JP4741513B2 - 歯科矯正器具を歯に配置する方法 - Google Patents

Description

本発明は、ブラケット又はバッカルチューブなどの歯科矯正器具を歯に配置する方法に関する。更に詳細には、本発明は、接着剤で歯に直接結合されるように構成されている歯科矯正器具の相対的配置を選択する方法に関する。

歯科矯正治療は、位置異常の歯を歯科矯正学的に正しい位置に移動させることを必要とする。歯科矯正治療により、咀嚼中、歯が十分、他の歯と一緒に適切に機能するように、改善された咬合を得ることができる。また、歯科矯正治療によって患者の口腔の審美的外観を大きく向上させることもできる。

一般的なタイプの歯科矯正治療の１つは、患者の前歯、犬歯、および双頭歯に固定されることが多いブラケットとして知られる小さい器具の使用を必要とする。アーチワイヤは、各ブラケットのスロットに挿入される。アーチワイヤは歯が所望の位置に移動するように案内する軌道を形成する。

歯科矯正用アーチワイヤの端部は、バッカルチューブとして知られる小さい器具の通路に挿入されることが多い。また、バッカルチューブは、患者の大臼歯に固定される。ブラケット、バッカルチューブ、およびアーチワイヤは、集合的に「ブレース」として一般に知られている歯科矯正システムを形成する。

歯科矯正治療のよく行われている方法の１つは、「レベルアーチ（ｌｅｖｅｌ−ａｒｃｈ）」法として知られ、治療終了時に「Ｕ」形のアーチワイヤがほぼ同一水準面で延びているように、患者の歯のある一定の選択された位置にブレースを装着することを必要とする。アーチワイヤが最初にブラケットに取り付けられるとき、位置異常の歯によって、ワイヤが、通常は平面状である形状（水平面図において）から、および、通常は滑らかに湾曲している形状（平面図において）から逸脱する場合がある。しかし、アーチワイヤの固有弾性によって、ブラケットに、従って、それと対応付けられる歯に同一水準面の配列になるように力が加えられ、同一水準面の配列では、アーチワイヤは、通常は平面状で滑らかに湾曲している形状を再び取る。レベルアーチ法では、アーチワイヤの屈曲、段状の部分又は他の調節の必要が少なく、多くの場合、そのような必要がなく、その結果、歯科矯正医と患者の両方にとって時間の節約になるため、多くの歯科矯正医に満足であると考えられている。

認識され得るように、レベルアーチ法の成功の程度は、一部には、患者の歯面上でのブラケットとバッカルチューブの位置および配置に関係する。例えば、ブラケットの１つが、隣接する歯へのブラケットの装着と比較して患者の歯肉（即ち、患者の歯ぐき）に近すぎる位置で患者の歯に結合される場合、その歯は、ブラケットが全て同一水準面の配列になるように位置合わせされる場合の治療終了時における隣接歯と比較して、咬合方向で（即ち、患者の歯の外側先端に向かう方向で）外側に過度に突出することになる。このような場合、歯科矯正医は、ブラケットの各側に隣接する位置でアーチワイヤに屈曲又は段状の部分を設けることによって、位置異常の歯の配置を矯正することができるが、このような実施は歯科矯正医に追加の作業を課し、治療時間全体が長くなる場合もある。

そのため、器具を患者の歯に結合する処置中の歯科矯正器具の装着の正確さを改善するため、これまでに多くの提案がなされてきた。例えば、周知の「ブーン（Ｂｏｏｎｅ）」ゲージなどのハイトゲージは、対応付けられる歯の咬合縁に対する器具の歯面上での所望の位置を表示するための手段を提供する。装着の正確さを改善するための別のデバイスは、ポジショニングデバイス又はジグとして知られており、米国特許第４，４５５，１３７号明細書、同第４，８５０，８６４号明細書、および同第５，４２９，２２９号明細書に記載されているデバイスなどがある。これらのデバイスは、歯の表面の、歯の咬合縁から所定の距離にある位置で器具を支持する。

前述の結合法は満足なものであると考える臨床医もいるが、このような技法には固有の欠点がある。例えば、ある一定の位置異常の歯（双頭歯および大臼歯など）の表面へのアクセスが困難な場合がある。場合によっては、特に、後方歯に関して、臨床医が歯の表面に対する器具の正確な位置を見るのが困難なことがある。前述の技法に関する別の問題は、器具を各個々の歯に位置決めし、結合する処置を実施するのに相当の時間が必要であり、これは患者と臨床医の両方にとって煩わしいということである。患者が結合処置の完了を待つ時間が長くなると、患者の唾液から水分汚染が起こるリスクも増大する。前記の要因によって、器具の歯への装着の正確さが過度に損なわれる場合がある、および／又は、最終的な接着が、歯科矯正治療中、器具を歯に保持するのに十分な強度を持たない可能性が増大する場合がある。

「インダイレクトボンディング」として知られる結合法では、前述の問題の多くが回避される。一般に、インダイレクトボンディング法は、患者の歯列弓の１方の少なくとも一部の形状と合致する形状を有する転移トレーの使用を必要とする。トレーのある一定の所定の位置に、１組の器具を取り外し可能に接合する。接着剤を各器具のベースに塗布した後、接着剤が硬化するまでトレーを患者の歯に被せる。次に、トレーを歯、並びに器具から脱離させると、その結果、トレーに予め接合された器具は全て、この時点で、それぞれの歯のある一定の意図される所定の位置に結合することが多い。この処置は、患者のもう一方の歯列弓で繰り返されることが多い。

更に詳細には、インダイレクトボンディングの既知の方法の１つは、患者の歯列弓の印象を採得するステップと、その後、印象から複製の焼石膏、又は「石膏」模型を作製するステップを含む。シール溶液（３Ｍ製のリキッド・フォイル（Ｌｉｑｕｉｄ Ｆｏｉｌ）ブランドのシール溶液など）を石膏模型に塗布し乾燥させる。器具を理想的な位置に装着することを助けるため、必要に応じて、模型の歯に鉛筆で印を付ける。

次に、シールされた石膏模型に器具を仮着する。任意に、ボンディング用接着剤は、化学硬化接着剤（３Ｍ製のコンサイス（Ｃｏｎｃｉｓｅ）ブランドなど）又は光硬化性接着剤（３Ｍ製のトランスボンド（Ｔｒａｎｓｂｏｎｄ）ＸＴ、又はトランスボンド（Ｔｒａｎｓｂｏｎｄ）ＬＲ接着剤など）とすることができる。任意に、器具は、米国特許第５，０１５，１８０号明細書、同第５，１７２，８０９号明細書、同第５，３５４，１９９号明細書、又は同第５，４２９，２９９号明細書に記載されているものなどの、接着剤が予めコーティングされているブラケットであってもよい。

次いで、模型並びに模型上の器具にマトリックス材料を被せることによって、転移トレーを作製する。例えば、模型および器具にプラスチックシートマトリックス材料を被せた後、オーブンで加熱してもよい。真空源を使用して、マトリックス材料と模型の間の空気を排気する。マトリックス材料が加熱されている時、プラスチックシート材料は、模型上に引き寄せられ、石膏模型の複製の歯および隣接する器具の形状と正確に合致する形状を取る。

次いで、プラスチック模型を冷却および硬化させ、トレーを形成する。次に、トレーおよび器具（トレーの内壁に埋設されている）を石膏模型から脱離させ、トレーの側部を必要に応じてトリミングする。また、結合中、装着し易いようにトレーをより小さいセクションに切断してもよい。模型から器具を脱離させた後、硬化した接着剤が器具のベースに残存する場合、接着剤は、ぴったりと嵌合するように患者の歯の輪郭に合致する輪郭を有する注文作製の結合表面の役割をすることができる。

患者が医院に再診に訪れると、各器具のベースに（又は、硬化した接着剤がある場合はそれに）一定量の接着剤を付け、器具が埋設されているトレー（又は、トレーのセクション）をその後、患者の歯列弓の合致する部分に被せる。トレー内の内部チャネルの形状は、患者の歯列弓のそれぞれの部分にぴったり合致するため、各器具は、同じ器具が以前、石膏模型上にあった位置に対応する、患者の歯の正確に同じ位置に最終的に位置決めされる。

光硬化性接着剤および化学硬化接着剤は両方とも、器具を患者の歯に固定するため、インダイレクトボンディング法に使用されてきた。光硬化性接着剤を使用する場合、トレーは好ましくは透明又は半透明である。二成分化学硬化接着剤を使用する場合、器具に塗布する前に成分を混合することができ、或いは、一方の成分を各器具のベースに（若しくは、硬化した接着剤がある場合はそれに）付け、もう一方の成分を歯の表面に付けてもよい。どちらの場合も、器具が埋設されているトレーを患者の歯列弓の対応する部分に装着することによって、比較的短時間で器具を歯にまとめて結合することができる。このような技法では、各器具を順次、歯に個々に装着し、位置決めすることが回避される。

本発明の譲受人に譲渡された米国特許第６，１２３，５４４号明細書は、歯科矯正器具を歯に正確に位置決めし、結合するための改善された方法および装置を記載している。該特許に記載されている一実施形態では、歯科矯正器具は、アームに取り外し可能に接合され、アームは、また、転移トレーの通路に摺動可能に受容される。転移トレーを患者の歯列弓の一方に被せた後、器具に付いている接着剤が歯の表面と接触するまで、アームを通路に沿って移動させる。アームは、器具を歯面上のある一定の予め選択された位置に移動させるための手段を提供する。

米国特許第６，１２３，５４４号明細書に記載の実施形態の幾つかでは、転移トレーは、石膏模型などの複製の歯に歯科矯正器具の類似体を装着することによって作製される。各類似体をそれぞれの固定アームに接合した後、一定量のマトリックス材料を複製の歯列弓および固定アームの両方に塗布する。マトリックス材料が硬化した後、器具類似体を有する固定アームの代わりに、選択された器具に取り外し可能に接合されるキャリアアームが使用される。

米国特許第６，１２３，５４４号明細書に記載の方法および装置により、結果として得られる歯科矯正器具の患者の歯面上での位置は、大部分、複製の歯列弓における器具類似体の選択された配置によって決定される。この配置を選択する方法の１つは、例えば、任意に前述のハイトゲージの１つを使用して複製の歯に沿って近心−遠心方向に鉛筆の線を引くことによって、手動で実施できる。別の選択肢として、類似体の所望の位置、および、最終的には選択された器具の所望の位置を選択するためのソフトウェアおよび複製の歯列弓のデジタル情報を使用し、コンピュータ制御ロボットアームなどの自動デバイスを使用して、器具類似体を対応付けられる複製の歯に装着してもよい。

当該技術分野では、歯科矯正治療の終了時の歯の最終的な位置が歯科矯正医の求める位置と同一であるように、歯科矯正器具の患者の歯への装着を更に正確にする必要性が引き続き存在する。更に、歯科矯正器具の歯面上での配置を選択するための新規な方法は、診断および治療計画、並びに、前述のインダイレクトボンディング転移トレーの作製など、その後の作製プロセスで有用なコンピュータソフトウェアを使用して実施することが望ましい。

本発明は、歯科矯正器具および対応する歯の相対的配置を選択するための改善された方法に関する。本方法は、ソフトウェアで実施されるとき、特に有用である。本方法は、治療診断および計画に関連して使用することができ、器具の仮想複製がコンピュータスクリーンに患者の歯列弓の仮想複製と共に表示される。

簡潔に言えば、歯科矯正器具と歯の相対的配置は、器具と歯の間に第１の相対的配置を提供し、仮想三次元空間で器具のベースと歯の間に第１組の仮定的基準線又は射線群を規定することによって選択される。次いで、各射線に沿う距離を決定する。次に、器具と歯の相対的配置を第２の配置に変更する。器具と歯の間に第２組の射線群を規定し、各射線に沿う距離を決定する。次いで、第１の配置又は第２の配置のどちらの方が、器具のベースと歯の表面との間により良好な嵌合を提供するかを決定することを助けるため、決定された距離について数学的計算を実施する。

ソフトウェアは、器具を歯に装着するのに使用することができる。例えば、ソフトウェアを使用し、対応する実際の器具を患者の歯列弓の物理的模型に取り付けるように多軸ピックアンドプレース式ロボットに指示してもよい。歯列弓の物理的模型に器具を装着した後、後で器具を患者の歯に移すためにインダイレクトボンディングトレーを作製してもよい。

本明細書で使用する時、器具の「配置」は、移動（平行移動）の直線軸に沿った位置、および／又は移動（回転移動）の回転軸を中心とする配置を意味するものとする。

更に詳細には、本発明は一態様において、歯科矯正器具と歯の相対的配置を選択する方法に関する。本方法は、
器具と歯の第１の相対的配置を提供する工程、
器具と歯が第１の相対的配置にあるとき、器具のベースと歯の間に延びる第１組の射線群を規定する工程、
器具と歯が第１の相対的配置にあるとき、ベースと歯の間の各射線に沿う距離を決定する工程、
器具と歯を基準軸を中心として円弧状に第２の相対的配置に相対的に移動させる工程、
器具と歯が第２の相対的配置にあるとき、ベースと歯の間に延びる第２組の射線群を規定する工程、
器具と歯が第２の相対的配置にあるとき、ベースと歯の間の各射線に沿う距離を決定する工程、
器具と歯が第１の相対的配置にあるときに決定される距離と、器具と歯が第２の相対的配置にあるときに決定される距離との差を定量化する工程、および
器具と歯を基準軸を中心として円弧状に、定量化された差が減少する方向に相対的に移動させる工程、
を含む。

本発明の別の態様は、また、歯科矯正器具と歯の相対的配置を選択する方法に関する。本方法は、
器具と歯の第１の相対的配置を提供する工程、
器具と歯が第１の相対的配置にあるとき、器具のベースと歯の間に延びる第１組の射線群を規定する工程、
器具と歯が第１の相対的配置にあるとき、ベースと歯の間の各射線に沿う距離を決定する工程、
器具と歯の第２の相対的配置を提供する工程、
器具と歯が第２の相対的配置にあるとき、ベースと歯の間に延びる第２組の射線群を規定する工程、
器具と歯が第２の相対的配置にあるとき、ベースと歯の間の各射線に沿う距離を決定する工程、および
器具のベースと歯の間のよりぴったりした嵌合に対応する配置を選択するため、器具と歯が第１の相対的配置にあるときの距離を、器具と歯が第２の相対的配置にあるときの距離と比較する、工程、
を含む。

本発明の他の態様は、また、歯科矯正器具と歯の相対的配置を選択する方法に関する。本方法は、
器具と歯の間に延びる１組の射線群を規定する工程であって、射線が、器具のベース上にある点、および歯面上にある点から延びる工程、
ベース上の各点と歯面上の各対応する点の間の射線群に沿う距離を決定する工程、および
器具と歯を基準軸を中心として円弧状に、各距離と距離の平均との差の合計が減少する方向に相対的に移動させる工程、
を含む。

本発明は、また、プログラムコードが記憶されているコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に関する。コンピュータがプログラムコードを実行するとき、前述の本方法の１つ以上が実施される。

本発明の更なる詳細は、特許請求の範囲の特徴に記載される。

図１は、本発明の一実施形態による、歯科矯正患者の歯面上での歯科矯正器具の相対的配置を選択するための方法の様々な工程を示すブロック図である。本方法は、コンピュータプログラムとして使用されるとき特に有利である。しかし、ブロック図に記載されているある一定の工程を、必要に応じて、手動で実施してもよい。

図１に記載される方法は、歯列弓の表面を画定する三次元データを得るブロック２０の工程を含む。歯列弓の表面は、上顎又は下顎歯列弓の全ての歯、又は、上顎又は下顎歯列弓の歯の幾つかだけを含んでもよい。好ましくは、表面は、歯列弓の全露出セクションを含み、各歯の全ての側は、頬唇側（即ち、患者の唇又は頬に面する側）、舌側（即ち、患者の舌に面する側）、咬合側（即ち、各歯の外側先端に沿って延びる側）、近心側（即ち、患者の歯列弓の中央に面する側）、および遠心側（即ち、患者の歯列弓の中央から離れる方に面する側）を含む。しかし、必要に応じて、歯の１つ以上の側を省いてもよい。

当該技術分野で既知の任意の好適な手段により、ブロック２０で得られるデータを得てもよい。例えば、患者の口腔内で保持される口内カメラなどのスキャナ、又はＸ線装置、又は他の種類の放射線装置を使用することにより、歯のデータの代表を作り出してもよい。或いは、患者の歯列弓の表面の複数の位置に係合するコンタクトプローブを使用することにより、１組のデジタルデータを得てもよい。

別の代替として、まず、硬化性印象材料を使用して患者の歯の印象を採得することにより、患者の歯のデータの代表を得てもよい。次に、カメラ又は他のデバイスで印象を走査することにより、又は、ＰＣＴ国際公開第９７／０３６２２号パンフレットに記載の装置を使用することにより、デジタルデータを得る。別の選択肢として、得られる印象から模型（石膏模型など）を作製してもよく、次いで、ビデオカメラ、レーザースキャナなどのスキャナで模型を走査することにより、模型を機械的に調べる機械的側面計を使用することにより、又は、ＰＣＴ国際公開第９７／０３６２２号パンフレットに記載の装置を使用することによりデータを得てもよい。デジタルデータを得るための他の選択肢は、米国特許第６，１２３，５４４号明細書に記載されている。

スキャナをデータプロセッサのポートに直接連結させてもよい。或いは、スキャナは遠隔位置にあってもよく、走査されたデータをネットワークインターフェースでデータプロセッサに通信してもよい。

ブロック２２で表示されるように、歯科矯正器具の表面の三次元データも得られる。器具は、接着剤を使用することにより歯に直接結合されるように構成されている任意の歯科矯正部品であってよい。このような器具の例としては、ブラケット、バッカルチューブ、ボタン、クリート、リンガルシース、および咬合床が挙げられる。好適な歯科矯正器具の一例には、図３、図４および図６に示されているブラケット２４がある。

カメラ又はレーザースキャナで器具を走査することによって、ブロック２２に記載されている器具の三次元データを得てもよい。しかし、好ましくは、データは、自動ミリングマシーンに使用される１組のデジタルデータなど、器具の製造に使用される製造データから得られる。

好ましくは、器具の仮想図が図面に示されているように臨床医に表示され得るように、三次元データは、器具表面の全露出セクションを表す。しかし、任意に、表面は、器具のベース表面又はベースセクションに限定されてもよい。図４および図６では、ベースは数字２６で表示されている。

慣用的には、歯科矯正器具の製造業者は、器具と歯の間のぴったりした嵌合が得られることを確実にしようとして、統計学的平均を使用し、患者の歯の期待される形状に類似の形状を有する、直接結合される歯科矯正器具のベースを製造することを試みる。ベースの形状は、２本の基準軸（近心−遠心基準軸および咬合−歯肉基準軸など）に沿って湾曲している複雑な輪郭を表すことが多い。しかし、幾つかの器具、特に前歯に結合するように構成されている器具は、平坦、又は本質的に平坦な形状を有してもよい。

多くの慣用的な歯科矯正器具のベースは、器具と接着剤の間の結合強度が増大するようにテクスチャ加工されることが多い。テクスチャは、ベースを粗面化することによって（例えば、ベースをサンドブラスト仕上げすることによって）、又は、突起、孔、凹部、窪み、又は、器具の本体と一体の、若しくは、さもなければ器具の本体に接合されている他の構造を提供することによって提供されてもよい。別の代替として、小さい開口部を有するスクリーンメッシュに類似のワイヤメッシュを器具のベースに提供してもよい。更に別の選択肢として、接着剤と接触するように外側に突出する多数の規則的な又は不規則な粒子をベースに提供してもよい。

前段落に記載されている器具などにおけるように、器具が比較的平滑なベース表面を有していない場合、仮定的な滑らかに湾曲した表面を作り出すことによって、器具ベースに関する１組のデータを得てもよい。仮定的な表面は、大部分の突起の外側極端に接触する曲面を提供する方法などの、最良適合法によって得られる。仮定的な曲面を得る他の方法を使用してもよい。

ボックス２８で表示されるように、器具のベースの表面を表す三次元データから、それぞれが三次元空間で画定されている１組のサンプル点が得られる。点のサンプリングの数と分布は、ベースの形状およびサイズ（即ち、長さおよび幅）を少なくとも大まかに特徴付けるのに十分である。理論的には最低でも、少なくとも３点が必要である。湾曲したベースを有する歯科矯正器具に対する好適な点の数の一例は、５０である。より正確な結果を得るために、より多くの点を得ることができるが、本方法を実施する速度が、コンピュータハードウェアの限界によって妨げられる場合がある。

例示的な目的では、図６にｐ₀〜ｐ₈と表記されている９つのサンプル点が示されている。ｐ₀〜ｐ₈の各点は、ブロック２２で得られるベースの表面にある。好ましくは、および、図示されるように、点の幾つかは、ベース２６の縁部に隣接しているが、少なくとも１点は、ベース２６の中心付近又は中心にある。図６に示されている実施例では、点ｐ₄は、ベース２６の中心と一致している。

次いで、ブロック３０に表示されるように、および図５に概略的に示されるように、視錐台を規定する。図５に示されている視点３２は、視錐台によって規定される円錐の頂点を表す。また、二次元の観測面３４も規定され、視錐台の一面と一致している。図５では視錐台は数字３６で表記されており、任意の好都合な形状（四角錐又は直円錐など）を有していてもよい。

また、図５は、観測面法線ベクトル４１ａも示す。ベクトル４１ａは、観測面３４に垂直な方向に延び、任意に視点３２を通過する。観測面上方向ベクトル４１ｂも生成される。観測面上方向ベクトル４１ｂは、観測面３４に平行であり、観察者が見て上方向に延びている。例えば、観測面３４が長方形である場合、観測面上方向ベクトル４１ｂは、観測面３４の左右の縁部に平行であってもよいが、他の配置も可能である。次いで、器具を付けられることが意図されている歯列弓の領域が観測面に投影されるように、視錐台３６を歯列弓に対して配置する。これはボックス３９に記載されている。

次に、ボックス４０に記載されているように、水平十字線４２と鉛直十字線４４を観測面３４上に画定する。好ましくは、水平十字線と鉛直十字線４２、４４の交点は、観測面３４の境界線内にある。しかし、水平十字線４２と鉛直十字線４４は、それぞれ、観測面上方向ベクトル４１ｂに対して実際に水平および鉛直である必要もなく、また、それらの間に直角を形成する必要もない。

次いで、視線３８は、視点３２から始まり、観測面３４に延び、十字線４２、４４の交点を通過する射線として規定される。例えば、視錐台が直四角錐（ｒｉｇｈｔ ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ ｐｙｒａｍｉｄ）又は直円錐である場合、十字線４２、４４は観測面の中心に置かれ、視線３８は観測面法線ベクトル４３に平行になる。しかし、他の視錐台を使用してもよく、その場合、視線は観測面法線ベクトル４３に平行である必要はない。

次いで、（１）十字線４２、４４の交点が、歯列弓の表面の、器具ベース２６の表面の中心が所望される位置に投影される、および（２）十字線４２、４４の回転配置が、歯列弓に対して頬唇−舌軸を中心とするブラケット２４の所望される回転配置と合致するように、十字線４２、４４を観測面３４内に配置する。この工程は、ボックス４８に記載されている。実際、この配置は、マウス又はスタイラスなどのユーザ制御コンピュータ入力デバイスを使用し、仮想歯列弓に対して十字線４２を移動させることにより、達成されてもよい。

図２は、顔面側又は頬唇側表面４７を有する上顎左側犬歯４５を備える患者の上顎歯列弓の模型４３を示す。図２では、十字線４２、４４は、模型上の患者の上顎左側犬歯４５の位置と位置合わせされている。犬歯４５における特定の位置は、歯科矯正医が所望する特定の歯科矯正治療計画による任意の位置であってよい。

例えば、十字線４２、４４の交点と位置合わせされるように選択される歯面上での位置は、図２に示されるように、犬歯４５の臨床歯冠の顔面軸点４６と一致してもよい。顔面軸点は、犬歯４５の正中面と犬歯４５の中央水平面（ｍｉｄ−ｌａｔｅｒａｌ ｐｌａｎｅ）の交点で、これらの面の交点が頬唇側の歯表面と接する点にある。

代わりに、十字線４２、４４は、互いに垂直である必要はない。図２ａでは、十字線４２ｘは、十字線４４に対して９０°以外の角度で延びている。選択されるブラケットがアンギュレーションを有する（即ち、アーチワイヤスロットの長軸がブラケットの近心側および遠心側に垂直でない）場合、このような実施が望ましいことがある。

ブラケット２６に、図３および図４に示されている３つの基準軸を提供する。これらの３つの軸は、咬合−歯肉基準軸５２、近心−遠心基準軸５４、および、頬唇−舌基準軸５６を含む。

次に、ブラケット２４が唇側に装着される場合は、好ましくは歯の唇側、又はブラケット２４が舌側に装着される場合は、好ましくは歯の舌側の視線に沿った点にブラケット２４を装着する。例えば、ボックス５０に記載されるように、ブラケット２４は、ブラケットベース２６が犬歯４５の唇側表面に面するように、視錐台３６の頂点に仮想的に置かれてもよい。また、ブラケット２４は、頬唇−舌基準軸５６の舌側ベクトルが視線と同一直線上にあるように配置される。更に、歯列弓が上顎歯列弓の場合、咬合−歯肉基準軸５２の歯肉側ベクトルは、観測面３４に投影される時、観測面３４の上方向ベクトル４１ｂに平行であるように、ブラケット２４を配置する。歯列弓が下顎歯列弓のとき、咬合−歯肉基準軸５２の咬合側ベクトルは観測面３４の上方向ベクトル４１ｂに平行である。

次いで、ボックス５７に記載されるように、ブラケット２４を、その唇−舌軸（即ち、視線）を中心として回転させる。歯列弓４３に対するブラケット２４の所望される配置と合致するように、水平十字線と鉛直十字線４２、４４を観測面３４上で回転させたのと同じ角度だけブラケット２４を回転させる。

次に、ブラケット２４の第１の回転軸を選択する。この実施形態では、および、ボックス５８に表示されるように、ブラケット２４の回転軸として、まず、近心−遠心基準軸５４（図３）を選択する。次いで、ボックス６２に記載されるように、１組の基準線群又は射線群６０を生成させる。各射線６０は、サンプル点ｐ₀〜ｐ₈の１つから犬歯４５の方に延びる。射線６０を図８に示す。

図示されている実施形態では、射線６０は、互いに平行に、および視線に平行に犬歯４５の方に延びる。しかし、他の方法も可能である。例えば、射線６０は、射線６０間にある一定の発散角度が存在するように、基準点から外側に広がる。任意に、その基準点は、ベース２６の湾曲の中心と一致し得る。他の選択肢として、複雑な湾曲を有するベース２６は、このような基準点を２つ以上有し得る。

次いで、本方法は、射線６０が犬歯４５の顔面側表面４７と交差する位置に対応する、犬歯４５の表面上の点の決定を必要とする。この決定は、ボックス６４に記載されている。図７および図８で、犬歯４５の表面上の点はｐ’₀〜ｐ’₈と表記されている。

次に、ボックス６６で表示されるように、各射線６０に沿ったブラケット２４と歯の表面４７の間の距離を決定する。これらの距離の３つを図８に示し、ｄ₂、ｄ₅、およびｄ₈と表す。距離ｄ₂は点ｐ₂とｐ’₂の間の距離を表し、距離ｄ₅は点ｐ₅とｐ’₅の間の距離を表す等である。

その後、ブロック６６で決定される距離の幾つか、および、好ましくは全てについて算術関数を実施する。例えば、ブロック６８に記載されるように、ブラケット２４の回転軸の各側についてブロック６６で決定される距離の平均距離を別々に算出する。例えば、近心−遠心軸がベース２６の点ｐ₄を通過する場合、距離ｄ₀、ｄ₁、ｄ₂およびｄ₅の平均を算出する。更に、距離ｄ₃、ｄ₆、ｄ₇およびｄ₈の平均も算出する。次いで、これらの２つの平均の差を決定する。

他の算術関数も可能である。例えば、関数は、回転軸（この場合、近心−遠心軸）の各側にある射線に対応する距離の単純な合計とすることができる。別の選択肢として、算術関数は、回転軸の各側にある距離の二乗平均の計算であってもよい。更に別の選択肢として、算術関数は、各距離ｄ₀〜ｄ₈と、ベース２６全体にわたって考えられるときの平均距離との二乗平均平方根誤差の合計の計算であってもよい。後者の選択肢では、以前の配置の二乗平均平方根誤差の合計と比較して、二乗平均平方根誤差の合計が減少する方向にブラケット２４を、回転軸を中心として回転させる。更に別の選択肢として、算術関数は、好ましくは前述の距離計算の１つを含む計算を使用する、ベースと歯の間の空間の少なくとも一部の容積の計算を含んでもよい。

次いで、ボックス７０に記載されるように、ブラケット２４と犬歯４５を、以前の配置（即ち、「第１の」配置）から、第１の配置とは異なる第２の配置に互いに対して移動させる。例えば、犬歯４５が静止状態を維持したままで、ブラケット２４を第２の配置に移動させてもよい。別の選択肢として、犬歯４５を移動させ、ブラケット２４を静止状態に維持してもよい。

例えば、図８と図９の比較によって示されるように、ブラケット２４をその近心−遠心軸５４を中心として、図８に示される第１の配置から図９に示される第２の配置まで回転させる。回転移動は、好ましくは、ボックス６８で算出される平均距離間の差を減少させる方向に、小さい所定の角度だけ増大させて実施される。ブラケット２４の歯４５に対する配置はこれで変更されたが、点ｐ₀〜ｐ₈は、ベース２６上の同じ位置に留まる。

次に、ボックス７１に記載されるように、１組の基準線群又は射線群６０ａを生成させる。各射線６０ａは、サンプル点ｐ₀〜ｐ₈の１つから犬歯４５の方に延びる。この実施形態では、射線６０ａは、図９に示されるように、互いに平行に、および視線に平行に歯４５の方に延びる。

次いで、本方法は、射線６０ａが歯４５の顔面側表面６７と交差する位置に対応する犬歯４５の表面上の点の決定を必要とする。この決定は、ボックス７２に記載されている。図９では、顔面側表面４７上の３点が示され、数字ｐ’_2a、ｐ’_5aおよびｐ’_8aで表記されている。

ボックス７３で表示されるように、歯が第２の配置にあるときの射線６０ａに沿ったベース２６上の各点と、犬歯４５における対応する点の間の距離を決定する。この計算は、ボックス６６に記載されている計算に幾分類似している。図９では、ｄ_2a、ｄ_5aおよびｄ_8aが例示されている。

その後、歯の第２の配置について、ブラケット２４の回転軸の各側で、射線６０ａに沿った点間の距離の平均を決定する。この計算は、ボックス７４に記載されており、ボックス６８に記載した歯の第１の配置に関して前述した計算に類似している。また、ボックス７４は、２つの平均の差を決定する工程も含む。

次いで、ブラケット２４と歯４５が第１の相対的配置にあるときに決定される距離と、ブラケット２４と歯４５が第２の相対的配置にあるときに決定される距離との差を定量化する。その後、ブラケット２４と歯４５を、定量化された差が減少する方向に基準軸を中心として円弧状に相対的に移動させる。本発明の代替の説明として、予め選択された数学的計算で全体的に、より小さい距離に対応する配置を選択するため、ブラケット２４と歯４５が第１の相対的配置にあるときに決定される距離を、ブラケット２４と歯４５が第２の相対的配置にあるときに決定される距離と比較し、その後のブラケット２４と歯４５の相対的移動の方向を確認することができる。

次いで、例えば、ボックス７６に記載されるように、ボックス６８で算出された平均の差を、ボックス７４で算出された平均の差と比較する。その結果得られる差の符号が変化しなかった場合、本方法はパス７８を介して、ボックス７０の直前の本方法における位置に戻り、前述のタスクを繰り返す。符号が変化した場合、ボックス７９に進む。

ボックス７９では、ブラケットの回転軸を再表示する。ボックス７０で識別された回転軸が近心−遠心基準軸５４であった場合、本方法はボックス８０に進み、そこで、回転軸を咬合−歯肉基準軸５２に変更する。しかし、ボックス７０で識別されたブラケットの回転軸が近心−遠心基準軸５４でなかった場合、本方法はボックス８２に進み、そこで、ブラケットの回転軸を近心−遠心基準軸５４に設定する。本方法は、ボックス８０又はボックス８２から、ボックス８４に進む。

ボックス８４に記載されるように、１組の射線群がブラケット２４のベース２６上のサンプル点から犬歯４５に向かう方向に延びる。任意に、この射線群は、互いに平行、および視線に平行である。好ましくは、各射線は、点ｐ₀〜ｐ₈などのブラケットベース２６上の予め識別されたサンプル点から延びる。各射線は、犬歯４５の表面４７とある点で交差する。

ボックス８６は、犬歯４５の表面上の点の位置の決定を表す。次いで、ボックス８８に記載されるように、点間の各線のセグメントの長さを決定する。特に、ベース２６上の各サンプル点と、犬歯４５の表面上の対応する点の間の距離を算出する。

その後、ブラケット回転軸の各側についてボックス８８で決定される距離の平均を算出し、２つの平均の差を計算する。この計算はボックス９０に表示されており、ボックス６８に記載される計算に類似している。しかし、この場合のブラケット回転軸は、咬合−歯肉軸５２（ボックス８０から進む場合）であってもよく、又は、近心−遠心基準軸５４（ボックス８２から進む場合）であってもよい。

次いで、本方法はボックス９２に進む。ボックス９０で算出される平均距離の差が、予め決定された許容差より大きい場合、本方法は、パス９４および７８を介して、ボックス７０の直前の位置に戻る。しかし、ボックス９０で算出される平均距離の差が、予め決定された許容差より小さい場合、更に回転させる必要はなく、本方法はパス９６を介してボックス９８に進む。

次いで、ボックス９８に記載されるように、ブラケット２４を犬歯４５の方に視線に沿って平行移動させる。ブラケットは、犬歯４５の方に、ボックス８８で決定される距離の最小値に等しい距離だけ前進する。任意に、ブラケットの犬歯３４の方への平行移動は、ブラケット２４を歯の表面にボンディングさせるのに使用される接着剤の期待される厚さによって減少する場合がある。

図１０は、犬歯４５における所望の位置に装着されたブラケット２４の図である。この図では、ベース２６と歯の表面４７との間にぴったりした嵌合が達成されるように、ブラケット２４は犬歯４５に対して最適な配置で示されている。次いで、本方法を実施するコンピュータは、他の器具が必要に応じてそれぞれの歯に装着され得るように、ブラケット２４を視線３８から仮想的に「脱離」させる。

図１１は、ブラケット２４および隣接する犬歯４５の舌側表面の拡大部分上面図である。この図では、ベース２６の中央付近の位置でベース２６と犬歯４５の表面４７との間に小さい間隙が存在することを観察できる。犬歯４５に対するブラケット２４の配置は、ブラケット２４と歯４５の間のぴったりした嵌合が達成されるように前述の方法で選択されたのにもかかわらず、歯の表面４７とベース２６には湾曲に差があるため、間隙が存在する。

図１２は、近心方向で見る、ブラケット２４と犬歯４５の一部を示す拡大側面図である。この図では、ベース２６の湾曲が、隣接する歯４５のセクションの湾曲にぴったりと合致し、ベース２６の近心縁に沿った明瞭な間隙がない。

図１３は、歯肉方向で歯を見る、ブラケット２４と犬歯４５の拡大底面図である。この図では、ベース２６の湾曲は、隣接する歯４５の部分の湾曲とは幾分異なり、そのため、僅かな間隙が観察される。しかし、前述の方法を使用すると、ブラケット２４と歯４５の相対的配置が最適化され、比較的ぴったりした嵌合が達成される傾向がある。

任意に、前述の方法を実施するコンピュータプログラムによって、歯の表面に沿った平行移動、並びに、唇−舌軸又は例えば図４に示されるＺ軸を中心とする回転移動を使用して、使用者が歯面上の器具を好ましい配置に移動させることも可能な場合がある。使用者は、器具を手動で（例えば、コンピュータマウスのクリック又はドラッグ動作により）移動させても、又は自動的に（例えば、器具のアーチワイヤスロットが咬合面に平行な方向に延び、歯の咬合縁からある一定の距離になければならないことを指定することによって）移動させてもよい。このような調節は、好ましくは、図１に前述されたステップと同時に実施され、調節を行う時、器具が歯の表面に対して最適に嵌合した状態を維持するようにする。

図１４は、本発明の代替の実施形態の図であり、本方法は、器具が最初に歯の表面に隣接していること以外、前述のように実施される。特に、この実施形態では、ブラケット２４ａのベース２６ａの中心を、顔面軸点４６ａに一点で接する位置に置く。その結果、ボックス７０で前記に例示されているように、ブラケットを近心−遠心軸を中心として回転させ、ブラケットベース上のサンプル点の幾つかは犬歯４５ａの顔面側表面の舌側に存在してもよい。図示されるように、他のサンプル点は、犬歯４５ａの顔面側表面の唇方向に存在してもよい。

距離の絶対値を算出すること以外、図２〜図１３に関して前述された方法を、図１４で例示される実施形態に関連して使用する。更に、歯４５に対するブラケット２４の最終的な配置において、サンプル点がどれも犬歯４５の顔面側表面の舌側にないように、ブラケット２４を頬唇方向に平行移動させる。

また、前述の方法に対する多数の変形も可能であり、当業者にはそれが明らかである。例えば、本方法を、患者の歯の舌側表面に結合される器具に関連して使用してもよい。また、基準軸および基準点（顔面軸点など）は、前述のものと異なってもよい。

更に、達成される結果に応じて回転移動の量を変えることにより、前述の方法を変更してもよい。例えば、回転移動の増分は、最初は比較的大きく、その後、それに続くステップで減少してもよい。例えば、ボックス７６で決定されるように、符合の違いが認められると、回転移動の量を減少させることができる。

また、他の変形も可能である。従って、本発明は、詳細に前述した特定の実施形態に限定されるものと見なされるべきではなく、代わりに、前述の特許請求の範囲の公正な範囲、並びにその同等物によってのみ限定されるべきである。

本発明の一実施形態による歯科矯正器具と歯の相対的配置を選択する方法を記載するフローチャートの一部を示す図である。 本発明の一実施形態による歯科矯正器具と歯の相対的配置を選択する方法を記載するフローチャートの一部を示す図である。 本発明の一実施形態による歯科矯正器具と歯の相対的配置を選択する方法を記載するフローチャートの一部を示す図である。 本発明の一実施形態による歯科矯正器具と歯の相対的配置を選択する方法を記載するフローチャートの一部を示す図である。 本発明の一実施形態による歯科矯正器具と歯の相対的配置を選択する方法を記載するフローチャートの一部を示す図である。 患者の歯列弓の仮想図の舌方向で見る概略図であり、仮想模型の犬歯と位置合わせされている基準軸を更に示している。 図２に幾分類似しているが、本発明の別の実施形態を示す図である。 図１に記載されている方法に使用され得る例示的な歯科矯正器具の舌方向で見る立面図であり、器具に対してある一定の配置に置かれている１対の基準軸を更に示している。 図３に示されている器具の近心方向で見る側面図並びに２本の基準軸である。 図１の方法で生成される例示的な観測面を示す概略図である。 図３および４に示されている器具の頬唇方向で見る背面図であり、器具のベースに表記された例示的な目的の９つの点を更に示す。 図２に示されている仮想歯列弓の拡大概略正面図であり、仮想犬歯の顔面側表面に表記された例示的な目的の９つの点を更に示す。 図３、図４および図６に示されている器具並びに図７に示されている犬歯単独の、近心方向で見る拡大概略正面図であり、器具のベース上に生成された点の３つと、犬歯の顔面側表面に生成された対応する３つの点との間に延びる３本の射線を更に示す。 器具と歯の相対的配置が変更されたこと以外、図８に幾分類似の図である。 図２に示されている歯列弓と、図３、図４および図６に示される器具の概略図であり、器具が歯の所望の位置に所望の配置で装着されている。 歯の顔面側表面に当接する器具のベースの嵌合を示す、図１０に示されている器具と犬歯の、咬合方向で見る部分拡大上面図である。 近心方向で見る器具の側面図であること以外、図１１に幾分類似の図である。 歯肉方向で見る器具の底面図であること以外、図１１および図１２に幾分類似の図である。 図８に幾分類似している図であるが、本発明の別の実施形態による、幾分異なる器具と歯の相対的配置の図を示す。

Claims (1)

1. コンピュータがコンピュータソフトウェアにより歯科矯正器具と歯の相対的配置を選択する方法であって、
   前記コンピュータ上の仮想三次元空間で、
   前記コンピュータが、歯の表面を画定する三次元データ及び歯科矯正器具の表面を画定する三次元データに基づいて、前記器具と前記歯の第１の相対的配置を提供する工程、
   前記コンピュータが、前記器具と前記歯が前記第１の相対的配置にあるとき、前記器具のベースと前記歯の間に延びる第１組の射線群を規定する工程、
   前記コンピュータが、前記器具と前記歯が前記第１の相対的配置にあるとき、前記ベースと前記歯の間の各射線に沿う距離を決定する工程、
   前記コンピュータが、前記器具と前記歯を、基準軸を中心として円弧状に第２の相対的配置に相対的に移動させる工程、
   前記コンピュータが、前記器具と前記歯が前記第２の相対的配置にあるとき、前記ベースと前記歯の間に延びる第２組の射線群を規定する工程、
   前記コンピュータが、前記器具と前記歯が前記第２の相対的配置にあるとき、前記ベースと前記歯の間の各射線に沿う距離を決定する工程、
   前記コンピュータが、前記器具と前記歯が前記第１の相対的配置にあるときに決定される前記距離と、前記器具と前記歯が前記第２の相対的配置にあるときに決定される前記距離との差を定量化する工程、および
   前記コンピュータが、前記器具と前記歯を前記基準軸を中心として円弧状に、前記定量化された差が減少する方向に相対的に移動させる工程、
   を行うことを含む、方法。

Images