これは、最も表面側の層の２段以上下層の層で候補選択を行っても、最も表面側の層の１段下層で目標色Ｃ１に対する色差が大きい充填材が選択されれば、層厚の変動により発生する予測色Ｃ3との色差ｄＥ（Ｃ3，Ｃ3’）が大きくなることによる。すなわち、層厚の変動により発生する予測色Ｃ3との色差ｄＥ（Ｃ3，Ｃ3’）は、最も表面側の層の１段下層の色に最も依存していると考えられる。
【００５５】
なお、本実施形態においては、充填材情報記憶部１５に充填材の光学特性を記憶しておき、数１によって予測色Ｃ２，Ｃ３を算出することに代えて、充填材情報記憶部１５に、図７に示されるように、充填材毎に厚さ寸法と色とを対応づけて記憶するルックアップテーブルを備えていてもよい。充填材の種類と厚さ寸法とを入力することにより、その充填材の色を迅速に出力することができるようになっている。
【００５６】
図７において、（ａ）は最も表面側の層（第２層）の予測色Ｃ３、（ｂ）はその一段下層の層（第１層）の予測色Ｃ２のルックアップテーブルをそれぞれ示している。ルックアップテーブルは、縦に下層に適用できる充填材、横に上層に適用できる充填材を配列しており、その交差する欄が当該厚さ寸法での予測色Ｃ２，Ｃ３を示している。ルックアップテーブルは、測色によって取得してもよいし、計算によって取得してもよい。
【００５７】
また、本実施形態においては、患者の実際の歯の色Ｃ１と、２種類の予測色Ｃ２，Ｃ３との差を算出して、その色の差ｄＥ（Ｃ１，Ｃ２），ｄＥ（Ｃ１，Ｃ３）によって充填材の組合せ候補を選択することとしたが、これに代えて、予測色Ｃ２，Ｃ３どうしの差ｄＥ（Ｃ２，Ｃ３）を用いてもよい。
また、色の差ｄＥ（Ｃ１，Ｃ２）によって組合せ候補を絞り込んだ後に、色の差ｄＥ（Ｃ１，Ｃ３）によって組合せ候補を選択することとしたが、これに代えて、まず、最も表面側の層における目標色Ｃ１との色の差ｄＥ（Ｃ１，Ｃ３）によって組合せ候補を絞り込んだ後に、中間層における目標値Ｃ１との色の差ｄＥ（Ｃ１，Ｃ２）によって、組合せ候補を選択することにしてもよい。
【００５８】
また、本実施形態においては、撮像装置２により取得されたマルチバンド画像データに基づいて患者の実際の歯の色を取得することとしたが、これに代えて、ＲＧＢ撮像装置を用いてもよいし、図８に示されるように、スポット測色計２０を採用し、スポット測色計２０によって、直接的に色度値を測定することにしてもよい。
また、本実施形態においては、各構成要素は、ハードウェアによって構成してもよいし、コンピュータプログラムにより構成してもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１ 充填材選択支援システム
２ 撮像装置（歯色取得手段）
５ 表示装置（表示部）
９ 充填材組合せ選択部（充填材候補決定手段）
１５ 充填材情報記憶部（特性記憶部）
１６ 予測色算出部（第１予測色取得手段、第２予測色取得手段）
Ｃ１ 患者の歯の色（目標色）
Ｃ２ 第１の予測色
Ｃ３ 第２の予測色
Ｓ１ 歯色取得ステップ
Ｓ４ 第１予測色取得ステップ
Ｓ６ 第２予測色取得ステップ
Ｓ８ 充填材候補決定ステップ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、患者の歯に形成される窩洞に充填する充填材の選択を支援するための充填材選択支援システム、充填材選択支援方法および充填材選択支援プログラムを提供することを目的としている。
【背景技術】
【０００２】
従来、患者の歯の色を光学的な測色装置を用いて取得し、窩洞に充填する歯科用充填材の積層構築後の色を予測することが行われている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３８７５５１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、医師による歯科用充填材の充填作業においては、予め設定された層厚に正確に充填することは困難であり、また、現実の窩洞も一定の深さのものではなくて、場所に応じて変化する。その結果、充填材の各層の実際の厚さは、予め予測した値とは異なり、単に算出された層厚に設定するだけでは、層厚が変動した場合に、予測色から乖離してしまう不都合がある。
【０００５】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、医師による充填作業において歯科用充填材の層厚が変動しても、充填後の歯の色が、目標となる患者の歯の色から大きく乖離しないような充填材の組合せを提供して、充填材の選択を支援することができる充填材選択支援システム、充填材選択支援方法および充填材選択支援プログラムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、患者の歯の色を取得する歯色取得手段と、患者の歯に形成される窩洞に充填される複数層の充填材のうち、少なくとも１つの中間層の充填材が設定された厚さ寸法で充填された段階での前記窩洞部分の第１の予測色を取得する第１予測色取得手段と、患者の歯に形成される窩洞に充填される複数層の充填材のうち、最も表面側の層の充填材が設定された厚さ寸法で充填された段階での前記窩洞部分の第２の予測色を取得する第２予測色取得手段と、取得された患者の歯の色、第１の予測色および第２の予測色の相互の差の内の２以上の差を用いて前記充填材の候補を決定する充填材候補決定手段とを備える充填材選択支援システムを提供する。
【０００７】
本発明によれば、患者の歯の色、第１の予測色および第２の予測色の相互の差の内の２以上の差を用いることにより、医師による充填作業において中間層から最も表面側の層までの充填材が設定された厚さとは異なる厚さ寸法で充填された場合においても、充填後の歯の色が、目標となる患者の歯の色から大きく乖離しないような充填材の組合せを提供することができる。
【０００８】
上記発明においては、前記第１予測色取得手段が、前記最も表面側の層の１段下層の充填材が充填された段階での前記窩洞部分の第１の予測色を取得することとしてもよい。
このようにすることで、医師による充填作業において最も表面側の層の層厚が変動しても、充填後の歯の色が、目標となる患者の歯の色から大きく乖離しないような充填材の組合せを提供することができる。
【０００９】
また、上記発明においては、前記充填材の光学的特性を記憶する特性記憶部を備え、前記第１予測色取得手段および／または前記第２の予測色取得手段が、前記特性記憶部に記憶されている充填材の光学的特性に基づいて第１の予測色および／または第２の予測色を算出することとしてもよい。
このようにすることにより、充填材の厚さ寸法に応じた第１、第２の予測色自体を全て記憶しておく必要がなく、記憶量を節約することができる。
【００１０】
また、上記発明においては、前記充填材の厚さと予測色とを対応づけたルックアップテーブルを記憶する予測色記憶部を備え、前記第１予測色取得手段および／または前記第２の予測色取得手段が、充填材の厚さに基づいて前記予測色記憶部に記憶されている予測色を第１の予測色および／または第２の予測色として選択することとしてもよい。
このようにすることで、第１、第２の予測色の算出を行う必要がなく、迅速に充填材の候補を提供することができる。
【００１１】
また、上記発明においては、前記充填材候補決定手段が、前記第１の予測色と前記第２の予測色との差が所定の基準値以下の充填材の組合せを候補として決定することとしてもよい。
このようにすることで、第１の予測色と第２の予測色との差が所定の基準値を超えて大きな場合、すなわち、医師による充填作業において中間層から最も表面側の層までの充填材が設定された厚さとは異なる厚さ寸法で充填された場合に、充填後の歯の色が、目標となる患者の歯の色から大きく乖離してしまうような充填材の組合せを候補から除外することができる。
【００１２】
また、上記発明においては、前記充填材候補決定手段が、前記第１の予測色と前記第２の予測色との差が小さい順に優先順位の高い候補として決定することとしてもよい。
このようにすることで、第１の予測色と第２の予測色との差が小さい場合、すなわち、医師による充填作業において中間層から最も表面側の層までの充填材が設定された厚さとは異なる厚さ寸法で充填されても、充填後の歯の色が、目標となる患者の歯の色に近い色となる充填材の組合せを高い優先順位で候補にすることができる。
【００１３】
また、上記発明においては、前記充填材候補決定手段が、前記第２の予測色取得手段により取得された第２の予測色と患者の歯の色との差に基づいて前記充填材の仮候補を決定し、前記第１の予測取得手段により取得された第１の予測色と患者の歯の色との差または前記第２の予測色と第１の予測色との差に基づいて前記仮候補の中から前記充填材の候補を決定することとしてもよい。
このようにすることで、第１の予測色によって候補となる充填材を絞り込むことができ、計算量を低減して迅速に充填材の候補を提供することができる。
【００１４】
また、上記発明においては、前記充填材候補決定手段により決定された候補を、前記第２の予測色と患者の歯の色との差または前記第２の予測色と前記第１の予測色との差が小さい順に前記充填材の候補を表示する表示部を備えていてもよい。
このようにすることで、表示部には、厚さが変動しても色の変化が少ないものから順に充填材の候補が表示されるので、表示された充填材の候補の中からの選択を容易にすることができる。
【００１５】
また、本発明は、患者の歯の色を取得する歯色取得ステップと、患者の歯に形成される窩洞に充填される複数層の充填材のうち、少なくとも１つの中間層の充填材が設定された厚さ寸法で充填された段階での前記窩洞部分の第１の予測色を取得する第１予測色取得ステップと、患者の歯に形成される窩洞に充填される複数層の充填材のうち、最も表面側の層の充填材が設定された厚さ寸法で充填された段階での前記窩洞部分の第２の予測色を取得する第２予測色取得ステップと、取得された患者の歯の色、第１の予測色および第２の予測色の相互の差の内の２以上の差を用いて前記充填材の候補を決定する充填材候補決定ステップとを含む充填材選択支援方法を提供する。
【００１６】
また、本発明は、患者の歯に形成される窩洞に充填される複数層の充填材のうち、少なくとも１つの中間層の充填材が設定された厚さ寸法で充填された段階での前記窩洞部分の第１の予測色を取得する第１予測色取得ステップと、患者の歯に形成される窩洞に充填される複数層の充填材のうち、最も表面側の層の充填材が設定された厚さ寸法で充填された段階での前記窩洞部分の第２の予測色を取得する第２予測色取得ステップと、取得された患者の歯の色、第１の予測色および第２の予測色の相互の差の内の２以上の差を用いて前記充填材の候補を決定する充填材候補決定ステップとをコンピュータに実施させる充填材選択支援プログラムを提供する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、医師による充填作業において歯科用充填材の層厚が変動しても、充填後の歯の色が、目標となる患者の歯の色から大きく乖離しないような充填材の組合せを提供して、充填材の選択を支援することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る充填材選択支援システムを示すブロック図である。
【図２】図１の充填材選択支援システムにより算出される予測色と実際の患者の歯との色との差の厚さ誤差に対する変化を示すグラフである。
【図３】図１の充填材選択支援システムを用いた充填材選択支援方法を示すフローチャートである。
【図４】第１層充填段階の予測色と目標色との色差と充填材の層厚変動により生ずる色差との関係のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図５】第１層充填段階予測色と目標色との色差×第２層充填厚さの双曲線余接と充填材の層厚変動により生ずる色差との関係のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図６】最も表面側の層の層厚の変動により生ずる色差について、充填材の候補制限をする場合としない場合との比較のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図７】図１の充填材選択支援システムの変形例であって、充填材の厚さおよび種類毎の予測色を記憶する（ａ）２層目、（ｂ）１層目のルックアップテーブルの一例を示す図である。
【図８】図１の充填材選択支援システムの変形例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の一実施形態に係る充填材選択支援システム１について、図１〜図３を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る充填材選択支援システム１は、図１に示されるように、患者の歯の画像を取得する撮像装置２と、窩洞の属する部位（エリア情報）や窩洞の深さ寸法等の情報を入力する入力装置３と、システム本体４と、表示装置５とを備えている。
【００２０】
システム本体４は、撮像装置２により取得された歯の画像を記憶する画像メモリ６と、該画像メモリ６に記憶された画像および入力装置３により入力された患者の窩洞の属する部位の情報に基づいて、窩洞の属する部位における患者の歯の色を算出する歯色度算出部７と、窩洞に充填材を充填したときの窩洞部分の充填色を算出する充填色算出部８と、歯色度算出部７により算出された患者の歯の色および充填色算出部８により算出された充填色に基づいて充填材の候補を決定する充填材組合せ選択部９とを備えている。本実施形態において、窩洞の属する部位としては、歯頸部（ｃｅｒｖｉｃａｌ）、中央部（ｂｏｄｙ）、切縁部（ｉｎｃｉｓａｌ）の３つが挙げられる。
【００２１】
撮像装置２は、４種類以上の波長帯域の照明光（４原色以上の照明光）を被写体に順次照射して、照明光の波長帯域の数と同じ枚数の被写体分光画像を静止画として取り込むマルチバンド撮影を行うことができるようになっている。
マルチバンド撮影は、患者の歯１〜２本の色を正確に計測する場合、つまり歯の測色を行う場合に用いられる。撮像装置２によって取得された歯の画像はマルチバンド画像データとして画像メモリ６に記憶されるようになっている。
【００２２】
歯色度算出部７は、スペクトル推定演算部１０、観察スペクトル演算部１１、および色度値演算部１２を備えている。また、歯色度算出部７内には、観察に使用する照明光のスペクトルＳ（λ）を記憶する照明スペクトル記憶部１３が設けられている。
スペクトル推定演算部１０は、マルチバンド撮影により取得され、画像メモリ６に記憶されているマルチバンド画像データと、入力装置３から入力された窩洞の属する部位の情報とを用いて、入力された窩洞の属する部位におけるマルチバンド画像データのスペクトル推定処理等を行うようになっている。
【００２３】
このスペクトル（分光反射率）推定処理では、３８０ｎｍから７８０ｎｍまでの波長帯域において、１ｎｍ間隔で分光反射率の推定を行うようになっている。つまり、本実施形態では、４０１次元の分光反射率を推定するようになっている。
【００２４】
一般的に、１波長毎の分光反射率を求めるためには重厚で高価な分光計測器などが用いられるが、本実施形態では被写体が歯に限定されていることから、その被写体が有する一定の特徴を利用することにより、少ないバンドで４０１次元の分光反射率を推定する。
具体的には、マルチバンド画像データとスペクトル推定マトリクスとを用いてマトリクス演算を行うことにより、４０１次元のスペクトル信号が算出される。
【００２５】
上記スペクトル推定マトリクスは、撮像装置２の分光感度データ、照明光のスペクトルデータ、被写体（歯）の統計データに基づいて作成される。このスペクトル推定マトリクスの作成については特に限定されることなく、周知の手法を用いることが可能である。例えば、その一例が、S.K.Park and F.O.Huck "Estimation of spectral reflectance curves from multispectrum image data", Applied Optics, 16,pp3107-3114(1977)に詳述されている。
【００２６】
観察スペクトル演算部１１は、スペクトル推定演算部１０により算出された歯のスペクトルに対して観察に使用する照明光のスペクトルＳ（λ）を乗算することにより、観察に使用する照明光下での被写体のスペク卜ルを求めるようになっている。この照明光のスペクトルＳ（λ）は、Ｄ６５やＤ５５光源、蛍光灯光源等、歯の色を観察する場合に使用される光源からの照明光のスペクトルである。
【００２７】
色度値演算部１２は、観察に使用する照明光下での被写体のスペクトルから色度値Ｌ＊，ａ＊，ｂ＊を算出する。具体的には、色度値演算部１２は、歯の部位毎に色度値Ｌ＊，ａ＊，ｂ＊を平均化し、この結果を、患者の歯の色（目標色）Ｃ１として、出力するようになっている。
【００２８】
充填色算出部８は、入力装置３により入力された窩洞の深さ寸法に基づいて、該窩洞をちょうど埋めるのに適した充填材の層数および各層の厚さ寸法を算出する厚さ情報設定部１４と、複数の充填材の光学的特性を記憶する充填材情報記憶部１５と、該充填材情報記憶部１５に記憶されている充填材の光学的特性と厚さ情報設定部１４により設定された充填材の厚さ寸法とに基づいて、全ての可能な組合せにより充填材を充填したときの窩洞部分の予測色Ｃ２，Ｃ３を算出する予測色算出部１６とを備えている。
【００２９】
予測色算出部１６は、厚さ情報設定部１４により設定された厚さ寸法通りに窩洞に充填材が充填され、最も表面側の層まで充填された場合の窩洞部分の予測色Ｃ３と、最も表面側の層の一段下層（中間層）に配される層まで設定された厚さ寸法通りに充填された段階での窩洞部分の予測色Ｃ２とを算出するようになっている。予測色Ｃ２，Ｃ３の算出は、例えば、数１に示されるKubelka-Munkの式を用いて行われるようになっている。
【００３０】
【数１】
ここで、Ｒは半透明体（ここでは各層が積層された状態における最上層）の分光反射率、Ｒｇは下地（ここでは下層の各充填材）の分光反射率である。ｃｏｔｈは双曲余接関数を表し、Ｓは半透明体の分光散乱係数（光学特性）、Ｋは半透明体の分光吸収係数（光学特性）である。Ｘは層厚を示している。
【００３１】
このようにすることで、充填材の色を厚さ毎に予め取得したり記憶したりしておく必要がなく、特に、想定される組合せが多い場合に取得の手間や記憶量を大幅に削減することができるという利点がある。
【００３２】
充填材組合せ選択部９は、充填材毎に、歯色度算出部７により算出された歯の色Ｃ１と、予測色算出部８により算出された２種類の予測色Ｃ２，Ｃ３から、色の差ｄＥ（Ｃ１，Ｃ２），ｄＥ（Ｃ１，Ｃ３）を算出するようになっている。
色の差ｄＥ（Ｃ１，Ｃ２）は、例えば、以下の数２により算出するようになっている。
【００３３】
【数２】
ここで、Ｌｉ，ａｉ，ｂｉ（ｉ＝１，２，３）はそれぞれの色Ｃ１〜Ｃ３のＣＩＥ表色系におけるＬ＊，ａ＊，ｂ＊値である。
【００３４】
図２に、患者の歯に設けられた窩洞内に２層に充填材を充填する場合の各層における予測色Ｃ２，Ｃ３の目標色Ｃ１との色の差ｄＥ（Ｃ１，Ｃ２），ｄＥ（Ｃ１，Ｃ３）の例を示す。第１層（中間層）および第２層（最も表面側の層）ともに３種類の充填材の候補が存在する場合を示す。
【００３５】
図２によれば、目標色Ｃ１に対してある程度の色の差のある下地の上に、第１層目として、設定された厚さ寸法で３種類の充填材を充填した段階での窩洞部分の予測色Ｃ２と目標色Ｃ１との差ｄＥ（Ｃ１，Ｃ２）が示されている。さらに、第１層の上に、第２層目として、第１層目の３種類の充填材に対してそれぞれ３種類の充填材を、設定された厚さ寸法で充填した場合の窩洞部分の予測色Ｃ３と目標色Ｃ１との差ｄＥ（Ｃ１，Ｃ３）が示されている。
【００３６】
そして、充填材組合せ選択部９は、算出された色の差ｄＥ（Ｃ１，Ｃ２）が大きい充填材の組合せを候補から除外し（候補制限を行い）、算出された色の差ｄＥ（Ｃ１，Ｃ３）が小さい順に充填材の組合せを選択し、表示装置５に出力するようになっている。
【００３７】
このように構成された本実施形態に係る充填材選択支援システム１を用いた充填材選択支援方法について、以下に説明する。
本実施形態に係る充填材選択支援システム１を用いて充填材を選択するには、図３に示されるように、まず、患者の歯の色Ｃ１を取得する（歯色取得ステップＳ１）。歯の色Ｃ１の取得は、撮像装置２を用いて患者の歯の画像を取得し、取得された画像を処理して歯の色Ｃ１を算出することにより行われる。
【００３８】
また、入力装置３によって、窩洞の深さおよび窩洞の属する部位の情報を入力する（入力ステップＳ２）。厚さ情報設定部１４において、窩洞の深さをちょうど埋めるための充填材の層数と各層の材料および厚さ寸法の組合せ候補が設定される（厚さ寸法設定ステップＳ３）。
【００３９】
次いで、予測色算出部１６において、患者の歯に形成される窩洞に充填される充填材が、厚さ情報設定部１４において設定された厚さ寸法で、最も表面側の層の一段下層（中間層）に配される層まで充填された段階での窩洞部分の予測色Ｃ２が算出される（第１予測色取得ステップＳ４）。
この状態で、充填材組合せ選択部９において、上記のように取得された患者の歯の色Ｃ１、第１の予測色Ｃ２を用いて、相互の差ｄＥ（Ｃ１，Ｃ２）が算出される（色差算出ステップＳ５）。
【００４０】
そして、充填材組合せ選択部９において、中間層における目標色Ｃ１との色の差ｄＥ（Ｃ１，Ｃ２）が大きい充填材の組合せが候補から除外され、色の差ｄＥ（Ｃ１，Ｃ２）が小さいｍ個の充填材の組合せ候補に絞られる（ステップＳ６）。充填材の組合せの除外は、所定の基準値によって行ってもよいし、大きい順に所定数だけ行ってもよい。
この後に、予測色算出部１６において、患者の歯に形成される窩洞に充填される充填材が、厚さ情報設定部１４において設定された厚さ寸法で、最も表面側の層まで充填された場合の窩洞部分の予測色Ｃ３が算出される（第２予測色取得ステップＳ７）。
【００４１】
そして、充填材組合せ選択部９において、上記のように取得された患者の歯の色Ｃ１、第２の予測色Ｃ３を用いて、相互の差ｄＥ（Ｃ１，Ｃ３）が算出される（ステップＳ８）。
その後、充填材組合せ選択部９において、最も表面側の層における目標色Ｃ１との色の差ｄＥ（Ｃ１，Ｃ３）が小さい充填材の組合せが小さい順に選択され、表示装置５によって表示される（ステップＳ９）。
【００４２】
このように、本実施形態に係る充填材選択支援システム１によれば、単に厚さ情報設定部１４により設定された厚さ寸法通りに窩洞に充填材が充填された場合の最も表面側の層の予測色Ｃ３と実際の患者の歯の色Ｃ１との差ｄＥ（Ｃ１，Ｃ３）が小さい充填材の組合せが選択されるのではなく、中間層における目標色Ｃ１との色の差ｄＥ（Ｃ１，Ｃ２）が小さい充填材の組合せが選択される。
【００４３】
中間層における目標色Ｃ１との色の差ｄＥ（Ｃ１，Ｃ２）が大きい充填材が選択された場合に、最も表面側の層における窩洞部分の歯の色を目標色Ｃ１に近づけるためには、中間層から最も表面側の層までの間において大きく色を変化させる必要がある。例えば、図２に示される２層構造の場合には、第１層において目標色Ｃ１との色の差ｄＥ（Ｃ１，Ｃ２）が大きい充填材が選択された場合には、第２層によって色を大きく変化させて最も表面側において目標色Ｃ１に近づける必要がある。その結果、医師による充填作業において充填材の層厚が変動した場合には、充填後の歯の色が、目標色Ｃ１から大きく乖離してしまうことになる。
【００４４】
ここで、最も表面側の層の１段下層である第１層まで充填された場合の窩洞部分の予測色Ｃ2と目標色Ｃ１との色差ｄＥ（Ｃ１，Ｃ２）に対し、最も表面側の層まで充填された後の充填部の色が、各層の厚さの変動によって、予測した色から乖離する様子をシミュレーションした結果について説明する。
図４は、窩洞部分の充填材の積層数を２層とし、最も表面側の層である第２層とその一段下層の第１層との界面の変動により第１層と第２層の各層厚が変動したという条件の下でシミュレーションした結果を示す。ここでは、設計上の厚さ寸法に対して、一方の層厚が２０％上方に変動するとともに、他方の層厚が２０％下方に変動した場合を想定することとした。例えば、設計上の厚さ寸法が１．０ｍｍである場合には、第１層の層厚が０．２ｍｍ上方の１．２ｍｍに変動するとともに、第２層の層厚が０．２ｍｍ下方の０．８ｍｍに変動する場合と、第１層の層厚が０．８ｍｍに変動するとともに、第２層の層厚が１．２ｍｍに変動する場合の２通りがあり得る。
【００４５】
横軸は、第１層まで充填された場合の窩洞部分の予測色Ｃ2と目標色Ｃとの色差ｄＥ（Ｃ1，Ｃ2）であり、縦軸は、第１層と第２層の各層厚が２０％変動した状態で第２層まで充填されたときの窩洞部分の予測色Ｃ3’と、厚さ寸法通りに第２層まで充填されたときの窩洞部分の予測色Ｃ3との色差ｄＥ（Ｃ3，Ｃ3’）である。ここで、目標色Ｃ1として、３９個の被験者の歯の測色データを用いるとともに、各予測色Ｃ2，Ｃ3，Ｃ3’及び各色差ｄＥ（Ｃ1，Ｃ2）、ｄＥ（Ｃ3，Ｃ3’）の算出にあたり、市販の２７色のコンポジットレジンシステムより取得した光学データを用いた。
【００４６】
また、第１層及び第２層の層厚を同一として、各層厚を０．５ｍｍ、０．７５ｍｍ、１．０ｍｍ、１．２５ｍｍ、１．５ｍｍの５通りとした場合に、市販の２７色のコンポジットレジンシステムそれぞれについて、予測色Ｃ2，Ｃ3，Ｃ3’を数１に示されるKubelka-Munkの色予測式を用いて計算した。そして、色差ｄＥ（Ｃ１，Ｃ３）が最も小さくなるコンポジットレジンの組合せについて、各層厚が２０％上方に変動したときの色差ｄＥ（Ｃ3，Ｃ3’）と２０％下方に変動したときの色差ｄＥ（Ｃ3，Ｃ3’）の平均値を算出し、これを層厚の変動による予測色Ｃ3との色の乖離の評価に用いた。なお、本実験では、上述したような中間層段階における候補の除外を適用しなかった場合を示している。
【００４７】
図４から明らかなように、最も表面側の層の１段下層である第１層の予測色Ｃ2が目標色Ｃ1から離れると，層厚が２０％変動したことによる色差ｄＥ（Ｃ3，Ｃ3’）は大きくなっている．このことから、中間層における目標色Ｃ1との色の差ｄＥ（Ｃ1，Ｃ2）は、充填材の層厚の変動があった場合に、充填後の歯の色の変化に影響を与えていることがわかる。また、層厚が大きくなるほど、第１層の予測色Ｃ2と目標色Ｃ1との乖離が色差ｄＥ（Ｃ3，Ｃ3’）に与える影響が大きくなることがわかる。すなわち、層厚の変動により生じる色差ｄＥ（Ｃ3，Ｃ3’）は、厚さ寸法への依存性を有している。
【００４８】
次に、最上層の一つ前段階での色差制限の基準の取り方の例を示す。
図５は、図４と同様の条件において、充填材の組合せの候補を除外する際の基準となる色差を設定する例を示す。この場合においても、図４の場合と同様に、厚さ寸法に対して２０％程度層厚が変動する場合を想定するものとする。ここで、上記のように、層厚の変動により生じる色差ｄＥ（Ｃ3，Ｃ3’）の大小関係は、厚さ寸法に依存するので、この厚さ寸法の依存性を除くことが好ましい。厚さ寸法の依存性を除く手法としては、例えば、数１のように反射率Ｒが積層厚さＸの双曲線余接の関数で表されることを考慮し、図５のように、図４の横軸を第１層段階での目標色との色差に最上層の積層厚さＸの双曲線余接を乗じたものを横軸とすることが考えられる。
【００４９】
このようにすると、各積層厚でのプロットがおおよそ重なってくるので、厚さ寸法による影響が大幅に緩和される。例えば、許容できる色差ｄＥ（Ｃ3，Ｃ3’）として１．５以下に抑制する場合には、本プロットにおける近似線を利用して、横軸の値を約２５以下に制限すればよい。
【００５０】
本実施形態によれば、中間層における目標色Ｃ１との色の差ｄＥ（Ｃ１，Ｃ２）が小さい充填材の組合せが選択されるので、医師による充填作業において充填材の層厚が変動しても、充填後の歯の色が、目標色Ｃ１から大きく乖離しないような充填材の組合せを提供することができるという利点がある。
【００５１】
この場合に、本実施形態によれば、充填材情報記憶部１５に、充填材の光学特性を記憶しておき、数１によって予測色Ｃ２，Ｃ３を算出することとしたので、充填材の色を厚さ毎に予め取得したり記憶したりしておく必要がなく、特に、想定される組合せが多い場合に取得の手間や記憶量を大幅に削減することができるという利点がある。
【００５２】
本実施形態においては，図２に示される２層構造に代えて、３層以上の層に充填材を充填することとしてもよい。この場合、中間層のうち、最も表面側の層の１段下層の充填材が充填された段階での予測色を取得することが好ましい。以下に、最も表面側の層（最上層）の１段下層において充填材の組み合わせ候補の絞込み（候補制限）が行われたときに、充填材の層厚の変動があっても、充填後の歯の色の変化を抑えることができていることをシミュレーション実験により示す。
【００５３】
図６は、充填材の積層数を３層とした場合において、最も表面側の層の１段下層のみで候補制限を行った場合と候補制限を行わなかった場合、および最も表面側の層の２段下層の層のみで候補制限を行った場合と候補制限を行わなかった場合のそれぞれについてシミュレーションした結果を示す。ここでは、各層厚を１．０ｍｍとし、最も表面側の層の層厚が設計上の厚さ寸法に対して上方または下方に２０%（±０．２ｍｍ）変動することにより、表面の位置が変動する場合を想定することとした。このシミュレーションにおいても、図４の場合と同様に、最も表面側の層の層厚が２０％上方に変動したときと２０％下方に変動したときのそれぞれの色差ｄＥ（Ｃ3，Ｃ3’）の平均値を用いることとした。また、目標色Ｃ１として、３９個の実際の被験者の歯の測色データ（目標色）を用いることとした。
【００５４】
図６において、横軸は、充填材の候補制限を全く適用しない場合における色差ｄＥ（Ｃ3，Ｃ3’）の平均値であり、縦軸は、充填材の候補制限を適用した場合における色差ｄＥ（Ｃ3，Ｃ3’）の平均値である。
図６によれば、３９個のサンプルのうち、最も表面側の層の１段下層では、充填材の候補制限を行わない場合に、層厚が変動したときの色差ｄＥ（Ｃ3，Ｃ3’）が大きくなるものであっても、候補制限を行うことにより、色差ｄＥ（Ｃ3，Ｃ3’）を約０．５以下に抑えることができている。これに対して、最も表面側の層の２段下層では、充填材の候補制限を行っても、そのような効果が現れていない。よって、最も表面側の層の１段下層において充填材の候補制限を行うと、色差ｄＥ（Ｃ3，Ｃ3’）を抑制する効果が大きいことが分かる。これは、最も表面側の層の２段以上下層の層で候補選択を行っても、最も表面側の層の１段下層で目標色Ｃ１に対する色差が大きい充填材が選択されれば、層厚の変動により発生する予測色Ｃ3との色差ｄＥ（Ｃ3，Ｃ3’）が大きくなることによる。すなわち、層厚の変動により発生する予測色Ｃ3との色差ｄＥ（Ｃ3，Ｃ3’）は、最も表面側の層の１段下層の色に最も依存していると考えられる。
【００５５】
なお、本実施形態においては、充填材情報記憶部１５に充填材の光学特性を記憶しておき、数１によって予測色Ｃ２，Ｃ３を算出することに代えて、充填材情報記憶部１５に、図７に示されるように、充填材毎に厚さ寸法と色とを対応づけて記憶するルックアップテーブルを備えていてもよい。充填材の種類と厚さ寸法とを入力することにより、その充填材の色を迅速に出力することができるようになっている。
【００５６】
図７において、（ａ）は最も表面側の層（第２層）の予測色Ｃ３、（ｂ）はその一段下層の層（第１層）の予測色Ｃ２のルックアップテーブルをそれぞれ示している。ルックアップテーブルは、縦に下層に適用できる充填材、横に上層に適用できる充填材を配列しており、その交差する欄が当該厚さ寸法での予測色Ｃ２，Ｃ３を示している。ルックアップテーブルは、測色によって取得してもよいし、計算によって取得してもよい。
【００５７】
また、本実施形態においては、患者の実際の歯の色Ｃ１と、２種類の予測色Ｃ２，Ｃ３との差を算出して、その色の差ｄＥ（Ｃ１，Ｃ２），ｄＥ（Ｃ１，Ｃ３）によって充填材の組合せ候補を選択することとしたが、これに代えて、予測色Ｃ２，Ｃ３どうしの差ｄＥ（Ｃ２，Ｃ３）を用いてもよい。
また、色の差ｄＥ（Ｃ１，Ｃ２）によって組合せ候補を絞り込んだ後に、色の差ｄＥ（Ｃ１，Ｃ３）によって組合せ候補を選択することとしたが、これに代えて、まず、最も表面側の層における目標色Ｃ１との色の差ｄＥ（Ｃ１，Ｃ３）によって組合せ候補を絞り込んだ後に、中間層における目標値Ｃ１との色の差ｄＥ（Ｃ１，Ｃ２）によって、組合せ候補を選択することにしてもよい。
【００５８】
また、本実施形態においては、撮像装置２により取得されたマルチバンド画像データに基づいて患者の実際の歯の色を取得することとしたが、これに代えて、ＲＧＢ撮像装置を用いてもよいし、図８に示されるように、スポット測色計２０を採用し、スポット測色計２０によって、直接的に色度値を測定することにしてもよい。
また、本実施形態においては、各構成要素は、ハードウェアによって構成してもよいし、コンピュータプログラムにより構成してもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１ 充填材選択支援システム
２ 撮像装置（歯色取得手段）
５ 表示装置（表示部）
９ 充填材組合せ選択部（充填材候補決定手段）
１５ 充填材情報記憶部（特性記憶部）
１６ 予測色算出部（第１予測色取得手段、第２予測色取得手段）
Ｃ１ 患者の歯の色（目標色）
Ｃ２ 第１の予測色
Ｃ３ 第２の予測色
Ｓ１ 歯色取得ステップ
Ｓ４ 第１予測色取得ステップ
Ｓ６ 第２予測色取得ステップ
Ｓ８ 充填材候補決定ステップ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の歯の色を取得する歯色取得手段と、
患者の歯に形成される窩洞に充填される複数層の充填材のうち、少なくとも１つの中間層の充填材が設定された厚さ寸法で充填された段階での前記窩洞部分の第１の予測色を取得する第１予測色取得手段と、
患者の歯に形成される窩洞に充填される複数層の充填材のうち、最も表面側の層の充填材が設定された厚さ寸法で充填された段階での前記窩洞部分の第２の予測色を取得する第２予測色取得手段と、
取得された患者の歯の色、第１の予測色および第２の予測色の相互の差の内の２以上の差を用いて前記充填材の候補を決定する充填材候補決定手段とを備える充填材選択支援システム。
【請求項２】
前記第１予測色取得手段が、前記最も表面側の層の１段下層の充填材が充填された段階での前記窩洞部分の第１の予測色を取得する請求項１に記載の充填材選択支援システム。
【請求項３】
前記充填材の光学的特性を記憶する特性記憶部を備え、
前記第１予測色取得手段および／または前記第２の予測色取得手段が、前記特性記憶部に記憶されている充填材の光学的特性に基づいて第１の予測色および／または第２の予測色を算出する請求項１または請求項２に記載の充填材選択支援システム。
【請求項４】
前記充填材の厚さと予測色とを対応づけたルックアップテーブルを記憶する予測色記憶部を備え、
前記第１予測色取得手段および／または前記第２の予測色取得手段が、充填材の厚さに基づいて前記予測色記憶部に記憶されている予測色を第１の予測色および／または第２の予測色として選択する請求項１または請求項２に記載の充填材選択支援システム。
【請求項５】
前記充填材候補決定手段が、前記第１の予測色と前記第２の予測色との差が所定の基準値以下の充填材の組合せを候補として決定する請求項１から請求項４のいずれかに記載の充填材選択支援システム。
【請求項６】
前記充填材候補決定手段が、前記第１の予測色と前記第２の予測色との差が小さい順に優先順位の高い候補として決定する請求項１から請求項４のいずれかに記載の充填材選択支援システム。
【請求項７】
前記充填材候補決定手段が、前記第２の予測色取得手段により取得された第２の予測色と患者の歯の色との差に基づいて前記充填材の仮候補を決定し、前記第１の予測取得手段により取得された第１の予測色と患者の歯の色との差または前記第２の予測色と第１の予測色との差に基づいて前記仮候補の中から前記充填材の候補を決定する請求項１から請求項６のいずれかに記載の充填材選択支援システム。
【請求項８】
前記充填材候補決定手段により決定された候補を、前記第２の予測色と患者の歯の色との差または前記第２の予測色と前記第１の予測色との差が小さい順に前記充填材の候補を表示する表示部を備える請求項１から請求項７のいずれかに記載の充填材選択支援システム。
【請求項９】
患者の歯の色を取得する歯色取得ステップと、
患者の歯に形成される窩洞に充填される複数層の充填材のうち、少なくとも１つの中間層の充填材が設定された厚さ寸法で充填された段階での前記窩洞部分の第１の予測色を取得する第１予測色取得ステップと、
患者の歯に形成される窩洞に充填される複数層の充填材のうち、最も表面側の層の充填材が設定された厚さ寸法で充填された段階での前記窩洞部分の第２の予測色を取得する第２予測色取得ステップと、
取得された患者の歯の色、第１の予測色および第２の予測色の相互の差の内の２以上の差を用いて前記充填材の候補を決定する充填材候補決定ステップとを含む充填材選択支援方法。
【請求項１０】
患者の歯に形成される窩洞に充填される複数層の充填材のうち、少なくとも１つの中間層の充填材が設定された厚さ寸法で充填された段階での前記窩洞部分の第１の予測色を取得する第１予測色取得ステップと、
患者の歯に形成される窩洞に充填される複数層の充填材のうち、最も表面側の層の充填材が設定された厚さ寸法で充填された段階での前記窩洞部分の第２の予測色を取得する第２予測色取得ステップと、
取得された患者の歯の色、第１の予測色および第２の予測色の相互の差の内の２以上の差を用いて前記充填材の候補を決定する充填材候補決定ステップとをコンピュータに実施させる充填材選択支援プログラム。
【請求項１】
患者の歯の色を取得する歯色取得手段と、
患者の歯に形成される窩洞に充填される複数層の充填材のうち、少なくとも１つの中間層の充填材が設定された厚さ寸法で充填された段階での前記窩洞部分の第１の予測色を取得する第１予測色取得手段と、
患者の歯に形成される窩洞に充填される複数層の充填材のうち、最も表面側の層の充填材が設定された厚さ寸法で充填された段階での前記窩洞部分の第２の予測色を取得する第２予測色取得手段と、
取得された患者の歯の色、第１の予測色および第２の予測色の相互の差の内の２以上の差を用いて前記充填材の候補を決定する充填材候補決定手段とを備える充填材選択支援システム。
【請求項２】
前記第１予測色取得手段が、前記最も表面側の層の１段下層の充填材が充填された段階での前記窩洞部分の第１の予測色を取得する請求項１に記載の充填材選択支援システム。
【請求項３】
前記充填材の光学的特性を記憶する特性記憶部を備え、
前記第１予測色取得手段および／または前記第２の予測色取得手段が、前記特性記憶部に記憶されている充填材の光学的特性に基づいて第１の予測色および／または第２の予測色を算出する請求項１または請求項２に記載の充填材選択支援システム。
【請求項４】
前記充填材の厚さと予測色とを対応づけたルックアップテーブルを記憶する予測色記憶部を備え、
前記第１予測色取得手段および／または前記第２の予測色取得手段が、充填材の厚さに基づいて前記予測色記憶部に記憶されている予測色を第１の予測色および／または第２の予測色として選択する請求項１または請求項２に記載の充填材選択支援システム。
【請求項５】
前記充填材候補決定手段が、前記第１の予測色と前記第２の予測色との差が所定の基準値以下の充填材の組合せを候補として決定する請求項１から請求項４のいずれかに記載の充填材選択支援システム。
【請求項６】
前記充填材候補決定手段が、前記第１の予測色と前記第２の予測色との差が小さい順に優先順位の高い候補として決定する請求項１から請求項４のいずれかに記載の充填材選択支援システム。
【請求項７】
前記充填材候補決定手段が、前記第２の予測色取得手段により取得された第２の予測色と患者の歯の色との差に基づいて前記充填材の仮候補を決定し、前記第１の予測取得手段により取得された第１の予測色と患者の歯の色との差または前記第２の予測色と第１の予測色との差に基づいて前記仮候補の中から前記充填材の候補を決定する請求項１から請求項６のいずれかに記載の充填材選択支援システム。
【請求項８】
前記充填材候補決定手段により決定された候補を、前記第２の予測色と患者の歯の色との差または前記第２の予測色と前記第１の予測色との差が小さい順に前記充填材の候補を表示する表示部を備える請求項１から請求項７のいずれかに記載の充填材選択支援システム。
【請求項９】
患者の歯の色を取得する歯色取得ステップと、
患者の歯に形成される窩洞に充填される複数層の充填材のうち、少なくとも１つの中間層の充填材が設定された厚さ寸法で充填された段階での前記窩洞部分の第１の予測色を取得する第１予測色取得ステップと、
患者の歯に形成される窩洞に充填される複数層の充填材のうち、最も表面側の層の充填材が設定された厚さ寸法で充填された段階での前記窩洞部分の第２の予測色を取得する第２予測色取得ステップと、
取得された患者の歯の色、第１の予測色および第２の予測色の相互の差の内の２以上の差を用いて前記充填材の候補を決定する充填材候補決定ステップとを含む充填材選択支援方法。
【請求項１０】
患者の歯に形成される窩洞に充填される複数層の充填材のうち、少なくとも１つの中間層の充填材が設定された厚さ寸法で充填された段階での前記窩洞部分の第１の予測色を取得する第１予測色取得ステップと、
患者の歯に形成される窩洞に充填される複数層の充填材のうち、最も表面側の層の充填材が設定された厚さ寸法で充填された段階での前記窩洞部分の第２の予測色を取得する第２予測色取得ステップと、
取得された患者の歯の色、第１の予測色および第２の予測色の相互の差の内の２以上の差を用いて前記充填材の候補を決定する充填材候補決定ステップとをコンピュータに実施させる充填材選択支援プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−１９４０４９（Ｐ２０１０−１９４０４９Ａ）
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４１１７４（Ｐ２００９−４１１７４）
【出願日】平成２１年２月２４日（２００９．２．２４）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月２４日（２００９．２．２４）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]