JP2012139540A - カスタム歯科矯正装置のシステム及び方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】種々の特徴が、カスタム歯科矯正装置の製造又は設計のシステムに提供される。これらには、患者の解剖学的構造及び実施者の決定のデータの入力のための特徴、装置特徴に達するためにデータをインタラクティブ又は自動的に操作するための特徴、並びに、この装置の設計又は製造に影響を与える特徴が含まれる。
【選択図】図35S
Description
歯科矯正処置に、個々の患者に適切な装置を提供することは、患者の解剖学的情報及び他の個人情報の収集、処置計画及び処置計画を実施するための装置の特性を決定するために有用に処理され得る形態での情報の調製、その情報の処理、並びに装置の製作におけるこの情報の使用を含む。このシステムによって得られた情報の品質は、以下のステップのすべての品質に影響を与える。
デジタルファイル又はフォルダ又は他の複数のファイルは、1つ又は複数のコンピュータ、好ましくは歯科矯正装置カスタム設計決定設備に位置するサーバー上で維持される。このファイルは、個々の患者に関する情報、彼らの処置に当たる実施者に関する情報及び彼らの処置計画に関する情報を含む。この情報は、例えば、関連するデータベースファイル中に維持され得る。この設備の顧客である医師の記録のファイルは、名前及び医師が顧客となる場合に生成される割当てられた顧客番号によって医師を認識する情報を含み得る。このようなファイルは、処方及び装置ハードウェアに関して医師のデフォルトの好みに関する情報にリンクされ得るか、又はこの情報を含み得る。医師の患者の記録のファイルは、患者及び患者の事例がこの設備を用いて医師によって開けられる場合に生成される割当てられた患者番号を認識する医師の記録にリンクした情報を含み得る。このようなファイルは、患者、患者の解剖学的構造、患者の医療歴、処置計画及び最終的には処置目的、並びにその設備で実施される他の作業の結果である、処置のために提唱された装置に関連したデータに関する、他の情報の種々のファイルにリンクされ得る。
スキャンは、患者の解剖学的構造のデジタルデータの生成を記載するために本明細書中で使用される一般的な用語であり、患者の歯の形状のデータを代表的に含む。好ましくは、このスキャンは、弓の各々についてポイントクラウド(点群)形式のファイルを生じる。このデータは、患者の口から直接的に生成され得るか、又は患者の口のモデルもしくは印象から生成され得る。このシステムの操作における引き続く段階にわたり、データがこの装置によって理解され得る形式であるか又はこの装置によって使用され得る形式に変換され得る限り、このデータが如何に生成されるかについては問題ではない。受容可能ないくつかのスキャン方法は、上記特許文献1及び特許文献2(これらは両方とも、本明細書中で明示的に参考として援用される)に記載される方法である。当該分野で既に公知であるか今後開発される他の方法もまた、受容可能であり得る。
ポイントクラウドデータが導出されるが、このポイントクラウドデータは、ポリゴンメッシュオブジェクトを含むSTLフォーマットのファイルへと変換される。このデータが有意義であることを確認するためにこのデータは妥当性検証され、このファイルは、過剰な情報又は不要な情報を除去するためにプルーニング(枝刈り)される。各歯は、別個の歯オブジェクトとして単離される。各個々の歯を規定するデータの1つのコピーは、隣接する歯の一部と共に保存され、これは、特定の目的(例えば、その最初の不正咬合状態にある場合に、その歯に装置を位置付けること)のために有用である。データの別の作業セットは、各々の歯を隙のない塊として単離し、過剰な歯肉がトリミングされ、隣接する歯は歯肉から分離される。これは、自動的に、モニタ上で作業を指示する操作者によって、又は操作者とソフトウェアの作用との組合せによって、インタラクティブに達成され得る。歯オブジェクトを単離するために特徴認識ソフトウェアを使用してデータを自動的に処理し、次いで自動的に生成された結果を操作者に表示して多義性又は誤差を解析して、結果を確認することは、速度と正確性との最適な組合せを提供する。
下顎の歯の歯根を含む硬い下顎内の谷の形状は、この歯の位置付けに対する充分な拘束を構成するアーチフォームを規定する。この谷の規定は、患者の下顎歯列弓のスキャンしたデータ又は写真データ又は他のデータから、数学的に達成され得る。これは、患者の下顎弓のスキャンした三次元画像から、咬合図で下顎コンピュータモデルをスクリーンにもたらす操作者によって、インタラクティブに達成され得る(図1参照)。この咬合平面は、第一下顎大臼歯の近心頬側咬頭及び下顎中切歯のうち1つの切歯先端を含む3つの点を認識することによって導出される(図2参照)。これら3つの点は、コンピュータスクリーン上の咬合図上で操作者によって迅速かつ正確に選択され得るが、パターン認識ソフトウェアが使用され得る。
下顎の切歯及び第一小臼歯について、中央発育葉平面及び歯冠長軸が規定される。これは、計算を行うためのソフトウェアツールを使用して、三次元オブジェクトとしてスクリーン上に各歯オブジェクトを個々にもたらし、特定の点を選択する操作者によって、実施され得る。パターン認識ソフトウェアが、この目的のためにか、又は操作者の仕事を単純化するためにか、選択において操作者を補助するためにか、若しくは操作者の選択の正確性を改善するために、使用され得る。
歯根データが、個々の歯根の各々の三次元データを含む別個のファイルから、歯オブジェクトの各々に対して付加され得る。これらの別個のファイルは、種々の型のX線又は他の装置によって生成され得るような、患者の骨格解剖学的構造のカスタムスキャンの結果であり得る。あるいは、歯根は、解剖学的に平均的な歯根もしくは代表的歯根の、又は少なくとも、ある患者群内の解剖学的に平均的な歯根もしくは代表的な歯根の、三次元形状データを含むライブラリーファイルから付加され得る。ライブラリーファイルは、患者から患者への歯根解剖学的構造の類似性に起因して使用され得る。このようなファイルは、患者の歯冠のカスタムスキャン由来のデータでのこれらのライブラリーファイルの改変について、なおより有用であり、個々の患者の歯根を綿密に近似する歯根データの生成を生じ得る。
患者の歯の標的配置の規定に達することは、コンピュータの補助によって実施される歯科矯正処置の最初の目的である。これに関して、コンピュータは、歯の配列及び装置の設計に対して精密さを課し、反復手順を自動化し、そして矯正歯科医又は他の意思決定者との相互作用のためのインターフェースを提供し得る。
カスタムセットアップの歯の最終位置の計算は、互いに対する位置における、個々の三次元歯オブジェクトのアセンブルで開始する。三次元歯オブジェクトの各々が、XY咬合平面に対して配向される。下顎の歯及び上顎切歯について、図35Aに示されるように、これらの歯オブジェクトは、その中央発育葉平面(MDL.Pl)がこのXY平面に対して垂直であり、原点を通り、かつY軸及びZ軸に対して平行であるように配向される。各歯について、Y軸は、手順のこの時点で、各それぞれの歯について別個であり、舌側方向を指して取られる。各歯についてのZ軸は同じであり、咬合方向を指して取られる。歯冠長軸(CL.Ax)は、図35Bにおいて例示されるように、所定のトルク角度値のルックアップテーブル(表A)から、YZ平面又はMDL.Plにおける歯冠長軸傾斜角度(CLAI.An)に最初に設定される。
下顎歯についての理想的な位置は、下顎アーチフォーム方程式(例えば、ManTrough(MT)と称される下顎谷方程式)で、最初に歯を配置するために計算される。単一の咬頭歯(44、43、42、41、31、32、33、34)について、中心線から開始して、各歯は、そのそれぞれの配置配向(PO)で、その近心-遠心幅(MDW)に従って配置され、その結果、その歯冠長軸(CL.Ax)はManTrough(MT)と交差し、かつその歯頚中心-点(CC.Pt)はManTroughと一致する。この歯の平面、中央発育葉平面(MDL.Pl)は、ManTroughを含む平面とMDLとの交差によって形成された線が、ManTroughの湾曲に対して垂直であるように、配置される。最後に、歯のMDWに関して対称的であるように、弓が作成される。
CRF=(1.67×第二大臼歯のBC.Ht)+0.5
CRF=(1.50×第一大臼歯のBC.Ht)+0.5
CRF=(1.36×第二小臼歯のBC.Ht)+0.5
CRF=(1.20×第一小臼歯のBC.Ht)+0.5T
下顎犬歯上昇=犬歯上昇因子の34%
上顎犬歯上昇=犬歯上昇因子の66%
第一に、小臼歯(15、14、24、25)が配置される。それらの配置配向(PO)で、これらの小臼歯は、ルックアップテーブルにおいて見出されるように、そのそれぞれの近心辺縁隆線点(MMR.Pt)が角度MDLI.AnでBFBCEと一致するように配置される。MDL.PlとBFBCEの平面との交線は、BFBCEに対して垂直である。MDL.PlとBFBCEとの交点からの垂線は、下顎第二小臼歯/第一大臼歯挟間(上顎第二小臼歯について)又は下顎第一小臼歯/第二小臼歯挟間(上顎第一小臼歯について)と一致する。図35Uを参照のこと。
種々の選択肢について、抜歯を含む事例についてのセットアップがまた、以下のように計算される:
一般に、下顎抜歯事例は、歯34、35、44又は45を含む。異なる抜歯シナリオは、以下の通りである:2つの対側性の歯が抜歯され得るか、歯34及び45が抜歯され得るか、又は歯35及び44が抜歯され得る。残りの下顎歯は、上記のように、セットアップにおいて適切に配置される。抜歯された歯は、上記<VIII.下顎歯の配置>の節に記載される非抜歯事例についての配置プロトコルから削除されているに過ぎない。残りの歯は、これもまたその段階において記載されるように、それらのMDW、CL.Ax、CC.Pt及びMDL.Plに従って配置される。図35Yを参照のこと。対称的な弓を生成するステップ又は平均するステップのような引き続くステップについて、再度、これらの歯は指示セットから単に削除され、次いでセットアップ計算が継続される。
2つの小臼歯(上顎弓の各側から1つずつ)抜歯を含む上顎抜歯について、下顎の歯は、上記<VIII.下顎歯の配置>の節に記載されるように配列される。上顎上で、残りの小臼歯は、最初に配置されるべきものである。この歯は、上記<IX.上顎歯の配置>の節に記載されたのと同じ様式で配置されるが、これがフィットする下顎歯の挟間は、除去された歯に基づいてシフトされる。図35Zは、この型の抜歯事例が考慮される場合に、如何に歯が一緒にフィットするかを示す。大臼歯は、図35AA中のルールに従って配置される。次いで、切歯及び犬歯は、まさに上記<IX.上顎歯の配置>の節の通りである。
抜歯された歯の数が口中に非対称を引き起こす場合がある。これが起きると、口の半分が各々独立して処置され、そのそれぞれの抜歯シナリオに従ってセットアップされる。図35CCを参照のこと。
決定された処置計画を実行するために歯科矯正装置を提供することは、歯に正確にフィットして、それらの標的位置に歯を正確に移動させるように機能する装置の幾何学を規定するために、それらの標的位置における歯の三次元モデルを使用することを含む。このようなプロセスは、機械語及び歯科矯正装置の正確な製造を容易にする他の指示を提供する。
歯を良好な咬合へとセットアップした後、装置は、このセットアップにおける規定された標的位置に歯を位置付けるように設計される。歯の三次元表面は、歯と接触する装置の対応する表面(例えば、ブラケットの基部、配置治具の見当表面など)を規定し得る。種々の歯のこれらの表面は、この装置によって接続され、この装置は、例示された例においては、ブラケット及びアーチワイヤブレースである。これらのブラケット及びワイヤ、又は他の装置もしくは装置構成要素は、歯への配置のために設計される。
操作者は、装置のコンピュータ位置をオーバーライドして調整することができる。この操作者は代表的に、装置製造設備における当業者であるが、処置に当たる歯科矯正実施者でもあり得る。各々及びすべての調整の後、装置セットアップが各特定の変化を適応させるために再計算され、その結果、各変化の直接の結果は、使用者又は実施者に対して直ぐに明らかである。図38Aは、操作者が操作者に提供したブラケットの自由を示す。
ブラケット製造は、ブラケットへとアーチワイヤスロットを切削又は他の方法により形成するステップを含む。各ブラケットは独自のスロットを有し、このスロットの幾何学は、装置セットアップにおけるアーチワイヤの位置によって決定される。アーチセットアップにルールが存在するように、ブラケットスロットを設計するためのルールが存在する。このスロットは、ブラケットからアーチワイヤが突出するほど浅くあるべきでも、歯を妨害するほど深くあるべきでもない。さらに、スロットが切削される角度は、タイウィングを切り離したり弱くしたりしないように制限されるべきである。最後に、「スロットボックス」は、ブラケットの本体の中心にあるべきである(図41参照)。好ましい最大及び最小のスロット深さ並びにトルクは、図42及び図43に例示される。
Claims (8)
- 歯のデジタル画像を形成する方法であって、
前記歯又はそのモデルをスキャンすることによって、前記歯の歯冠の三次元歯オブジェクトを形成するステップと、
患者の個々の解剖学的構造のスキャンによって生成された、1つ若しくは複数の歯根の三次元データを含む別個のファイル又はオブジェクトから前記歯オブジェクトに対して歯根データを付加するステップと、
を含んでいることを特徴とする方法。 - 前記歯根データが、解剖学的に代表的な歯根の三次元形状データを含むライブラリーファイル又は記録から検索されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記それぞれのデータから、歯冠長軸と歯根長軸とを整列させることによって、前記歯冠データと歯根データとを結合させて、完全な歯オブジェクトを形成するステップをさらに含んでなることを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
- 選択又は計算された相対的トルク角度に、前記整列を設定するステップをさらに含んでなることを特徴とする請求項3に記載の方法。
- 前記歯冠の原寸大と比較して、原寸大未満で前記歯根を提示する歯根画像データを使用するステップと、
前記歯根の任意の部分が前記歯冠中の対応する点に達するまで、前記歯根データのサイズを漸進的に増大させるステップと、
この接触が生じる場合に、前記接触点で前記歯根の拡大を固定して、前記歯根が拡大されて前記歯冠及び前記歯根の縁が完全に一致するまで、前記接触点からの拡大率を比例して縮小させるステップと、をさらに含んでなることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。 - 個々の歯の回転を計算して咬合を生成するステップをさらに含んでなることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 反対側の歯の画像と重ね合わせ、前記歯の所定の咬合角度が平均値になるまで前記歯の画像を回転させることによって、対称的な弓を計算するステップをさらに含んでなることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 抜歯のために歯を選択するためのインターフェースを操作者に提供するステップと、
抜歯のために前記インターフェース上で前記操作者によって選択された歯をそこから排除するセットアップを計算するステップと、
をさらに含んでなることを特徴とする請求項1に記載の方法。
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