特許 6649912 歯科診療実習装置及び歯科診療実習システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6649912

(24)【登録日】2020年1月21日

(45)【発行日】2020年2月19日

(54)【発明の名称】歯科診療実習装置及び歯科診療実習システム

(51)【国際特許分類】

   G09B 23/28 20060101AFI20200210BHJP

   G09B 9/00 20060101ALI20200210BHJP

   A61C 13/38 20060101ALI20200210BHJP

   A61G 15/14 20060101ALI20200210BHJP

   G06T 19/00 20110101ALI20200210BHJP

   G09G 5/00 20060101ALI20200210BHJP

   G02B 27/02 20060101ALI20200210BHJP

【ＦＩ】

   G09B23/28

   G09B9/00 Z

   A61C13/38

   A61G15/14

   G06T19/00 600

   G09G5/00 550C

   G09G5/00 510H

   G09G5/00 530M

   G02B27/02 Z

【請求項の数】5

【全頁数】27

(21)【出願番号】特願2017-50569(P2017-50569)

(22)【出願日】2017年3月15日

(65)【公開番号】特開2018-155815(P2018-155815A)

(43)【公開日】2018年10月4日

【審査請求日】2019年8月29日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】397059652

【氏名又は名称】株式会社モリタ

(74)【代理人】

【識別番号】100121603

【弁理士】

【氏名又は名称】永田 元昭

(74)【代理人】

【識別番号】100067747

【弁理士】

【氏名又は名称】永田 良昭

(72)【発明者】

【氏名】窪田 努

(72)【発明者】

【氏名】芳本 岳

(72)【発明者】

【氏名】関岡 利孝

(72)【発明者】

【氏名】高木 智久

【審査官】 西村 民男

(56)【参考文献】

【文献】 特許第６０４２７１８（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特表２０１５−５２６９３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１２５４２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１８１３６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２９７５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１８９２９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２４５２８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−５１５９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１６／１７４５７２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１６／１２０７６７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１６／０３１４７１０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０９Ｂ１／００−９／５６，１７／００−１９／２６，２３／２８，

Ａ６１Ｃ１／００−１３／３８，

Ａ６１Ｇ１５／１４−１５／１８，

Ｇ０２Ｂ２７／０２，

Ｇ０６Ｔ１９／００，

Ｇ０９Ｇ５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

歯科模型に対して診療器具を作用させて模擬診療する歯科診療実習装置であって、
前記歯科模型及び前記診療器具に関する既知三次元情報に基づく画像情報を実習者の視野に重畳表示する表示部と、
前記歯科模型、前記診療器具及び前記表示部の三次元位置情報を検出する三次元位置検出部と、
前記模擬診療に関する項目を選択する選択部と、
該三次元位置検出部によって検出された三次元位置情報に基づいて、該選択部で選択された項目に応じた、少なくとも不可視部分の前記画像情報を前記表示部に重畳表示する表示制御部とが備えられ、
前記選択部は、
使用する前記診療器具を選択する器具選択部が備えられ、
前記表示制御部が、
前記器具選択部で選択された前記診療器具の取出しが検出され、前記三次元位置検出部が取出した前記診療器具の三次元位置を検出し、前記診療器具の前記既知三次元情報を重畳表示するとともに、前記模擬診療中における前記歯科模型に対する前記診療器具の作用状態を前記表示部に重畳表示し、
前記診療器具が前記歯科模型を切削する切削器具であり、
前記診療器具の作用状態を前記表示部に重畳表示する状態表示画像が、
予め設定され、該切削器具で切削する前記歯科模型における切削到達点に対する前記切削器具の先端の相対位置を表示し、
前記状態表示画像は、
前記歯科模型に設ける孔の中心を鉛直方向から見た第一方向と第二方向の基準線が十字状に設けられ、前記孔の中心である十字状の交点に中心を合わせた円形の円形インジケータであり、
該円形インジケータには、前記切削器具の基端部付近の平面方向位置を示す切削器具点と、
前記円形インジケータと同心上に配置され、前記切削器具の先端と、前記孔の先端との深さ方向の残差距離を示す円形の先端位置表示リングとを表示する
歯科診療実習装置。

【請求項2】

前記歯科模型の前記既知三次元情報には歯科模型内部の三次元情報が含まれている
請求項１に記載の歯科診療実習装置。

【請求項3】

前記選択部は、
さらに、模擬診療内容を選択する診療選択部が備えられ、
前記表示制御部が、
前記診療選択部で選択された模擬診療内容に応じた前記歯科模型の前記既知三次元情報を重畳表示する
請求項１または２に記載の歯科診療実習装置。

【請求項4】

前記選択部は、
模擬患者に関する設定診療情報が予め設けられた複数の模擬患者情報のうちからいずれかを選択する患者選択部と、
前記患者選択部で選択された前記模擬患者情報に設けられた前記設定診療情報のうち前記模擬診療に関する設定診療情報を選択する設定診療情報選択部とが備えられ、
前記表示制御部が、
前記設定診療情報選択部で選択された前記設定診療情報を重畳表示する
請求項１乃至３のうちいずれかに記載の歯科診療実習装置。

【請求項5】

請求項１乃至４のうちいずれかに記載の歯科診療実習装置と、
少なくとも頭部を有するとともに、口腔内に前記歯科模型が交換可能に植立された模擬患者体とで構成された
歯科診療実習システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、歯科医療の教育において実習教育に用いる歯科診療実習装置及び歯科診療実習システムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、歯科医療などの施術を行う業務における教育では、人体を模した実習装置として様々なものが提案され、利用されている。例えば、特許文献１では、駆動機構を内蔵するとともに、患者に模した擬似患者体を歯科診療台に載せ、制御部で前記駆動機構を制御して、患者の診療状態を再現することにより、例えば、人体を用いた臨床実習の前の基礎的な実習教育として用いられる医療用実習装置が提案されている。

【0003】

一方、現実の診療においては、診療内容の複雑化に伴って高い精度や技術が求められることが多くなっている。このような、高い精度や技術が求められる施術内容のひとつとして、例えば、インプラント治療がある。このインプラント治療は顎骨にフィクスチャと呼ばれるインプラントを埋め込み、その上にアバットメント、スクリュー、上部構造(インプラント義歯)を装着するものである。この治療において顎骨に削孔する孔は歯牙内部の不可視部分であり、現実の治療ではＸ線ＣＴ撮影や術前シミュレーションソフトウェアなどを用いながら適切な位置への埋入を確認している。

【0004】

しかしながら、たくさんの訓練が必要であるこのような複雑化によって高い精度や技術が求められる診療内容こそが実習を必要とするものの、このような複雑化によって高い精度や技術が求められる診療内容を実習できる医療用実習装置や医療用実習方法はなかった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】ＷＯ２００８／０２３４６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

そこで本発明は、複雑化により高い精度や技術が求められる診療内容を実習することができる歯科診療実習装置及び歯科診療実習システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

この発明は、歯科模型に対して診療器具を作用させて模擬診療する歯科診療実習装置であって、前記歯科模型及び前記診療器具に関する既知三次元情報に基づく画像情報を実習者の視野に重畳表示する表示部と、前記歯科模型、前記診療器具及び前記表示部の三次元位置情報を検出する三次元位置検出部と、前記模擬診療に関する項目を選択する選択部と、該三次元位置検出部によって検出された三次元位置情報に基づいて、該選択部で選択された項目に応じた、少なくとも不可視部分の前記画像情報を前記表示部に重畳表示する表示制御部とが備えられ、前記選択部は、使用する前記診療器具を選択する器具選択部が備えられ、前記表示制御部が、前記器具選択部で選択された前記診療器具の取出しが検出され、前記三次元位置検出部が取出した前記診療器具の三次元位置を検出し、前記診療器具の前記既知三次元情報を重畳表示するとともに、前記模擬診療中における前記歯科模型に対する前記診療器具の作用状態を前記表示部に重畳表示し、前記診療器具が前記歯科模型を切削する切削器具であり、前記診療器具の作用状態を前記表示部に重畳表示する状態表示画像が、予め設定され、該切削器具で切削する前記歯科模型における切削到達点に対する前記切削器具の先端の相対位置を表示し、前記状態表示画像は、前記歯科模型に設ける孔の中心を鉛直方向から見た第一方向と第二方向の基準線が十字状に設けられ、前記孔の中心である十字状の交点に中心を合わせた円形の円形インジケータであり、該円形インジケータには、前記切削器具の基端部付近の平面方向位置を示す切削器具点と、前記円形インジケータと同心上に配置され、前記切削器具の先端と、前記孔の先端との深さ方向の残差距離を示す円形の先端位置表示リングとを表示することを特徴とする。

【0008】

上記診療器具は、ファイルやリーマ、切削バーなどの切削工具を装着したハンドピース、エアータービンハンドピース、レーザ光を照射するレーザハンドピース、スケーラハンドピース、口腔内カメラ、三次元口腔スキャナ、あるいは光重合照射器など歯牙の診療に用いる器具のみならず、ファイルやリーマ、切削バーなどの切削工具単体としてもよい。したがって、上述の診療器具を作用させるとは、例えば、歯科模型に対して診療器具で切削したりスケーリングしたり何らかの処置を行うことをいう。

【0009】

上記模擬診療は、歯牙に対して診療器具を用いて行う施術を歯科模型に対して実施する実習のため診療であることを指す。
上述の歯科模型及び前記診療器具に関する既知三次元情報は、形状や構造に関する三次元情報であり、殊に、歯牙や顎骨あるいは歯科模型の既知三次元情報としては、歯牙や顎骨などのＸ線ＣＴ撮影によって得られた三次元情報や、現実のＸ線ＣＴ撮影を模した三次元情報であってもよい。

【0010】

実習者の視野に重畳表示する表示部は、ゴーグルタイプやメガネタイプなどのヘッドマウントディスプレイ（以下においてＨＭＤという）やヘッドアップディスプレイ（以下においてＨＵＤという）などで構成してもよい。なお、これらの表示部に画像情報を重畳表示することで、仮想現実（バーチャルリアリティ，以下、ＶＲという）、拡張現実（以下、ＡＲという）あるいは複合現実（以下、ＭＲという）を実習者が知覚することとなる。

【0011】

なお、実習者の視野とは、ゴーグルタイプやメガネタイプなどの表示部を透過して目視できる視野のみならず、ゴーグルタイプやメガネタイプなどの表示部に備えられたカメラによって撮像され、表示部に表示される映像による視野としてもよい。なお、映像による視野の場合、例えば、実習内容に応じて表示倍率を適宜調整して表示部に表示してもよい。

【0012】

三次元位置検出部は、赤外線マーカを前記歯科模型、前記診療器具及び前記表示部に装着して上方に設けた赤外線カメラで三次元位置を検出する構成でよい。また、上方に設けた画像認識カメラで前記歯科模型、前記診療器具及び前記表示部をパターン認識等で画像認識することで、三次元位置を検出する構成でもよい。

【0013】

さらに、前記歯科模型、前記診療器具及び前記表示部の検出する三次元位置情報は、それぞれの絶対的三次元位置、相互の相対的三次元位置、あるいは絶対的三次元位置と相対的三次元位置との組み合わせであってもよく、前記歯科模型、前記診療器具及び前記表示部すべての相対的な三次元位置関係が直接的、あるいは間接的に検出できる情報である。

【0014】

上記不可視部分は、歯牙模型や顎模型内部の意味であって施術前には視認不可能な領域である。また、診療器具における不可視部分とは、診療器具の口腔内挿入中において実際には視野に現れない部分という意味である。さらに、不可視部分とは、死角になって見えない部分のみならず、模型内部の見えない部分などとしてもよく、さらには、例えば、欠損部分や築造部分に対して補綴物により形成する形成後の形状など直接的に目視できない箇所としてもよい。つまり、上述の少なくとも不可視部分の前記画像情報は、不可視部分の画像情報のみならず、不可視部分を含む歯科模型や診療器具の全体や一部の画像情報としてもよい。

【0015】

また、上記項目とは、模擬診療に関する情報であり、個別の患者情報、患者プロフィール情報、例えばＸ線ＣＴ撮影情報など診断に要する診断情報、診療内容、診療器具の種類や制御等の情報、切削工具の種類や形状などの情報とし、上述の選択された項目に関する情報とは、直接選択した項目に関する情報のみならず、選択した項目に関連して派生した情報、つまり間接的に選択した項目に関する情報としてもよい。

【0016】

上記選択部は、表示部に重畳表示された項目や別途設けられたディスプレイ等に表示された項目の中から実習者のジェスチャ操作を認識して選択する機構や、音声、視線、あるいは直接的な操作等によって別途設けた物理的な選択操作部を操作して選択するものであってもよい。

【0017】

上記器具選択部における選択操作としては、選択画面に選択可能に表示された複数の診療器具を選択してもよい。また、実習者が選択して把持した診療器具を形状認識することで選択された診療器具を認識するように構成された場合においては、診療器具を選択して把持することで選択操作としてもよく、さらには、診療器具が保持されているホルダからの取り外しを検出して、選択操作としてもよい。なお、前記器具選択部は、前記切削器具を選択する切削器具選択部を兼ねていてもよい。

【0018】

上述の模擬診療中における前記歯科模型に対する前記診療器具の作用状態とは、例えば、スケーラ治療実習中における歯周ポケットにおける歯石に対するスケーラハンドピースによるスケーリング状態、根管治療実習中のファイルやリーマが根管を開削する状態、あるいはインプラント治療実習中における切削バーによる埋入孔の切削状態などをいう。

【0019】

上記切削器具は、切削工具が装着された診療器具であってもよいし、切削工具単体であってもよい。
上記切削到達点とは、根管治療における根尖設定位置や、インプラント治療においてインプラント体を埋入するための顎骨に設ける孔の先端位置などを指す。

【0020】

上述の切削到達点に対する前記切削器具の先端の相対位置は、深さ方向の離れ、平面方向のズレや傾きなどを指し、数値やポイントによって相対位置を表示してもよいし、模擬的な画像で表示してもよい、さらには、相対位置が少なくなることを、長さや径の変化で表現してもよい。

【0021】

したがって、例えば、インプラント施術においては、切削到達点を中心とする円形座標に前記切削器具の先端位置をプロットし、その円形座標の左右には、インプラント治療を行う歯牙のＸ線ＣＴ画像を、埋入中心軸を中心とし、それぞれで直交するＸ断面とＹ断面の断面画像として表示する。そして、そのＸ線断面画像上には切削器具のリアルタイムの位置に応じて切削器具の画像を重畳表示する。更に、Ｘ線ＣＴの断面画像上には、予め切削器具の理想的な侵入方向を示す切削器具の進入軸が表示され、この進入軸と実際の切削器具との角度や位置が近づいたり離れたりすることに応じて径を変化させる円形表示が円形座標上に表示されるので、進入ガイドになることで、正確に、かつ安全に効率よい施術が行える。また、上記円形座標の下には、切削器具の切削深さを表示する表示部を設けてもよい。

【0022】

また、例えば、根管治療実習中における根管に対するファイルやリーマ等の切削器具の根管への侵入状態、切削状態を予め表示部に重畳表示する。このとき、重畳表示したＸ線ＣＴ撮影画像に基づく根管の断面画像上に根管長測定装置で測定した根管長を表示してもよい。

【0023】

この発明により、複雑化により高い精度や技術が求められる診療内容を実習することができる。
詳述すると、前記歯科模型及び前記診療器具に関する既知三次元情報に基づく画像情報を実習者の視野に重畳表示する表示部と、前記歯科模型、前記診療器具及び前記表示部の三次元位置情報を検出する三次元位置検出部と、該三次元位置検出部によって検出された三次元位置情報に基づいて、該選択部で選択された項目に応じた、少なくとも不可視部分の前記画像情報を前記表示部に重畳表示する表示制御部とが備えられているため、前記歯科模型、前記診療器具及び前記表示部すべての相対的な三次元位置関係を検出でき、不可視部分の画像表示を実習者の視野に適切に重畳表示できる。したがって、不可視部分であってもあたかも目視しているような状況で、複雑化により高い精度や技術が求められる模擬診療内容について正確な模擬診療を実習することができる

【0024】

また、前記選択部は、使用する前記診療器具を選択する器具選択部が備えられ、前記表示制御部が、前記器具選択部で選択された前記診療器具の既知三次元情報を重畳表示することにより、診療内容に適する診療器具を選択して、模擬診療内容に応じた前記歯科模型と、選択した前記診療器具の既知三次元情報を重畳表示しながら、複雑な診療内容の実習をより正確に行うことができる。

【0025】

また、前記表示制御部は、模擬診療中における前記歯科模型に対する前記診療器具の作用状態を前記表示部に重畳表示することにより、目視確認しにくい箇所での模擬診療であっても、あたかも作用状態を目視しながら模擬診療できるため、より複雑な模擬診療内容について正確な模擬診療を実習することができる。

【0026】

また、前記診療器具が前記歯科模型を切削する切削器具であり、前記状態表示画像が、予め設定され、該切削器具で切削する前記歯科模型における切削到達点に対する前記切削器具の先端の相対位置を表示することにより、目視できない箇所である切削到達点に対する切削器具の位置を目視で正確に把握することができ、例えば、切削過多などの不具合の発生を防止し、より正確な模擬診療を実習することができる。

【0027】

この発明の態様として、前記歯科模型の前記既知三次元情報には歯科模型内部の三次元情報が含まれていてもよい。
この発明により、複雑な模擬診療内容であってもより正確な模擬診療を実習することができる。

【0028】

詳述すると、前記歯科模型の前記既知三次元情報には前記歯科模型内部の三次元情報が含まれていることで、歯科模型内部での模擬診療状態をあたかも目視したような状態で実習することができ、複雑な模擬診療内容であってもより正確な模擬診療を実習することができる。

【0029】

またこの発明の態様として、前記選択部は、さらに、模擬診療内容を選択する診療選択部が備えられ、前記表示制御部が、前記診療選択部で選択された模擬診療内容に応じた前記歯科模型の前記既知三次元情報を重畳表示してもよい。

【0030】

上記模擬診療内容は、歯牙に対して診療器具を用いて行う治療内容であり、例えば、根管治療、インプラント治療、歯周病治療、齲蝕治療、支台歯形成、スケーリング、フラップ手術などの歯科診療における施術を歯科模型に対して模擬的に行うことである。なお、歯科医療における治療のみならず、予防診療などであってもよい。

【0031】

この発明により、所望の診療内容や予め設定された症状に適した診療内容を選択するとともに、選択した模擬診療内容に応じた前記歯科模型と、前記診療器具の既知三次元情報を重畳表示しながら、複雑な診療内容の実習をより正確に行うことができる。

【0032】

またこの発明の態様として、前記選択部は、患者に関する設定情報が予め設けられた複数の模擬患者情報のうちからいずれかを選択する患者選択部と、模擬患者情報に設けられた前記設定情報のうち模擬診療に関する設定情報を選択する設定情報選択部とが備えられ、前記表示制御部が、前記設定情報選択部で選択された前記設定情報を重畳表示してもよい。

【0033】

この発明により、選択した模擬患者に関する設定情報を選択して確認することで、設定情報に基づいて模擬患者に設定された診療内容を判断することができるため、臨床に近い実習を行うことができる。

【0034】

またこの発明は、上述の歯科診療実習装置と、少なくとも頭部を有するとともに、口腔内に前記歯科模型が交換可能に植立された模擬患者体とで構成された歯科診療実習システムであることを特徴とする。

【0035】

この発明により、歯牙模型単体や歯牙模型が植立された顎模型に対する実習に比べて、臨場感のある診療実習を行うことができる。また、歯科模型を交換できるため、実際の診療器具で歯科模型を切削することでき、例えば、仮想画像のみで行う模擬診療する実習に比べてより臨場感のある実習を繰り返し行うことができる。

【発明の効果】

【0036】

本発明により、複雑化により高い精度や技術が求められる診療内容を実習することができる歯科診療実習装置及び歯科診療実習システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0037】

【図1】歯科診療実習装置のブロック図。

【図2】診療実習状況の概略図。

【図3】マイクロモータハンドピースの概略図。

【図4】マイクロモータハンドピースの三次元位置検出状況の概略図。

【図5】根管治療用ハンドピースの斜視図。

【図6】模擬患者体の概略斜視図。

【図7】ディスプレイの説明図。

【図8】根管治療実習のフローチャート。

【図9】メニュー表示の概略図。

【図10】患者選択表示の概略図。

【図11】患者情報表示において患者プロフィールを選択する状態概略図。

【図12】患者プロフィール表示の概略図。

【図13】Ｘ線データ表示の概略図。

【図14】治療内容選択表示において根管治療を選択する状態概略図。

【図15】診療器具選択表示において切削用ハンドピースを選択する状態概略図。

【図16】切削用ハンドピースを用いた実習中の重畳表示状態の概略図。

【図17】根管切削実習中の作用状況画像表示の重畳表示状態の概略図。

【図18】根管切削実習中の作用状況画像表示の重畳拡大表示状態の概略図。

【図19】インプラント治療実習のフローチャート。

【図20】切削用ハンドピースを用いたインプラント治療実習中の重畳表示状態の概略図。

【図21】切削用ハンドピースを用いたインプラント治療実習中のインジケータ重畳表示状態の概略図。

【図22】選択表示における選択時の状態概略図。

【図23】模擬患者体の重畳表示状態の概略図。

【発明を実施するための形態】

【0038】

以下、本発明による歯科診療実習システム１および歯科診療実習システム１を用いた模擬診療実習について、図１乃至図２１とともに説明する。
歯科診療実習システム１は、図１に示す歯科診療実習装置２と模擬患者体１００とで構成され、歯科診療実習装置２のヘッドマウントディスプレイ６０（以下においてＨＭＤ６０という）を装着した実習者Ｐが、診療器具８０を用いて、チェアーユニット２００に設置した模擬患者体１００に対する施術を実習するシステムである。

【0039】

模擬患者体１００を設置するチェアーユニット２００は、図２に示すように、背面シート２０１ａの傾動や座面２０１ｂの昇降が可能な診療椅子２０１、唾液や冷却水等の吸引装置やうがいを行うための装置が装備されているベースンユニット２０２、操作部２０３、並びに、フートコントローラ２０４等で構成され、操作部２０３に複数の診療器具８０を装着するホルダが設けられている。また、図６に示すように、診療椅子２０１を構成する背面シート２０１ａの肩部に診療器具８０を引き出し可能に装着してもよい。

【0040】

模擬患者体１００は、チェアーユニット２００に設置された頭部模型で構成されており、頭部模型である模擬患者体１００の口腔１０１（図６）に装着した顎模型１０２に歯牙模型１０３が歯列弓に沿って着脱可能に固定されている（図２０）。なお、模擬患者体１００は、図２に破線で示すように、全身模型で構成してもよい。

【0041】

なお、図６に示すように、模擬患者体１００には、模擬患者体１００における歯牙模型１０３の三次元位置を検出するための赤外線マーカ１０４を設けている。赤外線マーカ１０４は、３方向に枝分かれした支持部１０４ａと、支持部１０４ａの先端に備えたマーカ球体１０４ｂとで構成されている。この３つのマーカ球体１０４ｂを赤外線カメラで構成される位置検出部７０（図２）で検出することで、模擬患者体１００の三次元位置を検出することができる。

【0042】

そして、図１６に示すように、模擬患者体１００の口腔１０１における所定位置に、顎模型１０２を介して固定された歯牙模型１０３の三次元位置は、前記位置検出部７０によって検出された三次元位置に基づいて算出することができる。なお、赤外線マーカ１０４は、診療椅子２０１を構成する背面シート２０１ａに設けてもよい。また、赤外線マーカ１０４は、３つのマーカ球体１０４ｂではなく、４つ以上のマーカ球体１０４ｂを備えていてもよい。また、前記位置検出部７０は、模擬患者体１００の上方に設置された複数の赤外線カメラで構成されることが望ましい。

【0043】

歯科診療実習システム１を構成する歯科診療実習装置２は、図１に示すように、制御部１０、記憶部２０、診療器具駆動部３０、操作部４０、画像処理部５０、ＨＭＤ６０、位置検出部７０及び診療器具８０で構成されている。

【0044】

制御部１０は、ＣＰＵとＲＯＭとＲＡＭで構成されており、以下の機能的構成を備えている。
詳述すると、制御部１０には、画像処理制御部１１、ＨＭＤ制御部１２、位置検出制御部１３、診療器具操作制御部１４、ジェスチャ操作制御部１５、駆動制御部１６を備えている。

【0045】

画像処理制御部１１は後述する画像処理部５０が接続され、画像処理部５０による画像処理を制御するように構成され、ＨＭＤ制御部１２は後述するＨＭＤ６０が接続され、ＨＭＤ６０における画像の重畳表示処理を制御するように構成されている。

【0046】

位置検出制御部１３はＨＭＤ６０の三次元位置を検出するＨＭＤ位置検出制御部１３ａ、診療器具８０の位置を検出する器具位置検出制御部１３ｂ及び歯牙模型１０３の三次元位置を検出する歯牙模型位置検出制御部１３ｃで構成され、後述する位置検出部７０が接続され、位置検出部７０によるＨＭＤ６０、赤外線マーカ１０４及び診療器具８０の三次元位置を検出する位置検出処理を制御するように構成されている。

【0047】

また、診療器具操作制御部１４とジェスチャ操作制御部１５とは後述する操作部４０（４１，４２）が接続され、操作部４０による操作処理を制御するように構成され、駆動制御部１６は後述する診療器具駆動部３０が接続され、診療器具駆動部３０による診療器具８０の駆動を制御するように構成されている。

【0048】

記憶部２０は、実習で用いる各種情報を記憶する記憶部であり、ＨＤＤやＳＳＤなどの記憶媒体で構成されている。そして、記憶部２０は、機能的に、診療器具８０、ＨＭＤ６０、模擬患者体１００等の各種三次元位置情報を記憶する三次元情報記憶部２１、実習する診療内容に応じて設定された複数の患者に関し、各患者の年齢や性別などのプロフィール情報、カルテ情報、Ｘ線ＣＴ撮影された三次元ＣＴ撮影情報などの診療するために要する診療情報や、インプラント治療におけるフィクスチャを埋入するためにあらかじめ設計した削孔情報やインプラント等の三次元形状データなどを記憶する患者情報記憶部２２、診療に関し、複数の施術内容、施術のステップ、施術に必要な診療情報、施術に適した診療器具、施術のためにあらかじめ設定したパラメータなど診療に関する情報を記憶する診療情報記憶部２３で構成されている。

【0049】

三次元情報記憶部２１に記憶する三次元情報としては、口腔１０１の形状や口腔内部の歯牙の形状についての三次元情報、診療器具８０の形状、切削工具９１などの切削工具の長さや形状についての三次元情報、長さや形状についての三次元情報、フィクスチャ、アバットメント、スクリュー、上部構造(インプラント義歯)などインプラント治療に用いる器具の長さや形状についての三次元情報、上述の各種三次元位置情報、さらには、後述する三次元視野映像Ｓに重畳表示する選択操作用の三次元画像情報などが記憶されている。

【0050】

なお、記憶部２０は制御部１０に接続され、制御部１０の制御によって、記憶する各種情報を読み書きするが、インターネット上に配置され、制御部１０の制御に基づいて、インターネットを介して各種情報を読み書きするように構成されてもよい。

【0051】

診療器具駆動部３０は後述する診療器具８０を駆動する駆動部であり、具体的には、エアータービンハンドピース８１を駆動するエアーを供給するエアータービン駆動部３１、マイクロモータハンドピース８２を駆動する電気を供給する電気供給部３２、レーザハンドピース８３を駆動する所定の波長のレーザ光を照射するレーザ照射部３３、スケーラハンドピース８４を駆動するスケーラ駆動部３４、光照射重合器８５を駆動する樹脂硬化光を照射する光照射部３５など、診療器具８０を構成する各種診療器具を駆動する各種駆動源で構成されている。そして、診療器具駆動部３０は、駆動制御部１６及び診療器具８０に接続され、駆動制御部１６の制御によって診療器具８０を駆動するように構成されている。

【0052】

操作部４０は、例えばフートコントローラ２０４などで構成し、診療器具８０を操作する診療器具操作部４１と、実習者Ｐによるその他の操作を受け付けるジェスチャ操作部４２とで構成されている。

【0053】

詳しくは、ジェスチャ操作部４２は、実習者Ｐのジェスチャによる入力器具であり、ジェスチャによって直観的に操作することができる。例えば、ジェスチャ操作部４２は、上方に設置した複数台の赤外線カメラ７０（図２）と赤外線照射ＬＥＤで構成され、赤外線ＬＥＤに照らされた手や指を複数台の赤外線カメラで撮影し、画像解析によって三次元空間における手や指の位置を割り出し、さまざまなモーションコントロールを可能にしている。

【0054】

このように診療器具操作部４１とジェスチャ操作部４２は、それぞれ診療器具操作制御部１４とジェスチャ操作制御部１５とに接続され、診療器具操作部４１やジェスチャ操作部４２への入力操作情報を診療器具操作制御部１４またはジェスチャ操作制御部１５に送信し、診療器具操作制御部１４やジェスチャ操作制御部１５を介して、入力された操作情報に基づいて各種装置を操作することとなる。

【0055】

画像処理部５０は、実習者Ｐの視野に重畳表示する画像情報の生成処理や合成処理を実行する処理部であり、実習者Ｐの視野に重畳表示する三次元画像を三次元情報記憶部２１に記憶した三次元情報に基づいて生成する三次元画像生成部５１と、後述するステレオカメラ６１で撮像された実習者Ｐの三次元視野映像Ｓに、位置検出部７０で検出した三次元位置情報に基づいて、三次元画像生成部５１で生成した三次元画像を合成する画像合成部５２とで構成され、画像処理制御部１１に接続され、画像処理制御部１１によって制御されている。

【0056】

実習中に実習者Ｐが頭部に装着するＨＭＤ６０は、図７（ａ）に示すように、実習者Ｐの視野に相当する三次元視野映像Ｓを撮像するステレオカメラ６１と、画像合成部５２で合成された三次元画像を重畳表示する表示部６２とで構成されている。ＨＭＤ６０を装着した実習者Ｐは、表示部６２で表示され、三次元画像が重畳表示された三次元視野映像Ｓを見ながら実習することとなる。

【0057】

なお、ＨＭＤ６０は、ステレオカメラ６１と表示部６２を備えた装置本体６３と、装置本体６３を実習者Ｐの頭部に装着する固定バンド６４とで構成されている。別の実施例として、ＨＭＤ６０の代わりに後述するヘッドアップディスプレイ６０ａ（以下においてＨＵＤ６０ａ：図７（ｂ））を用いることができる。

【0058】

また、ＨＭＤ６０は、後述する位置検出部７０でＨＭＤ６０の三次元位置を検出するための赤外線マーカ６５を備えている。赤外線マーカ６５は、赤外線マーカ１０４と同様の構成である。またＨＭＤ６０は、ＨＭＤ制御部１２と無線接続され、ＨＭＤ制御部１２によって制御されている。

【0059】

位置検出部７０は、図４に示すように複数のカメラ７１で構成され、模擬患者体１００の赤外線マーカ１０４、ＨＭＤ６０の赤外線マーカ６５、後述する診療器具８０の赤外線マーカ８０１を画像認識で認識し、三次元空間におけるそれぞれの三次元位置と方向とを検出することができる構成であり、位置検出制御部１３に接続され、位置検出制御部１３によって制御されている。

【0060】

診療器具８０は、歯牙模型１０３に作用させて施術するための機器であり、診療器具駆動部３０に接続され、診療器具駆動部３０の駆動によって稼働する構成である。
例えば、診療器具８０のひとつとして、図３、図４に示すようなエアータービンハンドピース８１は、先端のヘッド部８１１に装着した切削工具９１を、エアータービン駆動部３１から供給されたエアーによって回転させて切削する器具であり、略ペン型に構成されている。

【0061】

なお、エアータービンハンドピース８１の後端上部には赤外線マーカ８０１が設けられており、赤外線マーカ８０１を認識した位置検出部７０によってエアータービンハンドピース８１の三次元位置及びその向きが検出されるため、エアータービンハンドピース８１の先端に装着した切削工具９１の向きやその先端の三次元位置を検出することができる。

【0062】

また、別の診療器具８０のひとつとして、図５に示すような、マイクロモータハンドピース８２も略ペン型に形成され、根管を拡大する切削工具であるファイル９２を先端のヘッド部８２１に装着し、電気供給部３２から供給された電気によってファイル９２を回転させて、根管を拡大することができる。なお、マイクロモータハンドピース８２の上面には回転トルクを表示するトルクインジケータ８２２が設けられている。なお、インプラント治療用マイクロモータハンドピースにインプラント用の切削バー９３を装着することもできる。

【0063】

なお、マイクロモータハンドピース８２も、エアータービンハンドピース８１と同様に後端上部に赤外線マーカ１０４と同様の構成の赤外線マーカ８０１が備えられており、赤外線マーカ８０１を認識した位置検出部７０によってマイクロモータハンドピース８２の三次元位置及びその向きが検出されるため、マイクロモータハンドピース８２の先端のヘッド部８２１に装着したファイル９２の向きやその先端の三次元位置を検出することができる。

【0064】

その他の診療器具８０としては、レーザハンドピース８３、スケーラハンドピース８４、光照射重合器８５などが挙げられるが、これらの診療器具に限定されず、口腔内において歯牙や顎骨に対して施術できる診療器具であればよい。

【0065】

各構成要素が上述のように構成された歯科診療実習システム１による模擬診療の実習について以下で詳細に説明する。
まず、実習を開始するにあたり、実習者Ｐは、装置本体６３が目の前となるようにＨＭＤ６０を装着する。実習が開始すると位置検出制御部１３は、位置検出部７０を制御してＨＭＤ６０と歯牙模型１０３の三次元位置を検出するとともに（ステップｓ１）、ＨＭＤ６０のステレオカメラ６１は、ＨＭＤ制御部１２の制御によって三次元視野映像Ｓとなる映像を撮像する。

【0066】

位置検出部７０によるＨＭＤ６０と歯牙模型１０３の三次元位置が検出されると、画像処理制御部１１は画像処理部５０を制御してステレオカメラ６１が撮像した映像をもとに三次元視野映像Ｓを生成し、ＨＭＤ制御部１２が制御して、三次元視野映像Ｓを表示部６２に表示する（ステップｓ２）。

【0067】

表示部６２に三次元視野映像Ｓが表示されたＨＭＤ６０を装着した実習者Ｐは、通常肉眼で目視する視野のように、表示部６２に表示された三次元視野映像Ｓを見ることとなる。
このとき、実習者Ｐが手を動かして所定のジェスチャをすることで、ジェスチャ操作部４２が実習者Ｐの手の動きを検出し、三次元情報記憶部２１から選択操作用の三次元画像情報に基づいて画像合成部５２が図９に示すような選択操作重畳表示Ｃを三次元視野映像Ｓに合成して表示部６２に表示する。また、表示部６２に表示された三次元視野映像Ｓの左下には、ひとつ前の表示に戻るリターン表示Ｒと、ホーム表示に移行するホーム表示Ｈとが表示されている。

【0068】

なお、図９に示すメニュー表示の概略図において、選択操作重畳表示Ｃは、Ｍｅｎｕ重畳表示Ｃ１であり、複数のＭｅｎｕ項目Ｃ１１ａ〜Ｃ１１ｅが円形状に配置され、ジェスチャ操作部４２（図１）が検出する実習者Ｐの手の動きに対応して、手のアイコン（図示省略）が円形に沿って移動可能に構成され、ジェスチャでＭｅｎｕ項目Ｃ１１ａ〜Ｃ１１ｅのいずれかに手を置く動作に対応して前記項目のいずれかが選択することができる。

【0069】

このようなジェスチャよる選択操作によって、図９に示すＭｅｎｕ項目Ｃ１１のうち『Patient selection』選択項目Ｃ１１ａを選択すると後述する患者選択重畳表示Ｃ２（図１０）に移行し、『Patient information』選択項目Ｃ１１ｂ（図９）を選択すると後述する患者情報選択重畳表示Ｃ３（図１１）に移行し、『Treatment selection』選択項目Ｃ１１ｃ（図９）を選択すると後述する治療内容選択重畳表示Ｃ６（図１４）に移行し、『Equipment selection』選択項目Ｃ１１ｄ（図９）を選択すると後述する診療器具選択重畳表示Ｃ７（図１５）に移行し、『Setting』選択項目Ｃ１１ｅ（図９）を選択すると歯科診療実習システム１の各種設定を行う設定表示（図示省略）に移行する。

【0070】

複数のＭｅｎｕ項目Ｃ１１のいずれかを選択する実習者Ｐは、ジェスチャによって、所望のＭｅｎｕ項目Ｃ１１を上部まで移動させることで当該Ｍｅｎｕ項目Ｃ１１は拡大表示されるとともに、選択される。

【0071】

まずは、実習者Ｐのジェスチャによって『Patient selection』選択項目Ｃ１１ａ（図９）が選択されると、三次元情報記憶部２１から選択操作用の三次元画像情報に基づいて画像合成部５２が図１０に示すような患者選択重畳表示Ｃ２を三次元視野映像Ｓに合成して表示部６２に表示する（ステップｓ３）。

【0072】

詳述すると、図８のフローチャートや図１０に示すように、表示部６２に表示される患者選択重畳表示Ｃ２は、複数の患者が表示された患者選択表示Ｃ２１ａ〜Ｃ２１ｇが円形状に配置され、複数の患者選択表示Ｃ２１のいずれかを選択する実習者Ｐは、ジェスチャによって、所望の項目を上部まで移動させること当該患者選択表示Ｃ２１を選択することができる（ステップｓ４）。

【0073】

いずれかの患者選択表示Ｃ２１が選択されると、三次元情報記憶部２１から選択操作用の三次元画像情報に基づいて画像合成部５２が図１１に示すような患者情報選択重畳表示Ｃ３を三次元視野映像Ｓに合成して表示部６２に表示する（ステップｓ５）。なお、所望の患者の患者選択表示Ｃ２１を選択操作した後、患者情報選択重畳表示Ｃ３を表示せずとも、リターン表示Ｒやホーム表示Ｈを操作してＭｅｎｕ重畳表示Ｃ１を表示し、『Patient information』選択項目Ｃ１１ｂ（図９）を選択操作して患者情報選択重畳表示Ｃ３を表示するように構成してもよい。

【0074】

詳述すると、図１１に示すように、表示部６２に表示される患者情報選択重畳表示Ｃ３は、左上に選択した患者の患者画像表示Ｐが表示されるとともに、複数の患者情報選択表示Ｃ３１（Ｃ３１ａ〜Ｃ３１ｄ）が円形状に配置されている。

【0075】

患者情報選択表示Ｃ３１のうち『Profile』選択項目Ｃ３１ａを選択すると後述する患者プロフィール重畳表示Ｃ４（図１２）に移行し、『X-ray data』選択項目Ｃ３１ｂを選択すると後述する患者Ｘ線データ重畳表示Ｃ５（図１３）に移行し、『Dentition data』選択項目Ｃ３１ｃを選択すると歯列データ重畳表示（図示省略）に移行し、『Setting』選択項目Ｃ３１ｄを選択すると歯科診療実習システム１の各種設定を行う設定表示（図示省略）に移行する。

【0076】

実習者Ｐによって、例えば、『Profile』選択項目Ｃ３１ａが選択されると、図１２に示すように、表示部６２に表示される患者プロフィール重畳表示Ｃ４は、患者情報選択重畳表示Ｃ３と同様に左上に選択した患者の患者画像表示Ｐが表示されるとともに、選択した患者のプロフィール情報表示Ｃ４１が表示される（ステップｓ７）。
プロフィール情報表示Ｃ４１には、患者の“Name”，“Age”，“Birthday”，“Sex”，“History”，“Contraindications”などの患者情報記憶部２２に記憶された複数プロフィール情報が表示される。

【0077】

図１１に示す患者情報選択重畳表示Ｃ３において『X-ray data』選択項目Ｃ３１ｂが選択されると、図１３に示すように、表示部６２に表示される患者Ｘ線データ重畳表示Ｃ５は、患者の患者画像表示Ｐが表示されるとともに、選択した患者のＸ線ＣＴ撮影された三次元ＣＴ撮影情報を表示す三次元ＣＴ撮影情報表示Ｃ５１が表示される。なお、三次元ＣＴ撮影情報表示Ｃ５１は透過状態で表示されるが、非透過表示としてもよい。また、プロフィール情報表示Ｃ４１と三次元ＣＴ撮影情報表示Ｃ５１をともに表示するよう構成してもよい。

【0078】

図１２に示すプロフィール情報表示Ｃ４１が表示された患者プロフィール重畳表示Ｃ４や図１３に示す三次元ＣＴ撮影情報表示Ｃ５１が表示された患者Ｘ線データ重畳表示Ｃ５を確認した実習者Ｐによってリターン表示Ｒやホーム表示Ｈが操作され、表示されたＭｅｎｕ項目Ｃ１１の『Treatment selection』選択項目Ｃ１１ｃ（図９）が選択操作されると、診療情報記憶部２３（図１）から選択操作用の三次元画像情報に基づいて画像合成部５２が図１４に示すような治療内容選択重畳表示Ｃ６を三次元視野映像Ｓに合成して表示部６２に表示する（ステップｓ８）。なお、患者Ｘ線データ重畳表示Ｃ５（図１３）から治療内容選択重畳表示Ｃ６を直接表示するように構成してもよい。

【0079】

詳述すると、図１４に示すように、表示部６２に表示される治療内容選択重畳表示Ｃ６は、複数の治療内容選択表示Ｃ６１（Ｃ６１ａ〜Ｃ６１ｄ）が円形状に配置され、これらの治療内容選択表示Ｃ６１が選択されると（ステップｓ９）、選択した治療内容に応じた診療器具を診療情報記憶部２３から抽出し、図１５に示すように、抽出された診療器具を選択可能に複数表示する診療器具選択重畳表示Ｃ７を表示することとなる（ステップｓ１０）。

【0080】

図１４に示す治療内容選択表示Ｃ６１のうち『Root Canal treatment』選択項目Ｃ６１ａが選択されると、診療情報記憶部２３から抽出し、根管治療に適した複数の診療器具を選択可能に表示する診療器具選択重畳表示Ｃ７（図１５）に移行し、『Tooth decay treatment』選択項目Ｃ６１ｂを選択すると齲蝕治療に適した診療器具を選択する診療器具選択重畳表示Ｃ７に移行し、『Gum disease treatment』選択項目Ｃ６１ｃを選択すると歯周病治療に適した診療器具を選択する診療器具選択重畳表示Ｃ７に移行し、『Dental implant treatment』選択項目Ｃ６１ｄを選択するとインプラント治療に適した診療器具を選択する診療器具選択重畳表示Ｃ７に移行し、『Dental preventive treatment』選択項目Ｃ６１ｅを選択すると歯科予防処理に適した診療器具を選択する診療器具選択重畳表示Ｃ７に移行する。

【0081】

例えば、実習者Ｐのジェスチャによって、複数の治療内容選択表示Ｃ６１のうち『Root Canal treatment』選択項目Ｃ６１ａが選択されると、根管治療において必要な切削器具を選択するため、図１５に示す診療器具選択表示Ｃ７１で構成される診療器具選択重畳表示Ｃ７を表示部６２に表示する。

【0082】

『Root Canal treatment』選択項目Ｃ６１ａが選択されて表示された診療器具選択重畳表示Ｃ７の診療器具選択表示Ｃ７１として、図１５に示すように、切削工具９１が装着されたハンドピースを選択する『Hand piece (cutting drill)』選択項目Ｃ７１ａと、切削工具としてファイル９２が装着されたハンドピースを選択する『Hand piece (file)』選択項目Ｃ７１ｂと、切削工具としてファイル単体を選択する『Reamer』選択項目Ｃ７１ｃと、切削器具としてレーザハンドピースを選択する『Laser Hand piece』選択項目Ｃ７１ｄとが円形状に配置され、表示される。

【0083】

例えば、図８のフローチャートで示すように、実習者Ｐのジェスチャによって、複数の診療器具選択表示Ｃ７１のうち『Hand piece (cutting drill)』選択項目Ｃ７１ａが選択され、エアータービンハンドピース８１の取出しが検出されると（ステップｓ１２）、位置検出制御部１３は位置検出部７０を制御して、カメラ７１でエアータービンハンドピース８１の赤外線マーカ８０１を画像認識して、エアータービンハンドピース８１の三次元位置を検出する（ステップｓ１３）。

【0084】

位置検出部７０で三次元位置を検出したエアータービンハンドピース８１や歯牙模型１０３がＨＭＤ６０の表示部６２に表示する三次元視野映像Ｓの範囲内にある場合（ステップｓ１４：Ｙｅｓ）、画像処理制御部１１は、画像処理部５０によって取り出したエアータービンハンドピース８１や歯牙模型１０３の三次元画像を三次元情報記憶部２１に記憶された三次元情報に基づいて生成し、三次元視野映像Ｓに重畳表示する（ステップｓ１５）。もちろん、エアータービンハンドピース８１や歯牙模型１０３が三次元視野映像Ｓの範囲にない場合は（ステップｓ１４：Ｎｏ）、三次元視野映像Ｓにエアータービンハンドピース８１や歯牙模型１０３の三次元画像を重畳表示することなく、実習を続ける。

【0085】

なお、歯牙模型１０３及びエアータービンハンドピース８１の一方のみを重畳表示してもよい。さらには、歯牙模型１０３やエアータービンハンドピース８１が三次元視野映像Ｓの範囲にある場合であっても、歯牙模型１０３とエアータービンハンドピース８１との三次元位置関係から、実習者Ｐから目視できない不可視部分が生じた場合のみ、不可視部分の三次元画像を生成して、三次元視野映像Ｓに重畳表示するように構成してもよい。

【0086】

このようにして、エアータービンハンドピース８１や歯牙模型１０３の三次元画像が重畳表示された三次元視野映像Ｓを見ながら実習者Ｐは実習を進めるが、根管治療の実習の場合、根管口が露出するまで歯牙模型１０３の天蓋部分をエアータービンハンドピース８１で切削する（ステップｓ１６：Ｎｏ）。

【0087】

天蓋の切削が完了すると（ステップｓ１６：Ｙｅｓ）、根管を拡大するための根管治療器具として診療器具を選択するため、診療器具選択重畳表示Ｃ７を三次元視野映像Ｓに重畳表示する（ステップｓ１７）。

【0088】

例えば、実習者Ｐのジェスチャによって、診療器具選択重畳表示Ｃ７として表示された複数の診療器具選択表示Ｃ７１のうち根管拡大するために『Hand piece (file)』選択項目Ｃ７１ｂが選択され（ステップｓ１８）、マイクロモータハンドピース８２の取出しが検出されると（ステップｓ１９）、位置検出制御部１３は位置検出部７０を制御して、カメラ７１でマイクロモータハンドピース８２の赤外線マーカ８０１を画像認識して、マイクロモータハンドピース８２の三次元位置を検出する（ステップｓ２０）。

【0089】

位置検出部７０で三次元位置を検出したマイクロモータハンドピース８２や歯牙模型１０３の三次元画像を三次元情報記憶部２１に記憶された三次元情報に基づいて生成し、図１６に示すように、マイクロモータハンドピース８２や歯牙模型１０３の三次元画像を三次元視野映像Ｓに重畳表示する（ステップｓ２１）。

【0090】

なお、図１６では、歯牙模型１０３とマイクロモータハンドピース８２との三次元位置関係から、実習者Ｐから目視できない根管内部の不可視部分Ｎのあらかじめ記憶した三次元Ｘ線画像を生成して、三次元視野映像Ｓに重畳表示するように図示しているが、歯牙模型１０３やマイクロモータハンドピース８２の全体や一方の全体又は一部の三次元画像を重畳表示するように構成してもよい。

【0091】

さらに、根管治療では、マイクロモータハンドピース８２に装着したファイル９２の先端が、根管の先端である根尖位置に到達しているかいないかが非常に重要であり、ファイル９２による根管切削時に、根管長測定器を併用して切削することで、実習者Ｐはファイル９２の先端の根尖位置への到達を知ることができるものの、位置検出部７０によって三次元位置が検出されたマイクロモータハンドピース８２のヘッド部８２１に装着したファイル９２の太さや長さは診療情報記憶部２３に記憶されているため、ファイル９２の先端の三次元位置も算出することができる。また、歯牙模型１０３内部における根管の位置や形状に関するＸ線ＣＴ画像情報も三次元情報記憶部２１に記憶されているため、根管に対するファイル９２の切削状況（作用状況）、つまり根管に対するファイル９２の三次元相対位置関係も算出できる。

【0092】

したがって、図１７に示すように、ファイル９２で根管を切削して根管拡大している根管切削状況画像表示Ｄを重畳表示する（ステップｓ２２）。
この根管切削状況画像表示Ｄでは歯牙模型１０３の内部の根管を通る歯牙模型１０３のＸ線ＣＴ画像による断面画像に、根管を切削して拡大するファイル９２の断面画像が合成されており、ファイル９２の移動を位置検出部７０が検出すると、三次元視野映像Ｓにおけるファイル９２の断面画像も移動するように構成されている。なお、根管切削状況画像表示Ｄについては透過可能な状態で表示されるとよい。

【0093】

このように、不可視部分Ｎの三次元画像に加えて根管切削状況画像表示Ｄが重畳表示された三次元視野映像Ｓを見ながら実習者Ｐは、ファイル９２の先端が根管の先端である根尖位置に位置するまで（ステップｓ２３：Ｎｏ）、根管をファイル９２で切削し、ファイル９２の先端が根尖位置に到達すると根管治療実習における診療器具８０を用いた施術は完了する。

【0094】

なお、根管を切削する根管拡大は、高精度を要する施術であるため、実習者Ｐは詳細に施術部位を見ながら施術する必要があり、図１８に示すように、表示部６２に表示する三次元視野映像Ｓを、拡大させた拡大三次元視野映像Ｓａとして表示部６２に表示してもよい。これにより、通常の視野に比べてその範囲は狭まるものの、より詳細に施術箇所を見ながら施術することができる。

【0095】

次に、歯科診療実習システム１を用いてインプラント治療の模擬診療を実習する場合について図１９に沿って説明する。なお、上述の根管治療実習における説明と同じ説明については省略する。このインプラント治療実習においてステップｔ１乃至ｔ１３までは、ステップｔ８において治療内容選択重畳表示Ｃ６の『Dental implant treatment』選択項目Ｃ６１ｄを選択し（図１４）、インプラント治療に適した診療器具が表示された診療器具選択重畳表示Ｃ７でインプラント用の切削バー９３が装着されたマイクロモータハンドピース８２を選択する（ステップｔ１１）こと以外は、上述の根管治療実習と同じであり、その説明を省略する。

【0096】

インプラント治療は、フィクスチャ埋入用の埋入孔を、下顎管等に至らないように顎骨を削孔し、削孔した埋入孔にフィクスチャを埋入させ、埋入させたフィクスチャに、アバットメント、スクリュー、及びインプラント義歯をこの順で取り付ける施術である。したがって、上述の根管治療では、歯牙模型１０３を切削したり、歯牙模型１０３の根管を切削したが、インプラント治療における施術における施術部位は、フィクスチャを埋入する顎骨となり、実習では、顎模型１０２を削孔する。

【0097】

そして、実際のインプラント治療では、あらかじめ、フィクスチャを埋入する埋入孔を設計し、その位置や形状、並びに装着するフィクスチャ、アバットメント、スクリュー、及びインプラント義歯の三次元情報を患者情報記憶部２２に記憶してから施術することとなる。したがって、インプラント治療を模擬診療する実習においても同様となる。

【0098】

上述したように、ステップｔ８において治療内容選択重畳表示Ｃ６の『Dental implant treatment』選択項目Ｃ６１ｄを選択し（図１４）、インプラント治療に適した診療器具が表示された診療器具選択重畳表示Ｃ７でインプラント用の切削バー９３が装着されたマイクロモータハンドピース８２を選択し（ステップｔ１１）、マイクロモータハンドピース８２の取出しを検出すると（ステップｔ１２）、位置検出制御部１３は位置検出部７０を制御して、カメラ７１でマイクロモータハンドピース８２の赤外線マーカ８０１を画像認識して、マイクロモータハンドピース８２の三次元位置を検出する（ステップｔ１３）。

【0099】

位置検出部７０で三次元位置を検出したマイクロモータハンドピース８２や顎模型１０２がＨＭＤ６０の表示部６２に表示する三次元視野映像Ｓの範囲内にある場合（ステップｔ１４：Ｙｅｓ）、画像処理制御部１１は、画像処理部５０によって取り出したマイクロモータハンドピース８２や顎模型１０２に加え、フィクスチャを埋入する埋入孔を設ける計画埋入孔ｅの三次元画像を三次元情報記憶部２１に記憶された三次元情報に基づいて生成して三次元視野映像Ｓに重畳表示するとともに（図２０）、埋入孔を削孔する際のインジケータ表示Ｍ（図２１）を三次元視野映像Ｓに重畳表示する（ステップｔ１５）。もちろん、マイクロモータハンドピース８２や顎模型１０２が三次元視野映像Ｓの範囲にない場合は（ステップｔ１４：Ｎｏ）、三次元視野映像Ｓにマイクロモータハンドピース８２や顎模型１０２の三次元画像を重畳表示することなく、実習を続ける。

【0100】

なお、インジケータ表示Ｍは、図２１に示すように、中央の円形インジケータＭｚ、左側のＸ方向断面インジケータＭｘ、及び右側のＹ方向断面インジケータＭｙ、円形インジケータＭｚの下側に配置され、切削バー９３の先端と、埋入孔（計画埋入孔ｅ）の先端との深さ方向の残差距離を数値で示す数値表示部Ｍｃで構成されている。

【0101】

Ｘ方向断面インジケータＭｘ、Ｙ方向断面インジケータＭｙは施術部位、つまりこれから削孔する埋入孔を通る縦断面図であり、埋入孔の中心軸方向をＺ方向としてＺ方向と直交する平面方向におけるＸ方向とＹ方向のそれぞれに沿った向きの断面図である。

【0102】

そして、Ｘ方向断面インジケータＭｘ，Ｙ方向断面インジケータＭｙには、それぞれ計画埋入孔ｅと、埋入孔を削孔するための予め設定した切削バー９３の削孔方向を示す理想的な中心軸方向線Ｌとが重畳表示されている。また、Ｘ方向断面インジケータＭｘ，Ｙ方向断面インジケータＭｙには、削孔時の切削バー９３の三次元位置を、マイクロモータハンドピース８２の赤外線マーカ８０１を画像認識した位置検出部７０によって検出し、切削バー９３の三次元画像を重畳表示する。なお、埋入孔の中心軸方向や埋入深さは、予めインプラントシミュレーションやＸ線ＣＴ画像を用いて適切に設定しておく。

【0103】

円形インジケータＭｚは、埋入孔の中心を鉛直方向から見た円形のインジケータであり、左右方向をＸ方向、上下方向をＹ方向に設定している。
円形インジケータＭｚの中心は埋入孔（計画埋入孔ｅ）の中心軸と一致しており、Ｘ方向とＹ方向の基準線が左右方向と上下方向とで直交する十字状に設けられるとともに、基準線に対して交差する方向で等間隔に配置された補助線が表示されている。

【0104】

十字状の基準線の交点、つまり円形インジケータＭｚの中心には、埋入孔（計画埋入孔ｅ）の中心を示す中心点Ｃｐが表示され、その近傍に削孔する切削バー９３の基端部付近の平面方向位置を示すドリル点Ｄｐが表示されている。

【0105】

さらに、円形インジケータＭｚと同心上に配置され、切削バー９３の先端と、埋入孔（計画埋入孔ｅ）の先端との深さ方向の残差距離を示す円形の先端位置表示リングＴｒが設けられている。先端位置表示リングＴｒは、その径によって、つまり円形リングの大きさで切削バー９３と埋入孔（計画埋入孔ｅ）の先端との深さ方向の残差距離を示しており、埋入孔（計画埋入孔ｅ）の先端との深さ方向の残差距離が近づくほど径が小さくなるように設定されている。したがって、切削バー９３の先端が埋入孔（計画埋入孔ｅ）の先端に到達する、つまり埋入孔（計画埋入孔ｅ）の削孔が完了すると、中心点Ｃｐと一致して表示されなくなる。

【0106】

なお、図２１において、Ｘ方向断面インジケータＭｘから切削バー９３の基端部付近が中心軸方向線Ｌから左側にズレているとともに、Ｙ方向断面インジケータＭｙから切削バー９３の基端部付近が中心軸方向線Ｌから右側にわずかズレているため、円形インジケータＭｚにおいて、Ｘ方向及びＹ方向のズレ量に応じてドリル点Ｄｐが中心点Ｃｐからズレた位置に表示されている。

【0107】

このようにして、マイクロモータハンドピース８２、顎模型１０２、計画埋入孔ｅの三次元画像あるいはインジケータ表示Ｍが重畳表示された三次元視野映像Ｓを見ながら実習者Ｐは計画埋入孔ｅに合わせて顎模型１０２の所定位置を、下顎管に至らないように削孔し（ステップｔ１６：Ｎｏ）、計画埋入孔ｅに合わせた削孔が完了する。つまり埋入孔が形成されると（ステップｔ１６：Ｙｅｓ）、画像処理制御部１１は、三次元情報記憶部２１に記憶したフィクスチャの三次元画像を生成して三次元視野映像Ｓに重畳表示する（ステップｔ１７）。

【0108】

フィクスチャの装着が完了すると、次に、アバットメントの三次元画像を生成して三次元視野映像Ｓに重畳表示し（ステップｔ１８）、アバットメント装着が完了すると、スクリューの三次元画像を生成して三次元視野映像Ｓに重畳表示し（ステップｔ１９）、スクリューの装着が完了すると、インプラント義歯の三次元画像を生成して三次元視野映像Ｓに重畳表示し（ステップｔ２０）、インプラント義歯の装着が完了すると、インプラント治療の実習は完了する。

【0109】

このように、歯牙模型１０３に対して診療器具８０を作用させて模擬診療する歯科診療実習装置２に、歯牙模型１０３及び診療器具８０に関する既知三次元情報に基づく三次元画像情報を実習者Ｐの視野である三次元視野映像Ｓに重畳表示する表示部６２と、歯牙模型１０３、診療器具８０及び表示部６２の三次元位置情報を検出する位置検出部７０と、位置検出部７０によって検出された三次元位置情報に基づいて、模擬診療に関する項目を選択する選択操作重畳表示Ｃで選択された項目に応じた、少なくとも不可視部分の三次元画像情報を表示部６２に重畳表示する制御部１０とが備えられているため、複雑化により高い精度や技術が求められる診療内容を実習することができる。

【0110】

詳述すると、歯牙模型１０３及び診療器具８０に関する既知三次元情報に基づく三次元画像情報を実習者Ｐの視野である三次元視野映像Ｓに重畳表示する表示部６２と、歯牙模型１０３、診療器具８０及び表示部６２の三次元位置情報を検出する位置検出部７０と、位置検出部７０によって検出された三次元位置情報に基づいて、選択操作重畳表示Ｃで選択された項目に応じた、少なくとも不可視部分の三次元画像情報を表示部６２に重畳表示する制御部１０とが備えられているため、歯牙模型１０３、診療器具８０及び表示部６２すべての相対的な三次元位置関係を検出でき、不可視部分の画像表示を実習者Ｐの視野に適切に重畳表示できる。したがって、不可視部分であってもあたかも目視しているような状況で、複雑化により高い精度や技術が求められる診療内容について正確な模擬診療を実習することができる

【0111】

また、歯牙模型１０３の既知三次元情報には歯牙模型１０３の内部の三次元情報が含まれているため、複雑な診療内容であってもより正確に実習することができる。
詳述すると、歯牙模型１０３の既知三次元情報には歯牙模型１０３の内部の三次元情報が含まれていることで、歯科模型内部での診療状態をあたかも目視したような状態で実習することができ、複雑な診療内容であってもより正確に実習することができる。

【0112】

また、選択操作重畳表示Ｃとして、模擬診療内容を選択する治療内容選択重畳表示Ｃ６と、使用する診療器具８０を選択する診療器具選択重畳表示Ｃ７とが表示され、制御部１０が、治療内容選択重畳表示Ｃ６で選択された模擬診療内容に応じた歯牙模型１０３の既知三次元情報を重畳表示するとともに、診療器具選択重畳表示Ｃ７で選択された診療器具８０の既知三次元情報を重畳表示するため、所望の診療内容や予め設定された症状に適した診療内容を選択するとともに、選択した診療内容に適する診療器具８０を選択して、選択した模擬診療内容に応じた歯牙模型１０３と、選択した診療器具８０の既知三次元情報を重畳表示しながら、複雑な診療内容の実習をより正確に行うことができる。

【0113】

また、患者に関する設定情報が予め設けられた複数の患者選択表示Ｃ２１のうちからいずれかを選択する患者選択重畳表示Ｃ２と、患者選択表示Ｃ２１に設けられた設定情報のうち模擬診療に関する設定情報である患者情報選択表示Ｃ３１を選択する患者情報選択重畳表示Ｃ３とが表示され、制御部１０が、患者情報選択表示Ｃ３１で選択された情報を重畳表示するため選択した模擬患者に関する設定情報を選択して確認することで、設定情報に基づいて模擬患者に設定された診療内容を判断することができるため、臨床に近い実習を行うことができる。

【0114】

また、制御部１０は、模擬診療中における歯牙模型１０３に対する診療器具８０の作用状態の画像として根管切削状況画像表示Ｄを表示部６２に重畳表示するため、目視確認しにくい箇所での模擬診療であっても、あたかも作用状態を目視しながら模擬診療できるため、より複雑な模擬診療内容について正確に模擬診療を実習することができる。

【0115】

また、予め設定され、切削バー９３で切削する歯牙模型１０３における中心点Ｃｐに対する切削バー９３の先端の相対位置をインジケータ表示Ｍに重畳表示するため、目視できない箇所である中心点Ｃｐに対する切削バー９３の位置を目視で正確に把握することができ、例えば、切削過多などの不具合の発生を防止し、より正確に模擬診療を実習することができる。

【0116】

このように、歯科診療実習装置２と、口腔１０１内に歯牙模型１０３が交換可能に植立された模擬患者体１００とで構成された歯科診療実習システム１は、歯牙模型単体や歯牙模型が植立された顎模型に対する実習に比べて、臨場感のある診療実習を行うことができる。また、歯牙模型１０３を交換できるため、実際の診療器具８０で歯牙模型１０３を切削することでき、例えば、仮想画像のみで行う模擬診療する実習に比べてより臨場感のある実習を繰り返し行うことができる。

【0117】

この発明の構成と、上述の実施形態との対応において、口腔は口腔１０１に対応し、
以下同様に、
歯科模型は歯牙模型１０３に対応し、
診療器具は診療器具８０に対応し、
表示部は表示部６２（透過型表示部６２ａ）に対応し、
三次元位置検出部は位置検出部７０に対応し、
選択部は選択操作重畳表示Ｃに対応し、
画像情報は三次元画像情報に対応し、
表示制御部は制御部１０に対応し、
診療選択部は治療内容選択重畳表示Ｃ６に対応し、
器具選択部は診療器具選択重畳表示Ｃ７に対応し、
患者選択部は患者選択重畳表示Ｃ２に対応し、
診療情報選択部は患者情報選択重畳表示Ｃ３に対応し、
状態表示画像は根管切削状況画像表示Ｄまたはインジケータ表示Ｍに対応し、
切削器具はファイル９２に対応し、
切削到達点は中心点Ｃｐに対応するが、この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を得ることができる。

【0118】

なお、上述の説明では、例えば、図９に示すＭｅｎｕ重畳表示Ｃ１においては、複数のＭｅｎｕ項目Ｃ１１を円形状に配置して、実習者Ｐのジェスチャ操作でＭｅｎｕ項目Ｃ１１を回転させて選択するように構成されていたが、各種の選択操作をするための選択操作重畳表示Ｃの表示方法はこれに限定されない。例えば、図２２に示すように、選択操作重畳表示Ｃを複数の選択項目重畳表示Ｃ８として、複数の選択項目Ｃ８１を三次元的な平面上に並列配置して三次元視野映像Ｓに重畳表示し、実習者Ｐのジェスチャ操作によって、所望の選択項目Ｃ８１を移動させ、そして、つかんで手前側に移動させるリープモーション（登録商標）と呼ばれるジェスチャ制御方法が使用できるので、その制御方法を使用して実習者Ｐのジェスチャ操作によって、選択操作するように構成してもよい。

【0119】

また、頭部模型である模擬患者体１００の口腔１０１に顎模型１０２を介して歯牙模型１０３を装着したが、全身模型のバーチャル画像を重畳表示した模擬患者体１００を構成して模擬診療で実習してもよい。また、模擬患者体１００が映り込む三次元視野映像Ｓに顎模型１０２や歯牙模型１０３、あるいは診療器具８０の三次元画像を重畳表示させたが、図２３に示すように、模擬患者体１００自体の三次元画像情報を三次元情報記憶部２１に記憶させておき、患者選択重畳表示Ｃ２で選択した患者の容姿に合わせた模擬患者体１００の三次元画像を三次元視野映像Ｓに映り込む模擬患者体１００に合わせて重畳表示するように構成してもよい。これにより、よりリアリティのある実習を行うことができる。

【0120】

上述の説明では、診療器具選択重畳表示Ｃ７の診療器具選択表示Ｃ７１を選択することで使用する診療器具８０を選択したが、診療器具選択重畳表示Ｃ７での選択をせず、ホルダに配置された複数の診療器具８０の中から使用する診療器具８０を取り出すことで、取り出された診療器具８０を検出して、使用する診療器具８０の選択操作としてもよい。

【0121】

また、上述の説明では、根管治療とインプラント治療の模擬実習について説明したが、これに限定されず、歯周病治療、齲蝕治療、支台歯形成、スケーリング、フラップ手術などの歯科診療における施術であればよく、また、歯科医療における治療のみならず、予防診療などであってもよい。

【0122】

また、上述の説明では、実習者ＰがＨＭＤ６０を装着し、ＨＭＤ６０の赤外線マーカ６５により位置検出部７０でＨＭＤ６０の三次元位置を検出したが、ＨＭＤ６０の代わりに、上述したように、図７（ｂ）に示すようなＨＵＤ６０ａを用いてもよい。

【0123】

ＨＵＤ６０ａは、ステレオカメラ６１ａを備えるとともに、透過可能な透過型表示部６２ａと固定バンド６４で構成されためがね型の外観であり、めがね部分に透過型表示部６２ａが設けられており、透過型表示部６２ａで実際の施術部位を視認し、且つ透過型表示部６２ａに表示された重畳画像を視認することとなる。

【0124】

なお、図７（ｂ）において、ＨＵＤ６０ａには赤外線マーカ６５を図示していないが、赤外線マーカ６５を備えて位置検出部７０で三次元位置を検出してもよいが、画像認識によって三次元位置を検出する画像認識位置検出部を使用してもよい。また、固定バンド６４を設けずに、めがねのテンプル（つる）で頭部に固定するタイプであってもよい。

【符号の説明】

【0125】

１…歯科診療実習システム
２…歯科診療実習装置
１０…制御部
６２…表示部
６２ａ…透過型表示部
８０…診療器具
９１…切削工具
９２…ファイル
９３…切削バー
１０１…口腔
１０３…歯牙模型
Ｃ…選択操作重畳表示
Ｃ２…患者選択重畳表示
Ｃ３…患者情報選択重畳表示
Ｃ６…治療内容選択重畳表示
Ｃ７…診療器具選択重畳表示
Ｃｐ…中心点
Ｄ…根管切削状況画像表示
Ｍ…インジケータ表示

【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18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】