ES2608958T3

ES2608958T3 - Sistema de visualización de dientes

Info

Publication number: ES2608958T3
Application number: ES08166485.6T
Authority: ES
Inventors: Muhammad Ziaullah Khan Chishti; Phillips Alexander Benton
Original assignee: Align Technology Inc
Current assignee: Align Technology Inc
Priority date: 1999-05-13
Filing date: 1999-10-08
Publication date: 2017-04-17
Anticipated expiration: 2019-10-08
Also published as: ATE425519T1; JP2002543918A; WO2000069357A1; EP2026285A1; US6227850B1; DE69940562D1; EP1191897A1; EP2026285B1; ES2322879T3; WO2000069357A9; EP1191897A4; AU6513099A; EP1191897B1

Abstract

Un método implementado en ordenador para presentar una vista para ortodoncia de los dientes de un paciente, comprendiendo el método: obtener un conjunto de datos digitales iniciales que representan una disposición inicial de los dientes, donde el conjunto de datos digitales iniciales comprende datos tridimensionales (3D) capturados asociados con los dientes del paciente; determinar un punto de vista para los dientes del paciente; aplicar una transformación posicional a los datos en 3D basada en el punto de vista; ofrecer una vista para ortodoncia de los dientes del paciente basada en la transformación posicional; y determinar una línea de tratamiento para los dientes del paciente basada en el conjunto de datos digitales iniciales y un conjunto de datos digitales finales que corresponde a una disposición de dientes final, comprendiendo la línea de tratamiento una pluralidad de conjuntos de datos digitales intermedios que corresponden a las disposiciones de dientes intermedias sucesivas; donde la obtención de una vista para ortodoncia que comprende una representación gráfica en 3D de los dientes del paciente en posiciones que corresponden a los conjuntos de datos intermedios, comprendiendo el método proporcionar una serie de dichas representaciones gráficas en 3D de los dientes del paciente en cada paso intermedio a lo largo de la línea de tratamiento para permitir a un usuario procesar la serie de representaciones gráficas en 3D de los dientes, para proporcionar una presentación visual del movimiento de los dientes a lo largo de la línea de tratamiento.

Description

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DESCRIPCION

Sistema de visualizacion de dientes

Antecedentes

I.Campo del Invento

Este invento se refiere en general al campo de la ortodoncia y, mas en particular, al desarrollo automatizado por ordenador de un plan y un aparato para tratamiento de ortodoncia.

La ortodoncia es la rama de la odontologfa que trata del enderezamiento de los dientes torcidos. Aunque hay muchos tipos de aparatos que pueden ser usados por el odontologo que realice la ortodoncia para enderezar los dientes, el aparato mas corriente son los tirantes (“braces”). Los tirantes incluyen una diversidad de aparatos, tales como abrazaderas (“brackets”), alambres que se adaptan al arco alveolar o distal, ligaduras y aros toricos, y la fijacion de los tirantes a los dientes del paciente es una labor tediosa y que lleva mucho tiempo, que requiere muchas visitas al odontologo que realice el tratamiento de ortodoncia. Por consiguiente, el tratamiento de ortodoncia limita la capacidad de un paciente de ortodoncia y hace que el tratamiento de ortodoncia sea bastante caro.

Antes de sujetar los tirantes a los dientes del paciente, se ha de programar tfpicamente al menos una cita con el odontologo que realice la ortodoncia, con el dentista, y/o con el laboratorio de rayos-X, de modo que se puedan hacer radiograffas y tomar fotograffas de los dientes del paciente y de la estructura de la mandfbula. Tambien durante este encuentro preliminar, o posiblemente en un encuentro posterior, se hace tfpicamente un molde de alginato de los dientes del paciente. Ese molde proporciona un modelo de los dientes del paciente que el odontologo usa conjuntamente con las radiograffas y las fotograffas, para formular una estrategia de tratamiento. El odontologo programa entonces, tfpicamente, una o mas citas, durante las cuales fijara los tirantes a los dientes del paciente.

La formulacion de la estrategia del tratamiento es tfpicamente un proceso de ensayo y correccion de error, donde el odontologo llega a la estrategia de tratamiento usando un modelo mental basado en su experiencia y habilidad. Puesto que no se dispone de un modelo exacto, la formulacion de la estrategia de tratamiento es un arte que depende en gran medida de las estimaciones y los juicios del odontologo que aplique el tratamiento. Ademas, una vez que se haya generado la estrategia de tratamiento, es diffcil explicar con palabras al paciente el resultado que se espera.

El documento US5340309 describe un metodo y un aparato para estudiar, recopilar y analizar el movimiento de la mandfbula de un sujeto.

El documento US5338198 describe un modelo tridimensional de los dientes de un paciente que se prepara tomando impresiones moldeadas de los dientes mandibulares y maxilares.

Resumen

Se recogen en las reivindicaciones adjuntas aspectos de la invencion.

Se usa un ordenador para crear un plan para corregir la posicion de los dientes del paciente mediante la ortodoncia. El ordenador recibe un conjunto de datos digitales que representan los dientes del paciente y usa el conjunto de datos para generar una o mas vistas para ortodoncia de los dientes del paciente. El sistema capta los datos tridimensionales (3D) asociados a los dientes del paciente; determina un punto de vista para los dientes del paciente; aplica una conformacion de la posicion a los datos de 3D en base al punto de vista; y obtiene la vista para ortodoncia de los dientes del paciente en base a la transformacion de la posicion.

Tambien se describe en la presente memoria, implementaciones que incluyen una o mas de las siguientes.

El sistema puede generar una vista del solapamiento bucal derecho, una vista del solapamiento anterior, una vista del solapamiento bucal izquierdo, una vista molar distal izquierda, una vista lingual izquierda, una vista de incisivos lingual, una vista lingual derecha, y una vista molar distal derecha de los dientes del paciente. Se obtiene una representacion grafica en 3D de los dientes en las posiciones correspondientes a un conjunto de datos seleccionados. La representacion grafica de los dientes puede ser animada para proporcionar una presentacion visual del movimiento de los dientes a lo largo de las lmeas de tratamiento. Se puede aplicar una compresion a nivel de detalle al conjunto de datos seleccionado para obtener la representacion grafica de los dientes. Un usuario humano puede modificar la representacion grafica de los dientes, lo que origina modificaciones en el conjunto de datos seleccionados en respuesta a la instruccion dada por el usuario. Se puede proporcionar una interfaz grafica con componentes que representen los botones de control en una grabadora de video casetes, para que un usuario humano pueda manipular para controlar la animacion. Una parte de los datos del conjunto de datos seleccionado puede ser usada para obtener la representacion grafica de los dientes, El usuario humano puede seleccionar un diente en la representacion grafica, y leer la informacion acerca del diente. La informacion puede relacionarse con el movimiento que experimental el diente al moverse siguiendo la lmea de tratamiento. La representacion grafica puede obtener los dientes segun uno seleccionado de entre multiples angulos de vision espedficos para ortodoncia.

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Se puede una senal de entrada procedente de un dispositivo de entrada giroscopico de 3D controlado por un usuario humano, para alterar la orientacion de los dientes en la representacion grafica.

Tambien se describe en la presente memoria un programa de ordenador, que reside en un medio de almacenamiento tangible para usar para mostrar una vista para ortodoncia de los dientes de un paciente, incluyendo instrucciones ejecutables que se pueden hacer operar, para hacer que un ordenador: capture datos tridimensionales (3D) asociados con los dientes del paciente; determine un punto de visto para los dientes del paciente; aplique una transformacion posicional a los datos 3D, basado en el punto de vista, y proporcione la vista para ortodoncia de los dientes del paciente basada en la transformacion posicional.

DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS

La FIG. 1 es un organigrama de un proceso para producir un sistema de aparatos para ajuste de la posicion por incrementos.

La FIG. 2 es un organigrama de un proceso para formar un conjunto de datos de imagen en 3D de los dientes, a partir de dos conjuntos de datos de imagen.

La FIG. 3 es un organigrama de un proceso para formar una malla de superficie en 3D a partir de datos de imagen en 3D.

La FIG. 4 es un diagrama bloque en el que se exponen los pasos para manipular un conjunto de datos digitales inicial que representa una disposicion de dientes inicial para producir un conjunto de datos digitales final correspondiente a una disposicion de dientes final deseada.

La FIG. 5 es una captura de pantalla de una presentacion de GUI (Interfaz de Usuario Grafica) usada para obtener imagenes en 3D de los dientes del paciente de ortodoncia.

La FIG. 6 es un organigrama de un proceso para obtener imagenes en 3D de los dientes del paciente de ortodoncia.

Las FIGS. 7-17 representan imagenes en 3D que sirven d ejemplos de los dientes del paciente de ortodoncia.

Las FIGS. 18-19 ilustran una tecnica para mejorar la descarga y obtener la velocidad de un archivo de datos de imagen para ortodoncia.

La FIG. 20 es un diagrama bloque simplificado de un sistema de procesado de datos.

Descripcion detallada

La FIG. 1 representa un proceso 100 para producir los aparatos de ajuste de la posicion por incrementos para su posterior uso por un paciente para corregir la posicion de los dientes del paciente. Como un primer paso, se obtiene un conjunto de datos digitales inicial (IDDS) que representa una disposicion de dientes inicial (paso 102). Despues se manipula el IDDS usando un ordenador que tenga una interfaz de usuario grafica (GUI) adecuada y un software apropiada para ver y modificar la imagen. En lo que sigue se describiran en detalle aspectos mas espedficos de este proceso.

Los dientes individuales y otros componentes pueden ser segmentados o aislados en el modelo, para permitir la correccion de la posicion individual o la retirada del modelo digital. Despues de segmentar o aislar los componentes, el usuario corregira frecuentemente la posicion de los dientes en el modelo, siguiendo para ello una prescripcion u otra especificacion escrita proporcionada por el profesional que aplique el tratamiento. Como alternativa, el usuario puede corregir la posicion de uno o mas dientes en base al aspecto visual, o bien en base a reglas y algoritmos programados en el ordenador. Una vez satisfecho el usuario, se incorpora la disposicion de dientes final en un conjunto de datos digitales final (FDDS) (paso 104). Se usa el FDDS para generar aparatos que muevan los dientes segun una secuencia especificada. En primer lugar, se pueden alinear los centros de cada modelo de diente, usando para ello una serie de metodos. Un metodo es el de seguir un arco normal. Despues se giran los modelos de dientes hasta que sus rafces esten en la posicion vertical correcta. A continuacion se giran los modelos de dientes alrededor de su eje vertical, llevandolos a la orientacion correcta. Se observan despues los modelos de dientes desde un lado, y se trasladan verticalmente a su posicion vertical correcta. Finalmente, se colocan juntos los dos arcos, y se mueven ligeramente los modelos de dientes para asegurar que los arcos superior e inferior ajustan entre sf correctamente. El ajuste de los arcos superior e inferior entre sf se visualiza usando un proceso de deteccion de colision para destacar los puntos de contacto de los dientes.

En base tanto al IDDS como al FDDS, se definen una pluralidad de conjunto de datos digitales intermedios (INTDDS's) que se corresponden con los aparatos ajustados por incrementos (paso 106). Finalmente, se produce un conjunto de aparatos de ajuste de la posicion por incrementos, en base a los INTDDSs y al FDDS (paso 108).

En el paso 102 pueden escanearse u obtener las imagenes de los dientes del paciente usando una tecnologfa bien conocida, tal como la de obtencion de imagenes radiograficas, de radiograffa tridimensional, por tomograffa con ayuda de ordenador, o bien conjuntos de datos, e imagenes obtenidas por resonancia magnetica. Los metodos para

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digitalizar cada imagen convencional, para producir conjuntos de datos utiles, son bien conocidos y se han descrito en la bibliograffa de patentes y en la medica. Usualmente, sin embargo, se obtiene una pieza colada en yeso de los dientes del paciente por tecnicas bien conocidas, tal como la descrita en la publicacion de Graber: “Orthodontics: Principle and Practice” ("'Ortodoncia: Principios y Practica”), Segunda Edicion, Saunders, Philadelphia (EE.UU.), 1969, pags. 401-415.

Despues de obtenida la pieza colada del diente, se escanea digitalmente la colada mediante un escaner tal como un escaner no de contacto, del tipo laser, o bien un escaner destructivo o un escaner del tipo de contacto, para producir el IDDS. El conjunto de datos producido por el escaner puede ser presentado en cualquiera de una diversidad de formatos digitales, para asegurar la compatibilidad con el software usado para manipular las imagenes representadas por los datos, como se describe con mas detalle en lo que sigue. Las tecnicas generales para producir piezas coladas en yeso de los dientes y generar modelos digitales usando tecnicas de escaneo con laser, se han descrito en, por ejemplo, la Patente de eE.UU. N° 5.605.459.

Como escaneres adecuados se incluyen una diversidad de sistemas de adquisicion de alcance, clasificados en general por categonas por si el proceso de adquisicion requiere contacto con el objeto tridimensional que este siendo escaneado. Algunos escaneres del tipo de contacto hacen uso de sondas que tienen multiples grados de libertad de traslacion y/o de rotacion. Se genera una representacion legible por ordenador (es decir, digital) de la muestra objeto registrando para ello el desplazamiento ffsico de la sonda al ser llevada esta a traves de la superficie de la muestra.

Como escaneres del tipo no de contacto convencionales se incluyen los sistemas del tipo reflectante y los sistemas del tipo de transmision. Actualmente estan en uso una gran diversidad de sistemas reflectantes, algunos de los cuales utilizan fuentes de energfa incidente no optica, tal como de radar de microondas, o de sonar. Otros utilizan energfa optica. Los sistemas del tipo no de contacto que usan energfa optica reflejada incluyen usualmente instrumentacion especial que lleva a cabo ciertas tecnicas de medicion (por ejemplo, radar de obtencion de imagenes, triangulacion e interferometna).

Un tipo de escaner no de contacto es un escaner reflectante optico, tal como un escaner laser. Los escaneres no de contacto tales como ese son de pos sf no destructivos (es decir, que no danan el objeto de muestra), y generalmente se caracterizan por una resolucion de la captacion relativamente alta, y son capaces de escanear una muestra en un penodo de tiempo relativamente corto. Uno de tales escaneres es el escaner Cyberware Modelo 15, fabricado por la firma Cyberware, Inc., Monterey, California (EE.UU.).

Tanto los escaneres del tipo no de contacto como los escaneres del tipo de contacto pueden incluir camaras de color, las cuales, cuando estan sincronizadas con las capacidades de escaneo, proporcionan medios para captar, en formato digital, las representaciones en color de los objetos de muestra. La importancia de esa capacidad para captar no solamente la forma del objeto de muestra sino tambien su color, se analiza en lo que sigue.

Otros escaneres, tales como el escaner destructivo modelo CSS -1000, producido por la firma Capture Geometry Inside (CGI), de Minneapolis, Minnesota (EE.UU.), pueden proporcionar informacion acerca de los dientes del paciente mas detallada y precisa que las que pueda proporcionar un escaner de adquisicion de alcance tfpico. En particular, un escaner destructivo puede obtener la imagen de areas que esten ocultas o apantalladas para un escaner de adquisicion de alcance y que por lo tanto no puedan ser el sujeto de una adecuada obtencion de imagen. El escaner CSS-1000 recoge los datos de la imagen para un objeto, fresando para ello repetidamente delgadas rebanadas del objeto y escaneando opticamente la secuencia de superficies fresadas, para crear una secuencia de rebanadas de imagenes en 2D, de modo que ninguna de las superficies del objeto quede oculta al escaner. El software de procesado de la imagen combina los datos obtenidos de las rebanadas individuales, para formar un conjunto de datos que representa el objeto, el cual es mas tarde convertido en una representacion digital de las superficies del objeto, tal como se describe en lo que sigue.

El escaner destructivo puede ser usado conjuntamente con un escaner laser para crear un modelo digital de los dientes del paciente. Por ejemplo, se puede usar un escaner laser primero para construir una imagen de baja resolucion de los arcos superior e inferior del paciente acoplado con la mordida en cera del paciente, como se describe en lo que sigue. Se puede usar luego el escaner destructivo para formar imagenes de alta resolucion de los arcos individuales. Los datos obtenidos por el escaner laser indican la relacion entre los dientes superiores y los inferiores del paciente, la cual puede ser usada mas tarde para relacionar entre sf las imagenes generadas por el escaner destructivo y los modelos digitales derivados de las mismas.

El escaner destructivo puede ser usado para formar el conjunto de datos digitales inicial (IDDS) de los dientes del paciente fresando para ello y escaneando un modelo ffsico, tal como una pieza colada en teso, de los dientes. Para asegurar una orientacion consistente de la pieza colada durante todo el proceso de escaneo destructivo, el operador de un sistema de escaneo encapsula la pieza colada con material de encapsular, tal como epoxi “Encase-It” de la firma CCI, y cura el material en una camara de vacfo (PV) para formar un molde. La colocacion del material de encapsula en la camara de PV asegura que el material endurecera con relativa rapidez y virtualmente sin ninguna burbuja de aire aprisionado. El color del material de encapsular se selecciona para que contraste vivamente con el color del material de colada, para asegurar la claridad de la imagen escaneada. El operador monta despues el molde

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en una placa de montaje y coloca la placa de moldeo en el sistema de escaneo destructivo.

Un mecanismo de cortar en rebanadas (“cortador”) en el sistema de escaneo destructivo fresa una delgada rebanada (tfpicamente de un grosor comprendido entre 0,925 mm y 0,156 mm) del molde, y un brazo de colocar en posicion coloca la superficie fresada proxima a un escaner optico. El escaner optico, el cual puede ser un dispositivo de los disponibles en el comercio, tal como un escaner de lecho plano o una camara digital, escanea la superficie para crear un conjunto de datos de imagen en 2D que representa la superficie. El brazo de colocacion en posicion coloca entonces en posicion el molde debajo del cortador, el cual fresa de nuevo una delgada rebanada del molde. El producto resultante del sistema de escaneo destructivo es un conjunto de datos de imagen en 3D, que mas tarde es convertido en un modelo digital de superficies, tal como se describe en detalle en lo que sigue. En la Patente de EE.UU. N° 5.621.648 se han descrito un sistema de escaneo destructivo y el escaneo destructiva y el procesado de datos correspondientes.

Se puede usar una mordida en cera del paciente para adquirir las posiciones relativas de los dientes superiores e inferiores en oclusion centrica. Para un escaneo laser, esto puede conseguirse colocando primero la pieza colada inferior frente al escaner con los dientes mirando hacia arriba, colocando despues la mordida en cera encima de la pieza colada inferior, y colocando finalmente la pieza colada superior encima de la pieza colada inferior, con los dientes mirando hacia abajo, descansando sobre la mordida en cera. Se adquiere despues un escaneo cilmdrico para las piezas coladas inferior y superior en sus posiciones relativas. Los datos escaneados proporcionan un modelo digital de resolucion del medio que representa un objeto, el cual es la combinacion de los arcos del paciente situados con la misma configuracion relativa en que estan en la boca.

El modelo digital actua como una plantilla que grna la colocacion de los dos modelos digitales individuales (uno por arco). Precisando mas, usando software como por ejemplo el software de alineacion “CyberWare”, se alinea por turno cada arco digital con el escaneo del par. Despues se situan los modelos individuales relativamente entre sf correspondiendose con los arcos en la boca del paciente.

La mordida en cera puede tambien ser escaneada por separado para proporcionar un segundo conjunto de datos acerca de los dientes de los arcos superior e inferior. En particular, la pieza colada en yeso proporciona una imagen “positiva” de los dientes del paciente, a partir de la cual se deriva un conjunto de datos, y la mordida en cera proporciona una imagen “negativa” de los dientes, a partir de la cual se deriva un segundo conjunto de datos redundante. Los dos conjuntos de datos pueden se entonces emparejados para formar un solo conjunto de datos que describe los dientes del paciente con una mayor exactitud y precision. La impresion a partir de la cual se hizo la pieza colada en yeso, puede ser tambien usada en vez, o ademas, de la mordida en cera.

La FIG. 2 es un organigrama de un proceso para derivar un solo conjunto de datos a partir de un conjunto de datos positivo y de un conjunto de datos negativo. En primer lugar se obtienen los datos de escaneo que representan los modelos de dientes ffsicos positivo y negativo (pasos 300, 302). Si los datos del escaneo se hubieran adquirido a traves de un proceso de escaneo destructivo, se construyen dos modelos geometricos en 3D a partir de los datos, como se describe en lo que sigue (paso 304). Los datos de escaneo adquiridos a partir de un sistema de escaneo de adquisicion optico o de alcance, son tipicamente suficientes como modelo geometrico. Uno de los modelos geometricos se situa para que se empareje aproximadamente con el otro modelo en el espacio de modelo digital (paso 306), y se lleva a cabo un proceso de optimizacion para determinar el mejor emparejamiento entre los modelos (paso 308). El proceso de optimizacion trata de emparejar un punto de cada modelo con un punto del otro modelo. Cada par de puntos emparejados se combina despues en un solo punto, para formar un solo conjunto de datos (paso 310). La combinacion de puntos emparejados puede llevarse a cabo en una diversidad de formas, por ejemplo promediando las coordenadas de los puntos de cada par.

Mientras que un sistema de escaneo laser debe efectuar tfpicamente tres escaneos para obtener la imagen de un conjunto completo de los dientes del paciente adecuadamente (un escaneo de alta resolucion por cada una de las pieza coladas superior e inferior y un escaneo de la mordida en cera de resolucion media), el sistema de escaneo destructivo descrito en lo que antecede puede proporcionar la imagen del conjunto completo de los dientes del paciente adecuadamente, con solamente un unico escaneo de la mordida en cera. Escaneando ambas piezas coladas con la mordida en cera en posicion, se garantiza que todas las superficies importantes de los dientes superiores e inferiores son captadas durante un escaneo destructivo. Escaneando de esta manera ambas piezas coladas, se proporciona tambien un conjunto de datos de imagen de alta resolucion que preserva la relacion entre los dientes superiores e inferiores del paciente. Al igual que el material de encapsulacion descrito en lo que antecede, la mordida en cera debe ser de un color que contraste vivamente con el color del material de la pieza colada, para asegurar la claridad de la imagen escaneada. La mordida en cera puede ser del mismo color que el del material de encapsular, si no se desea contraste entre la mordida en cera y el material de encapsular. Como alternativa, el color de la mordida en cera puede contrastar vivamente con el de las piezas coladas de los dientes y con el del material de encapsular, si se necesita una imagen de la mordida en cera.

Ademas de los datos de imagen en 3D recogidos mediante el escaneo laser o el escaneo destructivo de las superficies expuestas de los dientes, un usuario puede desear recoger datos acerca de caractensticas ocultas, tal como de las rafces de los dientes del paciente y de los huesos de la mandfbula del paciente. Esa informacion se usa para construir un modelo mas completo de la dentadura del paciente y para mostrar con mayor exactitud y precision

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como responderan los dientes al tratamiento. Por ejemplo, la informacion acerca de las rafces permite modelar toda la superficie de los dientes, en vez de solamente las coronas, lo que a su vez permite la simulacion de las relaciones entre las coronas y las rafces al moverse estas durante el tratamiento. La informacion acerca de la mandfoula y las endas del paciente hace posible tambien un modelo mas preciso del movimiento del diente durante el tratamiento. Por ejemplo, una radiograffa de los huesos de la mandfbula del paciente puede ayudar a identificar dientes con anquilosis, y una MRI (Imagen obtenida por Resonancia Magnetica) puede proporcionar informacion acerca de la densidad del tejido de la encfa del paciente. Ademas, la informacion acerca de la relacion entre los dientes del paciente y otras caractensticas craneales del mismo, permite una alineacion precisa de los dientes con respecto al resto de la cabeza, en cada uno de los pasos del tratamiento. Los datos acerca de esas caractensticas ocultas pueden recogerse de muchas fuentes, incluidos los sistemas de rayos-X en 2D y en 3D, los escaneres CT (de tomograffa por ordenador) y los sistemas de obtencion de imagenes por resonancia magnetica (MRI). El uso de esos datos para introducir caractensticas virtualmente ocultas en el modelo de los dientes se describe con mas detalle en lo que sigue.

El desarrollo de un plan de tratamiento de ortodoncia para un paciente implica manipular el IDDS en un ordenador o en una estacion de trabajo que tenga una interfaz de usuario grafica (GUI) adecuada y un software apropiado para ver y modificar las imagenes. Los aspectos espedficos del software se describiran con detalle en lo que sigue. Sin embargo, se pueden producir aparatos dentales que tengan configuraciones geometricas que difieran por incrementos mediante tecnicas no precisan de ayuda de ordenador. Por ejemplo, las piezas coladas en yeso obtenidas como se ha descrito en lo que antecede pueden ser cortadas usando cuchillas, sierras, u otros utiles de corte, con objeto de permitir la correccion de la posicion de dientes individuales dentro de la pieza colada. Los dientes desconectados pueden ser entonces retenidos en su posicion mediante cera blanda u otro material maleable, y se puede preparar una pluralidad de disposiciones de dientes intermedios usando tal pieza colada en yeso modificada de los dientes del paciente. Las diferentes disposiciones pueden ser usadas para preparar conjuntos de multiples aparatos, generalmente como se describe en lo que sigue, usando tecnicas de moldeo a presion y en vado.

A continuacion se considera el proceso de crear un modelo de los dientes en 3D. Muchos tipos de datos de escaneo, tales como los adquiridos mediante un sistema de escaneo optico, proporcionan un modelo geometrico en 3D (por ejemplo, una malla de superficie triangular) de los dientes cuando se adquieren. Otras tecnicas de escaneo, tal como la tecnica de escaneo destructivo descrita en lo que antecede, proporcionan datos en forma de elementos de volumen (“voxels”) que pueden ser convertidos en un modelo geometrico digital de las superficies de los dientes.

La FIG. 3 es un organigrama de un proceso para formar una malla de superficie a partir de datos de imagen de voxels. Ese modo de actuar implica recibir los datos de imagen del escaner destructivo (paso 400), procesar los datos para aislar el objeto a ser modelado (paso 401), y aplicar una tecnica de “marching cubes” (algoritmo para crear modelos de superficies de malla triangular usado para ver datos) convencional, para crear una malla de superficie del objeto (paso 402).

Cada conjunto de datos de imagen puede incluir imagenes de multiples piezas coladas de los dientes o de una pieza colada de diente y objetos extranos “ruidosos”, tales como burbujas de aire, en el material de encapsulacion. El sistema identifica cada objeto en la imagen asignando para ello a cada voxel un valor de un solo dfgito binario (por ejemplo, el “0” para negro y el “1” para blanco) en base al valor de la imagen en la escala de grises de 8 bits, y conectando despues los voxels adyacentes a los que se haya asignado el mismo valor de un solo bit. Cada grupo de voxels conectados representa uno de los objetos de la imagen. El sistema afsla despues la pieza colada de diente a ser modelada, protegiendo para ello en la imagen todos los obje4tos excepto la pieza colada de diente de interes. El sistema elimina el ruido de los datos de imagen protegidos pasando ara ello los datos a traves de un filtro de paso bajo.

Una vez aislada la pieza colada de diente de los datos de imagen, el sistema efectua una tecnica de “marching cubes” convencional, para localizar las superficies de diente y de tejido en los datos de imagen. Esta tecnica implica la identificacion de pares de voxels adyacentes que tengan valores de imagen de 8 bits que queden a lados opuestos de un valor umbral seleccionado. Concretamente, cada voxel tiene asociado un valor de imagen, tfpicamente un numero comprendido entre 0 y 255, que representa el valor del color o en la escala de grises de la imagen en ese voxel. Puesto que la pieza colada del diente y el material de encapsular que la rodea son de colores que contrastan vivamente, los valores de imagen de los voxels que forman la imagen de la pieza colada del diente difieren grandemente de los valores de los voxels que forman la imagen del material que la rodea. Por lo tanto, el algoritmo de “marching cubes” puede localizar las superficies de diente identificando para ello los voxels en los cuales tenga lugar una transicion brusca del valor de la imagen. El algoritmo puede situar la superficie con precision entre dos voxels, determinando para ello la diferencia entre el valor umbral y el valor de imagen de cada voxel, y colocando despues la superficie a una distancia correspondiente del punto central de cada voxel.

En algunas formas de ejecucion, despues de aplicado el algoritmo de “marching cubes”, la malla resultante experimenta una operacion de suavizado, para reducir las asperezas en las superficies del modelo de diente producidas por la conversion de “marching cubes” (paso 404). Se puede usar una operacion de suavizado convencional, tal como la que mueve los vertices de triangulos individuales llevandolos a posiciones que representan las medias de los vertices vecinos conectados para reducir los angulos entre los triangulos en la malla.

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Otro paso opcional es el de la aplicacion de una operacion de “decimation” o “diezmado” (proceso de filtrado y muestreo descendente de una senal para disminuir su regimen de muestreo efectivo) a la malla suavizada, para eliminar puntos de datos, con lo cual se aumenta la velocidad de procesado (paso 406). Las operaciones de “diezmado” convencionales identifican pared de triangulos que estan casi en el mismo plano y combinan cada par identificado en un solo triangulo, mediante la eliminacion del vertice comun. La operacion de “diezmado” aqu usada incorpora tambien reglas de diezmado espedficas de la ortodoncia, las cuales se basan en la comprension de las caractensticas generales de los dientes y las endas, y de los aparatos de ortodoncia que seran usados para seguir un plan de tratamiento. Por ejemplo, los alineadores no hacen tfpicamente contacto con las partes de las superficies de diente adyacentes a las endas, por lo que esas superficies de diente pueden ser modeladas con menor precision que el resto del diente. La operacion de diezmado incorpora ese conocimiento, diezmando para ello mas intensamente a lo largo de la lmea de la enda. Cuando se use un aparato tal como un alineador de envuelta de polfmero para tratar los dientes del paciente, el algoritmo diezma tambien mas intensamente en los costados de los dientes, donde se requiere usualmente que el alineador solamente empuje ortogonalmente a la superficie, y luego diezma en las partes superiores de los dientes, donde el alineador debe formar usualmente un agarre solido.

Despues de efectuadas las operaciones de suavizado y diezmado, se calcula un valor del error basado en las diferencias entre la malla resultante y la malla original o los datos originales (paso 408), y se compara el error con un valor umbral aceptable (paso 410). Las operaciones de suavizado y diezmado se aplican a la malla una vez mas si el error no excede del valor aceptable. El ultimo conjunto de datos de malla que satisfaga el umbral se almacena en el modelo de diente (paso 412).

Una vez que se haya conseguido un modelo en 3D de las superficies del diente, se pueden derivar modelos de los dientes del paciente individuales. En una forma de actuar, se “cortan” los dientes individuales y otros componentes para permitir la correccion de la posicion o la retirada individual de dientes en o desde los datos digitales. Despues de “liberados” los componentes, se sigue una prescripcion u otra especificacion escrita prevista para el profesional que aplique el tratamiento, para la correccion de la posicion de los dientes. Como alternativa, se puede hacer correccion de la posicion de los dientes en base al aspecto visual o en base a reglas y algoritmos programados en el ordenador. Una vez creada una disposicion final aceptable, se incorpora la disposicion de diente final en un conjunto de datos digitales final (FDDS).

En base tanto al IDDS como al FDDS, se generan una pluralidad de conjuntos de datos digitales intermedios (INTDDS's) para que se correspondan con las sucesivas disposiciones de dientes intermedias. El sistema de aparatos para ajuste de la posicion por incrementos puede ser por tanto fabricado en base a los INTDDS's, como se describe con mas detalle en lo que sigue. La segmentacion de los dientes individuales del modelo de dientes y la determinacion de las posiciones intermedia y final de los dientes se definen tambien con mas detalle en lo que sigue.

En la FIG. 4 se ha ilustrado una tecnica representativa para la manipulacion asistida por el usuario del IDDS para producir el FDDS en el ordenador. Usualmente, los datos procedentes del escaner digital se adquieren en forma de alta resolucion (paso 500). Con objeto de disminuir el tiempo de ordenador necesario para generar imagenes, se puede crear (paso 502) un conjunto paralelo de datos digitales que representen el IDDS con una resolucion inferior. El usuario puede manipular las imagenes de mas maja resolucion mientras el ordenador actualiza el conjunto de datos de alta resolucion en la medida en que sea necesario. El usuario puede ver tambien, y manipular, el modelo de alta resolucion, si el detalle extra previsto en ese modelo es de utilidad. El IDDS puede ser tambien convertido en una estructura de datos “quad edge” (estructura de datos de representacion en ordenador de la topologfa de un mapa bi- o tri-dimensional) si no esta ya presente en esa forma (paso 506). Una estructura de datos “quad edge” es una estructura de datos topologicos estandar definida en “Primitives for the Manipulation of General Subdivisions and the Computation of Voronoi Diagrams!, ACM Transactions of Graphics, Vol 4, N° 2, Abril 1985, pags 74-123. Tambien podnan usarse otras estructuras de datos topologicas, tal como la estructura de datos “winged edge” (representacion de datos usada para describir modelos de polfgonos en graficas de ordenador).

Como paso inicial, mientras se ve la imagen tridimensional de la mandfbula del paciente, incluidos dientes, endas y otros tejidos orales, el usuario borra usualmente las estructuras que no sean necesarias para la manipulacion de la imagen y la produccion final de un aparato. Esas secciones no deseadas del modelo pueden ser eliminadas usando un instrumento para borrar, para efectuar una sustraccion de modelacion solida (paso 508). El instrumento esta representado por una caja grafica. El volumen a ser borrado (las dimensiones, la posicion y la orientacion de la caja) se establece mediante el empleo por el usuario del GUI. Tfpicamente, como secciones no deseadas se incluinan el area de enda extrana y la base de la pieza colada escaneada originalmente, Otra aplicacion para este instrumento es la de estimular la extraccion de dientes y el “suavizado” de las superficies del diente. Esto es necesario cuando se necesite espacio adicional en la mandfbula para la colocacion en posicion final de un diente que haya de ser movido. El profesional que aplique el tratamiento puede elegir determinar que dientes deberan ser suavizados y cuales hayan de ser extrafdos. El suavizado permite al paciente mantener los dientes cuando solamente se necesite una pequena cantidad de espacio. Tfpicamente, la extraccion y el alisado se usan en el planeamiento del tratamiento solo cuando hayan de ser extrafdos o alisados los dientes actuales del paciente, antes de iniciar la correccion de la posicion.

La retirada de las secciones no deseadas o innecesarias del molde aumenta la velocidad de tratamiento de los datos y mejora la presentacion visual. Como secciones innecesarias se incluyen aquellas que no se necesiten para la

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preparacion del aparato para correccion de la posicion de los dientes. Con la retirada de esas secciones no deseadas se disminuye la complejidad y el tamano del conjunto de datos digitales, acelerandose as^ las manipulaciones del conjunto de datos y demas operaciones.

Despues de que el usuario situe y dimensione el instrumento de borra y de instrucciones al software para que borre la seccion no deseada, todos los triangulos que esten dentro de la caja establecida por el usuario son retirados, y se modifican los triangulos limttrofes para dejar un lfmite lineal suave. El software borra todos los triangulos que esten dentro de la caja y recorta todos los triangulos que crucen los lfmites de la caja. Esto exige generar nuevos vertices en el lfmite de la caja. Los orificios creados en el modelo en las caras de la caja son vueltos a triangular y cerrados usando los vertices creados de nuevo.

En realizaciones alternativas, el ordenador simplifica automaticamente el modelo digital, realizando para ello las funciones orientadas hacia el usuario descritas en lo que antecede. El ordenador aplica un conocimiento de relevancia en la ortodoncia para determinar que partes del modelo digital son innecesarias para la manipulacion de la imagen.

Se usa un instrumento de sierra para definir los dientes individuales (o posiblemente grupos de dientes) que hayan de ser movidos (paso 510). El instrumen4to separa la imagen escaneada en componentes graficos individuales (paso 512), permitiendo que el software mueva el diente u otras imagenes componentes con independencia de las restantes partes del modelo. Se emparejan los componentes de alta y de baja resolucion (paso 514) y se colocan los componentes en sus posiciones finales (paso 516).

En una realizacion, el instrumento de sierra define un camino para cortar la imagen grafica, usando para ello dos curvas de ranura en B cubicas, que estan en el espacio, posiblemente limitadas a planos paralelos, ya sea abiertas o cerradas. Un conjunto de lmeas conecta las dos curvas y muestra al usuario el camino general de corte. El usuario puede evitar los puntos de control en las curvas en B cubicas, el grosor del corte de sierra, y el numero de borradores usados, como se describe en lo que sigue.

En una realizacion alternativa, se separan los dientes usando la sierra como un dispositivo de “enuclear”, cortando el diente desde arriba con cortes de sierra verticales. Se separa la corona del diente, asf como el tejido gingival inmediatamente debajo de la corona, del resto de la configuracion geometrica, y se tratan como una unidad individual a la que se designa como un diente. Cuando se mueve ese modelo, el tejido gingival se mueve con relacion a la corona, creando una aproximacion de primer orden del camino que volvera a formar el tejido gingival dentro de la boca del paciente.

Cada diente puede ser tambien separado del modelo recortado original. Ademas, se puede crear una base a partir del modelo recortado original, cortando para ello las coronas de los dientes. El modelo resultante se usa como base para mover los dientes. Esto facilita la fabricacion final de un molde ffsico, a partir del molde geometrico, como se describe en lo que sigue.

Grosor: Cuando se usa un corte para separar un diente, el usuario querra usualmente que el corte sea lo mas delgado posible. Sin embargo, el usuario puede querer hacer un corte mas grueso, por ejemplo cuando suavice hacia abajo los dientes circundantes, como se ha descrito en lo que antecede. Graficamente, el corte aparece como una curva limitada por el grosor del corte por un lado de la curva.

Numero de Borradores: Un corte comprende multiples cajas borradoras dispuestas proximas entre sf como una aproximacion lineal en el sentido de la pieza del camino en curva del Instrumento de Sierra. El usuario elige el numero de borradores, el cual determina la sofisticacion de la curva creada: cuanto mayor sea el numero de segmentos tanto mas exactamente seguira el corte la curva. El numero de borradores esta representado graficamente por el numero de lmeas paralelas que conectan las dos curvas de ranura en B cubicas. Una vez que haya sido especificado por completo un corte de sierra, el usuario aplica el corte al modelo. El corte se efectua como una secuencia de borrados.

En una realizacion, el software puede dividir automaticamente el instrumenb4to de sierra en un conjunto de borradores, en base a una entrada de la medida de la lisura por el usuario. La sierra es subdividida para adaptacion, hasta que una metrica del error mide la desviacion con respecto a la representacion ideal en la representacion aproximada, que sea menor que un umbral especificado por el ajuste de la suavidad. Una metrica de error compara la longitud lineal de la curva subdividida con la longitud del arco de la curva de ranura ideal. Cuando la diferencia es mayor que un umbral calculado a partir del ajuste de la suavidad, se anade un punto de subdivision a lo largo de la curva de la ranura.

Tambien se puede prever una caractenstica previa en el software. La caractenstica previa presenta visualmente un corte de sierra como las dos superficies que representan los lados opuestos del corte. Esto permite al usuario considerar el corte final antes de aplicarlo al conjunto de datos del modelo.

Despues de que el usuario haya completado todas las operaciones de corte deseadas con el instrumento de sierra, existen multiples graficos de solidos. Sin embargo, en este punto el software no ha determinado que triangulos de la estructura de datos “quad edge” pertenecen a que componentes. El software elige un punto de partida aleatorio en la

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estructura de datos y recorre la estructura de datos usando informacion de la medida en que son adyacentes, para hallar todos los triangulos que estan unidos entre s^ identificando un componente individual. Este proceso se repite partiendo del triangulo cuyo componente no esta todavfa determinado. Una vez recorrida toda la estructura de datos, han quedado identificados todos los componentes.

Para el usuario, todos los cambios hechos en el modelo de alta resolucion parecen ocurrir simultaneamente en el modelo de baja resolucion, y viceversa. Sin embargo, no hay una correlacion de uno a uno entre los diferentes modelos de resolucion. Por lo tanto, el ordenador “empareja” los componentes de alta y de baja resolucion como mejor puede, sujeto a lfmites definidos.

El sistema puede incluir opcionalmente un subsistema de segmentacion que efectue la segmentacion automatica o semiautomatica del modelo de dentadura en 3D en modelos de dientes individuales. El subsistema de segmentacion se implementa ventajosamente como uno o mas procesos de programas de ordenador que implementen un proceso de segmentacion. En implementaciones alternativas, el proceso de segmentacion no puede actuar en los datos de volumen en 3D ni en la malla de superficie en 3D. El proceso de segmentacion aplica tecnicas de deteccion de las caractensticas convencionales adaptadas para sacar partido de las caractensticas y de las propiedades conocidas de los dientes. Por ejemplo, los algoritmos de deteccion de caractensticas actuan generalmente sobre imagenes en las cuales las caractensticas a ser diferenciadas unas de otras tienen diferentes colores o matices del gris. Las caractensticas a ser detectadas estan tambien usualmente separadas unas de otras espacialmente. Sin embargo, las caractensticas a ser detectadas en una imagen en 2D o en 3D de una pieza colada en yeso de un diente (por ejemplo, de dientes individuales y del tejido de la encfa) tienen todas el mismo color (blanco), y algunas caractensticas, tales como las de un diente individual y la encfa circundante, no tienen una separacion espacial.

El proceso de segmentacion puede ser implementado para emplear cualquiera de entre varias tecnicas de deteccion de caractensticas y ventajosamente hace uso de una combinacion de tecnicas para aumentar la precision de la identificacion de la caractenstica. En una tecnica de deteccion de caractensticas se hace uso del analisis del color para diferenciar los objetos en base a las variaciones de color. El analisis del color puede ser usado en situaciones en las que los dientes individuales esten separados por espacios de separacion lo suficientemente grandes como para que el material de encapsulacion los rellene. Puesto que la pieza colada del diente y el material de encapsulacion son de colores que contrastan, esos dientes aparecen en el modelo como areas blancas separadas por delgadas tiras de negro.

En otra tecnica de deteccion de caractensticas se hace uso del analisis de la forma para diferenciar ciertas caractensticas, tales como el diente de la encfa. En general, las superficies de los dientes son lisas, mientras que las superficies de las encfas tienen textura, y los dientes y las encfas forman tipicamente una arista en forma de U en donde se encuentran. La deteccion de esas caractensticas a traves del analisis de forma ayuda a diferenciar el diente de la encfa. El analisis de forma puede tambien detectar dientes individuales, por ejemplo, buscando los objetos mas grandes en la imagen en 3F, o bien reconociendo las cuspides de un molar como cuatro parches aislados de un color dispuestos segun un cierto patron. En lo que sigue se describe un algoritmo de deteccion de cuspides.

En otras tecnicas de deteccion de caractensticas se hace uso de bases de datos de casos conocidos o de informacion estadfstica, frente a las cuales se empareja una imagen 3D particular usando tecnicas convencionales de emparejamiento de patron de datos de imagen y de ajuste de datos. En una de tales tecnicas, conocida como la de “maximo a posteriori” (MAP) se hace uso de las imagenes anteriores para modelar valores en pfxeles correspondientes a los distintos tipos (clases) de objetos como variables aleatorias independientes, con distribuciones normales (gaussianas), cuyos parametros (media y varianza) se seleccionan empmcamente. Para cada clase se crea un perfil de histograma basado en una distribucion de Gauss con la media y la varianza especificadas. Las imagenes anteriores suministran para cada pixel y cada clase la probabilidad de que el pixel pertenezca a la clase, una medida que refleja la frecuencia relativa de cada clase. Aplicando la Regla de Bayes a cada clase, se escalan los valores de los pfxeles en la imagen de entrada, de acuerdo con las probabilidades anteriores, ademas de por la funcion de distribucion. El resultado es una probabilidad posterior de cada pixel pertenezca a cada clase. Segun la tecnica de Maximo a Posteriori (MAP) se selecciona entonces para cada pixel la clase que tiene la mas alta probabilidad posterior, como salida de la segmentacion.

Segun otra tecnica de deteccion de caractensticas, se hace uso de la deteccion automatica de las cuspides de los dientes. Las cuspides son las proyecciones aguzadas en la superficie de masticar de un diente. En una implementacion, la deteccion de la cuspide se efectua en dos etapas: (1) una etapa de “deteccion”, durante la cual se determina un conjunto de puntos en el diente como candidatos para situaciones de las cuspides; y (2) una etapa de “rechazo”, durante la cual los candidatos del conjunto de puntos son rechazados si no satisfacen un conjunto de criterios asociados con las cuspides.

Un proceso para la etapa de “deteccion” se ha expuesto en la FIG. 6A. En la etapa de deteccion, se ve una posible cuspide como una “isla” en la superficie del diente, con la candidata a cuspide en el punto mas alto de la isla. El “mas alto” se mide con respecto al sistema de coordenadas del modelo, pero podna igualmente medirse con la misma facilidad con respecto al sistema de coordenadas locales de cada diente, si se efectua la deteccion despues de la fase de corte en el tratamiento.

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El conjunto de todas las posibles cuspides se determina buscando en el modelo de diente todos los maximos locales que esten dentro de una distancia especificada de la parte superior de la caja de ffmite del modelo. En primer lugar, el punto mas alto en el modelo se designa como la primera candidata a cuspide. Se hace pasar un plano por ese punto, perpendicular a la direccion en la que se mide la altura de un punto. Se hace bajar despues el plano en una pequena distancia predeterminada a lo largo del eje Z. A continuacion, todos los vertices conectados al diente y que esten por encima del plano y en algun componente conectado, se asocian con la candidata o candidatas a cuspide. Este paso se denomina tambien el paso de “llenado por inundacion”. A partir de cada punto de candidata a cuspide, se efectua la “inundacion” hacia fuera, haciendo que cada vertice en el molde sea visitado a este respecto como “parte de” la candidata a cuspide correspondiente. Despues de completado el paso de llenado por inundacion, se examina cada vertice en el modelo. Todo vertice que este por encima del plano y que no haya sido visitado por uno de los llenados de inundacion se anade a la lista de candidatas a cuspides. Estos pasos se repiten hasta que se recorre el plano en una distancia especificada.

Aunque esta solucion iterativa puede llevar mas tiempo que una busqueda de maximos locales, la solucion descrita en lo que antecede conduce a una lista mas corta de candidatas a cuspide. Puesto que se naja el plano en una distancia finita en cada paso, se salta por encima de los maximos locales muy pequenos que puedan tener lugar debido a datos de ruidos.

Despues de la etapa de “deteccion”, el algoritmo de deteccion de cuspides procede a la etapa de “rechazo”. Un proceso para la etapa de “rechazo” se ha expuesto en la FIG. 6B. En esta etapa, se analizan las configuraciones geometricas locales alrededor de cada una de las candidatas a cuspide para determinar si posee “caractensticas que no sean similares a las de las cuspides”. Las candidatas a cuspide que presenten “caractensticas que no sean similares a las de las cuspides” se retiran de la lista de candidatas a cuspide.

Se pueden usar varios criterios para identificar las “caractensticas que no sean similares a las de las cuspides”. De acuerdo con una prueba, se usa la curvatura local de la superficie alrededor de la candidata a cuspide para determinar si la candidata posee caractensticas que no sean similares a las de las cuspides. Como se ha representado en la FIG. 6B, la obtiene aproximadamente la curvatura local de la superficie alrededor de la candidata a cuspide y luego se analiza para determinar si es demasiado grande (superficie muy aguzada) o demasiado pequena (superficie muy plana), en cuyo caso se retira la candidata de la lista de candidatas a cuspide. Se usan valores conservadores para los valores de curvatura minima y maxima, para asegurar que no se rechacen por error cuspides genuinas.

Segun una prueba alternativa, se calcula una medida de la suavidad en base a la media normal en un area alrededor de la candidata a cuspide. Si la media normal se desvfa de la normal en la cuspide en mas de una cantidad especificada, se rechaza la candidata a cuspide. En una realizacion, se obtiene una aproximacion a la desviacion de un vector normal N con respecto a la normal a la cuspide CN, mediante la formula:

desviacion = 1 - Abs(N-CN),

que es cero si no hay desviacion, y 1 cuando N y CN son perpendiculares.

En ambas tecnicas de segmentacion, la de asistencia humana y la automatizada, el clmico puede simplificar el proceso de identificacion del diente marcando para ello el modelo de diente ffsico antes de que sea escaneado el modelo. Al escanear, esas marcas pasan a ser parte del modelo de diente digital. Como tipos de marcas que el clmico podna incluir se incluyen marcas que identifiquen el eje de rotacion de un diente, marcas que identifiquen el eje principal de un diente (por ejemplo, una lmea recta marcada en el borde oclusal del diente), y marcas que identifiquen los ffmites entre dientes. Se usa frecuentemente una marca que identifique el eje de rotacion de un diente para limitar el modo en que puede girar el diente en el curso del tratamiento. El clmico puede desear tambien pintar el diente en el modelo ffsico con varios colores, para ayudar a la segmentacion del diente individual del modelo de diente digital.

El sistema puede configurarse opcionalmente para anadir rafces y superficie ocultas a los modelos de diente, para permitir una simulacion mas completa y precisa del movimiento del diente durante el tratamiento. En implementaciones alternativas, esta informacion se anade automaticamente sin ayuda humana, semi automaticamente con ayuda humana, o manualmente por un operador humano, usando una diversidad de fuentes de datos.

En algunas implementaciones, se usan sistemas de obtencion de imagenes en 2D y en 3D, tales como sistemas de rayos-X, escaneres de tomograffa computada (CT), y sistemas MRI, para recoger informacion acerca de las rames de los dientes del paciente. Por ejemplo, varias imagenes obtenidas por rayos-X en 2D de un diente, tomadas en planos diferentes, permiten la construccion de un modelo en 3D de las rafces del diente. La informacion acerca de las rames esta disponible por inspeccion visual de la imagen radiografica y por aplicacion a los datos radiograficos de un algoritmo de identificacion de las caractensticas implementado por ordenador. El sistema anade las rames al modelo de diente, creando para ello una malla de superficie que representa las rames. Las marcas ffsicas en los dientes del paciente, por ejemplo, las cavidades o las cuspides, se extraen de los datos en 2D y en 3D, y se usan para registrar las rames en el modelo de diente. Al igual que las rafces, esas marcas pueden ser extrafdas

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manualmente, o bien mediante el uso de un algoritmo de deteccion de las caractensticas.

Otra alternativa para la adicion de rames y superficies ocultas es la de modelar formas tipicas de ra^z y corona y modificar el modelo digital de cada diente para incluir una rafz o superficie oculta correspondiente a una forma tipica. Con esta solucion se supone que las rames y las superficies ocultas de cada uno de los dientes del paciente tienen formas tfpicas. Se adquiere un modelo geometrico de cada forma tipica, por ejemplo, mediante el acceso a una base de datos electronica de modelos tfpicos de rafz y corona, creada antes de iniciar el analisis de los dientes de un paciente particular. Partes de los modelos tfpicos de rafz y corona se anaden a los modelos de diente individuales en la medida en que sea necesario para completar los modelos de dientes individuales.

Todavfa otra alternativa para la adicion de rafces y superficies ocultas es la extrapolacion del modelo de diente en 3D para incluir esas caractensticas en base a las caractensticas observadas de las superficies del diente. Por ejemplo, el sistema puede usar la curvatura de un molar particular entre las puntas de las cuspides y la lmea de la enda, para predecir la forma de las rafces para ese molar. En otras implementaciones, se usan datos de escaneo por rayos-X y por CT de los dientes del paciente para proporcionar puntos de comparacion para extrapolacion de las rafces y las superficies ocultas de los pacientes. Tambien se pueden usar modelos de formas tfpicas de rafz y corona para proporcionar puntos de comparacion para extrapolacion de rafces y superficies ocultas.

El sistema puede incorporar tambien y el usuario puede en cualquier punto usar una caractenstica de “pelmula” para mostrar una animacion del movimiento desde el estado inicial al estado que se propone como objetivo. Esto es util para visualizar el movimiento general de los componentes en todo el proceso de tratamiento.

Como se ha descrito en lo que antecede, una interfaz de usuario adecuada para la identificacion de componentes es una interfaz de usuario grafica (GUI) interactiva tridimensional. Una GUI tridimensional es tambien ventajosa para la manipulacion de componentes. Tal interfaz proporciona al profesional que aplique el tratamiento o al usuario una interaccion instantanea y visual con los componentes del modelo digital. La GUI tridimensional proporciona ventajas sobre las interfaces que permiten solamente ordenes de bajo nivel para dirigir el ordenador para que manipule un segmento particular. En otras palabras, una GUI adaptada para manipulacion es mejor en muchos aspectos que una interfaz que acepte directivas, por ejemplo, solamente del tipo: “trasladar este componente 0,1 mm a la derecha”. Tales ordenes de bajo nivel son utiles para ajuste fino, pero si fueran la unica interfaz los procesos de manipulacion de componentes se convertinan en una interaccion que llevana mucho tiempo y sena cansada.

Antes de, o durante, el proceso de manipulacion, se pueden aumentar uno o mas componentes del diente con modelos de plantilla de rafces del diente. La manipulacion de un modelo de diente aumentado con una plantilla de rafces es util, por ejemplo, en situaciones en las que preocupe el impacto de los dientes por debajo de la lmea de la encfa. Estos modelos de plantilla podnan comprender, por ejemplo, una representacion digitalizada de las radiograffas de los dientes del paciente.

El software permite tambien anadir anotaciones a los conjuntos de datos que pueden comprender texto y/o el numero de la secuencia del aparato. La anotacion se anade como texto rebajado (es decir, es de una configuracion geometrica de 3D), de modo que aparezca en el modelo positivo impreso. Si se puede colocar la anotacion en una parte de la boca que vaya a estar cubierta por un aparato de correccion de la posicion, pero que no sea importante para el movimiento del diente, la anotacion puede aparecer en el aparato (aparatos) de correccion de la posicion entregado.

El antes descrito software de identificacion de componentes y de manipulacion de componentes esta disenado para operar con un grado de complicacion proporcional al nivel de entrenamiento del operador. Por ejemplo, el software de manipulacion de componentes puede ayudar a un operador del ordenador que carezca de entrenamiento en ortodoncia, proporcionando para ello realimentacion en relacion con las manipulaciones de los dientes que sean admisibles o que esten prohibidas. Por otra parte, un odontologo que realice ortodoncia y que tenga gran experiencia en fisiologfa intraoral y en la dinamica del movimiento de los dientes, puede usar el software de identificacion y manipulacion de componentes simplemente como un instrumento e incapacitar o ignorar su consejo.

La FIG. 5 es una captura de pantalla de la interfaz de usuario grafica 2000 asociada con una aplicacion de visor del cliente a traves de la cual el clmico que aplique el tratamiento puede ver un plan de tratamiento del paciente y alterar o comentar sobre el plan. La aplicacion del visor del cliente se implementa en un programa de ordenador instalado localmente en un ordenador del cliente en el local del clmico. El programa de vision descarga un archivo de datos desde un ordenador principal remoto, tal como un servidor de protocolo de transferencia de archivos (FTP) mantenido por el disenador del plan de tratamiento, al cual se puede acceder ya sea a traves de una conexion directa o ya sea a traves de una red de ordenadores, tal como la World Wide Web (Red de Ambito Mundial), El programa del visor hace uso del archivo descargado para presentar graficamente al clmico el plan de tratamiento. El programa del visor puede ser tambien usado por el disenador del plan de tratamiento en el lugar del ordenador principal, para ver imagenes de los dientes del paciente.

En la FIG. 6 se ha representado un proceso para obtener imagenes en 3D de varias vistas para ortodoncia que pueden ser obtenidas despues de que hayan sido captados y modelados digitalmente los dientes del paciente. En este proceso se genera un punto de origen, o de “mirando desde”, asociado con una vista de camara fotografica

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(paso 600). A continuacion se determina un punto de “mirando hacia” o punto de foco asociado con la vista de camara fotografica (paso 602). En este sistema, la lmea desde el “Mirando Desde el Punto” al “Mirando Hacia el Punto” define la direccion en que esta disparando la camara. Ademas, se determina un vector Z de camara, o vector hacia arriba (paso 604).

En lo que sigue se muestra un pseudo codigo para generar varias vistas para ortodoncia. Con referencia al pseudo codigo, el codigo define una caja de lfmite de un molde (dos arcos) que es el menor cubo que contiene la configuracion geometrica de los moldes. Otros ajustes asociados con la caja de lfmite incluyen:

Z_Eje: punto desde inferior a superior,

Y_Eje: punto desde dentro de raton a dientes frontales (incisivos)

X_Eje; punto desde centro a izquierda.

Campo de Vista: es el angulo abierto, corresponde a la lente

Medio Campo de Vista: Campo de Vista * 0,5

Molde Centro: Centro de la Caja de Lfmite

X_Longitud: Dimension X de Caja de Lfmite

Y_Longitud: Dimension X de Caja de Lfmite

Z_Longitud: Dimension X de Caja de Lfmite

X_MIN: valor mmimo de X de la Caja de Lfmite, es decir, valor X del cubo de la superficie mas a la derecha

X_MAX: valor maximo de X de la Caja de Lfmite

Y_MIN: valor mmimo de Y de la Caja de Lfmite

Y_MAX: valor maximo de Y de la Caja de Lfmite

Z_MIN: valor mmimo de Z de la Caja de Lfmite

Z_MAX: valor maximo de Z de la Caja de Lfmite

SOLAPAMIENTO BUCAL DERECHO

Camara Mirando Desde el Punto

X = 0,5 * Molde Centro X + 0,5 * X_Max + 0,25 *

Max(Y_Longitud, Z_Longitud) / tan(Medio Campo de Vista):

Y = Molde Centro.Y

Z = Molde Centro.Z - 0,25 * MAX(Y_Longitud, Z_longitud) / tan (Medio Campo

de Vista);

Camara Mirando Hacia el Punto:

X = Molde Centro.X ± 0,25 * X_Longitud;

Y = Molde Centro.Y;

Z = Molde Centro.Z;

Vector Hacia Arriba de la Camara: Z Eje SOLAPAMIENTO ANTERIOR

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Camara Mirando Desde el Punto:

X = Molde Centro.X;

Y = 0,5 * Molde Centro.Y +0,5 * Y_max + 0,25 * MAX(X_Longitud, Z_Longitud)/ tan (Medio Campo de Vista):

Z = Molde Centro.Z - 0,25* MAX(X_Longitud,

Z_Longitud) / tan (Medio Campo de Vista);

Camara Mirando Hacia el Punto:

X = Molde Centro.X;

Y = Molde Centro.Y + 0,25 * Y_Longitud;

Z = Molde Centro.Z

Vector Hacia Arriba - Camara: Z Eje

SOLAPAMIENTO BUCAL IZQUIERDO

Camara Mirando Desde el Punto

X = 0,5 * Molde Centro.X + 0,5 * X_Min - o,25 * MAX(Y_Longitud, Z_Longitud) / tan (Medio Campo de Vista).

Y = Molde Centro.Y:

Z = Molde Centro.Z - 0,25 * MAX (Y_Longitud,

Z_Longitud) / tan (Medio Campo de Vista);

Camara Mirando Hacia el Punto:

X = Molde Centro.X - 0,25* X_Longitud;

Y = Molde Centro.Y;

Z = Molde Centro.Z;

Vector Hacia Arriba - Camara: Z Eje

DISTAL_MOLAR IZQUIERDA

Camara Mirando Desde el Punto:

de Vista)

Camara Mirando Hacia el Punto:

X = Molde Centro.X - 0,25 * X_Longitud;

Y = Y_MIN - 0,25 * MAX(X_Longitud, Z_Longitud / tan (Medio Campo Z = Molde Centro.Z;

X = Molde Centro.X - 0,25 * X_Longitud; Y = Molde Centro.Y;

Z = Molde Centro.Z;

Vector Hacia Arriba - Camara: Z Eje

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LINGUAL IZQUIERDA

Camara Mirando Desde el Punto:

X = Molde Centro.X + 0,125 * X_Longitud;

Y = Molde Centro.Y;

Z = Molde Centro.Z;

Camara Mirando Hacia el Punto:

X = Molde Centro.X - 0,25 * X_Longitud;

Y = Molde Centro.Y;

Z = Molde Centro.Z;

Vector Hacia Arriba - Camara: Z Eje

LINGUAL DE INCISIVO

Camara Mirando Desde el Punto:

X = Molde Centro.X;

Y = Molde Centro.Y;

Z = Molde Centro,Z;

Camara Mirando Hacia el Punto:

X = Molde Centro.X;

Y = Molde Centro.Y + 0,25 * Y_Longituf;

Z = Molde Centro.Z;

Vector Hacia Arriba - Camara: Z Eje;

LINGUAL DERECHA

Camara Mirando Desde el Punto:

X = Molde Centro.X + 0,125 * X_Longitud;

Y = Molde Centro.Y;

Z = Molde Centro.Z;

Camara Mirando Hacia el Punto:

X = Molde Centro.X + 0,25 * X_Longitud;

Y = Molde Centro.Y;

Z = Molde Centro.Z

Vector Hacia Arriba - Camara: Z Eje;

MOLAR DISTAL DERECHO

Camara Mirando Hacia el Punto:

X = Molde Centro.X ' 0,25 * X_Longitud; 14

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Z_Longitud) / tan (Medio Campo de Vista);

Camara Mirando Hacia el Punto:

Y = Y_MIN - 0,25 * MAX (X_Longitud,

Z = Molde Centro.Z;

X = Molde Centro.X + 0,25 * X_Longitud;

Y = Molde Centro.Y;

Z = Molde Centro.Z;

Vector Hacia Arriba - Camara: Z Eje;

Las ocho vistas con las cuales se han evaluado los modelos virtuales de tratamiento se han representado en lo que sigue en las FIGS. 7 - 14. En la FIG. 7 se ha representado una vista que sirve de ejemplo del solapamiento bucal derecho del paciente. Esta figura representa el ajuste mutuo ideal del canino mandibular, la bicuspide y los molares derechos con el canino, las bicuspides y los molares derechos. La FIG. 7 permite a los usuarios evaluar varios aspectos de la clasificacion de Angle.

La FIG. 8 es una vista que sirve de ejemplo del solapamiento bucal izquierdo del paciente. La vista representa el ajuste mutuo ideal del canino, las bicuspides y los molares maxilares izquierdos con el canino, las bicuspides y los molares mandibulares izquierdos. La FIG. 8 permite tambien una evaluacion de la clasificacion de Angle. La FIG. 9 es una vista que sirve de ejemplo del solapamiento anterior del paciente, y muestra en que medida estan adelantados los incisivos maxilares con respecto a los incisivos mandibulares. La FIG. 9 permite al usuario evaluar la lmea media. La FIG. 10 presenta una vista que sirve de ejemplo del molar distal derecho del paciente. En esta figura se muestra la relacion de cuspide y fosa entre los molare maxilares y los mandibulares.

La FIG. 11 presenta una vista que sirve de ejemplo del molar distal izquierdo de los dientes del paciente. La vista de la FIG. 11 muestra la relacion de cuspide y fosa entre los molares maxilares y los mandibulares. La FIG. 12 presenta una vista lingual de incisivo de los dientes del paciente que sirve de ejemplo. La vista ilustra como se relaciona el borde de incisivo de los incisivos mandibulares con el aspecto lingual de los incisivos maxilares, y permite una evaluacion de la lmea media.

La FIG. 13 presenta una vista lingual derecha y proporciona un primer plano de la intercalacion de las cuspides del segmento posterior derecho desde el aspecto lingual. La FIG. 13 permite visualizar las cuspides ML (mesio- linguales) de los molare maxilares y su relacion con las fosas de los molares mandibulares.

La FIG. 14 presenta la vista lingual izquierda de los dientes del paciente. Muestra un primer plano de la intercalacion de las cuspides del segmento posterior izquierdo en el aspecto lingual y permite visualizar las cuspides ML (mesio- linguales) de los molares maxilares y su relacion con las fosas de los molares mandibulares.

Ademas de las anteriores vistas, se pueden generar otras vistas, por ejemplo, la FIG. 15 que presenta una vista anterior, la FIG. 16 que presenta una vista oclusal maxilar, y la FIG. 17 que presenta una vista oclusal mandibular, respectivamente.

Los datos descargados por el programa del visor contienen un conjunto fijo de posiciones de tratamiento clave, incluyendo el IDDS y el FDDS, que definen el plan de tratamiento para los dientes del paciente. El programa del visor proporciona el IDDS o el FDDS para presentar una imagen de los dientes del paciente en las posiciones inicial y final. El programa del visor puede presentar simultaneamente una imagen de los dientes en sus posiciones iniciales (imagen inicial 2002) y de las posiciones finales de los dientes (imagen final 2004).

Puesto que el archivo de datos contiene una gran cantidad de datos, el software de descarga en el ordenador principal remoto emplea una tecnica de “nivel de detalle”, para organizar la descarga en grupos de datos con niveles de detalle que van aumentando gradualmente, como se describe en lo que sigue. El programa del visor hace uso del conocimiento de relevancia para la ortodoncia, para hacer que las areas menos importantes de la imagen tengan una menor calidad que las que proporciona de las areas mas importantes. El uso de estas tecnicas reduce el tiempo requerido para generar una sola imagen ofrecida de los modelos de dientes y el tiempo requerido para presentar una imagen ofrecida en la pantalla despues de haberse iniciado la descarga.

En las FIGS. 18 y 19 se ha ilustrado el uso de la tecnica de “nivel de detalle”, mediante el software de descarga en el ordenador principal remoto. El software transfiere los datos en varios grupos, cada uno de los cuales anade detalles por incrementos para la imagen de los dientes ofrecida. El primer grupo incluye tfpicamente solo los datos suficientes para ofrecer una representacion poligonal aproximada de los dientes del paciente. Por ejemplo, si se trata un diente como un cubo que tiene seis caras, El diente puede ofrecerse rapidamente como un rombo 2100 que tiene

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seis puntos 2102a - f, estando uno en cada cara del cubo (FIG. 18). El software de descarga inicia la descarga suministrando unos pocos puntos para cada diente, los cuales usa el programa de interfaz para ofrecer inmediatamente representaciones poligonales de los dientes.

El software de descarga entrega despues un segundo grupo de datos que anade detalles adicionales a las imagenes de los dientes ofrecidas. Este grupo anade tipicamente puntos que permiten una representacion esferoidal 2106 de los dientes (FIG. 19). A medida que continua la descarga, el software va entregando grupos adicionales de datos, que cada uno anade un nivel de detalle a la imagen ofrecida de los dientes, hasta que se ofrecen los dientes completados.

El software de descarga aumenta tambien la velocidad de descarga y de ofrecimiento, al identificar y retener los datos que no sean cnticos para formar una imagen ofrecida de los dientes. Esto incluye datos para la superficie del diente oscurecida por otros dientes o por tejido. El software aplica reglas basadas en la estructura de la ortodoncia comun, para determinar que datos son descargados y cuales son retenidos. La retencion de datos de esta manera reduce el tamano del archivo descargado, y reduce por lo tanto el numero de puntos de datos que debe tener en cuenta el programa de interfaz cuando ofrezca las imagenes inicial y final.

El programa del visor mejora tambien la velocidad de ofrecimiento, reduciendo para ello la cantidad de datos ofrecidos. Al igual que el software de descarga, el programa del visor aplica reglas de importancia para la ortodoncia, para determinar que areas de la imagen pueden ser ofrecidas con una menor calidad. Por ejemplo, el clmico que aplique el tratamiento no desea usualmente ver en detalle el tejido de la enda, por lo que el programa del visor ofrece las endas con una baja resolucion como superficies lisas, ignorando los datos que conserven la textura de las endas. Tfpicamente, el programa del visor ofrece las areas menos importantes con una menor resolucion antes de ofrecer las areas mas importantes con una mas alta resolucion. El clmico puede requerir que se ofrezca una alta resolucion de toda la imagen.

Como se ha ilustrado en las FIGS. 5 - 6, y se analiza en lo que sigue, el programa del visor presenta una imagen inicial 2002 de los dientes y, si lo requiere el clmico, una imagen final 2004 de los dientes tal como apareceran despues del tratamiento. El clmico puede girar las imagenes en tres dimensiones para ver las diversa superficies de los dientes, y el clmico puede saltar a la imagen de cualquiera de las vistas desde de varios angulos de vista previamente definidos. Como se ha visto con mas detalle en lo que antecede, juntamente con las FIGS. 7 -17, esos angulos de vista incluyen las vistas frontal, posterior, superior, inferior y laterales estandar, asf como lo angulos de vista espedficos de la ortodoncia, tales como las vistas lingual, bucal, facial, oclusal y de los incisivos.

El programa del visor incluye tambien una rutina de animacion que proporciona una serie de imagenes que muestran las posiciones de los dientes en cada paso intermedio a lo largo de la lmea de tratamiento. El clmico controla la rutina de animacion a traves de una metafora de VCR (Grabadora de Video Casete), la cual proporciona botones de control similares a los de una grabadora de video casete convencional. En particular, la metafora de VCR incluye un boton 2006 de “poner en funcionamiento” que, cuando se selecciona, hace que la ruina de animacion vaya escalonadamente a traves de todas las imagenes a lo largo de la lmea de tratamiento. Una barra de grna 2008 se mueve horizontalmente en una distancia predeterminada con cada imagen sucesiva presentada, Cada posicion de la barra de grna 2008 y cada imagen de la serie corresponde a uno de los pasos de tratamiento intermedios descritos en lo que antecede.

La metafora de VCR incluye tambien un boton 2010 de “paso hacia delante” y un boton 2012 de “paso de retroceso”, que permite al clmico avanzar hacia delante hacia atras un paso en la serie de imagenes, avanzando cada vez un cuadro de clave o paso del tratamiento, asf como un boton 2014 de “avance rapido” y un boton 2016 de “retroceso rapido”, que permiten al clmico saltare inmediatamente a la imagen final 2004 o a la imagen inicial 2002, respectivamente. El clmico puede tambien saltar inmediatamente a cualquier imagen de la serie, situando para ello la barra de grna 2008 en el lugar apropiado.

Como se ha descrito en lo que antecede, el programa del visor recibe un subconjunto fijo de posiciones clave, incluyendo el IDDS y el FDDS, desde el ordenador principal remoto. A partir de esos datos, la rutina de animacion deduce las curvas de transformacion requeridas para presentar los dientes en los pasos intermedios del tratamiento, usando cualquiera de entre una diversidad de tecnicas matematicas. Una tecnica es la de invocar el programa de generacion de la lmea descrito en lo que antecede. En esta situacion, el programa del visor incluye el codigo del programa de generacion de la lmea. La rutina de animacion invoca ese codigo, ya sea cuando se reciben por primera vez las posiciones clave descargadas, o ya sea cuando el usuario invoque la rutina de animacion.

El programa del visor permite al clmico alterar la imagen ofrecida, manipulando para ello la imagen graficamente. Por ejemplo, el clmico puede corregir la posicion de un diente individual usando un raton para hacer clic y arrastrar o hacer girar el diente a una posicion deseada. En algunas implementaciones, la correccion de la posicion de un diente individual altera solamente la imagen ofrecida; en otras implementaciones, la correccion de la posicion de un diente de esta manera modifica el conjunto de datos subyacentes. En esta ultima situacion, el programa del visor realiza la deteccion de colision para determinar si la alteracion que se intenta es valida y, si no lo es, notifica inmediatamente al clmico. Como alternativa, el programa del visor modifica el conjunto de datos subyacentes y descarga luego el conjunto de datos alterados al ordenador principal remoto, el cual realiza el algoritmo de deteccion

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de colision. El clmico puede tambien proporcionar realimentacion textual al ordenador principal remoto, a traves de una caja de dialogo 2018 en la presentacion de interfaz 2000. El texto entrado en la caja de dialogo 2018 se almacena como un objeto de texto, y se descarga mas adelante al ordenador principal remoto, o bien, como alternativa, se entrega al ordenador principal remoto inmediatamente a traves de una conexion existente.

El programa del visor permite opcionalmente al clmico aislar la imagen de un diente particular y ver el diente separado de los demas dientes. El clmico puede tambien cambiar el color de un diente individual o de un grupo de dientes en una sola imagen ofrecida, o bien a traves de la serie de imagenes. Esta caractenstica proporciona al clmico una mejor comprension del comportamiento de los dientes individuales durante el curso del tratamiento.

Otra caractenstica del programa del visor permite al clmico recibir informacion acerca de un diente espedfico o de una parte espedfica del modelo cuando lo ordene, por ejemplo, mediante la seleccion con un raton del area de interes. Los tipos de informacion disponibles incluyen tipo de diente, distancia entre dientes adyacentes, y fuerzas (magnitudes y direcciones) ejercidas sobre los dientes por el alineador o por otros dientes. Se usan las tecnicas de analisis de elementos finitos para calcular las fuerzas ejercidas sobre los dientes. El clmico puede tambien requerir presentaciones graficas de cierta informacion, tal como un grafico de las fuerzas ejercidas sobre un diente durante todo el curso del tratamiento, o bien un grafico que presente los movimientos que efectuara un diente entre los pasos en la lmea del tratamiento. El programa del visor incluye tambien, opcionalmente, “calibres virtuales”, un instrumento grafico que permite al clmico seleccionar dos puntos en la imagen ofrecida y recibir una presentacion que indique la distancia entre esos dos puntos.

La FIG. 20 es un diagrama bloque simplificado de un sistema de procesado de datos 300 que puede ser usado para desarrollar planes de tratamiento de ortodoncia. El sistema de procesado de datos 300 incluye tfpicamente al menos un procesador 302, que comunica con una serie de dispositivos perifericos por medio de un subsistema de bus 304. Estos dispositivos perifericos incluyen tfpicamente un subsistema de almacenamiento 306 (subsistema de memoria 308 y subsistema de almacenamiento de archivos 314), un conjunto de dispositivos de entrada y salida de interfaz del usuario 318, y una interfaz a redes exteriores 316, incluidas la red telefonica publica. Esa interfaz se ha representado esquematicamente como el bloque 316 de “Interfaz de Modems y Red”, y esta acoplada a dispositivos de interfaz correspondientes en otros sistemas de procesado de datos por medio de la interfaz de red de comunicacion 324. El sistema de procesado de datos 300 podna ser un terminal o un ordenador personal de alta gama, una estacion de trabajo o un ordenador principal.

Los dispositivos de entrada de interfaz del usuario incluyen tfpicamente un teclado, y pueden incluir ademas un dispositivo indicador y un escaner. El dispositivo indicador puede ser un dispositivo indicador indirecto, tal como un raton, una bola seguidora, un “touchpad” (dispositivo tactil de entrada), o una tableta grafica, o bien un dispositivo de indicacion directo, tal como una pantalla tactil incorporada en la presentacion, o bien un dispositivo de indicacion tridimensional, tal como el dispositivo de indicacion giroscopico descrito en la Patente de Ee.UU. N° 5.440.326; tambien se pueden usar otros tipos de dispositivo de entrada de interfaz de usuario, tales como los sistemas de reconocimiento de voz.

Como dispositivos de salida de interfaz de usuario se incluyen tfpicamente una impresora y un subsistema de presentacion, el cual incluye un controlador de presentacion y un dispositivo de presentacion acoplado al controlador. El dispositivo de presentacion puede ser un tubo de rayos catodicos (CRT), un dispositivo de panel plano, tal como una presentacion en cristal lfquido (LCD), o bien un dispositivo de proyeccion. El subsistema de presentacion puede proporcionar tambien una presentacion no visual, tal como una salida de audio.

El subsistema de almacenamiento 306 mantiene la programacion basica requerida y construye datos. Los modulos del programa antes considerados son tfpicamente almacenados en el subsistema de almacenamiento 306. El subsistema de almacenamiento 306 comprende tfpicamente el subsistema de memoria 308 y el subsistema de almacenamiento en archivos 314.

El subsistema de memoria 308 incluye tfpicamente una serie de memorias que incluyen una memoria de acceso directo (RAM) principal 310 para almacenamiento de instrucciones y datos durante la ejecucion del programa, y una memoria de solo lectura (ROM) 312, en la cual se almacenan las instrucciones fijas. En el caso de los ordenadores personales compatibles Macintosh la ROM incluina partes del sistema operativo; en el caso de ordenadores personales compatibles IBM, esta incluina el BIOS (Sistema Basico de Entrada/Salida).

El subsistema de almacenamiento de archivos 314 proporciona almacenamiento persistente (no volatil) para programas y archivos de datos, e incluye tfpicamente al menos una unidad de disco duro y al menos una unidad de disco flexible (con medios asociados que pueden retirarse). Puede haber tambien otros dispositivos tales como una unidad de CD-ROM, y unidades opticas (todas con sus medios asociados que pueden retirarse). Ademas, el sistema puede incluir unidades del tipo con cartuchos de medios que pueden retirarse. Los cartuchos de medios que pueden retirarse pueden ser, por ejemplo, cartuchos de disco duro, tales como los comercializados por la firma Syquest y por otras, y cartuchos de disco flexible, tales como los comercializados por Iomega. Una o mas de las unidades pueden estar situadas en un lugar remoto, tal como en un servidor o en una red de area local, o en un lugar en la World Wide Web de Internet.

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En este contexto, la denominacion de “subsistema de bus” se usa genericamente para incluir cualquier mecanismo para permitir que los varios componentes y subsistemas se comuniquen entre s^ como se pretende. Con la excepcion de los dispositivos de entrada y de presentacion, los demas componente no han de estar necesariamente en el mismo lugar ffsico. Asf, por ejemplo, partes del sistema de almacenamiento de archivos podnan estar conectadas por varios medios de red de area local o de red de area amplia, incluidas las lmeas telefonicas. Analogamente, los dispositivos de entrada y de presentacion no han de estar necesariamente en el mismo lugar en que este el procesador, aunque se preve que se usen tipicamente ordenadores personales y estaciones de trabajo.

El subsistema de bus 304 se ha representado esquematicamente como un solo bus, pero un sistema tfpico tiene una serie de buses, tales como un bus local y uno o mas buses de expansion (por ejemplo, ADB, SCSI, ISA, EISA, MCA, NuBus, o PCI), asf como puertos en serie y en paralelo. Las conexiones de red se establecen usualmente a traves de un dispositivo tal como el adaptador de red en uno de esos buses de expansion o en un modem en un puerto en serie. El ordenador del cliente puede ser un sistema de sobremesa, o bien un sistema portatil.

El escaner 320 es el responsable de escanear las piezas coladas de los dientes del paciente obtenidas ya sea del paciente o ya sea de un odontologo que practique la ortodoncia, y proporcionar la informacion del conjunto de datos digitales escaneados al sistema de procesado de datos 300, para su posterior tratamiento. En un ambiente distribuido, el escaner 320 puede estar situado en un lugar remoto y comunicar la informacion del conjunto de datos digitales escaneados al sistema de procesado de datos 300 por medio de la interfaz de red 324.

La maquina de fabricacion 322 fabrica aparatos dentales basados en la informacion del conjunto de datos intermedios y finales recibida del sistema de procesado de datos 300. En un ambiente distribuido, la maquina de fabricacion 322 puede estar situada en un lugar remoto y recibir la informacion del conjunto de datos del sistema de procesado de datos 300 por medio de la interfaz de red 324.

Se ha descrito el invento en terminos de realizaciones particulares. Otras realizaciones estan dentro del alcance de las reivindicaciones que siguen. Por ejemplo, las tecnicas de escaneado tridimensional descritas en lo que antecede pueden ser usadas para analizar las caractensticas materiales, tales como la contraccion y la expansion de los materiales que forman las piezas coladas de dientes y los alineadores. Tambien, los modelos de dientes en 3D y la interfaz grafica descrita en lo que antecede pueden ser usados para ayuda a los clmicos que traten a los pacientes con tirantes convencionales u otros aparatos para ortodoncia convencionales, en cuyo caso se modifican en consecuencia las limitaciones aplicadas al movimiento de los dientes. Ademas, los modelos de dientes pueden ser senalados en un lugar de la red de protocolo de transferencia de hipertexto (http) para un acceso limitado por los correspondientes pacientes y clmicos que apliquen los tratamientos.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Un metodo implementado en ordenador para presentar una vista para ortodoncia de los dientes de un paciente, comprendiendo el metodo: obtener un conjunto de datos digitales iniciales que representan una disposicion inicial de los dientes, donde el conjunto de datos digitales iniciales comprende datos tridimensionales (3D) capturados asociados con los dientes del paciente; determinar un punto de vista para los dientes del paciente; aplicar una transformacion posicional a los datos en 3D basada en el punto de vista; ofrecer una vista para ortodoncia de los dientes del paciente basada en la transformacion posicional; y

determinar una lmea de tratamiento para los dientes del paciente basada en el conjunto de datos digitales iniciales y un conjunto de datos digitales finales que corresponde a una disposicion de dientes final, comprendiendo la lmea de tratamiento una pluralidad de conjuntos de datos digitales intermedios que corresponden a las disposiciones de dientes intermedias sucesivas;

donde la obtencion de una vista para ortodoncia que comprende una representacion grafica en 3D de los dientes del paciente en posiciones que corresponden a los conjuntos de datos intermedios, comprendiendo el metodo

proporcionar una serie de dichas representaciones graficas en 3D de los dientes del paciente en cada paso intermedio a lo largo de la lmea de tratamiento para permitir a un usuario procesar la serie de representaciones graficas en 3D de los dientes, para proporcionar una presentacion visual del movimiento de los dientes a lo largo de la lmea de tratamiento.
2. El metodo segun la reivindicacion 1, en el que el punto de vista se selecciona entre: una vista del solapamiento bucal derecho de los dientes del paciente, una vista del solapamiento anterior de los dientes del paciente; una vista del solapamiento bucal izquierdo de los dientes del paciente; una vista molar distal izquierda de los dientes del paciente; una vista lingual izquierda de los dientes del paciente; una vista de los incisivos lingual de los dientes del paciente; una vista lingual derecha de los dientes del paciente o una vista distal derecha de los dientes del paciente.
3. El metodo segun cualquier reivindicacion anterior, que comprende ademas animar las representaciones graficas de los dientes para proporcionar una presentacion visual del movimiento de los dientes a lo largo de las lmeas de tratamiento.
4. El metodo de la reivindicacion 3, que comprende ademas proporcionar una interfaz grafica con componentes que representan los botones de control en una grabadora de video casetes (2006, 2003, 2010, 2012, 2014, 2016), que un usuario humano pueda manipular para controlar la animacion.
5. El metodo de cualquiera de las reivindicaciones precedentes 2 a 4, que comprende ademas aplicar una compresion a nivel de detalle a el o a cada conjunto de datos para ofrecer la representacion grafica de los dientes.
6. El metodo segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende ademas recibir una instruccion de un usuario humano para modificar una representacion grafica de los dientes.
7. El metodo segun la reivindicacion 6, que comprende ademas modificar un conjunto de datos, en respuesta a la instruccion procedente del usuario.
8. El metodo segun cualquiera de las reivindicaciones 5, 6 o 7 que comprende ademas usar solamente una parte de los datos en un conjunto de datos, para obtener la representacion grafica de los dientes.
9. El metodo segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende ademas permitir que un usuario humano seleccione un diente en la representacion grafica y, en respuesta, presentar la informacion acerca de ese diente.
10. El metodo segun la reivindicacion 9, en el que la informacion se refiere al movimiento que experimental el diente mientras se mueve a lo largo de la lmea de tratamiento.
11. El metodo segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que generar una vista para ortodoncia de los dientes del paciente comprende una representacion grafica en 3D de los dientes de un paciente.
12. El metodo segun la reivindicacion 11, en el que proporcionar la representacion grafica de los dientes de un paciente, comprende ofrecer los dientes segun uno seleccionado de los multiples angulos de vision espedficos de la ortodoncia.
13. El metodo segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende ademas recibir una senal de entrada desde un dispositivo de entrada giroscopico en 3D, controlado por un usuario humano, y usar la senal de entrada para alterar la orientacion de los dientes en la representacion grafica.
14. Un programa de ordenador que reside en un medio de almacenamiento tangible (506) para uso para presentar una vista para ortodoncia de los dientes de un paciente, comprendiendo el programa instrucciones ejecutables operables para hacer que un ordenador (500) ejecute un metodo segun se ha reivindicado en cualquiera 5 de las reivindicaciones precedentes.