口腔内スキャナーの仕組み

口腔内スキャナーの仕組み

 

原理 / 口腔内スキャナーの仕組み

口腔内スキャナーで使用される基本的なスキャンプロセスの概要：

口腔内スキャナーの基本的なスキャンプロセス

口腔内スキャナーは、ハンドヘルドワンドを使用し、口腔内を動かして歯とその周辺組織の画像を撮影します。スキャナーの先端には、以下のような光学部品があります：

とは 口腔内スキャナー wikipedia

  • 画像を撮影する1台以上のカメラ
  • レーザー、構造化光、またはその他の照明光源
  • 歪みを測定するレンズ、ミラー、センサー

スキャナーの先端を歯に沿ってゆっくりとドラッグすると、レーザーまたは構造化光パターンが歯の表面に投影され、画像が高速で取り込まれます。スキャニング ソフトウェア は、歯の輪郭と質感を3Dでマッピングするために、センサーによって拾われたパターンの歪みを分析する。

スキャナーが口腔内を移動する際に、数百から数千の画像が少しずつ異なる角度から撮影されます。高度な処理アルゴリズムがこの画像ストリームデータを解析し、画像をつなぎ合わせてシームレスな3Dモデルに融合させます。

スキャナーのソフトウェアは、加速度センサーとジャイロスコープのデータを使用して、画像の位置合わせを行い、動きや位置の不規則性を考慮します。これにより、初心者のユーザーでも、完全に安定した手の動きを必要とすることなく、正確なスキャンを行うことができる。

完全に処理されたスキャンデータファイルは、オープンなSTLファイルまたは独自のファイル形式としてエクスポートできます。CADソフトウェアにより 3Dモデル は、サージカルガイド、クラウン、アライナーなどの作成など、さまざまな用途に使用できます。

要約すると、口腔内スキャナーは、ワンドを使用してビデオのような画像のストリームをキャプチャし、高度なソフトウェアによって自動的に口腔解剖学的構造の詳細な3Dモデルに変換されます。このデジタル印象は、様々な歯科治療や歯科器具に利用することができます。

基本的なスキャンパターン

口腔内スキャナーで使用される基本的なスキャンパターン：

歯と口腔内の解剖学的構造を完全に把握するためには、スキャナーのワンドを口腔内を注意深く規則正しく動かす必要があります。多くの画像を効果的につなぎ合わせて正確なモデルを作成するには、適切なワンドの動きが重要です。

上の歯の場合は、後歯からスキャンを開始し、ゆっくりと前方に進むことをお勧めします。ワンドの先端は歯列弓のカーブに沿わせ、歯に密着させ、咬合面に対してわずかに角度をつけます。

下顎アーチの場合は、歯の舌側をスキャンしながら、同じ後方から前方へのパターンを使用します。ワンドは反転させますが、咬合面に対してわずかに角度をつけて保持します。

スキャナーが一定の画像を取得するため、動作はゆっくり、スムーズかつ安定したものでなければなりません。急な動きやスキャナーを歯から離すと、スキャンプロセスが中断されることがあります。

ワンドはビデオカメラのようなもので、あらゆる視点から常にフレームをキャプチャしている。そのため、複数の角度からスキャンを重ねることで、細部と精度を向上させることができます。手の届きにくい場所には、特別なポジショニングが必要な場合があります。

咬合登録では、患者が咬合を閉じている間、ワンドを静止させ、上下の歯列弓を連結させる必要があります。動きのないスキャンは、小さな孤立した部位にも使用できます。

練習を重ねることで、スキャニング・パターンは自然に身につきます。ソフトウェアは不完全さを補正することができますが、最も正確なデジタル印象のためには、適切なテクニックが鍵となります。

口腔内スキャナーでパウダーや不透明化剤をどのように使用するか：

口腔内スキャナーは、クラウンやブリッジの製作、歯列矯正の治療計画など、様々な歯科処置のために歯や口腔構造のデジタル印象を取り込むために歯科で使用される装置です。粉末や不透明化剤を使用することで、コントラストを作り出し、スキャンプロセスを改善することで、口腔内スキャナーの性能を向上させることができます。その方法をご紹介します：
 
口腔内スキャナーの多くは、歯の表面に光パターンを投影して細部をとらえます。しかし、歯のエナメル質は半透明で反射しやすいため、スキャナーのセンサーが光パターンを正確に検出することは困難です。
 
コントラストとスキャン効率を向上させるため、スキャン前に歯に微細なパウダーを塗布することがよくあります。これらのパウダーは、不透明な非反射層で一時的に歯をコーティングするように設計されています。
 
パウダー粒子は、投影された光を表面全体に均一に散乱させ、グレアスポットをなくします。これにより、スキャナーが認識しやすく、マッピングしやすい高コントラストの画像が作成されます。
 
二酸化チタンや酸化アルミニウムのパウダーが一般的に使用される。これらのパウダーは、スキャナーワンドに内蔵されたパウダーブロワーで供給されるか、別のアプリケーターで塗布されます。
 
スキャン後は、パウダーを洗い流すかエアスプレーで吹き飛ばすだけで、歯に残留物は残らない。
 
最新の口腔内スキャナーの中には、蛍光や偏光イメージングなどの代替技術を使用して、パウダーなしでコントラストを得るものもある。しかし、多くのシステムでは、最適な精度とスピードを得るために不透明化パウダーを使用するメリットがあります。
 
つまり、スキャニングパウダーは、歯の表面を一時的にコーティングして表面の細部をはっきりと見えるようにし、スキャニングできるようにすることで、口腔内スキャナーの精度を向上させる重要な方法なのである。
 

  • 反射率の低減

口腔内スキャナーは、光を利用して歯とその周辺組織の表面を撮影します。唾液や血液が付着していたり、表面が反射していたりすると、スキャンの精度が損なわれることがあります。反射を抑えるために、粉末や不透明化剤を歯に塗布します。これにより、スキャナーの撮影面がより均一になります。
  • 表面のディテールを強調する
パウダーまたは不透明化剤は歯の表面をコーティングし、細かいディテールをより見やすく明瞭にします。これは、咬合解剖学的構造、マージン、表面の凹凸など、歯の複雑な特徴を捉えるために特に重要です。コントラストが向上することで、スキャナーは歯の構造の微妙な変化をより効果的に拾い上げることができます。
  • スキャニング効率の向上
パウダーや不透明化剤を塗布することで、繰り返しスキャンする必要性が減り、スキャンプロセスがより効率的になります。コントラストと細部の認識が改善されたことで、スキャナーは必要な情報を素早く正確に取り込むことができ、歯科医療従事者と患者の双方にとって時間の節約になります。
 
  • 患者の快適性
口腔内スキャニング中に不快感や咽頭反射を感じる患者さんもいらっしゃいます。パウダーを塗布することで、表面を滑らかにし、スキャナーの先端と歯の間の摩擦を減らすことで、このような問題を軽減することができます。これにより、患者様にとってより快適で我慢しやすいスキャン体験となります。
 
  • 5.曇りを防ぐ
口腔内スキャナーは、口腔内の湿気によって曇りやすい場合があります。パウダーは乾燥剤として働き、余分な湿気を吸収し、歯の表面での曇りを防ぎます。これは特に、厳しい条件下でのスキャンや、唾液が過剰に分泌される患者を相手にする場合に有効です。
 
すべての口腔内スキャナーがパウダーや不透明化剤を必要とするわけではないことに注意することが重要です。最近のスキャナーの中には、補助剤を追加しなくても十分に機能するように設計されているものもあります。しかし、条件が最適でない場合や、コントラストやディテールの強化が重要な場合には、これらの薬剤の使用はスキャンプロセスの貴重な補助となります。歯科医療従事者は、特定の口腔内スキャナーで粉末や不透明化剤を使用する場合、メーカーのガイドラインや推奨事項に従う必要があります。
 

光／レーザーを投射し、センサーで歪みを捉える

口腔内スキャナーは、光やレーザーを歯の表面に投影するなどの高度な光学技術と高度なセンサーを利用して、口腔内の詳細なデジタル印象を取り込みます。このプロセスでは、構造化された光またはレーザーを歯とその周囲の構造に投影し、その後、この投影パターンの歪みや変形を分析して3次元デジタルモデルを作成します。この技術の一般的な仕組みは以下の通りです：
 
  • ライト・プロジェクション

口腔内スキャナーは、スキャンされる表面を照らすために、構造化光またはレーザー投影システムを使用することが多い。構造化光は、既知の光パターンを歯科構造に投影する。コヒーレントな集束光ビームを発するレーザーも一般的に使用される。

 
  • パターンの変形
投影された光またはレーザーパターンが歯の表面に接触すると、歯の構造の輪郭や地形に基づいて変形する。光パターンがどのように変形するかによって、スキャンされた表面の形状、サイズ、空間的な方向に関する情報が得られます。
 
  • センサーによる捕捉
変形された光パターンは、口腔内スキャナーに内蔵された高感度センサーによって捉えられる。これらのセンサーは、口腔構造の形状に起因する投影パターンの変化を迅速かつ正確に記録するように設計されている。
 
  • 三角測量と深度計算
このスキャナーは、三角測量として知られる原理に依存している。表面に投影された既知のパターンと、センサーがとらえた変形パターンを比較することにより、システムは歯の表面上の多数の点の3次元座標を計算することができる。このプロセスは、スキャナーが口腔内を移動する間、高速かつ連続的に繰り返される。
 
  • リアルタイム処理
取り込まれたデータは、強力な計算アルゴリズムによってリアルタイムで処理されます。これらのアルゴリズムは歪みパターンを分析し、口腔環境内の歯と軟組織の高精度の3次元デジタル表現を生成します。
 
  • デジタルモデルの作成
処理されたデータは、患者の歯、歯肉、および周囲の構造のデジタルモデルを構築するために使用されます。このデジタルモデルは操作、分析が可能で、クラウンやブリッジの設計、歯列矯正治療計画など、さまざまな歯科用途に使用できます。
 

口腔内スキャナーに光やレーザーを使用する利点には、以下のようなものがある：

 

  • 精度

構造化光やレーザーを使用することで、非常に正確で詳細なスキャンが可能になり、歯の複雑な表面の特徴も捉えることができる。
 

  • スピード

この技術は迅速なデータキャプチャを可能にし、効率的なスキャン手順に貢献する。
 

  • 非侵襲性

光やレーザーによる口腔内スキャニングは非侵襲的で、従来の印象法と比べて患者にとってより快適な体験を提供します。
 
  • リアルタイム・フィードバック
歯科医療従事者は、スキャンプロセス中にリアルタイムでフィードバックを受けることができ、包括的なデータを確実に取得することができます。
 
まとめると、口腔内スキャナーにおける投影光とセンサー技術の統合は、歯科におけるデジタル印象採得の最先端アプローチであり、精度、効率、患者の快適性を向上させる。
 

異なるアングルから複数の画像を生成する

 

口腔内スキャナーは、マルチビューイメージングと呼ばれるプロセスにより、異なる角度から複数の画像を生成します。この技術では、口腔内を様々な角度から撮影し、包括的で詳細な3次元画像を作成します。口腔内スキャナーがどのようにこれを実現するのか、その概要をご紹介します：
 
  • 複数のカメラまたは光源
口腔内スキャナーは、スキャン装置内に戦略的に配置された複数のカメラまたは光源を備えている。これらのカメラや光源は、異なる角度から同時に画像を取り込むように配置されている。
 
  • 構造化光またはレーザー投影
口腔内スキャナーの多くは、構造化光またはレーザー投影システムを使用している。これらのシステムは、スキャンされる表面に既知の光またはレーザーのパターンを投影する。前回の回答で説明したように、パターンの変形は複数のカメラで異なる角度から撮影される。
 
  • 同時画像キャプチャ
光パターンが歯や口腔構造に投影されると、カメラはそれぞれの角度から変形パターンを捉えます。この同時画像キャプチャは、口腔全体の包括的なビューを得るために非常に重要です。
 
  • 座標アライメント
口腔内スキャナーのソフトウェアは、様々な角度から撮影された画像を位置合わせして統合し、まとまりのある正確な3次元表現にします。このプロセスでは、各画像の対応するポイントをマッチングさせ、シームレスで完全なデジタルモデルを作成します。
 
  • リアルタイム処理
取り込まれた画像は、スキャナー内の強力なアルゴリズムによってリアルタイムで処理される。これらのアルゴリズムは画像を分析し、共通点を特定し、三角測量法を用いてこれらの点間の空間的関係と距離を決定する。
 
  • 連続スキャン
口腔内スキャナーは、スキャン中に口腔内を連続的に移動できるように設計されています。この移動と異なる角度からの同時撮影により、包括的かつ連続的なデータ取得が可能になります。
 
  • フィードバックと可視化
ソフトウェアは多くの場合、スキャンの進行に応じて進化するデジタルモデルを表示し、オペレータにリアルタイムフィードバックを提供します。この機能により、歯科医療従事者は、必要なすべての領域が適切にスキャンされ、データが高品質であることを確認することができます。
 
異なるアングルから複数の画像を生成する利点には、以下のようなものがある：
 
  • 総合補償
マルチビューイメージングにより、歯とその周囲の構造物のすべての面が確実に撮影され、より完全なデジタルモデルが得られます。
 
  • 精度の向上
様々な視点からの情報を取り入れることで、口腔内スキャナーは最終的なデジタル印象の精度を向上させることができる。
 
  • 効率性
同時画像取り込みとリアルタイム処理は、より効率的なスキャンプロセスに貢献し、データ取得に必要な時間を短縮する。
 
  • より良い視覚化
デジタルモデルをリアルタイムで視覚化できるため、歯科医療従事者はスキャン中に潜在的な問題を特定し、対処することができます。
 
要約すると、異なる角度からの複数の画像の生成は、口腔内スキャナーの重要な特徴であり、その精度、効率、口腔の包括的なデジタル印象を提供する能力に寄与している。
 

ソフトウェアによる画像の3Dレンダリングへの変換

ソフトウェアによる2D画像の3Dレンダリングへの変換には、3D再構成として知られるプロセスが含まれる。このプロセスは、コンピュータビジョン、医療画像、コンピュータ支援設計（CAD）など、さまざまな分野で一般的に使用されています。ここでは、この変換が一般的にどのように行われるかを概説します：
 
  • 画像取得
   - 通常、異なる視点や角度から撮影された初期画像は、3D再構成プロセスの入力データとなる。
   - 画像は、カメラ、スキャナー、その他の画像処理装置によって撮影され、多くの場合、同じ物体やシーンの異なるビューを表している。
 
  • 特徴抽出
   - このソフトウェアは、2D画像から主要な特徴や点を識別し、抽出する。これらの特徴には、コーナー、エッジ、または複数の画像間で一致させることができるその他の特徴的な要素が含まれます。
   - 特徴抽出は、異なる画像の点間の対応関係を確立し、その後の3D再構成の基礎を形成するために不可欠である。
 
  • コレスポンデンス・マッチング
   - 異なる画像から対応する点を見つけるために、マッチングアルゴリズムが採用される。これらのアルゴリズムは、ある画像の特徴が別の画像の特徴とどのように関連しているかを確立することを目的としている。
   - コレスポンデンス・マッチングの一般的な手法には、記述子（SIFTやSURFなど）を用いた特徴マッチングや、密なマッチング手法がある。
 
  • 三角測量
   - 三角測量は、複数の画像の対応する点の情報を使って、それらの点の空間上の3D座標を計算する幾何学的なプロセスである。
   - 一致した点を三角測量することで、ソフトウエアは各点の深さまたは撮像装置からの距離を決定する。
 
  • サーフェスの再構築
   - 点の3D座標が確立されると、ソフトウェアはオブジェクトやシーンを表すサーフェスメッシュを作成することができる。
   - ドロネー三角測量やマーチングキューブなど、さまざまなアルゴリズムを使用して、点を結んで連続的な表面を形成するメッシュを生成することができる。
 
  • テクスチャマッピング（オプション）
   - 元の画像に色や強度などのテクスチャ情報が含まれている場合、この情報を3Dモデルにマッピングすることで、視覚的なリアリズムを高めることができる。
   - テクスチャマッピングは、より視覚的に詳細でリアルな3Dレンダリングを作成するのに役立ちます。
 
  • 後処理と洗練
   - 3Dモデルを改良するために、追加のポスト処理ステップを適用することができる。これには、サーフェスのスムージング、ノイズの低減、欠落データの補填などが含まれます。
 
  • 視覚化
   - 最終的な3Dモデルは、適切なソフトウェアを使用して視覚化することができます。ビジュアライゼーション 用具 これにより、ユーザーは再構築された3Dシーンやオブジェクトを操作し、探索することができる。
 

このプロセスは、バーチャルリアリティのための物体の3Dモデルの再構築から、医療用画像データからの解剖学的モデルの生成まで、さまざまな用途で広く使用されている。採用される具体的なアルゴリズムや技術は、用途や入力データの特性によって異なる。

画像をつなぎ合わせて完全なモデルにする。

 

画像をつなぎ合わせて完全なモデルを作成するには、複数の画像を組み合わせる必要があり、多くの場合、シーンやオブジェクトのシームレスで包括的な表現を作成するために、オーバーラップしているか、異なる視点から撮影されている。このプロセスは、パノラマ写真、医療画像、コンピュータビジョン、その他の分野で一般的に使用されています。ここでは、一般的な画像ステッチングの方法について説明します：
 
  • 画像の位置合わせ
   - スティッチングの前に、画像を適切に位置合わせすることが重要です。これには、各画像の位置、回転、スケールを調整し、複数の画像間で対応する特徴が正確に一致するようにすることが含まれます。
   - 正確な位置合わせのためには、キーポイントやコーナーのマッチングなど、特徴に基づく方法がしばしば採用される。
 
  • フィーチャーマッチング
   - フィーチャーマッチングでは、隣接する画像の重なり合う領域にある特徴的な点やパターンを特定する。これらの特徴は、画像を位置合わせするためのアンカーポイントとして機能する。
   - 一般的な特徴マッチング技術には、SIFT（Scale-Invariant Feature Transform）やSURF（Speeded-Up Robust Features）のような記述子を使用するものがある。
 
  • ホモグラフィ推定
   - 2つの画像の対応する特徴間の関係は、ホモグラフィと呼ばれる数学的変換によって記述される。この変換は、画像を正確に位置合わせするために必要な並進、回転、スケーリングをカプセル化します。
   - RANSAC (Random Sample Consensus)のようなアルゴリズムは、特に外れ値や特徴マッチングのエラーに対処する場合に、ロバストにホモグラフィを推定するためにしばしば採用される。
 
  • 画像のワーピング
   - ホモグラフィが決定されると、各画像は参照画像と整列するようにワープまたは変換されます。これには、計算された変換を画像内のすべてのピクセルに適用する必要があります。
   - 画像ワーピングの一般的な方法には、バイリニア補間や、画質を保持するためのより高度な技術が含まれる。
 
  • ブレンド
   - ブレンドは、ステッチされた画像間の移行領域に対応し、スムーズで視覚的にまとまりのある結果を保証します。重なり合う領域は、目立つ継ぎ目をなくすためにブレンドされることがよくあります。
   - フェザリングやマルチバンドブレンドのようなテクニックは、境界のピクセル値を徐々にブレンドするために使用される。
 
  • グローバル最適化（オプション）
   - 場合によっては、大域的最適化ステップを適用して、画像セット全体を同時に考慮してスティッチングを洗練させることもある。これにより、スティッチングされたモデルの全体的なアライメントと一貫性が改善されます。
 
  • 後処理
   - 後処理ステップには、色補正、コントラスト調整、アーチファクトの除去などが含まれ、スティッチングされた画像またはモデルの視覚的品質を向上させることができる。
 
  • 出力
   - 最終的なスティッチング・モデルは、多くの場合、パノラマ画像やより大きな合成画像の形で、スティッチング・プロセスの出力となる。このモデルは、入力画像のシームレスな統合を表します。
 
画像のスティッチング技術は、アプリケーションの特定の要件、入力画像の特性、および所望の出力形式に基づいて変化する可能性があります。OpenCVやAdobe Photoshopのような高度なソフトウェアツールやライブラリは、画像スティッチングのための機能を提供しています。
 

なぜスキャナーは精度を高めるために白色光や青色光を使うことが多いのですか？

 

口腔内スキャナーは、これらの波長の光学的特性や歯科表面との相互作用に関連するいくつかの理由により、精度を高めるために白色光や青色光を使用することが多い。主な理由は以下の通りです：
 
  • 最適な散乱特性
   - 白色光と青色光は、他の色に比べて波長が短いため、細部を撮影するのに理想的です。波長が短いほど散乱特性に優れ、光が歯や軟組織の表面の特徴とより効果的に相互作用できるようになります。
   - 光の散乱は、歯の解剖学的構造、縁、その他の重要な構造など、複雑な表面の詳細を捉えるのに役立つ。
 
  • 奥行き知覚の向上
   - 青色スペクトルのような短い波長は、奥行き知覚を向上させます。これは、歯の表面の3次元構造を正確に捉えるために非常に重要です。
   - 口腔の真の解剖学的特徴を反映した精密なデジタルモデルを作成するためには、奥行きを正確に認識する能力が不可欠です。
 
  • 反射とグレアの低減
   - 白色光や青色光は、長波長に比べて反射やグレア（まぶしさ）の影響を受けにくい。反射やグレアは、不要なハイライトや影を作り出し、スキャンの精度を妨げる可能性があります。
   - 反射の影響を受けにくい波長の光を使用することで、口腔内スキャナーはより鮮明な画像を得ることができ、スキャンプロセスにおけるエラーの可能性を減らすことができる。
 
  • 色の差別化
   - 白色光は広範な色のスペクトルを含むため、色の識別が容易です。これは、歯の表面の微妙な色の違いを区別したり、異常を特定したりすることが不可欠な歯科治療において重要な意味を持ちます。
   - 特に青色光は、スキャンされた表面と周辺組織とのコントラストを強調する能力があるため、しばしば選択される。
 
  • 発熱が少ない
   - 白色光と青色光は、他の光源に比べて一般的に発熱が少ない。これは、口腔内スキャナーが敏感な口腔組織に近接している場合に有利です。発熱を最小限に抑えることで、スキャンプロセス中の患者の快適性と安全性を確保することができます。
 
  • 光センサーとの互換性
   - 口腔内スキャナーは多くの場合、反射光を捉えてデジタル印象を生成するために光学センサーを使用します。白色光と青色光は、これらの光学センサーの感度とスペクトル反応に適しており、正確で信頼性の高いデータキャプチャに貢献します。
 
  • 臨床的考察
   - 白色光と青色光は歯科の臨床現場で一般的に使用されており、これらの光源で動作するように設計された口腔内スキャナーは、既存の臨床慣行に適合しています。これにより、歯科医院で確立されたワークフローや照明条件との互換性が保証されます。
 
白色光と青色光が頻繁に使用されていますが、技術の進歩により、精度と性能をさらに高めるために、異なる波長や色の組み合わせを活用した口腔内スキャナーが開発される可能性があることは注目に値します。光源の選択は口腔内スキャナーの重要な設計上の考慮事項であり、メーカーは歯科用途における利点に基づいて最適な波長を慎重に選択しています。
 

IRカメラとジャイロスコープ／加速度計のデータを活用した。

 
先進的な口腔内スキャナーの中には、可視光源による画像処理に加え、赤外線（IR）カメラやジャイロスコープ、加速度計などのセンサーを搭載し、性能を向上させているものもあります。これらの技術がどのように活用されているかをご紹介します：
 
  • IRカメラ
   - 赤外線カメラは口腔内スキャナーに組み込まれることもあり、人間の目に見える以上の情報を捉えることができる。
   - IR画像は、可視光線下でははっきりと見えない表面の詳細や特徴を捉えるのに特に役立ちます。補完的なデータを提供することで、デジタル印象の全体的な精度を高めることができます。
   - IR画像は、口腔構造をより包括的かつ詳細に表現するために、可視光線データと組み合わされることが多い。
 
  • ジャイロスコープと加速度センサーのデータ
   - ジャイロスコープと加速度計は、スキャナーの向きと加速度をリアルタイムで測定するモーションセンシングデバイスである。
   - 口腔内スキャナーは、スキャンプロセス中のスキャナーの動きや位置を追跡するために、このデータを利用することができる。この情報は、撮影された画像または点群間の空間的関係を正確にマッピングするために極めて重要である。
   - リアルタイム・トラッキングは、スキャナ・ソフトウェアがキャプチャされたデータを動的に調整・整列させるのに役立ち、3Dモデルがスキャンされた表面の実際の向きや位置を正確に表現することを保証します。
 
  • ダイナミック画像登録
   - ジャイロスコープと加速度センサーからのデータは、動的な画像登録に使用することができます。これは、スキャナのリアルタイムの動きと向きに基づいて、入力された画像を継続的に位置合わせして登録することを含む。
   - 動的画像レジストレーションは、スキャナーが高速で移動したり、複雑な軌跡を描く場合でも、シームレスで正確な3Dモデルの作成に貢献します。
 
  • アーティファクトの低減
   - ジャイロスコープと加速度計のデータは、モーションアーチファクトの低減に役立ちます。モーションアーチファクトは、スキャニングプロセス中のスキャナーの動きによって発生し、最終的なデジタル印象の精度に悪影響を及ぼします。
   - リアルタイムで動きを補正することで、これらのセンサーはアーチファクトを軽減し、スキャンした表面をよりきれいで正確に表現するのに役立つ。
 
  • ユーザー・エクスペリエンスの向上
   - ジャイロスコープと加速度センサーを統合することで、オペレーターにリアルタイムフィードバックを提供し、全体的なユーザーエクスペリエンスを向上させます。歯科医療従事者は、スキャン中にスキャナーの動きとアライメントをモニターすることができ、すべての領域が適切にカバーされていることを確認できます。
   - このリアルタイムのフィードバックは、より効率的で効果的なスキャン手順に貢献する。
 
可視光イメージング、赤外線テクノロジー、モーションセンサーを組み合わせることで、堅牢で正確な口腔内スキャンシステムを構築することができます。これらの技術は相乗的に作用し、口腔構造の正確な3Dデータを取得し、動きに関連するエラーを低減し、臨床現場における口腔内スキャナーの全体的な使いやすさと性能を向上させます。
 

ステレオ写真測量の三角測量プロセス

 

ステレオ写真測量は、複数の視点から撮影された画像を分析することによって、物体やシーンに関する3次元情報を得るために使用される技術である。このプロセスには三角測量が含まれ、3D空間における点の位置は、2つ以上の画像への投影を測定することによって決定されます。ここでは、ステレオ写真測量による三角測量のプロセスを順を追って説明します：
 
  • 画像取得
   - ステレオ写真測量は、対象物やシーンの少なくとも2つの画像を異なる視点から取得することから始まります。これらの画像は、両方のビューで共通の特徴が見えるようにオーバーラップしている必要があります。
 
  • キャリブレーション
   - 三角測量の前に、カメラのパラメータを較正しなければならない。キャリブレーションは焦点距離、主点、レンズの歪みなどのカメラの固有パラメータを決定することを含む。このステップは正確な三角測量には欠かせない。
 
  • フィーチャーマッチング
   - オーバーラップする画像内の対応する特徴が特定される。これらの特徴には、点、角、または画像間で容易に照合できるその他の特徴的なパターンを含めることができる。
   - 特徴照合は一般的にコンピュータビジョン技術を用いて行われ、SIFT（Scale-Invariant Feature Transform）やSURF（Speeded-Up Robust Features）などのアルゴリズムがこの目的のために一般的に採用されている。
 
  • エピポーラ幾何学
   - エピポーラ幾何学は、同じシーンの2つのビュー間の幾何学的関係を記述する。画像平面とエピポーラ平面の交線であるエピポーラ線を定義する。
   - エピポーラ形状は、対応する点の探索を制約するのに役立ち、マッチングプロセスをより効率的にする。
 
  • 三角測量
   - 三角測量はステレオ写真測量における重要なステップである。2つ以上の画像の対応する点と既知のカメラパラメータがあれば、シーン内の点の3D座標を計算することができる。
   - 三角測量プロセスでは、カメラの中心から各画像の対応する点を通る線を伸ばし、3D空間で交点を見つける。その交点が三角点である。
 
  • バンドル調整（オプション）
   - バンドル調整は、カメラパラメータと3D座標を同時に改良する最適化プロセスです。このステップは、三角測量プロセスにおける誤差を最小限に抑えることで、3D再構成の全体的な精度を向上させるのに役立ちます。
 
  • 3Dモデルの生成
   - 三角測量が完了すると、物体やシーンの表面を表す高密度の3D点セットが得られる。これらの点をさらに処理して3Dメッシュや点群を作成し、ジオメトリの詳細な表現を提供することができます。
 
  • テクスチャマッピング（オプション）
   - 画像に色情報が含まれている場合は、テクスチャマッピングを適用して色情報を3Dモデルに投影し、視覚的なリアリズムを高めることができる。
 
ステレオ写真測量は、写真測量、コンピュータビジョン、3D再構成など、さまざまな分野で広く使われている。地形マッピング、文化遺産の記録、仮想現実や拡張現実環境用の3Dモデルの作成などの用途に不可欠な技術である。
 

使用前のスキャニングワンドの校正手順。

 

使用前にスキャニングワンドをキャリブレーションすることは、口腔内スキャナーで取り込んだデータの正確性と信頼性を確保する上で非常に重要なステップです。キャリブレーションはスキャナーの測定値のばらつきや歪みを補正し、その後のスキャンをより正確にします。スキャニングワンドのキャリブレーションの一般的な手順は以下の通りです：
 
  • スキャナの電源を入れる
   - まず、口腔内スキャナーとイメージングユニットやコントロールコンソールなどの関連ハードウェアの電源を入れます。
 
  • 校正ツールまたはターゲットの準備
   - ほとんどの口腔内スキャナーにはキャリブレーションツールやターゲットが付属しています。これは特別に設計されたパターンや寸法が既知の物体である。キャリブレーション・ツールが清潔で、キャリブレーション・プロセスに影響するようなゴミがないことを確認してください。
 
  • 校正ツールを視野に入れる
   - スキャナの視野内にキャリブレーションツールを配置します。十分な照明があり、スキャナがキャリブレーションツール全体をはっきりと見渡せることを確認してください。
 
  • 校正モードの開始
   - スキャナのキャリブレーションモードまたはキャリブレーション設定にアクセスします。これには、スキャナのユーザーインターフェースまたはソフトウェアをナビゲートする必要があります。
 
  • 画面の指示に従う
   - スキャナーは通常、キャリブレーション・プロセスを案内する画面上の指示を提供します。これには、キャリブレーション・ツールを特定の位置や方向に配置するよう促すプロンプトが含まれる場合があります。
 
  • キャリブレーション画像のキャプチャ
   - 校正プロセス中、スキャナーは校正ツールを様々な角度から撮影します。その目的は、スキャナーの光学系とセンサーが較正ツールの既知の形状をどのように認識するかを記録することです。
 
  • 分析と調整
   - スキャナーのソフトウェアは取り込まれた較正画像を分析し、較正ツールの予想される位置と寸法と比較します。不一致が検出された場合、ソフトウェアはスキャナーの内部パラメーターを調整してエラーを修正します。
 
  • 校正精度の確認
   - 較正プロセスが完了した後、スキャナによっては検証ステップを提供します。このステップでは、キャリブレーションが正常に行われたことを確認するために、検証ツールまたは既知の参照物体をスキャンします。
 
  • 校正結果の文書化
   - 校正の結果は、調整内容や検証結果も含めて文書化するのがよい方法です。スキャナーによっては、キャリブレーションレポートを自動的に作成するものもあります。
 
  • 定期的な校正チェック
    - 精度を維持するため、定期的にスキャナーをチェックし、再校正してください。キャリブレーション・チェックの頻度は、メーカーの推奨、使用パターン、環境条件によって異なる場合があります。
 
  • 校正品質保証
    - 先進的な口腔内スキャナーの中には、品質保証機能を内蔵しているものがある。このような機能には、定期的なセルフチェックや、スキャナーが期待される性能からの逸脱を検出した場合にユーザーに警告を発するものがある。
 
これらのステップに従うことで、毎回使用する前に口腔内スキャナーを正確にキャリブレーションすることができ、デジタル印象の精度と歯科治療全体の成功に貢献します。ご使用の口腔内スキャナーのモデルに関する具体的なキャリブレーション方法については、必ずメーカーのガイドラインや文書を参照してください。
 
 
 

口腔内スキャナーの仕組みに関するよくある質問（FAQ）：

 

口腔内スキャナーは、歯科医が患者の歯や口腔構造の詳細な3D画像を撮影するために使用する装置です。


口腔内スキャナーは、高度な光学技術を使用して、患者の口の中をスキャンしながら1秒間に何千枚もの画像を撮影します。これらの画像をつなぎ合わせて、精密な3Dモデルを作成します。


  • 典型的なコンポーネントには、カメラ付きハンドヘルドワンド、光源、撮影した画像を処理するソフトウェアなどがある。


口腔内スキャナーは、患者にとって不快な従来の印象採得を不要にします。また、クラウン、ブリッジ、アライナーなどの様々な歯科処置のための高精度のデジタルモデルを提供します。


口腔内スキャナーは安全です。非侵襲的に設計されており、有害な放射線を発することはありません。


スキャンにかかる時間は症例の複雑さによって異なるが、一般的なスキャンは通常数分で終了する。


口腔内スキャナーは驚くほど多機能ですが、すべての歯科処置に適しているとは限りません。歯科医師は、あなたの特定のニーズに基づいて最良の方法を決定します。


口腔内スキャナーの適用範囲は、ご加入の歯科保険プランによって異なります。保険の適用範囲については、加入している保険会社に確認するのが一番です。


口腔内スキャナーは、最適な性能で長持ちさせるために、メーカーの指示に従って適切に洗浄し、メンテナンスする必要があります。


口腔内スキャナーはその精度の高さで知られており、ミクロン単位の精度で測定できることが多い。