JP5857041B2 - 歯列矯正装具用の個別化された治具及びその治具と基部とブラケットとにより形成されるアセンブリ - Google Patents

Description

本発明は、主に舌側技法、すなわち装具が目につかない歯の後面に配置される場合に使用されることを意図した、患者を治療するための個別化された歯列矯正装具の作製に関する。

かかる装具は、従来、以下を含む：
−少なくとも１本の歯列矯正用ワイヤ、すなわち、歯を「間違った位置」と称されるその当初の不満足な位置から、「矯正された位置」と称される最終的な満足な位置に動かす傾向を有する力を歯に加える金属ワイヤ；及び
−歯列矯正用ワイヤを受け入れる少なくとも１つの溝を各々が備える一連のブラケット；これらのブラケットは、治療中に歯を間違った位置から矯正された位置に動かすために必要な回転力を歯列矯正用ワイヤが歯に伝達することを可能にする特定の位置で、個々に患者の歯に固定される。

通常、１つ以上の溝を各々が備える単一の一連のブラケットと共に、１本以上の歯列矯正用ワイヤが使用される。
舌側歯列矯正技法は、装具が外からほとんど見えない点が審美的に有利であり、１９７０年頃に開発が始まった。しかしながら、当時の技法はもっぱら手動での装具の設計及び製作に頼るもので、その使用は極めて複雑であった。これは、治療の成功に重要な要素が、歯に対する、特にその回転中心に対するブラケット及びその溝の正しい位置決めであるためである。これは、この位置によって、対応する歯にかかる力の向き、ひいては最終的な矯正された位置にあるときの種々の空間的方向における歯の向きが決まるためである。この位置決めは、装具が歯の前面に配置される唇側又は前庭側技法と比べて、舌側技法で達成する方がはるかに困難であり、なぜなら歯の後面はアンギュレーションが大きいためである。このアンギュレーションが、唇側技法の場合と比べてブラケットに対して歯の回転中心からより離れている。これは、ブラケットの位置決めにおける僅かな誤差でも溝が正しくない位置となり、ひいては装具が求められる歯の位置矯正を提供できなくなり得ることを意味する。

従って、ブラケットを極めて正確に位置決めすることが、特に、内側面の形状が小臼歯及び大臼歯と比べてより複雑で変化に富む切歯及び犬歯に対しては重要である。
この位置決めは、通常、一般に矯正歯科医が治具と呼ぶ装置によって達成され、その一例が特許文献１に記載されている。この治具はプラスチック材料ブロックからなり、このブロックは、その下面又は上面に、所与の歯の端部を中に挿入することができるような構成の格納部を備える。この挿入は、各歯の形態が患者の歯列弓の印象から予め個々にデジタル化され、且つその形態がブロック製作機械の制御ソフトウェアにデジタル的に送り込まれている場合に限り、正確且つ治療の成功に有効な方法で可能である。従ってブロックは、歯の端部を正確に挿入することができる空洞を備えて作製される。ブロックはまた、互いに直角の３つの連続するセクションを有するフック形状の支持部材も含む。第１のセクションはブロックを挿通し、適切なオリフィスに滑り込む。第３のセクションは、その端部がブラケットの溝に挿入されるように付形され、従ってブラケットの装着時は溝に保持され、ブラケットが装着された後は溝から容易に外される。第２のセクションは他の２つをつなぎ合わせる。ブラケットを装着するためには、これを支持部材の端部に配置し、ブロックを歯に被せ、及び支持部材に牽引力を加えることにより、予め歯列矯正用接着剤でコーティングされた基部にブラケットの底面を押し付ける。接着剤が重合すると支持部材がブラケットから分離され、ブロックが取り外される。

しかしながら、この装置は数多くの欠点を有する。ブロック及び支持部材はかさ高いため、装着し難く、且つ患者にとって不快となる。さらに、ブラケットの位置決め精度が必ずしも十分とは限らない。一方で、ブロックは歯の上部分のみを包み込み、なぜならブロックは、ブラケットの装着を妨げないように、後面の大きい部分を被覆することができないためである。従って、操作中のブロックの位置決めにおける遊びが比較的大きくなり得る。他方で、装置の多部品構造は、様々な構成要素の設計及び製作における不正確さが蓄積することを意味する。

米国特許出願公開第２００９／０１３６８９０号明細書

本発明の目的は、上記に示した欠点を有しないとともに、患者にとって最小限の不快感で、且つ施術者にとって人間工学的な装着手技で、ブラケットの極めて精密な位置決めが可能な治具の新しい設計及び製作方法並びに得られる治具を提供することである。

この目的のため、本発明は、歯列矯正装具の一部を形成するように意図されたブラケットを担持する基部を歯に配置するための個別化された治具において、
−前記治具が、歯の自由縁並びにその前面及び後面の少なくとも一部分を被覆する、前記歯に被せるキャップであって、前記キャップが、歯の前面及び後面のうち一方の少なくとも一部分を被覆する前部、歯の前面及び後面のうち他方の一部分を被覆する後部、及び前部と後部との間に画定される空間であって、歯の形状に対応する形状の空間を有するキャップであること；及び
−前記後部が少なくとも１つの突端を有し、前記少なくとも１つの突端を含む前記後部の輪郭が、前記基部の上部の輪郭に対応する形状を有することにより、前記治具がブラケットと接触せずに前記基部に嵌合すること
を特徴とする治具を提供する。

治具は、施術者が治具を把持してそれを配置するための手段を含み得る。
治具は、歯に配置される前に基部を取り囲むように基部に取り付けられることを可能にし、且つ基部が歯に装着された後は基部から取り外されることを可能にする手段を含み得る。

治具は、基部の少なくとも一方の側縁の少なくとも一部分及び可能な限り歯の切縁の近くに置かれるように意図される基部の長手方向縁部の少なくとも一部分を覆って基部を取り囲むように意図された基部用格納部を含み得る。

治具は、基部上の少なくとも１つの突出部又は格納部に対応するように意図される少なくとも１つの格納部又は突出部を含み得る。
本発明はまた、歯列矯正装具に含まれるように意図されるブラケットを担持する個別化された基部と、基部を対応する歯に対して正確に位置決めするように意図される治具とから形成されるアセンブリであって、治具が、上記のタイプの個別化された治具であることを特徴とするアセンブリも提供する。

前記基部は舌側歯列矯正装具用に意図され得る。
前記基部は前庭側歯列矯正装具用に意図され得る。

理解されるであろうとおり、本発明は、各歯について、以下の特徴を有する個別化された治具を設計することにある：
−治具が、歯の自由縁並びにその前面及び後面の少なくとも一部分を被覆して、関係する歯に被さる；
−治具が、基部の少なくとも一方の縁部の少なくとも一部分、例えばその近遠心縁（側方縁部）の一方の一部分、その近遠心方向の双方の縁部の一部分又は歯の自由縁に近いその咬合縁（長手方向縁部）の少なくとも一部分を覆って基部に嵌合することができるような形状を有する；これにより、治具と、ブラケットが予め固定されているか、又はブラケットがその一体部分である基部との精密な相対的位置決めが可能となる；
−詳細な一実施形態において、治具は、基部とブラケットとのアセンブリを装着した後に基部と治具とを分離できるように基部を治具に固定する、例えば挟圧する手段を含む。

本発明は、以下の添付の図を参照して提供される以下の説明を読むと、さらに良く理解され得る。

本発明の治具の構成の第１の例及び治具に固定されることによって歯に位置決めされる基部を示す。 本発明の治具の構成の他の例を、関連する基部と共に示す。 本発明の治具の構成の他の例を、関連する基部と共に示す。 本発明の治具の別の構成を示し、これは事実上、図１に示される治具の半分と同じであり、到達が困難な歯に対して用いられることが意図される。 本発明の変形例を側面図で示し、ここで治具は、施術者が治具を把持し易くする装置を含む。

本発明はさらに、上記のタイプの個別化された治具の設計方法において、
−間違った位置にある患者の歯列弓及び歯の印象から模型が作製されること；
−模型から物質的（ｈａｒｄｗａｒｅ）又は仮想的セットアップが作製されること；
−セットアップが物質的な場合、そのコンピュータ画像が作成されること；
−歯列矯正装具に組み込まれることが意図された、基部とブラケットとにより形成されるアセンブリが、処置される各歯についてデジタル設計されること；及び
−歯の前面及び後面の少なくともそれぞれの一部分を覆って延在して歯に被さるように意図されるキャップが、処置される各歯についてデジタル設計されること
を特徴とする方法を提供する。
前記歯について既に設計された基部の輪郭に対応する輪郭の空間が、キャップからデジタル的にサブトラクトされ得る。
本発明はさらに、上記のタイプの個別化された治具の設計方法において、
−間違った位置にある患者の歯列弓及び歯の印象から模型が作製されること；
−模型のコンピュータ画像が作成されること；
−歯列矯正装具に組み込まれることが意図された、基部とブラケットとにより形成されるアセンブリが、処置される各歯についてデジタル設計されること；及び
−歯の前面及び後面の少なくともそれぞれの一部分を覆って延在して歯に被さるように意図されるキャップが、処置される各歯についてデジタル設計されること
を特徴とする方法を提供する。
前記歯について既に設計された基部の輪郭に対応する輪郭の空間が、キャップからデジタル的にサブトラクトされ得る。
本発明はさらに、上記のタイプの治具の作製方法において、前記治具が、前述の方法のいずれかによりデジタル設計されることを特徴とする方法を提供する。
本発明はさらに、上記のタイプの治具の作製方法において、前記治具に対応するブラケットが一部を形成しなければならない歯列矯正装具の全体がデジタル設計及び製作され、前記装具が、物質的なセットアップ上又は間違った位置にある患者の歯を含む歯列弓の印象上で位置決めされ、前記装具と前記セットアップ又は前記印象とにより形成されるアセンブリがデジタル化され、前記治具が前記デジタル化からデジタル設計され、及び前記治具が、例えばレーザー焼結型高速プロトタイピングにより作製されることを特徴とする方法を提供する。
次に本発明の非限定的な一実施形態を説明する。
第１の工程は、間違った位置にある患者の歯列弓及び歯の石膏模型を作ることである。次に、公知の方法で、矯正歯科医が「セットアップ」と称するもの、すなわち目標の矯正位置にある歯を含む歯列弓の物質的表現が作製される。この目的のため、歯が前述の模型から一つ一つ切り離され、そのそれぞれの目標とする矯正位置に置かれる。

次にこのセットアップのコンピュータ画像が作成される。
言うまでもなく、セットアップは代わりに全て仮想的であってもよく、これは本治具の設計及び使用の原理を何ら変えるものではない。

次に、公知の方法を用いて、例えば国際公開第０３／０６８０９９号又は国際公開第２００９／０５６７７６号に記載されるとおり、基部とブラケットとにより形成されるアセンブリが各歯についてデジタル設計される。基部の一方の面が歯の内側面に嵌合し、ブラケットが基部の他方の面に選択された位置で固定される。以下の解決策は、本発明との関連において代替可能な様々な方法で採用することができる：
−ブラケットは、装具の設計時にブラケットのコンピュータライブラリから選び取られた、「大量生産型」のブラケット、すなわち規格形状及び規格寸法を有するものであってもよい；又は
−ブラケットは「特注で」設計及び作製されてもよい。

ブラケットと基部との間に中間部品もまた提供されてもよく、この中間部品は、それがない場合には、治療の終了時に矯正された位置にある対応する歯と治療中にブラケットの溝を挿通して治療終了時にその初期形状に戻っている歯列矯正用ワイヤとの間に空いたままとなり得る空間に対応する幾何形状を有する（国際公開第２００９／０５６７７６号を参照のこと）。

本発明との関連では、基部、ブラケット及び任意の中間部品が個別に設計及び製作されるか、又は一体に接合される個々の部品として設計及び製作されるかは重要でない。本発明との関連において重要なことは、歯列矯正用ワイヤの構成（いわゆる「直線ワイヤ」型で、ひいては実質的に単一の平面に延在するか、又は３つの空間的方向に延在してもよい）を含む装具のデジタル設計が、基部及びブラケットを含むアセンブリの形状及び寸法の定義であって、歯列矯正用ワイヤと協働して各歯が治療終了時にその矯正された位置に動かされるような各歯に対するブラケットの溝の正しい位置決めを達成する定義、並びに基部の輪郭の定義をもたらすことである。

次に本発明の治具は、以下の方法で設計される。歯に被さり、歯の前面及び後面の少なくともそれぞれの一部分を覆って延在するように意図されるキャップが設計される。次に既に設計された基部の輪郭に対応する輪郭の空間が、歯の後面を覆って延在するように意図されるキャップの一部からデジタル的にサブトラクトされる。このサブトラクションの結果が、基部及び基部が担持するブラケットを治具に固着した後、及び治具を歯の所定位置に置いた後に、基部が歯の後面において高い精度で正確な目標位置となるための、治具に付与されるべき外部構成である。基部に予めコーティングされている接着剤又は任意の他の固着手段が基部を歯に固着し、その後、治具は取り外され得る。

或いは、基部と嵌合する治具の縁部は、前述のサブトラクションを実施することなく直接設計されてもよい。
治具を歯に設置する前に、基部が治具に挟み付けられるか、又は任意の他の手段により固定され得る。基部及び治具の正確な構成は、この固定を可能にするように適合され得る。この点について、治具を歯に設置する前に基部を治具に固定することは、必須ではない。また、初めに治具の歯への設置を進め、次にこの目的のために治具に提供される空間の縁部に基部を当接させて基部を歯に適用することも完全に実現可能である。

治具は、高速プロトタイピングレーザー焼結法により２０μｍ程度の寸法精度で最適に作製される。他の高速プロトタイピング法、例えばプラスチックプロトタイピング、ロストワックスプロトタイピング等が用いられてもよい。現在のところ、レーザー焼結が最も高い精度を提供する。

基部とブラケットとのアセンブリの優れた位置決め精度を保証することに加え、本発明の治具は、口腔内で極めてコンパクトであるという先行技術の治具に優る利点を有する。その壁は厚さ１ｍｍ未満（例えば０．６ｍｍ）と、極めて薄く作られ得る。先行技術のブロックの形態の治具と比較して（米国特許出願公開第２００９／０１３６８９８号明細書を参照のこと）、本発明の治具ははるかにコンパクトで、従って歯列矯正装具の装着時の患者の不快感がはるかに小さく、矯正歯科医にとっては、最初に既に装着済みの治具を取り外すことなしに基部を他の歯に装着するためのスペースがより多く確保される。

本発明の治具の構成の例が、様々な図により図解的に示される。
図１は、切歯（図示せず）に被せることが意図される治具１を示し、切歯は、治具の前部３と後部４との間に画定される空間２に受け入れられなければならない。図示されるとおりの空間２の形状は極めて概略的なもので、歯の形状に正確に対応する実際の形状と比べると単純化されていることが理解されなければならない。示される例では、前部３が歯の前面の比較的大きい割合を被覆する。本発明の治具の後部４は、歯に装着される基部６を嵌め込む、例えば挟み込むことができるように適合された輪郭のノッチ５を含み、基部６は、歯列矯正用ワイヤを挿入するための溝８を備えたブラケット７を担持する。既述のとおり、このノッチ５の構成は、直接設計することによるか、又は装具の設計中にデジタル的にサブトラクトすることによって得られたものであり得る。

図１において、ノッチ５は、基部６の上縁９及び各側縁１０、１１の一部分を捕捉する格納部を形成する。
図２において、治具１の後面４は、基部６用の格納部を画定する突端１２、１３、１４を有する三叉の形状である。基部６の上縁９は、三叉の中心突端１３を受け入れる中心ノッチ１５を有し、三叉の側方の突端１２、１４が基部６の側縁１０、１１の上部の一部分を覆ってそれらを囲む。

図３において、治具１は図２の治具と同様であり、但しその後面４が１つの突端１６のみを含み、その突端１６を覆って基部６の上縁９のノッチ１７が置かれる点は異なる。基部６の側縁１０、１１は、治具１とのいかなる接触も全く有しない。

図４において、治具１は原則的に図１の治具と同じであり、但しそれが歯の実質的に一方の長手方向半分のみを被覆するように設計される点は異なり、すなわち、基部６の一方の側縁１１及び上縁９の半分のみが治具と接触する。かかる構成は、有利には、その間違った位置にある患者の対応する歯が隣接する歯と大きい重なりを有し、そのため図１の治具１の装着に十分なスペースが確保されないときに用いられ得る。当業者には明らかであろうとおり、図２及び図３の実施形態もまた、図示されるとおりの治具を装着するために十分な空間がない場合には、同様の方法で適合され得る。このように改良された治具１は、その装着に利用可能なスペース又は治具の設計上の他の制約に従い、歯の半分より僅かに大きい、又はそれより僅かに小さい幅を有し得る。

提供した説明は、舌側歯列矯正装具の一部を形成するように意図された基部及びそのブラケットを配置することを目的とする治具に関する。しかしながら本発明は、当業者に明らかであろう適合を条件として、前庭側技法で使用することができる。

前庭側装具用に意図されるブラケット７にとって最も重要なことに、基部６は、特に厚さの点で、小さいものであり得ることが理解されなければならない。
図５において、治具１はその内側面に、外科医が治具１を操作し易いようにする把持部材として働くボール１８を有する。この把持部材は、リング、ロッド、立方体等の任意の形状であってもよく、又は器具を用いた治具１の把持を可能にする任意のより複雑な形状であってもよい。把持部材は、歯及び／又は隣接する治具と接触しない位置である前面（又は前庭側技法で使用される治具の場合には後面）のいずれに配置されてもよい。

施術者が所望する場合、いずれの場合にも治具全体を完全に「特注」で作製することにより、ブラケットの「初回装着」、すなわち治療の初期段階における装着が可能である。ある場合には、この特徴により、施術者が最も到達が困難な歯への１つ以上のブラケットの装着を見送らなければならないことが回避され得る。これは治療を大幅に速める。

或いは、治具の設計は、セットアップに基づくのでなく、間違った位置にある歯を含む歯列弓の模型に基づいてもよい。これは、治具の装着に利用可能な空間がより明確に分かること、及び図４に示されるものなどの特定の形状を治具に付与すべきか否か、並びに把持部材がある場合、それに最良の位置が推測されることが有利である。

別の変形例は、例えば、国際公開第２００９／０５６７７６号に記載される原理に従い歯列矯正装具（ブラケット、基部及び歯列矯正用ワイヤ）を設計及び製作し、物質的なセットアップ上又は間違った位置にある歯を含む歯列弓の模型上で位置決めし、次に全てをデジタル化し、及び次にデジタル化画像から本発明の治具を設計することを伴う。最後に、記載される方法の一つによって治具が作製される。

Claims (9)

1. 歯列矯正装具の一部を形成するように意図されたブラケットを担持する基部を歯に配置するための個別化された治具において、
   −前記治具が、歯の自由縁並びにその前面及び後面の少なくとも一部分を被覆する、前記歯に被せるキャップであって、前記キャップが、前記歯の前面及び後面のうち一方の少なくとも一部分を被覆する前部、前記歯の前面及び後面のうち他方の一部分を被覆する後部、及び前記前部と前記後部との間に画定される空間であって、前記歯の形状に対応する形状の空間を有するキャップであること；及び
   −前記後部が少なくとも１つの突端を有し、前記少なくとも１つの突端を含む前記後部の輪郭が、前記基部の上部の輪郭に対応する形状を有することにより、前記治具がブラケットと接触せずに前記基部に嵌合すること
   を特徴とする治具。
2. 前記治具を配置するために、施術者によって把持される手段を備えることを特徴とする、請求項１に記載の治具。
3. 前記基部の少なくとも一方の側縁の上部及び可能な限り歯の切縁の近くに置かれるように意図される前記基部の長手方向縁部の少なくとも一部分を覆って前記基部の上部を取り囲むように構成された前記基部用の格納部を含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の治具。
4. 基部上の少なくとも１つの突出部又は格納部に対応するように構成された少なくとも１つの格納部又は突出部を含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の治具。
5. 舌側歯列矯正装具用の請求項１〜４のいずれか一項に記載の治具。
6. 前庭側歯列矯正装具用の請求項１〜４のいずれか一項に記載の治具。
7. ブラケットを担持する個別化された基部と、前記基部を対応する歯に対して正確に位置決めするための治具とから形成される歯列矯正用アセンブリにおいて、前記治具が、請求項１〜６のいずれか一項に記載の個別化された治具であることを特徴とする歯列矯正用アセンブリ。
8. 前記基部が前記治具に対して取外し可能に固定される、請求項７に記載の歯列矯正用アセンブリ。
9. 前記治具が、前記後部の中央から突出する突端を含み、前記基部が、前記後部の中央から突出する突端の輪郭に対応する輪郭を有するノッチを含む、請求項７又は８に記載の歯列矯正用アセンブリ。

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