BR9816333B1

BR9816333B1 - processos para fabricar uma pluralidade de acessàrios de ajuste de posiÇço incrementada dentÁria, para fabricar um acessàrio dentÁrio e para facilitar a criaÇço de um plano para uso na fabricaÇço de acessàrios de tratamento dental de reposicionamento de dente, incluindo a produÇço de conjunto de dados digitais representando uma pluralidade de disposiÇÕes de dente.

Info

Publication number: BR9816333B1
Application number: BRPI9816333-7A
Authority: BR
Inventors: Muhammad Chishti; Apostolos Lerios; Brian Freyburger; Kelsey Wirth; Richard Ridgley; Andrew Beers; Chase Garfinkle
Priority date: 1997-06-20
Filing date: 1998-06-19
Publication date: 2013-06-04
Also published as: AU2011253781A1; EP2295005B1; US20040110110A1; CA2654854A1; CN101006943B; US20120244488A1; ES2379538T3; JP2007181717A; CN101006941B; ATE249178T1; CN101011295B; PT989828E; EP2295004A1; KR100667463B1; AU2011253781B8; DE69818045D1; JP3620048B2; US6626666B2; JP2005021714A; ES2367283T5

Description

"PROCESSOS PARA FABRICAR UMA PLURALIDADE DE ACESSÓRIOS DE AJUSTE DE POSIÇÃO INCREMENTADA DENTÁRIA, PARA FABRICAR UM ACESSÓRIO DENTÁRIO E PARA FACILITAR A CRIAÇÃO DE UM PLANO DE TRATAMENTO DENTAL DE REPOSICIONAMENTO DE DENTE, INCLUINDO A PRODUÇÃO DE CONJUNTO DE DADOS DIGITAIS REPRESENTANDO UMA PLURALIDADE DE DISPOSIÇÕES DE DENTE" (Dividido do PI 9810051- 3, depositado em 19/ 06/ 98).

A presente invenção é uma continuação em parte do pedido de patente U.S. No. 08/947.080; depositado em 8 de outubro de 1997, que reivindica prioridade do pedido provisório No. 60/050.342; depositado em 20 de junho de 1997, as descrições totais dos quais são incorporadas aqui por referência.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO 1. Campo da Invenção

A presente invenção é relacionada geralmente com o campo de ortodontia. Mais particularmente, a presente invenção se refere a um processo e sistema para o movimento de dentes de forma incrementada de uma disposição de dente inicial para uma disposição de dente final. O reposicionamento de dentes por razões estéticas ou outras

razões é realizado de forma convencional pela utilização do que se refere normalmente como "aparelho". Os aparelhos compreendem uma variedade de acessórios tais como suportes, arcos, ligaduras, e anéis em O. A fixação de acessórios em dentes de um paciente é uma empreitada tediosa e demorada que exige muitas consultas com o ortodontista. Consequentemente, o tratamento convencional de ortodontia limita a capacidade do paciente de um ortodontista e torna o tratamento ortodôntico bem caro.

Antes da fixação do aparelho nos dentes de um paciente, pelo menos uma consulta é tipicamente programada com o ortodontista, dentista,

PI9816333-7 e/ou laboratório de raio X de forma que os raios X e as fotografias dos dentes do paciente e da estrutura da mandíbula sejam feitos. Além disso durante esse encontro preliminar, ou possivelmente em uma consulta posterior, um molde de alginato dos dentes do paciente é tipicamente feito. Esse molde fornece um modelo dos dentes do paciente que o ortodontista utiliza em conjunto com os raios X e as fotografias para formular uma estratégia de tratamento. O ortodontista então programa tipicamente uma ou mais consultas durante as quais o aparelho será fixado dos dentes do paciente.

Na consulta durante a qual o aparelho é primeiro fixado, as superfícies dos dentes são inicialmente tratadas com um ácido fraco. O ácido otimiza as propriedades de aderência das superfícies dos dentes para os suportes e tiras que devem ser unidos às mesmas. Os suportes e tiras servem como âncoras para outros acessórios que serão adicionados posteriormente. Depois da etapa do ácido, os suportes e as tiras são cimentados nos dentes do paciente utilizando um material de união adequado. Nenhum acessório de indução de força é adicionado até que o cimento esteja assentado. Por essa razão, é comum que o ortodontista programe uma consulta posterior para garantir que os suportes e tiras sejam bem unidos aos dentes.

O acessório de indução de força básico em um conjunto convencional de aparelho é o arame arqueado. O arame arqueado é resiliente e é fixado aos suportes por meio de fendas nos suportes. O arame arqueado une os suportes e exerce forças nos mesmos para mover os dentes com o tempo. Arames torcidos ou anéis em O elastoméricos são comumente utilizados para reforçar a fixação do arame arqueado aos suportes. A fixação do arame arqueado aos suportes é conhecida da técnica de ortodontia como "ligação" e os arames que são utilizados nesse procedimento são chamados de "ligaduras". Os anéis em O elastoméricos são chamados "plásticos".

Depois que o arame arqueado está no lugar, as consultas periódicas com o ortodontista são necessárias, durante as quais o aparelho do paciente será ajustado pela instalação de um arame arqueado diferente possuindo propriedades de indução de força diferentes ou pela substituição ou aperto das ligaduras existentes. Tipicamente, essas consultas são programadas a cada três a seis semanas.

Como ilustrado acima, o uso de aparelhos convencionais é um processo tediosa e demorado e exige muitas visitas ao consultório do ortodontista. Ademais, a partir da perspectiva do paciente, o uso de aparelho é feio, desconfortável, apresenta um risco de infecção, e torna a escovação e a utilização de fio dental ou outros procedimentos de higiene bucal difícil.

Por essas razões, seria desejável se fornecer processos e sistemas alternativos para o reposicionamento de dentes. Tais processos e sistemas devem ser baratos, e em particular devem reduzir a quantidade de tempo necessário pelo ortodontista no planejamento e acompanhamento de cada paciente individual. Os processos e sistemas devem também ser mais aceitáveis pelos pacientes, em particular, serem menos visíveis, menos desconfortáveis, menos passíveis de infecção, e mais compatíveis com a higiene dental diária. Pelo menos alguns desses objetivos serão alcançados pelos processos e sistemas da presente invenção descritos posteriormente. 2. Descrição da Técnica Anterior

Os posicionadores de dente para o tratamento ortodôntico de acabamento são descritos por Kesling em Am. J. Orthod. Oral. Surg. 31297- 304 (1945) e 32:285-293 (1946). O uso de posicionadores de silicone para o realinhamento ortodôntico extensivo dos dentes de um paciente é descrito em Warunek et ai. (1989) J. Coin. Orthod. 23:694-700. Retentores de plástico transparente para o acabamento e manutenção das posições do dente são comercialmente disponíveis a partir de Raintree Essix, Inc., Nova Orleans, Louisiana 70125, e Tru-Train Plastics, Rochester, Minnesota 55902. A fabricação dos posicionadores ortodônticos é descrita nas patentes U.S. Nos. 5.186.623; 5.059.118; 5.055.039; 5.035.613; 4.856.991; 4.798.534; e 4.755.139.

Outras publicações descrevendo a fabricação e uso de posicionadores dentais incluem Kleeman e Janssen (1996) J. Clin. Orthodon. 3073-680; Cureton (1996) J. Clin. Orthodon. 30:390-395; Chiappone (1980) J. Clin. Orthodon. 14: 121-133; Shilliday (1971) Am J. Orthodontics 59:596- 599; Wells (1970) Am J. Orthodontics 58351-366; e Cotthingham (1969) Am. J. Orthodontics 55:23-31.

Kuroda et al. (1996) Am. J. Orthodontics 110:365-369 descreve um processo para a varredura por laser de um molde dental de gesso para produzir uma imagem digital do molde. Ver também Patente U.S. No. 5.605.459.

As patentes U.S. Nos. 5.533.895; 5.474.448; 5.454.717; 5.447.432; 5.431.562; 5.395.238; 5.368.478; e 5.139.419, cedidas para Ormco Corporation, descrevem processos para a manipulação de imagens digitais de dentes para a criação de acessórios ortodônticos.

A Patente U.S. No. 5.011.405 descreve um processo para produzir digitalmente a imagem de um dente e determinar o posicionamento de suporte ideal para o tratamento ortodôntico. A varredura por laser de um dente moldado para produzir um modelo tridimensional é descrito na patente U.S. No. 5.338.198. A patente U.S. No. 5.452.219 descreve um processo para a varredura por laser de um modelo de dente e moagem de um molde de dente. A manipulação do computador digital dos contornos do dente é descrita na patente U.S. Nos. 5.607.305 e 5.587.912. A criação de imagens

m,

* digitais computadorizadas da mandíbula é descrita nas patentes U.S. Nos.

'* 25 4.342.202 e 5.340.309. Outras patentes de interesse incluem as patentes U.S.

Nos. 5.549.476; 5.382.164; 5.273.429; 4.936.862; 3.860.803; 3.660.900; 5.645.421; 5.055.039; 4.798.534; 4.856.991; 5.035.613; 5.059.118; 5.186.623; e 4.755.139.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO A presente invenção fornece processos e sistemas aperfeiçoados para o reposicionamento de dentes de uma disposição de dente inicial para uma disposição de dente final. O reposicionamento é realizado com um sistema que compreende uma série de acessórios configurados para receber os dentes em uma cavidade e a reposição incrementada individual dos dentes em uma série de pelo menos três etapas sucessivas, normalmente incluindo pelo menos quatro etapas sucessivas, freqüentemente incluindo pelo menos dez etapas, algumas vezes incluindo pelo menos vinte e cinco etapas, e ocasionalmente incluindo quarenta ou mais etapas. Mais freqüentemente, os processos e sistemas reposicionarão os dentes em de dez a vinte e cinco etapas sucessivas, apesar de casos complexos envolverem muitos dentes do paciente poderem levar quarenta ou mais etapas. O uso sucessivo de um número de tais acessórios permite que cada acessório seja configurado para mover dentes individuais em pequenos incrementos, tipicamente de menos de 2 mm, preferivelmente menos de 1 mm, e mais preferivelmente menos de 0,5 mm. Esses limites se referem à translação linear máxima de qualquer ponto em um dente como resultado da utilização de um único acessório. Os movimentos fornecidos pelos acessórios sucessivos, obviamente, não serão normalmente iguais para qualquer dente em particular. Dessa forma, um ponto em um dente pode ser movido por uma distância particular como resultado do uso de um acessório e depois disso movido por uma distância diferente e/ou em uma direção diferente por um acessório posterior.

Os acessórios individuais compreenderão preferivelmente um envoltório polimérico possuindo a cavidade de recepção de dentes formada no mesmo, tipicamente pela moldagem como descrito abaixo. Cada acessório individual será configurado de forma que sua cavidade de recepção de dente possua uma geometria correspondente a uma disposição de dente intermediário ou final destinada para esse acessório. Isso é, quando um acessório é utilizado em primeiro lugar pelo paciente, determinados dentes serão mal alinhados com relação a uma geometria não deformada da cavidade do acessório. O acessório, entretanto, é suficientemente resiliente para acomodar ou conformar aos dentes mal alinhados, e aplicará uma força resiliente suficiente contra tais dentes mal alinhados a fim de reposicionar os dentes para a disposição intermediária ou final desejada para essa etapa de tratamento.

Os sistemas de acordo com a presente invenção incluirão pelo menos um primeiro acessório possuindo uma geometria selecionada para a reposição dos dentes de um paciente a partir da disposição de dente inicial para uma primeira disposição intermediária onde os dentes individuais serão incrementadamente reposicionados. O sistema compreenderá adicionalmente pelo menos um acessório intermediário possuindo uma geometria seletiva para o reposicionamento progressivo dos dentes a partir da primeira disposição intermediária para uma ou mais disposições intermediárias sucessivas. O sistema compreenderá adicionalmente um acessório final possuindo uma geometria selecionada para o reposicionamento progressivo dos dentes a partir da última disposição intermediária para a disposição de dente final desejada. Em alguns casos, será desejado se formar o acessório final ou vários acessórios para "corrigir excessivamente" a posição de dente final, como discutido em maiores detalhes abaixo.

Como será descrito com maiores detalhes abaixo com relação aos processos da presente invenção, os sistemas podem ser planejados e todos os acessórios individuais fabricados no final do tratamento, e os acessórios podem dessa forma ser fornecidos para o paciente como um único pacote ou sistema. A ordem na qual os acessórios devem ser utilizados será claramente marcada, (por exemplo, pela numeração seqüencial) de forma que o paciente possa colocar os acessórios sobre seus dentes em uma freqüência prescrita pelo ortodontista ou outro profissional de tratamento. Diferentemente dos aparelhos, o paciente não precisa visitar o profissional de tratamento a cada vez que um ajuste no tratamento é feito. Enquanto os pacientes desejarão normalmente visitar seus profissionais de tratamento periodicamente para garantir que o tratamento está correndo de acordo com o plano original, a eliminação da necessidade da consulta com o profissional de tratamento cada vez que um ajuste precisa ser feito permite que o tratamento seja realizado em muito mais etapas, porém menores, sucessivas enquanto ainda se reduz o tempo gasto pelo profissional de tratamento com o paciente individual. Ademais, a capacidade de se utilizar acessórios de envoltório poliméricos que são mais confortáveis, menos visíveis, e removíveis pelo paciente, aperfeiçoa em muito a tolerância, o conforto e a satisfação do paciente.

De acordo com um processo da presente invenção, os dentes de um paciente são reposicionados a partir de uma disposição de dente inicial para uma disposição de dente final pela colocação de uma série de acessórios de ajuste de posição incrementada na boca do paciente. Convenientemente, os acessórios não são fixados e o paciente pode colocar e recolocar os acessórios a qualquer momento durante o procedimento. O primeiro acessório da série terá uma geometria selecionada para reposicionar os dentes a partir da disposição de dente inicial para uma primeira disposição intermediária. Depois da primeira disposição intermediária ser tentada ou alcançada, um ou mais acessórios adicionais (intermediários) será sucessivamente colocado nos dentes, onde tais acessórios adicionais possuem geometrias selecionadas para reposicionar progressivamente os dentes a partir da primeira disposição intermediária através da(s) disposição (ões) intermediária(s) sucessiva(s). O tratamento será terminado pela colocação de um acessório final na boca do paciente, onde o acessório final possui uma geometria selecionada para reposicionar progressivamente os dentes a partir da última disposição intermediária para a disposição de dentes final. O acessório final ou vários acessórios na série podem ter uma geometria ou geometrias selecionadas para corrigir excessivamente a disposição de dente, isso é, possuem uma geometria que poderia (se totalmente alcançada) mover os dentes individuais além da disposição de dente que foi selecionada como "final". Tal correção excessiva pode ser desejável a fim de desviar lapsos em potencial após o processo de reposicionamento ter sido encerrado, isso é, para permitir algum movimento dos dentes individuais de volta para suas posições pré corrigidas. A correção excessiva também pode ser benéfica para acelerar a taxa de correção, isso é, tendo a posição intermediária ou final, os dentes individuais serão mudados na direção da posição a uma taxa maior. Em tais casos, o tratamento pode ser encerrado antes dos dentes alcançarem as posições definidas pelo acessório ou acessórios finais. O processo irá normalmente compreender a colocação de pelo menos dois acessórios adicionais, freqüentemente compreendendo a colocação de pelo menos dez acessórios adicionais, algumas vezes a colocação de pelo menos vinte e cinco acessórios adicionais e ocasionalmente a colocação de pelo menos quarenta ou mais acessórios adicionais. Os acessórios sucessivos serão substituídos quando os dentes se aproximam (dentro de uma tolerância pré selecionada) ou atingiram a disposição final alvo para esse estágio de tratamento, tipicamente sendo substituídos em um intervalo na faixa de 2 dias a 20 dias, normalmente em um intervalo na faixa de 5 dias a 10 dias.

Freqüentemente, pode ser desejável se substituir os acessórios em um momento antes da disposição de dente "final" desse estágio de tratamento ser alcançada na verdade. Será apreciado que à medida em que os dentes são reposicionados gradualmente e se aproximam da geometria definida por um acessório em particular, a força de reposicionamento nos dentes individuais irá diminuir muito. Dessa forma, pode ser possível se reduzir o tempo de tratamento total pela substituição de um acessório anterior com o acessório sucessivo em um momento quando os dentes foram apenas parcialmente reposicionados pelo acessório anterior. Dessa forma, o FDDS pode representar na verdade uma correção excessiva da posição de dente final. Isso acelera o tratamento e pode desviar o lapso do paciente.

Em geral, a transição para o próximo acessório pode ser baseada em vários fatores. Mais simplesmente, os acessórios podem ser substituídos em uma programação predeterminada ou em um intervalo de tempo fixo (isso é, número de dias para cada acessório) determinado no início com base em uma resposta do paciente esperada ou típica. Alternativamente, a resposta real do paciente pode ser levada em considerada, por exemplo, um paciente pode avançar para o próximo acessório quando esse paciente não perceber mais a pressão em seus dentes proveniente de um acessório atual, isso é, o acessório que estão usando se encaixa facilmente sobre os dentes do paciente e o paciente sofre pouca ou nenhuma pressão ou desconforto em seus dentes. Em alguns casos, para os pacientes cujos dentes respondem muito rapidamente, pode ser possível que um profissional de tratamento decida pular um ou mais acessórios intermediários, isso é, reduzir o número total de acessórios sendo utilizados abaixo do número determinado no final. Dessa forma, o tempo de tratamento total para um paciente em particular pode ser reduzido.

Em outro aspecto, os processos da presente invenção compreendem o reposicionamento de dentes utilizando acessórios que compreendem envoltórios poliméricos possuindo cavidades em forma tal para receber e reposicionar de forma resiliente os dentes para produzir uma disposição de dente final. A presente invenção fornece aperfeiçoamentos para tais processos que compreendem a determinação no final das geometrias de tratamento para pelo menos três acessórios que devem ser usados sucessivamente por um paciente para reposicionar dentes de uma disposição de dente inicial para a disposição de dente final. Preferivelmente, pelo menos quatro geometrias serão determinadas no final, freqüentemente pelo menos dez geometrias, freqüentemente pelo menos vinte e cinco geometrias, e algumas vezes quarenta ou mais geometrias. Normalmente, as posições de dente definidas pelas cavidades em cada geometria sucessiva diferem das definidas pela geometria anterior por não mais de 2 mm, preferivelmente, não mais de 1 mm, e freqüentemente não mais de 0,5 mm, como definido acima.

Em um outro aspecto adicional, os processos são fornecidos

para a produção de um conjunto de dados digitais representando uma disposição de dente final. Os processos compreendem o fornecimento de um conjunto de dados inicial representando uma disposição de dente inicial, e apresentando uma imagem visual com base no conjunto de dados inicial. A imagem visual é então manipulada para a reposição de dentes individuais na imagem visual. Um conjunto de dados digitais final é então produzido que representa a disposição de dente final com dentes reposicionados como observado na imagem visual. Um conjunto de dados digitais final é então produzido e representa a disposição de dente final com dentes reposicionados como observados na imagem visual. Convenientemente, o conjunto de dados digitais inicial pode ser fornecido por técnicas convencionais, incluindo imagens de raio X digitalizadas, imagens produzidas por tomografia auxiliada por computador (CAT scan), imagens produzidas pela criação de imagens de ressonância magnética (MRI), e similares. Preferivelmente, as imagens serão imagens tridimensionais e a digitalização pode ser realizada utilizando-se tecnologia convencional. Normalmente, o conjunto de dados digitais inicial é fornecido pela produção de um molde de gesso dos dentes do paciente (antes do tratamento) por técnicas convencionais. O molde de gesso produzido assim pode então ser varrido utilizando laser ou outro equipamento de varredura para produzir uma representação digital de alta resolução do molde de gesso dos dentes do paciente. A utilização de molde de gesso é preferida visto que não expõe o paciente a raios X ou submeter o paciente à inconveniência de uma varredura MRI.

Em uma modalidade preferida, uma mordedura de cera também é obtida do paciente utilizando processos padrão. A mordedura de cera permite que os moldes de gesso da dentição superior e inferior de um paciente sejam colocados com relação uma a outra na posição de oclusão centrada. O par de moldes são então varridos para fornecer informação sobre a posição relativa da mandíbula nessa posição. Essa informação é então incorporada em IDDS para ambas as arcadas.

Uma vez que o conjunto de dados digitais é adquirido, uma imagem pode então ser apresentada e manipulada em um sistema de computador adequado equipado com software de design auxiliado por computador, como descrito com maiores detalhes abaixo. A manipulação de imagem irá normalmente compreender os limites de definição em torno de pelo menos os dentes individuais, e causa imagens dos dentes para serem movidos com relação à mandíbula e outros dentes pela manipulação da imagem através do computador. Os processos são fornecidos também para a detecção da informação do vértice para os dentes. A manipulação da imagem pode ser feita totalmente de forma subjetiva, isso é, o usuário pode simplesmente reposicionar os dentes de uma forma estética e/ou terapêutica desejada com base na observação da imagem sozinha. Alternativamente, o sistema de computador deve ser fornecido com regras e algoritmos que auxiliam o usuário na reposição dos dentes. Em alguns casos, será possível se fornecer regras e algoritmos que reposicionam os dentes de uma forma totalmente automática, isso é, sem a intervenção do usuário. Uma vez que os dentes individuais foram reposicionados, um conjunto de dados digitais finais representando a disposição de dente final desejada será gerada e armazenada. Um processo preferido para a determinação da disposição de

dente final serve para que o profissional de tratamento defina as posições de dente finais, por exemplo, prescrevendo uma receita. O uso das prescrições para definir os resultados desejados dos procedimentos ortodônticos é bem conhecida da técnica. Quando uma prescrição ou outra designação final é fornecida, a imagem pode então ser manipulada para corresponder à prescrição. Em alguns casos, deve ser possível se fornecer software que pode interpretar a prescrição a fim de gerar a imagem final e dessa forma o conjunto de dados digitais representando a disposição de dente final.

Em outro aspecto, os processos de acordo com a presente

invenção são fornecidos para a produção de uma pluralidade de conjuntos de dados digitais que representam uma série de disposições de dente de separadas progredindo de uma disposição de dente inicial para uma disposição de dente final. Tais processos compreendem o fornecimento de um conjunto de dados digitais que representa uma disposição de dente inicial (que pode ser realizada de acordo com qualquer uma das técnicas apresentadas acima). Um conjunto de dados digitais representando uma disposição de dente final também é fornecida. Tal conjunto de dados digitais final pode ser determinado pelos processos descritos previamente. A pluralidade de conjuntos de dados digitais sucessivos são então produzidos com base no conjunto de dados digitais inicial e no conjunto de dados digitais final. Normalmente, os conjuntos de dados digitais sucessivos são produzidos pela determinação de diferenças de posição entre dentes individuais selecionados no conjunto de dados inicial e no conjunto de dados final e na interpolação das ditas diferenças. Tal interpolação pode ser realizada através de quantos estágios separados forem desejados, normalmente pelo menos três, freqüentemente pelo menos quatro, mais freqüentemente pelo menos dez, algumas vezes pelo menos vinte e cinco e ocasionalmente quarenta ou mais. Muitas vezes, a interpolação será uma interpolação linear para todas ou algumas das diferenças de posição. Alternativamente, a interpolação pode ser não linear. Em uma modalidade preferida, a interpolação não linear é computada automaticamente pelo computador utilizando técnicas de detecção de programação e colisão de caminho para evitar as interferências entre os dentes individuais. As diferenças de posição corresponderão aos movimentos do dente onde o movimento linear máximo de qualquer ponto em um dente é de 2 mm ou menos, normalmente sendo de 1 mm ou menos, e freqüentemente sendo de 0,5 mm ou menos.

Freqüentemente, o usuário especificará determinadas disposições de dente intermediárias alvo, referidas como "quadros chave", que são incorporadas diretamente nos conjuntos de dados digitais intermediários. Os processos da presente invenção então determinam conjuntos de dados digitais sucessivos entre os quadros chave da forma descrita acima, por exemplo, pela interpolação linear ou não linear entre os quadros chave. Os quadro chave podem ser determinados por um usuário, por exemplo, a manipulação individual de uma imagem visual no computador utilizado para a geração dos conjuntos de dados digitais, ou alternativamente podem ser fornecidos pelo profissional de tratamento como uma prescrição da mesma forma que a prescrição para a disposição de dente final. Em um outro aspecto adicional, os processos de acordo com a

presente invenção fornecem a fabricação de uma pluralidade de acessórios de ajuste de posição incrementada dental. Os ditos processos compreendem o fornecimento de um conjunto de dados digitais inicial, um conjunto de dados digitais final, e a produção de uma pluralidade de conjuntos de dados digitais sucessivos representando as disposições de dente sucessivas alvo, geralmente como acaba de ser descrito. Os acessórios dentais são então fabricados com base em pelo menos alguns conjuntos de dados digitais que representam as sucessivas disposições de dente. Preferivelmente, a etapa de fabricação compreende o controle de uma máquina de fabricação com base nos conjuntos de dados digitais sucessivos para produzir os modelos positivos sucessivos das disposições de dente desejadas. Os acessórios dentais são então produzidos como negativos dos modelos positivos utilizando-se a pressão positiva convencional ou técnicas de fabricação por vácuo. A máquina de fabricação pode compreender um estereolitógrafo ou outra máquina similar que se baseia no endurecimento seletivo de um volume de resina polimérica não endurecida pela varredura com um laser para endurecer seletivamente a resina em uma forma com base no conjunto de dados digital. Outras máquinas de fabricação que podem ser utilizadas nos processos da presente invenção incluem máquinas de ferramenta e máquinas de deposição de cera.

Em outro aspecto adicional, os processos da presente invenção para a fabricação de um acessório dentário compreendem o fornecimento de um conjunto de dados digitais representando uma disposição de dente modificada para um paciente. Uma máquina de fabricação é então utilizada para produzir um modelo positivo da disposição de dente modificada com base no conjunto de dados digitais. O acessório dentário é então produzido como um negativo do modelo positivo. A máquina de fabricação pode ser um estereolitógrafo ou outra máquina como descrito acima, e o modelo positivo é produzido por técnicas de pressão ou modelagem por vácuo convencionais.

Em um outro aspecto adicional, os processos para a fabricação de um acessório dentário de acordo com a presente invenção compreende o fornecimento de um primeiro conjunto de dados digitais que representa uma disposição de dente modificada para um paciente. Um segundo conjunto de dados digitais é então produzido a partir do primeiro conjunto de dados digitais, onde o segundo conjunto de dados representa um modelo negativo da disposição de dente modificada. A máquina de fabricação é então controlada com base no segundo conjunto de dados digitais para produzir o acessório dentário. A máquina de fabricação se baseará normalmente no endurecimento seletivo de uma resina não endurecida para produzir o acessório. O acessório compreende tipicamente um envoltório polimérico possuindo um formato de cavidade para receber e reposicionar resilientemente os dentes a partir de uma disposição de dente inicial para a disposição de dente modificada. BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A figura IA ilustra a mandíbula de um paciente e fornece uma indicação geral de como os dentes podem ser movidos pelos processos e aparelhos da presente invenção.

A figura IB ilustra um único dente da figura IAe define como

as distâncias de movimento de dente são determinadas.

A figura IC ilustra a mandíbula da figura IAjuntamente com um acessório de ajuste de posição incrementada que foi configurado de acordo com os processos da presente invenção. A figura 2 é um diagrama em bloco ilustrando as etapas da

presente invenção para produção de um sistema de acessórios de ajuste de posição incrementada.

A figura 3 é um diagrama em bloco configurando as etapas para manipular um conjunto de dados digitais inicial representando uma disposição de dente inicial para produzir um conjunto de dados digitais final que corresponde a uma disposição de dente final desejada.

A figura 4A é um fluxograma que ilustra uma ferramenta de apagamento para os processos.

A figura 4B ilustra o volume de espaço que está sendo apagado pelo programa da figura 4A.

A figura 5 é um fluxograma ilustrando um programa para corresponder componentes de alta resolução e baixa resolução na manipulação de conjuntos de dados da figura 3.

A figura 6A é um fluxograma ilustrando um programa para a realização do estágio de "detecção" do algoritmo de detecção de vértice.

A figura 6B é um fluxograma ilustrando um programa para a realização do estágio de "rejeição" do algoritmo de detecção de vértice.

A figura 7 ilustra o processo de geração de múltiplos conjuntos de dados digitais intermediários que são utilizados para a produção dos acessórios de ajuste da presente invenção.

A figura 8A é um fluxograma ilustrando as etapas realizadas pelo algoritmo de programação de caminho.

A figura 8B é um fluxograma ilustrando as etapas para a realização da função de "visibilidade" de acordo com uma modalidade da presente invenção.

A figura 8C é um fluxograma ilustrando as etapas para a realização da função "criança" de acordo com uma modalidade da presente invenção.

A figura 8D é um fluxograma ilustrando as etapas para a

realização da etapa de programação de caminho 128 da figura 8A.

A figura 9A é um fluxograma ilustrando as etapas para a realização do teste de colisão de recurso durante a detecção de colisão.

A figura 9B é um fluxograma ilustrando a divisão de nó realizada durante a detecção de colisão de acordo com uma modalidade da presente invenção.

A figura 9C é um fluxograma ilustrando as etapas para o fornecimento da informação de movimento adicional para o processo de detecção de colisão.

A figura 10 ilustra processos alternativos para a produção de

uma pluralidade de acessórios de acordo com os processos da presente invenção utilizando conjuntos de dados digitais que representam os designs de acessório intermediário e final.

A figura 11 é um diagrama em bloco ilustrativo de um sistema de processamento de dados incorporando uma modalidade da presente invenção.

Descrição das Modalidades Específicas

De acordo com a presente invenção, os sistemas e processos são fornecidos para mover de forma incrementada os dentes utilizando uma pluralidade de acessórios separados, onde cada acessórios move sucessivamente um ou mais dos dentes do paciente em quantidades relativamente pequenas. Os movimentos do dente serão os normalmente associados com o tratamento ortodôntico, incluindo a translação em todas as três direções ortogonais com relação a uma linha central vertical, a rotação da linha central do dente nas duas direções ortodônticas ("angulação de raiz" e "torque"), além da rotação em torno da linha central.

Com referência agora à figura IA, uma mandíbula representativa 100 inclui dezesseis dentes 102. A presente invenção é destinada a mover pelo menos alguns desses dentes a partir de uma disposição de dente inicial para uma disposição de dente final. Para compreender como os dentes podem ser movidos, uma linha central arbitrária (CL) é desenhada através de um dos dentes 102. Com referência a essa linha central (CL), os dentes podem ser movidos nas direções ortogonais representadas pelos eixos 104, 106 e 108 (onde 104 é linha central). A linha central pode ser girada em torno do eixo geométrico 108 (angulação de raiz) e 104 (torque) como indicado pelas setas 110 e 112, respectivamente. Adicionalmente, o dente pode ser girado em torno da linha central, como representado pela seta 114. Dessa forma, todos os possíveis movimentos de forma livre do dente podem ser realizados. Com referência agora à figura 1B, a magnitude de qualquer movimento de dente alcançado pelos processos e dispositivos da presente invenção será definida em termos de translação linear máxima de qualquer ponto P em um dente 102. Cada ponto Pj sofrerá uma translação cumulativa à medida em que esse dente é movido em qualquer uma das direções ortogonal ou rotativa na figura IA. Isso é, enquanto o ponto irá normalmente seguir um caminho não linear, haverá uma distância linear entre qualquer ponto no dente quando determinado em qualquer dois momentos durante o tratamento. Dessa forma, um ponto arbitrário Pi pode de fato sofrer uma verdadeira translação lado a lado como indicado pela seta dÍ5 enquanto um segundo ponto arbitrário P2 pode percorrer ao longo de um caminho arqueado, resultando em uma translação final d2. Muitos aspectos da presente invenção são definidos em termos de movimento máximo permissível de um ponto Pi induzido pelos processos em qualquer dente em particular. Tal movimento de dente máximo, por sua vez, é definido como a translação linear máxima desse ponto Pi no dente que sofre o movimento máximo para aquele dente em qualquer etapa de tratamento.

Com referência agora à figura IC5 os sistemas de acordo com a presente invenção compreenderão uma pluralidade de acessórios de ajuste de posição incrementada. Os acessórios são destinados a efetuar o reposicionamento incrementado de dentes individuais na mandíbula como descrito de forma geral acima. Em um sentido mais amplo, os processos da presente invenção podem empregar quaisquer posicionadores, retentores, ou outros acessórios removíveis conhecidos que são conhecidos pelo acabamento e manutenção das posições dos dentes com relação ao tratamento ortodôntico convencional. Os sistemas da presente invenção, em contraste com os aparelhos e sistemas anteriores, fornecerão uma pluralidade de tais acessórios destinados a serem usados por um paciente sucessivamente a fim de alcançar o reposicionamento gradual do dente como descrito aqui. Um acessório preferido 100 irá compreender um envoltório polimérico possuindo uma cavidade na forma certa para receber e reposicionar resilientemente os dentes de uma disposição de dente para uma disposição de dente sucessiva. O envoltório polimérico será preferivelmente, mas não necessariamente, encaixado sobre todos os dentes presentes na mandíbula superior ou inferior. Freqüentemente, apenas alguns determinados dentes presentes serão reposicionados enquanto outros dentes fornecerão uma base ou região de âncora para manter o acessório de reposicionamento no lugar à medida em que aplica a força de reposicionamento resiliente contra o dente ou dentes a serem reposicionados. Em casos complexos, entretanto, muitos ou a maioria dos dentes será reposicionada em algum ponto durante o tratamento. Em tais casos, os dentes que são movidos também podem servir como uma região de base ou âncora para manter o acessório de reposicionamento. Adicionalmente, as gengivas e/ou o palato pode servir como uma região de âncora, permitindo assim que todos ou quase todos os dentes sejam reposicionados simultaneamente.

O acessório polimérico 100 da figura IC é preferivelmente formado a partir de uma lâmina fina de um polímero elastomérico adequado, tal como um material dentário térmico Tru-Train 0,07 cm., Tru-Train Plastics, Rochester, Minnesota 55902. Normalmente, nenhum fio ou outro dispositivo será fornecido para manter o acessório no lugar sobre os dentes. Em alguns casos, entretanto, será desejável ou necessário se fornecer âncoras individuais nos dentes com receptáculos ou aberturas correspondentes no acessório 100 de forma que o acessório possa aplicar uma força ascendente no dente que não seria possível na ausência de tal âncora. Processos específicos para a produção de acessórios 100 são descritos doravante.

Com referência agora à figura 2, o processo geral da presente invenção para a produção de acessórios de ajuste de posição incrementada para uso subsequente por um paciente para a reposição dos dentes do paciente será descrito. Como uma primeira etapa, um conjunto de dados digitais representando uma disposição de dente inicial é obtido, referido doravante como IDDS. O IDDS pode ser obtido de muitas formas. Por exemplo, os dentes do paciente podem ser varridos ou sua imagem pode ser criada utilizando tecnologia bem conhecida, tal como raios-X, raios X tridimensionais, imagens tomográficas auxiliadas por computador ou conjuntos de dados, imagens de ressonância magnética, etc. Os processos de digitalização de tais imagens convencionais para produzir conjuntos de dados úteis na presente invenção são bem conhecidos e descritos na patente e na literatura médica. Normalmente, entretanto, a presente invenção se baseará em primeiro se obter um molde de gesso dos dentes do paciente por meio de técnicas bem conhecidas, tais como as descritas em Graber, Orthodontics: Principie and Practice, Segunda Edição, Saunders, Filadélfia, 1969, pp. 401- 415. Depois da criação de molde de dente ser realizada, a mesma pode ser varrida digitalmente utilizando um scanner a laser convencional ou outro sistema de aquisição de faixa para produzir IDDS. O conjunto de dados produzido pelo sistema de aquisição de faixa pode, obviamente, ser convertido em outros formatos para ser compatível com o software que é utilizado para manipular imagens dentro do conjunto de dados, como descrito em maiores detalhes abaixo. As técnicas gerais para a produção de moldes de gesso de dentes e geração de modelos digitais utilizando técnicas de varredura a laser são descritas, por exemplo, na patente U.S. No. 5.605.459, a descrição total da qual é incorporada aqui por referência.

Existem vários sistemas de aquisição de faixa, geralmente categorizados pelo fato de se o processo de aquisição exige contato com o objeto tridimensional. Um sistema de aquisição de faixa do tipo com contato utiliza um sonda, possuindo múltiplos graus de liberdade translacional e/ou rotativa. Pelo registro do deslocamento físico da sonda à medida em que é puxada através da superfície de amostra, uma representação passível de ser lida pelo computador do objeto de amostra é feita. Um dispositivo de aquisição de faixa do tipo sem contato pode ser um sistema tipo refletivo ou tipo transmissivo. Existe uma variedade de sistemas refletivos em uso. Alguns desses sistemas refletivos utilizam fontes de energia incidente não ótica tais como rada ou sonar por microondas. Outros utilizam energia ótica. Os sistemas do tipo sem contato que funcionam pela energia ótica refletida contêm adicionalmente uma instrumentação especial configurada para permitir que determinadas técnicas de medição sejam realizadas (por exemplo, criação de imagens por radar, triangulação e interferometria).

Um sistema de aquisição de faixa preferido é um scanner tipo sem contato, refletivo, ótico. Os scanners tipo sem contato são preferidos visto que são inerentemente não destrutivos (isso é, não danificam o objeto de amostra), são geralmente caracterizados por uma resolução de captura superior e varrem uma amostra em um período de tempo relativamente curto.

Um scanner desse tipo é o Cyberware Modelo 15 fabricado por Cyberware, Inc., Monterey, Califórnia.

Os scanners do tipo sem contato ou do tipo com contato também incluem uma câmera colorida, que quando sincronizada com as capacidades de varredura, fornece um dispositivo para a captura, em formato digital, de uma representação colorida do objeto de amostra. A importância dessa capacidade adicional de se capturar não apenas o formato do objeto de amostra mas também sua cor é discutida abaixo.

Em uma modalidade preferida, uma mordedura de cera também é obtida de um paciente. O mordedura de cera permite a varredura das posições relativas da dentição superior e inferior na oclusão centrada. Isso é normalmente realizado pela colocação em primeiro lugar do molde inferior na frente de um scanner, com os dentes voltados para cima, então a colocação da mordedura de cera em cima do molde inferior, e finalmente colocação do molde superior em cima do molde inferior, com os dentes voltados para baixo, se apoiando na mordedura de cera. Uma varredura cilíndrica é então adquirida para os moldes inferior e superior em suas posições relativas. Os dados varridos fornecem um modelo digital da resolução média que representa um objeto que é a combinação das arcadas do paciente posicionadas na mesma configuração relativa como na boca. O modelo digital age como um gabarito que guia a colocação

de dois modelos digitais individuais (um por arcada). Mais precisamente, utilizando-se software, por exemplo o software de alinhamento CyberWare, cada arco digital é por sua vez alinhado com o scanner em par. Os modelos individuais são então posicionados com relação um ao outro correspondendo às arcadas na boca do paciente.

Os processos da presente invenção se basearão na manipulação dos IDDS em um computador ou estação de trabalho possuindo uma interface de usuário gráfica adequada (GUI) e software adequados para a visualização e modificação das imagens. Os aspectos específicos do software serão descritos em detalhes posteriormente. Enquanto os processos se baseiam na manipulação de computador dos dados digitais, os sistemas da presente invenção compreendendo múltiplos acessórios dentários possuindo geometrias incrementadamente diferentes podem ser produzidos por técnicas não auxiliadas por computador. Por exemplo, os moldes de gesso obtidos como descrito acima podem ser cortados utilizando-se facas, serrotes ou outras ferramentas de corte a fim de permitir o reposicionamento de dentes individuais dentro do molde. Os dentes desconectados podem então ser mantidos no lugar por meio de uma cera macia ou outro material maleável, e uma pluralidade de disposições intermediárias de dente podem então ser preparadas utilizando-se tal molde de gesso modificado dos dentes do paciente. As diferentes disposições podem ser utilizadas para preparar conjuntos de múltiplos acessórios, geralmente como descrito abaixo, utilizando técnicas de pressão e modelagem a vácuo. Enquanto tal criação manual dos sistemas de acessório da presente invenção serão geralmente bem menos preferidos, os sistemas produzidos assim estarão dentro do escopo da presente invenção.

Com referência novamente à figura 2, depois que o IDDS foi obtido, a informação digital será introduzida no computador ou outra estação de trabalho para manipulação. Na tentativa preferida, os dentes individuais e outros componentes serão "cortados" para permitir seu reposicionamento ou remoção individual dos dados digitais. Após ter dessa forma "libertado" os componentes, o usuário irá freqüentemente seguir uma prescrição ou outra especificação escrita fornecida pelo profissional de tratamento. Alternativamente, o usuário pode reposicionar os mesmos com base na aparência visual ou regras de utilização e algoritmos programados no computador. Uma vez que o usuário for satisfeito com a disposição final, a disposição de dente final é incorporada em um conjunto de dados digitais final (FDDS).

Com base em ambos os IDDS e FDDS, uma pluralidade de conjuntos de dados digitais intermediários (INTDDS) são gerados para corresponder

A figura 3 ilustra uma técnica representativa para a manipulação dos IDDS para produzir o FDDS no computador. Normalmente, os dados do scanner digital estarão na forma de uma alta resolução. A fim de reduzir o tempo necessário de computador para gerar imagens, um conjunto paralelo de conjunto de dados digitais representando os IDDS em uma resolução menor será criado. O usuário irá manipular as imagens de resolução inferior enquanto o computador irá atualizar o conjunto de dados de alta resolução como necessário. O usuário também pode visualizar/manipular o modelo de alta resolução se detalhes extras fornecidos nesse modelo for útil. O IDDS também irá ser convertido em uma estrutura de dados de borda de quadratura se já não estiver presente nessa forma. Uma estrutura de dados de borda de quadratura é uma estrutura de dados topológicos padrão definida em Primitives for the Manipulation of General Subdivisions and the Computation of Voronoi Diagrams, ACM Transactions of Graphics, Vol. 4, No. 2, abril de 1985, pp. 74-123. Outras estruturas de dados topológicos, tais como a estrutura de dados de borda em forma de asa, também podem ser utilizadas.

Como uma etapa inicial, enquanto se visualiza a imagem tridimensional da mandíbula do paciente, incluindo os dentes, gengivas, e outros tecidos orais, o usuário irá normalmente apagar a estrutura que é desnecessária para a manipulação de imagem e/ou produção final de um acessório. Essas seções indesejadas do modelo podem ser removidas utilizando-se uma ferramenta de apagar para realizar uma subtração de modelagem sólida. A ferramenta é representada por uma caixa gráfica. O volume a ser apagado (as dimensões, posição e orientação da caixa) são determinados pelo usuário utilizando a GUI. Tipicamente, as seções indesejadas incluiriam área de gengiva estranha e a base do molde varrido originalmente. Outra aplicação para essa ferramenta é a estimulação da extração de dentes e o "esmerilhamento" das superfícies do dente. Isso é necessário quando o espaço adicional é necessário na mandíbula para o posicionamento final de um dente a ser movido. O profissional de tratamento pode escolher determinar quais os dentes serão esmerilhados e/ou quais os dentes que serão extraídos. O esmerilhamento permite que o paciente mantenha seus dentes quando apenas uma quantidade pequena de espaço é necessária. Tipicamente, a extração e esmerilhamento, obviamente, será utilizada no planejamento de tratamento apenas quando os dentes do paciente devem ser extraídos e/ou esmerilhados antes do início da reposição de acordo com os processos da presente invenção.

A remoção de seções indesejadas e/ou desnecessárias do modelo aumenta a velocidade do processamento de dados e melhora a exibição visual. Seções desnecessárias incluem as que não são necessárias para a criação do acessório de reposicionamento do dente. A remoção dessas seções indesejadas reduz a complexidade e o tamanho do conjunto de dados digitais, acelerando, dessa forma, as manipulações do conjunto de dados e outras operações.

Depois que o usuário posiciona e formata a ferramenta

apagadora e instrui o software para apagar a seção indesejada, todos os triângulos dentro da caixa configurados pelo usuário serão removidos e os triângulos de fronteira são modificados para deixar um limite linear e suave. O software apaga todos os triângulos dentro da caixa e prende todos os triângulos que cruzam o limite da caixa. Isso exige a geração de novos vértices no limite da caixa. Os furos criados no modelo nas faces da caixa são triangulados novamente e fechados utilizando os recém criados vértices.

A ferramenta de serrote é utilizada para definir os dentes individuais (ou possivelmente os grupos dos dentes) a serem movidos. A ferramenta separa a imagem varrida em componentes gráficos individuais permitindo que o software mova o dente ou outras imagens de componente independente das partes restantes do modelo. Em uma modalidade, a ferramenta de serrote define um caminho para o corte da imagem gráfico pela utilização de duas curvas de estria B cúbicas colocadas no espaço, possivelmente restringidas a planos paralelos, abertas ou fechadas. Um conjunto de linhas conecta as duas curvas e ilustra para o usuário o caminho de corte geral. O usuário pode editar os pontos de controle nas divisões B cúbicas, a espessura do corte por serrote, e o número de apagadores utilizados, como descrito abaixo.

Em uma modalidade preferida alternativa, os dentes são separados pela utilização do serrote como um dispositivo de "extração", cortando o dente a partir de cima com cortes de serrote verticais. A coroa do dente, além do tecido de gengiva imediatamente abaixo da coroa são separados do resto da geometria, e tratados como uma unidade individual, referida como dente. Quando esse modelo é movido, o tecido de gengiva se move com relação à coroa, criando uma aproximação de primeira ordem do caminho que a gengiva reformará dentro da boca de um paciente.

Cada dente também pode ser separado do modelo aparado original. Adicionalmente, uma base pode ser criada a partir do modelo aparado original pelo corte das coroas dos dentes. O modelo resultante é utilizado como uma base para mover os dentes. Isso facilita a fabricação eventual de um molde físico a partir do modelo geométrico, como descrito abaixo. Espessura: Quando um corte é utilizado para separar um dente, o usuário desejará normalmente que o corte seja o mais fino possível. Entretanto, o usuário pode desejar fazer um corte mais espesso, por exemplo, quando esmerilhando os dentes vizinhos, como descrito acima. Graficamente, o corte aparece como uma curva limitada pela espessura do corte em um lado da curva.

Número de Apagadores: Um corte é constituído de múltiplas caixas apagadoras dispostas próximas uma da outra como uma aproximação linear no sentido da peça do caminho de curva da Ferramenta de Serrote. O usuário escolhe o número de apagadores, que determina a sofisticação da curva criada - quanto maior o número de segmentos, mais precisamente o

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corte seguirá a curva. O número de apagadores é ilustrado graficamente pelo número das linhas paralelas conectando as duas curvas de estria B cúbicas. Uma vez que um corte de serrote foi completamente especificado o usuário aplica o corte ao modelo. O corte é realizado como uma seqüência de apagamentos. Um algoritmo preferido é determinado na figura 4A. A figura 4B ilustra uma interação de apagamento única com corte como descrito no algoritmo para uma curva de estria B de extremidade aberta. Para um corte vertical, as curvas são fechadas com Pa[0] e Pa[S] o mesmo ponto e Pb[0] e Pb[S] sendo o mesmo ponto.

Em uma modalidade, o software pode dividir automaticamente a ferramenta de serrote em um conjunto de apagadores com base em um registro de medida de suavidade pelo usuário. O serrote é subdividido de forma adaptativa até que uma métrica de erro meça o desvio da representação ideal para a representação aproximada para ser menor que um limite especificado pela configuração de suavidade. A métrica de erro preferida utilizada compara o comprimento linear da curva subdividida para o comprimento de arco da curva de estria ideal. Quando a diferença é maior que um limite computadorizado da configuração de suavidade, um ponto de subdivisão é adicionado ao longo da curva de estria.

Uma característica de visualização prévia também pode ser fornecida no software. A característica de visualização prévia exibe visualmente um corte de serrote como as duas superfícies que representam lados opostos do corte. Isso permite que o usuário considere o corte final antes de aplicar o mesmo ao conjunto de dados de modelo.

Depois que o usuário completou todas as operações de corte desejadas com a ferramenta de serrote, múltiplos sólidos gráficos existem. Entretanto, nesse ponto, o software não determinou quais os triângulos da estrutura de dados de borda de quadratura pertencem a quais componentes. O software escolhe um ponto de partida randômico na estrutura de dados e atravessa a estrutura de dados utilizando informação adjacente para encontrar todos os triângulos que são fixados um ao outro, identificando um componente individual. Esse processo é repetido iniciando com o triângulo cujo componente ainda não foi determinado. Uma vez que toda a estrutura de dados é atravessada, todos os componentes foram identificados.

Para o usuário, todas as mudanças feitas no modelo de alta resolução parecem ocorrer simultaneamente no modelo de baixa resolução, e vice-versa. Entretanto, não existe uma correlação de um para um entre os diferentes modelos de resolução. Portanto, o computador "combina" os componentes de alta resolução e de baixa resolução o melhor que pode ser submetido aos limites definidos. O algoritmo é descrito na figura 5.

Detecção de Vértice: Em uma modalidade preferida, o software fornece a capacidade de detectar vértices para um dente. Os vértices são projeções pontiagudas na superfície de mastigação de um dente. A detecção de vértice pode ser realizada antes ou depois da fase de corte ter sido realizada. O algoritmo utilizado para a detecção de vértice é composto de dois estágios: (1) estágio de "detecção", durante o qual um conjunto de pontos no dente são determinados como candidatos para as localizações de vértice; e (2) estágio de "rejeição", durante o qual os candidatos do conjunto de pontos são rejeitados se não satisfizerem um conjunto de critérios associados com os vértices.

Um algoritmo preferido para o estágio de "detecção" é apresentado na figura 6A. No estágio de detecção, um possível vértice é visualizado como uma "ilha" na superfície do dente, com o vértice candidato no ponto mais alto na ilha. "Mais alto" é medido com relação ao sistema coordenado do modelo, mas pode apenas ser facilmente medido com relação ao sistema coordenado local de cada dente se a detecção for realizada depois da fase de corte do tratamento.

O conjunto de todos os possíveis vértices é determinado pela observação de todos os locais no modelo de dente que estão dentro de uma distância especificada do topo da caixa limitante do modelo. Primeiro, o ponto mais alto no modelo é designado como o primeiro vértice candidato. Um plano é passado através desse ponto, perpendicular à direção ao longo do qual a altura de um ponto é medido. O plano é então abaixado por uma distância pequena predeterminada ao longo do eixo Ζ. A seguir, todos os vértices conectados ao dente e que se encontram acima do plano e no mesmo componente conectado são associados com o vértice candidato como vértices. Essa etapa também é referida como a etapa de "enchimento por enchente". A partir de cada ponto de vértice candidato, a "enchente" externa é realizada, marcando cada vértice no modelo visitado nesse caso como "parte do" vértice candidato correspondente. Depois da etapa de enchimento por enchente estar completa, cada vértice no modelo é examinado. Qualquer vértice que está acima do plano e não foi visitado por um dos enchimentos é somado à lista de vértices candidatos. Essas etapas são repetidas até que o plano seja percorrido por uma distância especificada.

Enquanto essa tentativa interativa pode ser mais demorada do que uma busca máxima local, a tentativa descrita acima resulta em uma lista menor de vértices candidatos. Visto que o plano é abaixado por uma distância finita em cada etapa, máximas locais muito pequenas podem ocorrer devido a dados ruidosos que são pulados.

Depois do estágio de "detecção", o algoritmo de detecção de vértice prossegue com o estágio de "rejeição". Um algoritmo preferido para o estágio de "rejeição" é apresentado na figura 6B. Nesse estágio, as geometrias locais em torno de cada um dos vértices candidatos são analisados para determinar se os mesmos possuem "características não parecidas com vértice". Os vértices candidatos que exibem "características não parecidas com vértice" são removidos d alista de vértices candidatos.

Vários critérios podem ser utilizados para identificar "características que não parecem com vértices". De acordo com um teste, a curvatura local da superfície em torno do vértice candidato é utilizado para determinar se o candidato possui características diferentes de vértice. Como apresentado na figura 6B, a curvatura local da superfície em torno do vértice candidato é aproximada, e então analisada para determinar se é muito grande (uma superfície muito pontiaguda) ou muito pequena (superfície muito plana), caso no qual o candidato é removido da lista de vértices candidatos. Valores conservadores são utilizados para os valores de curvatura mínima e máxima para garantir que os vértices genuínos não sejam rejeitados por engano.

De acordo com um teste alternativo, uma medição de suavidade é computada com base na média normal em uma área em torno do vértice candidato. Se a média normal desviar do normal no vértice em mais de uma quantidade especificada, o vértice candidato é rejeitado. Em uma modalidade preferida, o desvio de um vetor normal N do vértice normal CN é aproximado pela fórmula:

1 - Abs(N*CN);

que é zero sem desvio, e 1 quando N e CN são perpendiculares. Uma vez que os dentes foram separados, o FDDS podem ser criados a partir do IDDS. O FDDS é criado pela seguinte prescrição dos ortodontistas, movendo os dentes para sua prescrição final. Em uma modalidade, a prescrição é registrada em um computador, que algoritmicamente computa a posição final dos dentes. Em modalidades alternativas, um usuário pode mover os dentes para suas posições finais pela manipulação independente de um ou mais dentes enquanto satisfaz as restrições da prescrição. Deve ser apreciado que várias combinações das técnicas descritas acima podem também ser utilizadas para chegar à posição final de dentes.

O processo preferido para criar os FDDS envolve a movimentação dos dentes em uma seqüência especificada. Primeiro, os centros de cada um dos dentes são alinhados para um arco padrão. Então, os dentes são girados até que suas raízes estão na posição vertical adequada. A seguir, os dentes são girados em torno de seu eixo geométrico vertical para dentro da orientação adequada. Os dentes são então observados a partir do lado, e transladados verticalmente para sua posição vertical adequada. Finalmente, os dois arcos são colocados juntos, e os dentes movidos ligeiramente para garantir que os arcos superior e inferior entrelacem adequadamente juntos. O entrelaçamento dos arcos superior e inferior juntos é visualizado utilizando-se o algoritmo de detecção de colisão para enfatizar os pontos de contato dos dentes em vermelho.

Depois que os dentes e outros componentes foram colocados ou removidos de forma que a disposição do dente final seja produzida, é necessário se gerar um plano de tratamento, como ilustrado na figura 7. O plano de tratamento irá por fim produzir a série de INTDDS e FDDS como descrito anteriormente. Para se produzir esses conjuntos de dados, é necessário se definir ou mapear o movimento dos dentes individuais selecionados a partir da posição inicial para a posição final através de uma série de etapas sucessivas. Adicionalmente, pode ser necessário se somar outras características aos conjuntos de dados a fim de produzir as características desejadas nos acessórios de tratamento. Por exemplo, pode ser desejável se somar partes de cera na imagem a fim de definir as cavidades ou recessos para fins particulares. Por exemplo, pode ser desejável se manter um espaço entre o acessório e as regiões particulares dos dentes ou mandíbula a fim de reduzir o ferimento das gengivas, evitar problemas periodontais, permitir uma proteção e similar. Adicionalmente, será freqüentemente necessário se fornecer um receptáculo ou abertura destinado a acomodar uma âncora que deve ser colocada em um dente a fim de permitir que o dente seja manipulado de uma forma que exija a âncora, por exemplo, elevada com relação à mandíbula.

Alguns processos de fabricação de acessórios de reposicionamento de dente exigem que dentes separados e reposicionados e outros componentes sejam unificados em uma estrutura contínua única a fim de permitir a fabricação. Nesses casos, "pedaços de cera" são utilizados para fixar componentes desconectados dos INTDDS. Esses pedaços são somados ao conjunto de dados sob os dentes e acima da gengiva de forma que não efetuem a geometria dos acessórios de reposicionamento de dente. O software de aplicação fornece uma variedade de pedaços de cera a serem somados ao modelo, incluindo caixas e esferas com dimensões ajustáveis. Os pedaços de cera que são somados são tratados pelo software como peças adicionais de geometria, idênticos a todas as outras geometrias. Dessa forma, os pedaços de cera podem ser reposicionados durante o caminho de tratamento além do os dentes e outros componentes. O processo preferido de separação dos dentes utilizando extração vertical, como descrito acima, remove a necessidade da maioria desses "pedaços de cera", i No processo de fabricação, que se baseia na geração de

modelos positivos para produzir o acessório de reposicionamento, a soma de um pedaço de cera ao modelo gráfico gerará um molde positivo que possui a mesma geometria de pedaço de cera somado. Visto que o molde é um positivo dos dentes e o acessório é um negativo dos dentes, quando o acessório é formado através do molde, o acessório também irá formar em torno do pedaço de cera que foi somado ao molde. Quando colocado na boca de um paciente, o acessório irá dessa forma permitir um espaço entre a superfície da cavidade interna do acessório e os dentes ou gengivas do paciente. Adicionalmente, o pedaço de cera pode ser utilizado para formar um recesso ou abertura dentro do acessório que engata uma âncora colocada nos dentes a fim de mover o dente nas direções que não poderiam ser de outra forma realizadas.

Em adição a tais pedaços de cera, um componente individual, normalmente um dente, pode ser escalonado para um tamanho menor ou maior que resultará em um acessório fabricado possuindo um encaixe mais justo ou solto, respectivamente.

O planejamento de tratamento é extremamente flexível na definição do movimento dos dentes e outros componentes. O usuário pode mudar o número dos estágios de tratamento, além do controle individualmente do caminho e da velocidade dos componentes. Número de Estágios de Tratamento: O usuário pode mudar o

número de estágios de tratamento desejados do estado inicial para o estado alvo dos dentes. Qualquer componente que não é movido é considerado como estacionário, e dessa forma sua posição final é considerada a mesma que a posição inicial (da mesma forma para todas as posições intermediárias, a menos que um ou mais quadros chave sejam definidos para todo o componente).

Quadros Chave: O usuário pode especificar também "quadros chave" pela seleção de um estado intermediário e realizando mudanças para a posição do componente. A menos que instruído de outra forma, o software interpola automaticamente de forma linear entre todas as posições especificadas por usuário (incluindo a posição inicial, todas as posições do quadro chave, e posição alvo). Por exemplo, se apenas uma posição final for definida para um componente em particular, cada estágio subsequente depois do estágio inicial irá simplesmente ilustrar o componente uma distância e rotação linear igual (especificada por um "quaternion") mais próxima da posição final. Se o usuário especificar dois quadros chave para esse componente, o mesmo irá "mover" linearmente da posição inicial através de diferentes estágios para a posição definida pelo primeiro quadro chave. Moverá então, possivelmente em uma direção diferente, linearmente para a posição definida pelo segundo quadro chave. Finalmente, moverá, possivelmente em uma direção ainda diferente, linearmente para a posição alvo.

O usuário também pode especificar a interpolação não linear entre os quadros chave. Uma curva estriada é utilizada para especificar a função de interpolação de uma forma convencional.

Essas operações podem ser realizadas independentemente para cada componente, de forma que um quadro chave para um componente não afete outro componente, a menos que outro componente também seja movido pelo usuário nesse quadro chave. Um componente pode acelerar ao longo de uma curva entre os estágios 3 e 8, enquanto outro se move linearmente do estágio 1 para 5, e então muda a direção subitamente e diminui ao longo de um caminho linear para o estágio 10. Essa flexibilidade permite uma grande parcela de liberdade no planejamento do tratamento de um paciente. Em uma modalidade, o software determina automaticamente o

caminho do tratamento, com base nos IDDS e FDDS. Isso é normalmente realizado utilizando-se um algoritmo de programação de caminho que determina a taxa na qual cada componente, isso é, um dente, se move ao longo de um caminho reto da posição inicial para a posição final. O algoritmo de programação de caminho utilizado pela presente invenção determina o caminho de tratamento enquanto evita "o percurso contínuo" que é o termo utilizado pelos ortodontistas se referindo ao movimento de um dente ao longo de uma distância maior do que a absolutamente necessária para endireitar os dentes. Tal movimento é altamente desejável, e possui efeitos laterais negativos em potencial no paciente. A fim de evitar "o percurso contínuo", o algoritmo de programação de caminho programa ou cria estágios dos movimentos de todos os dentes pela restrição dos mesmos ao caminho de linha reta mais curto entre a posição inicial e final, enquanto evita todas as interferências entre os dentes separados.

O algoritmo de programação de caminho utiliza uma técnica de busca randomizada para encontrar um caminho não obstruído através de um espaço de configuração que descreve possíveis planos de tratamento. Uma modalidade preferida do algoritmo para o movimento de programação entre dois quadros chave globais definidos por usuário é descrita abaixo. A programação através de um intervalo de tempo que inclui os quadros chave intermediários é realizada pela divisão do intervalo de tempo em subintervalos que não incluem quadros chave intermediários, programando cada um desses intervalos independentemente, e então concatenando as programações resultantes.

O fluxograma 120 na figura 8A apresenta um algoritmo de programação de caminho simplificado de acordo com uma modalidade da presente invenção. Como ilustrado na figura 8A, a primeira etapa 122 envolve a construção da descrição de "espaço de configuração". Uma "configuração", nesse contexto, se refere a um conjunto determinado de posições de todos os dentes sendo considerados para movimento. Cada uma dessas posições pode ser descrita de várias formas. Em uma modalidade preferida da presente invenção, as posições são descritas por uma transformação para especificar a mudança no local e uma transformação rotativa para especificar a mudança na orientação de um dente de sua posição inicial para sua posição final. As posições intermediárias de cada dente são descritas por um par de números que especificam o quão longe se pode interpolar o local e orientação entre os dois pontos de extremidade. Uma "configuração" consiste dessa forma de dois números para cada dente sendo movido, e o "espaço de configuração" se refere ao espaço de todos os tais pares de números. Dessa forma, o espaço de configuração é um espaço Cartesiano, qualquer local no qual pode ser interpretado como especificando as posições de todos os dentes. A transformação descrevendo o movimento de cada dente de

sua posição inicial para sua posição final é decomposta em componentes de translação e rotação; essas transformações são independentemente interpoladas com parâmetros de escala que são considerados como duas dimensões do espaço de configuração. Todo o espaço de configuração consiste, dessa forma, de duas dimensões por dente movido, todos os quais são tratados de forma equivalente durante a busca subsequente.

O espaço de configuração é feito de "espaço livre" e "espaço obstruído". As configurações "livres" são as que representam posições válidas e fisicamente realizáveis dos dentes, enquanto que as configurações "obstruídas" são as que não o fazem. Para se determinar se uma configuração é livre ou obstruída, um modelo é criado para as posições dos dentes que descrevem a configuração. Um algoritmo de detecção de colisão é então aplicado para determinar se qualquer uma das geometrias que descrevem as superfícies do dente formam uma interseção. Se não houver qualquer obstrução, o espaço é considerado livre; do contrário o mesmo é obstruído. O algoritmo de detecção de colisão é discutido abaixo em maiores detalhes.

Na etapa 124, uma função de "visibilidade" V(sj, s2) é definida que assume dois vetores no espaço de configuração, "si" e "s2", como entrada e retorna um valor boolean verdadeiro ou falso. A função de visibilidade retorna um valor verdadeiro se e apensa se um caminho de linha reta conectando Si e S2 passar totalmente através de uma região livre e não obstruída do espaço de configuração. Um algoritmo preferido para a função de visibilidade é apresentado na figura 8B. A função de visibilidade é aproximadamente computada pelo teste do modelo de dentes para as interferências em pontos amostrados separadamente ao longo da linha SrS2. As técnicas, tais como o encerramento precoce por falha ou escolha da ordem dos pontos de amostra pela subdivisão de recurso do intervalo a ser testado, podem ser utilizados para aumentar a eficiência da função de visibilidade. Na etapa 126 da figura 8A, uma função "criança" C(s) é

definida cujo parâmetro de entrada, "s", é um vetor no espaço de configuração e que retorna um conjunto de vetores, "sc" no espaço de configuração. A figura 8C apresenta um fluxograma simplificado ilustrando as etapas seguidas pela função criança de computação C(s). Cada vetor dentro do conjunto sc satisfaz a propriedade que V(s, sc) é verdadeira e que cada um de seus componentes são maiores do que ou iguais ao componente correspondente de "s". Isso implica que qualquer estado representado por tal vetor é alcançável a partir de "s" sem encontrar quaisquer interferências e sem realizar qualquer movimento que não seja na direção prescrita pelo tratamento. Cada vetor do conjunto "sc" é criado pela perturbação de cada componente de "s" por alguma quantidade randômica positiva. A função de visibilidade V(s, sc) é então computada e "s" somado ao conjunto "sc" se a função de visibilidade retornar um valor boolean verdadeiro. Adicionalmente, para cada tal vetor gerado, um apontador de seu parente "s" é registrado para uso futuro.

Depois do espaço de configuração ter sido definido, na etapa 128, a programação do caminho é realizada entre um estado inicial "sinit" e um estado final "sfinai". A figura 8D apresenta um fluxograma preferido para a realização da etapa 128 apresentada na figura 8A. Como ilustrado na figura 8D, na etapa 128a, um conjunto de estados "W" é definido para conter inicialmente apenas o estado inicial Sinjt. A seguir, na etapa 128b, a função de visibilidade é invocada para determinar se V(s, sfínai) é verdadeiro por pelo menos um estado Si em W. Se a função de visibilidade retornar um valor boolean falso, na etapa 128c, a etapa dos estados "W" é substituída pela união de C(Si) para todos Si em W. As etapas 128b e 128c são repetidas até que V(sí, Sflnai) retorne um valor boolean verdadeiro para qualquer Si pertencente a W.

Na etapa 128d, para cada Si para o qual V(s;, Sfinai|) é verdadeiro, um caminho não obstruído Pi é construído a partir de Si para Sfinai seguindo os apontadores parente de volta para Sinit. Na etapa 128e, o caminho de Sinit para Sfinai é então construído pela concatenação dos caminhos Pi com a etapa final de Si para Sfinai. Se houverem múltiplos caminhos de Sinit a Sfinai, o comprimento total de cada caminho é computado na etapa 128f. Finalmente, na etapa 128g, o caminho com o caminho mais curto é então escolhido como o caminho final. O comprimento do caminho escolhido corresponde ao tempo total e aos estágios necessários para um plano de tratamento.

O caminho final resultante consiste de uma série de vetores, cada um dos quais representa um grupo de valores dos parâmetros de interpolação dos componentes de translação e rotação das transformações dos dentes móveis. Considerando-se tudo junto, os mesmos constituem uma programação de movimento de dente que evita as interferências dente a dente.

Algoritmo de detecção de colisão: O algoritmo de detecção de colisão ou interferência empregado pela presente invenção é baseado no algoritmo descrito no artigo SIGGRAPH, de Stefan Gottschalk et al. (1996): "OBBTree: A Hierarchical Structure for Rapid Interference Detection". O conteúdo do artigo SIGGRAPH são incorporados aqui por referência.

O algoritmo é centralizado em torno de uma subdivisão de recurso do espaço ocupado por um objeto, que é organizado na forma de uma árvore binária. Triângulos são utilizados para representar os dentes no DDS. Cada nó da árvore é referido como uma caixa limitante orientada (OBB) e contém um subconjunto de triângulos que aparecem no parente do nó. As crianças de um nó parente contêm entre os mesmos todos os dados de triângulo armazenados no nó parente.

A caixa limitante de um nó é orientada de forma que encaixe de forma justa em torno de todos os triângulos nesse nó. Os nós de folha na árvore contêm idealmente um único triângulo, mas podem possivelmente conter mais de um triângulo. A detecção das colisões entre dois objetos envolve a determinação de se as árvores OBB dos objetos formam uma interseção. A figura 9A apresenta um fluxograma apresentando uma versão simplificada de um teste de colisão de recurso para verificar se um nó "NI" de um primeiro objeto forma uma interseção com o nó "N2" de um segundo objeto. Se os OBB dos nós de raiz das árvores se sobreporem, as crianças da raiz são verificadas por sobreposição. O algoritmo prossegue de uma forma recursiva até que os nós de folha são alcançados. Nesse ponto, uma rotina de interseção de triângulo robusta é utilizada para determinar se os triângulos nas folhas estão envolvidos em uma colisão. A presente invenção fornece várias melhorias para o algoritmo

de detecção de colisão descrito no artigo SIGGRAPH. Em uma modalidade, a presente invenção fornece um processo singular de criação de árvores OBB de uma forma preguiçosa para economizar memória e tempo. Essa tentativa surge da observação de que existem partes do modelo que nunca estarão envolvidas em uma colisão, e consequentemente a árvores OBB para tais partes do modelo não precisam ser computadas. As árvores OBB são expandidas pela divisão dos nós internos da árvore como necessário durante o algoritmo de determinação de colisão recursiva, como apresentado na figura 9B. Em outra modalidade da presente invenção, os triângulos no modelo que não são necessários para os dados de colisão também podem ser especificamente excluídos da consideração quando da criação de uma árvore OBB. Como apresentado na figura 9C, a informação adicional é fornecida para o algoritmo de colisão para especificar objetos em movimento. O movimento pode ser visto em dois níveis. Os objetos podem ser conceitualizados como "movendo" em um sentido global, ou podem ser conceitualizados como "movendo" com relação a outros objetos. A informação adicional aperfeiçoa o tempo gasto para a detecção de colisão evitando a nova computação da informação de colisão entre objetos que estão em repouso com relação um a outro visto que o estado da colisão entre tais objetos não muda.

O software da presente invenção pode incorporar também e o usuário pode a qualquer momento utilizar uma característica de "filme" para animar automaticamente o movimento do estado inicial para o estado alvo. Isso é útil para a visualização do movimento geral do componente por todo o processo de tratamento.

Acima foi descrito que a interface de usuário preferida para a identificação de componente é uma GUI interativa tridimensional. Uma GUI tridimensional também é preferida para a manipulação de componente. Tal interface fornece ao profissional de tratamento ou usuário uma interação instantânea e visual com os componentes de modelo digital. E preferida sobre interfaces que permitem apenas comandos simples de nível baixo para o direcionamento do computador para manipular um segmento em particular. Em outras palavras, uma GUI adaptada para manipulação é preferida sobre uma interface que aceita diretrizes, por exemplo, de qualquer tipo: "transladar esse componente em 0,1 mm para a direita". Tais comandos de baixo nível são úteis para a sintonia fina, mas, se fossem a interface única, os processos da manipulação de componente se tornariam uma interação cansativa e demorada.

Antes ou durante do processo de manipulação, um ou mais componentes de dente podem ser aumentados com modelos de gabarito das raízes do dente. A manipulação de um modelo de dente aumentado com um gabarito de raiz é útil, por exemplo, em situações nas quais o impacto de dentes abaixo da linha da gengiva é uma preocupação. Esses modelos de gabarito podem por exemplo compreender uma representação digitalizada dos raios X dos dentes do paciente.

O software também permite anotações de soma nos conjuntos de dados que podem compreender texto e ou número de seqüência do aparelho. A anotação é somada como texto em recesso (isso é, é a geometria em 3D), de forma que possa aparecer em um modelo positivo impresso. Se a anotação puder ser colocada em uma parte da boca que será coberta por um acessório de reposicionamento, mas é desimportante para o movimento do dente, a anotação pode aparecer no acessório de reposicionamento distribuído.

O software de identificação de componente e manipulação de componente supra descrito é projetado para operar em uma sofisticação comensurada com o nível de treinamento do operador. Por exemplo, o software de manipulação de componente pode auxiliar um operador de computador, que não possui qualquer treinamento ortodôntico, pelo fornecimento de retorno referente a manipulações permitidas e proibidas dos dentes. Por outro lado, um ortodontista, possuindo maior especialização em fisiologia intra-oral e dinâmica de movimentação de dentes, pode simplesmente utilizar o software de identificação de componente e manipulação de componente como uma ferramenta e desativar ou de outra forma ignorar o aviso.

Uma vez que os conjuntos de dados intermediários e finais foram criados, os acessórios podem ser fabricados como ilustrado na figura 10. Preferivelmente, os processos de fabricação empregarão um dispositivo de protótipo rápido 200 tal como uma máquina estereolitográfica. Uma máquina de protótipo rápida particularmente adequada é o Modelo SLA- 250/50 disponível do 3 D System, Valentia, Califórnia. A máquina de criação de protótipos rápida 200 irá endurecer seletivamente um líquido ou outra resina não endurecida em uma estrutura tridimensional que pode ser separada da resina não endurecida restante, lavada e utilizada diretamente como acessório ou indiretamente como um molde para a produção de acessório. A máquina de criação de protótipos 200 receberá os conjuntos de dados digitais individuais e produz uma estrutura correspondente a cada um dos acessórios desejados. Geralmente, visto que a máquina de criação de protótipos rápida 200 pode utilizar uma resina possuindo propriedades mecânicas menos que ideais e que pode não ser geralmente aceitável para uso do paciente, será preferida a utilização da máquina de criação de protótipos para produzir os moldes que são, efetivamente, modelos de dente positivos de cada estágio sucessivo do tratamento. Depois que os modelos positivos são preparados, uma máquina de pressão ou modelagem a vácuo convencional pode ser utilizada para produzir acessórios a partir de um material mais adequado, tal como um material dentário de formação térmica de 0,07 cm, disponível na Tru-Train Plastics, Rochester, Minnesota 55902. O equipamento de modelagem de pressão adequado está disponível sob a marca registrada BIOSTAR da Great Lakes Orthodontics, Ltd., Tonawanda, Nova Iorque 14150. A máquina e modelagem 250 produz cada um dos acessórios diretamente a partir do modelo de dente positivo e do material desejado. As máquinas de modelagem a vácuo adequadas estão disponíveis na Raintree Essix, Inc.

Depois da produção, a pluralidade de acessórios que compreendem o sistema da presente invenção são preferivelmente supridos para o profissional de tratamento tudo de uma só vez. Os acessórios serão marcados de alguma forma, tipicamente pela numeração seqüencial diretamente nos acessórios ou em etiquetas, bolsas ou outros itens que são afixados a ou que encerram cada acessório, para indicar sua ordem de utilização. Opcionalmente, instruções escritas podem acompanhar o sistema que indica que o paciente deve usar os acessórios individuais na ordem marcada nos acessórios ou em algum outro lugar no pacote. A utilização dos acessórios de tal forma irá reposicionar os dentes do paciente de forma progressiva na direção da disposição final do dente.

A figura 11 é um diagrama em bloco simplificado de um sistema de processamento de dados 300 consubstanciando a presente invenção. O sistema de processamento de dados 300 inclui tipicamente pelo menos um processador 302 que se comunica com um número de dispositivos periféricos através do subsistema do barramento 304. Esses dispositivos periféricos incluem tipicamente um subsistema de armazenamento 306 (subsistema de memória 308 e subsistema de armazenamento de arquivo 314), um conjunto de dispositivos de entrada e saída da interface do usuário 318, e uma interface para as redes externas 316, incluindo a rede telefônica permutada pública. Essa interface é ilustrada de forma esquemática como o bloco de "Modems e Interface de Rede" 316, e é acoplada aos dispositivos de interface correspondentes nos outros sistemas de processamento de dados através da interface de rede de comunicação 324. O sistema de processamento de dados 300 pode ser um terminal ou um computador pessoal de extremidade baixa ou um computador pessoal de extremidade alta, estação de trabalho ou mainframe. Os dispositivos de entrada de interface de usuário incluem

tipicamente um teclado que pode adicionalmente incluir um dispositivo apontador e um scanner. O dispositivo apontador pode ser um dispositivo apontador indireto tal como um mouse, trackball, teclado de toque, ou tablete de gráficos, ou um dispositivo apontador direto tal como uma tela de toque incorporada ao monitor. Outros tipos de dispositivos de entrada de interface de usuário, tal como sistemas de reconhecimento de voz, também são possíveis.

Os dispositivos de saída da interface de usuário incluem tipicamente uma impressora e um subsistema de exibição, que inclui um controlador de monitor e um dispositivo de exibição acoplado ao controlador. O dispositivo de monitor pode ser um tubo de raio catódico (CRT), um dispositivo de painel plano tal como um monitor de cristal líquido (LCD), ou um dispositivo de projeção. O subsistema de monitor também pode fornecer uma exibição não visual tal como uma saída de áudio.

O subsistema de armazenamento 306 mantém a programação básica e os dados que fornecem a funcionalidade da presente invenção. Os módulos de software discutidos acima são tipicamente armazenados no subsistema de armazenamento 306. O subsistema de armazenamento 306 compreende tipicamente o subsistema de memória 308 e o subsistema de armazenamento de arquivo 314.

O subsistema de memória 308 inclui tipicamente um número de memórias incluindo uma memória de acesso randômico principal (RAM) 310 para armazenar as instruções e os dados durante a execução do programa e uma memória de leitura apenas (ROM) 312 na qual as instruções fixas são armazenadas. No caso dos computadores pessoais compatíveis com Macintosh a ROM inclui partes do sistema de operação; no caso de computadores pessoais compatíveis com IBM, isso incluiria o BIOS (sistema entrada/saída básica). O subsistema de armazenamento de arquivo 314 fornece

armazenamento persistente (não volátil) para arquivos de programa e dados, e inclui tipicamente pelo menos um drive de disco rígido e pelo menos um drive de disquete (com mídia removível associada). Podem haver também outros dispositivos tais como o drive de CD-ROM e os drives óticos (todos com suas mídias removíveis associadas). Adicionalmente, o sistema pode incluir drives do tipo com cartuchos de mídia removíveis. Os cartuchos de mídia removíveis pode, por exemplo, ser cartuchos de disco rígido, tais como os comercializados por Iomega. Um ou mais drives podem ser localizados em um local remoto, tal como em um servidor em uma rede de área local ou em um site no WWW da Internet.

Nesse contexto, o termo "subsistema de barramento" é utilizado genericamente de forma a incluir qualquer mecanismo par deixar que vários componentes e subsistemas se comuniquem um com o outro como pretendido. Com a exceção dos dispositivos de entrada e o monitor, os outros componentes não precisam estar no mesmo local físico. Dessa forma, por exemplo, as partes do sistema de armazenamento de arquivo pode ser conectado através de várias mídias de rede de área ampla ou área local, incluindo linhas telefônicas. De forma similar, os dispositivos de entrada e o monitor não precisam estar no mesmo local que o processador, apesar de ser antecipado que a presente invenção irá mais freqüentemente ser implementada no contexto dos PC e estações de trabalho.

O subsistema de barramento 304 é ilustrado de forma esquemática como um único barramento, mas um sistema típico possui um número de barramentos tais como um barramento local e um ou mais barramentos de expansão (por exemplo, ADB, SCSI, ISA, EISA, MCA, NuBus, ou PCI), além de portas seriais e paralelas. As conexões da rede são normalmente estabelecidas através de um dispositivo tal como um adaptador de rede em um desses barramentos de expansão ou um modem em uma porta serial. O computador do cliente pode ser um sistema de desktop ou um sistema portátil.

O scanner 320 é responsável pela varredura dos moldes dos dentes do paciente obtida do paciente ou de um ortodontista e fornecendo uma informação sobre o conjunto de dados digitais varridos para o sistema de processamento de dados 300 para futuro processamento. Em um ambiente distribuído, o scanner 320 pode ser localizado em um local remoto e pode comunicar a informação do conjunto de dados digitais varrida para o sistema de processamento de dados 300 através da interface da rede 324.

A máquina de fabricação 322 fabrica acessórios dentários com base na informação do conjunto de dados intermediários e finais recebida a partir do sistema de processamento de dados 300. Em um ambiente distribuído, a máquina de fabricação 322 pode ser localizada em um local remoto e receber informação do conjunto de dados do sistema de processamento de dados 300 através da interface de rede 324.

Enquanto se apresenta acima uma descrição completa das modalidades preferidas da invenção, várias alternativas, modificações, e equivalências podem ser utilizadas. Portanto, a descrição acima não deve ser considerada como limitadora do escopo da invenção que é definida pelas reivindicações em anexo.

Claims

1. Processo para fabricar uma pluralidade de acessórios de ajuste de posição incrementada dentária, o dito processo sendo caracterizado pelo fato de compreender: fornecer um conjunto de dados digitais representando uma disposição de dente inicial; fornecer um conjunto de dados digitais representando uma disposição de dente final; produzir uma pluralidade de conjuntos de dados digitais sucessivos com base nos conjuntos de dados digitais fornecidos, onde a dita pluralidade de conjuntos de dados digitais representa uma série de disposições de dente sucessivas progredindo da disposição de dente inicial; e fabricar uma pluralidade de acessórios com base em pelo menos alguns dos conjuntos de dados digitais produzidos.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da etapa de fornecimento de um conjunto de dados digitais representando uma disposição de dente inicial compreender a varredura de um modelo tridimensional dos dentes de um paciente.

3. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de fornecer um conjunto de dados digitais representando uma disposição de dente final compreende: definir limites em torno de pelo menos alguns dentes individuais; e mover pelo menos parte dos limites de dente com relação aos outros dentes em uma imagem com base no conjunto de dados digitais para produzir o conjunto de dados finais.

4. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de produzir uma pluralidade de conjuntos de dados digitais sucessivos compreende a determinação das diferenças de posição entre o conjunto de dados iniciais e o conjunto de dados finais e interpolação das ditas diferenças.

5. Processo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a etapa de interpolar compreender interpolação linear.

6. Processo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a etapa de interpolar compreende interpolação não linear.

7. Processo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a definição de um ou mais quadros chave entre a disposição de dente inicial e a disposição de dente final e a interpolação entre os quadros chave.

8. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de fabricar compreende as etapas de: controlar uma máquina de fabricação com base nos conjuntos de dados digitais sucessivos para produzir sucessivos modelos positivos das sucessivas disposições de dente; e produzir o acessório dentário como um negativo do modelo positivo.

9. Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a etapa de controlar compreende controlar uma máquina de protótipo rápida.

10. Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a etapa de produzir compreende a modelagem do acessório através do modelo positivo.

11. Processo para fabricar um acessório dentário, caracterizado pelo fato de compreender as etapas de: fornecer um conjunto de dados digitais representando uma disposição de dente modificada para um paciente; controlar uma máquina de fabricação com base no conjunto de dados digitais para produzir um modelo positivo da disposição de dente modificada; e produzir o acessório dentário como um negativo do modelo positivo.

12. Processo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a etapa de controlar compreende controlar uma máquina de protótipo rápida para produzir o modelo positivo.

13. Processo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato da etapa de produção compreender a modelagem do acessório através do modelo positivo.

14. Processo para fabricar um acessório dentário, caracterizado pelo fato de que compreender as etapas de: fornecer um primeiro conjunto de dados digitais representando uma disposição de dente modificada para um paciente; produzir um segundo conjunto de dados digitais a partir do primeiro conjunto de dados, onde o segundo conjunto de dados representa um modelo negativo da disposição de dente modificado; e controlar uma máquina de fabricação com base no segundo conjunto de dados digitais para produzir o acessório dentário.

15. Processo de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a etapa de controlar compreende controlar uma máquina de protótipo rápida.

16. Processo de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o acessório compreende um envoltório polimérico possuindo uma cavidade para receber e reposicionar de forma resiliente os dentes de uma disposição inicial de dente para a disposição modificada de dente.

17. Processo para facilitar a criação de um plano de tratamento dental de reposicionamento de dente, incluindo a produção de conjunto de dados digitais representando uma pluralidade de disposições de dente, dito processo caracterizado pelo fato de compreender as etapas de: prover um conjunto de dados digitais inicial representando uma disposição de dente inicial; apresentar uma imagem visual baseada no conjunto de dados digitais inicial; manipular a imagem visual para reposicionar os dentes individuais na imagem visual; produzir um conjunto de dados digitais final representando a disposição de dente final com dentes reposicionados como observado na imagem; e produzir uma pluralidade de conjuntos de dados digitais intermediários representando uma série de disposições de dente sucessivas progredindo da disposição de dente inicial para a disposição de dente final, onde pelo menos alguns dos conjuntos de dados são capazes de serem usados para fabricar acessórios de reposição de dente.