ES2874147T3 - Método para planificar un tratamiento para corregir maloclusiones - Google Patents

Abstract

Un método para planificar un tratamiento para corregir maloclusiones, que comprende: recibir un modelo dental explorado (170) de la dentición de un sujeto; aplicar una etiqueta (172) a uno o más dientes dentro del modelo dental; simular un proceso de bola rodante a través de un algoritmo de bola rodante para detectar un margen lateral entre dientes adyacentes (212, 214) del uno o más dientes haciendo rodar una bola simulada (194) para seguir un contorno de los dientes adyacentes (212, 214) a lo largo de un exterior del uno o más dientes (190) y encías (192) dentro del modelo dental y detectar cambios en un recorrido de la bola rodante (194); determinar un límite usando el algoritmo de bola rodante entre cada uno del uno o más dientes (190) y encías (192) basándose en un recorrido o trayectoria (220, 222) de la bola rodante que sigue un contorno del uno o más dientes, en el que el algoritmo de bola rodante extrapola el límite entre el uno o más dientes para compensar la inaccesibilidad de la bola rodante entre dientes adyacentes y un cambio en el estado de energía (196, 198) de la bola rodante (194) es indicativo además del límite entre cada uno del uno o más dientes y encías; asignar una región dura (224, 226) a cada uno del uno o más dientes y una región blanda (228, 230) a las encías dentro del modelo dental; mover una posición del uno o más dientes dentro del modelo dental para corregir maloclusiones en el desarrollo de un plan de tratamiento; y fabricar uno o más alineadores para mover el uno o más dientes según el plan de tratamiento.

Description

DESCRIPCIÓN

Método para planificar un tratamiento para corregir maloclusiones

Campo de la invención

La presente invención se refiere a métodos y aparatos para ortodoncia computarizada. Más particularmente, la presente invención se refiere a métodos y aparatos para planificar tratamientos ortodóncicos.

Antecedentes de la invención

La ortodoncia es una especialidad de la odontología relacionada con el estudio y tratamiento de maloclusiones que pueden resultar de irregularidades dentales, relaciones desproporcionadas del esqueleto facial, o ambas. La ortodoncia trata maloclusiones a través del desplazamiento de dientes mediante remodelación ósea y control y modificación del crecimiento facial. Este proceso se ha logrado tradicionalmente usando fuerza mecánica estática para inducir la remodelación ósea, permitiendo de ese modo que los dientes se muevan. Según este enfoque, los aparatos dentales que tienen una interfaz de arco de alambre con abrazaderas que se fijan a cada diente. A medida que los dientes responden a la presión aplicada a través del arco de alambre al desplazar sus posiciones, los alambres se aprietan nuevamente para aplicar presión adicional. Este enfoque ampliamente aceptado para tratar maloclusiones tarda aproximadamente veinticuatro meses de promedio en completarse, y se usa para tratar un número de diferentes clasificaciones de maloclusión clínica. El tratamiento con aparatos dentales se complica por el hecho de que es incómodo y/o doloroso para los pacientes y los aparatos se perciben como antiestéticos, todo lo cual crea una resistencia considerable a su uso. Además, el tiempo de tratamiento no puede acortarse aumentando la fuerza, debido a que una fuerza demasiado alta da como resultado la reabsorción de la raíz, además de que es más doloroso. El tiempo promedio de tratamiento de veinticuatro meses es muy largo, y además reduce su uso. De hecho, algunas estimaciones estipulan que menos de la mitad de los pacientes que podrían beneficiarse de dicho tratamiento eligen la ortodoncia.

El documento US 6 471 511 B1 da a conocer un método para segmentar una vía de tratamiento ortodóncico en subetapas clínicamente apropiadas para reposicionar los dientes de un paciente. Sobre la base de un modelo de elemento finito digital de los dientes y el tejido bucal relacionado, se calcula el efecto real de un aparato en los dientes. El modelo y el aparato resultante pueden modificarse modificando la forma del aparato insatisfactorio, añadiendo una cavidad, añadiendo material para provocar una sobrecorrección de la posición de diente, añadiendo una cresta de material para aumentar la rigidez, añadiendo un reborde de material a lo largo de una línea de encía para aumentar la rigidez o retirando material para reducir la rigidez o redefinir la forma.

El documento US2013/0325431 A1 da a conocer un método implementado por ordenador para ayudar al tratamiento ortodóncico, que incluye una etapa de método para reconocer el margen gingival de un diente en vista de segmentar la corona de diente desde la encía, por lo que la línea de encía se determina usando un algoritmo informático que procede buscando triángulos de superficie de la superficie de dentición que tienen una determinada característica numérica que determina la concavidad local de la superficie de dentición, en el que una serie de triángulos que satisfacen el valor umbral definen un límite gingival. El documento D3 también da a conocer un proceso para reconocer dientes individuales registrando una esfera a cada diente particular con el fin de realizar una etapa de segmentación en los dientes.

Kesling introdujo el aparato de posicionamiento dental en 1945 como un método para refinar la etapa final de retocado ortodóncico después de retirar los aparatos dentales (retirada de bandas). El posicionador era un aparato de caucho flexible de una sola pieza fabricado en las configuraciones de cera idealizadas para pacientes cuyo tratamiento básico se había completado. Kesling también predijo que determinados movimientos principales de diente también podrían lograrse con una serie de posicionadores fabricados a partir de movimientos de diente secuenciales en la configuración a medida que avanzaba el tratamiento. Sin embargo, esta idea no se volvió práctica hasta el advenimiento de la exploración tridimensional (3D) y el uso de ordenadores por empresas que incluyen Align Technologies, así como OrthoClear, ClearAligner, y Clearcorrect para proporcionar una estética mejorada en gran medida ya que los dispositivos son transparentes.

Sin embargo, para el modelo de adaptación tradicional a diente individual, la geometría de encía se pierde y se recrea la falsa encía, a menudo remodelada por un técnico. Por lo tanto, la geometría de encía puede no ser precisa al principio y una animación de cambios de encía con el tiempo debido a la falta de un modelo físico es aún más difícil de modelar. Tal modelado impreciso hace que el alineador resultante no coincida, lo que da como resultado dispositivos que son demasiado grandes o demasiado pequeños, lo que da como resultado molestias para el paciente.

Otro problema es que, sin la encía real como referencia, algunos de los denominados tratamientos modelados en realidad no pueden lograrse dando como resultado posibles errores, por ejemplo, puede producirse un movimiento de diente dentro de una encía mal modelada, sin embargo, el movimiento de diente puede moverse realmente hacia el exterior de la encía real de un paciente.

Otro problema de adaptación y relleno de orificios y la creación de un modelo de diente y encía individual es que hay poca información que puede definir el límite real de dos dientes. Tales modelos de adaptación y relleno fuerzan a que se definan las superficies de límite aunque sean arbitrarias.

Dependiendo de qué superficie de límite se define, el movimiento puede restringirse o relajarse, lo que significa que puede lograrse cierto movimiento en la vida real; sin embargo, debido a tales imprecisiones, el software de modelado no puede modelar con precisión debido a que los modelos colisionan entre sí. Esto puede provocar que el resultado de tratamiento real cree huecos entre los dientes y requiera más adelante retoques finales que aumenten el coste y la insatisfacción del paciente. Por otro lado, si el movimiento modelado se relaja, el software puede permitir movimientos que son físicamente imposibles en realidad y esto puede provocar que el dispositivo modelado empuje dientes entre sí que no pueden moverse. Esto también puede hacer que la cubierta de plástico del alineador a veces se estire tanto que la cubierta aplique una cantidad incómoda de fuerza, lo que podría ser doloroso para un paciente.

Otro problema de adaptación y relleno de orificio es el relleno de la geometría similar a un diente real, ya que debajo, las líneas de debajo son probablemente de superficies de límite modeladas, tales modelos son similares a un diente real; sin embargo, tales límites definidos provocan socavaduras más profundas que, una vez impresa y térmicamente formada para obtener una cubierta de plástico, dificultar la retirada de la cubierta de plástico del modelo impreso debido a las socavaduras profundas. Para compensar esto, se crea normalmente un objeto en bisel para rellenar el perfil aumentando la imprecisión y los costes.

Otro problema de adaptación y relleno de orificio es que el tamaño de modelo es demasiado grande para comunicarse entre el usuario y el fabricante, requiriendo por tanto que se reduzca el tamaño de modelo, dando como resultado la falta de detalles de modelo. Estas imprecisiones pueden guiar incorrectamente a los profesionales, por ejemplo, el modelo complejo completo puede no mostrar un hueco entre dos dientes adyacentes, sin embargo, el modelo reducido puede mostrar uno.

Estos tratamientos de planificación computarizada y exploración 3D son engorrosos y requieren mucho tiempo. Por consiguiente, existe la necesidad de un procedimiento eficiente y rentable para planificar el tratamiento ortodóncico de un paciente.

Sumario de la invención

La presente invención proporciona un método para planificar un tratamiento para corregir maloclusiones tal como se define en la reivindicación 1, en el que realizaciones preferidas de la invención se exponen en las reivindicaciones dependientes.

El método para planificar un tratamiento para corregir maloclusiones generalmente comprende recibir un modelo dental explorado de la dentición de un sujeto y luego aplicar una etiqueta a uno o más dientes dentro del modelo dental. El proceso de bola rodante se simula a lo largo de un exterior del uno o más dientes y encías dentro del modelo dental para determinar un límite entre cada uno del uno o más dientes y encías basándose en un recorrido o trayectoria del proceso de bola rodante. Las regiones duras o blandas se asignan a cada uno del uno o más dientes y encías dentro del modelo dental y el usuario puede mover una posición del uno o más dientes dentro del modelo dental para corregir maloclusiones en el desarrollo de un plan de tratamiento. Una vez aprobado (por ejemplo, por el paciente y/o usuario), pueden fabricarse una o más prótesis o alineadores para mover el uno o más dientes según el plan de tratamiento.

El movimiento de una posición del uno o más dientes en el desarrollo del plan de tratamiento generalmente comprende la transformación de un nuevo modelo dental a partir del modelo dental. Tal como se describe, la una o más prótesis o alineadores pueden fabricarse, por ejemplo, a través de impresión 3D del uno o más alineadores, de modo que todo el proceso puede llevarse a cabo en una sola visita por parte del sujeto a un consultorio dental.

En otro ejemplo para planificar un tratamiento para corregir maloclusiones, el método generalmente puede comprender explorar directamente la dentición de un sujeto para crear un modelo dental digitalizado y hacer que el usuario aplique una etiqueta a uno o más dientes dentro del modelo dental. La bola simulada puede hacerse rodar digitalmente a lo largo de un exterior del uno o más dientes y encías dentro del modelo dental para determinar un límite entre cada uno del uno o más dientes y encías basándose en un recorrido o trayectoria del proceso de bola rodante. La región dura puede asignarse a cada uno del uno o más dientes y una región blanda puede asignarse de manera similar a encías dentro del modelo dental. Luego, puede moverse una posición del uno o más dientes dentro del modelo dental para corregir maloclusiones en el desarrollo de un plan de tratamiento.

Tal como se describe, una vez que se ha aprobado el plan de tratamiento (por ejemplo, por el paciente y/o usuario), pueden fabricarse una o más prótesis o alineadores para mover el uno o más dientes según el plan de tratamiento y todo el proceso puede lograrse en una sola visita por parte del sujeto a un consultorio dental.

Ventajas del sistema pueden incluir una o más de las siguientes. El sistema permite un estrecho control por parte del profesional tratante en cada fase permitiendo movimientos específicos desde una fase hasta la siguiente fase. En un ejemplo, es deseable en algunos entornos sincronizar el movimiento y el funcionamiento de los modelos dentales individuales para que unos pocos modelos dentales funcionen de manera coreografiada según lo dicte un profesional tratante. Tener este movimiento coreografiado normalmente no es posible a través del control manual donde los modelos de diente se mueven de manera aleatoria e independiente. El presente sistema y/o método de control son ideales para su uso en el movimiento de un número de modelos de diente y para proporcionar un movimiento de diente sincronizado. Un método de este tipo puede no ser en enjambre para evitar cualquier colisión entre los dientes y también para evitar la aparición de movimientos meramente aleatorios, al menos en algunas aplicaciones. Más bien, es deseable que los modelos de diente reaccionen cada uno de manera segura a condiciones ambientales tales como cambios en la estructura ósea y el tejido blando durante el movimiento de diente grupal de modelos de diente coreografiados.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1A muestra un diagrama de flujo de un método a modo de ejemplo para un sistema de modelado de diente. La figura 1B muestra otro método a modo de ejemplo para ajustar un proceso de tratamiento cuando los resultados se desvían del plan de tratamiento inicial.

La figura 2 muestra un proceso a modo de ejemplo para planificar un proceso de tratamiento para crear un archivo de modelo.

La figura 3 muestra un sistema de etiquetado a modo de ejemplo en la planificación del proceso de tratamiento. La figura 4 muestra un método de bola rodante o de caída para detectar el límite de diente durante la planificación de tratamiento.

La figura 5A muestra cómo la bola rodante o de caída sigue el perfil de los dientes.

La figura 5B muestra cómo puede usarse el recorrido de trayectoria de bola para encontrar las líneas de margen entre dientes adyacentes.

La figura 5C muestra cómo una vez que se definen los márgenes, todo el modelo dental puede separarse en dos partes para detectar una geometría o límite de diente.

La figura 6 muestra un modelo de masa-resorte a modo de ejemplo que puede usarse para modelar los dientes y encías como un sistema interconectado.

La figura 7 muestra un ejemplo de cómo puede implementarse la planificación de tratamiento con respecto al paciente.

Descripción detallada de la invención

La presente invención se describirá con respecto a realizaciones particulares, pero la invención no está limitada a las mismas sino solo por las reivindicaciones. Ningún signo de referencia en las reivindicaciones se interpretará como limitante del alcance de las mismas.

Tal como se usa en el presente documento, las formas singulares “un”, “una” y “el/la” incluyen referentes tanto singulares como plurales a menos que el contexto indique claramente lo contrario.

Los términos “que comprende”, “comprende” y “compuesto por”, tal como se usan en el presente documento, son sinónimos de “que incluye”, “incluye” o “que contiene”, “contiene”, y son inclusivos o abiertos y no excluyen etapas de método, elementos o miembros no citados adicionales. Los términos “que comprende”, “comprende” y “compuesto por” cuando se refieren a las etapas de método, elementos o miembros mencionados también incluyen realizaciones que “consisten en” dichas etapas de método, elementos o miembros mencionados.

Además, los términos primero, segundo, tercero y similares en la descripción y en las reivindicaciones, se usan para distinguir entre elementos similares y no necesariamente para describir un orden secuencial o cronológico, a menos que se especifique. Debe entenderse que los términos así usados son intercambiables en circunstancias apropiadas y que las realizaciones de la invención descritas en el presente documento son capaces de funcionar en otras secuencias distintas de las descritas o ilustradas en el presente documento.

El término “aproximadamente” tal como se usa en el presente documento cuando se refiere a un valor medible tal como un parámetro, una cantidad, una duración temporal, y similares, se pretende que abarque variaciones de /-10 % o menos, preferiblemente /- 5 % o menos, más preferiblemente /-1 % o menos, y aún más preferiblemente /-0,1 % o menos de y a partir del valor especificado, en la medida en que tales variaciones sean apropiadas para realizarse en la invención dada a conocer. Debe entenderse que el valor al que se refiere el modificador “aproximadamente” también se da a conocer en sí mismo de manera específica, y preferible.

La enumeración de intervalos numéricos por extremos incluye todos los números y fracciones incluidos dentro de los intervalos respectivos, así como los extremos citados.

A menos que se defina lo contrario, todos los términos usados en la divulgación de la invención, incluyendo términos técnicos y científicos, tienen el significado que entiende comúnmente un experto en la técnica a la que pertenece esta invención. Por medio de orientación adicional, se incluyen definiciones para los términos usados en la descripción para apreciar mejor la enseñanza de la presente invención. Los términos o definiciones usados en el presente documento se proporcionan únicamente para ayudar a comprender la invención.

La referencia a lo largo de esta memoria descriptiva a “una realización” significa que un rasgo, estructura o característica particular descrita en relación con la realización se incluye en al menos una realización de la presente invención. Por lo tanto, las apariciones de la frase “en una realización” en diversos lugares a lo largo de esta memoria descriptiva no se refieren necesariamente todas a la misma realización, pero puede. Además, los rasgos, estructuras o características particulares pueden combinarse de cualquier manera adecuada, tal como será evidente para un experto en la técnica a partir de esta divulgación, en una o más realizaciones. Además, mientras que algunas realizaciones descritas en el presente documento incluyen algunos pero no otros rasgos incluidos en otras realizaciones, combinaciones de rasgos de diferentes realizaciones están destinadas a encontrarse dentro del alcance de la invención, y formar diferentes realizaciones, tal como entenderán los expertos en la técnica. Por ejemplo, en las siguientes reivindicaciones, cualquiera de las realizaciones reivindicadas puede usarse en cualquier combinación.

El proceso de planificación del tratamiento puede implementarse después de recibir y analizar el modelo dental explorado de la dentición de un paciente. Por consiguiente, el modelo dental explorado puede procesarse para posibilitar el desarrollo de un plan de tratamiento que puede implementarse fácilmente para fabricar uno o más posicionadores para su uso en la realización de movimientos de diente secuenciales.

La figura 1A muestra un proceso de modelado de diente global a modo de ejemplo que puede usarse en la planificación del tratamiento para corregir maloclusiones en un paciente. El proceso mostrado puede implicar adquirir inicialmente el registro dental 110 de un paciente en forma de, por ejemplo, archivos de DAO de arco inferior y/o arco superior, fotos intraorales, exploraciones de rayos X o de TAC 3D, etc. Los archivos de DAO de arco inferior y/o arco superior pueden crearse, por ejemplo, a través de un número de métodos diferentes, tales como tomar impresiones inferiores y superiores de la dentición del paciente, rayos X, etc.

Una vez que se adquieren los registros dentales, la relación de arco inferior y arco superior puede importarse o calcularse 112 para el registro por parte de uno o más dispositivos informáticos y un modelo de anatomía dental flexible puede crearse automáticamente 114 por parte de uno o más procesadores ubicados localmente cerca de donde se trata al paciente, por ejemplo, un consultorio dental, o remotamente desde la ubicación del paciente. Una vez que el modelo de anatomía dental se ha creado y confirmado digitalmente para ajustarse y que el modelo de arco puede abrirse y cerrarse tal como se esperaba, pueden crearse uno o más tratamientos posibles en consulta en tiempo real con el paciente 116 y la una o más opciones de tratamiento pueden mostrarse y/o comentarse en consulta con el paciente 118 donde también pueden mostrarse y/o comentarse simulaciones de opciones de tratamiento para alterar potencialmente el plan de tratamiento según sea necesario. Las simulaciones de opciones de tratamiento pueden mostrarse visualmente al paciente usando cualquier número de métodos de visualización electrónica.

Después de comentar las opciones de tratamiento con el paciente, el plan de tratamiento (con cualquier alteración) puede usarse para generar archivos de fabricación para la maquinaria de fabricación 120, por ejemplo, máquinas de impresión 3D, formación térmica, sinterización por láser, etc. Debido a que el uno o más posicionadores resultantes pueden fabricarse localmente cerca del paciente (por ejemplo, consultorio dental, clínica, instalación cercana, etc.), el uno o más posicionadores resultantes para su uso por el paciente pueden fabricarse localmente permitiendo que el paciente pruebe el uno o más posicionadores 122 durante la misma visita.

Un plan de tratamiento de este tipo puede tener ventajas particulares acerca de la planificación convencional y los planes de tratamiento que incluyen uno o más de los siguientes:

• un tratamiento exacto puede desarrollarse de manera correcta y comentarse con el paciente en tiempo real;

• el médico tiene un control total de las opciones de plan de tratamiento que son fáciles de crear;

• el modelado de encía real puede implementarse;

• uno o más posicionadores pueden fabricarse localmente permitiendo que el paciente los pruebe durante la misma visita;

• facilidad para incorporar otros métodos de tratamiento, por ejemplo, abrazadera de unión indirecta, bandas de caucho, ganchos, retenedores, etc. en combinación con uno o más posicionadores.

Incluso en el caso de que se haya desarrollado e implementado un plan de tratamiento para un paciente, tal como se muestra y se describe para la figura 1A, el progreso real del/de los movimiento(s) de diente puede no corresponder al plan de tratamiento o el progreso real puede comenzar a desviarse del plan de tratamiento. Debido a esta variabilidad, no todos los posicionadores o alineadores pueden fabricarse al comienzo del tratamiento pero, en su lugar, los posicionadores pueden fabricarse en fases preestablecidas para su uso por el paciente hasta una visita posterior al médico, por ejemplo, cada seis semanas, donde puede fabricarse un nuevo conjunto de posicionadores para tratamientos posteriores. La figura 1B muestra un ejemplo de esta planificación de tratamiento por fases donde el plan de tratamiento puede ajustarse durante el tratamiento real según cualquier cambio o desviación debido al progreso del paciente. Además, la implementación de un proceso de planificación de tratamiento por fases también posibilita que el médico emplee otros dispositivos o métodos (por ejemplo, abrazaderas, alambres, etc.) para corregir maloclusiones además o en lugar de los posicionadores fabricados.

Tal como se describió anteriormente, la dentición del paciente puede explorarse o registrarse de otro modo para capturar una representación tridimensional (3D) 130 de la dentición del paciente y puede determinarse un plan de tratamiento inicial 132 para formar uno o más aparatos dentales 134 para corregir cualquier maloclusiones. En lugar de fabricar aparatos dentales para todo el proceso de tratamiento, inicialmente puede fabricarse un número por fases de aparatos para su uso por parte del paciente hasta su visita posterior. El médico puede evaluar el progreso de movimiento de diente del paciente en visitas posteriores según el plan de tratamiento 136 tal como se desarrolló originalmente. Al determinar si el progreso de movimiento de diente del paciente difiere del plan de tratamiento 138, el médico puede comparar el plan de tratamiento con el/los movimiento(s) de diente real(es) del paciente para determinar si se correlacionan entre sí. Puede hacerse una comparación de este tipo de varias maneras, por ejemplo, visualmente por parte del médico o puede explorarse nuevamente la dentición del paciente y puede compararse digitalmente la representación en 3D capturada de la dentición tratada con el plan de tratamiento.

Si el sistema determina que el progreso de movimiento de diente real no difiere del plan de tratamiento, el movimiento de diente puede continuarse según el plan de tratamiento 140 sin alteración y puede fabricarse un número adicional de posicionadores para su uso por parte del paciente hasta la visita posterior. Siempre que la siguiente visita y la visita posterior sigan según el plan de tratamiento original, el conjunto adicional de posicionadores puede fabricarse hasta que se haya completado el tratamiento y se hayan corregido las maloclusiones.

Sin embargo, si durante una cualquiera de las evaluaciones el médico determina que el movimiento de diente real difiere del plan de tratamiento, el sistema puede alertar al médico de la desviación 142. Entonces, el plan de tratamiento puede ajustarse automáticamente por el sistema para el siguiente conjunto de aparatos o posicionadores dentales 144 para corregir las desviaciones de modo que los posicionadores recién fabricados proporcionen un mejor ajuste a la dentición del paciente y sirvan para corregir las desviaciones. En visitas posteriores, el movimiento de diente con el plan de tratamiento alterado puede evaluarse 136 para determinar si el movimiento de diente difiere del plan de tratamiento alterado 138 y si no se detecta desviación, el tratamiento puede continuarse pero si se detecta una desviación, puede alertarse al médico de la desviación y, por consiguiente, el plan de tratamiento alterado puede ajustarse nuevamente. Este proceso puede continuar hasta que los movimientos de diente detectados parezcan seguir los planes de tratamiento.

Puesto que el sistema está programado para alertar al médico de cualquier desviación para dientes particulares, el médico puede determinar si el paciente no cumple con el uso del posicionador y/o si hay cualquier movimiento de diente problemático que el médico puede marcar para continuar el tratamiento o si pueden emplearse otros dispositivos o métodos, por ejemplo, aparatos dentales convencionales, para dientes particularmente problemáticos. El plan de tratamiento (como cualquier plan de tratamiento posterior) puede compartirse con otros a través de cualquier número de métodos y/o dispositivos.

Al importar o calcular la relación entre el arco inferior y el arco superior 112, los modelos digitales del arco inferior y/o arco superior pueden cargarse 150, por ejemplo, en un ordenador, tal como se muestra en el diagrama de flujo de la figura 2. Adicionalmente, como parte de la creación de un modelo de anatomía dental 114, el registro de mordida entre el arco inferior y el arco superior puede establecerse y montarse en un articulador virtual 152 y el usuario puede entonces arrastrar y soltar el ID de diente a un área de interés 154 para corregir la maloclusión. En el modelado digital del margen entre la corona y la encía, el proceso puede asignar regiones que se designan como “duras” y “blandas” 156 con condiciones establecidas donde una región con una designación “dura” no puede cambiar su forma y una región con una designación “blanda” puede deformarse con una región “dura” adjunta.

Adicionalmente, puede definirse cualquier número de componentes móviles en diversas regiones o ubicaciones 158 para facilitar el movimiento y control de las regiones. Por ejemplo, el proceso puede permitir definir componentes móviles: mesial/distal, lingual/facial, vertical, etc. Además, puede habilitarse al usuario para que controle los componentes y calcular un nuevo modelo transformado 160 en el desarrollo de un plan de tratamiento. Una vez que se ha completado el plan de tratamiento, el plan puede exportarse, por ejemplo, a un archivo de modelo aceptable de impresora 3D 162, para su uso en la fabricación de uno o más de los posicionadores o para la fabricación de moldes para la formación térmica posterior.

Al preparar la imagen explorada de la dentición del paciente para la planificación de tratamiento, el modelo digital puede etiquetarse inicialmente. Por ejemplo, la figura 3 muestra un ejemplo de un sistema de etiquetado donde puede verse el modelo de dentición explorado 170. Un número de etiquetas 172, en este ejemplo, un total de 16 etiquetas (por ejemplo, de 1 a 16 o 17-32 dependiendo del arco), puede disponerse inicialmente junto al modelo 170 permitiendo que el usuario asigne una etiqueta a un diente objetivo, por ejemplo, arrastrando y soltando una etiqueta en un diente particular. En este ejemplo, mientras se arrastra la etiqueta, puede permanecer visible, pero después de asignarse al soltarse sobre un diente particular, el diente puede cambiar para indicar que se ha etiquetado. Por ejemplo, el diente puede cambiar de color para indicar que ahora está etiquetado, por ejemplo, desde el color rojo para indicar un diente no asignado hasta el color blanco para indicar el diente que está etiquetándose.

Al facilitar la planificación de tratamiento, los componentes móviles pueden definirse en el modelo digital 158 y, por consiguiente, controlarse 160, tal como se comentó anteriormente. Tal como se muestra en la figura 3, se ilustra un ejemplo de un componente móvil donde un vértice central 174 indicado como un círculo puede definirse a lo largo del modelo 170. La malla relacionada con el vértice seleccionado debe formar una sola región conectada para proporcionar una forma de leer la lista. El vértice central 174 se indica como un centro, mientras que un segundo vértice 176 puede definirse con respecto al vértice central 174 de manera que el primer brazo 178 definido entre los mismos puede apuntar directamente hacia afuera de la superficie de diente en la dirección lingual a bucal. Un tercer vértice 180 puede definirse con respecto al vértice central 174 de manera que el segundo brazo 182 se define entre puntos a lo largo del centro de los dientes en la dirección mesial a distal. El primer brazo 178 y el segundo brazo 182 no necesitan ser perpendiculares entre sí. El componente móvil puede aplicarse solo a dientes que están etiquetados (y, por lo tanto, a dientes que pueden moverse en el modelo) y puede proporcionar una forma de leer y orientar la dirección de los brazos 178, 182 y su origen. El componente móvil puede ocultarse de la vista del usuario cuando no está en uso.

Una vez que se identifican el diente etiquetado y un pequeño conjunto de malla, se usa un algoritmo de bola de caída para detectar el margen de encía y el margen de dientes. La figura 4 muestra un proceso a modo de ejemplo para detectar e identificar digitalmente un límite o geometría de diente a partir de la dentición explorada del paciente simulando una bola rodante o de caída 194 para detectar el límite del diente 190 y la encía 192. Puede simularse que la bola 194 rueda desde un estado de alta energía 196, por ejemplo, en la corona de diente, hasta un estado de reposo bajo 198, por ejemplo, en la parte inferior del diente. A medida que la bola 194' rueda hacia abajo, hay una protuberancia 200 que se inclina hacia arriba en el área de margen entre el diente y la encía donde cambia la inflexión. Al observar estas áreas y con los cambios de curvatura correctos, puede detectarse la línea de margen. Este método también puede detectar márgenes de dientes de oclusión y también márgenes de encías.

Sin embargo, detectar el margen lateral entre dos dientes adyacentes, se usa el algoritmo de bola rodante, tal como se describe, para seguir las líneas de margen conocidas de los dientes, pero entre los dientes adyacentes, el límite de los dientes puede extrapolarse. Por ejemplo, la figura 5A muestra un ejemplo en el que la bola rodante 194 se hace rodar para seguir el contorno de los dientes adyacentes 212, 214. La región 218 entre los dientes puede ser generalmente inaccesible para la bola 194, pero la bola seguirá de manera natural el perfil 216 de los dientes. Por lo tanto, el recorrido de trayectoria extrapolado 220, 222 que la bola rodante 194 seguirá entre los dientes 212, 214 puede usarse para encontrar las líneas de margen entre dientes adyacentes 212, 214 aunque la bola 194 no pueda acceder a la región 218 de en medio, tal como se ilustra en la figura 5b .

Tal como se muestra en la figura 5C, una vez que los márgenes se definen sobre el modelo, todo el modelo dental puede separarse en dos partes: una superficie de corona dura y una superficie de encía blanda. En una realización, la superficie “dura” 224, 226 puede considerarse una superficie rígida que se mueve en una parte solidaria y mantiene su forma mientras se mueve. La superficie “blanda” 228, 230 está unida a la superficie “dura” 224, 226 y puede deformarse basándose en los movimientos de la superficie dura 224, 226. Un movimiento de este tipo no cambia la estructura topológica global del modelo dental, por lo tanto, el modelo acabado por defecto es estanco al agua, lo que encaja en un requisito de impresora 3D.

Esto se desvía del modelo independiente tradicional al modelo de diente individual, lo que requiere que los modelos se adapten y luego se tapen (relleno de agujeros) para hacerlos estancos al agua. Debido a la complejidad de la geometría de diente explorado, tal adaptación y relleno de orificios es un proceso muy complejo.

La figura 6 muestra un modelo de masa-resorte 240 a modo de ejemplo que puede aplicarse al modelo dental al determinar el movimiento de diente. En general, es deseable en algunos entornos sincronizar el movimiento y el funcionamiento de los modelos de diente individuales para que unos pocos modelos de diente funcionen de manera coreografiada según lo dicte un profesional tratante. Tener este movimiento coreografiado normalmente no es posible a través del control manual donde los modelos de diente se mueven de manera aleatoria e independiente. El presente sistema y/o método de control son ideales para su uso en el movimiento de un número de modelos de diente y para proporcionar un movimiento de diente sincronizado. Un método de este tipo puede ser no calentado para evitar cualquier colisión entre los dientes y también para evitar la aparición de movimientos meramente aleatorios, al menos en algunas aplicaciones. Más bien, es deseable que los modelos de diente reaccionen cada uno de manera segura a condiciones ambientales tales como cambios en la estructura ósea y el tejido blando durante el movimiento de diente grupal de modelos de diente coreografiados.

El modelo de masa-resorte 240 puede estar obligado a unirse directamente a una superficie dura y el modelo 240 puede estirarse o comprimirse. Puede usarse cualquier número de algoritmos para calcular su forma, por ejemplo, modelo de masa-resorte, en una implementación del modelo de masa-resorte 240, pueden modelarse dos nodos como masa puntual conectados por un circuito en paralelo de un resorte y un amortiguador. En este enfoque, el cuerpo se modela como un conjunto de masas puntuales (nodos) conectadas por resortes elásticos ligeros ideales que cumplen alguna variante de la ley de Hooke. Estos nodos pueden derivar o bien de los bordes de una representación de malla poligonal bidimensional de la superficie del objeto, o bien de una red tridimensional de nodos y bordes que modelan la estructura interna del objeto (o incluso un sistema unidimensional de enlaces, si, por ejemplo, está simulándose una cuerda o hebra de pelo). Pueden añadirse resortes adicionales entre nodos, o modificarse la ley de fuerza de los resortes, para lograr efectos deseados. Tener el modelo dental restringido como un modelo de masa-resorte 240 ayuda a sincronizar el movimiento y el funcionamiento de los modelos de diente individuales para que unos pocos modelos de diente funcionen de manera coreografiada.

Aplicar la segunda ley de Newton a las masas puntuales, incluidas las fuerzas aplicadas por los resortes y cualquier fuerza externa (debido al contacto, gravedad, etc.) proporciona un sistema de ecuaciones diferenciales para el movimiento de los nodos, que se resuelve mediante esquemas numéricos estándar para resolver ecuaciones diferenciales ordinarias. El renderizado de una red de masa-resorte tridimensional a menudo se realiza usando deformación de forma libre, en el que la malla renderizada está incrustada en la red y distorsionada para adaptarse a la forma de la red a medida que evoluciona. Suponiendo que todas las masas puntuales sean iguales a cero, puede obtenerse el método de cuadrícula estirada dirigido a varias soluciones de problemas de ingeniería en relación con el comportamiento de cuadrícula elástica.

Otra forma de calcular el modelo 240 es usando modelos de análisis de elementos finitos (FEA) donde las partes “blandas” del modelo se separan en elementos de FEA más pequeños, por ejemplo, elementos de cubo o tetraedro, y algunas de las superficies de elemento pueden unirse a partes “duras” como la denominada condición de límite en el análisis de FEA, mientras que a las partes “blandas” (partes de encía) se les pueden asignar diversas propiedades de material, tales como el módulo de Young consistente con partes de encía. Mientras las piezas duras se mueven, la condición de límite puede cambiar y, por lo tanto, todos los elementos basándose en sus conexiones a sus elementos vecinos pueden formar matrices grandes. Al resolver tales matrices, cada forma de elemento individual y ubicaciones pueden calcularse para dar una deformación de encía calculada durante el tratamiento.

En una realización, el cuerpo puede modelarse como un continuo elástico tridimensional dividiéndolo en un gran número de elementos sólidos que encajan entre sí, y para lo cual puede resolverse un modelo del material para determinar las tensiones y esfuerzos en cada elemento. Los elementos son normalmente tetraédricos, siendo los nodos los vértices de los tetraedros (dar forma de tetraedro a una región tridimensional delimitada por una malla poligonal en tetraedros, de manera similar a cómo un polígono bidimensional puede triangularse en triángulos). El esfuerzo (que mide la deformación local de los puntos del material desde su estado de reposo) puede cuantificarse mediante el tensor de esfuerzo. La tensión (que mide las fuerzas locales por unidad de área en todas las direcciones que actúan sobre el material) puede cuantificarse mediante el tensor de tensión de Cauchy. Dado el esfuerzo local actual, la tensión local puede calcularse a través de la forma generalizada de la ley de Hooke. La ecuación de movimiento de los nodos de elemento puede obtenerse integrando el campo de tensión sobre cada elemento y relacionando esto, a través de la segunda ley de Newton, a las aceleraciones de nodo.

Puede usarse un método de minimización de energía, que está motivado por principios de variación y la física de superficies, que dictan que una superficie restringida asumirá la forma que minimiza la energía total de deformación (análoga a una burbuja de jabón). Al expresar la energía de una superficie en términos de su deformación local (la energía se debe a una combinación de estiramiento y flexión), la fuerza local sobre la superficie se da al diferenciar la energía con respecto a la posición, produciendo una ecuación de movimiento que puede resolverse de las maneras estándar.

La coincidencia de forma puede usarse cuando se aplican fuerzas o restricciones de penalización al modelo para conducirlo hacia su forma original (por ejemplo, el material se comporta como si tuviera memoria de forma). Para conservar el momento, la rotación del cuerpo debe estimarse adecuadamente, por ejemplo, a través de descomposición polar. Para aproximar la simulación de elementos finitos, puede aplicarse la coincidencia de formas a redes tridimensionales y a múltiples restricciones de coincidencia de formas mezcladas.

La deformación también puede manejarse mediante un motor físico de cuerpo rígido tradicional, modelar el movimiento de cuerpo blando usando una red de múltiples cuerpos rígidos conectados por restricciones, y usar, por ejemplo, revestimiento de paleta de matrices para generar una malla de superficie para renderizar. Este es el enfoque usado para objetos deformables en Havok Destruction.

Los procesos, medios legibles por ordenador y sistemas descritos en el presente documento pueden realizarse en diversos tipos de hardware, tales como sistemas informáticos 230. Tales sistemas informáticos 230 pueden incluir un bus u otro mecanismo de comunicación para comunicar información y un procesador acoplado con el bus para procesar información. Un sistema informático 230 puede tener una memoria principal, tal como una memoria de acceso aleatorio u otro dispositivo de almacenamiento dinámico, acoplado al bus. La memoria principal puede usarse para almacenar instrucciones y variables temporales. El sistema informático 250 también puede incluir una memoria de solo lectura u otro dispositivo de almacenamiento estático acoplado al bus para almacenar información estática e instrucciones.

El sistema informático 250 también puede acoplarse a un dispositivo de visualización, tal como un monitor de CRT o LCD 254. Los dispositivos de entrada 256 también pueden acoplarse al sistema informático 250. Estos dispositivos de entrada 256 pueden incluir un ratón, una bola de seguimiento, teclas de dirección de cursor, etc. para su uso por el usuario 258. Los sistemas informáticos 250 descritos en el presente documento pueden incluir, pero no se limitan a, el ordenador 252, dispositivo de visualización 254, escáner/impresora 3D 260, y/o dispositivos de entrada 256. Cada sistema informático 250 puede implementarse usando uno o más ordenadores físicos o sistemas informáticos o partes de los mismos. Las instrucciones ejecutadas por el sistema informático 250 también pueden leerse desde un medio legible por ordenador. El medio legible por ordenador puede ser un CD, DVD, disco óptico o magnético, laserdisc, onda transmisora, o cualquier otro medio legible por el sistema informático 250. En algunas realizaciones, el conjunto de circuitos cableado puede usarse en lugar de o en combinación con instrucciones de software ejecutadas por el procesador.

Tal como será evidente, los rasgos y atributos de las realizaciones específicas dadas a conocer en el presente documento pueden combinarse de diferentes maneras para formar realizaciones adicionales, todas las cuales se encuentran dentro del alcance de la presente divulgación.

El lenguaje condicional usado en el presente documento, tales como, entre otros, “puede,” “podría”, “pudiera”, “por ejemplo” y similares, a menos que se indique específicamente lo contrario, o entenderse de otro modo dentro del contexto tal como se usa, generalmente pretende transmitir que determinadas realizaciones incluyen, mientras que otras realizaciones no incluyen, determinados rasgos, elementos y/o estados. Por lo tanto, tal lenguaje condicional generalmente no pretende implicar que esos rasgos, elementos y/o estados se requieren de ninguna manera para una o más realizaciones o que una o más realizaciones incluyan necesariamente lógica para decidir, con o sin entrada o aviso del autor, si estos rasgos, elementos y/o estados están incluidos o van a realizarse en cualquier realización particular.

Cualquier descripción de proceso, elementos, o bloques en los diagramas de flujo descritos en el presente documento y/o representados en las figuras adjuntas deben entenderse como que representan potencialmente módulos, segmentos o partes de código que incluyen una o más instrucciones ejecutables para implementar funciones o etapas lógicas específicas en el proceso. Se incluyen implementaciones alternativas dentro del alcance de las realizaciones descritas en el presente documento en las que pueden eliminarse elementos o funciones, ejecutarse fuera de orden a partir de lo mostrado o comentado, incluyendo de manera sustancialmente concurrente o en orden inverso, dependiendo de la funcionalidad involucrada, tal como entenderán los expertos en la técnica.

Todos los métodos y procesos descritos en el presente documento pueden realizarse en, y de manera totalmente automatizada a través de, módulos de código de software ejecutados por uno o más ordenadores o procesadores de propósito general, tales como los sistemas informáticos descritos en el presente documento. Los módulos de código pueden almacenarse en cualquier tipo de medio legible por ordenador u otro dispositivo de almacenamiento informático. Algunos o todos los métodos pueden materializarse alternativamente en hardware informático especializado.

Debe hacerse hincapié en que pueden realizarse muchas variaciones y modificaciones a las realizaciones descritas en el presente documento, cuyos elementos deben entenderse como que se encuentran entre otros ejemplos aceptables. Todas estas modificaciones y variaciones están destinadas a incluirse en el presente documento dentro del alcance de esta divulgación y a estar protegidas por las siguientes reivindicaciones.

Las aplicaciones de los dispositivos y métodos comentados anteriormente no se limitan a la descrita, sino que pueden incluir cualquier número de aplicaciones de tratamiento adicionales. Modificación de los conjuntos y métodos descritos anteriormente para llevar a cabo la invención, combinaciones entre diferentes variaciones según sea posible, y variaciones de aspectos de la invención que son evidentes para los expertos en la técnica están destinadas encontrarse dentro del alcance de las reivindicaciones.

Claims (11)

1. REIVINDICACIONES

   i. Un método para planificar un tratamiento para corregir maloclusiones, que comprende:

   recibir un modelo dental explorado (170) de la dentición de un sujeto;

   aplicar una etiqueta (172) a uno o más dientes dentro del modelo dental;

   simular un proceso de bola rodante a través de un algoritmo de bola rodante para detectar un margen lateral entre dientes adyacentes (212, 214) del uno o más dientes haciendo rodar una bola simulada (194) para seguir un contorno de los dientes adyacentes (212, 214) a lo largo de un exterior del uno o más dientes (190) y encías (192) dentro del modelo dental y detectar cambios en un recorrido de la bola rodante (194); determinar un límite usando el algoritmo de bola rodante entre cada uno del uno o más dientes (190) y encías (192) basándose en un recorrido o trayectoria (220, 222) de la bola rodante que sigue un contorno del uno o más dientes, en el que el algoritmo de bola rodante extrapola el límite entre el uno o más dientes para compensar la inaccesibilidad de la bola rodante entre dientes adyacentes y un cambio en el estado de energía (196, 198) de la bola rodante (194) es indicativo además del límite entre cada uno del uno o más dientes y encías;

   asignar una región dura (224, 226) a cada uno del uno o más dientes y una región blanda (228, 230) a las encías dentro del modelo dental;

   mover una posición del uno o más dientes dentro del modelo dental para corregir maloclusiones en el desarrollo de un plan de tratamiento; y

   fabricar uno o más alineadores para mover el uno o más dientes según el plan de tratamiento.
2. 2. El método según la reivindicación 1, en el que recibir un modelo dental explorado (170) comprende recibir una imagen explorada de la dentición o de una impresión de la dentición.
3. 3. El método según la reivindicación 1, en el que aplicar una etiqueta comprende recibir una entrada de un usuario a través de una interfaz de usuario al aplicar la etiqueta al uno o más dientes dentro del modelo dental.
4. 4. El método según la reivindicación 1, en el que determinar un límite comprende determinar una margen de encía/corona.
5. 5. El método según la reivindicación 1, en el que determinar un límite comprende determinar un límite entre dientes adyacentes (212, 214) basándose en una trayectoria proyectada de la bola rodante entre los dientes.
6. 6. El método según la reivindicación 1, en el que mover una posición comprende aplicar un componente móvil definido por el usuario a uno o más dientes.
7. 7. El método según la reivindicación 6, en el que el componente móvil comprende componentes para operaciones mesial/distal, lingual/facial o verticales.
8. 8. El método según la reivindicación 1, en el que mover una posición comprende transformar un nuevo modelo dental a partir del modelo dental.
9. 9. El método según la reivindicación 8, en el que la transformación comprende generar un modelo para una fase de tratamiento dental posterior.
10. 10. El método según la reivindicación 1, en el que fabricar uno o más alineadores comprende imprimir en 3D el uno o más alineadores.
11. 11. El método según la reivindicación 1, en el que cada etapa se produce en una sola visita del sujeto a un consultorio dental.