特開 2024-165135 矯正目標頭部３Ｄデータを生成するソフトウェア、方法およびプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024165135

(43)【公開日】2024-11-28

(54)【発明の名称】矯正目標頭部３Ｄデータを生成するソフトウェア、方法およびプログラム

(51)【国際特許分類】

   G06T 19/20 20110101AFI20241121BHJP

   A61F 5/01 20060101ALI20241121BHJP

【ＦＩ】

G06T19/20

A61F5/01 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023081035

(22)【出願日】2023-05-16

(71)【出願人】

【識別番号】504137912

【氏名又は名称】国立大学法人 東京大学

(71)【出願人】

【識別番号】518194246

【氏名又は名称】株式会社ジャパン・メディカル・カンパニー

(74)【代理人】

【識別番号】100138519

【弁理士】

【氏名又は名称】奥谷 雅子

(74)【代理人】

【識別番号】230108442

【弁護士】

【氏名又は名称】佐藤 明夫

(72)【発明者】

【氏名】福里 司

(72)【発明者】

【氏名】大野 秀晃

【テーマコード（参考）】

4C098

5B050

【Ｆターム（参考）】

4C098AA02

4C098BB20

4C098BC50

5B050BA09

5B050BA12

5B050DA01

5B050EA07

5B050EA13

5B050EA18

5B050EA28

5B050FA02

(57)【要約】      （修正有）

【課題】所望の矯正目標頭部３Ｄデータを得るソフトウェア、方法及びプログラムを提供する。
【解決手段】矯正目標頭部３Ｄデータを生成するソフトウェアであって、頭部形状をスキャンしたデータから得られた頭部形状３Ｄデータに対し、少なくとも頭部形状の医学的指標を制約条件としたメッシュ変形手法を適用するステップＳ１１１を含む。
【選択図】図８

【特許請求の範囲】

【請求項1】

矯正目標頭部３Ｄデータを生成するソフトウェアであって、
頭部形状に基づき得られた頭部形状３Ｄデータに対し、少なくとも頭部形状の医学的指標を制約条件としたメッシュ変形手法を適用するステップを含む、ソフトウェア。

【請求項2】

メッシュ変形手法が、ラプラシアンスムージングである、請求項１に記載のソフトウェア。

【請求項3】

頭部形状の医学的指標が、ＣＶＡＩ、ＣＡ、ＣＩ、および頭部体積の対称率からなる群より選択される少なくとも１つを含む、請求項１に記載のソフトウェア。

【請求項4】

メッシュ変形手法の適用は、さらに、Ｅａｒ Ｏｆｆｓｅｔ、首周辺の形状および頭部陥没度からなる群より選択される少なくとも１つを制約条件とする、請求項１に記載のソフトウェア。

【請求項5】

矯正目標頭部３Ｄデータを生成する方法であって、
頭部形状に基づき得られた頭部形状３Ｄデータに対し、少なくとも頭部形状の医学的指標を制約条件としたメッシュ変形手法を適用するステップを含む、方法。

【請求項6】

メッシュ変形手法が、ラプラシアンスムージングである、請求項５に記載の方法。

【請求項7】

頭部形状の医学的指標が、ＣＶＡＩ、ＣＡ、ＣＩ、および頭部体積の対称率からなる群より選択される少なくとも１つを含む、請求項５に記載の方法。

【請求項8】

メッシュ変形手法の適用は、さらに、Ｅａｒ Ｏｆｆｓｅｔ、首周辺の形状および頭部陥没度からなる群より選択される少なくとも１つを制約条件とする、請求項５に記載の方法。

【請求項9】

矯正目標頭部３Ｄデータを生成するプログラムであって、
頭部形状に基づき得られた頭部形状３Ｄデータに対し、少なくとも頭部形状の医学的指標を制約条件としたメッシュ変形手法を適用するステップ
を含むステップを端末装置に実行させるための、プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、矯正目標頭部３Ｄデータを生成するソフトウェア、方法、プログラム等に関する。

【背景技術】

【0002】

人間の乳児、特に生後３カ月程度を経過した乳幼児には、頭部の形状が歪む、いわゆる斜頭症、長頭症または短頭症のような症状が現れることがある。例えば斜頭症は、乳幼児の頭部を上方から見た際に、後頭部が斜めに歪んで左右非対称になっているものである。そしてこのような状態を放置して、乳幼児の成長につれて歪みが進行すると、耳の位置や顔面が左右非対称のまま固定されてしまう。

【0003】

このようなことから、症状に応じて、例えば生後１８カ月程度までの所定の期間内において、頭蓋形状矯正用ヘルメットを乳児の頭部に被嵌させて、その状態で日常生活を送るという治療方法（以下「ヘルメット治療」ともいう。）が採用されることがある（特許文献１）。ヘルメット治療は、歪んだ頭部の形状を、徐々に正常に戻すことを可能にする。

【0004】

頭蓋形状矯正用ヘルメットを製造するためには、通常、装着者の頭部形状をスキャンしたデータ等から得られた３Ｄデータ（以下「頭部形状３Ｄデータ」ともいう。）に基づき作成される、装着者の矯正目標となる頭部形状の３Ｄデータ（以下「矯正目標頭部３Ｄデータ」ともいう。）が必要になる。矯正目標頭部３Ｄデータは、頭部形状３Ｄデータを加工することで作成することができる（特許文献２）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第６８３３２４０号

【特許文献2】特開２０２１－０７４０５１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、特許文献２に記載の頭部形状３Ｄデータの加工方法は、熟練のエンジニアによる手作業で行われていたため、煩雑であり、手間を要していた。そこで、本発明者らは、より簡便に矯正目標頭部３Ｄデータを得るべく、特許文献２に記載の方法を自動化可能なソフトウェアの開発を試みた。

【0007】

しかしながら、特許文献２に記載の方法をソフトウェアにおいて再現しても、依然としてデータの歪み等が含まれる結果、所望の矯正目標頭部３Ｄデータが得られない、という新たな課題を本発明者らは見出した。

【0008】

そのため、本発明は、所望の矯正目標頭部３Ｄデータを得ることが可能なソフトウェア等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】

【0009】

上記課題に鑑み、鋭意検討を重ねたところ、本発明者は、意外にも、頭部形状をスキャンしたデータから得られた頭部形状３Ｄデータに対し、頭部形状の医学的指標を制約条件としたメッシュ変形手法を適用することで、上記課題を解決することができることを見出し、本発明を完成するに至った。

【0010】

よって、本発明は、要旨、以下のものを提供する。
〔１〕 矯正目標頭部３Ｄデータを生成するソフトウェアであって、
頭部形状に基づきから得られた頭部形状３Ｄデータに対し、少なくとも頭部形状の医学的指標を制約条件としたメッシュ変形手法を適用するステップを含む、ソフトウェア。
〔２〕 メッシュ変形手法が、ラプラシアンスムージングである、〔１〕に記載のソフトウェア。
〔３〕 頭部形状の医学的指標が、ＣＶＡＩ、ＣＡ、ＣＩ、および頭部体積の対称率からなる群より選択される少なくとも１つを含む、〔１〕に記載のソフトウェア。
〔４〕 メッシュ変形手法の適用は、さらに、Ｅａｒ Ｏｆｆｓｅｔ、首周辺の形状および頭部陥没度からなる群より選択される少なくとも１つを制約条件とする、〔１〕に記載のソフトウェア。
〔５〕 矯正目標頭部３Ｄデータを生成する方法であって、
頭部形状に基づき得られた頭部形状３Ｄデータに対し、少なくとも頭部形状の医学的指標を制約条件としたメッシュ変形手法を適用するステップを含む、方法。
〔６〕 メッシュ変形手法が、ラプラシアンスムージングである、〔５〕に記載の方法。
〔７〕 頭部形状の医学的指標が、ＣＶＡＩ、ＣＡ、ＣＩ、および頭部体積の対称率からなる群より選択される少なくとも１つを含む、〔５〕に記載の方法。
〔８〕 メッシュ変形手法の適用は、さらに、Ｅａｒ Ｏｆｆｓｅｔ、首周辺の形状および頭部陥没度からなる群より選択される少なくとも１つを制約条件とする、〔５〕に記載の方法。
〔９〕 矯正目標頭部３Ｄデータを生成するプログラムであって、
頭部形状に基づき得られた頭部形状３Ｄデータに対し、少なくとも頭部形状の医学的指標を制約条件としたメッシュ変形手法を適用するステップ
を含むステップを端末装置に実行させるための、プログラム。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、所望の矯正目標頭部３Ｄデータを得ることが可能なソフトウェア等を得ることが可能になる。また、本発明は、所望の矯正目標頭部３Ｄデータを得るにあたり、数ある変形手法の中からあえてメッシュ変形手法を採用することで、他の変形手法（例えば、物理シミュレーション等）と比較して、処理速度が速いという利点もある。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、端末装置の機能ブロック図の一例を示す。

【図2】図２は、端末装置の機能図の一例を示す。

【図3】図３は、本明細書中に記載の方法の概念図の一例を示す。

【図4】図４は、サーバの機能ブロック図の一例を示す。

【図5】図５は、サーバの機能図の一例を示す。

【図6】図６は、医学的指標等を測定する平面の一例を示す。

【図7A】図７Ａは、首周辺の形状の測定範囲の一例を示す。

【図7B】図７Ｂは、首周辺の形状の測定範囲の一例を示す。

【図8】図８は、本明細書中に記載のソフトウェアの処理フローの一例を示す。

【図9】図９は、本明細書中に記載のソフトウェアの処理フローの一例を示す。

【図10】図１０は、実施例１により得られた矯正目標頭部３Ｄデータを示す。

【図11】図１１は、実施例２により得られた矯正目標頭部３Ｄデータを示す。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本発明の一実施態様では、矯正目標頭部３Ｄデータを生成するソフトウェアであって、
頭部形状に基づき得られた頭部形状３Ｄデータに対し、少なくとも頭部形状の医学的指標を制約条件としたメッシュ変形手法を適用するステップを含む、ソフトウェアを提供する。

【0014】

本明細書中に記載の「頭部形状３Ｄデータ」とは、後述する矯正目標頭部３Ｄデータを作成するうえで必要となる、頭部形状の３Ｄデータを意味する。通常、頭部形状３Ｄデータは、ヘルメット治療前における、ヘルメット装着予定者の頭部形状のデータである。頭部形状３Ｄデータは、例えば、公知の３Ｄスキャナやカメラ等で患者の頭部形状をスキャンまたは撮影したデータであってもよいし、このようにしてスキャンしたデータを加工したものであってもよい。

【0015】

本明細書中に記載の「矯正目標頭部３Ｄデータ」とは、ヘルメット治療を行う上での治療目標となる（すなわち、矯正目標となる）頭部形状の３Ｄデータを意味する。個々の患者により治療目標となる頭部形状が異なるため、矯正目標頭部３Ｄデータは、患者ごとに異なる。矯正目標頭部３Ｄデータは、頭部形状３Ｄデータに基づき作成される。

【0016】

本明細書中に記載の「メッシュ変形手法」とは、変形前の３Ｄデータ（好ましくは、メッシュ化された３Ｄデータ）から得られる幾何学的な性質に基づき、３Ｄデータ（好ましくは、メッシュ化された３Ｄデータ）の各頂点座標を移動させ、３Ｄデータ（好ましくは、メッシュ化された３Ｄデータ）を変形させる方法を意味する。メッシュ変形手法は、これらに限定されるものではないが、例えば、ラプラシアンスムージング、自由形状変形、Ａｓ－ｒｉｇｉｄ－ａｓ ｐｏｓｓｉｂｌｅ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ、Ｌｏｃａｌ－Ｇｌｏｂａｌ Ｓｏｌｖｅｒ等が挙げられる。

【0017】

本明細書中に記載の「ラプラシアンスムージング」とは、３Ｄデータ（好ましくは、メッシュ化された３Ｄデータ）の頂点の接続関係から得られるラプラシアン行列を基に、３Ｄデータを平滑化する手法を意味する。例えば、ラプラシアンスムージングは、下記式で表される場合がある（O. Sorkine, et al, Eurographics, 2004, Symposium on Geometry Processing, Laplacian Surface Editing）。

【数式１】

【0018】

【0019】

Ｌは、頂点iに対するラプラシアンを意味する。ｖｉは、頂点iの3次元座標を意味する。ｄｉは、頂点iの（エッジで連結された）近傍頂点の数を意味する。

【0020】

メッシュ変形手法（好ましくは、ラプラシアンスムージング）は、各種の制約条件を設定することで、メッシュ化された３Ｄデータの変形が可能である。換言すると、制約条件が一切設定されていない場合には、メッシュ化された３Ｄデータの変形ができないものである（つまり、変形前の３Ｄデータと同じ３Ｄデータがアウトプットされる）。本明細書中に記載のソフトウェア等では、メッシュ変形手法（好ましくは、ラプラシアンスムージング）に頭部形状の医学的指標を適用することで、頭部形状３Ｄデータの変形が可能となっている。

【0021】

本発明の一実施態様では、メッシュ変形手法が、ラプラシアンスムージングである。

【0022】

本明細書中に記載の「基準位置」とは、頭部形状の医学的指標を算出等する際に基準となるデータを意味する。基準位置は、これらに限定されるものではないが、鼻の位置（好ましくは鼻根の位置）、左耳の位置（好ましくは左耳珠の位置）、右耳の位置（好ましくは右耳珠の位置）、等が挙げられる。基準位置は、手動で特定してもよいし、所望のプログラム等を利用して自動で特定してもよい。基準位置が鼻の位置の場合には、例えば、頭部形状３Ｄデータにおける鼻の形状や、頭部輪郭に対する凹凸の程度等に基づいて自動で検出してもよい。基準位置が左耳および／または右耳の場合には、例えば、頭部形状３Ｄデータにおける耳の形状や、頭部輪郭に対する凹凸の程度等に基づいて自動で検出してもよい。

【0023】

本明細書中に記載の「頭部形状の医学的指標」とは、頭部の形状についての医学的な指標となりうるものを意味する。頭部形状の医学的指標としては、これらに限定されるものではないが、例えば、Ｃｒａｎｉａｌ Ａｓｙｍｍｅｔｒｙ（以下「ＣＡ」ともいう。）、Ｃｒａｎｉａｌ Ｖａｕｌｔ Ａｓｙｍｍｅｔｒｙ Ｉｎｄｅｘ（以下「ＣＶＡＩ」ともいう。）、Ｃｅｐｈａｌｉｃ Ｉｎｄｅｘ（以下「ＣＩ」ともいう。）、頭部体積の対称率（例えば、左右対称性）等が挙げられる。

【0024】

ＣＡは、通常、斜頭度の指標となるものであり、例えば、以下の方法により算出することができる。頭部形状３Ｄデータにおいて、基準位置として特定された鼻の位置（Ｐ１）、左耳の位置（Ｐ２）および右耳の位置（Ｐ３）を通る平面を基準平面（ＰＬ０）として特定する。必要に応じて、基準平面に対して平行な１つまたは複数の平面を、頭頂方向および／または首方向に設定してもよい（図６）。任意の平面（例えば、ＰＬ０）において、基準位置として特定された左耳の位置（Ｐ２）および右耳の位置（Ｐ３）を結ぶ直線の中点（Ｐ４）を特定する。次に、基準位置として特定された鼻の位置（Ｐ１）と中点（Ｐ４）を結ぶ直線である基準線を引く。次に、基準線に対して各々反対方向に所定角度（例えば、約１～約８０°、好ましくは約５～約６０°、より好ましくは、約１０～約５０°、さらに好ましくは約２０～約４０°、よりさらに好ましくは約３０°）傾斜した２本の傾斜線と、上記任意の平面（例えば、ＰＬ０）における頭部の輪郭との４つの交差点を特定する。ＰＬ０に平行である１つまたは複数の他の平面がある場合には、ＰＬ０で描いた２本の傾斜線を各平面に投射し、各平面における２本の傾斜線と頭部の輪郭との４つの交差点を特定する。各平面において、４つの交差点に基づき導かれる２本の傾斜線の長さ（Ｌ１、Ｌ２）の差の絶対値（Ｌ１－Ｌ２）をＣＡとして算出してもよい（式１では、Ｌ１＞Ｌ２の場合を想定）。

【0025】

式１ ＣＡ（ｍｍ）＝Ｌ１－Ｌ２

【0026】

ＣＶＡＩは、通常、斜頭度の指標となるものであり、例えば、以下の方法により算出することができる。上記式１で算出された絶対値と、２本の傾斜線のうち長さが短いほうの傾斜線の長さを用いて、下記の式２によりＣＶＡＩを算出してもよい（式２では、Ｌ１＞Ｌ２の場合を想定）。

【0027】

式２ ＣＶＡＩ（％）＝［（Ｌ１－Ｌ２）／Ｌ２］×１００

【0028】

ＣＩは、通常、短頭度（または長頭度）の指標となるものであり、例えば、以下の方法により算出することができる。頭部形状３Ｄデータにおいて、基準位置として特定された鼻の位置（Ｐ１）、左耳の位置（Ｐ２）および右耳の位置（Ｐ３）を通る平面を基準平面（ＰＬ０）として特定する。必要に応じて、基準平面に対して平行な１つまたは複数の平面を、頭頂方向および／または首方向に設定してもよい（図６）。任意の平面（例えば、ＰＬ０）において、基準位置として特定された左耳の位置（Ｐ２）および右耳の位置（Ｐ３）を結ぶ直線の中点（Ｐ４）を特定する。次に、Ｐ１およびＰ４を通る直線である基準線に対して直交しかつＰ４を通る中心線を引く。次に、この中心線と、上記任意の平面（例えば、ＰＬ０）における頭部の輪郭との２つの交差点を算出する。ＰＬ０に平行である１つまたは複数の他の平面がある場合には、ＰＬ０で描いた基準線および中心線を各平面に投射し、各平面において投射された中心線と頭部の輪郭との２つの交差点を特定する。次に、この２つの交差点に基づき導かれる中心線の長さ（Ｌ３）と、基準線と頭部形状３Ｄデータにおける頭部の輪郭との２つの交差点に基づき算出される基準線の長さ（Ｌ４）を算出する。そして、算出された中心線の長さ（Ｌ３）と基準線の長さ（Ｌ４）に基づき、下記の式３によりＣＩを算出してもよい。

【0029】

式３ ＣＩ（％）＝Ｌ４／Ｌ３×１００

【0030】

頭部体積の対称率は、例えば、頭部を左右に分けた際の、左右の頭部の体積の比率を意味してもよい。頭部体積の対称率は、頭部の体積を直接算出してもよい。あるいは、頭部体積の対称率は、頭部の体積を推定可能な別の指標に基づき算出してもよい。すなわち、頭部体積の対称率は、これらに限定されるものではないが、例えば、左右頭部の体積をそれぞれ算出し、比較したものでもよいし、任意の平面（例えば、基準平面）における左右対称性を算出することで、頭部体積の対称率としてもよい。

【0031】

「左右対称性」は、頭部形状における横方向に対する左右の対称性の指標であり、例えば、以下の方法により算出することができる。頭部形状３Ｄデータにおいて、基準位置として特定された鼻の位置（Ｐ１）、左耳の位置（Ｐ２）および右耳の位置（Ｐ３）を通る平面を基準平面（ＰＬ０）として特定する。必要に応じて、基準平面に対して平行な１つまたは複数の平面を、頭頂方向および／または首方向に設定してもよい（図６）。任意の平面（例えば、ＰＬ０）において、左右に任意の点（好ましくは、左右において各々対応する点）を特定する。左右の任意の点としては、例えば、基準位置として特定された左耳の位置（Ｐ２）および右耳の位置（Ｐ３）が挙げられる。次に、任意の平面（例えば、基準平面）において、顔の正面から後頭部を通る直線（例えば、基準位置として特定された鼻の位置（Ｐ１）を通る直線）を引く。ＰＬ０に平行である複数の他の平面においては、ＰＬ０で描いた直線、Ｐ２およびＰ３を投射し、投射された直線と投射されたＰ２までの距離（該平面において、Ｐ２の位置よりも頭部輪郭が内側にある場合は、例えば、Ｐ２を通る水平線と頭部輪郭との交点と、投射された直線までの距離）、および投射された直線と投射されたＰ３までの距離（該平面において、Ｐ３の位置よりも頭部輪郭が内側にある場合は、例えば、Ｐ３を通る水平線と頭部輪郭との交点と、投射された直線までの距離）を算出してもよい。そして、各平面において、特定された左右の点と投射された直線までの距離の差を左右対称性として算出してもよい。例えば、左右の任意の点がＰ２およびＰ３の場合、顔の正面から後頭部を通る直線とＰ２までの距離（Ｄ１）と、顔の正面から後頭部を通る直線とＰ３までの距離（Ｄ２）を算出し、Ｄ１とＤ２の差の絶対値を左右対称性として算出してもよい（すなわち、Ｄ１とＤ２の差の絶対値が小さいほど、左右対称性が良好と評価してもよい）。

【0032】

本発明の一実施態様では、頭部形状の医学的指標が、ＣＶＡＩ、ＣＡ、ＣＩ、および頭部体積の対称率（好ましくは、左右対称性）からなる群より選択される少なくとも１つを含む。

【0033】

本明細書中に記載の「第２の指標」とは、頭部形状の医学的指標以外の指標を意味する。第２の指標は、矯正目標頭部３Ｄデータをより適したデータにするうえで、メッシュ変形手法における制約条件として有用であり得る指標であれば特段限定されるものではない。第２の指標としては、これらに限定されるものではないが、例えば、Ｅａｒ Ｏｆｆｓｅｔ、首周辺の形状、頭部陥没の有無等が挙げられる。

【0034】

本明細書中に記載の「Ｅａｒ Ｏｆｆｓｅｔ」は、両耳の位置の前後のずれの指標であり、例えば、以下の方法により算出することができる。任意の平面（例えば、基準平面（ＰＬ０））において、両耳における任意の点（好ましくは、左右において各々対応する点であり、例えば、基準位置として特定された左耳の位置（Ｐ２）および右耳の位置（Ｐ３）が挙げられる）を特定する。次に、前記任意の平面において、前記で特定された右耳の任意の点を通る水平線と、前記で特定された左耳の任意の点を通る水平線を引く。これら２本の水平線の距離（すなわち、２本の水平線の乖離度）をＥａｒ Ｏｆｆｓｅｔとして算出してもよい。例えば、両耳における任意の点がＰ２およびＰ３の場合、任意の平面（例えば、基準平面（ＰＬ０））において、Ｐ２を通る水平線（Ｈ１）と、Ｐ３を通る水平線（Ｈ２）を引き、２本の水平線（Ｈ１とＨ２）の距離をＥａｒ Ｏｆｆｓｅｔとして算出してもよい（すなわち、Ｈ１とＨ２の距離が小さいほど、Ｅａｒ Ｏｆｆｓｅｔが良好と評価してもよい）。

【0035】

本明細書中に記載の「首周辺の形状」とは、例えば、図７におけるＰＬ０（好ましくは、ＰＬ－１、より好ましくはＰＬ－２）よりも下部の領域における形状を意味する。首周辺の形状をメッシュ変形手法における制約条件とする場合、例えば、以下のように首周辺の形状の変位量を算出してもよい。例えば、基準平面（ＰＬ０）よりも首方向の各平面（例えば、ＰＬ－１、ＰＬ－２等）において、任意の点（ｖｉ）（例えば、メッシュ形状の任意の頂点）を設定する。次に、設定した任意の点（ｖｉ）と、メッシュ変形手法（例えば、ラプラシアンスムージング）を適用した後に移動した位置（ｖ’ｉ）との位置関係（移動距離）を、下記式に当て嵌め、首周辺の形状の変化量（Ｅｉ）としてもよい。Ｅｉを、各平面において、複数点において算出してもよい。

【数式２】

【0036】

【0037】

首周辺の形状は、ＰＬ０（好ましくは、ＰＬ－１、より好ましくはＰＬ－２）よりも下部の領域全体を対象としてもよいし（図７Ａ）、任意の線（例えば、曲線）よりも下部の領域を対象としてもよい（図７Ｂ）。図７Ｂに示されるような曲線は、例えば、手動で設定してもよいし、任意の数式（例えば、２次関数、３次関数、ｃｏｓ関数、ｓｉｎ関数、またはこれらの組み合わせ）により表してもよい。

【0038】

本明細書中に記載の「頭部陥没の有無」とは、頭部形状３Ｄデータおよび／または矯正目標頭部３Ｄデータにおける頭部形状の陥没の有無を意味する。頭部陥没の有無をメッシュ変形手法における制約条件とする場合、例えば、以下のように頭部陥没度を算出してもよい。頭部形状３Ｄデータの頭部輪郭の任意の位置（例えば、任意の位置のメッシュの頂点）を特定する。このように特定した各位置について、メッシュ変形手法の適用前後における位置の変化を算出する。メッシュ変形手法適用後における前記任意の位置が、メッシュ変形手法適用前と比較して、頭部形状の３Ｄデータの内側にあるか否かにより、頭部陥没の有無を判定してもよい。メッシュ変形手法適用後における前記任意の位置が、メッシュ変形手法適用前と比較して頭部形状の３Ｄデータの内側にある場合には、該任意の位置を、メッシュ変形手法適用前の位置に戻してもよい。

【0039】

本発明の一実施態様では、メッシュ変形手法の適用は、さらに、Ｅａｒ Ｏｆｆｓｅｔ、首周辺の形状および頭部陥没度からなる群より選択される少なくとも１つを制約条件とする。

【0040】

本明細書中に記載の「端末装置」とは、例えば、ＰＣ、タブレット、スマートフォン等を意味する。端末装置は、１つであってもよいし、複数であってもよい。端末装置は、通信ネットワークを介して、他の端末装置やスキャン装置等と相互に通信可能であってもよい。

【0041】

本明細書中に記載の「スキャン装置」とは、頭部形状をスキャン可能な装置である限り特段限定されるものではない。スキャン装置としては、これらに限定されるものではないが、例えば、３Ｄスキャナ、カメラ、スマートフォン等である。

【0042】

本明細書中に記載の「通信ネットワーク」は、１または複数のネットワークから構成されていてもよい。通信ネットワークは、専用回線、公衆回線を問わず、有線、無線を問わない。通信ネットワークの一部または全部は、電話回線でもよいし、インターネットまたはＶＰＮなどであってもよい。

【0043】

本発明の別の実施態様では、矯正目標頭部３Ｄデータを生成する方法であって、
頭部形状に基づき得られた頭部形状３Ｄデータに対し、少なくとも頭部形状の医学的指標を制約条件としたメッシュ変形手法を適用するステップを含む、方法を提供する。

【0044】

本発明の別の実施態様では、矯正目標頭部３Ｄデータを生成するプログラムであって、
頭部形状に基づき得られた頭部形状３Ｄデータに対し、少なくとも頭部形状の医学的指標を制約条件としたメッシュ変形手法を適用するステップ
を含むステップを端末装置に実行させるための、プログラムを提供する。

【0045】

以下、本発明の実施形態を、図面を用いてより詳細に説明する。

【0046】

端末装置１は、矯正目標頭部３Ｄデータ作成用ソフトウェア４をインストール可能であってもよい。

【0047】

図１は、端末装置１の機能ブロック図を示す。端末装置１は、機能ブロックとして、操作部１０、表示部１１、記憶部１２、処理部１３および入出力部１４を備えている。矯正目標頭部３Ｄデータの作成が、サーバ２上で行われずに、矯正目標頭部３Ｄデータ作成用ソフトウェア４で行われる場合には、矯正目標頭部３Ｄデータ作成用ソフトウェア４（図示していない）が端末装置１にインストールされていてもよい。この場合、矯正目標頭部３Ｄデータ作成用ソフトウェア４は、記憶部１４に記憶されていてもよい。矯正目標頭部３Ｄデータ作成用ソフトウェア４は、矯正目標頭部３Ｄデータ作成用ソフトウェアプログラムの実行により実現されるものであり、処理モジュール４１を含んでいてもよい。処理モジュール４１は、矯正目標頭部３Ｄデータ作成用ソフトウェア４を全体的に管理するモジュールであり、表示部１１に操作画面（ＵＩ画面）を表示し、各種処理を実行可能であってもよい。端末装置１は、１つであってもよいし複数であってもよい。

【0048】

操作部１０は、タッチパネルやキーボード、マウス等で構成され、操作者が操作して入力することができる。

【0049】

表示部１１は、液晶パネルや有機ＥＬパネル等で構成され、各種画面を表示することができる。

【0050】

記憶部１２は、ＨＤＤやＳＳＤ等で構成され、各種データを記憶することができる。矯正目標頭部３Ｄデータ作成用ソフトウェア４や、頭部形状３Ｄデータ等を記憶してもよい。

【0051】

処理部１３は、各種処理を行うことができる。

【0052】

入出力部１４は、ネットワーク３を介して各種データ等の入出力を行ってもよい。

【0053】

図２は、端末装置１の構成ブロック図を示す。端末装置１は、スマートフォンやタブレット端末、ＰＣ等であり、これら端末が備える構成を有する。端末装置１は、ＣＰＵ１５、ＲＯＭ１６、ＲＡＭ１７、操作部１０、表示部１１、記憶部１２および通信Ｉ／Ｆ １８を備え、これらはバスで接続されていてもよい。

【0054】

１または複数のＣＰＵ１５は、ＲＯＭ１６または記憶部１２に記憶された処理プログラム（矯正目標頭部３Ｄデータ作成用ソフトウェアプログラムを含む）を読み出し、ＲＡＭ１７をワーキングメモリとして用いて各種処理を実行してもよい。端末装置１に矯正目標頭部３Ｄデータ作成用ソフトウェア４がインストールされている場合、各種処理には、これらに限定されるものではないが、例えば、頭部形状３Ｄデータの修正、メッシュデータの作成、基準位置の特定、平面の作成、平面の特定、各平面への投射、頭部形状の医学的指標の算出、第２の指標の算出、メッシュ変形手法の適用等が含まれる。

【0055】

頭部形状３Ｄデータの修正は、必要に応じて行うことができる。頭部形状３Ｄデータの修正を行うことで、矯正目標頭部３Ｄデータをより円滑に作成することができうる。頭部形状３Ｄデータの修正は、手動であってもよいし、所望のプログラムを使用して自動で行ってもよい。頭部形状３Ｄデータの修正としては、これらに限定されるものではないが、例えば、頭部に関連しない部分のデータ（ノイズ）の削除、スキャンされた頭部形状のデータの統合、歪みの修正等が挙げられる。

【0056】

メッシュデータの作成は、公知のソフトウェアやプログラム等（例えば、「Ｒｈｉｎｏｃｅｒｏｓ」として販売されている三次元ＣＡＤソフトにおける「Ｇｒａｓｓｈｏｐｐｐｅｒ」）により実行してもよい。

【0057】

基準位置の特定は、任意の方法を採用してもよい。例えば、基準位置が鼻の位置および両耳の位置の場合、例えば、スキャンされた頭部形状３Ｄデータにおける頭部輪郭に対する上下左右の凹凸部分に基づいて、鼻の位置および両耳の位置として検出してもよい。あるいは、端末装置１の操作者が、スキャンされた頭部形状３Ｄデータについて、手動で基準位置を特定してもよい。

【0058】

平面の作成は、基準位置に基づいて行われてもよい。例えば、基準位置が鼻の位置、右耳の位置および左耳の位置の場合、これら３点を通る平面を基準平面として作成することができる。また、作成された基準平面に平行な１つまたは複数の平面を、頭頂部方向および／または首方向に作成することができる。

【0059】

平面の特定は、作成された平面のうち、１つまたは複数の平面を特定することができる。特定された平面について、頭部形状の医学的指標や第２の指標を算出してもよいし、メッシュ変形手法における制約条件を設定してもよい。

【0060】

各平面への投射は、基準平面で特定された点や線（例えば、医学的指標や第２の指標を算出する際に必要な線や点）を他の平面に投射することで実行されてもよい。

【0061】

頭部形状の医学的指標の算出は、所望の方法により、実行されてもよい。

【0062】

第２の指標の算出は、所望の方法により、実行されてもよい。

【0063】

メッシュ変形手法の適用は、メッシュ化された頭部形状３Ｄデータに対して頭部形状の医学的指標を制約条件としたメッシュ変形手法（例えば、ラプラシアンスムージング）を適用し、矯正目標頭部３Ｄデータを作成することができる。

【0064】

通信Ｉ／Ｆ １８は、通信ネットワークＮＷを介してデータ等を送受信してもよい。矯正目標頭部３Ｄデータの作成が、端末装置１にインストールされた矯正目標頭部３Ｄデータ作成用ソフトウェア４ではなく、サーバ２上で行われる場合には、通信Ｉ／Ｆ １８は、通信ネットワークＮＷを介してサーバ２やスキャン装置３とデータ等を送受信してもよい（図３）。

【0065】

図４は、サーバ２の機能ブロック図の一例を示す。サーバ２は、入出力部２０、記憶部２１、データ修正部２２、基準位置特定部２３、医学的指標算出部２４、第２の指標算出部２５および頭部矯正目標データ作成部２６を備えている。サーバは、１つであってもよいし、複数であってもよい。サーバが複数の場合は、機能ブロックが各サーバに分割されていてもよい。

【0066】

入出力部２００は、端末装置１やスキャン装置３などからデータ等を送受信することができる。

【0067】

記憶部２０１は、スキャンされた頭部形状３Ｄデータ、特定された基準位置、算出された頭部形状の医学的指標、算出された第２の指標、作成された矯正目標頭部３Ｄデータなどを記憶することができる。

【0068】

データ修正部２０２は、必要に応じて、スキャンされた頭部形状３Ｄデータを修正することができる。頭部形状３Ｄデータの修正を行うことで、矯正目標頭部３Ｄデータをより円滑に作成することができうる。頭部形状３Ｄデータの修正は、手動であってもよいし、所望のプログラムを使用して自動で行ってもよい。頭部形状３Ｄデータの修正としては、これらに限定されるものではないが、例えば、頭部に関連しない部分のデータ（ノイズ）の削除、スキャンされた頭部形状のデータの統合、歪みの修正等が挙げられる。

【0069】

メッシュデータ作成部２０３は、頭部形状３Ｄデータからメッシュデータを作成することができる。メッシュデータの作成は、例えば、公知のソフトウェアやプログラム等（例えば、「Ｒｈｉｎｏｃｅｒｏｓ」として販売されている三次元ＣＡＤソフトにおける「Ｇｒａｓｓｈｏｐｐｐｅｒ」）に基づいてもよい。

【0070】

基準位置特定部２０４は、スキャンされた頭部形状３Ｄデータにおける基準位置（例えば、鼻の位置および両耳の位置）を特定することができる。基準位置（鼻の位置および両耳の位置）の特定方法は、特段限定されるものではない。基準位置が鼻の位置および両耳の位置の場合、例えば、スキャンされた頭部形状３Ｄデータにおける頭部輪郭に対する上下左右の凹凸部分に基づいて、鼻の位置および両耳の位置として検出してもよい。あるいは、端末装置１の操作者が、スキャンされた頭部形状３Ｄデータについて、手動で基準位置を特定してもよい。

【0071】

平面作成部２０５は、基準位置に基づいて基準平面を作成することができる。例えば、基準位置が鼻の位置、右耳の位置および左耳の位置の場合、これら３点を通る平面を基準平面として作成することができる。また、平面作成部２０５は、作成された基準平面に平行な１つまたは複数の平面を、頭頂部方向および／または首方向に作成することができる。

【0072】

平面特定部２０６は、平面作成部２０５で作成された平面のうち、１つまたは複数の平面を特定することができる。特定された平面について、頭部形状の医学的指標や第２の指標を算出してもよいし、メッシュ変形手法における制約条件を設定してもよい。

【0073】

投射部２０７は、基準平面で特定された点や線（例えば、医学的指標や第２の指標を算出する際に必要な線や点）を他の平面に投射することができる。

【0074】

頭部形状の医学的指標算出部２０８は、頭部形状の医学的指標を算出することができる。

【0075】

第２の指標算出部２０９は、第２の指標を算出することができる。

【0076】

メッシュ変形手法適用部２１０では、メッシュ化された頭部形状３Ｄデータに対して医学的指標を制約条件としたメッシュ変形手法（例えば、ラプラシアンスムージング）を適用し、矯正目標頭部３Ｄデータを作成することができる。

【0077】

図５は、サーバ２の構成ブロック図の一例を示す。サーバ２は、ＣＰＵ２ａ、ＲＯＭ２ｂ、ＲＡＭ２ｃ、入出力インターフェイス（Ｉ／Ｆ）２ｄ、記憶装置２ｅ、通信インターフェイス（Ｉ／Ｆ）２ｆ、入力装置２ｇおよび表示装置２ｈを備え、これらはバスで接続されていてもよい。

【0078】

１または複数のＣＰＵ２ａは、ＲＯＭ２ｂまたは記憶装置２ｅに記憶された処理プログラムを読み出し、ＲＡＭ２ｃをワーキングメモリとして用いて各種処理を実行することができる。各種処理には、スキャンされた頭部形状３Ｄデータの修正処理、基準位置を特定する処理、頭部形状の医学的指標を算出する処理、第２の指標を算出する処理、メッシュ変形手法により矯正目標頭部３Ｄデータを作成する処理等が含まれる。

【0079】

入出力Ｉ／Ｆ ２ｄは、入力装置２ｇや表示装置２ｈと接続され、データを入出力することができる。

【0080】

記憶装置２ｅは、ＨＤＤやＳＳＤ等で構成され、各種データを記憶することができる。記憶装置２ｅは、図４における記憶部２１を含む。

【0081】

通信Ｉ／Ｆ ２ｆは、通信ネットワークＮＷを介して、端末装置１とデータ等を送受信することができる。通信Ｉ／Ｆ ２ｆは、図４における入出力部２０を含む。

【0082】

以下、図８を用いて、矯正目標頭部３Ｄデータを作成する処理フローについて説明する。

【0083】

スキャン装置を用いて、頭部形状をスキャンする（Ｓ１０１）。

【0084】

スキャンした頭部形状のデータを端末装置等に取り込む（Ｓ１０２）。

【0085】

その後の処理を実行するにあたり、スキャンデータの修正が必要な場合には、スキャンデータの修正を行う（Ｓ１０３、Ｓ１０４）。スキャンデータの修正としては、ノイズの削除、データの統合、歪みの修正、スキャンデータが２Ｄの場合には、スキャンデータの３Ｄ化等が挙げられる。スキャンデータの修正が不要な場合には、Ｓ１０４を割愛してもよい。

【0086】

次に、スキャンデータに基づき、メッシュデータを作成する（Ｓ１０５）。

【0087】

次に、基準位置（例えば、鼻の位置、右耳の位置および左耳の位置）を特定し（Ｓ１０６）、特定された基準位置に基づいて基準平面を作成する（Ｓ１０７）。また、基準平面に基づいて、これと平行な１または複数の平面を作成してもよい（Ｓ１０７）。必要に応じて、１または複数の平面を特定してもよい（Ｓ１０８）。

【0088】

次に、頭部形状の医学的指標や第２の指標を算出してもよい（Ｓ１０９、Ｓ１１０）。基準平面に平行な１または複数な平面がある場合には、頭部形状の医学的指標や第２の指標を算出するにあたり必要な点や線を、これら平面に投射してもよい。

【0089】

なお、図８では、メッシュデータの作成の後に、基準３点の特定、平面の作成、平面の特定、頭部形状の医学的指標の算出、第２の指標の算出を行っているが、メッシュデータの作成前に、基準３点の特定、平面の作成、平面の特定、頭部形状の医学的指標の算出、第２の指標の算出を行ってもよい。また、基準３点の特定（Ｓ１０６）、医学的指標の算出（Ｓ１０９）および／または第２の指標の算出（Ｓ１１０）は、割愛してもよい。

【0090】

次に、頭部形状の医学的指標を制約条件（好ましくは、頭部形状の医学的指標および第２の指標を制約条件）としたメッシュ変形手法（好ましくは、ラプラシアンスムージング）を適用する（Ｓ１１１）。

【0091】

頭部形状の医学的指標を制約条件としたメッシュ変形手法を適用後に得られたデータにつき、データの修正が必要な場合には、データを修正したものを矯正目標頭部３Ｄデータとしてもよい（Ｓ１１２、Ｓ１１３、Ｓ１１４）。一方、データの修正が不要な場合は、頭部形状の医学的指標を制約条件としたメッシュ変形手法を適用後に得られたデータを、矯正目標頭部３Ｄデータとしてもよい（Ｓ１１２、Ｓ１１４）。

【0092】

次に、図９を用いてメッシュ変形手法の適用についてより詳細に説明する。

【0093】

必要に応じて、メッシュ変形手法を適用可能な端末装置等に頭部形状３Ｄデータを読み込ませる（Ｓ１１１ａ）。

【0094】

次に、第１の制約条件のもとで、メッシュ変形手法（好ましくはラプラシアンスムージング）を提供する（Ｓ１１１ｂ）。第１の制約条件としては、１または複数の頭部形状の医学的指標であってもよいし、１または複数の第２の指標であってもよいし、１または複数の頭部形状の医学的指標と１または複数の第２の指標の組み合わせであってもよい。

【0095】

メッシュ変形手法を提供した結果、所望なデータが得られた場合には、Ｓ１１２へ移行してもよい（Ｓ１１１ｃ）。一方、所望なデータが得られなかった場合には、第２の制約条件のもとで、メッシュ変形手法（好ましくはラプラシアンスムージング）をさらに適用してもよい（Ｓ１１１ｃ、Ｓ１１１ｄ）。第２の制約条件としては、１または複数の頭部形状の医学的指標であってもよいし、１または複数の第２の指標であってもよいし、１または複数の頭部形状の医学的指標と１または複数の第２の指標の組み合わせであってもよい。

【0096】

メッシュ変形手法を提供した結果、所望なデータが得られた場合には、Ｓ１１２へ移行してもよい（Ｓ１１１ｅ）。一方、所望なデータが得られなかった場合には、第３の制約条件のもとで、メッシュ変形手法（好ましくはラプラシアンスムージング）をさらに適用してもよい（Ｓ１１１ｅ、Ｓ１１１ｆ）。第３の制約条件としては、１または複数の頭部形状の医学的指標であってもよいし、１または複数の第２の指標であってもよいし、１または複数の頭部形状の医学的指標と１または複数の第２の指標の組み合わせであってもよい。

【0097】

メッシュ変形手法を提供した結果、所望なデータが得られた場合には、Ｓ１１２へ移行してもよい（Ｓ１１１ｇ）。一方、所望なデータが得られなかった場合には、同様のフローを繰り返してもよい（Ｓ１１１ｇ、Ｓ１１１ｈ）。第ｎの制約条件としては、１または複数の頭部形状の医学的指標であってもよいし、１または複数の第２の指標であってもよいし、１または複数の頭部形状の医学的指標と１または複数の第２の指標の組み合わせであってもよい。

【実施例0098】

［実施例１］
スキャンした乳幼児の頭部形状から得られた３Ｄデータ（元データ）をコンピュータに取り込み、「Ｒｈｉｎｏｃｅｒｏｓ」として販売されている三次元ＣＡＤソフトにおける「Ｇｒａｓｓｈｏｐｐｐｅｒ」機能を使用して、メッシュデータを作成した。次に、所望の方法により、該頭部形状３Ｄデータにおける鼻根（Ｐ１）、左耳珠点（Ｐ２）および右耳珠点（Ｐ３）の基準位置３点を特定した。次に、基準位置３点を含む基準平面（ＰＬ０）を設定した。次に、基準平面（ＰＬ０）に平行な複数個の平面を、頂点（頭頂）方向および首方向に設定した。次に、該頭部形状３Ｄデータに基づき、所望のプログラムを用いて、ＣＡおよびＣＩを算出した。そして、スキャンした乳幼児の頭部形状３Ｄデータに対し、ＣＡ、ＣＩ、左右対称性およびＥａｒ Ｏｆｆｓｅｔを制約条件としたラプラシアンスムージングを適用した。制約条件は、第１の制約条件、第２の制約条件、第３の制約条件の順で適用した。このようにして、実施例１の矯正目標頭部３Ｄデータを得た。
・第１の制約条件：「Ｅａｒ Ｏｆｆｓｅｔ制約」＋「ＣＡ制約」
・第２の制約条件：「左右対称性制約」
・第３の制約条件：「ＣＩ制約」

【0099】

各条件の算出方法は、以下のとおりである。

【0100】

ＣＡ
基準平面（ＰＬ０）において、Ｐ２およびＰ３を結ぶ直線の中点（Ｐ４）を特定する。次に、基準位置として特定されたＰ１とＰ４を結ぶ直線である基準線を引く。次に、基準線に対して各々反対方向に約３０°傾斜した２本の傾斜線と、ＰＬ０における頭部の輪郭との４つの交差点を特定する。ＰＬ０に平行である複数の他の平面においては、ＰＬ０で描いた２本の傾斜線を投射し、２本の傾斜線と、頭部の輪郭との４つの交差点を特定する。各平面において、４つの交差点に基づき導かれる２本の傾斜線の長さ（Ｌ１、Ｌ２）の差の絶対値（Ｌ１－Ｌ２）をＣＡとして算出した。

【0101】

ＣＩ
基準平面（ＰＬ０）において、Ｐ２およびＰ３を結ぶ直線の中点（Ｐ４）を特定する。次に、Ｐ１およびＰ４を通る直線である基準線に対して直交しかつＰ４を通る中心線を引く。次に、この中心線と、ＰＬ０における頭部の輪郭との２つの交差点を算出する。ＰＬ０に平行である複数の他の平面においては、ＰＬ０で描いた中心線を投射し、投射された中心線と、頭部の輪郭との２つの交差点を特定する。ＰＬ３（図６）および必要に応じてＰＬ３以外の各平面において、この２つの交差点に基づき導かれる中心線の長さ（Ｌ３）と、基準線と頭部形状３Ｄデータにおける頭部の輪郭との２つの交差点に基づき算出される基準線の長さ（Ｌ４）を算出する。そして、ＰＬ３（図６）および必要に応じてＰＬ３以外の各平面において、Ｌ３とＬ４に基づき、下記の式によりＣＩを算出した。
ＣＩ（％）＝Ｌ４／Ｌ３×１００

【0102】

なお、実施例１においては、ＰＬ３においてＣＩ制約を適用し、ＰＬ３以外の他の複数の平面においては、ＰＬ３での変化量を適用した。

【0103】

左右対称性
基準平面（ＰＬ０）において、顔の正面から後頭部を通る直線（Ｐ１を通る直線）を引く。この直線とＰ２までの距離（Ｄ１）、およびこの直線とＰ３までの距離（Ｄ２）を算出する。ＰＬ０に平行である複数の他の平面においては、ＰＬ０で描いた直線、Ｐ２およびＰ３を投射し、投射された直線と投射されたＰ２までの距離（Ｐ２の位置よりも頭部輪郭が内側にある場合は、直線と頭部輪郭までの距離）、および投射された直線と投射されたＰ３までの距離（Ｐ３の位置よりも頭部輪郭が内側にある場合は、直線と頭部輪郭までの距離）を算出する。そして、各平面においてＤ１とＤ２の差の絶対値を左右対称性として算出した。

【0104】

Ｅａｒ Ｏｆｆｓｅｔ
基準平面（ＰＬ０）において、Ｐ２を通る水平線（Ｈ１）と、Ｐ３を通る水平線（Ｈ２）を引く。２本の水平線（Ｈ１とＨ２）の距離をＥａｒ Ｏｆｆｓｅｔとして算出した。

【0105】

各指標における制約条件は、以下のとおりとした。
・各平面におけるＣＡ制約：６ｍｍ未満
・ＰＬ３におけるＣＩ制約：８０～９４％
・各平面における左右対称性制約：０に近づける
・Ｅａｒ Ｏｆｆｓｅｔ制約：０に近づける

【0106】

［実施例２］
スキャンした乳幼児の頭部形状から得られた３Ｄデータをコンピュータに取り込み、「Ｒｈｉｎｏｃｅｒｏｓ」として販売されている三次元ＣＡＤソフトにおける「Ｇｒａｓｓｈｏｐｐｐｅｒ」機能を使用して、メッシュデータを作成した。次に、所望の方法により、該頭部形状３Ｄデータにおける鼻根（Ｐ１）、左耳珠点（Ｐ２）および右耳珠点（Ｐ３）の基準位置３点を特定した。次に、基準位置３点を含む基準平面（ＰＬ０）を設定した。次に、基準平面（ＰＬ０）に平行な複数個の平面を、頂点（頭頂）方向および首方向に設定した。次に、該頭部形状３Ｄデータに基づき、所望のプログラムを用いて、ＣＡおよびＣＩを算出した。そして、スキャンした乳幼児の頭部形状３Ｄデータに対し、ＣＡ、ＣＩ、左右対称性、Ｅａｒ Ｏｆｆｓｅｔおよび首周辺の形状を制約条件としたラプラシアンスムージングを適用した。制約条件は、第１の制約条件、第２の制約条件、第３の制約条件の順で適用した。このようにして、実施例２の矯正目標頭部３Ｄデータを得た。
・第１の制約条件：「Ｅａｒ Ｏｆｆｓｅｔ制約」＋「ＣＡ制約」＋「首周辺の形状の制約」
・第２の制約条件：「左右対称性制約」＋「首周辺の形状の制約」
・第３の制約条件：「ＣＩ制約」＋「首周辺の形状の制約」

【0107】

ＣＡ、ＣＩ、左右対称性およびＥａｒ Ｏｆｆｓｅｔの算出方法は、実施例１と同じとした。首周辺の形状は、以下のとおり算出した。

【0108】

首周辺の形状
基準平面（ＰＬ０）よりも首方向の各平面（例えば、ＰＬ－１）において、任意の点（ｖｉ）（例えば、メッシュ形状の任意の頂点）を設定する。次に、設定した任意の点（ｖｉ）と、ラプラシアンスムージングを適用した後に移動した位置（ｖ’ｉ）との位置関係（移動距離）を、下記式に当て嵌め、首周辺の形状の変化量（Ｅｉ）とする。Ｅｉを、各平面において、複数点において算出する。

【数式３】

【0109】

【0110】

各指標における制約条件は、以下のとおりとした。
・各平面におけるＣＡ制約：６ｍｍ未満
・ＰＬ３におけるＣＩ制約：８０～９４％
・各平面における左右対称性制約：０に近づける
・Ｅａｒ Ｏｆｆｓｅｔ制約：０に近づける
・各平面における首周辺の形状の制約：０．３～０．５

【0111】

［参考例１］
スキャンした乳幼児の頭部形状から得られた３Ｄデータ（元データ）をコンピュータに取り込み、所望の方法により、該頭部形状３Ｄデータにおける鼻根（Ｐ１）、左耳珠点（Ｐ２）および右耳珠点（Ｐ３）の基準３点を特定した。次に、該頭部形状３Ｄデータに基づき、所望のプログラムを用いて、ＣＡおよびＣＩを算出した。そして、３Ｄ ＣＡＤソフトウェア（「Ｒｈｉｎｏｃｅｒｏｓ」として販売されている三次元ＣＡＤソフトにおける「Ｇｒａｓｓｈｏｐｐｐｅｒ」機能）を用いて、ＣＡおよびＣＩに基づく頭部形状３Ｄデータの歪みを確認しながら手作業で、スキャンした乳幼児の頭部形状３Ｄデータを調整した。このようにして、参考例１の矯正目標頭部３Ｄデータを得た。

【0112】

結果
実施例１の矯正目標頭部３Ｄデータは、参考例１の矯正目標頭部３Ｄデータと比較して、遜色のないものであった（図１０）。
実施例２の矯正目標頭部３Ｄデータは、実施例１の矯正目標頭部３Ｄデータと比較して、実際のヒト頭部形状（特に、首周辺の形状）がよりよく反映されていると考えられる（図１１）。したがって、ラプラシアンスムージングを適用するにあたり、第２の制約（例えば、首回りの制約を加えることで、実際のヒト頭部形状をよりよく反映した矯正目標頭部３Ｄデータが得られると考えられる。

【符号の説明】

【0113】

１：端末装置
１０：操作部
１１：表示部
１２：記憶部
１３：処理部
１４：入出力部
２：サーバ
２０：入出力部
２１：記憶部
２２：データ修正部
２３：メッシュデータ作成部
２４：基準位置特定部
２５：医学的指標算出部
２６：第２の指標算出部
２７：矯正目標頭部３Ｄデータ作成部
３：スキャン装置
ＮＷ：通信ネットワーク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】