JP3636660B2 - 歯科矯正処置中の歯肉組織の変形をデジタルモデル化 - Google Patents
歯科矯正処置中の歯肉組織の変形をデジタルモデル化 Download PDFInfo
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Description
(関連出願)
本願は、1997年6月20日に出願された米国特許仮出願60/050,342号の優先権を主張する1997年10月8日に出願された米国特許出願第08/947,080号の優先権を主張する、1998年6月19日に出願され、「Method and System for Incrementally Moving Teeth」と称されるPCT出願PCT/US98/12681の優先権を主張する、1998年10月8日に出願され、「Computer Automated Development of an Orthodontic Treatment Plan and Appliance」と称される米国特許出願第09/169,276号の一部継続出願である、1999年3月8日に出願され、「Segmenting a Digital Dentition Model」と称される米国特許出願第09/264,547号に関し、同出願のすべてを本出願において参考として援用する。
【0002】
本願はまた、1999年5月14日に出願され、「Manipulating a Digital Dentition Model to Form Models of Indivisual Dentition Components」と称される米国特許出願第09/311,941号(代理人整理番号第09943/009001号)、「System and Method for Positioning Teeth」と称される米国特許出願第09/169,036号、および「Defining Tooth−moving Appliances Computationally」と称される米国特許第09/169,034号に関し、同出願のすべてを参考として援用する。
【0003】
(技術分野)
本発明は、概して、歯科学および歯科矯正学の分野に関する。
【0004】
(背景)
二次元(2D)および三次元(3D)のデジタル画像技術が、最近では、歯および歯科矯正の治療を支援するツールとして開発されている。多くの治療提供者は、患者の歯生状態を知るために、デジタル画像技術によるなんらかの形式を用いる。上記で参考として援用された米国特許出願第09/169,276号は、各歯生状態の成分のモデルを含む、患者の歯生状態のデジタルモデルを形成する際に2D画像データおよび3D画像データを使用することを記載する。同出願はまた、患者の歯科矯正治療計画を進める際、ならびにこの治療計画を実現するために1つ以上の歯科矯正器具を作成する際にデジタル歯生状態モデルを使用することを記載する。
【0005】
(要旨)
本発明は、歯科矯正治療中に歯肉組織の変形を含む、歯科矯正中の患者の歯肉組織をデジタルにモデル化するコンピュータにより実現される技術を提供する。これらの技術は、例えば、患者の歯および歯茎上にしっかりと固定したままで、歯科矯正治療を行う歯科矯正器具を作製する際に有用である。歯茎および歯茎の変形をモデル化することは、歯科矯正器具が患者の歯茎をきつく押しすぎたり、不快にさせたりあるいは傷つけたりしないようにすることを確実にするのに役立つ。また、歯茎が治療にどのように反応するかをモデル化することにより、治療中に予想されることをより完全に理解することになる。さらに、歯茎が含まれる場合には、治療中の歯生状態のコンピュータにより生成される画像および動画が、より完全であり、そして好ましい外観となる。
【0006】
本発明は、歯科矯正中の患者の治療のコースを練り上げるためにコンピュータを用いることを含む。1つの局面において、コンピュータはまず、初期位置のセットにおける患者の歯を表す歯科モデル、および歯の周りの歯茎組織を表す歯肉モデルを含む、患者の歯生状態を表すデジタルモデルを入手する。コンピュータは次いで、歯が初期位置から別の位置のセットへと動くにつれて、歯肉組織歯の予想される変形をデジタルモデルから導く。
【0007】
別の局面において、コンピュータは、初期位置のセットにおける患者の歯のデジタルモデル、および初期位置のセットにおける歯の回りの歯肉組織をあらわす第1のデジタル歯肉モデルを含む、患者の歯生状態を表すデータセットを入手する。コンピュータは次いで、歯が動くにつれて、歯肉組織の変形をモデル化する際に使用するための第2のデジタル歯肉モデルをそのデータセットから導く。人間の補助の有り無しで、コンピュータは、患者の歯茎の変形をモデル化するために、第2の歯肉モデルを操作する。
【0008】
他の実施形態および利点は、以下の詳細な説明および上記の特許請求の範囲から明らかである。
【0009】
(詳細な説明)
米国特許出願第09/169,276号、第09/264,547号、および第09/311,941号(代理人整理番号第009001号)は、患者の歯生状態の個々の成分のモデルを含む3Dデジタルデータセットを生成するための技術を記載する。これらのデータセットは、個々の歯およびその歯の周りの歯肉組織のデジタルモデルを含む。これらの出願は、患者の歯科矯正治療計画を設計し、シミュレートする際にデジタルモデルを使用するコンピュータにより実現される技術を記載する。例えば、このような技術の1つには、治療前の患者の歯を表す初期データセットを受け取る工程と、治療後の患者の歯の所望の配置を特定する工程と、所望の治療経路によって初期位置から最終位置まで歯を移動させる変化を計算する工程とを含む。米国特許出願第09/169,276号はまた、様々な治療段階における歯の位置を表すデータセットを作成し、これらのデータセットを用いて治療計画を実現する歯科矯正器具を製造することについて記載する。歯科矯正器具の製造のための1つの技術には、治療段階のうち1つの段階において患者の歯生状態のポジティブモールド(positive mold)モデルを作成し、従来の圧力成形技術を用いて、ポジティブモールドの周りの器具を形成することが含まれる。デジタル歯生状態モデルからの歯科矯正器具の設計は、米国特許出願第09/169,034号に記載される。
【0010】
図1A、1B、および1Cは、治療過程中の3つの段階における患者の歯生状態を示す。図1Aは、治療を開始する前の患者の歯の初期位置を示す。これらの初期位置における歯のデジタルモデルは、初期デジタルデータセット(IDDS)で捕獲される。IDDSに含まれるデジタルモデルはまた、患者の歯の周りの歯肉組織を表す部分を含む。コンピュータは、IDDSを個々の歯および歯肉組織のデジタルモデルに分ける。
【0011】
図1Bは、治療プロセス中の中間段階における患者の歯を示し、図1Cは、その最終段階における歯を示す。多くの場合、人間のオペレータが、患者の歯のデジタルモデルを操作して最終の歯の位置を規定する。次いで、コンピュータは、人間のオペレータによってまたは歯自体の自然の性質によって、歯の移動に強いられた制限を考慮して、1つ以上の中間位置を計算する。コンピュータはまた、歯がある治療段階から次の治療段階へと移動するにつれて、歯の間で生じ得るいずれの衝突をも考慮する。最終および中間の歯の位置を選択し、歯が移動するのに添った治療経路は、上記で参考として援用された出願の1つ以上でより詳細に記載される。
【0012】
図2は、IDDSから得られた典型的なデジタル歯生状態モデル110の一部を示す。歯生状態モデル110は、個々の歯120のモデルおよび患者の歯茎140のモデルを含む。IDDSから歯茎組織および個々の歯のモデルを作成するための様々な技術は、米国特許出願第09/264,547号および第09/311,941号(代理人整理番号第09943/009001号)に記載される。
【0013】
図2はまた、他の歯肉モデル200(「二次」歯肉モデル)の一部を示し、この歯肉モデル200は、IDDSから得られた歯肉モデル140(「一次」歯肉モデル)の上にあるように構成される。コンピュータは、以下に記載するように、二次歯肉モデル200を用いて、歯が初期位置から最終位置まで移動するにつれて、患者の歯の周りの歯肉組織の変形をモデル化する。このことにより、患者の歯生状態の具体的なモデルから作られた歯科矯正器具が、すべての治療段階で患者の歯茎の周りに快適に一致することを確実にする。二次歯肉モデル200はまた、歯茎モデルに厚さを増し、それにより歯科矯正器具が患者の歯茎に対してきつく押しすぎないようにすることを確実にする。
【0014】
図3は、歯冠125および歯冠125の周りの対応する歯肉周辺部160を示す。IDDSから得られた一次歯茎モデル140は、歯生モデル110の各歯冠125の周りの歯肉周辺部160を識別する情報を含む。コンピュータは、以下に示すように、この情報を用いて自動的に二次歯肉モデル200を作成する。
【0015】
図4〜16は、二次歯肉モデル200を作成する1つの技術を示す。要するに、本発明の1つ以上の技術を実現するプログラムの制御下において、コンピュータは、患者の歯肉線と二次モデルのベースを表す曲線を作り、次いでこれらの曲線を結ぶ表面を作成する。これらの表面は、二次歯肉モデル200において歯肉表面となる。
【0016】
図4および5を参照して、コンピュータはまず、歯生状態モデルの各歯肉周辺部160を識別し(工程500)、歯肉周辺部160上にある点205A〜Fを選択する(工程502)。コンピュータは、歯肉周辺部160の頬側面210上にある少なくとも1つの点、および舌表面215上にある少なくとも1つの点を選択する。ここで示される例では、コンピュータは6個の点205A〜Fを選択し、頬側面および舌表面のそれぞれに3点ある。これらの6個の点を選択する1つの技術には、x−y平面上に歯肉周辺部160を投影し、歯肉周辺部160がその平面の1つの軸220と交差する点205Aを選択し、次いで歯肉周辺部160の周りを60°間隔で残りの点205B〜Fを選択することが含まれる。いくつかの実施形態において、コンピュータは、選択された点の間の間隔を変更するか、または人間が点の位置を選択することができる。多くの場合、コンピュータは、3点より多くの点を選択し、3点より多くの点を選択する場合が多い。選択された点は、人間のオペレータが以下に記載される二次歯肉モデル200の形状を操作することができる制御点として機能し得る。
【0017】
また図6を参照して、コンピュータが各歯肉周辺部160上の点を選択すると、コンピュータは、選択された点を用いて歯生状態モデルの頬側および舌側上にある歯肉線を表す2本の曲線230および235を作成する(工程504)。これらの曲線230および235は、歯生状態モデルの歯の頬側面および舌表面に沿ってのびており、これらの曲線は患者の口の一端にある後部の臼歯から始まり、患者の口の他端の後部の臼歯で終端する。コンピュータは、歯肉周辺部の頬側面上の選択された点間で一方のスプライン曲線をフィッティングし、歯肉周辺部の舌側上の選択された点間で別のスプライン曲線をフィッティングすることによってこれらの曲線を形成する。スプライン曲線は、一方のモデルから次のモデルへと選択された点すべてを通っていてもよいし、通っていなくてもよい。
【0018】
また図7A、7B、および7Cを参照して、次にコンピュータは、二次歯肉モデル200のベースを規定する曲線240を作成する(工程506)。ベース曲線240を作成するための1つの技術には、歯120の下のなんらかの所定距離xで一次歯肉モデル140と交差する平面245を作成することが含まれる。この平面245は、歯生状態モデル110のz軸250に通常垂直であり、歯生状態モデル110の下部表面255にほぼ平行である。ベース曲線240は、平面245が歯生状態モデル110の表面と交差する場合に生じる。平面245と歯120との距離xは、モデル間で異なるが、約1ミリメートルの距離が通常である。図7Bは、いくつかの実施形態において、二次歯肉モデル200が一次歯肉モデル140の一部のみを覆うのに十分な大きさである場合が多いということを示す。これらの実施形態のうちいくつかでは、二次歯肉モデル200は、歯科矯正器具と接触する歯茎の一部のみを覆う。
【0019】
コンピュータは、二次歯肉モデル200のベース曲線240上の制御点260を任意に規定する(工程508)。これらの制御点260により人間のオペレータは、二次歯肉モデル200の形状を修正することができる。示される例では、コンピュータは、ベース曲線240の頬側および舌側の各々について8個の制御点を規定する。
【0020】
また図8を参照して、コンピュータは、歯肉曲線230および235を互いに結び、かつそれら歯肉曲線230および235をベース曲線240と結ぶ表面265、270、275を作成することによって二次歯肉モデルを計算する(工程510)。図9は、これらの表面を作成する1つの技術を示す。コンピュータはまず、曲線230、235、240の各々について点280A〜Fを選択する(工程520)。コンピュータは次いで、これらの点間の曲線285A〜Dを作成し(工程522)、これらの曲線を結ぶ表面セグメント290AおよびBを作成する(工程524)。コンピュータによって選択された点280A〜Fは、上述した制御点205A〜F、260であってもよいし、そうでなくてもよい。歯肉曲線230および235の一方の曲線上の各点は、一点はもう一方の歯肉曲線上にあり、一点はベース曲線240上にある2つの対応する点を有している。ベース曲線240上の各点は、歯肉曲線230および235の最近接である曲線上にある1つの対応する点を有している。
【0021】
図10および11は、いくつかの場合で図8の曲線285A〜Dを作成するために用いられるプロフィール曲線295A、295B、295Cを示す。プロフィール曲線は、2つの対応する点間の歯肉表面265、270、および275の形状を表す。図12に示されるように、コンピュータは、歯肉曲線230および235上の対となった点間に図10のプロフィール曲線295Aを挿入し、二次歯肉モデル200の上部表面265を形成する(工程530)。コンピュータは、歯肉曲線230および235上にある点とベース曲線240上にある点との間に図11のプロフィール曲線295Bおよび295Cを挿入し、二次歯肉モデル200の頬表面270および舌表面275を形成する(工程536)。コンピュータは、曲線が挿入される領域に存在する歯のタイプに基づいて、図11の曲線295Bおよび295Cのうち1つの曲線を選択する(工程532)。例えば、門歯のような歯生状態の前面にある歯は典型的には、臼歯および犬歯のような歯生状態の後部にある歯よりも歯茎表面では小さな曲率を生成する。従って、コンピュータは、前歯の周りの歯茎表面をモデル化するためにより平坦なプロフィールを有するプロフィール曲線295Bを選択し、奥歯の周りの歯茎表面をモデル化するためにより丸みを帯びたプロフィールを有するプロフィール曲線295Cを選択する。
【0022】
いくつかの実施形態において、図11のプロフィール曲線295Bおよび295Cの各々は、前門歯または後門歯のような歯の1つのタイプに関する。これらの状況では、コンピュータは、2つのプロフィール曲線295Aおよび295Bとの間で補間することによって、歯の他のタイプに隣接する歯茎表面についての曲線を作成する(工程534)。例えば、いくつかの場合では、コンピュータは、図11の2つのプロフィール曲線295Bおよび295Cを平均化し、小臼歯の近くでは歯茎表面を表すカスタム曲線295Dを作成する。他の代替例では、歯生状態モデルにおける各歯または歯の各タイプについて独自のプロフィール曲線を格納する工程を含む。
【0023】
コンピュータはまた、いくつかの実施形態において、人間のオペレータがプロフィール曲線の形状、従って歯茎表面を調節することを可能にさせる(工程538)。図13は、スライドバー300の形状をしたグラフィカルユーザインターフェース構成要素を示し、これによりオペレータはプロフィール曲線295A、295B、295Cの各々の曲率を調整することができる。スライドバー300におけるスライド要素305の位置を調整することによって、プロフィール曲線に沿って接線ベクトルを変化させ、次に曲線の形状を変化させる。別の代替例では、曲線に沿って制御点を配置し、人間のオペレータが制御点の位置を調整することを可能にする工程を含む。
【0024】
図14および15は、二次歯肉モデル200を用いて治療プロセス中の歯茎組織の変形をモデル化する方法を示す。上記で参考として援用された米国特許出願第09/169,276号に記載されるように、人間の補助のあるなしで、コンピュータは、初期位置と最終位置との間の主要フレームとして知られる主要治療段階において、患者の歯のモデルを作成する。コンピュータはまた、初期位置から最終位置まで患者の歯が移動する際に、患者の歯が移動する治療パスを導く。治療パスは、歯を所望の位置まで移動させるのに必要な力を生成する平行成分および回転成分の両方を含む。各歯についての治療パスは、各主要フレームにおいて所望の歯の位置の中で一致しするが、主要フレームにおける所望の位置すべてを実際に通る必要はない。治療パスに沿って様々な中間段階での患者の歯生状態モデルを用いて、治療計画を実行する歯科矯正器具を作製する。
【0025】
歯茎の変形をモデル化する際に、コンピュータは、二次歯肉モデルの歯肉曲線230および235、ならびにベース曲線240に沿って1つ以上の点310を選択し(工程540)、初期段階SOおよび最終段階SF、各主要中間段階SIXまたは主要フレームにおける各ポイント310の位置を計算する(工程542)。多くの場合、コンピュータによって選択された点は、上述の制御点である。コンピュータは次いで、点310が移動するパス315を計算する。一般に、パス315は、歯生状態モデルにおける点310に近接する歯の曲率に従う。コンピュータは、パス315に沿って一次補間することによって、任意の所与の中間段階における点310の位置を決定する。例えば、初期段階が段階1であり、第1の主要フレームが段階10で生じる治療計画の場合、中間段階5における点310の位置は、段階1と段階10との間の湾曲したパス315の中点である。コンピュータは、上述のプロフィール曲線および表面を挿入することによってこれらの各段階において歯肉モデルを生成する。
【0026】
図16は、主要フレームにおける歯茎線上にある選択された点の位置を計算する1つの技術を示す。この技術では、選択された点が初期位置から最終位置まで歯とともに移動すると仮定する。コンピュータはまず、各点に近接する歯を識別する(工程550)。コンピュータは次いで、主要段階中の歯を最終位置まで移動する際に、各歯にかかる変形をモニタする(工程552)。コンピュータは、歯茎線上にある対応する点にこれらの変形を適用する(工程554)。
【0027】
図17、18A、および18Bは、歯茎組織の変形をモデル化する別の技術を示す。この技術は、隣接する歯の対345/350、345/355間の二次歯肉モデル200における極薄スライス335、340を切ることによって二次歯肉モデル200を複数の断片320、325、330に分割する工程を含む(工程560)。この方法で、歯肉モデル200を分割することによって、1つ以上の断片320、325、330は、対応する歯345、350、355とともに移動することができる。この技術は、2つの治療段階の間に比較的少ししか移動しない歯の周りの歯茎組織の変形をモデル化するために通常用いられる。
【0028】
歯345とともに移動する二次歯肉モデルの各断片320の場合、コンピュータは、断片320を歯345のデジタルモデルに「くっつける」(工程562)。コンピュータは、歯345にかかる変形をモニタし(工程564)、これらの変形の各々を歯肉モデルのくっつけられた断片320に適用する(工程566)。歯肉モデル200の断片320が、歯モデルとともに移動するにつれて、歯肉モデル200の断片320、325、330間のスライス335および340は、サイズが大きくなり、断片間のギャップを作成する。断片320が最終的に、対応する歯モデルから切り離される場合(工程568)、コンピュータは、ギャップを埋めるために表面360および365を作成することによって、二次歯肉モデル200を「縫合する」(工程570)。
【0029】
図19および20は、二次歯肉モデル200における縫合表面400を作成する1つの技術を示す。縫合されるべき各スライス335について、コンピュータは、スライス335を制限する2つの断片320および325の端370および375上の点380を選択する(工程580)。コンピュータは次いで、選択された点380によって制限された三角形を形成するためにラインセグメント385を作成する(工程582)。各三角形は、端370および375のうち1つの端上にある2点および他方の端上にある1点によって制限される。コンピュータは次いで、ラインセグメント390の中心、または中心付近の点390を選択し、新しく選択された点390の対の間にのびるより小さなラインセグメント395を作成することによって、各三角形を4つのより小さな三角形に分割する(工程384)。その結果、端370および375のうち1つの端上にない各点(各「中心頂点」)が6個のより小さな三角形と共有される三角表面メッシュとなる。例えば、405Bとラベル付けされた中心頂点は、T1、T2、T3、T4、T5、T6とラベル付けされた6個のより小さな三角形によって共有される。端370、375のうち1つの端上にある各頂点は、3つのより小さな三角形によって共有される。
【0030】
いくつかの実施形態では、コンピュータは、縫合表面400にほぼ垂直な方向である中心頂点405A、405Bおよび405Cを移動することによって縫合表面400の形状を調節する(工程586)。図21は、縫合表面400の曲率を調整する1つの技術を示す。コンピュータはまず、各中心頂点405A、405B、および405Cを共有する6個の三角形の法線を計算する(工程590)。コンピュータは次いで、中心頂点における「平均法線」を見出すためにこれらの法線を平均化する(工程592)。コンピュータは次いで、選択された量だけ平均法線に沿って中心頂点を移動する(工程594)。いくつかの場合では、コンピュータは、人間のオペレータから命令を受け取り、特定の方法で縫合表面の形状を調整する(工程596)。例えば、1つの実施形態では、ユーザがマウスのような入力デバイスで操作する制御点のような中心頂点を表示する。
【0031】
本発明のいくつかの実現例は、特定用途向け集積回路(ASIC)のようなデジタル電子回路において理解される。他の実現例は、コンピュータハードウェア、ファームウェア、およびソフトウェア、またはデジタル回路およびコンピュータコンポーネントの組合せで理解される。本発明は通常、コンピュータプロセッサによって実行される機械読み取り可能記憶デバイスで明らかに格納されるコンピュータプログラムとして少なくとも部分的に組み込まれる。これらの状況では、本発明を実現する方法は、プロセッサはプログラムモジュールに編成された命令を実行し、入力データについてオペレートし、出力を生成する場合行われる。適切なプロセッサは、汎用マイクロプロセッサおよび特殊目的マイクロプロセッサを含む。これらのマイクロプロセッサは、一般に、読み出し専用メモリおよび/またはランダムアクセスメモリデバイスから命令およびデータを受け取る。明らかにコンピュータプログラム命令を組み込むのに適切な格納デバイスは、半導体メモリデバイス(EPROM、EEPROM、およびフラッシュメモリデバイス)、磁気ディスク(内蔵ハードディスクおよびリムーバブルディスク)、磁気光学ディスク、およびCD−ROMを含む不揮発性メモリのすべての形式を含む。
【0032】
本発明は特定の実施形態に関して記載されてきた。他の実施形態は、上記の特許請求の範囲内である。
【図面の簡単な説明】
【図1A】 図1Aは、歯科矯正治療の患者の歯の初期段階の配置を示す。
【図1B】 図1Bは、歯科矯正治療の患者の歯の中間状態の配置を示す。
【図1C】 図1Cは、歯科矯正治療の患者の歯の最終段階の配置を示す。
【図2】 図2は、歯肉組織のモデルを含む患者の歯生状態の部分モデルを示す。
【図3】 図3は、歯冠の回りの歯茎の線のモデルを示す。
【図4】 図4は、第2の歯肉モデルを作成するための技術のフローチャートである。
【図5】 図5は、図3の歯肉線のデジタルモデルにおける制御点の選択を示す。
【図6】 図6は、図5に示される点のような制御点の中で、歯肉周辺部を表す2つの曲線の形成を示す。
【図7A】 図7Aは、歯肉モデルのベースを表す曲線の形成を示す。
【図7B】 図7Bは、歯肉モデルのベースを表す曲線の形成を示す。
【図7C】 図7Cは、図7Aおよび7Bの曲線における制御点の選択を示す。
【図8】 図8は、図6の曲線と図7Cの曲線を結ぶことによって、形成された第2の歯肉モデルの部分斜視図である。
【図9】 図9は、第2の歯肉モデルを形成するための技術のフローチャートである。
【図10】 図10は、第2の歯肉モデルを形成する際に用いられるプロフィール曲線を示すグラフである。
【図11】 図11は、第2の歯肉モデルを形成する際に用いられるプロフィール曲線を示すグラフである。
【図12】 図12は、第2の歯肉モデルにおける歯茎表面を形成するための技術のフローチャートである。
【図13】 図13は、人間のオペレータが図10および11のプロフィール曲線の形状を修正することができるグラフィカルユーザインターフェース成分を示す。
【図14】 図14は、歯科矯正治療のコース中の歯肉組織の変形をモデル化する1つの技術を示すグラフである。
【図15】 図15は、歯科矯正治療のコース中の歯肉組織の変形をモデル化する1つの技術を示すフローチャートである。
【図16】 図16は、歯科矯正治療のコース中の歯肉組織の変形をモデル化する1つの技術を示すフローチャートである。
【図17】 図17は、歯肉組織の変形をモデル化するための代替的な技術のフローチャートである。
【図18A】 図18Aはこの代替的な技術を示す。
【図18B】 図18Bはこの代替的な技術を示す。
【図19】 図19はこの代替的な技術を示す。
【図20】 図20は、この代替的な技術の特定の実施形態を説明するフローチャートである。
【図21】 図21は、この代替的な技術の特定の実施形態を説明するフローチャートである。
Claims (75)
- 患者の歯を再配置するための複数の器具を製造する際に使用されるコンピュータを用いた方法であって、
該方法は、
歯の初期位置のセットを表すデータと、該歯の別の位置のセットを表すデータと、歯茎組織の初期の形状を表すデータとに基づいて、該初期の形状から別の形状への該歯茎組織の変形を表すデータをコンピュータによって計算する工程であって、該歯茎組織の変形は、該歯茎組織にある歯のセットが該歯の初期位置のセットから該歯の別の位置のセットに移動することによって引き起こされる、工程を包含する、方法。 - 初期の形状から別の形状への歯茎組織の変形を表すデータをコンピュータによって計算する工程は、
特定の歯の周りの歯茎組織を表す部分を該歯茎組織の初期の形状を表すデータから分離する工程と、
該分離された部分の該歯茎組織の変形であって、該分離された部分にある特定の歯が該特定の歯の初期の位置から該特定の歯の別の位置に移動することによって引き起こされる変形を計算する工程と
を包含する、請求項1に記載の方法。 - 前記分離された部分の前記歯茎組織の変形であって、特定の歯が該特定の歯の初期の位置から該特定の歯の別の位置に移動することによって引き起こされる変形を表すデータを該歯茎組織の初期形状を表すデータに再結合する工程をさらに包含する、請求項2に記載の方法。
- 前記分離された部分の該歯茎組織の変形であって、該分離された部分にある特定の歯が該特定の歯の初期の位置から該特定の歯の別の位置に移動することによって引き起こされる変形を計算する工程が、該歯茎組織の該初期の形状を表すデータの該分離された部分と隣接する部分との間にギャップを作成し、該分離された部分を該隣接する部分に再結合する工程が、該ギャップを埋めるために縫合表面を作成する工程を包含する、請求項3に記載の方法。
- 前記縫合表面の形状を調整する工程をさらに包含し、
該縫合表面の形状を調整する工程は、
前記歯茎組織の初期の形状を表すデータの前記分離された部分の端および前記隣接する部分の端を表す該縫合表面を制限する曲線を作成する工程と、
該曲線上の点を選択し、該点を接続することにより三角形の表面メッシュを表す三角形を形成する工程であって、該三角形の表面メッシュは複数の中央頂点を有する、工程と、
該複数の中央頂点のうちの1つ以上を移動することによって該三角形の表面メッシュの形状を調整する工程であって、該複数の中央頂点の各々は、線に沿う該複数の三角形によって共有される、工程と、
該複数の中央頂点のうちの1つを共有する該三角形の各々について法線を計算する工程と、
該法線の平均を計算する工程と、
該複数の中央頂点のうちの1つ以上を該法線の平均に沿って選択された量だけ移動させることにより歯茎組織の変形を表す該再結合されたデータの該歯茎組織の形状を変化させる工程と
を包含する、請求項4に記載の方法。 - 前記縫合表面の形状を調整する工程が、該縫合表面の形状を調整するための命令を人間のオペレータから受け取る工程を含む、請求項5に記載の方法。
- 前記縫合表面の形状を調整する工程が、人間が介入することなく前記三角形の表面メッシュを作成するための法則を自動的に適用する工程を含む、請求項5に記載の方法。
- 前記三角形の各々をより小さい三角形に分割することにより微細表面メッシュを形成する工程をさらに包含する、請求項5に記載の方法。
- 前記三角形を分割する工程は、前記より小さい三角形の各々が該より小さい三角形のうち5個以上によって共有される少なくとも1つの頂点を有するように該三角形を分割する工程を包含する、請求項8に記載の方法。
- 前記初期の形状から別の形状への歯茎組織の変形を表すデータをコンピュータによって計算する工程は、
該歯茎組織の該初期の形状を表すデータにおける点を選択する工程と、
前記歯が前記初期位置のセットから前記別の位置のセットに移動する場合における該点の移動を計算する工程と
を含む請求項1に記載の方法。 - 前記点の移動を計算する工程が、前記歯の初期位置のセットを表すデータの特定の歯を表すデータに該点を取り付ける工程と、該特定の歯に適用される変形を該点が受ける工程とを含む、請求項10に記載の方法。
- 前記点は、前記歯茎組織が前記歯のうちの1つと交わる歯肉周辺部にある、請求項10に記載の方法。
- 前記別の位置のセットにおいて前記歯の周りの前記歯茎組織を表す歯肉モデルを作成する工程をさらに包含し、
該歯肉モデルを作成する工程は、
該歯茎組織の該初期の形状を表すデータにおける点を選択する工程と、
該歯が該別の位置のセットにある場合における該点に対する位置を導く工程と、
該導かれた位置における点を接続する曲線を作成する工程と
を包含する、請求項10に記載の方法。 - 前記曲線を作成する工程は、所定のプロフィールを有する曲線群から該曲線を選択する工程を含む、請求項13に記載の方法。
- 前記曲線を選択する工程が、
どの歯のタイプが、前記歯肉モデルにおける前記点に最近接であるかを判定する工程と、
該点に最近接である該歯のタイプに関連する曲線を選択する工程と
を含む、請求項14に記載の方法。 - 前記曲線を作成する工程が、所定の形状を有する2つの曲線間で補間する工程を含む、請求項13に記載の方法。
- 前記曲線の形状を修正するための命令を人間のオペレータから受け取る工程をさらに包含する、請求項13に記載の方法。
- 患者の歯を再配置するための複数の器具を製造する際に使用されるコンピュータを用いた方法であって、
該方法は、
歯の初期位置のセットを表すデータと、該歯の別の位置のセットを表すデータと、該歯茎組織の初期の形状を表すデータとに基づいて、歯肉組織の変形の第1のデジタルモデルを表すデータをコンピュータによって計算する工程であって、該歯肉組織の変形は、該歯茎組織にある歯のセットが該歯の初期位置のセットから該歯の別の位置のセットに移動することによって引き起こされる、工程と、
歯肉組織の第2のデジタルモデルを表すデータをコンピュータによって計算する工程と
を包含し、
該歯肉組織の第2のデジタルモデルを表すデータをコンピュータによって計算する工程は、
該歯の初期位置のセットを表すデータにおける少なくともいくつかの歯のデータに対して歯肉周辺部を表すデータを得る工程であって、該歯肉周辺部の各々は、該歯の初期位置のセットを表すデータにおける歯のうちの対応する1つの歯を取り囲む、工程と、
歯肉周辺部を表すデータおよび該歯の初期位置のセットを表すデータから、該歯の頬側に沿ってのびる歯肉線および該歯の舌側に沿ってのびる歯肉線を導く工程と
を包含する、方法。 - 前記第2の歯肉モデルは、初期的に、前記初期位置のセットにおける前記歯の周りの前記歯肉組織を表す、請求項18に記載の方法。
- 前記第2の歯肉モデルが、前記第1の歯肉モデルの一部にかぶさり、それにより該第1および第2の歯肉モデルがともに前記歯肉組織それ自身よりも大きな該歯肉組織のデジタル表現を形成する、請求項19に記載の方法。
- 前記歯の頬側に沿ってのびる歯肉線および該歯の舌側に沿ってのびる歯肉線を導く工程は、前記対応する歯の頬側にある少なくとも1つの点、および該対応する歯の舌側にある少なくとも1つの点を含む、各歯肉周辺部上の点を選択する工程を含む、請求項18に記載の方法。
- 前記2つの歯肉線のモデルを導く工程が、前記歯の前記頬側上にある選択された前記点の間で一方の曲線をフィッティングする工程、および該歯の前記舌側上にある選択された前記点の間でもう一方の曲線をフィッティングする工程を含む、請求項21に記載の方法。
- 前記第2の歯肉モデルを導く工程が、該第2の歯肉モデルの下部表面を規定する前記データセットの要素を選択する工程を含む、請求項18に記載の方法。
- 前記第2の歯肉モデルを導く工程が、前記2つの歯肉線を前記下部表面と結ぶ表面を作成する工程を含む、請求項23に記載の方法。
- 前記表面を作成する工程が、前記歯肉線上の点を前記下部表面上の点と結ぶ曲線を作成する工程を含む、請求項24に記載の方法。
- 前記曲線を作成する工程が、各プロフィール曲線が所定の形状を有するプロフィール曲線を選択する工程、および前記歯肉線上の点と前記下部表面上の点との間に該プロフィール曲線を挿入する工程を含む、請求項25に記載の方法。
- 前記プロフィール曲線を選択する工程は、該プロフィール曲線を前記第2の歯肉モデルに挿入すると、該プロフィール曲線に最近接にある歯のタイプに基づいて所定のプロフィール曲線群から、少なくとも1つのプロフィール曲線を選択する工程を含む、請求項26に記載の方法。
- 前記プロフィール曲線を選択する工程は、所定の形状を有する2つのプロフィール曲線の間を補間することによって、少なくとも1つの該プロフィール曲線を作成する工程を含む、請求項26に記載の方法。
- 前記第2の歯肉モデルに挿入された前記曲線のうち少なくとも1つの曲線の形状を修正するための命令を人間のオペレータから受け取る工程をさらに包含する、請求項25に記載の方法。
- 前記第2の歯肉モデルを導く工程が、前記2つの歯肉線を互いに結ぶ表面を作成する工程を含む、請求項18に記載の方法。
- 前記表面を作成する工程が、前記2つの歯肉線上にある点を結ぶ曲線を作成する工程を含む、請求項30に記載の方法。
- 前記曲線を作成する工程が、各プロフィール曲線が所定の形状を有するプロフィール曲線を選択する工程、および前記2つの歯肉線上にある点間に該プロフィール曲線を挿入する工程を含む、請求項31に記載の方法。
- 前記第2の歯肉モデルに挿入された前記曲線のうち少なくとも1つの曲線の形状を修正するための命令を人間のオペレータから受け取る工程をさらに包含する、請求項31に記載の方法。
- 前記頬面および舌面に制御点を配置することにより、前記第2の歯肉モデルにおいて前記歯の前記頬面の歯茎線を表す曲線および該歯の該舌面の歯茎線を表す曲線を作成する工程と、該制御点のうちの少なくとも1つを移動させる命令を人間のオペレータから受け取る工程とをさらに包含する、請求項18に記載の方法。
- 前記第2の歯肉モデルに制御点を配置する工程が、前記歯の周りの歯肉周辺部にある制御点を作成する工程を含む、請求項34に記載の方法。
- 前記制御点を作成する工程が、前記歯のうちの1つを囲む各歯肉周辺部に対して、該歯肉周辺部に沿って所定の間隔で該制御点を配置する工程を含む、請求項35に記載の方法。
- 前記制御点を配置する工程が、ほぼ60°の等間隔で該制御点を配置する工程を含む、請求項36に記載の方法。
- 前記第2の歯肉モデルに制御点を配置する工程が、該第2の歯肉モデルの下部表面にある制御点を作成する工程を含む、請求項34に記載の方法。
- 歯列矯正中の患者の治療コースを作成する際に使用されるコンピュータプログラムを格納した有形格納媒体であって、
該プログラムは、実行可能な命令を含み、該実行可能な命令がコンピュータによって実行された場合には、該歯の初期位置のセットを表すデータと、該歯の別の位置のセットを表すデータと、歯茎組織の初期の形状を表すデータとに基づいて、該初期の形状から別の形状への該歯茎組織の変形を表すデータを計算する工程を該コンピュータに実行させ、該歯茎組織の変形は、該歯茎組織にある歯のセットが該歯の初期位置のセットから該歯の別の位置のセットに移動することによって引き起こされる、有形格納媒体。 - 前記初期形状から別の形状への歯茎組織の変形を表すデータの計算は、
特定の歯の周りの歯茎組織を表す一部を該歯茎組織の該初期形状を表すデータから分離する工程と、
該分離された部分の該歯茎組織の変形であって、該分離された部分にある特定の歯が該特定の歯の初期位置から該特定の歯の別の位置に移動することによって引き起こされる変形を計算する工程と
を包含する、請求項39に記載の有形格納媒体。 - 前記コンピュータは、前記分離された部分の前記歯茎組織の変形であって、該特定の歯が前記特定の歯の初期位置から該特定の歯の別の位置に移動することによって引き起こされる変形を表すデータを該歯茎組織の該初期の形状を表すデータに再結合する、請求項40に記載の有形格納媒体。
- 前記分離された部分の前記歯茎組織の変形であって、該特定の歯が前記特定の歯の初期位置から該特定の歯の別の位置に移動することによって引き起こされる変形を計算する際に、前記コンピュータが、歯茎組織の初期の形状を表すデータの該分離された部分と隣接する部分との間にギャップを作成し、該分離された部分を該隣接する部分に再結合する際に、該コンピュータが該ギャップを埋めるために縫合表面を形成する、請求項41に記載の有形格納媒体。
- 前記コンピュータが前記縫合表面の形状を調整する工程をさらに含み、
該縫合表面の形状を調整する工程は、
前記歯茎組織の前記初期の形状を表すデータの前記分離された部分の端および前記隣接する部分の端を表す該縫合表面を制限する曲線を形成する工程と、
該曲線上の点を選択し、該点を接続することにより三角形の表面メッシュを表す三角形を形成する工程であって、該三角形の表面メッシュは複数の中央頂点を有する、工程と、
該複数の中央頂点のうちの1つ以上を移動させることによって該表面メッシュの形状を調整する工程であって、該複数の中央頂点の各々は、線に沿う該複数の三角形によって共有される、工程と、
該複数の中央頂点のうちの1つを共有する該三角形の各々について法線を計算する工程と、
該法線の平均を計算する工程と、
該複数の中央頂点のうちの1つ以上を該法線の平均に沿って選択された量だけ移動させることにより該歯茎組織の変形を表す再結合されたデータの該歯茎組織の形状を変化させる工程と
を包含する、請求項42に記載の有形格納媒体。 - 前記縫合表面の前記形状を調整する際に、前記コンピュータが、該縫合表面の該形状を調整する命令を人間のオペレータから受け取る、請求項43に記載の有形格納媒体。
- 前記コンピュータが、前記三角形の各々をより小さな三角形に分割することにより微細表面メッシュを形成する、請求項43に記載の有形格納媒体。
- 前記コンピュータは、前記より小さな三角形の各々が5個以上の該より小さな三角形によって共有される少なくとも1つの頂点を有するように前記三角形を分割する、請求項45に記載の有形格納媒体。
- 初期の形状から別の形状への歯茎組織の変形を表すデータの計算の際に、該コンピュータは、該歯茎組織の初期の形状を表すデータにおける点を選択し、該歯が前記初期位置のセットから前記別の位置のセットに移動する場合における該点の移動を計算する、請求項39に記載の有形格納媒体。
- 前記点の移動を計算する際に、前記コンピュータが、前記歯の初期位置のセットを表すデータにおける特定の歯を表すデータに該点を取り付け、該特定の歯に適用される変形を該点が受ける、請求項47に記載の有形格納媒体。
- 前記点は、前記歯茎組織が前記歯のうちの1つの歯と交差する歯肉周辺部にある、請求項47に記載の有形格納媒体。
- 前記コンピュータが、前記別の位置のセットにおける前記歯の周りの前記歯茎組織を表す歯肉モデルを作成し、
該歯肉モデルを作成する工程は、
該歯茎組織の初期の形状を表すデータにおける点を選択する工程と、
該歯が該別の位置のセットにある場合における該点に対する位置を導く工程と、
該導かれた位置における点を結ぶ曲線を作成する工程と
を包含する、請求項47に記載の有形格納媒体。 - 前記曲線を作成する際に、前記コンピュータが所定のプロフィールを有する曲線群から該曲線を選択する、請求項50に記載の有形格納媒体。
- 前記曲線を作成する際に、前記コンピュータが、どのタイプの歯が前記歯肉モデルにおいて前記点に最近接であるか判定し、該点に最近接である該歯のタイプに関する曲線を選択する、請求項51に記載の有形格納媒体。
- 前記曲線を作成する際に、前記コンピュータが所定の形状を有する2つの曲線の間を補間する、請求項50に記載の有形格納媒体。
- 前記コンピュータが、前記曲線の形状を修正する命令を人間のオペレータから受け取る、請求項50に記載の有形格納媒体。
- 歯列矯正中の患者の歯肉組織のデジタルモデルを作成する際に使用されるコンピュータブログラムを格納した有形格納媒体であって、
該プログラムは、実行可能な命令を含み、該実行可能な命令がコンピュータによって実行された場合には、
歯の初期位置のセットを表すデータと、該歯の別の位置のセットを表すデータと、歯茎組織の初期の形状を表すデータとに基づいて、該歯の該初期位置のセットから該歯の該別の位置のセットへの該歯茎組織の歯のセットの移動によって引き起こされる該歯肉組織の第1のデジタルモデルを表すデータを計算する工程と、
歯肉組織の第2のデジタルモデルを表すデータを計算する工程と
を該コンピュータに実行させ、
該歯肉組織の第2のデジタルモデルを表すデータを計算する工程は、
該歯の初期位置のセットを表すデータにおける少なくともいくつかの歯のデータに対して歯肉周辺部を表すデータを得る工程であって、該歯肉周辺部の各々は、該歯の初期位置のセットを表すデータの歯の対応する1つの歯を取り囲む、工程と、
歯肉周辺部を表すデータおよび該歯の初期位置のセットを表すデータから、該歯の頬側に沿ってのびる歯肉線および該歯の舌側に沿ってのびる歯肉線を導く工程と
を包含する、有形格納媒体。 - 前記コンピュータが、前記初期位置のセットにおける前記歯の周りの前記歯肉組織を表すために前記第2の歯肉モデルを作成する、請求項55に記載の有形格納媒体。
- 前記コンピュータが、前記第1の歯肉モデルの一部にかぶさるように前記第2の歯肉モデルを作成し、それにより該第1および第2の歯肉モデルがともに、前記歯肉組織自身よりも大きな該歯肉組織のデジタル表現を形成する、請求項56に記載の有形格納媒体。
- 前記歯の頬側に沿ってのびる歯肉線および前記歯の舌側に沿ってのびる歯肉線を導く際に、前記コンピュータが、前記対応する歯の前記頬側にある少なくとも1つの点、および該対応する歯の前記舌側にある少なくとも1つの点を含む、各歯肉周辺部にある点を選択する、請求項55に記載の有形格納媒体。
- 前記2つの歯肉線のモデルを導く際に、前記コンピュータが、前記歯の前記頬側上にある選択された前記点の間で1つの曲線をフィッティングし、該歯の前記舌側上にある選択された前記点の間で別の曲線をフィッティングする、請求項58に記載の有形格納媒体。
- 前記第2の歯肉モデルを導く際に、前記コンピュータは、該第2の歯肉モデルの下部表面を規定する前記データセットの要素を選択する、請求項55に記載の有形格納媒体。
- 前記第2の歯肉モデルを導く際に、前記コンピュータが、前記2つの歯肉線を前記下部表面に結ぶ表面を作成する、請求項60に記載の有形格納媒体。
- 前記表面を作成する際に、前記コンピュータが、前記歯肉線上の点を前記下部表面上の点と結ぶ曲線を作成する、請求項61に記載の有形格納媒体。
- 曲線を作成する際に、前記コンピュータが、各々のプロフィール曲線が所定の形状を有するプロフィール曲線を選択し、前記歯肉線上の点と前記下部表面上の点の間に該プロフィール曲線を挿入する、請求項62に記載の有形格納媒体。
- 前記プロフィール曲線を選択する際に、前記第2の歯肉モデルに前記プロフィール曲線を挿入すると、前記コンピュータは、該プロフィール曲線に最近接にある歯のタイプに基づいて、所定のプロフィール曲線群から該プロフィール曲線のうち少なくとも1つを選択する、請求項63に記載の有形格納媒体。
- 前記プロフィール曲線を選択する際に、前記コンピュータが、所定の形状を有する2つのプロフィール曲線の間を補間することによって該プロフィール曲線のうち少なくとも1つを作成する、請求項63に記載の有形格納媒体。
- 前記コンピュータが、前記第2の歯肉モデル内に挿入された前記曲線のうち少なくとも1つの曲線の形状を修正するための命令を人間のオペレータから受け取る、請求項62に記載の有形格納媒体。
- 前記第2の歯肉モデルを導く際に、前記コンピュータが、前記2つの歯肉線を互いに結ぶ表面を作成する、請求項55に記載の有形格納媒体。
- 前記表面を作成する際に、前記コンピュータが、前記2つの歯肉線上にある点を結ぶ曲線を作成する、請求項67に記載の有形格納媒体。
- 前記曲線を作成する際に、前記コンピュータが、各々のプロフィール曲線が所定の形状を有するプロフィール曲線を選択し、前記2つの歯肉線上にある前記点の間に該プロフィール曲線を挿入する、請求項68に記載の有形格納媒体。
- 前記コンピュータが、前記第2の歯肉モデルに挿入された前記曲線のうち少なくとも1つの曲線の形状を修正するための命令を人間のオペレータから受け取る、請求項68に記載の有形格納媒体。
- 前記コンピュータが、前記頬面および舌面に制御点を配置することにより、前記第2の歯肉モデルにおいて該歯の頬面の歯茎線を表す曲線および該歯の舌面の歯茎線を表す曲線を作成し、該制御点のうち少なくとも1つの制御点を移動させるための命令を人間のオペレータから受け取る、請求項55に記載の有形格納媒体。
- 前記第2の歯肉モデルに前記制御点を配置する際に、前記コンピュータが、前記歯の周りの歯肉周辺部にある制御点を作成する、請求項71に記載の有形格納媒体。
- 前記制御点を作成する際に、前記コンピュータが、前記歯のうちの1つを囲む各歯肉周辺部に対して、該歯肉周辺部に沿って所定の間隔で該制御点を配置する、請求項72に記載の有形格納媒体。
- 前記コンピュータが、ほぼ60°の等間隔で前記制御点を配置する、請求項73に記載の有形格納媒体。
- 前記第2の歯肉モデルに前記制御点を配置する際に、前記コンピュータが、該第2の歯肉モデルの下部表面にある制御点を作成する、請求項71に記載の有形格納媒体。
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