Claude Opus 5.5は歯科模型STLからクラウンを設計できるのか？

歯科の模型STLをAIに渡したら、どこまで読み取れるのか。形を眺めて説明するだけでなく、形成歯を探し、隣在歯や対合歯との関係を考え、独立したクラウンのデータまで作れるのか。今回はClaude Opus 5.5で試しました。

最初から「36のクラウンを作って」と伝えたわけではありません。まず上下顎のSTLだけを渡し、対象部位を自分で判断してもらうところから始めています。完成形だけを見るより、何を根拠に判断し、どこで修正が必要になったかを追うほうが、今回の実験は面白いと感じました。

上下顎STLだけを渡し、段階を分けて進める

入力はSirona CEREC / inLabから出力した上下顎の模型STLです。初期の解析では歯番や対象歯の正解を教えず、形状からどこまで判断できるかを見ました。患者の臨床情報や、人間が追加した歯冠形態・設計値は与えていません。

なお今回は、追加クレジットを消費するFableは使用していません。

進め方は3段階に分けました。最初は読み込みと概況の解析、次に形成歯・マージン・対合関係の詳細確認、最後にクラウン生成です。解析段階でいきなり設計に進まないよう、最初の2回は「STLを作成しない」と明記しました。

今回Claudeに送ったプロンプト

下記は実際に送った3段階の指示です。長い文章ですが、AIに任せた範囲と、人間側が与えた条件を残すため、全文を掲載します。

STLから何を読み取ったのか

まず、3Dメッシュとして読むところから

Claudeは上下顎をBinary STLとして読み込み、三角形数、頂点数、外形寸法、メッシュの状態を調べたと報告しています。ヘッダーからCEREC / inLab出力であることも確認した、という内容でした。単なる画像の印象ではなく、メッシュの座標や断面を使って解析を進めた点が出発点になります。

形成歯と判断したのは36相当部

下顎臼歯部でClaudeが着目したのは、咬頭や裂溝がなく、咬合面が平坦で、周囲に全周性の段差がある部位でした。さらにソーカットと歯型トリミングの形態を合わせて、全部被覆冠用に形成された支台歯と判断しています。

歯列内の並びから、対象を下顎左側第一大臼歯、FDIの36相当部と推定しました。ここは臨床情報で確定した歯番ではなく、元データが左右反転されていないことなどを前提にした形状上の判断です。その後の生成指示で、人間側もこの36相当部を対象にすると明示しました。

対合は主に26。見ているのは静的な位置関係

上下顎の位置関係を調べ、対象部位の咬合面の大部分が26と対向すると判断しています。隣在歯35・37との近遠心スペースに加え、対合面までの距離を解析し、後の咬合面調整に使っています。

ただし、ここで扱ったのは与えられた上下顎STLの静的な関係です。顎運動や側方・前方運動まで確認できたわけではありません。画像上で対合していることと、実際の機能時に問題がないことは分けて考える必要があります。

マージンはK線とD線を区別。一部は補間

支台歯周囲を多数の断面に分け、Claudeは2つの線を区別しました。K線をフィニッシュライン候補、D線を歯型トリミングによるアンダーカット部と判断しています。模型にある段差をすべてクラウンの終端として扱ったわけではありません。

一方で、全周をそのまま追跡できたという報告ではありません。ソーカットの影響がある遠心部は、周囲の形状から補間しています。報告ではおよそ49〜95度の範囲、全周の約13％に当たります。ここは実測形状を直接追えた部分と、連続する線になるよう近似した部分が混在しています。

35・37についても、位置だけでなく辺縁隆線の高さや隣接面コンタクトの位置を解析しています。対象歯を単独で作るのではなく、周囲に収まる形へ調整するための情報として使われました。

重要な条件：反対側46を参考にするよう、こちらから伝えている

当初は、AI自身がどこまで歯冠形態を作れるかを見たいと考えていました。ただし最終プロンプトには、こちらが「可能であれば反対側46の形態を参考にしてください」と書いています。この一文で、対側同名歯を出発形態として利用できる条件を与えました。

Claudeの最終報告でも、反対側46の歯冠を左右反転し、35・37の位置に合わせて配置したと説明されています。そのままコピーして終わるのではなく、支台歯36、隣在歯35・37、対合歯26に合わせて変形・調整しています。

別に行ったGPT / Astraの実験では、対側歯を参考にするようにも、参考にしないようにも明示していません。実際に何を使ったかに加え、指示の条件も異なります。現時点で完成形だけを並べて、モデル性能の優劣を結論づけることはできません。

クラウンの生成は、一度で終わらなかった

設計の大筋は、支台歯から内面を作り、46を参考にした外面を周囲へ合わせ、両者をつなぐ流れです。Claudeの報告を整理すると、次の処理になります。

1. 支台歯表面と暫定セメントスペースから内面を生成。
2. 反対側46を左右反転し、歯冠外形の出発形態に使用。
3. 35・37の位置関係へ合わせて配置。
4. 対合26との過大な干渉を避けるよう調整。
5. 近遠心の隣接面コンタクトを調整。
6. 辺縁隆線の高さを周囲へ合わせる。
7. 内外面の関係を確認し、クラウン厚みを調整。
8. 歯頸部の張り出しを整える。
9. 表面を平滑化。
10. 閉鎖性や交差などを再検証し、STLを出力。

縦のストライプ、舌側の折れ、局所的な膨らみ

処理ログには、形を一度作ったあとに何度も戻って修正する様子が残っています。輪郭を別々に再サンプリングしたことでプロファイルがずれ、表面に縦方向のストライプが出た場面がありました。マージンを固定しながら平滑化し、再計算しています。

そのほかにも舌側面の折れや、歯頸部の局所的な膨らみが現れました。参考にした形態に周辺の歯肉形状が混ざることや、平滑化によって輪郭が回り込むことが原因として検討されています。対合歯だけを基準に配置した案では35との大きな干渉が生じ、隣在歯との関係を基準に配置し直しています。

数値に問題が出ても、それが本当の干渉とは限らない

法線方向の扱いによって、実際には外側の点を食い込みと判定した場面もありました。Claudeはwinding numberというメッシュ内外の判定を使い、形状の問題と距離計算上の問題を切り分けています。単に数値が小さくなればよい、という処理ではありませんでした。

咬合の近接範囲が広すぎる問題や、マージン付近の微小な内外面交差も修正対象になっています。接触マップの配色も見直され、近接・食い込み・離開を読み分けるための表示に調整されました。

今回興味深かったのは、この往復です。Pythonによる形状処理、数値検証、問題の検出、修正、再検証が繰り返されていました。ただし、AIが自分で問題を見つけたことと、残る問題をすべて見つけたことは同じではありません。

Claudeが設定・報告した主な数値

すべての計算値を並べる代わりに、今回の設計を読むうえで関係するものをまとめました。いずれもClaudeが今回のSTLに対して暫定設定・計測した値です。Dentoryが臨床用の設計値として推奨するものではありません。

「接触」と記載された領域も、ここでは一定距離以内の点を集めた数値上の近接領域です。最小距離がプラスであることからも、実物の咬合紙や接触圧を確認した結果ではないことが分かります。隣接面の食い込みについても、模型上での接触の強さを測った値ではありません。

閉じたSTLとして成立した、という報告

最終報告では、Binary STLとして三角形372,240枚、頂点186,122個のクラウンを出力しています。連結成分は1、境界辺0、非多様体辺0、面積ゼロの面0で、向きのそろった閉じたメッシュとされています。

これは少なくとも、独立したクラウン形状を3Dデータとして生成できたという報告です。一方、閉じたSTLとして成立していることと、臨床的に適合するクラウンであることは全く別です。メッシュの検証項目が通っても、挿入できるか、加工できるか、模型上でどう当たるかまでは確定しません。

残っているのは、加工と実物でしか確認できない部分

マージン近傍のごく薄い部分には注意が残ります。報告には、内外判定の一部が極薄のマージン近傍で不安定になることも記載されています。補間したフィニッシュライン、工具による加工再現性、挿入方向や内面の適合は、出力画像だけでは評価し切れません。

静的な対合関係に収めた形態であることや、37と比べた高さ、コンタクトの位置も実物で見たい点です。数字が整っていることだけで、通常の製作工程へそのまま使えるとは考えていません。

次回は、このSTLを実際にミリングする

今回はClaude Opus 5.5がクラウンを設計し、STLとして出力したと報告するところまでを記録しました。マージン、コンタクト、咬合、厚みの数値検証も行われていますが、画像と報告だけでは分からないことが残っています。

次回は、このSTLを実際にミリングします。模型へ装着し、マージン適合、隣接面コンタクト、挿入方向、内面適合、咬合、歯冠形態を歯科技工士の目で確認します。

AIが作ったクラウンは、本当に模型へ入るのか。続きはDentory実験室で検証します。

本記事は研究・比較実験の記録です。掲載数値はClaudeの報告であり、生成データの臨床適合や製造適性を保証するものではありません。