JP5464858B2 - 歯科治療計画立案のためのソフトウェアおよび方法 - Google Patents
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Description
本発明は概して、歯列矯正の分野に関し、より詳細には、歯列矯正治療計画および歯列矯正器具のコンピュータによる自動作成に関する。
本出願は、2006年2月28日に出願した米国特許仮出願第60/777,483号「SOFTWARE AND METHODS FOR DENTAL TREATMENT PLANNING」の利益を主張する。
患者の歯列矯正治療では、根本的目的として、患者の口の中の患者の歯を正しい位置に移動し、または歯が共に最適に機能し、1対の対向した、協調する平面もしくは平面に近い、滑らかなアーチを定義する相対的な位置および向きを占める位置に調整し直す。歯の2つのアーチ、すなわち上顎の歯の上顎弓および下顎の歯の顎弓は、最適または理想的な位置にあるときには、通常は平らまたはわずかに上方に窪んだ、一般に咬合平面と呼ばれる表面に沿った反対側アーチの歯と接触する。
歯列矯正術を必要とする、歯が理想的な位置にあまり近くないと診断された患者に適用される治療は、より深刻な歯の位置調整の欠陥を克服するための初期または大まかな処置と、それに続く、歯を可能な限り、または現実的にほぼ理想的な位置の近くにもっていくように設計された仕上げ治療を含む。大まかな治療は通常、歯科矯正医によって実施される、認知されているいくつかの技法のいずれかの使用による、特定の歯の移動と、時には特定の歯の抜歯や口腔外科医によって実施される患者の顎への外科手術などの処置とを伴う。
仕上げ治療では、歯科矯正医は、患者の歯に継続的な力をかけて歯を理想的な位置に向けて徐々に動かすために、患者の歯に矯正器具をつける。最も一般的だが唯一ではないタイプの器具は、ブラケットおよびアーチワイヤーから作られた1組の歯列矯正装置である。このタイプの器具の取付けは通常、歯へのブラケットの付着を伴い、歯に接着剤をつける場合もあれば、歯の周りにバンドを固定する場合もある。ブラケットには通常、それぞれアーチワイヤーを張るためのスロットが備えられている。上の歯に1本、下の歯に1本のアーチワイヤーが取り付けられる。一般に、ブラケットにあるスロットの断面は長方形であり、アーチワイヤーの断面も長方形である。ブラケットのスロットに取り付けられるアーチワイヤーは、ブラケットを通して歯と相互に連結し、歯に力をかけて歯科矯正医によって想定された最終位置まで歯を平行移動し、または回転させる。
概して歯科処置では、より詳細には歯列矯正処置では、例えば、歯列矯正器、歯冠、ブリッジなどの設計における治療の決定を行うため、また、歯科処置のモニタリングを可能にするために、患者の歯のモデルが必要とされる。特に重要なのは、反対側の顎にある歯の間の距離および間隔関係を知ることである。
反対側の顎にある歯の位置および歯の間の距離を知ることが必要な歯科処置では、概して、歯のモデル（これ以降「歯科用モデル」という）を使う。一般に、石膏を、適切な母型に入れた歯によって作られる裏側の窪みに注入することによって作られる、石膏の歯科用モデルが使われる。ただし、歯科用モデルは、都合のよいどの素材でも作ることができる。
しかし、この手法には、いくつかの大きな欠点がある。第1に、咬合した状態では、上顎と下顎の反対側の歯の接面の間の関係を見ることは困難である。第2に、歯科用モデルにおいて歯を移動し、または歯を追加し、または歯の形を変更すると、患歯が咬合に影響するかどうかを見るのは簡単ではない。第3に、歯科用モデルによって与えられる、反対側の顎にある反対側の歯の近接に関する情報は一般に、咬合した状態において反対側の歯の特定の点が接触するかどうかにすぎない。歯科用モデルの1本または複数の歯への変更が行われるときに最適な歯の閉鎖に到達できるようにするためには、患歯を物理的に型どるかなり長く面倒な工程が、咬合した状態において反対側の顎にある反対側の歯の間の良好な適合性を保証するために必要とされる。
歯列矯正器具の設計および取付けにおいて、理想的に設計され取り付けられた歯列矯正器具は、例えば、ブラケットのスロットを、弾性的に変形して歯に矯正力をかけ、歯を最終位置に移動させる、予め形作られたアーチワイヤーを最初に受ける位置に提示し得ることが認識されている。最終位置にくると、理想的に設計された器具のアーチワイヤーは、もはや弾性的に変形されることはなく、それ以上歯に力をかけることはない。この目的の達成は、従来技術における特定の問題によって阻まれてきた。
従来技術によって提示される1つの問題は、現在の歯列矯正製品が、平均的解剖学に合わせて設計され製造されることである。その結果、歯科矯正医は、特定の患者によって必要とされるものに最も近い設計のブラケットおよびアーチワイヤーであると自分達が認めるものを選択し、患者の治療のために設計を修正する必要に直面する。この修正の一部は、器具が最初に取り付けられるときに実施することができるが、ほぼ必然的に、修正は、患者の治療の過程中に必要とされる。この修正は、ブラケットの置換えの形をとり得るが、最も一般的には、治療が進むのに従って定期的なアーチワイヤーの曲げおよび再形成を必要とする。したがって、患者の治療は、歯科矯正医が患者の治療の進行を監視し、次いで、歯を最終的な位置にもっていくために、通常はアーチワイヤーを曲げて、歯に加えられる力を修正することによって器具を再調整するといった手作業でのフィードバックシステムとなっているが、これはあまり理想的でない。その結果、患者は、器具が最初に最善の設計通りに作られた場合に必要となるはずだった期間より長い期間に渡って治療を受ける可能性がある。さらに、歯科矯正医が治療を実行するのに必要とされる時間は、器具の修正が不必要だった場合にかかるはずだった時間の数倍となり得る。したがって、歯科矯正医は、より少ない患者しか治療することができず、患者または歯科矯正医に対してかかる治療コストが増大する。
歯への器具の接着点の場所も、従来技術において問題を提示している。一般に、ブラケットは、歯に接着され、次いで、アーチワイヤーの取付けによって相互連結される。これは、歯が不正咬合した位置にあるときに行われるが、歯科矯正医は、歯の最終位置がどこになるのか、および歯を最終位置に移動させるにはブラケットがどこに配置されるべきかに関しての考察的視野しかもっていない。器具をより効果的に使用し、歯磨きを簡単にするために、歯科矯正医は、ブラケットおよびアーチワイヤーを歯肉から離して置くことを好む。しかし、歯の先端の近くに配置された場合、歯が最終位置に近づくに従って、反対側アーチの歯にあたる可能性がある。
患者に合わせた理想的な歯列矯正器具の選択または設計を阻む従来技術のもう1つの問題は、歯の理想的な最終位置の表現に行き着くことが困難なことである。歯科矯正医は一般に、患者の口のモデルを作り、モデルを使いX線の助けにより、歯の最終位置に歯を移動するための治療を決める。この工程には時間がかかり、誤りおよび誤差の源となる。測定結果から、かつ歯科矯正医の判断に基づいて、処方した治療を実行するための器具の構成要素が選択される。実際には、患者の治療は多くのケースにおいて、科学というよりもアートの分野であり、その結果は貧弱なものから素晴らしいものまで幅広く、概して変わり得る。
カスタム製造歯列矯正器具の必要性および自動設計技法の使用が一部では認められているが、それ以外の人々は、当業界において実用的なカスタム器具製造および自動化された器具設計システムがないということから標準的構成要素および手作業での技法の遵守を唱えている。
自動化されたカスタム器具設計システムの開発は、いくつかの問題に遭遇しており、こうした問題点は、歯の理想的な最終位置を自動的に判定するための、信頼できる効率的な決定アルゴリズムおよび技法を含む、自動化されたシステムを開発する作業を含んでいる。さらに、こうした問題点は、自動化された器具製造機器によって効率的に生産できるという点において、器具形状の表現に行き着くことを含んでいる。さらに、従来技術では、器具の設計に従った個人ベースでの器具の正確な製造法を提供していない。歯列矯正器具の自動化された設計および製造におけるそれ以外の問題は、診断および治療がそれに基づく、実地および臨床歯科矯正医の知識および経験から長年に渡って導出された専門的に認められたパラメータおよび基準を考慮した、カスタム設計システムの設計が困難なことにある。
歯列矯正治療を完了するトゥースポジショナーが、Keslingによって、Am.J.Orthod.Oral.Surg.31:297〜304(1945)および32:285〜293(1946)において記載されている。患者の歯の全体的な歯列矯正再整列のためのシリコンポジショナーの使用が、Warunekら(1989)J.Clin.Orthod.23:694〜700に記載されている。歯の位置を完了し保持する透明なプラスチック保定装置が、ルイジアナ州ニューオーリンズ70125のRaintree Essix,Inc.およびミネソタ州ロチェスター55902のTru-Tain Plasticsから商用化されている。歯列矯正ポジショナーの製造が、米国特許第5,186,623号、5,059,118号、5,055,039号、5,035,613号、4,856,991号、4,798,534号、および4,755,139号に記載されている。
歯科ポジショナーの製作および使用を記載している他の刊行物には、KleemannおよびJanssen(1996)J Clin.Orthodon.30:673〜680、Cureton(1996)J Clin.Orthodon.30:390〜395、Chiappone(1980)J Clin.Orthodon.14:121〜133、Shilliday(1971)Am.J.Orthodontics 59:596〜599、Wells(1970)Am.J.Orthodontics 58:351〜366、およびCottingham(1969)Am.J.Orthodontics 55:23〜31がある。
Kurodaら(1996)Am.J.Orthodontics 110:365〜369は、母型のデジタルイメージを作り出すための、石膏歯科用母型のレーザ走査の方法を記載している。米国特許第5,605,459号も参照されたい。
Ormco Corporationに譲渡された米国特許第5,533,895号、5,474,448号、5,454,717号、5,447,432号、5,431,562号、5,395,238号、5,368,478号、および5,139,419号は、歯列矯正器具を設計するための、歯のデジタルイメージを処理する方法を記載している。
米国特許第5,011,405号は、歯列矯正治療のために歯をデジタルイメージ化し、最善のブラケット位置調整を判定する方法を記載している。3次元モデルを作成するための、鋳造された歯のレーザ走査が、米国特許第5,338,198号に記載されている。米国特許第5,452,219号は、歯のモデルをレーザ走査し、歯の鋳型を機械加工する方法を記載している。歯の外形線のデジタルコンピュータ処理が、米国特許第5,607,305号および5,587,912号に記載されている。コンピュータによる顎のデジタルイメージ化が、米国特許第5,342,202号および5,340,309号に記載されている。関係のある他の特許は、米国特許第5,549,476号、5,382,164号、5,273,429号、4,936,862号、3,860,803号、3,660,900号、5,645,421号、5,055,039号、4,798,534号、4,856,991号、5,035,613号、5,059,118号、5,186,623号、および4,755,139号を含む。
米国特許第5,186,623号
米国特許第5,059,118号
米国特許第5,055,039号
米国特許第5,035,613号
米国特許第4,856,991号
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PCT出願PCT/IL96/00036号
公開WO97/03622号
米国特許第6,015,289号
国際特許出願第6,244,861号
国際特許出願第6,616,444号
Kesling、Am.J.Orthod.Oral.Surg.31:297〜304(1945)
Kesling、Am.J.Orthod.Oral.Surg.32:285〜293(1946)
Warunekら(1989)J.Clin.Orthod.23:694〜700
KleemannおよびJanssen(1996)J Clin.Orthodon.30:673〜680
Cureton(1996)J Clin.Orthodon.30:390〜395
Chiappone(1980)J Clin.Orthodon.14:121〜133
Shilliday(1971)Am.J.Orthodontics 59:596〜599
Wells(1970)Am.J.Orthodontics 58:351〜366
Cottingham(1969)Am.J.Orthodontics 55:23〜31
Kurodaら(1996)Am.J.Orthodontics 110:365〜369
高性能コンピュータおよび改良型コンピュータ支援設計技法の出現により、3次元仮想歯科用モデルが、石膏歯科用モデルで直面した問題を解消する助けとなる。コンピュータ仮想歯科用モデルの、コンピュータへの格納は、歯および歯肉を走査しデジタル化することによって「直接的」にも、石膏歯科用モデルまたは陰画窪みを使用することによって「間接的」にも達成することができる。後者の方法は、これ以降で引用によって組み込まれている、1997年2月6日に公開されたPCT出願PCT/IL96/00036、国際公開番号WO97/03622に開示されている。しかし、既存の仮想コンピュータ歯科用モデルのどれも、反対側の顎にある反対側の歯の間の距離に関するツールは提供していない。
以下の本発明のいくつかの態様は、歯のデジタル化され走査された元の位置から最適な位置までのデジタルイメージを処理することが可能なソフトウェアモデル作成ツールを提供することによって、こうしたおよび他の問題を解決する。このツールにより、治療を行う歯科矯正医は、モデル作成ツールにおける歯の移動の評価に基づいて治療計画を策定することができるようになる。
ソフトウェアモデル作成ツールは、歯科矯正医に以下の項目を調整させることによって、歯科矯正医が歯の位置を処理するのを支援する。歯科矯正医は、スマイルティース、すなわち人が笑うときに最も目立つ4本の前歯の位置を、弧に沿って歯を調整することによって、調整することができる。歯科矯正医は、下顎の歯の隙間の空き具合および最適な歯の配置のために下顎を通る曲線に対応する、歯の相対的な位置を調整することができる。歯科矯正医は、矯正医が上の歯と下の歯との間の整列のあたり具合をチェックすることを可能にする、歯を断面化するツールを使用することができる。歯科矯正医は、個々の歯を6通りの自由度で調整して、歯を最適な位置に、または他の歯と共により順調に動く位置に配置することができる。歯科矯正医は、治療計画の策定を支援するために、現在の新しい位置にある歯を含む、咬合点のシミュレートされた画像を吟味することもできる。
ソフトウェアモデル作成ツールは、治療過程の一部として、歯に注釈を加えることを可能にすることによって、歯科矯正医を支援することもできる。ソフトウェアモデル作成ツールは、歯科矯正医に対して、どの歯が元の位置から移動したかを示すことができる。これにより、歯科矯正医は、治療計画を策定している際、歯の移動を取り消し、やり直すことができる。ソフトウェアモデル作成ツールにより、歯科矯正医は、元の位置から最終的な位置に移動する歯のアニメーションシーケンスを作成し、こうしたアニメーションを適切なファイルに保存することができ、治療の効果を患者に見せる診療室により、ファイルをアーカイブすることも、マーケティングツールとして患者に与えることさえもできる。
上述の開示および様々な好ましい実施形態の以下のより詳細な説明から、本発明は、歯列矯正の治療計画を策定する技術に顕著な進歩をもたらすことが、当業者には明らかであろう。特に顕著な点は、本発明者が、治療計画が開始される前に歯科矯正医に歯の移動をシミュレートし適正な整列をチェックすることができるようにさせる可能性である。様々な好ましい実施形態の付加的な特徴および利点は、以下で与えられる詳細な説明を検討するとよりよく理解されよう。
本発明のこうした、およびそれ以外の特徴は、以下の説明および図面を参照すると明らかになるであろう。
コンピュータを使って患者の歯のモデルを作り、歯列矯正治療および器具を設計するシステムおよび方法が、出願人によって提案されており、その例が、2003年9月26日に出願した国際出願PCT/US2003/030917、および2000年12月29日に出願した国際特許出願PCT/US00/35558であり、両方ともその全体が明白に引用によって本明細書に組み込まれている。こうしたタイプの典型的なシステムは、治療を行う歯科矯正医またはそれ以外の人が治療および設計の設定およびデータについて話し合うことができるようにするためのインターフェースを提供する。本発明は、本明細書において説明するように、このようなシステムの機能性および実用性を向上させる、このようなシステムの強化を実現する。
コンピュータ実施方法を含むソフトウェアの機能性を考察し、ここで図1〜3を参照すると、スマイルアークアイコン50を選ぶと、ユーザは、スマイルアーク52と共に、正面図にアセンブリ(上顎アセンブリ40および下顎アセンブリ42)両方を見ることができる。スマイルアーク52は、左犬歯から始まって右犬歯まで引かれる、上顎切歯のBC点を通る、補間された対称曲線である。犬歯56上の2点は固定点であり、2つの中間点54は柔軟であり、移動することができる。ユーザが移動可能な制御点54の1つを選択し制御点を上下にドラッグすると、スマイルアーク52を修正することになり、上顎切歯は曲線と共に上下に移動する。下部アセンブリとの干渉を避けるために、イン/アウト訂正が適用される。スマイルアーク52のアンカ点56は、異なる色で表示される。
笑顔では、人の口の中の歯の一部だけが見えている。「スマイルティース(smile teeth)」と呼ばれるこうした歯は、主に4本の上の前歯からなる。こうした4本の歯を滑らかな弧に沿って調整することができると、歯をすべて調整する必要なく、はるかに素敵な笑顔の印象を与え得る。スマイルティースへの調整を決めるために、ソフトウェアパッケージは、ユーザに、4本の前歯を弧タイプの軌道に沿って調整させる機能を含む。調整弧は、上の左右の犬歯に永久的に付随している。ソフトウェアにおけるスマイルアーク52として知られる調整弧は、アンカ点56の間に配置された、いくつかの制御点54も含む。こうした制御点54により、ユーザは、制御点54を垂直方向に移動させることによって、スマイルアーク52を調整することができる。制御点54が移動させられると、スマイルアーク52への調整に続いて、4本の上の前歯も移動する。
最初に、ユーザは、ツールバーから「スマイルアーク」アイコン50を選択するか、またはメニューシステムから「エディット」、次いで「スマイルアーク」を選択することになる。制御点54を移動させるために、ユーザは、マウスで、スマイルアーク52上の移動可能な制御点54を選択し、左マウスボタンを押下しながら制御点54をドラッグし、こうすることにより、対応する歯を、所望の新しい場所に移動させる。その時点で、ユーザは、マウスボタンを離し、歯は新しい位置にセットされる。さらに調整が必要な場合、ユーザは、制御点54の一つを選択し、次いで、左マウスボタンを押下する同じ手順に従い、調整を行うことになる。所定の制限により、4本の前歯に対する調整への限度が定められる。
ここで図4〜6を参照すると、「下顎溝をエディット」を選択することによって、表示領域が単一のウィンドウになる。透明な歯が、下顎溝曲線と共に見えるようになる。ユーザは、下顎溝(患者の下顎の溝の画像)に沿って使用可能な制御点の1つを選択しドラッグすることができる。制御点をドラッグすると、下顎溝曲線の形がそれに従って修正されることになり、下顎の歯42ならびに上顎の歯40が、そうした変更を反映するように修正されることになる。
「下顎溝をエディット」は、BC線64の間の距離を示す。すべてのBC線64は、31.9(1.3)などの距離値を示すことになる。この31.9という例は、セットアップにおけるBC距離であり、括弧内の値は、初期値からのずれである。
ソフトウェアの「下顎溝をエディット」機能により、ユーザは、下顎溝の形を変えることができる。患者の歯の歯列矯正セットアップを算出する方法は、下顎切歯の端を、上顎切歯の配置を可能にする最適な頬側咬頭曲線に位置合せするための、下顎切歯に沿った固定点66を含む対称的なアーチの算出を含む。この曲線は、中線上の、測定された距離にある点から算出され、そうすることによって、前方ベジエハンドルの起点を定義し、下顎臼歯の近心顔面咬頭を後方ベジエハンドルとして定義する。ベジエハンドルを使う方法は、参照によって明白に全体が本明細書に組み込まれている米国特許第6,015,289号、6,244,861号、および6,616,444号に記載されている。
下顎溝の形を変えるために、ユーザは、ツールバーから「下顎溝をエディット」アイコン60を選択するか、またはメニューシステムから「エディット」、次いで、「下顎溝をエディット」を選択することができる。歯40、42および曲線62は、複数の歯と歯の間の距離測定値と共に表示される。曲線62は、2本の一番奥の歯に定着され、ソフトウェアにおいては制御点67、68または時には曲率ノットという一連のベジエハンドルが、ユーザにとって曲線62に対する調整を行うのに使用可能である。曲線62を調整するために、ユーザは、制御点67、68の一方をマウスで選択し、左マウスボタンを押下しながら制御点67、68を新しい位置にドラッグし、そうすることによって曲線62の形を変更する。曲線62が形を変えるのに従い、歯40、42は、リアルタイムで自動的に曲線62に従い、曲線62の形の変化が歯40、42の配置にどのように影響するのかをユーザがグラフィックによって見ることができる。
制御点67、68は、水平および/または垂直方向に移動することができる。予め設定された限度が、制御点67、68を移動することができる距離を制限する。制御点67、68が移動されるのに従い、歯列64に対する更新された歯および距離測定値が、2本の歯が元の位置に相対して移動した距離と共に表示される。元の曲線62'も、制御点67、68が移動された際の、元の位置からのずれをユーザに見せるため別の色で継続的に表示される。制御点の移動は、対称的な調整を行うために、対応する制御点67、68が移動されるその対応物の同じだが鏡の像に従うように設定することができる。あるいは、制御点67、68は、非対称な調整のために、相互に独立してもよい。
ここで図7、8を参照すると、クリッピング面の機能性は、歯の断面ビューを提供する。歯の断面図を描くのに、面(クリッピング面72)が使われる。ユーザは、以下の方法を切り換えることができる。
方法1:クリッピング面72は、スクリーンに対して平行になる。かつ、ユーザがスライダバーを使うこと/マウスをドラッグすることによって面72を動かすのに従い、アセンブリ40、42は、面をスクリーンに対して平行に保ちながら回転する。
方法2:クリッピング面72がアセンブリ40、42に対して相対して動く、現時点でアクティブだったビュー。
方法1:クリッピング面72は、スクリーンに対して平行になる。かつ、ユーザがスライダバーを使うこと/マウスをドラッグすることによって面72を動かすのに従い、アセンブリ40、42は、面をスクリーンに対して平行に保ちながら回転する。
方法2:クリッピング面72がアセンブリ40、42に対して相対して動く、現時点でアクティブだったビュー。
「サイド切換え」ボタン78をクリックすると、クリッピング面72のいずれかの側でのアセンブリ40、42の表示を交替させる。
クリッピング面72により、ユーザは、歯をインタラクティブに断面化できるようになる。クリッピング面72は、上に示したように2つのモードで動作する。第1のモードにおいて、歯40、42は静止したままであり、クリッピング面72は、下顎溝曲線に対して垂直に移動する。第2のモードにおいて、クリッピング面72は、歯40、42が面を通って回転される際、スクリーンに対して平行に位置決めされ、静止したままである。クリッピング面72を使用するために、ユーザは、ツールバーから「クリッピング相互作用」アイコン70を選択し、またはメニューから「表示」および「クリッピング相互作用」を選択する。ユーザには、いずれのモードでも、クリッピング面72の画像を表示するという選択肢がある。ユーザが面72を閲覧することを選択した場合、面72が歯40、42を貫いて移動されるのに従い、面72の透明なアウトライン画像がスクリーン上に動的に表示される。下顎溝曲線に沿ってクリッピング面72を動かすのに、スライドバー79が使われる。歯40、42の切断面74、76は、ユーザが切断部を簡単に識別できるようにするために、歯40、42または歯根部分に使われている色以外の色で表示される。
第1のモードにおいて、歯40、42は、クリッピング面72相互作用の前またはその最中に、どの位置にも方向づけることができる。歯40、42の位置が断面74、76のビューを遮る場合、ユーザは、「サイド切換え」ボタン78を選択することができ、このボタンは、歯40、42が表示される、クリッピング面72のサイドを交替させ、したがって遮断を排除することができる。
ここで図9〜13を参照すると、クリッピング面72の別の操作モードは、クリッピング面72をスクリーンに対して平行にし、次いで、歯40、42が面を貫くように移動させることである。このクリッピング面72の操作モードの利点は、クリッピング面72が遮られることがないことである。クリッピング面の平行な向きは、歯40、42が調整された後に咬合状態および歯の重なりを判定する際、ユーザにとっても有用であり得る。第1の操作モードの場合と同様、ユーザは、クリッピング面72の画像をオンにし、すなわち見えるようにすることができる。
ここで図14〜23を参照すると、「手動オーバーライド」80を選択することによって、ユーザは、どの歯もダブルクリックし、あるいは選択して、調整を行うための6自由度82をグラフィカル表示することができる。自由度82の1つを選択しドラッグすることにより、歯の向きが変わる。ユーザが自由度82の上でマウスを動かすと、それに従ってツールのヒント84が表示される。ソフトウェアパッケージの任意の場所にあるどの歯をダブルクリックしても、ユーザは自動的に手動オーバーライド機能にたどり着くことになる。
手動オーバーライドファンクションにより、ユーザは、歯40、42を個別に操作することができる。手動オーバーライドファンクションをアクティブにするために、ユーザは、ツールバーから「手動オーバーライド」アイコン80を選択することも、メニューシステムから、「エディット」、次いで「手動オーバーライド」を選択することもできる。ユーザは、その特定の歯のためのどのビューからでも「手動オーバーライド」モードに入るためには、歯をダブルクリックするだけでもよい。「手動オーバーライド」のための歯が選択されている場合、その歯の移動の6自由度82のグラフィック画像が表示される。3並進自由度、すなわち「咬合-歯肉」102、「インアウト」104、および「近遠心」106に従い、直線に沿って歯が移動する。3回転自由度、すなわち「ローテーション」103、「先端」105、および「トルク」107に従い、並進軸の周りを歯が回転する。こうしたいずれの方向の歯の移動も、適切な自由度をマウスで選択し、次いで左マウスボタンを押下しながら歯を操作することによって遂行される。この機能性を、歯をダブルクリックすることによっていつでも利用可能にすることの利点は、ユーザ向けにプロセスを合理化するのを助け、「手動オーバーライド」ファンクションにたどり着くために特定のファンクションから抜けなければならず、その後、直前のファンクションに戻らなければならないという追加ステップを省くことができる。
6自由度82のグラフィック画像は、手動オーバーライドメニュー上のチェックボックス86によって処理することができる。チェックされたそれらの自由度のみが、図17の自由度82'の画像に見られるように表示されることになる。手動オーバーライドは、メニュー上の「対称変化を適用」88機能を選択することによって、2本の歯に同時に適用することができる。選択されると、歯に対するどの処理も、対応する歯に自動的に適用されることになり、その結果、2本の歯が対称に移動する。
ここで特に図18〜23を参照すると、「手動オーバーライド」機能が起動されると、歯の移動の6自由度82のグラフィック画像が、選ばれた歯の上に表示される。こうした自由度はそれぞれ、ユーザによって選択することができる矢印記号102〜107によって表される。自由度がマウスで選択されると、その自由度の説明およびその自由度に対する相対的な移動の数値を含むツールのヒント84が表示される。左マウスキーを押下しつづけることで、ユーザは、マウスが動く方向に矢印をドラッグすることができる。こうすることにより、歯が移動する。矢印および歯が移動されるのに従い、自由度に対する相対的な移動の数値がリアルタイムで更新される。所定の限度が、それぞれの自由度に対する移動を制限する。移動の限度に達すると、移動は止まり、ユーザは、動作が最大許容制限を超えると警告される。6自由度は調整することができ、上述し、また図18〜23に見られるように、それらは3並進自由度、すなわち「咬合-歯肉」102、「インアウト」104、および「近遠心」106、ならびに3回転自由度、すなわち「ローテーション」103、「先端」105、および「トルク」107である。
ここで図24〜26を参照すると、ユーザは、個々の歯に、グラフィカルにリンクされた注記を追加することができる。注記を追加しまたは閲覧するために、ユーザは、ツールバーから「投稿注記」アイコン90を、またはメニューから、「エディット」次いで「投稿注記」を選択することができる。「投稿注記」メニューで、ユーザは、「新規注記を追加」91することができ、ユーザが歯に関連づけることを望むどのタイプのテキスト情報も含めることができる注記キャプション、すなわち要約の入力をユーザに促す。注記を追加するために、ユーザは、歯の上でアンカ場所を選択し、歯から引出し線をドラッグして、テキストボックス94、96を作成する。ユーザは次いで、テキストボックス94、96中にテキストをタイプ入力することができる。テキストボックス94、96中に注記が入力された後、テキストは、注記リスト92に追加されることになる。いくつかの注記が入力されていると、ユーザは、利用可能な注記リストにあるそのキャプション94'、96'に基づいて注記を選択することができる。
ここで図27、28を参照すると、メインツールバー中の「H」ボタン46が、元のセットアップに相対して位置を変えているかどうかに基づいて歯40、42の色を切り換えることになる。ある向きで閲覧されるときの歯の移動は、歯が別の向きで表示されているとき、ユーザに対して簡単に明らかとはならない場合がある。このことは、歯に対する移動が非常にわずかな場合に特にあてはまる。どの歯が調整されているか、ユーザが判定するのを支援するために、Hツールは、最後に保存された位置から移動されているどの歯も強調表示する(48)ことになる。強調表示ファンクションを可能にするために、ユーザは、ツールバーから「歯の強調表示変更切換え」アイコン46を選択し、またはメニューから、「表示」次いで「歯の強調表示変更切換え」を選択することができる。この選択肢を初めて選択すると、前記機能がオンに切り換わる。強調表示機能がオンのとき、最後に保存された構成からの元の位置にないどの歯も、移動していない他の歯40、42とは異なって色づけされる(48)。移動されている歯が識別されていると、ユーザは、ツールバーから「歯の強調表示変更切換え」アイコン46を再度選択し、またはメニューから「表示」次いで強調表示機能をオフになるように切り換える「歯の強調表示変更切換え」を選択することによって、歯の強調表示を無効にすることができる。歯の色は、強調表示機能がオンに切り換えられるときに歯が移動されるといつでも自動的に変化することになる。移動した歯に対して色を更新するために、強調表示をオンとオフの間で切り換える必要はない。
ここで図29を参照すると、「咬合図」ツールは、下顎のアセンブリ42と上顎のアセンブリ40の歯の塊の間の干渉112の量の図的表現として使われる。このツールは、ツールバーから「咬合図」アイコン110を選択することによって、またはメニューシステムから「表示」次いで「咬合図」を選択することによってアクセスすることができる。この図的表現は、歯の間の異なるレベルの交差を示す。このツールは、現在、歯の整列をチェックするのに、カーボン紙を使用した手作業によっていることと置き換わり、または補うのに使うことができる。クリッピング面ツールと共に使われるこのツールは、ソフトウェアのユーザにとって、歯が不正に重なり、または交差し、最終的に咬み合わせに影響する場合、歯の整列を決定し修正する際に有用であり得る。
ここで図30を参照すると、オーバーレイファンクションは、「オーバーレイ」アイコン120を使って、またはメニューから「表示」次いで「アセンブリのオーバーレイ」を選択することによって選択することができる。このオプションは、元のアセンブリ40'、42'および治療後のアセンブリ40、42を視覚による比較のために、互いにオーバーレイして見せるのに使うことができる。
比較を行う別の方法は、図31、32に見ることができる。並べた比較は、「セットアップの比較」アイコン130をユーザが選択したときに起動される。ビューエリアは、半分に分割され、ユーザは次いで、各半分に何を表示すべきか選択することができる。モデルデータは、ビューメニュー132、134から選択することができる。あるいは、ビューの一方は、図32に最も分かりやすく見えるように、メニュー136から選択することによって、比較のために、実際の患者の写真を見せてもよい。
ここで図33を参照すると、ユーザがいずれかのエディット操作を実施した後は、取消し140およびやり直し142ボタンがアクティブになる。ドロップダウンメニュー144を使って、ユーザは、様々なエディットを一度のマウス選択で取り消し/やり直すことができる。
ユーザは、順次的な取消しファンクションを利用できる。ソフトウェアは、すべてのアクションを、設定が保存された最後の時点まで、その作成の逆順で取り消すことが可能である。ユーザは、メニューを介して、「エディット」次いで「取消し」を選ぶことによって「取消し」ファンクションを利用することができる。ユーザは、ツールバーの上の「取消し」アイコン140を選択することによって、「取消し」ファンクションを利用することもできる。ユーザがツールバー上のアイコンを使うことの利点は、アイコン140は、最後の保存以降のすべてのユーザアクションのリストにアクセスすることを可能にするプルダウンメニュー144をも、もつことである。ユーザがリストの中央にあるアクションの1つを選択した場合、ソフトウェアは、そのアクションを含む、そこまでのアクションをすべて取り消すことになる。この機能性は、不満足な結果につながった可能性のあるアクション群をユーザが取り消すのを支援する。
順次的な「取消し」と共に、ユーザは、取消しファンクションの反対のように作用する順次的なやり直しファンクションも利用できる。「やり直し」ファンクションは、メニューシステムを介して、「エディット」次いで「やり直し」を選択することによって利用することができる。ユーザは、ツールバー上の「やり直し」アイコン142を利用することもできる。「取消し」アイコン140のように、「やり直し」アイコン142は、実行されたコマンドをすべて列挙するプルダウンメニュー(図示せず)も含み得る。ユーザが、取消しのプルダウンメニュー144にある、複数のコマンドを取り消すためのプルダウンメニュー144を使い、次いで、誤って取り消しすぎたと認識した場合、ユーザは、「やり直し」アイコン142およびプルダウンメニューを使って、不注意に取り消されたコマンドを再現し直すことができる。実行されたコマンドのリストから選び出し、ソフトウェアにその時点まで取り消させるか、またはその時点までやり直させるための機能と結合された、コマンドを取り消し、やり直すための機能は、ディスプレイ上のオブジェクトを操作する際にユーザにパワーと柔軟性を与える。
ここで図34を参照すると、ユーザは、元の位置から調整された新しい位置に移動する歯40、42のアニメーションシーケンスを作成することができ、そうすることによって、患者は、調整された歯の効果を見ることができる。追加利益として、ユーザは、このアニメーションシーケンスを、コンピュータ互換動画ファイルに保存することができ、このファイルをユーザは次いで、患者と共に家に送ることができる。この機能は、患者向けに提供される追加サービスとして診療室で閲覧させることができるため、ソフトウェアプログラムを使う診療室向けのマーケティングツールとして使うことができる。
ソフトウェアは、ある向きまたはビューから別のものにユーザが素早く切り替えることを支援する閲覧ツールバー160を用いて設定することができる。上顎の歯40は、上顎アイコン162を切り換えることによって表示し、または削除することができる。同様に下顎の歯42は、下顎アイコン164を切り換えることによって表示し、または削除することができる。ブラケット167用アイコン166は、図35に最も分かりやすく見えるように、歯42の上にブラケット167を表示するように切り換えることができる。同様に、アーチワイヤー169用アイコン168は、やはり図35に見られるように、歯42の上にアーチワイヤーを表示するように切り換えることができる。
ブラケットおよびアーチワイヤー、ならびに他のどの適用可能な器具などと関連する、患者の治療の設定は、図36A、36Bに見られるように、治療の設定のためのメニュー170中でセットアップすることができる。このメニューは、ソフトウェアパッケージの配信に先立って、あるいは他の実施形態では、ユーザによって直接調整することができる、展開可能なカテゴリを有する。こうした設定は次いで、特定のケース向けに設計を行うための設定となり、いくつかの実施形態では、医師のデフォルトの設定では上書きすることができない。
本発明を様々な実施形態の説明により例示すると共にこうした実施形態を相当詳細に記載したが、本出願人は、添付の特許請求の範囲をこのような詳細に制限することも、いかなる方法で限定することも意図していない。当業者には、追加の利点および修正が容易に明らかであろう。より広い態様における本発明はしたがって、こうした特定の詳細、代表的な機器および方法、ならびに図示し記載した例示的な例に限定されない。したがって、出願人の一般的発明概念の精神からも範囲からも逸脱することなく、このような詳細から逸脱してもよい。
一方、様々な実施形態自体の記述および例示は、新規かつ発明上の詳細、特徴およびそのサブコンビネーションを含むが、これに関して、出願人は、本国際出願およびその後の国内出願の遂行においても、それに関連した分割出願または他の出願においても特許請求する権利を保持する。
４０ 上顎アセンブリ、上顎の歯、治療後のアセンブリ
４０’ 元のアセンブリ
４２ 下顎アセンブリ、下顎の歯、治療後のアセンブリ
４２’ 元のアセンブリ
４６ 「H」ボタン、「歯の強調表示変更切換え」アイコン
５０ スマイルアークアイコン
５２ スマイルアーク
５４ 中間点、制御点
５６ 犬歯、アンカ点
６０ 「下顎溝をエディット」アイコン
６２ 曲線
６４ BC線、歯列
６６ 固定点
６７ 制御点
６８ 制御点
７０ 「クリッピング相互作用」アイコン
７２ クリッピング面
７４ 切断面、断面
７６ 切断面、断面
７８ 「サイド切換え」ボタン
７９ スライドバー
８０ 「手動オーバーライド」アイコン
８２ 6自由度
８２’ 自由度
８４ ツールのヒント
８６ チェックボックス
８８ 「対称変化を適用」
９０ 「投稿注記」アイコン
９１ 「新規注記を追加」
９２ 注記リスト
９４ テキストボックス
９４’ キャプション
９６ テキストボックス
９６’ キャプション
１０２ 咬合-歯肉
１０３ ローテーション
１０４ インアウト
１０５ 先端
１０６ 近遠心
１０７ トルク
１１０ 「咬合図」アイコン
１１２ 干渉
１２０ 「オーバーレイ」アイコン
１３０ 「セットアップの比較」アイコン
１３２ ビューメニュー
１３４ ビューメニュー
１３６ メニュー
１４０ 取消し
１４２ やり直し
１４４ ドロップダウンメニュー、プルダウンメニュー
１６０ 閲覧ツールバー
１６２ 上顎アイコン
１６４ 下顎アイコン
１６６ アイコン
１６７ ブラケット
１６８ アイコン
１６９ アーチワイヤー
１７０ メニュー
４０’ 元のアセンブリ
４２ 下顎アセンブリ、下顎の歯、治療後のアセンブリ
４２’ 元のアセンブリ
４６ 「H」ボタン、「歯の強調表示変更切換え」アイコン
５０ スマイルアークアイコン
５２ スマイルアーク
５４ 中間点、制御点
５６ 犬歯、アンカ点
６０ 「下顎溝をエディット」アイコン
６２ 曲線
６４ BC線、歯列
６６ 固定点
６７ 制御点
６８ 制御点
７０ 「クリッピング相互作用」アイコン
７２ クリッピング面
７４ 切断面、断面
７６ 切断面、断面
７８ 「サイド切換え」ボタン
７９ スライドバー
８０ 「手動オーバーライド」アイコン
８２ 6自由度
８２’ 自由度
８４ ツールのヒント
８６ チェックボックス
８８ 「対称変化を適用」
９０ 「投稿注記」アイコン
９１ 「新規注記を追加」
９２ 注記リスト
９４ テキストボックス
９４’ キャプション
９６ テキストボックス
９６’ キャプション
１０２ 咬合-歯肉
１０３ ローテーション
１０４ インアウト
１０５ 先端
１０６ 近遠心
１０７ トルク
１１０ 「咬合図」アイコン
１１２ 干渉
１２０ 「オーバーレイ」アイコン
１３０ 「セットアップの比較」アイコン
１３２ ビューメニュー
１３４ ビューメニュー
１３６ メニュー
１４０ 取消し
１４２ やり直し
１４４ ドロップダウンメニュー、プルダウンメニュー
１６０ 閲覧ツールバー
１６２ 上顎アイコン
１６４ 下顎アイコン
１６６ アイコン
１６７ ブラケット
１６８ アイコン
１６９ アーチワイヤー
１７０ メニュー
Claims (27)
- ヒト患者の歯に適用可能な歯列矯正治療計画を識別するためのコンピュータ実施方法であって、
咬合した状態における前記患者の歯を表現する３次元透視図をユーザに対して表示するステップと、
前記ユーザから、前記歯列矯正治療計画の歯の選択を受け取るステップと、
咬合した状態における目的の歯に移動の６通りの自由度での３次元透視図を表示するステップと、
前記ユーザから、前記歯列矯正治療計画の前記選択された歯の調整のための前記６自由度からの第１の自由度の選択を受け取るステップと、
前記患者の前記歯の少なくとも1本の歯を、目的の歯上のポインティング・デバイスの移動によるユーザインプットに応答して前記調整に対応する前記表示上の新しい位置に移動するステップと、
を含み、
前記６通りの自由度を表示する透視図は、前記患者の歯を表現する３次元透視図と整合的であることを特徴とする方法。 - 曲線および前記曲線上に制御点を表示するステップと、
前記患者の歯の少なくとも一部分を前記曲線に関連付けるステップと、
ユーザインプットに応答して前記制御点を移動することによって、前記曲線の形を調整するステップと、
前記曲線の調整された形に基づいて、前記曲線に関連付けられた、前記歯の部分を新たな位置に移動するステップと、
をさらに含み、
前記曲線は、スマイルアークまたは下顎溝曲線であって、
前記歯の配置がどのように変化するかを曲線の形状でリアルタイムにグラフィックによって表示することを特徴とする請求項1に記載のコンピュータ実施方法。 - 前記選択するステップが、ユーザインプットを介して前記移動の6自由度から第2の自由度を選択するステップを含み、前記移動するステップが、前記選択された歯の上でのポインティング・デバイスの移動を起こすユーザインプットに応答して、前記選択された歯を、前記第2の自由度の方向に移動するステップを含む、請求項1に記載のコンピュータ実施方法。
- 前記自由度の方向への、前記歯の位置の前記移動を、所定の限度によって制限するステップをさらに含む、請求項1に記載のコンピュータ実施方法。
- 前記選択された歯の前記移動を、ユーザによって実施されるときに記録するステップと、
前記記録された移動の逐次リストを保持するステップと、
前記ユーザに、記録された移動の前記逐次リスト中の、以前に記録された移動を後ろに遡ることを許すステップとをさらに含み、
前記選択された歯の現在の移動が取り消される、請求項2に記載のコンピュータ実施方法。 - 前記ユーザに、記録された移動の前記逐次リストの中を、記録された移動まで前に進ませることを許すステップをさらに含み、
前記選択された歯の前記取り消された移動が再度実施される、請求項5に記載のコンピュータ実施方法。 - 前記逐次リスト中の任意の位置の、前記選択された歯の、以前に記録された移動を選択するための制御を前記ユーザに与えるステップと、
前記選択された記録された移動から、間にあるすべての記録された移動を取り消すステップとをさらに含む、請求項5に記載のコンピュータ実施方法。 - 取り消された、前記逐次リスト中の前記選択された歯の、以前に記録された移動を選択するための制御を前記ユーザに与えるステップと、
前記選択された記録された移動から、間にあるすべての記録された移動を再度実施するステップとをさらに含む、請求項7に記載のコンピュータ実施方法。 - 前記曲線に関連づけられた、前記歯の前記部分の前記移動が、前記曲線の前記形の前記調整と共にリアルタイムで生じる、請求項2に記載のコンピュータ実施方法。
- 前記制御点の前記移動が、所定の限度によって制限される、請求項2に記載のコンピュータ実施方法。
- 前記曲線がスマイルアークであり、前記患者の前記歯の少なくとも一部分を前記曲線に関連づけるステップが、
前記スマイルアークの第1の終点を第1の犬歯に固定するステップと、
前記スマイルアークの第2の終点を第2の犬歯に固定するステップと、
第1および第2の上顎切歯の上の2つの追加点を通る弧を補間するステップであって、前記スマイルアークが4本の前歯にわたるステップとを含む、請求項2に記載のコンピュータ実施方法。 - 前記曲線が下顎溝曲線であり、前記患者の前記歯の少なくとも一部分を前記曲線に関連づけるステップが、
数学的方法を用いて、歯列弓形曲線に、下顎にある前記患者の前記歯の部分をオーバーレイするステップを含む、請求項2に記載のコンピュータ実施方法。 - 前記下顎の反対側にある、対応する歯の間の距離を表示するステップをさらに含む、請求項１２に記載のコンピュータ実施方法。
- 第1の、前記対応する歯の間の、元の距離からの、および前記下顎溝曲線が調整された後の前記対応する歯の間の第2の距離からの、距離の変化を表示するステップとをさらに含む、請求項１３に記載のコンピュータ実施方法。
- 前記調整された下顎溝曲線に加えて、前記下顎溝曲線の元の画像を同時に表示するステップをさらに含む、請求項１２に記載のコンピュータ実施方法。
- 前記制御点を移動するステップが、前記歯の前記部分の対称的な移動を起こす、請求項１２に記載のコンピュータ実施方法。
- 前記制御点の前記移動を、ユーザによって実施されるときに記録するステップと、
前記記録された移動の逐次リストを保持するステップと、
前記ユーザに、記録された移動の前記逐次リスト中の、以前に記録された移動を後ろに遡るステップとをさらに含み、
前記制御点の現在の移動が取り消される、請求項2に記載のコンピュータ実施方法。 - 前記ユーザに、記録された移動の前記逐次リストの中を、記録された移動まで前に進ませるステップをさらに含み、
前記制御点の前記取り消された移動が再度実施される、請求項１７に記載のコンピュータ実施方法。 - 前記逐次リスト中の任意の位置の、前記制御点の以前に記録された移動を選択するための制御を前記ユーザに与えるステップと、
前記選択された記録された移動から、間にあるすべての記録された移動を取り消すステップとをさらに含む、請求項１７に記載のコンピュータ実施方法。 - 取り消された前記逐次リスト中の、前記制御点の以前に記録された移動を選択するための制御を前記ユーザに与えるステップと、
前記選択された記録された移動から、間にあるすべての記録された移動を再度実施するステップとをさらに含む、請求項１９に記載のコンピュータ実施方法。 - 前記患者の歯の前記画像から歯の最初の位置を取り出すステップと、
歯列矯正治療の後で、前記歯の位置を判定するステップと、
前記歯の前記最初の位置を、前記歯の前記その後の位置と比較するステップと、
現在の位置とは異なる前記その後の位置に応答して、前記歯を強調表示するステップとをさらに含む、請求項1に記載のコンピュータ実施方法。 - 強調表示するステップが、
前記歯の前記表示される画像の色を変更するステップを含む、請求項２１に記載の方法。 - 前記歯を、元の位置から移動されるとすぐにリアルタイムで強調表示するステップをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
- 下顎のアセンブリおよび上顎のアセンブリの歯の塊の間の衝突の量の図的表現を表示するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- ヒト患者の歯に適用可能な歯列矯正治療計画を識別するシステムであって、
コンピュータプログラムと連動するユーザインターフェースと、
咬合した状態における前記患者の歯を表現する３次元透視図を表示し、前記歯列矯正治療計画の歯を選択し、咬合した状態における目的の歯に移動の６通りの自由度での３次元透視図を表示し、ユーザインプットを通して移動の６自由度から第１の自由度を選択し、前記患者の前記歯の少なくとも1本の歯を、前記選択された自由度の調整に対応する新しい位置に移動させる、前記ユーザインターフェースを介してユーザと情報をやりとりするように構成された前記コンピュータプログラムとを備え、
前記６通りの自由度を表示する透視図は、前記患者の歯を表現する３次元透視図と整合的であることを特徴とするシステム。 - 曲線および前記曲線上に制御点を表示し、
前記患者の歯の少なくとも一部分を前記曲線に関連付け、
ユーザインプットに応答して前記制御点を移動することによって、前記曲線の形を調整し、
前記曲線の調整された形に基づいて、前記曲線に関連付けられた、前記歯の部分を新たな位置に移動し、
前記曲線は、スマイルアークまたは下顎溝曲線であって、
前記歯の配置がどのように変化するかを曲線の形状でリアルタイムにグラフィックによって表示することを特徴とする請求項２５に記載のシステム。 - 前記ユーザとの情報のやりとりの後であるシステムであって、前記コンピュータプログラムが、
前記患者の歯の前記画像から前記歯の最初の位置を取り出し、
歯列矯正治療の後で前記歯の位置を判定し、
前記歯の前記最初の位置を、前記歯の前記その後の位置と比較し、
現在の位置とは異なる前記その後の位置に応答して、前記歯を強調表示するようにさらに構成される、請求項２５に記載のシステム。
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