JP5635513B2 - 歯科矯正装具の位置を決定するためのシステム - Google Patents

Description

本発明は、患者の歯列弓のそれぞれの歯群上の数多くの歯科矯正装具の位置を決定するための方法及びシステムに関する。

歯科矯正の分野は、咬合及び審美的外観の改善のために患者の歯群を再配置及び整列させることに関する。歯科矯正治療は、しばしば、患者の前歯、犬歯及び小臼歯に固定されるブラケットとして知られるごく小さな溝付き装具の使用を伴う。各ブラケットの溝に受容されるアーチワイヤが、所望の配向への歯群の動きを案内するための軌道の役割を果たす。アーチワイヤの端部は、通常、患者の大臼歯に固着される、バッカルチューブとして知られる装具に受容される。

今日の多くの商用歯科矯正装具は、Ｌａｗｒｅｎｃｅ Ｆ．Ａｎｄｒｅｗｓ歯科医学士によって開発された「ストレートワイヤ概念（straight wire concept）」の原理に基づいて構築されている。この概念によれば、装具の溝の向きを包含する装具の形状は、治療完了時に溝が平坦な基準面内で整列するように選択される。加えて、弛緩時には平坦な基準面にある全体が湾曲した形状の弾力性アーチワイヤが選択される。

歯科矯正治療の開始時に、アーチワイヤがストレートワイヤ装具の溝内に設置されるとき、アーチワイヤは、患者の歯列弓の不正咬合歯の位置にしたがって、１つの装具から次の装具へと上向き又は下向きに偏向される場合が多い。しかし、アーチワイヤの弾力性が、アーチワイヤを、平坦な基準面内の通常時の湾曲形状へと戻す傾向にある。アーチワイヤが平坦な基準面に向かって移動するにつれて、取り付けられた歯群は、それに対応する形で、整列した審美的に美しい配列に向かって動かされる。

理解できるように、ストレートワイヤ装具を使用する施術者（practitioner）が、各ブラケットを対応する歯の上に正確且つ適切な位置で固定することが重要である。例えば、ブラケットが歯の表面上に咬合方向に深すぎる位置で設置される場合、アーチワイヤは、治療の終わりに歯の歯冠を歯肉（歯茎）に近すぎる位置に位置決めする傾向がある。他の例としては、ブラケットが近心又は遠心方向のどちらかに歯の中心から一方の側に設置される場合、結果として得られる歯の配向は、その長軸の周りで過度に回転した配向になる可能性が高い。

患者の歯に装具を位置決めし固着するプロセスは、相当な注意を必要とし、施術者は、対応する歯の上でブラケットの適切な場所を視覚的に決定することを必要とすることが多い。インダイレクトボンディングとして知られる技法では、しばしば施術者は、定規、分度器及び鉛筆を用いて、患者の歯群の印象から作製された石膏模型上で特徴を測定し印を付けることによって、装具の位置を決定する。しかしながら、このプロセスはどちらかというと時間がかかり、精密に実行することが難しい上、本質的に主観的であり得る。したがって、施術者にとって、複数のブラケットが歯群の適切な場所に精密に位置決めされることを確保するのは、しばしば困難である。

概して本発明は、患者に特定の歯群の特定の構造的特徴及び施術者の好みの処置方法論を考慮して歯群に歯科矯正装具を位置決めするための方法及びシステムを目的とする。本発明は、辺縁隆線を決定するために歯群の形状を表すデジタルデータファイルを使用することを含み、ソフトウェアを使用して、処置完了時に辺縁隆線が適切に整列されるように、歯列弓における各装具の対応する辺縁隆線に対する一組の提案される装具の高さを計算する。

１つのオプションとして、歯科矯正施術者は、歯科矯正分野における過去の経験及び／又は他の施術者の推奨に基づいて各装具の望ましい高さが選択された標準的な装具設置プロトコルを選択することができる。概して、過去のそのような装具の高さは、対応する歯の歯尖先端又は切縁からの装具の距離に基づいている。しかし、個々の患者の歯群の形状を表すデジタルデータファイルの使用によって、ソフトウェアを使って辺縁隆線の位置を精密に決定することができる。このソフトウェアは、処置完了時にアーチワイヤが平坦な基準面に向かって変位した際に辺縁隆線が適切な整列していることを確実にするために必要な元の一組の装具の高さの調整に基づいて一組の新しい装具の高さを計算することができる。

更に詳述すると、本発明の一態様は、歯科矯正装具の位置を決定する方法に関するものであり、歯列弓の歯群の形状を表すデジタルデータファイルを得る行為と、その歯列弓の第１の歯及び第２の歯の辺縁隆線の高さを決定するためにそのデジタルデータファイルを使用する行為と、を含む。この方法は、歯列弓の第１の歯のための装具の高さを選択する行為と、その第１の歯のために選択された装具の高さとその第１の歯の辺縁隆線の高さとの間の距離を決定する行為と、を更に含む。この方法はまた、その決定された距離に基づいた第２の歯の辺縁隆線の高さからの距離にて、第２の歯のための装具の高さを提案する行為も含む。

本発明の別の態様も、歯科矯正装具の位置を決定する方法を目的とする。この方法は、歯列弓の歯群の形状を表すデジタルデータファイルを得る行為と、歯列弓の１つの歯の辺縁隆線の高さを表すデータを決定するためにそのデジタルデータファイルを使用する行為と、を含む。この方法は、辺縁隆線の高さと歯の咬合面の高さとの差を決定する行為と、歯列弓の少なくとも１つの残りの歯のための装具の高さを提案するためにその決定された差を用いる行為と、を更に含む。

本発明の追加的な態様も、歯科矯正装具の位置を決定する方法を目的とする。この方法は、歯列弓の歯群の形状を表すデジタルデータファイルを得る行為と、大臼歯の辺縁隆線の高さ及びその大臼歯と同じ四分円に位置する小臼歯の辺縁隆線の高さを決定するためにそのデジタルデータファイルを使用する行為と、を含む。この方法は、大臼歯及び小臼歯の辺縁隆線の高さからそれぞれほぼ同じ距離を開けて置かれる大臼歯のための装具の高さ及び小臼歯のための装具の高さを選択する行為を、更に含む。

本発明の有意な利点は、ソフトウェアと共にデジタルデータファイルを使用して迅速且つ正確に患者の歯群の辺縁隆線の高さを画定することができることである。手動の測定技術を用いてそのような隆線の高さを決定することは困難であり且つ時間がかかり、歯群の複雑な３次元形状は、平均的な施術者が手動技法を用いて精密且つ再現可能な結果を得ることを非常に困難にする。更に、本発明の方法の実質的な部分は技工士に任せることが可能であり、歯科矯正医の時間の節約となる。

本発明の更なる詳細は、特許請求の範囲の特徴によって規定される。

定義
本明細書で使用する場合、
「近心」は、患者の湾曲した歯列弓の中央に向かう方向を意味する。
「遠心」は、患者の湾曲した歯列弓の中心から離れる方向を意味する。
「咬合」は、患者の歯の外側先端に向かう方向を意味する。
「歯肉側」は、患者の歯茎又は歯肉に向かう方向を意味する。
「顔面側」は、患者の唇又は頬に向かう方向を意味する。
「舌側」は、患者の舌に向かう方向を意味する。

歯科患者の下位歯列弓のデジタル画像の斜視図。特に、歯列弓の各歯に関連付けられた特定のランドマークを図示する。 図１に示した図の一部分の拡大斜視図。 図１に示した歯列弓の下位右第１大臼歯を舌側の方向で見た正面図。追加的に、この歯に関連付けられた特定のランドマークをオプションの参照格子線と共に図示している。 図３に示した下位右第１大臼歯の側立面図。近心の方向で歯を見ている。 図３とほぼ同様の側立面図。この歯は図１に示した歯列弓の下位右中央切歯。 図５に示した下位右中央切歯の側立面図。近心の方向で歯を見ている。 図３とほぼ同様の側立面図。この歯は図１に示した歯列弓の下位右犬歯。 図７に示した下位右犬歯の側立面図。近心の方向で歯を見ている。 図４に描いた図とほぼ同様の下位右第１大臼歯の側立面図。歯を近心の方向で見ており、追加的に、歯の顔面側表面に設置された歯科矯正装具を図示している。 図９と同様の側立面図。歯及び装具を舌側の方向で見ている。 図１に示した歯列弓の下位右第１小臼歯を、その歯の顔面側表面に設置された歯科矯正装具と共に近心の方向で見た側立面図。 本発明の装具位置決め方法を実行するための代表的なシステムを図示するブロック図。

本発明の一実施形態による歯科矯正装具の位置を決定する方法は、歯列弓の歯群の形状を表すデジタルデータファイルを得る行為を含む。データファイルは、例えば、患者の口腔内に保持される口腔内カメラのようなスキャニング装置を使用して、又はＸ線装置又は他のタイプの放射線装置を使用して得ることができる。あるいは、デジタルデータファイルは、さまざまな場所で患者の歯群の表面と係合する接触プローブを使用して得ることができる。

別の代替方法として、歯列弓の歯群の形状を表すデジタルデータファイルは、最初に硬化性印象材を用いて患者の歯群の印象を得ることによって得ることができる。次に、その印象をカメラ又は他の装置でスキャニングすることによって、又はその印象から作製された物理的模型をスキャニングすることによって、データファイルを得る。更に別のオプションとして、データファイルは、その模型を機械的に精査する機械的な表面計の使用によって、又は国際公開特許第ＷＯ９７／０３６２２号に記述されている装置の使用によって、得ることができる。

図１は、歯科矯正患者の代表的な歯列弓１０を、その歯列弓、その歯列弓の模型又はその歯列弓の印象のスキャニングによって入手されるデジタルデータファイルを使用するコンピュータのディスプレイに表示され得るように示した図である。この仮想歯列弓１０は、一対の中央切歯１２と、一対の側切歯１４と、一対の犬歯（canine or cuspid）１６と、一対の第１小臼歯（bicuspid orpremolar）１８と、一対の第２小臼歯２０と、一対の第１大臼歯２２と、一対の第２大臼歯２４とを含む。

ソフトウェアプログラムを利用して、この歯列弓のデジタルデータファイルを分析し、ファイル内のデータを分類して、この歯列弓の個々の各歯を表す別個のオブジェクト又はサブファイルにする。各オブジェクト又はサブファイルを、下位右第１大臼歯又は上位右犬歯といった歯のタイプを表す識別子でタグ付けする。歯群は、技工士の入力によって識別されてもよい。例えば、技工士がコンピュータモニター上の不正咬合歯群の画像上にカーソルを位置付けてから適切な歯の識別を選択又は入力することを可能にするプログラムが提供されることができる。あるいは、予想される歯群の全てが画像に存在していることを技工士が確認した後に、ソフトウェアが各歯に歯列弓に沿って順次に識別を割り当てることができる。

好ましくは、ソフトウェアはデータの分析も行って、誤ったデータ点を全て除去又は修正し、且つ、推測により必要に応じてデータを追加する。例えば、隣り合うデータ点同士の通常予想される幾何学的関係から著しく外れたデータ点を含む歯表面を表すデータファイルをデータ処理ソフトウェアで修正することによって、誤ったデータ点を除去することができる。更に、欠けている歯のデータ点をそのようなソフトウェアにより追加して、現実的で滑らかな曲線の歯形状を生成することができる。歯列弓データファイルを分離して個々の歯を表すサブファイルにするのに好適なソフトウェアプログラムの例としては、Ｇｅｏｍａｇｉｃ，Ｉｎｃ．（ノースカロライナ州Ｄｕｒｈａｍ）の「Ｐｉａｎｏ」及びＡｎａｔｏｍａｇｅ，Ｉｎｃ．（カリフォルニア州Ｓａｎ Ｊｏｓｅ）の「ＩｎＶｉｖｏＤｅｎｔａｌ」が挙げられる。誤ったデータ点を除去又は修正し、且つ凹凸面を平滑化するために必要に応じてデータを追加するのに好適なソフトウェアプログラムの例としては、やはりＧｅｏｍａｇｉｃ，Ｉｎｃ．の「Ｓｐａｒｋｌｅ」である。

次いで、各歯のサブファイルを分析して、対応する歯の特定の構造的特徴又はランドマークを決定する。大臼歯及び小臼歯については、各歯尖先端の場所が識別される。これらの歯尖先端の例は、図１及び２の番号２６によって指定されている。各犬歯１６の最外側先端もまた識別され、図１では番号２８によって指定されている。各側切歯１４及び各中央切歯１２の切縁の中央もまた識別され、図１では番号３０によって指定されている。加えて、各側切歯１４及び各中央切歯１２について、切縁線３２が確立される。

辺縁隆線のサドル点もまた識別され、図１及び２では番号３４によって指定されている。典型的には、辺縁隆線サドル点３４は、大臼歯及び小臼歯１８〜２４それぞれの近心側及び遠心側の隣に、対向する顔面側歯尖と舌側歯尖間の凹部の底すなわちその凹部内にあって歯肉に最も近い場所に位置付けられる。加えて、大臼歯及び小臼歯１８〜２４のそれぞれの辺縁隆線３８を表す線は、それぞれ対応する歯の辺縁隆線サドル点３４間に直線を確立することによって画定される。

各歯１２〜２４の歯肉辺縁の中央も識別され、番号３６によって指定される。本発明の目的上、歯肉辺縁の中央３６は、舌側の方向に歯の顔面側表面を見て、次いで近心−遠心方向で歯肉辺縁の中央を視覚的に選択することによって決定され得る。歯肉辺縁の中央３６は、常にではないが、歯の咬合縁又は咬合面から最も遠い距離に位置することが多い。

大臼歯及び小臼歯の歯尖先端２６、犬歯１６の最外側先端２８、切縁の中央３０、及び辺縁隆線サドル点３４を表す点は、例えば、各歯の画像を表示する演算装置を使用して技工士が選択することができる。マウス、ジョイスティック、又はキーボードのような入力装置を使用して様々なランドマーク点を選択することができる。辺縁隆線３８を決定するために、ソフトウェアは、技工士がマウスを使って場所をクリックして１つのサドル点３４を確立し、マウスボタンを押しながら、そのマウスでカーソルを第２の場所に動かすことによって線を引き、第２のサドル点を確立することを可能にすることができる。次いで、マウスボタンを解放して線を定位置に定着させる。

選択された仮想辺縁隆線３８が適切に識別されているかどうかを確認するために、ソフトウェアは、その歯の表面を通って延びる辺縁隆線３８の任意の部分を不可視にレンダリングすることができる。例えば、選択されたサドル点３４が。歯肉の場所に近すぎる歯の側部に沿った場所にある場合、その辺縁隆線３８の実質的な部分は、技工士が見ているディスプレイ上の表示から見えなくなる。次いで技工士は、歯肉からもっと遠い距離に位置する新しいサドル点３４を選択して、満足のいく仮想辺縁隆線３８を確立することができる。

所望により、ソフトウェアプログラムを利用して、ランドマークの選択を少なくとも一部自動化することができる。例えば、犬歯を表すサブファイルについては、ソフトウェアは最咬合データ点（occlusal-most data point）を最外側先端２８として指定することができる。別の例として、ソフトウェアは、技工士が先に確立した切縁線３２の中央を決定することによって切縁の中央３０の場所を選択することができる。好ましくは、技工士は、自動化されたランドマーク選択ソフトウェアによって決定されたランドマークの場所を検討し、必要に応じてランドマークの場所を調整する。

好ましくは、特定の他の構造的基準態様も決定される。例えば、大臼歯２２、２４及び小臼歯１８、２０の咬合基準面３９を画定することができ、これは図２で第１大臼歯２２について例示目的で示されている。各大臼歯２２、２４の咬合基準面３９は、例えば、４つの歯尖先端２６に最も良く適合する基準面を決定する線形回帰の方法を用いてソフトウェアによって確立することができる。

小臼歯１８、２０については、咬合基準面３９は、顔面側の歯尖先端２６を通って延びる、歯の長軸に垂直な面を画定することによって、確立することができる。前歯（すなわち中央切歯１２、側切歯１４、及び犬歯１６）については、咬合基準面３９は、切縁の中央３０を通って延びる、歯の長軸に対して垂直な面を画定することによって、確立することができる。歯群１２〜２０の長軸は、技工士が歯群の画像のディスプレイを参照することによって視覚的に推測及び識別するか、又は「Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ ｔｈｅ Ｌｏｎｇ Ａｘｉｓ ｏｆ ａｎ Ｏｂｊｅｃｔ」と題する米国特許第７，０３３，３２７号（Ｒａｂｙ）に記述されている方法を用いて確立することができる。

次に、歯列弓１０の各歯１２〜２４の座標系を確立する。座標系の原点は任意の便利な場所に設置することができる。座標系の原点として可能な１つの場所は、咬合面又は辺縁隆線が歯の中間矢状面と交差する場所のような、咬合面に沿った点又は辺縁隆線に沿った点である。座標系の原点として可能なもう１つの場所は、図３を参照して以下に説明される顔面側軸点４１（「ＦＡ点」）として知られる中央位置のような歯の顔面側表面の場所である。

ＦＡ点４１の場所を決定するために、歯の中間矢状基準面４０を最初に画定する。説明を目的として、第１大臼歯２２の中間矢状面４０の縁を図３に図示する。基準面４０の配向は、ディスプレイ及び入力装置を用いて技工士が決定することができる。別のオプションとして、中間矢状基準面４０は、例えば、「Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ ｏｆ ａｎ Ｏｒｔｈｏｄｏｎｔｉｃ Ｂｒａｃｋｅｔ ｔｏ ａ Ｄｅｓｉｒｅｄ Ｍｅｓｉｏ−Ｄｉｓｔａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｗｉｔｈｉｎ ａ Ｔｈｒｅｅ−Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ（３Ｄ）Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ」と題する公開済みの米国特許出願第２００７／０２３８０６４号（Ｓｔａｒｋら）に記述されている方法を用いて、ソフトウェアによって確立されてもよい。

次に、中間矢状面と歯の顔面側表面との交差によって形成される曲線セグメントを識別することによって臨床歯冠の顔面軸（ＦＡＣＣ：Facial Axis of the Clinical Crown）を画定する。次に、ＦＡＣＣ上の咬合縁又は最咬合点及び歯冠の歯肉辺縁から等距離の点としてＦＡ点４１を画定する。次に、（ａ）座標系の原点がＦＡ点と一致し、（ｂ）水平又は近心−遠心座標軸が中間矢状面に対して垂直な方向に延び、（ｃ）縦軸又は咬合−歯肉座標軸がそれぞれ対応する歯の咬合面に対して垂直な方向に延びるように、座標系を定位置に配向且つ定着させる。

好ましくは、これより先に進む前に歯の座標系を評価して、座標系が歯列弓１０の各歯に対して適切に配向されていることを確認する。患者の歯群の形状が平均的形状から外れている場合があるので、多くの場合、この工程は望ましいと考えられる。更に、歯群は、ソフトウェアが見逃した又は検出しなかった可能性のある磨耗した部分又は欠けている部分のような異常な特徴を含む場合がある。所望により、図３に示すように、選択された座標系に整列される目に見える格子線４２を、技工士が原点の目視検査及び所望により原点の位置の任意の調整をする間にディスプレイ装置に表示することができる。また、この表示で、技工士は所望により歯２２のトルク角の検査及び調整をすることもできる。

歯の画像が、歯の一部分に欠け又は過度の磨耗が生じていることを示す場合、技工士はその歯の元の形状を推測することによってその欠けている又は磨耗した部分を交換する選択をすることができる。例えば、欠けている又は磨耗した部分を表すデータは、技工士がマウス又はジョイスティックのような入力装置を使用して手動で引き出すことができる。あるいは、コンピュータは、平均的な歯の模型を表す歯のデータファイルのライブラリを有することができ、この場合、技工士は欠けている部分又は磨耗した部分を表すデータを交換するためにそれらのファイルの全て又は一部分を使用することができる。別の代替方法として、磨耗した歯尖又は欠けている歯尖について、技工士は歯尖先端（例えば歯尖先端２６）を表す点の位置を単に調整する選択をし、新しい表面輪郭をその歯に適用するために行われることになっていたであろう工程を省くことができる。別のオプションは、最初に画定した歯尖先端を使用して咬合面を画定してから、技工士が手動で面の境界の特徴をクリック・アンド・ドラッグする手段によって、又は直接に若しくはインターアクティブ方式のＧＵＩコントロールを介して面の数値パラメータを編集することによって、又は他の手段によって、面を調整することを可能にする。

図４は、図３に示した第１大臼歯２２の図であるが、これは近心の方向で見ている。また、図４には、所望によりディスプレイ装置に表示され得るオプションの参照格子線４２も示されている。この表示で、技工士は歯尖先端２６及び歯肉片縁の中央３６として最初に選択された点の位置を検査し、必要に応じて任意の調整を行うことができる。加えて、この表示で、技工士は歯２２の長軸の角度を検査し、所望により任意の調整をして、表示されている歯２２の咬合面の図と座標系が適切に配向されていることを確認することができる。第２大臼歯２４及び小臼歯１８、２０についても様々なランドマーク及び座標系の同様の検査を実行することができる。

図５は、オプションの目に見える基準参照格子線及び歯１２のために確立された座標系と共に中央切歯１２の１つを示す顔面側の図である。この表示で、技工士は、座標系に対する歯１２の角度を評価し必要に応じて修正することにより、切縁を表す線３２と座標系が適切に整列されていることを確認することができる。この表示で、技工士は、切縁の中央３０及び歯肉辺縁の中央３６の位置も評価し、必要に応じて修正することができる。

図６は、歯の座標系及びオプションの格子と共に図５に示した中央切歯１２の遠心図であり、コンピュータと関連付けられたディスプレイ上で観察され得る。この表示で、技工士は座標系の原点の位置を検査し、必要に応じて任意に調整することができる。加えて、この表示で技工士は、その座標系に対する歯１２のトルク角度を評価し、必要に応じて任意の調整をすることができる。

図７は、コンピュータディスプレイ上に表示され得る犬歯１６の１つの図であり、舌側の方向で歯１６の方を見ている。この表示で、技工士は所望により参照格子線を使用して、歯の座標系の原点の位置を検査し、必要に応じて調整することができる。技工士はまた、最外側先端２８を表す既に選択済みの点及び歯肉辺縁の中央３６を表す点の位置、並びに座標系と歯の長軸との整列を検査し、必要に応じて修正することができる。

図８は、オプションの参照格子線と共にコンピュータディスプレイ上に表示され得る図７に示した犬歯１６の別の図であり、遠心方向で歯の方を見ている。図８に描かれている表示を用いて、技工士は、既に選択済みの歯の座標系の原点を検査し、調整することができる。技工士はまた、座標系に対する歯１６のトルク角を評価し、必要に応じて調整することができる。

各座標系がその対応する歯１２〜２４に対して適切に配向されていると技工士が満足した後、装具と歯群１２〜２４との間の相対的位置を画定するために、座標系を用いて一組の仮想歯科矯正装具を初期位置にある仮想歯群１２〜２４に設置する。装具の初期位置を選択するために様々な方法が利用可能である。例えば、施術者は、施術者が過去に使用した及び／又は施術者が他の施術者により推奨された特定の予め選択された高さにて歯群に様々な装具を設置することを選択することができる。あるいは、施術者は、製造業者によって提案された設置の高さと同一又は同様の設置の高さをそれらの装具に選択することができる。

表Ｉは、Ａｎｏｏｐ Ｓｏｎｄｈｉ博士の教示による特定の歯科矯正装具のための代表的な位置決めチャートである。表Ｉの高さは、歯の咬合面から、対応する装具のアーチワイヤスロットにおける中央位置までを測定した値である。その他の高さ又は測定手法も使用可能であり、その他のタイプの装具では特に望ましい場合がある。施術者はまた、例えば、歯群の特定の形状及び／又は処置対象の特定の不正咬合にしたがって、これらのどの高さからもずらすことを選択することができる。

図９は、仮想第１大臼歯２２に設置された代表的な仮想装具４６の図である。ソフトウェアを使用して、装具４６は表Ｉで識別された高さに設置され、この実例では大臼歯咬合面３９から３．５ｍｍである。図９の装具の高さの測定方向は、大臼歯咬合面に対して垂直の方向であり、この例では、装具４６のアーチワイヤスロット５０の底、すなわち舌側の近心−遠心及び咬合−歯肉中心から顔面方向に０．０１２５インチ（０．３２ｍｍ）に位置する点５１から決定される。図９で、文字「ｘ」は初期の、予め選択された高さである３．５ｍｍを表す。寸法「０．０１２５インチ（０．３２ｍｍ）」がこの例で使用されているのは、それが、しばしば歯科矯正処置の最終段階で使用される矩形アーチワイヤの横幅の２分の１を表し、結果的に、その長手方向軸に対して垂直な基準面で見たときに予想されるアーチワイヤの中央を表すからである。

仮想装具４６は、好ましくは接着剤の厚さを考慮した小さい寸法の許容差をもって歯２２の顔面側表面に座らされる。歯に面する装具４６の基底面の輪郭が、装具４６を受けることが意図される歯の表面の部分の輪郭と完全な一致をしない場合は、装具４６の配向を必要に応じて最適な適合の関係を表す配向に調整する。１つのオプションとして、「Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｏｒｉｅｎｔｉｎｇ ａｎ Ｏｒｔｈｏｄｏｎｔｉｃ Ａｐｐｌｉａｎｃｅ ｔｏ ａ Ｔｏｏｔｈ」と題する米国特許第７，２１０，９２９号（Ｒａｂｙら）に記述されている方法をソフトウェアによって利用して、装具４６の基底を歯の表面に座らせることができる。しかし、歯の表面に座らされたときの装具４６の初期の高さは、初期設置の高さである３．５ｍｍと等しい。

図９を参照することによって理解され得るように、予め選択された処方によって提案される装具の高さは、歯の長軸に対して平行でない顔面側の歯表面の部分に装具を設置する結果となり得、装具のアーチワイヤスロットが装具の基底に対して垂直であった場合に、その装具のアーチワイヤスロットがその歯の咬合基準面と平行でない配向になることを引き起こす可能性がある。この理由及び上述のストレートワイヤの概念により、装具４６のような装具は、装具を歯と固着することが意図される位置にて歯表面の角度と一致するように意図された角度で配向される一方でアーチワイヤスロットを水平配向に保持する、歯に面する基底面を有することが多い。具体的には、そのような装具において、歯に面する基底面の角度は、基底の中央にて基底面と正接する基準面に対して垂直に延びる基準軸が、アーチワイヤスロット５０の水平の（すなわち咬合及び歯肉）壁に対して平行でない角度で延びるように、配向される。しばしば「トルク角」と呼ばれるこの角度は、理想的な咬合を表すと考えられる数多くの模範的歯列弓の研究の後にＬａｗｒｅｎｃｅ Ａｎｄｒｅｗｓ博士によって定義されたもので、対応する歯の平均的な理想角度を表す。表ＩＩは、Ａｎｄｒｅｗｓ博士が決定した理想的なトルク値を示し、これらの値は、歯科矯正装具の歯に面する基底面の角度を選択するために製造業者によってしばしば用いられる。

技工士は、装具４６の基底面の輪郭が隣接する歯表面の輪郭と十分に一致することを視覚的に確認するために、図９に示す表示を用いることができる。また、咬合面３９に対して平行な舌側の方向で見た歯２２及び装具４６を、図１０に示すようにオプションの格子線４２と共にディスプレイで見ることもできる。所望により、図示されているように、仮想アーチワイヤ５２をアーチワイヤスロット５０内に座らせることによって、技工士に示されるアーチワイヤスロット５０の整列の表示を強調することができる。加えて、歯２２の辺縁隆線３８の高さを表す線３８’もまた、ディスプレイ装置に表示される。

装具４６のトルクが歯２２の表面との十分な適合をもたらさない場合、技工士は異なるトルク値を有する装具の選択及び／又は歯上の装具４６の位置の変更を選ぶことができる（しかしそれは、処方された装具の高さ、又は近心−遠心位置又は場合によっては先端のような他の設置ガイドラインの妥協となる場合がある）。別のオプションは、後に装具基底と歯の顔面側表面との間のくさび形の空間を接着剤で充填しそれを硬化して、カスタムブラケット基底を形成することを意図した上で、装具４６と歯との間の適合の妥協を受け入れることである。

次いで、装具４６の配向を検査して、顔面側−舌側基準軸周りの方向における装具のアンギュレーションが十分であることを確認する。これに関し、必要に応じて仮想装具４６を顔面側−舌側基準軸（図１０で５３として指定されている）を中心に回転させることによって、アーチワイヤスロット５０の長手方向軸が、辺縁隆線を表す線３８’と平行であることを確認することができる。

装具４６が辺縁隆線３８’に適切に整列していると技工士が満足したら、アーチワイヤスロット５０と辺縁隆線３８との間の距離がソフトウェアによって決定される。この距離は歯２２の中間矢状面に沿った歯２２の咬合面に対して垂直な基準軸に沿って測定され、図９では文字「ｙ」で表されている。

距離ｙに基づいて、ソフトウェアプログラムは第１及び第２の小臼歯１８、２０並びに第２の大臼歯２４のための新しい装具の高さを、第１の大臼歯２２と関連付けて決定された距離ｙに基づいて提案する。歯１８、２０、２４のための新しい装具の高さは、辺縁隆線とそれに対応する装具のアーチワイヤスロットとの間の距離として提供される。現在好ましいのは、装具のアーチワイヤスロット及び辺縁隆線と、それに対応する歯１８、２０、２４との間の距離が、第１の大臼歯２２について決定された距離ｙと同じ又はほぼ同じに設定されることである。結果として、歯１８〜２４の辺縁隆線は、アーチワイヤが水平で平坦な面に延びる処置完了時に、適切で水平な整列を為すことになる。

技工士はまた、対応する装具を伴う各歯１８、２２、２４を舌側方向で見て、必要に応じて各装具のアンギュレーションを調整することによって、装具４６に関連して説明したアンギュレーションの調整と同じように、装具を辺縁隆線に整列させる。技工士はまた、装具の位置に任意の必要な調整を施して、最終咬合のときに起こり得る他の歯群との干渉を補正する又は２つの歯間の干渉を補正する。例えば、上位の第２大臼歯は、対向する下位の大臼歯としばしば干渉する。結果的に、そのような干渉の危険性を低減するために、上位の第２大臼歯のための装具を咬合面の方へ動かし、一方、アーチワイヤスロットを辺縁隆線と平行に保つことが望ましい場合がある。

次いで、ソフトウェアは、第１の小臼歯１８に新しく提案された装具の高さと表Ｉに定められた初期の予め選択された高さとの差すなわち「Δ」を決定する。これに関し、ソフトウェアは、装具の底又はアーチワイヤスロットの舌側の近心−遠心及び咬合−歯肉中央と、歯１８の咬合面との間の、咬合面に対して垂直な方向に測定された距離を計算する。次に、装具のこの修正された高さを、第１の小臼歯のための表Ｉの値（この実例では４．０ｍｍ）と比較して、その差Δを記録する。

次に、ソフトウェアは、残りの歯、すなわち中央切歯１２、側切歯１４、及び犬歯１６の装具のために提案された修正された高さを決定する。例示を目的として、近心方向で見た犬歯１６を図１１に図示する。加えて、仮想犬歯装具５４が犬歯１６の表面に設置されている。この実例では、装具５４は、図１１で歯の咬合面３９の高さから「ｚ」として指定された距離にて歯１６に位置決めされている。この例の距離ｚは、表Ｉに定められたような最初に予め選択された高さ（すなわち４．０ｍｍ）を、第１小臼歯のために決定された差すなわちΔによって調整することによって決定される。例えば、第１小臼歯１８のために計算された差すなわちΔが０．３ｍｍであれば、新しく提案される図１１の装具５４の高さｚは咬合面から４．３ｍｍである。

その後、技工士は顔面側から舌側方向を見た犬歯１６を見ることによって、装具５４のアンギュレーションを評価することができる。例えば、技工士は装具５４の側部又はタイウィング（tiewings）を歯１６の長軸と平行になるように整列するよう望んでもよい。追加的オプションとして、ソフトウェアは、米国特許第７，０３３，３２７号（Ｒａｂｙ）に記述されている方法と同様の方法を用いて歯１６の長軸を表示してもよい。

仮想装具はまた、犬歯１６と関連して説明した方法と同様の方法で中央切歯１２及び側切歯１４に設置することができる。しかし、より満足のいく最終的な歯の位置を処置完了時に達成するためには、犬歯のための装具と比べて、中央歯及び側歯のための装具は対応する切縁により近い位置に設置することが望ましい場合がある。したがって、ソフトウェアは、犬歯のための装具の高さに対する中央歯及び側歯のための装具の高さを決定するために、予め選択されたルールを用いることができる。例えば、犬歯１６のための新しい装具の高さを決定するために使用される差すなわちΔを、中央装具及び側装具については０．５ｍｍ減らすことによって、そのような装具をその対応する歯の咬合面に更に０．５ｍｍ近づけて配置するようにすることができる。これに関し、中央切歯１２、側切歯１４、及び犬歯１６には辺縁隆線がないので、これらの歯のための装具の高さは、歯の咬合面を基準として確立される。

装具が仮想歯群１２、１４に初期配置されると、技工士は、舌側方向に見た顔面側の図からその配置を評価することができる。歯群１２、１４が明確に画定された切縁を有する場合、技工士は、必要に応じて装具のアンギュレーションを調整して、装具の長手方向軸を対応する各歯の切縁線３２に整列させるように選ぶことができる。代替手段として、及び切縁が明確に画定されていない場合のオプションとして、装具の長手方向軸（所望により、描線によって可視化される）を歯の長手方向軸に整列させる。

所望により、上記の工程は下位アーチについて最初に実行され、次いで上位アーチについて実行される。各アーチについて、それらの工程を両方の四分円に対して同時に実行することができ、結果を平均化することによって、各歯の装具の高さを対向する四分円における同じ歯と同一にすることができる。しかし、場合によっては、例えば対向する四分円にある同じ歯の形状が有意に異なるような場合には、平均化した結果を使用することを避けることが好ましい場合がある。

所望によりソフトウェアは、技工士又は歯科矯正医が、提案された装具の設置に基づいて望まれる最終的な位置に動かされた仮想の歯群を見ること、及び直線のアーチワイヤに沿って装置が移動させられたときの辺縁隆線の整列への影響を見ることを可能にすることができる。好ましくは、技工士又は歯科矯正医は、少なくとも４つの表示、すなわち、装具なしの初期配向、装具を伴う初期配向、装具を伴う最終配向、及び装具なしの最終配向において歯群を観察することができる。それらの画像の１つ以上を見た後、技工士又は歯科矯正医は、１つ以上の装具の提案された位置を変更することを選択することによって、特定の患者に望まれる効果を達成することができる。

追加的なオプションとして、ソフトウェアは、歯科矯正医又は技工士が異なる処方値（トルク又はイン／アウトなど）を有する別の装具と１つ以上の装具を交換して、直線アーチワイヤに沿って装具及び歯群が移動したときに異なる処方が辺縁隆線に与える効果を視覚化することを可能にし得る。更なるオプションとして、「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｓｅｌｅｃｔｉｎｇ ａ Ｐｒｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ ｆｏｒ ａｎ Ｏｒｔｈｏｄｏｎｔｉｃ Ｂｒａｃｅ」と題する米国特許第６，７３３，２８９号（Ｍａｎｅｍａｎｎら）に記述されている方法による、重ねてコントラストするやり方で、元の装具及び新しい装具の効果を視覚的に比較することができる。

数多くの代替方法が可能である。例えば、表Ｉに示すような歯群の歯尖から測定された、予め選択された装具の高さの表を使用する代わりに、施術者は、辺縁隆線３８に対する第１大臼歯２２のための装具の高さを選択することを選ぶことができる。次いで、ソフトウェアは、辺縁隆線の整列に基づいて残りの臼歯群のために提案される装具の位置、及び前装具と後装具との間の予め選択された関係に基づいて前歯のために提案される装具の位置を決定することができる。更に別のオプションとして、ソフトウェアはまず歯２２の顔面側表面の幾何学中心、すなわち歯２２のＦＡ点の位置で第１大臼歯２２に装具４６を設置することができる。この初期位置から、ソフトウェアは辺縁隆線３８からの装具４６の高さを計算することによって、残りの装具のために提案される位置を決定することができる。追加的なオプションとして、施術者は、第１大臼歯２２以外の臼歯のための辺縁隆線に対して選択された装具の高さを提供することを選択するか、ＦＡ点を決定するようソフトウェアに促し、第１大臼歯２２以外の臼歯に第１の装具を仮想配置することを選択することができる。しかし、第１大臼歯２２は歯群を動かす目的のための「アンカー」歯として考慮されることが多いので、装具の位置を決定するための第１の歯として第１大臼歯２２を使用することは多くの施術者にとって好ましい可能性がある。更に、欠けている又は歯茎から完全に出ていない可能性のある他の歯に比べて、第１大臼歯２２は、通常、歯科矯正処置を求める患者の咬合内に存在する。

好ましくは、ソフトウェアはまた、デジタルデータファイルを使用して、各装具の提案される高さとそれに対応する咬合面との間の距離を計算する。そして、処置の過程中に装具の再固着が必要な場合に、それらの距離を施術者に提供することができる。これらの距離はまた所望により、再固着の手順が行われる間に装具の位置決めを容易にするためのジグ又は他の設置装置を構築するのに使用することができる。

追加的な代替手段として、本発明は、処置計画、装具在庫管理、及び／又は装具発注のためのソフトウェアのグラフィカルユーザーインターフェイス（「ＧＵＩ」）ツールに組み込むことができる。そのようなソフトウェアでは、施術者は、そのソフトウェアの使用を容易にするために、装具、装具の高さ、及び他の情報に関するその施術者自身の好みを入力することができる。

本発明は、決定された位置を使用して固着装置内の装具の適切な設置を確保することができるので、トランスファートレイ及びジグのようなインダイレクトボンディング装置の製造中に特に有用である。施術者は、例えば、設置情報を様々な歯の歯尖、咬合面、又は切縁からの測定値の観点から製造業者に提供することを好む場合がある。そこで、本発明の原則を使用して、製造業者又は施術者は、適切な辺縁隆線の整列を確認し所望により修正された設置情報を提案するために、施術者の設置情報を利用することができる。

好ましくは、修正された設置情報は、装具を設置するための基準点として歯尖、切縁、及び／又は咬合面を利用する一組の装具の高さという形式で施術者に提供される。そのような実行は、処置の過程中に装具が自然に及び意図されずに患者の歯から外れた場合に施術者が対処するのを助ける。そのような場合に、施術者は、辺縁隆線の位置を求め装具を辺縁隆線から特定の距離に位置決めする困難な手順の試みを必要とせずに、再固着処理の間に従来の高さゲージを使用して装具を設置することができる。

本発明はまた、基準点として歯尖又は切縁を用いる高さゲージを用いて歯群の表面に装具が位置決めされるダイレクトボンディング法を使用する施術者にも有用である。ソフトウェアは、修正された設置情報を、歯尖、切縁又は咬合面からの距離の観点から提供するので、従来の高さゲージを使用して装具を歯群に設置及び固着させることができる。

図１２は、本発明の方法を実行するために使用できる代表的なシステム５１のブロック図である。システム５１は、デジタルデータファイルを保管するためのメモリ５５を有するコンピュータ５３を含む。コンピュータ５３は、歯科矯正装具の位置を決定するためにデータファイルを分析し上述の工程を実行するソフトウェアプログラム５６を含む。ディスプレイ５８は、図１〜１１に表されているような歯群の表示を含む様々な画像を提供するためにコンピュータ５３に動作可能に接続される。マウス及びキーボードのような入力装置６０もまた、画像を操作するため及び様々なコマンドを入力するためにコンピュータ５３に接続される。

システム５１は、Ｂｒｏｎｔｅｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．（マサチューセッツ州Ｌｅｘｉｎｇｔｏｎ）からのＬａｖａブランドのチェアサイド（chairside）用口腔内スキャナのようなスキャニング装置６２を更に含む。所望により、スキャニング装置６２は、施術者のオフィスに置かれ、インダイレクトボンディング装置を作製するための遠隔の製造施設に置かれているコンピュータ５３にインターネットを介して動作可能に接続される。しかし、好ましくは、施術者のオフィスはまた、施術者が様々な提案された装具位置を評価し、予想される最終的な歯の位置を観察し、所望により任意の修正を行なうことができるように、コンピュータ端末を含む。

上述の特許及び特許出願の全ては、本明細書において参照により本開示に明示的に援用される。更に、数多くの代替方法もまた可能である。したがって、本発明は、上述した現在の好ましい実施形態の記述に限定されず、むしろ、以下の請求項の公正な範囲によって限定されると捉えられるべきである。

Claims (2)

1. 歯科矯正装具の位置を決定するためのシステムであって、
   演算装置と、
   前記演算装置上で実行するソフトウェアと、
   を備え、
   前記ソフトウェアは、
   歯列弓の歯群の形状を表すデジタルデータファイルを得るステップと、
   前記歯列弓の第１の歯及び第２の歯の辺縁隆線の高さを決定するために前記デジタルデータファイルを使用するステップと、
   前記歯列弓の第１の歯のための装具の高さを選択するステップと、
   前記第１の歯のために選択された装具の高さと前記第１の歯の辺縁隆線の高さとの間の距離を計算するステップであり、装具の高さが選択された後に前記距離が計算される、ステップと、
   前記計算された距離に少なくとも部分的に基づいた第２の歯の辺縁隆線の高さからの距離にて、第２の歯のための装具の高さを提案するステップと、
   を可能にする、システム。
2. 前記ソフトウェアは、
   （ａ）前記歯列弓の前記第１及び第２の歯を含む多くの歯群のための既定の処方を選択するステップであって、前記処方は、前記処方における対応する歯のそれぞれについて装具の高さと咬合面の高さとの間の処方された距離を含む、ステップと、
   （ｂ）前記第１の歯の装具の高さと前記第１の歯の咬合面の高さとの間の距離、又は前記第２の歯の提案された装具の高さと前記第２の歯の咬合面の高さとの間の距離のいずれかの距離を決定するステップと、
   （ｃ）ステップ（ｂ）で決定された距離と、ステップ（ａ）の前記既定の処方による同じ歯のための処方された距離との間に差がある場合に、その差を計算するステップと、
   （ｄ）前記既定の処方による少なくとも１つの他の歯の前記装具の高さと前記咬合面の高さとの間の前記処方された距離を、ステップ（ｃ）で得られた差を使用して修正するステップと、
   を可能にする、請求項１に記載の歯科矯正装具の位置を決定するシステム。

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