CN107949339A - 用于作为群体的牙齿移动的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

系统包括多个牙齿模型，每个牙齿模型包括控制其移动的计算机代码。该系统还包括牙齿移动控制系统(TMCS)，该牙齿移动控制系统具有执行牙科管理器模块的处理器并且具有对每个牙齿模型的不同的牙齿移动计划计分的存储器。实际上，牙齿移动计划被存储在每个牙齿模型的存储器中(例如，用于每个牙齿模型的不同的牙齿移动计划)。然后，在牙齿移动操作期间，每个本地控制模块独立地控制牙齿模型以执行存储在牙齿模型的存储器中的牙齿移动计划。

Description

用于作为群体的牙齿移动的系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请是2016年8月5日提交的美国专利申请第15/230,170号的继续申请，其要求于2015年10月7日提交的美国临时申请第62/238,560号的优先权的权益；并且还要求于2015年10月7日提交的美国临时申请第62/238,560号的优先权的权益，这两个美国临时申请通过引用的方式以其整体并入本文。
发明领域
本发明涉及用于计算机化的正畸的方法和装置。更具体地，本发明涉及用于计划正畸治疗的方法和装置。
发明背景
正畸学是牙科学的一个专业，其涉及对可由牙齿不规则、不成比例的面部骨骼关系或两者兼而有之而导致的错位咬合的研究和治疗。正畸学通过经由骨重建使牙齿移位并控制和修改面部生长来治疗错位咬合。
传统上通过使用静态机械力诱使骨重建，从而使牙齿能够移动来完成这个过程。在这种方法中，具有带托槽(bracket)的弓丝接口的牙套(brace)被固定至每个牙齿。当牙齿通过移动它们的位置对由弓丝所施加的压力作出反应时，线材再次被紧固以施加额外的压力。这种被广泛接受的治疗错位咬合的方法平均要花费大约二十四个月的时间才完成，并且被用于治疗多种不同种类的临床错位咬合。用牙套进行治疗由于患者不舒适和/或疼痛并且正畸器具被认为是不美观的这一事实而变得复杂，所有这些都对使用造成相当大的阻力。另外，不能通过增加力来缩短治疗时间，因为过高的力导致牙根吸收，并且变得更加疼痛。二十四个月的平均治疗时间是非常长的，并且进一步减少了使用。事实上，一些估计表明，只有不到一半的患者能受益于这种治疗选择以进行正畸。
凯斯林在1945年提出了一种牙齿定位器具作为改进移除牙套(去带环)后的正畸完成的最终阶段的方法。该定位器是用于已经完成基础治疗的患者的制作在理想的蜡装置上的一个整体柔韧的橡胶器具。凯斯林还预测，随着治疗的进展，利用由在装置上的顺序牙齿移动制作的一系列定位器还可以实现某些大的牙齿移动。然而，这个想法没有变得实用，直至三维(3D)扫描和通过包括Align Technologies以及OrthoClear、ClearAligner和ClearCorrect的公司所使用计算机的出现，因为这些设备是透明的，故提供了大大改善的美感。
然而，对于单个牙齿的传统的微调模型，牙龈几何形状丢失并且假牙龈被再造，故常常由技术人员重新建模。因此，牙龈的几何形状最初可能并不精确，并且由于缺乏物理模型而使牙龈随着时间变化的动画更加难以建模。这种不精确的建模导致所产生的矫正器不匹配，导致设备太大或太小从而导致患者不适。
另一个问题是，在没有真实牙龈作为参考的情况下，一些所谓的模制治疗在现实中无法实现，从而导致潜在的错误，例如牙齿移动可能发生在错误模制的齿龈中，然而，牙齿移动实际上可能移动到患者的真正齿龈的外面。
微调和孔填充以及创建单独的牙齿和牙龈模型的另一个问题是存在可以限定两个牙齿的真实边界的极少的信息。这样的微调和填充模型迫使边界表面被限定，即使它们是任意的。
取决于所限定的边界表面，移动可以被限制或放松，这意味着可以实现一些真实的生活移动；然而，由于这样的不精确性，建模软件由于模型彼此碰撞而不能准确建模。这可能导致真正的治疗结果在牙齿之间产生间隙并且进一步需要最终的改进，这增加了成本和患者的不满。另一方面，如果模制的移动是放松的，软件可以实现在现实中在物理上不可能的移动，这可能导致模制的设备将牙齿推向彼此而不能移动。这还可能导致矫正器的塑料外壳有时被拉伸过多而使外壳对患者施加不舒适的力量，这会是痛苦的。
微调和孔填充的另一个问题是类似真实牙齿的几何形状的填充，对于下面的模型而言，下面的线可能是所模制的边界表面，这样的模型看起来像真正的牙齿；然而，这种尖锐的边界造成了较深的底切，其一旦被打印和热成型为具有塑料外壳，由于深的底切而难以从打印模型移除塑料外壳。为了对此进行弥补，通常创建斜面对象以填充V形槽(clevis)，从而增加了不精确性和费用。
微调和孔填充的另一个问题是模型尺寸过大而不能在用户与制造商之间进行通信，因此要求减小模型尺寸，从而导致丢失模型细节。这些不精确可能误导专业人士，例如，完整的复杂模型可能没有示出两个相邻牙齿之间的间隙，然而，缩小的模型会显示该间隙。
这些3D扫描和计算机化计划治疗是麻烦且耗时的。因此，需要用于计划患者的正畸治疗的有效的和具有成本效益的程序。
发明概述
以下描述提供了用于在同步牙齿移动期间控制两个或更多个牙齿模型的控制方法和系统。作为示例性用途，可以使用该控制方法和系统来提供正畸治疗。
该系统被提供用于控制多个生物对象(牙齿模型)的牙齿移动。该系统包括多个牙齿模型，每个牙齿模型包括控制其移动的计算机代码。该系统还包括牙齿移动控制系统(TMCS)，该牙齿移动控制系统具有执行牙科管理器模块的处理器并且具有对每个牙齿模型的不同的牙齿移动计划计分的存储器。实际上，牙齿移动计划被存储在每个牙齿模型的存储器中(例如，用于每个牙齿模型的不同的牙齿移动计划)。然后，在牙齿移动操作期间，每个本地控制模块独立地控制牙齿模型以执行存储在牙齿模型的存储器中的牙齿移动计划。
在一些情况下，每个牙齿模型的本地控制模块操作为周期性地比较牙齿模型的当前位置与牙齿移动计划，并基于该比较修改牙齿模型的控制。在这些情况下，修改控制可以包括改变牙齿移动速度或者为牙齿移动计划中的牙齿模型选择新路线点作为目标。在其它情况下，每个牙齿模型的本地控制可以操作为检测关于牙齿模型的安全包络(safetyenvelope)内的另一个牙齿模型，并且作出响应，将碰撞警告消息传送给所检测出的牙齿模型，以使所检测出的牙齿模型改变其路线以移出安全包络。在一些具体实施方式中，牙齿模型是牙齿，并且每个牙齿模型的本地控制模块操作为检测牙齿的倾斜和滚动，并且当倾斜或滚动超过预定义的最大值时，将牙齿的操作切换至安全操作模式。
该描述还教导了牙齿移动控制方法。在这个控制方法中，初始步骤可以是接收对于多个牙齿中的每个牙齿来说独有的牙齿移动计划。下一个步骤可以涉及同时操作牙齿以执行牙齿移动计划。该方法还包括在成对的牙齿之间提供通信通道，其中第一个牙齿检测邻近于第一个牙齿的预定义空间中的第二个牙齿。该方法还包括利用第一个牙齿，通过在第一个牙齿与第二个牙齿之间的通信通道向第二个牙齿传输消息，致使第二个牙齿改变位置以避免碰撞。
在该方法的一些实施方式中，牙齿移动计划可以包括用于每个牙齿的多个路线点。在这样的实施方式中，该方法还可以包括在操作牙齿以执行牙齿移动计划期间，基于当前位置与路线点中的一个的比较来调整牙齿中的一个牙齿的牙齿移动速度或路线。牙齿移动计划还可以包括针对每个路线点经过的时间段，并且然后，可以在牙齿中的一个超过所经过的时间时执行对牙齿移动速度或路线的调整。
在该方法的一些实施方式中，牙齿移动被分解成不同的移动度量，例如，牙齿移动可以被分解为倾斜、围绕长轴旋转、身体移动等。构建人工智能网络，通常是神经网络，具有不同神经元和权重的这样的网络可以被调整，其中被治疗的案例是这种神经网络的学习集。通过输入每个案例并且调整网络权重以使得该网络对治疗结果更具可预测性，当出现新案例时，所设计的移动可以通过网络运行，并且实现理想的且更可预测的移动设计。提供的训练案例越多，则可以实现更健壮的网络。
在一个实施例中，每个牙齿执行作为符合以下目标或目的中的一个或更多个的组的规则：
1.遵守安德鲁斯的六个咬合关键点；
2.牙根移动不能超过每月0.5毫米；
3.符合U或V形；
4.开牙合；
5.没有牙间减少；
6.避免移动任何种植牙；
7.定义作为单元一起移动的牙齿的子组。
该系统通过允许从一个阶段到下一个阶段的特定动作而允许治疗专业人员在每个阶段的严密控制。在一个示例中，期望的是在一些设定中使牙齿模型的移动与操作同步，以使牙齿模型按照由治疗专业人员所指示的编排方式操作，这不可能通过牙齿模型随机且独立地移动的手动控制进行。
本控制方法和/或系统对于移动多个牙齿模型并且提供同步的牙齿移动是理想的。因为期望避免碰撞并且(至少在一些应用中)还避免仅出现牙齿模型的随机移动，故这样的方法将是非群集式的(non-swarming)。相反，对于牙齿模型而言，期望的是在所编排的牙齿模型的一组牙齿移动期间对诸如骨骼结构和软组织中的变化的环境状况安全地作出各个反应。
附图简述
图1是可用于实现本文中所描述的牙齿移动控制技术的多牙齿模型系统的功能框图。
图2是用于在诸如牙齿模型的两个或更多个移动对象上提供牙齿移动管理或牙齿移动控制的系统的功能示意图或框图。
发明详述
将参照具体实施方式描述本发明，但是本发明不限于此，而仅由权利要求限制。权利要求中的任何参考标记不应当被解释为限制其范围。
如本文中所使用的，除非上下文另有明确规定，否则单数形式“一(a)”、“一(an)”和“该(the)”包括单数指示物和复数指示物这两者。
本文中所使用的术语“包括(comprising)”、“包括(comprises)”和“由...组成”与“包括(including)”、“包括(includes)”或“包含(containing)”、“包含(contains)”同义，并且是包含性的或开放式的并且不排除另外的未进行说明的构件、元素或方法步骤。当提到所记载的构件、元素或方法步骤时，术语“包括(comprising)”、“包括(comprises)”和“由...组成”还包括“由”所述所记载的构件、元素或方法步骤“构成”的实施方式。
此外，说明书和权利要求中的术语第一、第二、第三等用于区分类似的元件，除非另有说明，否则并不一定用于描述顺序或时间顺序。将理解的是，这样使用的术语在适当的情况下是可互换的，并且本文中所描述的本发明的实施方式能够以除了本文中所描述或示出的其他顺序进行操作。
在本文中提到诸如参数、量、持续时间等的可测量值时所使用的术语“大约”意味着涵盖特定值的或来自特定值的+/-10％以下、优选地为+/-5％以下、更优选地为+/-1％以下且仍更优选地为+/-0.1％以下的变化，只要这样的变化适合于在所公开的发明中执行。将理解的是，还具体地并且优选地公开了修饰语“大约”所指代的值本身。
通过端点所记载的数值范围包括包含在相应范围内的所有数字和分数以及所记载的端点。
本说明书中所引用的所有文献都由此通过引用的方式以其整体并入。
除非特别声明，在公开本发明时所使用的包括技术术语和科学术语的所有术语具有如此发明所属领域的普通技术人员惯常理解的含义。借助于进一步的指导，包括用于在说明书中所使用的术语的定义以更好地理解本发明的教导。提供本文中所使用的术语或定义仅仅是为了帮助理解本发明。
贯穿本说明书中所提及的“一个实施例”或“实施例”意味着结合实施例所描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在贯穿本说明书的各个地方中出现的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”不一定都是指相同的实施例，但是可以指相同的实施例。此外，在一个或更多个实施例中，如对本领域技术人员来说从本公开明显看出的是，可以以任何合适的方式将特定特征、结构或特性进行组合。此外，如本领域技术人员将理解的，尽管本文中所描述的一些实施例包括其他实施例中所包括的一些特征但不包括其他特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围内，并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求中，可以以任何组合使用任何要求保护的实施例。
可以在接收并分析经扫描的患者的牙列的牙科模型之后实现治疗计划过程。经扫描的牙科模型可以被相应地处理，以使得能够制定治疗计划，该治疗计划能够容易地被实现用于制作一个或更多个定位器以用于实施顺序的牙齿移动。通常，牙齿建模过程可以用于计划用于矫正患者中的错位咬合的治疗，并且可以包括最初获取例如下牙弓和/或上牙弓CAD文件、口内照片、X射线或3D CT扫描等形式的患者的牙科记录。例如，可以通过多种不同的方法来创建下牙弓和/或上牙弓CAD文件，诸如拍摄患者的牙列的下印模和上印模、X射线法等。
对于牙科模型，本说明书涉及用于控制从2编号到10的牙齿模型或更多个牙齿模型(例如，10到100个或更多的牙齿)的群体(flock)的控制方法和系统(或整合了这种控制方法/系统的多个牙齿模型系统)。也就是说，该方法在计划用于进行治疗的牙齿的移动以纠正错位咬合时将牙齿组看作群体(例如，诸如集体行进的鸟群)。
简而言之，控制方法使用利用组播技术的基于分层的监督控制以及包括设置在每个牙齿模型上的板载或本地控制模块来基于与邻近牙齿模型的通信调整牙齿移动路径以安全地避开碰撞的自适应逻辑。所描述的对口腔中的多个牙齿模型的控制的结果是群体行为，其中牙齿模型看起来以既不完全独立也不完全集中受控的移动的同步的方式移动。
计划治疗中的控制方法可以在系统10中实现，该系统通常具有包括用于控制牙齿模型的移动的牙齿移动管理器模块12、碰撞管理器模块14和牙齿管理器模块16的多个部件。控制方法/系统10的这些部件或方面与计算机系统18进行通信并且在下面进行描述并且如图1中所示。
图1示出了可以用于以安全和可重复的方式控制牙齿移动的牙齿控制器/计算机或牙齿移动控制系统(TMCS)10。该系统10包括牙齿移动管理器模块12，该牙齿移动管理器模块与计算机系统18(其包括一个或更多个处理器)通信，患者的牙齿20的数字牙齿模型驻留在该计算机系统18上。如所示出的，计算机系统18上的数字牙齿模型被配置用于牙齿间模型或牙齿通信，并且如本文中所解释的，这种相互通信允许牙齿20在大体上保持在预定义的牙齿移动路径上时，通过确定特定牙齿22、24是否处于冲突移动路径中而安全地改变其用于纠正错位咬合的路径，以避免碰撞。
在运行期间，牙齿移动管理器12被编程为向计算机系统18发送命令以监测和保持性能和质量，并且还监测将被移动的牙齿的安全性。牙齿移动管理器12还被编程为在停机期，例如非运行期间将牙齿移动要求上传到计算机系统18。
作为第二模块的碰撞管理器模块14可以被编程为与计算机系统18交互以处理将被移动的牙齿之间的碰撞。该碰撞管理器14可以被编程为执行以下逻辑：(a)计算每个牙齿模型上的“影响范围”，例如，确定每个牙齿模型之间的接近距离以触发碰撞事件，并且如果牙齿模型进入围绕特定牙齿模型的这个影响范围，则碰撞事件被触发；(b)通过最近邻算法确定是否将出现可能的冲突路径；以及(c)在设置在计算机系统18上的用户界面上向操作员呈现(例如，通过监视器设备)在任何两个牙齿之间将出现潜在的路径冲突。该碰撞模块14可以将牙齿移动路径存储在例如计算机系统18内的存储器中。
另一个模块包括牙齿管理器模块16，该牙齿管理器模块被编程为监测每个牙齿20的预期状态和实际状态。例如，模块16可以将例如牙齿24的当前位置或行进速度与其预期状态进行比较，该预期状态可以由牙齿移动路径或者牙齿模型的经编排的和/或时间同步的移动来限定，例如利用治疗动画。基于这个监测，该牙齿管理器模块16可以诸如使用以下优先事项进行调整：定位(例如，牙齿模型相对于另一个牙齿模型或牙齿的位置)；环境(例如，调整骨骼状况等)；安全性(例如，如果牙齿模型或其他牙齿模型没有如预期的那样操作，则使牙齿模型返回到安全位置或操作模式)；显示性能(例如，调整位置、速度或其他操作参数以满足显示需求)；牙齿状态；以及操作员说服/性能需求。
如上所述，牙齿管理器模块16、碰撞模块14和牙齿移动管理器12被配置为一起工作以提供群体类型控制。在使用中，牙齿间模型通信允许操作数据在每个牙齿模型之中分层地流动或扩展，而不是仅依靠集中化/牙齿移动控制。换句话说，牙齿管理器模块16提供一定程度的集中控制或集中逻辑，其用于诸如通过提供由牙齿移动管理器模块12提供的牙齿移动路径和/或基于由碰撞管理器模块14提供的预期状态与实际状态(或出于安全原因)的比较进行实时调整来控制牙齿模型/牙齿的移动。关于牙齿间模型通信，注意以下项会是有用的：(a)一些单元可以被指定为与牙齿管理器16交谈的主节点；以及(b)该主节点可以操作为将牙齿内移动计算信息或命令发送至其余的牙齿模型。
单个牙齿模型的移动和模型的控制不是基于群集的，部分是因为基于群集的牙齿模型可能彼此碰撞或具有固有的安全性缺乏。该系统10被设计为避免随机移动，因为数字牙齿模型经受作为具有单个牙齿模型之中的同步移动的群体的移动。然而，因为在系统10中允许交叉的牙齿移动路径，故由本地控制模块处理和生成的牙齿间模型通信允许每个牙齿模型对诸如方向改变和相邻牙齿的存在/移动的环境状况安全地作出反应。换句话说，板载逻辑起到控制牙齿移动的作用以便避免碰撞，同时试图大体上停留在牙齿移动路径上。
图2示出了通常用于管理或控制牙齿模型以通过模拟牙齿的群体移动提供同步的牙齿移动来纠正错位咬合的通用系统(或牙齿移动管理控制系统)30。如所示出的，可以初步制定用于移动一个或更多个牙齿以纠正错位咬合的治疗计划32。该系统可以包括用于执行离线活动和用于执行在线活动的部件。该离线活动可以包括为多个牙齿模型设计或选择治疗概念或经编排的移动以实现特定效果或执行任务。牙齿移动概念(例如，存储在存储器中的数字数据等)可以用计算机系统18或其他设备进行处理。
如本文中所描述的，每个将被使用的牙齿可以被模制为颗粒以将一个或更多个牙齿的移动模拟作为牙齿的群体(例如，鸟群)34。因此，每个数字化牙齿模型可以由计算机系统18配置，以在每个牙齿模型周围限定三维空间，诸如具有预定义直径的三维球体。这个三维球体可以用来限定用于牙齿模型或飞行对象的安全包络，以降低单独牙齿模型之间碰撞的风险。例如，可以通过系统18创建和编排每个牙齿模型以避免彼此碰撞，并且其中在牙齿模型沿着它们的牙齿移动路径移动时，两个或更多个牙齿模型被禁止使它们的安全包络交叉或重叠。
然后，将所创建的用于多个牙齿模型的牙齿移动计划导出到计算机系统18或其他设备的存储器中，以用于用这种通常包括每个牙齿模型的文件的“治疗说明(treatmentillustration)”进行处理。对这些文件中的每一个进行处理，以在经编排的任务的动画或执行期间随时间生成将要完成的每个牙齿模型的真实世界坐标，以例如在显示器上向医生和/或患者示出牙齿的移动36。这个处理为每个牙齿模型创建单独的牙齿移动计划，并且牙齿移动计划的这种处理或生成可以包括基于特定的逻辑要求来处理模制的动画。例如，可以根据需要修改这些要求，例如，牙科空间是否与模拟时的牙科空间具有相同的尺寸和形状，并且如果不是，则修改对于改变或设置一个或更多个牙齿模型的真实世界坐标会是有用的。
一旦治疗计划已被批准38，治疗计划可以用于在治疗计划的位置处本地地使用例如三维打印来制作一个或更多个牙科器具或定位器40。
在计划以牙齿的群体模拟单独牙齿模型的移动以用于制定治疗计划34时，可以使用本文中所描述的TMCS 10来操纵牙齿模型。该逻辑要求还可以包括为场地设置牙齿移动事实并且添加安全点或“家”点，其中诸如在治疗过程的开始和结束时或者在被赋予安全超控(例如“停止”)时，每个牙齿可以被安全地定位。治疗计划管理部件可以被认为是在通过脚本(例如数据文件)、实时计算机消息和/或硬件触发将牙齿动作发送到牙齿管理部件的情况下转译集中治疗计划控制器命令的部件。
如上所述，牙齿移动计划被提供给TMCS 10，并且该系统还包括在这个示例中以牙齿的形式示出的多个牙齿模型。牙齿可被组织成组或集合，其中被示出为包括例如两个臼齿的集合、包括一个臼齿的集合以及包括尖齿的集合等等。至少对于动画或牙齿移动路径的一部分，这些集合可以一起行动或一起起作用以执行特定的显示或任务。
在其他情况下，所有的牙齿可以被认为是大的集合的一部分，其作为群体移动或者以其他方式通过牙齿移动计划使其移动时间同步和/或被编排。组中的牙齿可以与其附近或相邻的牙齿通信以确定它们的存在、确定它们的接近度并且在需要时处理牙齿移动计划、确定邻居位置和其它环境数据以修改它们的牙齿移动计划以避免碰撞和/或与相邻牙齿通信，以指示它移动或以其他方式改变其牙齿移动计划/移动以避免碰撞。
在牙齿移动之前的过程中，操作员使用TMCS将牙齿移动计划加载到每个牙齿模型上。在牙齿移动序列期间，TMCS及其牙齿管理器模块16用于运行先前加载在牙齿模型上的牙齿移动计划。在牙齿治疗期间，TMCS主动监测安全性并且医生可以发起TMCS用户动作。然而，更典型地，TMCS通过处理由每个牙齿模型提供的遥测数据来监测群体中的所有牙齿模型的操作。在一些实施例中，牙齿管理器模块16具有将每个牙齿模型的实际状态与根据当前制定的牙齿移动计划在该特定时间时牙齿模型的预期状态进行比较的软件/逻辑。
在操作员输入时，由牙齿管理器模块/TMCS发出“出发”或开始信号之后，TMCS与每个牙齿模型上的本地控制软件/硬件一起工作以安全地执行预加载的牙齿移动计划/展示。如上所述，该控制方法和系统将集中的控制(例如，在基于展示/牙齿移动的任务期间为了安全或其他原因而允许手动超控)与智能牙齿模型相结合，以更有效地提供牙齿模型的群体类型移动。换句话说，牙齿模型均可以被给予随着时间推移(例如，在动画周期期间)它们努力达到同时试图响应于它们的安全窗口内或安全窗口(或围绕每个牙齿模型的安全操作包络，例如，诸如1到3mm的球体等，其中通常将没有其他牙齿模型行进以避免碰撞)附近的另一牙齿模型的意外存在的特定牙齿移动计划。
在操作期间，TMCS被用于触发牙齿模型中的每一个以开始它们所存储的从初始起点开始的牙齿移动计划，例如，每个牙齿模型可以被放置在不同的起始点处。在一些情况下，在牙齿模型接收到“出发”之后，每个牙齿模型使用其本地控制模块(或其他软件/编程)以试图遵循牙齿移动计划，但没有时间限制。换句话说，牙齿移动计划可以为牙齿模型定义一系列点或路线点。在这些实施例中，牙齿模型以相对流畅的方式被控制，并且不被束缚于在特定量的时间内完成指定的移动，例如，牙齿移动计划不需要牙齿模型在接收到出发信号之后的特定时间处于特定位置处，因此允许计划的灵活性。
在一些实施方式中，假设每个牙齿模型以预设和恒定的牙齿移动速度行进，则牙齿移动计划可以被构建。这个牙齿移动速度可以针对每个牙齿模型而独立设定或者对于每个牙齿模型可以是相同的(或在相对小的范围内)。在其他情况下，尽管本地控制模块可以适于调整牙齿移动速度以适应患者口中的状况。骨硬度可以通过本地控制模块和/或经由用于检测实际牙齿移动(而非所计划的移动)的光学传感器在牙齿模型处确定，并且可以由TMCS提供给每个牙齿模型。在一些情况下，优选的是群体控制，使得每个牙齿模型具有其共同调整的速度，例如，每个牙齿模型以相似的牙齿移动速度运行，同时沿相似的方向移动，以便看起来具有同步的和非随机的移动。
在一些实施例中，每个牙齿模型可以独立行动以试图继续遵循其自己的牙齿移动计划。每个牙齿移动计划可以不同，因为每个牙齿模型开始于不同的起点或家并朝向其第一路线点移动。为此，根据需要配备每个牙齿模型以确定其当前的三维位置以及其当前在牙龈线上方的高度。如果需要的话，本地控制模块使用这个当前位置数据来确定或修改其当前的方向或前进方向，以继续朝向其牙齿移动计划中的下一个路线点移动。这可能涉及改变它的路线并且还可能改变其角度以到达该路线点处的期望高度。
操作员可以采取步骤来手动超控多个牙齿模型中的特定牙齿模型，以提供对那个牙齿模型的更好的控制。例如，TMCS 10的牙齿控制模块可以操作为将牙齿模型的预期位置与(通过其遥测或其他数据中的后端通道提供的)其实际位置进行比较。可以在图形用户界面(GUI)中提供牙齿模型趋向于偏离路线或者超出了用于到达下一个路线点的所接受的公差的警告。
例如，GUI可以以第一颜色(例如，绿色)示出正确地操作并且被定位的牙齿模型，并且以第二颜色(例如，黄色)示出偏离路线或者偏离位置安全量的牙齿模型并且以第三颜色(例如，红色)示出了在安全包络外部的牙齿模型。红色/不安全的牙齿模型可以自动或手动处理，以使它们进入安全操作模式(例如返回至家)。在期望的状况外部操作的黄色的牙齿模型可以被手动操作以尝试帮助它们返回到它们的牙齿移动路径，诸如通过手动改变速度、方向、迎角等，以更快速地将牙齿模型带到理想的路线点。在手动操作完成后，控制可以从TMCS返回到本地控制模块以用于基于存储在其存储器中的牙齿移动计划对牙齿模型进行本地控制。TMCS可以被配置为评估碰撞问题并且执行碰撞躲避命令以在恶化的口腔状况下保持展示质量(例如，牙齿移动性能)。
在其它实施例中，牙齿模型的本地控制模块可以操作为在牙齿移动期间调整牙齿移动计划以更好地对环境状况(诸如牙痛或暂时的牙龈不适，至少暂时偏离路线)作出反应。例如，牙齿移动计划可以提供相对于起始时间(当文件TMCS向牙齿模型用信号发送“出发”时)的时间，以到达牙齿移动计划上的其路线点中的每一个。一个实施例可以要求牙齿模型确定到下一个牙齿模型的距离及其当前估计的到达时间。如果到达时间不在关于预设/目标到达时间的窗口内，则本地控制模块可以用于诸如通过增加牙齿的旋转速度来增加牙齿模型的牙齿移动速度。同样地，如果牙齿模型移动得过快，牙齿模型的本地控制模块可能会动作以降低牙齿移动的速度。通过这种方式，牙齿模型的移动可以保持更好的同步以提供群体控制。
然而，在其他情况下，牙齿或其他牙齿模型的本地控制模块用于确定在预定义的时间窗口内是否到达路线点，其中牙齿移动计划限定了在每个路线点相对于开始/出发时间的时间。如果没有(例如，牙齿模型在时间“X”加上可允许的延迟时间没有到达路线点)，则本地控制模块可以用于通过引导牙齿模型跳过下一个路线点并直接移动到口中的路线点来修改牙齿移动计划。
例如，牙齿移动计划可以包括路线点A到Z。如果本地控制模块确定没有达到用于路线点C的预定义时间窗，则本地控制模块可以从牙齿移动计划跳过或移除路线点D并且使得牙齿模型采取到路线点E的方向/路线(例如，直线或其他预定义路径)。通过这种方式，维持牙齿移动速度(例如，所有牙齿模型以相同的速度移动)同时允许牙齿模型在它们在牙齿移动计划中落后时“赶上”(例如，在可以对应于执行展示/显示或用牙齿执行任务的时间的预定义的时间段内定义穿过或靠近的路线点的集合)。
关于操作的安全性和监测，每个牙齿模型可以存储限定地理学区域的外部周边(并且在一些情况下的内部区域)或边界的地理围栏的定义。牙齿模型本地控制模块比较在牙齿移动期间针对牙齿模型所确定的当前位置，并且将这个位置与地理围栏进行比较。如果这个边界被越过(或正在接近，诸如在距地理围栏预设距离内)，则本地控制模块可以动作以使牙齿模型迅速返回到地理围栏边界内。在其他情况下，牙齿模型可以切换到安全操作模式，并且这可能导致牙齿模型返回到家位置。
此外，关于安全牙齿模型操作，牙齿移动控制的一些实施例可以涉及将牙齿模型配置为具有牙齿模型到牙齿模型(或牙齿到牙齿)的通信以在不依赖于TMCS干预的情况下避免碰撞。每个牙齿模型可以使用其本地控制模块以在正在运行的基础上进行操作，以检测另一个牙齿模型何时进入离牙齿模型的预定距离内，例如在1至3mm的球体内等。检测这种状况的第一牙齿模型(或者如果连结的话的两个牙齿模型)生成碰撞警告消息并且将该消息传送到违规的/附近的牙齿模型以改变其路线或当前位置以移出第一牙齿模型牙科空间。例如，接收到这种碰撞警告消息的牙齿模型可以在其存储器中存储闪避动作并且启动这个动作(固定的移动，诸如向右或向左倾斜预设角度)。可以在预设的时间段内采取闪避，并且然后牙齿模型可以返回到以遵循其牙齿移动计划(例如，从其新的当前位置重新计算到下一个路线点的路线等)。
在另一个示例中，牙齿模型本地控制模块监测牙齿模型的当前定向，并且如果定向在可接受的范围之外(例如，牙齿的倾斜或旋转超过20度等)或者如果身体移动过多，则本地控制模块还可以用于(在试图纠正操作问题之前或之后)使牙齿模型进入安全操作模式。
尽管已经以一定程度的特殊性描述和说明了本发明，但是应当理解的是，本公开仅作为示例进行，并且部件的组合和布置中的许多变化可以由本领域技术人员如在下文中所要求保护的来采取，而不背离本发明的精神和范围。
如将明显的是，本文中所公开的具体实施例的特征和属性可以以不同的方式组合以形成额外的实施例，所有这些实施例落入本公开的范围内。
诸如除了其他之外的“能够”、“能”“可能”、“可以”、“例如”等在本文中使用的条件语言，除非另有明确说明或在所使用的上下文中以其他方式理解，通常旨在传达某些实施例包括某些特征、元素和/或状态，而其他实施例不包括某些特征、元素和/或状态。因此，这种条件语言通常不意图暗示特征、元素和/或状态以对于一个或更多个实施例必需的任何方式，或者一个或更多个实施例必然包括用于在具有或没有作者输入或提示的情况下决定的逻辑，而不管执行这些特征、元素和/或状态被包括在任何具体实施例中或在任何具体实施例中被执行
本文中所描述的和/或附图中所绘示的流程图中的任何过程描述、元素或块应当被理解为可能表示包括用于实现过程中的特定逻辑功能或步骤的一个或更多个可执行指令的代码的模块、段或部分。如本领域技术人员将理解的，可替代的实施方式被包含在本文中所描述的实施例的范围内，其中元件或功能可以根据所涉及的功能被删除，不以所示出或论述的顺序来执行，包括基本上同时地或以相反的顺序。
本文中所描述的所有的方法和过程可以体现在由一个或更多个通用计算机或处理器(诸如本文中所描述的那些计算机系统)执行的软件代码模块中并且通过由一个或更多个通用计算机或处理器完全自动化。代码模块可以存储在任何类型的计算机可读介质或其他计算机存储设备中。这些方法中的一些或全部可以可替代地包含在专用计算机硬件中。
应强调的是，可以对本文中所描述的实施例进行多种变化和修改，其要素将被理解为处于其他可接受的示例中。所有这样的修改和变化都旨在在本文中被包括在本公开的范围内并由下面的权利要求保护。
上面论述的设备和方法的应用不限于所描述的应用，而是可以包括任何数量的其他治疗应用。用于实施本发明的上述组件和方法的修改、可行的不同变形之间的组合以及对于本领域技术人员来说明显的本发明的各个方面旨在出处于权利要求的范围内。

Claims (15)

1.一种控制牙齿移动以纠正错位咬合的方法，包括：
接收具有一个或更多个错位咬合的受试者的多个数字牙齿模型；
通过牙齿移动管理器模块来确定所述数字牙齿模型中的每一个的移动，以用于纠正错位咬合；
通过碰撞管理器模块在所述牙齿模型中的每一个上分配影响范围以设定每个牙齿模型之间的接近距离；
监测所述受试者的每个牙齿的实际状态；
通过牙齿管理器模块将每个牙齿的实际状态与每个牙齿模型的预期状态进行比较；并且
如果检测到偏差，则基于所述实际状态与所述预期状态的比较来调整一个或更多个牙齿的移动。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，接收多个数字牙齿模型包括扫描所述受试者的牙列。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，确定移动包括独立地执行用于所述牙齿模型中的每一个牙齿模型的牙齿移动计划。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，独立地执行包括由所述多个牙齿模型同时触发所述治疗计划的启动。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，确定移动包括在初始路线点到目标路线点之间分配一个或更多个路线点。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，比较所述实际状态包括周期性地在所述一个或更多个路线点中的每一个路线点处比较所述实际状态与所述预期状态。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，调整所述移动包括如果检测到所述偏差，则将新的路线点分配给所述牙齿模型中的一个或更多个。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，调整所述移动包括调整所述一个或更多个牙齿的移动的速度或路线。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，调整所述移动包括基于骨骼和软组织的相互关系进行调整。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，分配影响范围包括在所述牙齿模型中的每一个周围分配1到3mm的空间。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，分配影响范围还包括监测牙齿模型之间的碰撞。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括将碰撞警告传送给相邻的牙齿模型，使得所述牙齿模型中的一个或更多个改变它们的移动以避免碰撞。
13.根据权利要求1所述的方法，还包括确定所述一个或更多个牙齿模型是否需要重启。
14.根据权利要求1所述的方法，还包括制作多个牙科器具。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，制作包括通过三维打印进行制作。
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