BR112018073990B1

BR112018073990B1 - Método e meio legível por computador não transitório para modelagem virtual de adaptações de gengiva para correção ortodôntica progressiva

Info

Publication number: BR112018073990B1
Application number: BR112018073990-1A
Authority: BR
Inventors: Hamed JANZADEH; Eric Tyndall Guenterberg
Original assignee: Clearcorrect Operating, Llc
Priority date: 2016-05-24
Filing date: 2017-05-24
Publication date: 2023-04-18
Also published as: JP6868647B2; US10842594B2; EP3463172A4; EP3463172B1; AU2017269353A1; KR102146178B1; US20170340414A1; CA3025001A1; CN109328042B; AU2017269353B2; ES2836677T3; JP2019516522A; CN109328042A; KR20190032291A; EP3463172A1; BR112018073990A2; WO2017205484A1

Abstract

A presente invenção diz respeito a um sistema e metodologia para geração de modelos digitais que consideram a adaptação do formato da gengiva do paciente. O sistema ilustrativo utiliza uma varredura inicial da gengiva do paciente como um modelo de base, considerando o tipo e a morfologia dos dentes, o formato, a orientação e os movimentos das raízes dentro da gengiva, e outros fatores para uma perdição mais precisa das alterações no formato da gengiva através de todas as etapas do tratamento. Em particular, o sistema de forma proativa determina as áreas do modelo que serão cobertas pelo alinhador e impede alterações em tais áreas, ao passo que o formado do modelo fora destas áreas é alterado de um modo a minimizar o tamanho do modelo e para adicionar quaisquer características necessárias para a fabricação dos alinhadores.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA COM PEDIDO RELACIONADO

[001] Este pedido reivindica o benefício do Pedido Provisório US 62/340.960, depositado em 24 de maio de 2016.

ANTECEDENTES

[002] Alinhadores ortodônticos proporcionam uma alternativa pa ra os aparelhos ortodônticos tradicionais, os quais tipicamente empregam suportes conectados por arames para o realinhamento dos dentes. Os alinhadores são adequados para pacientes com dentes medianamente ou moderadamente encavalados, ou com problemas secundários de espaçamento entre os dentes. Um paciente utilizando ali- nhadores para tratamento ortodôntico periodicamente substitui o ali- nhador por um novo alinhador, progressivamente diferente, para gradualmente mover os dentes de uma primeira posição para uma segunda posição, e finalmente, em direção à posição final desejada. O curso do tratamento pode levar vários meses até alguns anos, dependendo da severidade do desalinhamento dos dentes. Os alinhadores podem ser fabricados de materiais plásticos tais como acrílico, tal como os fabricados pelo cessionário atual, ClearCorrect® LLC de Round Rock, Texas.

[003] As tecnologias atuais disponíveis para produzir alinhadores de plástico utilizados durante o tratamento ortodôntico são principalmente baseadas em uma varredura 3D da dentição atual do paciente, no planejamento do curso de tratamento pela definição do movimento dos dentes em um sistema de computador, pela impressão dos modelos dentários futuros ou antecipados correspondendo a cada etapa do tratamento, e pela utilização dos modelos para fabricar os alinhadores plásticos por termo-moldagem dos modelos impressos e/ou via outras tecnologias de fabricação, tal como impressão 3D.

[004] Um dos maiores desafios ao gerar os modelos dos dentes é predizer e incluir um modelo 3D realístico da gengiva ("gengivas") do paciente para cada etapa do tratamento. Quando reposicionando e movendo os dentes durante a pluralidade de estágios do tratamento no sistema de computador, o formato geométrico dos dentes não modifica, à medida que ele é somente um objeto sólido movido em direções finitas. Entretanto, os ossos e a gengiva realmente modificam o formato e se expandem por todo o tratamento. Os alinhadores plásticos cobrem porções da gengiva bem como dos dentes; portanto, para se estar apto a criar alinhadores que irá se ajustar de forma apropriada na boca do paciente, é crítico precisamente predizer e gerar formatos e dimensões precisos da gengiva quando criando os modelos 3D dos dentes.

[005] Atualmente existem várias tecnologias de software que aju dam na geração dos modelos de gengiva quando os dentes são movidos para criar um plano de tratamento. Algumas das tecnologias existentes geram formatos de gengiva completamente virtuais sem dobras e deformações na superfície, mas não representam de forma precisa o formato realístico da gengiva na boca do paciente; nem para a etapa inicial, nem para as etapas futuras do tratamento. Exemplos de tais sistemas incluem ClinCheck® da Align Technology de San Jose, Califórnia. Outros sistemas utilizam os formatos reais da gengiva do paciente como o ponto inicial no tratamento, o que faz os modelos iniciais se ajustarem perfeitamente, mas à medida que os dentes começam a ser mover, as atualizações para os formatos de gengiva não são precisas, e causam dobras no formato da gengiva. Exemplos de tais sistemas incluem o Ortho Analyzer da 3Shape® de Copenhague, Dinamarca.

[006] Estes sistemas conhecidos tratam as geométricas da gen- giva e dos dentes como uma única malha, a qual é rigorosamente costurada e conectada. Por consequência, estes sistemas atualizam o formato da gengiva de um modo que não irá corresponder às modificações reais da gengiva na boca do paciente à medida que os dentes são reposicionados. Como resultado, mesmo que os alinhadores a partir das etapas iniciais do tratamento se ajustem de forma apropriada, as atualizações imprecisas para os formatos da gengiva irão causar que os alinhadores para as últimas etapas do tratamento progressivamente fiquem deteriorados em relação ao encaixe.

SUMÁRIO

[007] Uma das etapas mais importantes no tratamento ortodônti- co quando utilizando alinhadores é a predição e a geração de modelos de dentes 3D precisos para cada etapa do plano de tratamento. Para gerar tais modelos, a colocação futura dos dentes e a dimensão / formato futuro da gengiva de adaptação precisam ser precisamente preditos. Uma concretização ilustrativa da presente invenção proporciona um sistema e metodologia associada para a geração de modelos digitais que consideram a adaptação do formato da gengiva do paciente baseado no plano de tratamento, nos registros do paciente e na morfologia dental. O sistema ilustrativo utiliza uma varredura inicial da gengiva do paciente como um modelo de base, levando em consideração o tipo e a morfologia dos dentes, o formato, a orientação e os movimentos das raízes dentro da gengiva, e outros fatores para uma predição mais precisa das modificações no formato da gengiva durante cada etapa do tratamento. Em particular, o sistema de forma proativa determina as áreas do modelo que serão cobertas pelo alinhador e impede modificações para tais áreas, ao passo que o formato do modelo fora destas áreas é alterado de modo a minimizar o tamanho do modelo e para adicionar características necessárias para a fabricação dos alinhadores.

[008] A metodologia gera e atualiza a dimensão / formato da gengiva, resultando em modelos mais precisos da gengiva. A habilidade de considerar as adaptações do formato da gengiva durante o tratamento ortodôntico acentua o encaixe do alinhador, diminuindo o re- trabalho nas porções da dentição.

[009] No sistema atual da invenção, dentes individuais são trata dos como objetos separados que são flutuantes dentro da gengiva. Informações tais como o tipo e disposição dos dentes, morfologia das raízes, e o tipo dos movimentos da raiz dentro do osso são utilizadas para criar um vetor de campo de força entre os modelos de raiz e a gengiva. Métodos de análise de elemento finito são então utilizados para calcular o formato atualizado da gengiva. Dados estatísticos também são analisados e utilizados para sintonia fina dos parâmetros relacionados com as forças definidas entre as raízes e a gengiva. Como resultado, um modelo realístico para como os movimentos dos dentes afetam as modificações na dimensão / formato da gengiva é criado. Adicionalmente, os alinhadores correspondentes gerados a partir de cada um destes modelos se ajustam de forma apropriada tanto nas etapas iniciais como finais do tratamento.

[0010] Aspetos de uma concretização ilustrativa da presente in venção incluem: a) recepção de um perfil oral inicial, incluindo informações espaciais de dentes e gengiva, de um paciente, b) geração de um perfil de molde inicial a partir do perfil oral, onde o perfil de molde inicial inclui representações numéricas das informações espaciais de dentes e gengiva do paciente, c) designação de uma pluralidade de pontos de controle de dente e uma pluralidade de pontos de controle de gengiva para o perfil de molde inicial, d) identificação de um primeiro vetor de campo de força para um primeiro ponto de controle de gengiva baseado em um movimento de um ponto de controle adjacente em um primeiro grupo de pontos de controle adjacentes de gengiva e de dente, onde o primeiro ponto de controle de gengiva é um mem bro da uma pluralidade de pontos de controle de gengiva, e) repetição da etapa d) para identificar os vetores de campo de força restantes para o primeiro ponto de controle de gengiva baseado nos movimentos dos pontos de controle restantes no primeiro grupo de pontos de controle de gengiva e de dente adjacentes, f) repetição das etapas d) e e) para os pontos de controle de gengiva restantes na pluralidade de pontos de controle de gengiva, g) recepção dos movimentos dos pontos de controle de dente para a pluralidade de pontos de controle de dente, h) execução da análise de elemento finito para calcular os movimentos da pluralidade de pontos de controle de gengiva em resposta aos movimentos dos pontos de controle de dente recebidos, e i) geração de um novo perfil de molde.

[0011] A área da gengiva que será coberta pelo alinhador é detec tada e precisamente preservada, enquanto o formato do modelo fora desta área é alterado de um modo a minimizar o tamanho e o modelo e para adicionar características necessárias para a fabricação dos ali- nhadores. Dentre as diferentes possibilidades para a criação do modelo de base, uma inclui utilizar um algoritmo de otimização, uma que minimiza o volume do modelo 3D é selecionada enquanto respeitando critérios em relação à altura da base em diferentes áreas do modelo. Isto leva ao consumo mínimo de materiais de impressão durante a impressão dos modelos de dentes 3D.

[0012] Com modelos mais precisos para predizer a modificação no formato da gengiva durante o tratamento ortodôntico, podem ser fabricados alinhadores que tanto cobrem algumas áreas da gengiva como se encaixam de forma apropriada na boca do paciente. Isto irá levar a alinhadores estruturalmente robustos e ao sucesso ao mover os dentes enquanto fazendo tratamento ortodôntico utilizando alinhadores de plástico transparentes.

BREVE DESCRIÇÃO DA PLURALIDADE DE VISTAS DOS DESE- NHOS

[0013] A Fig. 1 apresenta uma concretização ilustrativa de um sis tema para gerar modelos digitais que consideram a adaptação do formato da gengiva do paciente;

[0014] A Fig. 2 é um fluxograma de uma concretização ilustrativa de um método para gerar modelos digitais que consideram a adaptação do formato da gengiva do paciente;

[0015] A Fig. 3 ilustra uma vista em seção transversal ilustrativa de um perfil de dente e gengiva;

[0016] A Fig. 4 ilustra uma vista em perspectiva de um molde fa bricado utilizando o método descrito na Fig. 2; e

[0017] A Fig. 5 ilustra vistas frontais de alinhadores ilustrativos.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0018] O presente pedido descreve um sistema e método para ge rar modelos digitais que consideram a adaptação do formato da gengiva do paciente durante o tratamento ortodôntico. O perfil inicial dos dentes e da gengiva é obtido a partir de uma varredura 3-D dos dentes do paciente e da réplica da gengiva, ou de uma varredura CT da impressão dos dentes e da gengiva do paciente. O perfil inicial, junto com os movimentos dos dentes desejados, é enviado para o software que produz um novo perfil de dentes e gengiva. O software especifica, baseado nos dados estatísticos e anatômicos coletados, vetores de força entre uma pluralidade de pontos de controle de gengiva e pontos de controle de dente. Cada vetor de força representa o impacto de um movimento do ponto de controle de dente / gengiva sobre um ponto de controle de gengiva adjacente. Por integrar os movimentos desejados dos dentes com o perfil inicial, o software está apto a produzir um novo perfil que inclui os movimentos desejados dos dentes e a nova topologia da gengiva. O novo perfil pode ser enviado para uma impressora 3D para fabricação de um novo molde.

[0019] A Fig. 1 apresenta um sistema ilustrativo 100 para gerar modelos digitais que consideram as adaptações do formato da gengiva do paciente durante o tratamento ortodôntico. O sistema 100 inclui um servidor central 102, uma base de dados 104, um portal do médico 106, um computador de digitalização 110, e um computador de impressão 120. O portal do médico 106 pode ser conectado com a Internet 108. O sistema 100 pode ser implementado em vários computadores, ou integrado em um único computador.

[0020] Em algumas implementações, o servidor central 102 pode ser conectado com a base de dados 104, com o portal do médico 106, com o computador de digitalização 110, e com o computador de impressão 120. O servidor central 102 proporciona uma interface para os sistemas restantes para apropriadamente e de forma segura acessar a base de dados 104. O servidor central 102, a base de dados 104, o portal do médico 106, o computador de digitalização 110, e o computador de impressão 120 podem ser colocados geograficamente na mesma localização. Alternativamente, alguns ou todos os componentes podem se comunicar de forma remota via uma rede privada virtual.

[0021] Em algumas concretizações, o portal do médico 106 pode proporcionar para os usuários externos uma interface para envio e recepção de arquivos digitais para o servidor central 102. O portal do médico 106 pode incluir um servidor Proxy ou um firewall para regular acesso remoto e proteger o sistema 100 de intrusão hostil à rede. Usuários externos podem transmitir arquivos digitais para o portal do médico 106 através da Internet 108. Com autorização e autenticação apropriadas, o portal do médico 106 pode conceder para alguns usuários externos acesso limitado ao computador de digitalização 110 e ao computador de impressão 120.

[0022] Nas concretizações ilustrativas, a base de dados 104 pode armazenar dados digitais utilizados dentro do sistema 100. Os dados armazenados podem ser proporcionados via o servidor central 102. A base de dados 104 pode implementar aspectos de cópia de segurança de rotina local e/ou remota para os dados armazenados.

[0023] Em algumas concretizações, o computador de digitalização 110 pode ser conectado com um dispositivo de captura de imagem 112 e com um dispositivo de emissão de imagem 114. O dispositivo de captura de imagem 112 pode digitalizar um molde 118 representando uma réplica dos dentes de um paciente e do perfil de gengiva colocado em um posicionador 116. O dispositivo de emissão de imagem 114, tal como uma tela, um monitor, um vídeo, um projetor ou uma impressora, por exemplo, pode exibir a imagem digitalizada do molde 118. O dispositivo de captura de imagem 112 pode incluir uma câmera 3D, duas ou mais câmeras 2D, um scanner CT, ou raio x. Outros dispositivos para obter imagens são possíveis.

[0024] Em implementações ilustrativas, o posicionador 116 inclui uma guia de referência visual compreendendo linhas que estão dentro ou no posicionador. A guia de referência visual pode ser utilizada para rastrear localizações do molde dentro do posicionador 116.

[0025] Em algumas implementações, o computador de impressão 120 pode ser conectado com um dispositivo de fabricação de molde 122 e com um dispositivo de fabricação e alinhador 122. O dispositivo de fabricação de molde 122 e o dispositivo de fabricação de alinhador 124 podem ser impressoras 3D, por exemplo.

[0026] A Fig. 2 é um fluxograma ilustrando um método ilustrativo 200 para gerar modelos digitais que consideram a adaptação do formato da gengiva do paciente durante o tratamento ortodôntico, o qual pode ser utilizado para produzir alinhadores ortodônticos. O servidor central 102 primeiro recebe (102) o perfil dos dentes e da gengiva do paciente a partir do computador de digitalização ou de uma fonte remota. Por exemplo, o computador de digitalização 110 pode contar com o dispositivo de captura de imagem 112 para fotogramétricamente coletar informações espaciais sobre o molde 118. Em algumas concretizações, o computador de digitalização 110 pode utilizar um scanner 3-D para capturar informações espaciais se relacionando com o molde 118. O scanner 3-D Poe ser baseado em contato ou baseado em ótica. Alternativamente, o computador de digitalização 110 pode utilizar um scanner de uma tomografia computadorizada (CT) CT para digitalizar por segmentos uma impressão dos dentes e da gengiva do paciente. O computador de digitalização 110 integra várias imagens de raio x obtidas a partir da varredura CT para construção do perfil dos dentes e da gengiva do paciente. Quando da conclusão da varredura 3D ou CT, um pré-processamento pode ser executado na imagem digitalizada para garantir compatibilidade com o servidor central 102.

[0027] Em outras concretizações, o servidor central 102 pode re ceber (202) o perfil dos dentes e da gengiva do paciente em formato digital a partir de um sistema remoto via o portal do médico 106. O perfil pode ser enviado para o portal do médico 106 através da Internet 108 por um ortodontista que diretamente extraiu o perfil a partir do paciente. O perfil pode ser armazenado na base de dados 104. Alternativamente, o servidor central 102 pode obter o perfil a partir da base de dados 104. Outros métodos para recepção dos dados do perfil dos dentes e da gengiva são possíveis.

[0028] Em algumas implementações, após a recepção do perfil dos dentes e da gengiva do paciente, o servidor central 102 pode gerar (204) o perfil do molde inicial. O perfil do molde inicial inclui informações espaciais suficiente para o sistema 100, se necessário, produzir um molde de reprodução idêntico ao molde representando o perfil dos dentes e da gengiva do paciente. O perfil de molde inicial gerado pode ser de forma digital armazenado pelo sistema 100 localmente (na base de dados 104) ou remotamente.

[0029] A Fig. 3 ilustra uma vista em seção transversal ilustrativa de um perfil de dente e gengiva 300. Referindo-se às Figs. 2 e 3, em algumas concretizações, o servidor central 102 designa (206) uma pluralidade de pontos de controle nos dentes e na gengiva do perfil de molde inicial. Cada ponto de controle representa um ponto espacial nas superfícies dos dentes ou da gengiva. O número de pontos de controle designados para o perfil de molde inicial pode ser 100, 200, 500, 1000, 2000,5000, 10000, 20000, 50000, ou 100000. Outros números para os pontos de controle são possíveis dependendo do tratamento específico e da precisão desejada.

[0030] Em algumas implementações, o servidor central 102 pode designar pontos de controle de gengiva para superfícies de uma parede interna 306a e de uma parede externa 306b de uma gengiva 306. Em outras concretizações, o servidor central 102 pode designar pontos de controle de gengiva para as superfícies da parede interna 306a e da parede externa 306b da gengiva 306 e dentro da gengiva 306.

[0031] O servidor central 102 pode proporcionar um sistema de coordenadas para numericamente representar cada ponto de controle. Sistemas de coordenadas ilustrativos incluem as coordenadas Cartesianas, coordenadas cilíndricas, e coordenadas esféricas. Outros sistemas de coordenadas podem ser utilizados.

[0032] Ainda se referindo às Figs. 2 e 3, em concretizações ilustra tivas, o servidor central 102 identifica (208) um primeiro vetor de campo de força f(g1, t1) para um primeiro ponto de controle de gengiva g1 se relacionando com um primeiro ponto de controle de dente t1. O primeiro ponto de controle de gengiva g1 é próximo da parede interna 306a da gengiva 306. O primeiro ponto de controle de dente t1 pode representar um ponto espacial em uma superfície de uma porção inferior de um primeiro dente. Alternativamente, o primeiro ponto de controle de dente t1 pode representar um ponto espacial em outras por- ções do primeiro dente. O primeiro vetor de campo de força representa um movimento do primeiro ponto de controle de gengiva g1 em resposta a um movimento do primeiro ponto e controle de dente t1. Por exemplo, se uma porção superior do primeiro dente se move para o interior 302 (isto é, em direção ao meio do molde), a porção inferior do primeiro dente pode se mover para o exterior 304 (isto é, para longe do meio do molde). Por consequência, o primeiro ponto de controle de dente move t1 para o exterior. O movimento para o exterior do primeiro ponto de controle de dente t1 pode causar que o primeiro ponto de controle de gengiva g1 se mova para o exterior. O primeiro vetor de campo de força representa o movimento do primeiro ponto de controle de gengiva g1 em resposta ao movimento do primeiro ponto de controle de dente t1. Em outras concretizações ilustrativas, o servidor central 102 pode identificar (208) um vetor de campo de força diferente para o primeiro ponto de controle de gengiva g1 se relacionando com um ponto de controle de dente adjacente diferente, tal como pontos de controle de dente t2, t3 ou t4.

[0033] Ainda se referindo às Figs. 2 e 3, em algumas concretiza ções, o servidor central 102 também pode identificar (208) um vetor de campo de força para o primeiro ponto de controle de gengiva g1 que representa o movimento do primeiro ponto de controle de gengiva g1 em resposta ao movimento de um ponto de controle de gengiva adjacente. Para o primeiro ponto de controle de gengiva g1, o servidor central 102 pode identificar vetores de campo de força f(g1, g2), f(g1, g3) se relacionando com movimentos e pontos de controle de gengiva g2 e g3, ou alternativamente, identificar vetores de campo de força f(g1, g2), f(g1,g3), f(g1, g4) se relacionando com movimentos dos pontos de controle de gengiva g2, g3, e g4. No primeiro cenário, o servidor central 102 identifica vetores de campo de força se relacionando com pontos de controle de gengiva adjacentes na parede interna 306a da gengiva 306. No segundo cenário, o servidor central 102 identifica vetores de campo de força se relacionando com pontos de controle de gengiva adjacentes na parede interna 306a e na parede externa 306b da gengiva 306. Outros critérios para selecionar pontos de controle de gengiva adjacentes são possíveis.

[0034] Como apresentado nas Figs. 2 e 3, em algumas implemen tações, o servidor central 102 pode identificar (210) mais vetores de campo de força para o primeiro ponto de controle de gengiva g1. Um conjunto ilustrativo de vetores de campo de força para o primeiro ponto de controle de gengiva g1 pode incluir f(g1, t1), f(g1, t2), f(g1, t3), f(g1, t4), f(g1, g2) e f(g1, g3). Outro conjunto ilustrativo de vetores de campo de força para o primeiro ponto de controle de gengiva g1 pode incluir f(g1, t1), f(g1, t2), f(g1, t3), f(g1, t4), f(g1, g2) e f(g1, g3), e f(g1, g4). Ainda outro conjunto ilustrativo de vetores de campo de força para o primeiro ponto de controle de gengiva g1 pode incluir f(g1, t1), f(g1, t4), e f(g1, g3). Ainda outro conjunto ilustrativo de vetores de campo de força para o primeiro ponto de controle de gengiva g1 pode incluir f(g1, t1), f(g1, t4), f(g1, g3), e f(g1, g4). Um conjunto ilustrativo de vetores de campo de força para o primeiro ponto de controle de gengiva g1 pode incluir f(g1, t1), f(g1, t4), f(g1, g2), e f(g1, g3). Um conjunto ilustrativo adicional de vetores de campo de força para o primeiro ponto de controle de gengiva g1 pode incluir f(g1, t1), f(g1, t4), f(g1, g2), f(g1, g3) e f(g1, g4). Outro conjunto ilustrativo de vetores de campo de força para o primeiro ponto de controle de gengiva g1 pode incluir f(g1, t1), f(g1, t2), f(g1, t3), ..., f(g1, tN), f(g1, g2), f(g1, g3), e f(g1, g4), onde N é um número inteiro positivo. Ainda outro conjunto ilustrativo de vetores de campo de força para o primeiro ponto de controle de gengiva g1 pode incluir f(g1, t1), f(g1, t2), ..., f(g1, tN), f(g1, g2), f(g1, g3), ..., e f(g1, gM), onde M é um número inteiro positivo que pode ser o mesmo ou diferente de N. Outras combinações para o conjunto são possíveis.

[0035] A seguir, referindo-se às Figs. 2 e 3, o servidor central 102 pode identificar (212) vetores de campo de força para outros pontos de controle de gengiva. Por exemplo, para os pontos de controle de gengiva g2, g3, g4, ..., gM e pontos de controle de dente t1, t2, t3, ..., tN, o servidor central 102 identifica vetores de força f(g2, t1), f(g2, t2), f(g2, t3), ..., f(g2, tN) e f(g2, g1), f(g2, g3), f(g2, g4), ..., f(g2, gM) para os pontos de controle de gengiva g2, f(g3, t1), f(g3, t2), f(g2, t3), ..., f(g3, tN) e f(g3, g1), f(g3, g2), f(g3, g4), ..., f(g2, gM) para o ponto de controle de gengiva g3, f(g4, t1), f(g4, t2), f(g4, t3), ..., f(g4, tN) e f(g4, g1), f(g4, g2), f(g4, g3), ..., f(g4, gM) para o ponto de controle de gengiva g4, ..., e f(gM t1), f(gM t2), f(gM t3), ..., f(gM tN) e f(gM g1), f(gM g2, f(gM g3, ..., f(gM gM-1) para o ponto de controle de gengiva gM, onde os sobrescritos M e N são números inteiros positivos que são os mesmos ou diferentes. Em outras concretizações, o servidor central 102 pode identificar subconjuntos de vetores de campo de força para pontos de controle de gengiva como explicado acima.

[0036] Para cada ponto de controle de gengiva g1, g2, g3, ..., gM, o servidor central 102 identifica um conjunto de L vetores que representam o movimento de cada ponto de controle de gengiva em resposta aos movimentos dos pontos de controle de dente t1, t2, t3, ..., tN, e aos pontos de controle de gengiva gi, g2, g3, g4, ..., gM, onde L < M + N. Em algumas concretizações, alguns dos vetores podem ser expressos como equações algébricas. Outras expressões matemáticas são possíveis.

[0037] Em algumas concretizações, os vetores de campo de força podem ser identificados utilizando dados estatísticos armazenados dentro da base de dados i04. Os dados estatísticos podem estar relacionados com operações ortodônticas anteriores, com dados de pesquisa ortodôntica, com registros anatômicos de pacientes, e com simulações de computador.

[0038] Referindo-se à Fig.2, em implementações ilustrativas, o servidor central 102 recebe (214) movimentos de pontos de controle de dente para pontos de controle de dente t1, t2, t3, tN. Os movimentos de pontos de controle de dente podem ser informados manualmente por um operador no servidor central 102 via a interface gráfica com o usuário. Outro método ilustrativo para o servidor central 102 receber (214) os movimentos e pontos de controle de dente é receber os movimentos de pontos de controle de dente a partir de um sistema remoto através do portal do médico 106. Um ortodontista no sistema remoto pode informar os movimentos de ponto de controle de dente desejados em um arquivo digital. Os movimentos podem representar localizações desejadas para os dentes do paciente associadas com o perfil inicial de dentes e gengiva. A distância entre quaisquer dois pontos de controle de dente para o mesmo dente pode permanecer constante (isto é, cada dente se move como uma unidade sólida fixa). Alternativamente, o servidor central 102 também pode permitir pequenas modificações no formato do dente em resposta aos movimentos de pontos de controle de dente.

[0039] Em algumas concretizações, após receber os movimentos de pontos de controle de dente, o servidor central 102 executa (216) a análise de elemento finito (FEA) utilizando os vetores de campo de força identificados. Baseado nos movimentos individuais dos pontos de controle de dente associados e nos vetores de campo de força identificados, o servidor central 102 pode calcular o movimento geral de cada ponto de controle de gengiva. Por utilizar a FEA, o servidor central 102 pode estimar o movimento de uma gengiva, ou e uma porção da gengiva, baseado nos movimentos de pontos de controle na ou dentro da gengiva. Por exemplo, o servidor central 102 pode aproximar o movimento da parede interna 306 utilizando os movimentos médios dos pontos de controle de gengiva g1, g2, e g3. Em outro exemplo, o servidor central 102 pode aproximar o movimento de uma primeira porção da parede interna 306a entre os pontos de controle de gengiva g1 e g3 utilizando os movimentos médios dos pontos de controle de gengiva g1 e g3. Alternativamente, o servidor central 102 pode estimar a primeira porção da parede interna 306a entre g1 e g3 por assumir que um ponto entre g e g3 se move de acordo com uma média ponderada de g1 e g3. Por exemplo, assumindo uma distância de x a partir de g1 até g3, e o ponto sendo 0,4x a partir de g1, então, o movimento do ponto pode ser 0,6 (movimento de g1) + 0,4 (movimento de g3). Ainda em outro exemplo, o movimento de uma segunda porção da gengiva 306 limitada pelos pontos de controle de gengiva g1, g3 e g4 pode ser aproximada por se tirar a média dos movimentos de g1, g3 e g4. Outros métodos de aproximações são possíveis.

[0040] Referindo-se agora às Figs. 2, 4 e 5, após executar a análi se de elemento finito dos pontos de controle de gengiva designados, nas concretizações ilustrativas, o servidor central 102 gera (218) um novo perfil de molde incluindo os movimentos dos dentes e da gengiva. O novo perfil de molde pode ser utilizado para gerar um novo molde 400, o qual por sua vez pode ser utilizado, para produzir um novo alinhador para o paciente associado com o perfil inicial de dentes e gengiva. O novo alinhador, se usado pelo paciente, pode gradualmente mover seus dentes para localizações similares às localizações dos dentes no novo perfil. Um plano de tratamento completo Poe incluir 5, 10, 20 50, e 100 alinhadores. Outros números de alinhadores são possíveis.

[0041] Nas concretizações ilustrativas, o servidor central 102 pode enviar o novo perfil de molde para o computador de impressão 120 para geração do novo molde 400. O computador de impressão 120 pode instruir o dispositivo de fabricação de molde 122 para produzir o novo molde 400 baseado no novo perfil de molde.

[0042] Em algumas concretizações, o novo perfil de molde pode ser armazenado na base de dados 104. Alternativamente, o sistema 100 pode enviar o novo perfil de molde, via o portal do médico 106, para um sistema remoto.

[0043] O novo molde 400 produzido pelo dispositivo de fabricação de molde 122 do sistema 100 utilizando o novo perfil de molde pode incluir réplica dos dentes e da gengiva. Em algumas implementações, a gengiva pode se estender 2 milímetros a partir de uma linha gengival 402. Alternativamente, a gengiva pode se estender 4 milímetros, 3 milímetros, 5 milímetros, 10 milímetros, ou 15 milímetros a partir da linha gengiva 402.

[0044] Agora, referindo-se à Fig.5, o novo molde 400 pode ser uti lizado pelo sistema 100 para produzir um novo alinhador utilizando o dispositivo de fabricação de alinhador 124. Em algumas concretizações, o primeiro alinhador 502 pode ser produzido utilizando o novo molde 400, onde o primeiro alinhador inclui uma borda contornada 502a. Alternativamente, um segundo alinhador 504 pode ser produzido utilizando o novo molde 400, onde o segundo alinhador inclui uma borda nivelada 504a. Em outro exemplo, um terceiro alinhador 506 pode ser produzido pelo sistema utilizando o novo molde 400, onde o terceiro alinhador inclui uma borda estendida 506a. Outros desenhos para a borda do alinhados são possíveis.

[0045] Várias implementações foram descritas. Entretanto, será entendido que várias modificações podem ser feitas sem afastamento do espírito e do escopo desta revelação. Por exemplo, resultados preferíveis podem ser alcançados se as etapas das técnicas reveladas forem executadas em uma sequência diferente, se os componentes nos sistemas revelados forem combinados de uma maneira diferente, ou se os componentes forem substituídos ou suplementados por outros componentes. As funções, processos e algoritmos descritos neste documento podem ser executados em hardware ou software, incluindo processadores de computador e/ou circuitos programáveis configurados para executar código de programa e/ou instruções de computador para executar as funções, processos e algoritmos descritos neste documento. Adicionalmente, algumas implementações podem ser executadas em módulos ou hardware não idênticos a estes descritos. Por consequência, outras implementações estão dentro do escopo que pode ser reivindicado.

Claims

1. Método caracterizado pelo fato de que compreende as seguintes etapas executadas por um processador de computador (102): a) receber um perfil oral incluindo informações espaciais de dentes e gengiva de um paciente; b) gerar um perfil de molde inicial a partir do perfil oral, em que o perfil de molde inicial inclui representações numéricas das informações espaciais de dentes e gengiva do paciente; c) designar uma pluralidade de pontos de controle de dente e uma pluralidade de pontos de controle de gengiva para o perfil de molde inicial, em que: a pluralidade de pontos de controle de gengiva é designada para superfícies de paredes de gengiva do perfil de molde inicial, e uma primeira porção da pluralidade de pontos de controle de dente é disposta em um primeiro dente do perfil de molde inicial, d) identificar um primeiro vetor de campo de força para um primeiro ponto de controle de gengiva com base em um movimento de um ponto de controle adjacente em um primeiro grupo de pontos de controle de gengiva e dentes adjacentes; em que o primeiro ponto de controle de gengiva é um membro da pluralidade de pontos de controle de gengiva; e) repetir a etapa d) para identificar vetores de campo de força restantes para o primeiro ponto de controle de gengiva com base em movimentos de pontos de controle restantes no primeiro grupo de pontos de controle de gengiva e dente adjacentes; f) repetir as etapas d) e e) para pontos de controle de gengiva restantes na pluralidade de pontos de controle de gengiva; g) receber movimentos de pontos de controle de dente para a pluralidade de pontos de controle de dente, em que uma distância entre qualquer ponto de controle de dente na primeira porção da pluralidade de pontos de controle de dente e cada outro ponto de controle de dente na primeira porção da pluralidade de pontos de controle de dente permanece inalterada; h) executar análise de elemento finito para calcular os movimentos da pluralidade de pontos de controle de gengiva em resposta aos movimentos de pontos de controle de dente recebidos; e i) gerar um novo perfil de molde.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende produzir um molde (400) usando o novo perfil de molde.

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o molde (400) inclui gengiva 2 milímetros a partir de uma linha gengival do paciente, e/ou ainda compreende produzir um alinhador usando o molde (400), em que o alinhador inclui uma borda estendida pelo menos 2 milímetros a partir de uma linha gengival do paciente.

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que receber o perfil oral ainda compreende receber o perfil oral a partir de um computador remoto, e/ou em que receber o perfil oral ainda compreende varredura 3-D de um molde (400) inicial do paciente, e/ou ainda compreende repetir as etapas a) até i) pelo menos seis vezes para produzir seis perfis de molde diferentes.

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que ainda compreende: repetir as etapas a) até i) pelo menos seis vezes para causar produção de seis perfis de molde diferentes, causar produção de seis moldes (400) a partir dos seis perfis de molde diferentes; e causar produção de seis alinhadores a partir dos seis moldes (400).

6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que executar a análise de elemento finito ainda compreende estimar um movimento de uma porção da gengiva do paciente ao: calcular movimentos de um conjunto de pontos de controle de gengiva limítrofe à porção da gengiva do paciente, em que a pluralidade de pontos de controle de gengiva inclui o conjunto de pontos de controle de gengiva, e calcular a média dos movimentos do conjunto de pontos de controle de gengiva.

7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que executar a análise de elemento finito ainda compreende estimar um movimento de uma porção de gengiva do paciente ao: calcular movimentos de um conjunto de pontos de controle de gengiva limítrofe à porção de gengiva do paciente, em que a pluralidade de pontos de controle de gengiva inclui o conjunto de pontos de controle de gengiva, e calcular movimentos médios ponderados de pontos de amostragem dentro da porção de gengiva usando os movimentos do conjunto de pontos de controle de gengiva.

8. Meio legível por computador não transitório, caracterizado pelo fato de que possui etapas armazenadas no mesmo, em que as etapas, quando executadas por um processador (102), levam o processador (102) a: a) receber um perfil oral incluindo informações espaciais de dentes e gengiva de um paciente; b) gerar um perfil de molde inicial a partir do perfil oral, em que o perfil de molde inicial inclui representações numéricas das informações espaciais de dentes e gengiva do paciente; c) designar uma pluralidade de pontos de controle de dente e uma pluralidade de pontos de controle de gengiva para o perfil de molde inicial, em que: a pluralidade de pontos de controle de gengiva é designada para superfícies de paredes de gengiva do perfil de molde inicial, e uma primeira porção da pluralidade de pontos de controle de dente é disposta em um primeiro dente do perfil de molde inicial, d) identificar um primeiro vetor de campo de força para um primeiro ponto de controle de gengiva com base em um movimento de um ponto de controle adjacente em um primeiro grupo de pontos de controle de gengiva e dentes adjacentes; em que o primeiro ponto de controle de gengiva é um membro da pluralidade de pontos de controle de gengiva; e) repetir a etapa d) para identificar vetores de campo de força restantes para o primeiro ponto de controle de gengiva com base em movimentos de pontos de controle restantes no primeiro grupo de pontos de controle de gengiva e dente adjacentes; f) repetir as etapas d) e e) para pontos de controle de gengiva restantes na pluralidade de pontos de controle de gengiva; g) receber movimentos de pontos de controle de dente para a pluralidade de pontos de controle de dente, em que uma distância entre qualquer ponto de controle de dente na primeira porção da pluralidade de pontos de controle de dente e cada outro ponto de controle de dente na primeira porção da pluralidade de pontos de controle de dente permanece inalterada; h) executar análise de elemento finito para calcular os movimentos da pluralidade de pontos de controle de gengiva em resposta aos movimentos de pontos de controle de dente recebidos; e i) gerar um novo perfil de molde.

9. Meio legível por computador, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que ainda compreende etapas que, quando executadas pelo processador (102), levam o processador (102) a receber o perfil oral a partir de um computador remoto, e/ou ainda compreende etapas que, quando executadas pelo processador (102), levam o processador (102) a receber o perfil oral a partir de varredura 3-D de um molde (400) inicial do paciente, e/ou ainda compreende etapas que, quando executadas pelo processador (102), levam o processador (102) a repetir as etapas a) até i) pelo menos seis vezes para produzir seis perfis de molde diferentes.

10. Meio legível por computador, de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que ainda compreende etapas que, quando executadas pelo processador (102), levam o processador (102) a estimar um movimento de uma porção da gengiva do paciente ao: calcular movimentos de um conjunto de pontos de controle de gengiva limítrofe à porção da gengiva do paciente, em que a pluralidade de pontos de controle de gengiva inclui o conjunto de pontos de controle de gengiva, e calcular a média dos movimentos do conjunto de pontos de controle de gengiva.

11. Meio legível por computador, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 10, caracterizado pelo fato de que ainda compreende etapas que, quando executadas pelo processador (102), levam o processador (102) a estimar um movimento de uma porção da gengiva do paciente ao: calcular movimentos de um conjunto de pontos de controle de gengiva limítrofe à porção de gengiva do paciente, em que a pluralidade de pontos de controle de gengiva inclui o conjunto de pontos de controle de gengiva, e calcular movimentos médios ponderados de pontos de amostragem dentro da porção de gengiva usando os movimentos do conjunto de pontos de controle de gengiva.