KR20230004616A - 치열 교정 장치를 설계하는 방법 - Google Patents
치열 교정 장치를 설계하는 방법 Download PDFInfo
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Abstract
치열 교정 장치, 시스템 및 방법이 본 명세서에 개시되어 있다. 일부 예에서, 치열 교정 장치는 환자의 치아에 인접하도록 구성된 고정기구 및 상기 고정기구로부터 멀어지게 뻗어 있으며 상기 고정기구에 결합된 복수의 아암을 포함할 수 있고, 상기 아암은 환자의 치아에 고정되도록 구성되어 있다. 본 기술의 실시례에 따르면, 치열 교정 장치의 설계형태를 결정하기 위한 방법은 해부학적 구조 디지털 모델에 기초하여 장치 디지털 모델을 가상으로 변형시키는 단계와, 가상 변형의 출력에 기초하여, 하나 이상의 디지털 모델을 수정하거나 치열 교정 장치의 최종 설계 형태를 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 하나 이상의 디지털 모델이 수정되면, 최종 설계 형태가 생성될 때까지 상기 방법이 반복된다.
Description
본 출원은 2020년 5월 2일자로 출원된 미국 가특허출원 제62/704,293호와, 2020년 5월 2일자로 출원된 가특허출원 제62/704,295호에 대한 우선권 주장 출원이며, 상기 문헌들의 전체 개시내용은 인용에 의해 본 명세서에 포함되어 있다.
본 출원은 또한 아래의 출원들: 발명의 명칭이 치열 교정 장치 및 관련 시스템과 사용 방법(ORTHODONTIC APPLIANCES AND ASSOCIATED SYSTEMS AND METHODS OF USE)이고 2020년 1월 1일자로 출원된 미국 가특허출원 제62/956,290호; 발명의 명칭이 치과 장치, 시스템 및 방법(DENTAL APPLIANCES, SYSTEMS AND METHODS)이고 2020년 5월 2일자로 출원된 미국 특허출원 제16/865,323호; 발명의 명칭이 치과 장치, 시스템 및 방법(DENTAL APPLIANCES, SYSTEMS AND METHODS)이고 2020년 5월 2일자로 출원된 국제특허출원 PCT/US2020/31211호; 발명의 명칭이 치과 장치 및 관련 시스템과 사용 방법(DENTAL APPLIANCES AND ASSOCIATED SYSTEMS AND METHODS OF USE)이고 2020년 5월 2일자로 출원된 미국 특허출원 제15/929,443호; 발명의 명칭이 치과 장치 및 관련 시스템과 사용 방법(DENTAL APPLIANCES AND ASSOCIATED SYSTEMS AND METHODS OF USE)이고 2020년 5월 2일자로 출원된 미국 특허출원 제15/929,444호; 발명의 명칭이 치과 장치 및 관련 시스템과 사용 방법(DENTAL APPLIANCES AND ASSOCIATED SYSTEMS AND METHODS OF USE)이고 2020년 5월 2일자로 출원된 국제 특허출원 PCT/US2020/70017호; 발명의 명칭이 치과 장치와 관련 제작 방법(DENTAL APPLIANCES AND ASSOCIATED METHODS OF MANUFACTURING)이고 2020년 5월 2일자로 출원된 미국 특허출원 제15/929,442호; 그리고 발명의 명칭이 치과 장치와 관련 제작 방법(DENTAL APPLIANCES AND ASSOCIATED METHODS OF MANUFACTURING)이고 2020년 5월 2일자로 출원된 국제특허출원 PCT/US2020/70016호와 관련이 있으며, 이들 출원 각각은 그 전체 개시내용이 인용에 의해 본 명세서에 포함되어 있다.
본 기술은 치열 교정 분야에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 치열 교정 장치를 설계하고 제작하는 장치, 시스템 및 방법에 관한 것이다.
치열 교정술에 있어서 공통의 목표는 환자의 치아를 치아가 최적으로 그리고 심미적으로 기능하는 위치로 이동시키는 것이다. 치아를 이동시키기 위해서, 치열 교정 전문의는 치아의 초기 위치와 원하는 종결 위치 사이의 일련의 교정 경로를 결정하기 위해 환자의 치아의 복수의 스캔 및/또는 의치 틀(impression)을 얻는 것으로 시작한다. 그런 다음 치열 교정 전문의는 두 가지 주요 장치 유형: 즉, 교정기 또는 정렬기 중의 하나에 환자를 맞춘다.
종래의 치아 교정기는 브래킷과 치아의 전면을 가로질러서 배치된 치열궁선(archwire)으로 이루어져 있으며, 탄성 타이 또는 결찰 와이어로 치열궁선을 브래킷에 고정시킨다. 몇몇 경우에는, 타이나 와이어 대신에 자가 결찰 브래킷을 사용할 수 있다. 치열궁선의 형상과 강성(stiffness)뿐만아니라 치열궁선-브래킷 상호작용이 치아에 가해지는 힘과 이로 인한 치아 이동의 방향과 정도를 결정한다. 치아에 원하는 힘을 가하기 위해, 치열 교정 전문의는 종종 손으로 치열궁선을 구부린다. 치열 교정 전문의는 정기적인 치료 예약을 통하여 환자의 진행 상황을 모니터링하며, 그동안 치열 교정 전문의는 치료의 진행 상황을 시각적으로 평가하고 치열궁선(예를 들면, 새로운 만곡부)을 손으로 조정하고 및/또는 브래킷을 교체하거나 위치조정한다. 조정 과정은 시간이 많이 걸리고 환자에게 지루하며 치료 예약 후 며칠 동안 환자의 불편함을 초래하는 경우가 자주 있다. 더욱이, 교정기는 심미적으로 만족스럽지 않으며 칫솔질, 치실질 및 다른 치과 위생 치료를 어렵게 만든다.
정렬기는 최종 치아 배열을 만들어내기 위해 치아를 수용하고 위치조정하도록 형상화된 공동을 가진 투명하고 제거가능한 폴리머 쉘을 포함한다. "인비저블 교정기"라고 불리는 정렬기는 환자들에게 교정기보다 크게 향상된 심미성을 제공한다. 정렬기는 치열 교정 전문의가 와이어를 구부리거나 브래킷을 위치조정할 것을 요하지 않으며 대체로 교정기보다 더 편안하다. 하지만, 교정기와 달리, 정렬기는 모든 부정교합을 효과적으로 치료할 수는 없다. 밀어내기(extrusion), 병진이동 및 특정 회전과 같은 특정 치아 위치조정 단계는 정렬기로 달성하기 어렵거나 불가능할 수 있다. 또한, 정렬기는 제거가능하기 때문에, 치료의 성공은 환자의 순응도(compliance)에 크게 좌우되며, 이는 예측할 수 없고 일관성이 없을 수 있다.
설측 교정기(lingual brace)는 정렬기 및 종래의 (협측) 교정기의 대안이며 최근에 인기를 얻고 있다. 기존 설측 교정기의 두 가지 예는 IncognitoTM Appliance System(쓰리엠(3M), 미국)과 INBRACE®(스위프트 헬스 시스템즈(Swift Health Systems), 미국, 캘리포니아 어바인)이며, 이들 각각은 치아의 설측, 즉 혀측에 배치된 치열궁선과 브래킷으로 이루어져 있다. 종래의 치아 교정기와 대비하여, 설측 교정기는 거의 눈에 보이지 않으며, 그리고 정렬기와 달리, 설측 교정기는 환자의 치아에 고정되어 순응을 하게 만든다. 하지만, 이러한 기존의 설측 장비에도 몇 가지 단점이 있다. 가장 주목할만한 단점은, 종래의 설측 장치가 여전히 브래킷-치열궁선 시스템에 의존하여 치아를 움직이기 때문에 진료실을 여러 번 방문해야 하고 고통스러운 조정이 필요하다는 것이다. 예를 들면, 설측 장비는 브래킷 간 거리가 비교적 짧기 때문에, 대체로 치열궁선의 순응도(compliance)가 더 뻣뻣해진다. 결과적으로, 전체 설측 장치는 치열궁선 조정에 더 민감하고 환자에게 더 많은 통증을 유발한다. 또한, 설측 장치의 설측 표면은 혀를 자극하여 언어 능력에 영향을 미칠 수 있고, 설측 장치를 청소하기 어렵게 만들 수 있다.
따라서, 개선된 치열 교정 장치에 대한 요구가 존재한다.
본 기술은, 예를 들면, 도 1a 내지 도 25를 참조하는 것을 포함하여, 아래에 기술된 다양한 실시형태에 따라 설명되어 있다. 본 기술의 실시형태의 다양한 예는 편의를 위해 번호가 매겨진 항목(clause)(1, 2, 3 등)으로 기술되어 있다. 이들은 예시로서 제공되며 본 기술을 제한하지 않는다.
항목 1. 치열 교정 장치를 설계하는 방법으로서,
하나의 배열(arrangement)에서의 환자의 치경 및 치아를 나타내는 해부학적 구조 디지털 모델(anatomy digital model)을 획득하는 단계;
환자의 치아에 사용하도록 구성된 치열 교정 장치 설계형태(design)를 나타내는 장치 디지털 모델(appliance digital model)을 획득하는 단계;
상기 장치 디지털 모델을 상기 장치가 상기 배열에서의 환자의 치아에 결합되는 구성으로 가상으로 변형시키는 단계; 그리고
상기 장치 디지털 모델의 변형된 구성을 평가하는 단계;
를 포함한다.
항목 2. 항목 1의 방법에 있어서, 상기 치열 교정 장치가 환자의 하나 이상의 치아를 위치조정하기 위한 장치를 포함한다.
항목 3. 항목 1 또는 항목 2의 방법에 있어서, 상기 치열 교정 장치는 환자의 치아에 인접하게 배치되도록 구성된 고정기구 및 상기 고정기구로부터 멀어지게 뻗어 있는 하나 이상의 아암을 포함하고, 상기 하나 이상의 아암 각각은 하나 이상의 환자의 치아 각각에 결합하도록 구성되어 있다.
항목 4. 항목 1 내지 항목 3 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 상기 배열이 원래 치아 배열(original tooth arrangement)을 포함한다.
항목 5. 항목 1 내지 항목 3 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 상기 배열이 중간 치아 배열(intermediate tooth arrangement)을 포함한다.
항목 6. 항목 1 내지 항목 3 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 상기 배열이 최종 치아 배열(final tooth arrangement)을 포함한다.
항목 7. 항목 1 내지 항목 6 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 상기 변형된 구성을 평가하는 단계는 변형된 장치 디지털 모델이 치경에 영향을 미치는지 여부를 결정하는 단계를 포함한다.
항목 8. 항목 1 내지 항목 7 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 상기 변형된 구성을 평가하는 단계는 장치 디지털 모델과 치경의 상대 위치를 평가하는 단계를 포함한다.
항목 9. 항목 1 내지 항목 8 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 상기 변형된 구성을 평가하는 단계는 상기 장치가 예정된 한계치(predetermined threshold)보다 크게 치경으로부터 이격되어 있는지 여부를 결정하는 단계를 포함한다.
항목 10. 항목 1 내지 항목 9 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 상기 변형된 구성을 평가하는 단계는 변형된 장치 디지털 모델의 임의의 부분이 탄성 변형 한계(elastic strain limit)를 초과하는지 여부를 결정하는 단계를 포함한다.
항목 11. 항목 1 내지 항목 10 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 상기 변형된 구성을 평가하는 단계는 변형된 장치에 의해 치아에 가해지는 힘 및/또는 모멘트와 의도한 힘 및/또는 모멘트 간의 차이를 결정하는 단계를 포함한다.
항목 12. 항목 11의 방법에 있어서, 상기 변형된 구성을 평가하는 단계는 변형된 장치에 의해 치아에 가해지는 힘 및/또는 모멘트와 의도한 힘 및/또는 모멘트 간의 차이가 예정된 정확도 한계를 초과하는지 여부를 결정하는 단계를 포함한다.
항목 13. 항목 1 내지 항목 12 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 상기 변형된 구성을 평가하는 단계는 변형된 장치에 의해 치아에 가해지는 힘 및/또는 모멘트가 예정된 최대 힘 및/또는 모멘트를 초과하는지 여부를 결정하는 단계를 포함한다.
항목 14. 항목 1 내지 항목 13 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 상기 평가에 기초하여, 장치 디지털 모델을 수정하는 단계를 더 포함한다.
항목 15. 항목 14의 방법에 있어서, 상기 장치 디지털 모델을 수정하는 단계는 장치 디지털 모델의 적어도 하나의 아암의 구성을 변경하는 단계를 포함한다.
항목 16. 항목 14 또는 항목 15의 방법에 있어서, 상기 장치 디지털 모델을 수정하는 단계는 장치 디지털 모델에 대한 형상 고정 구성(shape-set configuration)의 기하학적 구조를 변경하는 단계를 포함한다.
항목 17. 항목 14 내지 항목 16 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 상기 장치 디지털 모델을 수정하는 단계는 장치 디지털 모델의 고정기구의 구성을 변경하는 단계를 포함한다.
항목 18. 항목 14 내지 항목 17 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 상기 장치 디지털 모델을 수정하는 단계 후에
수정된 장치 디지털 모델을 상기 장치가 환자의 치아에 결합되는 구성으로 가상으로 변형시키는 단계; 그리고
수정된 장치 디지털 모델의 변형된 구성을 평가하는 단계;
를 더 포함한다.
항목 19. 항목 1 내지 항목 18 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 상기 장치를 가상으로 변형시키는 단계는 상기 장치 디지털 모델을 이용하여 유한 요소 해석(FEA)을 수행하는 단계를 포함한다.
항목 20. 환자의 치아를 위치조정하기 위한 치열 교정 장치를 설계하는 방법으로서, 상기 치열 교정 장치는 고정기구 및 상기 고정기구로부터 멀어지게 뻗어 있는 아암을 가지고 있고, 상기 방법은
하나의 배열에서의 환자의 치경 및 치아의 특징을 나타내는 해부학적 구조 디지털 모델을 획득하는 단계;
치열 교정 장치 설계형태의 특징을 나타내는 장치 디지털 모델을 획득하는 단계; 그리고
상기 해부학적 구조 디지털 모델을 기초로 상기 장치 디지털 모델을 가상으로 변형시키는 단계;
포함한다.
항목 21. 항목 20의 방법에 있어서, 상기 장치 모델을 가상으로 변형시키는 단계는 유한 요소 해석(FEA)을 수행하는 단계를 포함한다.
항목 22. 항목 20 또는 항목 21의 방법에 있어서, 상기 해부학적 구조 디지털 모델에 기초하여 상기 장치 디지털 모델을 가상으로 변형시키는 것으로부터의 출력을 획득하는 단계를 더 포함한다.
항목 23. 항목 22의 방법에 있어서, 상기 출력은 변형된 장치 디지털 모델이다.
항목 24. 항목 22 또는 항목 23의 방법에 있어서, 상기 출력은 상기 해부학적 구조 디지털 모델의 환자의 치경의 위치에 대한 치열 교정 장치의 고정기구에 대응하는 장치 디지털 모델의 제1 부분의 위치를 포함한다.
항목 25. 항목 22 내지 항목 24 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 상기 출력은 상기 장치 디지털 모델에 있어서의 변형률의 크기를 포함한다.
항목 26. 항목 22 내지 항목 25 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 상기 출력이 예정된 한계치보다 큰지 여부를 결정하는 단계를 더 포함한다.
항목 27. 항목 22 내지 항목 26 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 상기 출력이 예정된 한계치보다 작은지 여부를 결정하는 단계를 더 포함한다.
항목 28. 항목 26 또는 항목 27의 방법에 있어서, 상기 예정된 한계치는 탄성 변형 한계이다.
항목 29. 항목 26 또는 항목 27의 방법에 있어서, 상기 예정된 한계치는 상기 해부학적 구조 디지털 모델과 상기 장치 디지털 모델 사이의 거리이다.
항목 30. 항목 22 내지 항목 29 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 상기 출력에 기초하여 상기 장치 디지털 모델을 수정하는 단계를 더 포함한다.
항목 31. 항목 22 내지 항목 30 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 상기 출력에 기초하여 상기 해부학적 구조 디지털 모델을 수정하는 단계를 더 포함한다.
항목 32. 항목 20 내지 항목 31 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 상기 배열이 원래 치아 배열이다.
항목 33. 항목 20 내지 항목 32 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 상기 배열이 원하는 최종 치아 배열이다.
항목 34. 항목 20 내지 항목 33 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 상기 배열이 중간 치아 배열이다.
항목 35. 항목 20 내지 항목 34 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 상기 장치 디지털 모델이 실질적으로 평면 형태로 치열 교정 장치를 가상으로 나타내는 평면 장치 디지털 모델(planar appliance digital model)을 포함한다.
항목 36. 항목 20 내지 항목 34 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 상기 장치 디지털 모델이 형상 고정 형태로 치열 교정 장치의 기하학 구조를 가상으로 나타내는 의도한 장치 디지털 모델(intended appliance digital model)을 포함한다.
항목 37. 항목 20 내지 항목 34 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 상기 장치 디지털 모델이 설치된 형태의 치열 교정 장치의 기하학적 구조를 가상으로 나타내는 변형된 의도한 장치 디지털 모델(deformed intended appliance digital model)을 포함한다.
항목 38. 환자의 치아를 위치조정하기 위한 치열 교정 장치를 설계하는 방법으로서, 상기 치열 교정 장치는 고정기구 및 상기 고정기구로부터 멀어지게 뻗어 있는 적어도 하나의 아암을 가지고 있고, 상기 방법은
상기 장치를 실질적으로 평면 구성으로 가상으로 나타내는 평면 장치 디지털 모델을 획득하는 단계;
장치를 형상 고정하기 위한 열처리 고정구(heat treatment fixture)의 기하학적 구조의 특징을 나타내는 열처리 고정구 디지털 모델(heat treatment fixture digital model)을 획득하는 단계;
상기 평면 장치 디지털 모델 및 상기 열처리 고정구 디지털 모델을 이용하여 제1 유한 요소 해석(FEA)을 수행하는 단계;
상기 장치를 상기 열처리 고정구 디지털 모델에 적어도 부분적으로 기초한 기하학적 구조를 가진 3차원 구성으로 가상으로 나타내는 의도한 장치 디지털 모델을 획득하는 단계;
원래 배열의 환자의 치아와 치경을 가상으로 나타내는 원래 치아 배열(OTA) 디지털 모델을 획득하는 단계;
상기 의도한 장치 디지털 모델 및 상기 원래 치아 배열(OTA) 디지털 모델을 이용하여 제2 유한 요소 해석(FEA)을 수행하는 단계; 그리고
변형된 의도한 장치 디지털 모델 및 해석 결과를 획득하는 단계;
를 포함한다.
항목 39. 항목 38의 방법에 있어서, 상기 해석 결과에 기초하여 상기 평면 장치 디지털 모델을 수정하는 단계를 더 포함한다.
항목 40. 항목 38 또는 항목 39의 방법에 있어서, 상기 해석 결과에 기초하여 상기 열처리 고정구 디지털 모델을 수정하는 단계를 더 포함한다.
항목 41. 항목 38 내지 항목 40 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 상기 제1 유한 요소 해석(FEA)을 수행하는 단계는
상기 평면 장치 디지털 모델과 상기 열처리 고정구 디지털 모델 중의 적어도 하나를 복수의 유한 요소 및 복수의 노드로 이산화(discretization)하는 단계;
상기 평면 장치 디지털 모델과 상기 열처리 고정구 디지털 모델 중의 적어도 하나에 재료 특성을 할당하는 단계;
상기 평면 장치 디지털 모델과 상기 열처리 고정구 디지털 모델 사이의 접촉 상호작용을 한정하는 단계;
상기 평면 장치 디지털 모델과 상기 열처리 고정구 디지털 모델 중의 적어도 하나에 경계 조건을 할당하는 단계;
해석 파라미터(analysis parameter)를 한정하는 단계; 그리고
종료 조건(exit condition)에 도달할 때까지 유한 요소 해석(FEA)을 실행하는 단계;
를 포함한다.
항목 42. 항목 41의 방법에 있어서, 상기 경계 조건을 할당하는 단계는 상기 평면 장치 디지털 모델의 고정기구 부분에 0이 아닌 변위를 할당하는 것을 포함한다.
항목 43. 항목 41 또는 항목 42의 방법에 있어서, 상기 경계 조건을 할당하는 단계는 상기 평면 장치 디지털 모델의 아암의 배향(orientation)과 상기 열처리 고정구의 고정 부분의 밑면(base plane) 사이의 관계를 한정하는 것을 포함한다.
항목 44. 항목 43의 방법에 있어서, 상기 평면 장치 디지털 모델의 아암이 상기 열처리 고정구의 고정 부분의 밑면에 접한다.
항목 45. 항목 41 내지 항목 44 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 상기 경계 조건을 할당하는 단계는 상기 평면 장치 디지털 모델의 부착 부분에 변위를 할당하는 것을 포함한다.
항목 46. 항목 45의 방법에 있어서, 상기 부착 부분에 할당된 변위는 0의 크기를 가진다.
항목 47. 항목 45의 방법에 있어서, 상기 부착 부분에 할당된 변위는 0이 아닌 크기를 가진다.
항목 48. 항목 38 내지 항목 47 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 상기 제2 유한 요소 해석(FEA)을 수행하는 단계는
상기 의도한 장치 디지털 모델과 상기 원래 치아 배열(OTA) 디지털 모델 중의 적어도 하나를 복수의 유한 요소 및 복수의 노드로 이산화하는 단계;
상기 의도한 장치 디지털 모델과 상기 원래 치아 배열(OTA) 디지털 모델 중의 적어도 하나에 재료 특성을 할당하는 단계;
상기 의도한 장치 디지털 모델과 상기 원래 치아 배열(OTA) 디지털 모델 간의 접촉 상호작용을 한정하는 단계;
상기 의도한 장치 디지털 모델과 상기 원래 치아 배열(OTA) 디지털 모델 중의 적어도 하나에 경계 조건을 할당하는 단계;
해석 파라미터를 한정하는 단계; 그리고
종료 조건에 도달할 때까지 유한 요소 해석(FEA)을 실행하는 단계;
를 포함한다.
항목 49. 환자의 치아를 위치조정하기 위한 치열 교정 장치를 설계하는 방법으로서, 상기 치열 교정 장치는 고정기구 및 상기 고정기구로부터 멀어지게 뻗어 있는 아암을 가지고 있고, 상기 방법은
환자의 입안에 설치될 때 치열 교정 장치에 의해 위치조정될 치아의 원래 위치 데이터를 포함하는 원래 배열의 환자의 치아 및 치경의 원래 치아 배열(OTA) 디지털 모델을 획득하는 단계;
치아의 최종 위치 데이터를 포함하는 원하는 최종 배열의 환자의 치아와 치경의 특징을 나타내는 최종 치아 배열(FTA) 디지털 모델을 획득하는 단계;
치아의 원래 위치 데이터와 치아의 최종 위치 데이터 사이의 변위의 특징을 나타내는 변위 데이터를 결정하는 단계;
상기 최종 치아 배열(FTA) 디지털 모델에 기초하여 열처리 고정구 디지털 모델을 획득하는 단계;
치료 구성에서 치열 교정 장치의 상기 고정기구에 대응하는 제1 부분 및 치료 구성에서 상기 아암에 대응하는 제2 부분을 포함하는 상기 열처리 고정구 디지털 모델에 기초하여 3D 템플릿 디지털 모델(3D template digital model)을 획득하는 단계;
상기 3D 템플릿 디지털 모델의 실질적으로 평면 구성인 평면 템플릿 디지털 모델(planar template digital model)을 획득하는 단계;
상기 평면 템플릿 디지털 모델에 기초하여 평면 장치 디지털 모델을 획득하는 단계;
상기 열처리 고정구 디지털 모델에 기초하여 3D 구성의 치열 교정 장치의 특징을 나타내는 의도한 장치 디지털 모델(intended appliance digital model)을 획득하는 단계; 그리고
상기 변위 데이터에 기초하여 상기 의도한 장치 디지털 모델을 변형시키기 위해 원래 치아 배열(OTA) 및 의도한 장치 디지털 모델에 대해 유한 요소 해석(FEA)을 수행하는 단계;
를 포함한다.
항목 50. 항목 49의 방법에 있어서, 상기 원래 치아 배열(OTA) 디지털 모델을 획득하는 단계는 환자의 치아 및 치경을 스캐닝하는 것을 포함한다.
항목 51. 항목 50의 방법에 있어서, 환자의 치아 및 치경을 스캐닝하는 것은 광스캐닝(optical scanning)하는 것을 포함한다.
항목 52. 항목 50의 방법에 있어서, 환자의 치아 및 치경을 스캐닝하는 것은 컴퓨터 단층 촬영 스캐닝하는 것을 포함한다.
항목 53. 항목 50의 방법에 있어서, 환자의 치아 및 치경을 스캐닝하는 것은 환자의 치아 및 치경의 틀(impression)을 스캐닝하는 것을 포함한다.
항목 54. 항목 49 내지 항목 53 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 원래 치아 배열(OTA) 디지털 모델을 각각의 치아 및 적어도 하나의 치경의 복수의 디지털 모델로 분할하는 단계를 더 포함한다.
항목 55. 항목 49 내지 항목 54 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 치아의 표면에 부착되도록 구성되어 있으며 치열 교정 장치를 치아에 고정하기 위해 치열 교정 장치의 일부와 분리가능하게 결합되도록 구성된 고정 부재를 나타내는 고정 부재 디지털 모델을 획득하는 단계를 더 포함한다.
항목 56. 항목 55의 방법에 있어서, 상기 원래 치아 배열(OTA) 디지털 모델과 상기 고정 부재 디지털 모델의 조합(combination)을 포함하는 고정 부재 디지털 모델과 함께 원래 치아 배열(OTA)을 획득하는 단계를 더 포함하고, 상기 조합은 치열 교정 장치가 치료 중에 환자의 입안에 설치될 때 환자의 치아 상의 상기 고정 부재의 원하는 배치위치(placement)에 기초한다.
항목 57. 항목 55 또는 항목 56의 방법에 있어서, 상기 최종 치아 배열(FTA) 디지털 모델과 상기 고정 부재 디지털 모델의 조합을 포함하는 고정 부재 디지털 모델과 함께 최종 치아 배열(FTA)을 획득하는 단계를 더 포함하고, 상기 조합은 원하는 배치위치에 기초한다.
항목 58. 항목 56 또는 항목 57의 방법에 있어서, 상기 고정 부재의 원하는 배치위치는 환자의 치아의 설측 표면에 있다.
항목 59. 항목 49 내지 항목 58 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 상기 변위 데이터는 3개의 병진이동과 3개의 회전을 포함한다.
항목 60. 항목 49 내지 항목 59 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 상기 의도한 장치 디지털 모델을 획득하는 단계는 상기 평면 장치 디지털 모델과 상기 열처리 고정구 디지털 모델로 유한 요소 해석(FEA)을 수행하는 것을 포함한다.
항목 61. 항목 49 내지 항목 60 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 상기 방법은 상기 의도한 장치 디지털 모델에 기초하여 상기 열처리 고정구 디지털 모델을 수정하는 단계를 더 포함한다.
항목 62. 항목 59의 방법에 있어서, 상기 열처리 고정구 디지털 모델을 수정하는 단계는 상기 열처리 고정구 디지털 모델의 치경 표면과 상기 의도한 장치 디지털 모델의 치경측을 향하는 표면 사이의 접선 관계(tangent relationship)를 한정하는 것을 포함한다.
항목 63. 항목 61 내지 항목 62 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 평면 템플릿 디지털 모델을 제작하는 단계를 더 포함한다.
항목 64. 항목 1 내지 항목 63 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 열처리 고정구 디지털 모델을 제작하는 단계를 더 포함한다.
항목 65. 항목 1 내지 항목 64 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 의도한 장치 디지털 모델을 제작하는 단계를 더 포함한다.
항목 66. 본 명세서에 기재된 항목들 중 어느 하나의 항목의 방법에 따라 제작된 치열 교정 장치.
항목 67. 본 명세서에 기재된 항목들 중 어느 하나의 항목의 방법에 따라 제작된 열처리 고정구.
항목 68. 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 하나 이상의 프로세서로 하여 본 명세서에 기재된 항목들 중 어느 하나의 항목의 방법을 수행하게 하는 명령을 저장하도록 구성된 유형의 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체(tangible, non-transitory computer-readable medium).
항목 69. 장치로서,
하나 이상의 프로세서; 그리고
상기 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 하나 이상의 프로세서로 하여 본 명세서에 기재된 항목들 중 어느 하나의 항목의 방법을 수행하게 하는 명령을 저장하도록 구성된 유형의 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체;
를 포함하는 장치.
항목 70. 치열 교정 장치의 배열을 결정하기 위한 방법으로서,
환자의 원래 치아 배열(OTA)에 대응하는 위치 데이터를 획득하는 단계;
원래 치아 배열(OTA)과 상이한 환자의 제1 최종 치아 배열(FTA)에 대응하는 위치 데이터를 획득하는 단계; 그리고
제1 최종 치아 배열(FTA) 및 예정된 파라미터에 적어도 부분적으로 기초하고, 제1 최종 치아 배열(FTA)과 상이한 제2 최종 치아 배열(FTA)에 대응하는 위치 데이터를 결정하는 단계;
를 포함하고,
제2 최종 치아 배열(FTA)은 고정구(fixture) 및/또는 치열 교정 장치를 형성하기 위해 사용될 수 있고, 상기 장치는 환자의 치아를 원래 치아 배열(OTA)로부터 제1 최종 치아 배열(FTA) 또는 제2 최종 치아 배열(FTA)쪽으로 이동시키도록 구성되어 있다.
항목 71. 항목 70의 방법에 있어서, 적어도 제2 최종 치아 배열(FTA)에 대응하는 데이터에 따라 상기 고정구 및/또는 상기 장치를 제작하는 단계를 더 포함한다.
항목 72. 항목 70 또는 항목 71의 방법에 있어서, 상기 장치는 환자의 치아를 대체로 원래 치아 배열(OTA)로부터 제1 최종 치아 배열(FTA) 또는 제2 최종 치아 배열(FTA)로 이동시키도록 구성되어 있다.
항목 73. 항목 70 내지 항목 72 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 상기 장치는 상기 장치가 실질적으로 무하중 상태(unloaded state)에 있는 제2 최종 치아 배열(FTA)에 대체로 대응하는 배열을 가지도록 구성되어 있다.
항목 74. 항목 70 내지 73 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 상기 장치는 대체로 제2 최종 치아 배열(FTA)에 대응하는 제1 배열 및 대체로 원래 치아 배열(OTA)에 대응하는 제2 배열을 가지도록 구성되어 있고, 제1 배열은 실질적으로 무하중 상태에 해당하고 제2 배열은 하중 상태에 해당한다.
항목 75. 항목 70 내지 항목 74 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 예정된 파라미터는 상기 장치를 통해 환자의 적어도 하나의 치아를 제2 최종 치아 배열(FTA)로 위치조정한 후 환자의 적어도 하나의 치아의 예상되는 이동과 관련되어 있다.
항목 76. 항목 75의 방법에 있어서, 상기 예상되는 이동이 근심-원심 방향, 설측-안면측 방향, 또는 교합-치경 방향 중 적어도 하나의 방향으로 일어난다.
항목 77. 항목 75 또는 항목 76의 방법에 있어서, 상기 예상되는 이동이 근심-원심 방향, 설측-안면측 방향, 또는 교합-치경 방향 중 적어도 하나에 의해 정해진 축을 중심으로 한 회전이다.
항목 78. 항목 70 내지 항목 77 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 실질적으로 무하중 구성의 상기 장치가 대체로 제2 최종 치아 배열(FTA)에 대응하도록 상기 장치를 제작하는 단계를 더 포함하고, 이 경우 제1 최종 치아 배열(FTA)은 환자의 치아의 예정된 원하는 위치에 대응한다.
항목 79. 항목 70 내지 항목 78 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 예상되는 원래 상태로의 복귀(relapse)는 제1 최종 치아 배열(FTA)과 제2 최종 치아 배열(FTA) 사이의 위치 차이에 대응한다.
항목 80. 치열 교정 장치의 배열을 결정하기 위한 방법으로서,
환자의 원래 치아 배열(OTA)에 대응하는 데이터를 획득하는 단계; 그리고
원래 치아 배열(OTA) 및 예정된 파라미터에 기초하여 최종 치아 배열(FTA)에 해당하는 데이터를 결정하는 단계;
를 포함하고,
최종 치아 배열(FTA)은 고정구 및/또는 치열 교정 장치를 형성하기 위해 사용될 수 있고, 상기 장치는 환자의 치아를 원래 치아 배열(OTA)로부터 최종 치아 배열(FTA)쪽으로 이동시키도록 구성되어 있고,
상기 예정된 파라미터는 환자의 치아를 원래 치아 배열(OTA)로부터 위치조정한 후 예상되는 원래 상태로의 복귀(relapse)에 적어도 부분적으로 기초한다.
항목 81. 항목 80의 방법에 있어서, 상기 장치를 통해 환자의 적어도 하나의 치아를 이동시키기 위해 최소 한계치 힘(minimum threshold force)이 필요하고, 상기 예정된 파라미터는 상기 최소 한계치 힘과 관련되어 있다.
항목 82. 항목 80 또는 항목 81의 방법에 있어서, 상기 장치는 대체로 제2 최종 치아 배열(FTA)에 대응하는 무하중 상태의 구성을 가지고 있다.
항목 83. 항목 80 내지 항목 82 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 상기 장치는 대체로 제2 최종 치아 배열(FTA)에 대응하는 무하중 상태의 구성을 가지고 있고, 상기 장치는 환자의 치아를 제1 최종 치아 배열(FTA)로 이동시키도록 구성되어 있다.
항목 84. 항목 80 내지 항목 83 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 상기 장치는 대체로 제2 최종 치아 배열(FTA)에 대응하는 무하중 상태의 구성을 가지고 있고, 상기 장치는 환자의 치아를 제1 최종 치아 배열(FTA)로 이동시키고 제2 최종 치아 배열(FTA)로는 이동시키지 않도록 구성되어 있다.
항목 85. 항목 80 내지 항목 84 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서,
상기 장치를 통해 환자의 적어도 하나의 치아를 이동시키기 위해서 최소 한계치 힘이 필요하고;
상기 예정된 파라미터는 상기 최소 한계치 힘과 관련되어 있고; 그리고
상기 장치는 적어도 원래 치아 배열(OTA) 및 제1 최종 치아 배열(FTA)에 의해 한정된 경로를 따라 상기 최소 한계치 힘보다 큰 0이 아닌 힘을 제공하도록 구성되어 있다.
항목 86. 항목 80 내지 항목 85 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서,
상기 장치를 통해 환자의 적어도 하나의 치아를 이동시키기 위해서 최소 한계치 힘이 필요하고;
상기 예정된 파라미터는 상기 최소 한계치 힘과 관련되어 있고; 그리고
상기 장치는, 대체로 제1 최종 치아 배열(FTA)에 대응하는 구성일 때, 상기 최소 한계치 힘보다 작은 0이 아닌 힘을 제공하도록 구성되어 있다.
항목 87. 치열 교정 장치의 배열을 결정하기 위한 방법으로서,
환자의 원래 치아 배열(OTA)에 대응하는 데이터를 획득하는 단계; 그리고
원래 치아 배열(OTA) 및 예정된 파라미터에 기초하여 최종 치아 배열(FTA)에 대응하는 데이터를 결정하는 단계;
를 포함하고,
최종 치아 배열(FTA)은 고정구 및/또는 치열 교정 장치를 형성하기 위해 사용될 수 있고, 상기 장치는 환자의 치아를 원래 치아 배열(OTA)로부터 최종 치아 배열(FTA)쪽으로 이동시키도록 구성되어 있고,
상기 장치를 통해 환자의 적어도 하나의 치아를 이동시키기 위해서 최소 한계치 힘이 필요하고,
상기 예정된 파라미터는 상기 최소 한계치 힘과 관련되어 있다.
항목 88. 항목 87의 방법에 있어서, 상기 장치는 환자의 치아에 고정된 고정 부재에 결합되도록 구성되어 있고, 상기 예정된 파라미터는 상기 장치와 상기 고정 부재 사이의 예상되는 자유 유격(free play)과 관련되어 있다.
항목 89. 항목 87 또는 항목 88의 방법에 있어서, 상기 장치가 환자의 치아에 고정된 고정 부재에 결합되도록 구성된 부착 부분을 포함하고 있고, 상기 예정된 파라미터는 상기 부착 부분과 상기 고정 부재 사이의 예상되는 자유 유격과 관련되어 있다.
항목 90. 본 명세서에 기재된 항목들 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서,
상기 장치는 환자의 치아에 고정된 고정 부재에 결합되도록 구성된 부착 부분을 가진 아암을 포함하고 있고,
상기 예정된 파라미터는 상기 부착 부분과 상기 고정 부재 사이의 자유 유격과 관련되어 있고, 상기 자유 유격은 상기 부착 부분이 상기 고정 부재에 대해 회전할 수 있는 회전 각도에 대응하고,
제2 최종 치아 배열(FTA)은 적어도 상기 회전 각도만큼 제1 최종 치아 배열(FTA)과 다르다.
항목 91. 항목 90의 방법에 있어서, 상기 회전 각도는 근심 방향, 원심 방향, 교합 방향, 치경 방향, 안면측 방향 및/또는 설측 방향 중 적어도 하나에 대응하는 방향으로 있다.
항목 92. 본 명세서에 기재된 항목들 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서,
상기 장치는 환자의 치아에 고정된 고정 부재에 결합되도록 구성된 부착 부분을 가진 아암을 포함하고 있고,
상기 예정된 파라미터는 상기 부착 부분과 상기 고정 부재 사이의 자유 유격과 관련되어 있고, 상기 자유 유격은 상기 부착 부분이 상기 고정 부재에 대해 이동할 수 있는 크기(dimension)에 대응하고,
제2 최종 치아 배열(FTA)은 적어도 상기 크기만큼 제1 최종 치아 배열(FTA)과 다르다.
항목 93. 항목 92의 방법에 있어서, 상기 크기는 근심-원심 방향, 교합-치경 방향 및/또는 안면측-설측 방향 중 적어도 하나에 대응하는 방향으로 뻗어 있다.
항목 94. 본 명세서에 기재된 항목들 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 상기 장치의 아암은 환자의 치아에 고정된 고정 부재에 결합되도록 구성되어 있고, 상기 예정된 파라미터는 상기 아암과 상기 고정 부재 사이의 예상되는 자유 유격과 관련되어 있다.
항목 95. 치열 교정 장치의 배열을 결정하기 위한 방법으로서,
환자의 원래 치아 배열(OTA)에 대응하는 데이터를 획득하는 단계; 그리고
원래 치아 배열(OTA) 및 예정된 파라미터에 기초하여 최종 치아 배열(FTA)에 대응하는 데이터를 결정하는 단계;
를 포함하고,
최종 치아 배열(FTA)은 고정구 및/또는 치열 교정 장치를 형성하기 위해 사용될 수 있고, 상기 장치는 대응하는 고정 부재를 통해 환자의 치아에 결합될 때 환자의 치아를 원래 치아 배열(OTA)로부터 최종 치아 배열(FTA)쪽으로 이동시키도록 구성되어 있는 복수의 아암을 가지고 있고,
상기 예정된 파라미터는 상기 복수의 아암 중 적어도 하나와 상기 대응하는 고정 부재 사이의 예상되는 자유 유격에 적어도 부분적으로 기초한다.
항목 96. 본 명세서에 기재된 항목들 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 상기 예정된 파라미터는 제1 최종 치아 배열(FTA)과 제2 최종 치아 배열(FTA) 사이의 위치 차이와 관련되어 있다.
항목 97. 본 명세서에 기재된 항목들 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 상기 장치는 제1 최종 치아 배열(FTA)에 대응하는 제1 배열을 가지도록 구성되어 있고 상기 고정구는 제2 최종 치아 배열(FTA)에 대응하는 제2 구성을 가지도록 구성되어 있고, 상기 예정된 파라미터는 제1 배열과 제2 배열 사이의 차이와 관련되어 있다.
항목 98. 본 명세서에 기재된 항목들 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서,
제2 최종 치아 배열(FTA)에 대응하는 배열을 가지도록 상기 고정구를 제작하는 단계;
상기 고정구 위에 배치된 상기 장치를 처리하여, 상기 장치가 제1 최종 치아 배열(FTA)에 대응하는 배열을 가지게 하는 단계;
를 더 포함한다.
항목 99. 본 명세서에 기재된 항목들 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서,
제2 최종 치아 배열(FTA)에 대응하는 배열을 가지도록 상기 고정구를 제작하는 단계;
2D 구성을 가지도록 상기 장치를 제작하는 단계;
상기 장치를 상기 고정구 위에 결합하는 단계;
상기 고정구 위에 배치된 상기 장치를 처리하여, 상기 장치가 제2 최종 치아 배열(FTA)에 대응하는 배열을 취하게 하는 단계; 그리고
상기 고정구로부터 상기 장치를 분리하여, 상기 장치가 제1 최종 치아 배열(FTA)에 대응하는 배열을 취하게 하는 단계;
를 더 포함한다.
항목 100. 치열 교정 장치의 배열을 결정하기 위한 방법으로서,
환자의 원래 치아 배열(OTA)에 대응하는 데이터를 획득하는 단계; 그리고
원래 치아 배열(OTA) 및 예정된 파라미터에 기초하여 최종 치아 배열(FTA)에 해당하는 데이터를 결정하는 단계;
를 포함하고,
최종 치아 배열(FTA)은 고정구 및/또는 치열 교정 장치를 형성하기 위해 사용될 수 있고, 상기 장치는 환자의 치아를 원래 치아 배열(OTA)로부터 최종 치아 배열(FTA)쪽으로 이동시키도록 구성되어 있고,
상기 예정된 파라미터는 상기 장치의 예상되는 소성 변형 한계(plastic deformation threshold)와 관련되어 있다.
항목 101. 본 명세서에 기재된 항목들 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 상기 예정된 파라미터는 원래 치아 배열(OTA)에 있을 때 상기 장치가 받는 응력과 관련되어 있다.
항목 102. 본 명세서에 기재된 항목들 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 상기 예정된 파라미터는 상기 장치의 재료 특성과 관련되어 있다.
항목 103. 본 명세서에 기재된 항목들 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 상기 장치가 초탄성 재료를 포함하고, 상기 예정된 파라미터는 상기 초탄성 재료와 관련된 소성 변형과 관련되어 있다.
항목 104. 본 명세서에 기재된 항목들 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 상기 장치가 니티놀을 포함하고, 상기 예정된 파라미터는 니티놀과 관련된 소성 변형과 관련되어 있다.
항목 105. 본 명세서에 기재된 항목들 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 상기 장치가 니티놀을 포함하고, 상기 예정된 파라미터는 니티놀의 히스테리시스와 관련되어 있다.
항목 106. 본 명세서에 기재된 항목들 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 상기 예정된 파라미터는 원래 치아 배열(OTA) 또는 최종 치아 배열(FTA) 중 적어도 하나에 대응하는 구성일 때 상기 장치가 받는 응력과 관련되어 있다.
항목 107. 본 명세서에 기재된 항목들 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서,
상기 예정된 파라미터는 상기 장치의 예상되는 소성 변형 한계와 관련되어 있고,
상기 장치는 고정기구 부분 및 상기 고정기구 부분으로부터 뻗어 있는 아암을 포함하고 있고,
상기 소성 변형 한계는 상기 장치의 아암과 관련되어 있다.
항목 108. 본 명세서에 기재된 항목들 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서,
상기 예정된 파라미터는 상기 장치의 예상되는 소성 변형 한계와 관련되어 있고,
상기 장치는 고정기구 부분 및 상기 고정기구 부분으로부터 뻗어 있는 아암을 포함하고 있고, 상기 아암은 탄성가압 부분을 포함하고 있고,
상기 소성 변형 한계는 상기 장치의 탄성가압 부분과 관련되어 있다.
항목 109. 본 명세서에 기재된 항목들 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 상기 장치는, 환자의 치아에 결합될 때, 원래 치아 배열(OTA)에 대응하는 제1 구성으로부터 이행(transition)하도록 구성되어 있고, 최종 치아 배열(FTA)에 대응하는 데이터를 결정하는 단계는 제1 구성에서 상기 장치의 일부분이 상기 장치의 재료의 항복 강도를 초과하는지 여부를 결정하는 것을 포함한다.
항목 110. 본 명세서에 기재된 항목들 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서,
상기 장치는, 환자의 치아에 결합될 때, 원래 치아 배열(OTA)에 대응하는 제1 구성으로부터 이행하도록 구성되어 있고,
최종 치아 배열(FTA)에 대응하는 데이터를 결정하는 단계는 제1 구성에서 상기 장치의 일부분이 상기 장치의 재료의 항복 강도를 초과하는지 여부를 결정하는 것을 포함한다.
항목 111. 본 명세서에 기재된 항목들 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 상기 장치는, 환자의 치아에 결합될 때, 원래 치아 배열(OTA)에 대응하는 제1 구성으로부터 최종 치아 배열(FTA)에 대응하는 제2 구성으로 이행하도록 구성되어 있고, 최종 치아 배열(FTA)에 대응하는 데이터를 결정하는 단계는 제1 구성 또는 제2 구성에서 상기 장치의 일부분이 상기 장치의 재료의 항복 강도를 초과하는지 여부를 결정하는 것을 포함한다.
항목 112. 치열 교정 장치의 배열을 결정하기 위한 방법으로서,
환자의 원래 치아 배열(OTA)에 대응하는 데이터를 획득하는 단계; 그리고
원래 치아 배열(OTA) 및 예정된 파라미터에 기초하여 최종 치아 배열(FTA)에 대응하는 데이터를 결정하는 단계;
를 포함하고,
최종 치아 배열(FTA)은 고정구 및/또는 치열 교정 장치를 형성하기 위해 사용될 수 있고, 상기 장치는 환자의 치아를 원래 치아 배열(OTA)로부터 최종 치아 배열(FTA)쪽으로 이동시키도록 구성되어 있다.
항목 113. 본 명세서에 기재된 항목들 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 상기 예정된 파라미터는 본 명세서에 기재된 항목들 중 어느 하나의 항목의 파라미터이다.
항목 114. 치열 교정 장치를 제작하는 방법으로서,
환자의 원래 치아 배열(OTA)에 대응하는 위치 데이터를 획득하는 단계;
환자의 원하는 최종 치아 배열(FTA)에 대응하는 위치 데이터를 획득하는 단계;
치열 교정 장치로서, 환자의 입안에 설치될 때, 환자의 치아를 원래 치아 배열(OTA)로부터 최종 치아 배열(FTA)로 밀어내도록 구성되어 있고, 최종 치아 배열(FTA)의 환자의 치아에 결합될 때, 환자의 하나 이상의 치아에 최소 한계치 힘을 하회하는 0이 아닌 힘을 가하는, 상기 치열 교정 장치를 제작하는 단계;
를 포함한다.
항목 115. 치열 교정 장치를 제작하는 방법으로서,
환자의 원래 치아 배열(OTA)에 대응하는 위치 데이터를 획득하는 단계;
환자의 원하는 최종 치아 배열(FTA)에 대응하는 위치 데이터를 획득하는 단계;
환자의 치아를 원래 치아 배열(OTA)로부터 최종 치아 배열(FTA)쪽으로 이동시키도록 구성된 치열 교정 장치를 제작하는 단계; 그리고
상기 장치가 제1 구성을 취하도록 상기 장치를 처리 고정구에 대고 누름으로써 상기 장치를 형상 고정하는 단계;
를 포함하고
상기 고정구는, 상기 장치가 상기 고정구로부터 제거된 후, 상기 장치가 상기 장치의 적어도 일부분이 제1 구성으로부터 멀어지게 편향되는 제2 구성을 취하도록 최종 치아 배열(FTA)로부터 벗어나는 형상을 가진다.
항목 116. 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 하나 이상의 프로세서로 하여 본 명세서에 기재된 항목들 중 어느 하나의 항목의 방법을 수행하게 하는 명령을 저장하는 유형의 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체(tangible, non-transitory computer-readable medium).
항목 117. 장치로서,
하나 이상의 프로세서; 그리고
상기 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 하나 이상의 프로세서로 하여 본 명세서에 기재된 항목들 중 어느 하나의 항목의 방법을 수행하게 하는 명령을 저장하는 유형의 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체;
를 포함하는 장치.
항목 118. 본 명세서에 기재된 항목들 중 어느 하나의 항목의 방법에 따라 제작된 치열 교정 장치.
항목 119. 본 명세서에 기재된 항목들 중 어느 하나의 항목의 방법에 따라 제작된 열처리 고정구(heat treatment fixture).
항목 120. 환자의 치아를 위치조정하기 위한 치열 교정 장치를 제작하기 위한 방법으로서, 상기 치열 교정 장치는 고정기구 및 상기 고정기구로부터 멀어지게 뻗어 있는 적어도 하나의 아암을 가지고 있고, 상기 아암은 고정기구에 있는 근위 부분(proximal portion) 및 치열 교정 브래킷(orthodontic bracket)에 고정되도록 구성된 원위 부분(distal portion)을 포함하고, 상기 방법은
상기 장치에 의해 치아를 위치조정하기 전의 환자의 치아의 제1 위치의 특징을 나타내는 제1 위치 데이터를 획득하는 단계;
상기 장치에 의해 치아를 위치조정한 후의 환자 치아의 제2 위치의 특징을 나타내는 제2 위치 데이터를 획득하는 단계;
상기 장치에 의해 치아를 위치조정한 후 치아의 예상된 이동 후에 환자의 치아의 원하는 위치의 특징을 나타내는 제3 위치 데이터를 획득하는 단계; 그리고
상기 장치의 아암의 원위 부분이 상기 제2 위치에 위치되도록 상기 장치의 3차원 구성을 형성하는 단계;
를 포함하고,
상기 장치는 치아가 예상된 이동에 따라 이동한 후, 치아가 상기 원하는 위치에 위치되도록 치아를 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로 위치조정하도록 구성되어 있다.
항목 121. 항목 120의 방법에 있어서, 상기 장치는 제1 방향의 경로를 따라 치아를 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로 위치조정하도록 구성되어 있다.
항목 122. 항목 120 또는 항목 121의 방법에 있어서, 치아의 예상된 이동이 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향의 경로를 따라 이루어진다.
항목 123. 환자의 치아를 위치조정하기 위한 치열 교정 장치를 설계하는 방법으로서,
환자의 치아의 초기 위치의 특징을 나타내는 제1 위치 데이터를 획득하는 단계;
환자의 치아의 의도한 위치의 특징을 나타내는 제2 위치 데이터를 획득하는 단계;
형상 고정 고정구(shape-setting fixture)로부터 상기 장치를 해제하는 상기 장치의 예상된 변형의 특징을 나타내는 변형 데이터를 획득하는 단계; 그리고
상기 제1 위치 데이터, 상기 제2 위치 및 상기 변형 데이터에 기초하여, 상기 장치가 치아를 초기 위치로부터 의도한 위치로 위치조정하게 구성되도록 상기 장치의 3차원(3D) 구성의 특징을 나타내는 장치 데이터를 획득하는 단계;
를 포함한다.
항목 124. 항목 123의 방법에 있어서, 예상된 변형은 상기 장치의 초탄성 특성(superelastic property)으로 인한 것이다.
항목 125. 항목 124 또는 항목 123의 방법에 있어서, 상기 치열 교정 장치는 고정기구 및 상기 고정기구로부터 멀어지게 뻗어 있는 적어도 하나의 아암을 가지고 있고, 상기 아암은 상기 고정기구에 있는 근위 부분 및 환자의 치아에 고정되도록 구성되어 있는 치열 교정 브래킷에 고정되도록 구성된 원위 부분을 포함하고, 3D 구성에서 상기 아암의 원위 부분의 위치는 치아의 의도한 위치와 다르다.
항목 126. 항목 123 내지 항목 125 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 탄성 데이터(resilience data)가 상기 장치가 형상 고정 고정구에 고정되어 있는 동안 상기 장치의 형상을 고정한 후 상기 장치의 예상된 변형의 특징을 나타내는다.
항목 127. 환자의 치아를 위치조정하기 위한 치열 교정 장치를 설계하는 방법으로서,
환자의 치아의 초기 위치의 특징을 나타내는 제1 위치 데이터를 획득하는 단계;
환자의 치아의 의도한 위치의 특징을 나타내는 제2 위치 데이터를 획득하는 단계;
상기 장치의 설치 전 구성(pre-installation configuration)의 특징을 나타내는 장치 데이터를 획득하는 단계;
상기 설치 전 구성에서 설치된 구성(installed configuration)으로의 상기 장치의 예상된 변형의 특징을 나타내는 변형 데이터를 획득하는 단계; 그리고
상기 제1 위치 데이터, 상기 제2 위치 및 상기 변형 데이터에 기초하여, 상기 장치의 수정된 설치 전 구성의 특징을 나타내는 수정된 장치 데이터를 획득하는 단계;
를 포함한다.
항목 128. 항목 127의 방법에 있어서, 상기 변형 데이터가 상기 장치의 하나 이상의 부분에서의 응력 및/또는 변형률의 특징을 나타낸다.
항목 129. 항목 127 또는 항목 128의 방법에 있어서, 상기 설치 전 구성에서 상기 설치된 구성으로의 상기 장치의 예상된 변형으로 인해 상기 장치의 하나 이상의 부분에서 소성 변형이 일어날 것으로 예상되는지 여부를 결정하는 단계를 더 포함한다.
항목 130. 항목 129의 방법에 있어서, 소성 변형이 일어날 것으로 예상되는지 여부를 결정하는 단계는 상기 변형 데이터를 상기 장치의 재료의 항복 응력 또는 항복 변형(yield strain) 중의 적어도 하나와 비교하는 것을 포함한다.
항목 131. 항목 127 내지 항목 130 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 상기 수정된 설치 전 구성이 제1 수정된 설치 전 구성이고, 상기 방법은, 수정된 장치 데이터를 획득하는 단계 후에
제1 수정된 설치 전 구성에서 설치된 구성으로의 상기 장치의 예상된 변형의 특징을 나타내는 제2 변형 데이터를 획득하는 단계; 그리고
상기 제1 위치 데이터, 상기 제2 위치 및 상기 변형 데이터에 기초하여, 상기 장치의 제2 수정된 설치 전 구성의 특징을 나타내는 제2 수정된 장치 데이터를 획득하는 단계;
를 더 포함한다.
항목 132. 환자의 치아를 위치조정하기 위한 치열 교정 장치를 설계하기 위한 방법으로서, 상기 치열 교정 장치는 고정기구 및 상기 고정기구로부터 멀어지게 뻗어 있는 적어도 하나의 아암을 가지고 있고, 상기 아암은 상기 고정기구에 있는 근위 부분 및 치열 교정 브래킷의 고정 부분 내에 수용되도록 구성된 원위 부분을 포함하고, 상기 방법은
상기 장치에 의해 치아를 위치조정하기 전에 환자의 치아의 초기 위치의 특징을 나타내는 제1 위치 데이터를 획득하는 단계;
상기 장치에 의해 치아를 위치조정한 후에 환자의 치아의 의도한 위치의 특징을 나타내는 제2 위치 데이터를 획득하는 단계;
상기 장치의 아암의 원위 부분의 크기의 특징을 나타내는 아암 데이터를 획득하는 단계;
상기 교정 브래킷의 고정 부분의 크기의 특징을 나타내는 브래킷 데이터를 획득하는 단계;
상기 아암 데이터와 상기 브래킷 데이터 사이의 차이의 특징을 나타내는 유격 데이터(play data)를 획득하는 단계;
상기 유격 데이터에 기초하여, 상기 장치에 의해 상기 브래킷에 가해질 예상된 힘의 특징을 나타내는 힘 데이터를 획득하는 단계; 그리고
상기 힘 데이터에 기초하여, 상기 장치가 형상 고정된 후 상기 장치의 아암의 원위 부분의 수동적 위치(passive position)의 특징을 나타내는 제3 위치 데이터를 획득하는 단계;
를 포함하고,
상기 수동적 위치는 치아의 의도한 위치 및/또는 치아의 원래 위치와 다르다.
항목 133. 항목 132의 방법에 있어서, 상기 장치의 아암의 원위 부분이 제2 위치에 위치되도록 상기 장치의 3차원 구성을 형성하는 단계를 더 포함한다.
항목 134. 항목 132 또는 항목 133의 방법에 있어서, 유격 데이터를 획득하는 단계는 상기 아암의 원위 부분의 평면과 상기 브래킷의 고정 부분의 평면 사이의 예상된 최대 각도 변위를 결정하는 것을 포함한다.
항목 135. 항목 132 내지 항목 134 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 힘 데이터를 획득하는 단계는 상기 아암의 원위 부분과 상기 브래킷의 고정 부분 사이의 연결과 관련된 예상된 토크 손실 파라미터를 결정하는 것을 포함한다.
항목 136. 항목 132 내지 항목 135 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 상기 아암 데이터가 상기 아암의 원위 부분의 교합치경 크기(occlusogingival dimension), 상기 아암의 원위 부분의 협설 크기(buccolingual dimension), 또는 상기 아암의 원위 부분의 근원심 크기(mesiodistal dimension) 중 적어도 2개의 특징을 나타내는다.
항목 137. 항목 132 내지 항목 136 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 상기 브래킷 데이터가 상기 브래킷의 고정 부분의 교합치경 크기, 상기 브래킷의 고정 부분의 협설 크기, 또는 상기 브래킷의 고정 부분의 근원심 크기 중 적어도 2개의 특징을 나타내는다.
항목 138. 항목 132 내지 항목 137 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 유격 데이터를 획득하는 단계는 상기 아암의 원위 부분과 상기 브래킷의 고정 부분 사이의 예상된 최대 거리를 계산하는 것을 포함한다.
항목 139. 환자의 치아를 위치조정하기 위한 치열 교정 장치를 제작하는 방법으로서, 상기 치열 교정 장치는 고정기구 및 상기 고정기구로부터 멀어지게 뻗어 있는 적어도 하나의 아암을 가지고 있고, 상기 아암은 상기 고정기구에 있는 근위 부분 및 환자의 치아에 고정되어 있는 치열 교정 브래킷에 고정되도록 구성된 원위 부분을 포함하고, 상기 방법은
상기 장치에 의해 치아를 위치조정하기 전에 환자의 치아의 원래 위치의 특징을 나타내는 제1 위치 데이터를 획득하는 단계;
상기 장치에 의해 치아를 위치조정한 후에 환자의 치아의 의도한 위치의 특징을 나타내는 제2 위치 데이터를 획득하는 단계; 그리고
상기 아암의 원위 부분이 치아에 고정되어 있는 상기 브래킷에 고정되고 상기 장치가 치아를 의도한 위치로 위치조정하였을 때, 상기 장치가 치아에 예정된 한계치보다 큰 크기를 가진 힘을 가하도록 상기 장치의 형상을 고정하는 단계;
를 포함한다.
항목 140. 항목 139의 방법에 있어서, 상기 예정된 한계치는 0보다 크다.
항목 141. 항목 139 또는 항목 140의 방법에 있어서, 상기 예정된 한계치는 약 5g 내지 약 150g이다.
항목 142. 항목 139 내지 항목 141 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 상기 장치의 형상을 고정하는 단계 후, 상기 아암의 원위 부분이 수동적 위치에 배치되고, 상기 수동적 위치는 치아의 의도한 위치 및/또는 치아의 원래 위치와 다르다.
항목 143. 항목 139 내지 항목 142 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 상기 예정된 한계치는 치아에 고유한(unique) 것이다.
항목 144. 환자의 치아를 위치조정하기 위한 치열 교정 장치를 설계하는 방법으로서,
초기 구성의 상기 치열 교정 장치의 특징을 나타내는 장치 디지털 모델을 획득하는 단계;
상기 장치의 형상을 고정하기 위한 고정구(fixture)의 특징을 나타내는 고정구 디지털 모델을 획득하는 단계; 그리고
상기 고정구 디지털 모델에 기초하여 상기 장치 디지털 모델을 가상으로 변형시키기 위해 유한 요소 해석(FEA)을 수행하는 단계;
를 포함한다.
항목 145. 항목 144의 방법에 있어서, 상기 고정구 디지털 모델은
환자의 치경의 표면에 실질적으로 대응하는 형상을 가진 치경 부분; 그리고
상기 치경 부분이 떠받치고 있고 상기 장치의 일부분을 유지하도록 구성된 적어도 하나의 고정 부분;
을 포함한다.
항목 146. 항목 144 또는 항목 145의 방법에 있어서, 유한 요소 해석(FEA)을 수행하는 단계는 상기 장치 디지털 모델의 적어도 일부가 상기 고정구 디지털 모델에 실질적으로 일치하게 하는 것을 포함한다.
항목 147. 항목 144 내지 항목 146 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 상기 장치는 고정기구 및 상기 고정기구로부터 멀어지게 뻗어 있는 아암을 포함하고 있고, 상기 아암은 고정기구에 있는 근위 부분 및 치열 교정 브래킷에 고정되도록 구성된 원위 부분을 포함하고, 유한 요소 해석(FEA)을 수행하는 단계는 상기 고정구 디지털 모델의 고정 부분에 또는 상기 고정 부분 내에 상기 장치 디지털 모델의 아암의 원위 부분을 위치시키는 것을 포함한다.
항목 148. 항목 144 내지 항목 147 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 상기 장치는 고정기구 및 상기 고정기구로부터 멀어지게 뻗어 있는 아암을 포함하고 있고, 유한 요소 해석(FEA)을 수행하는 단계는 상기 장치 디지털 모델의 고정기구에 0이 아닌 변위를 적용하는 것을 포함한다.
항목 149. 항목 144 내지 항목 148 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 상기 장치는 초기 구성에서 실질적으로 평면이다.
항목 150. 환자의 치아를 위치조정하기 위한 치열 교정 장치를 설계하는 방법으로서,
설치 전 구성의 치열 교정 장치의 특징을 나타내는 장치 디지털 모델을 획득하는 단계;
원래 배열의 환자의 치아와 치경의 특징을 나타내는 해부학적 구조 디지털 모델을 획득하는 단계; 그리고
상기 해부학적 구조 디지털 모델에 기초하여 상기 장치 디지털 모델을 가상으로 변형시키기 위해 유한 요소 해석(FEA)을 수행하는 단계;
를 포함한다.
항목 151. 항목 150의 방법에 있어서, 상기 장치는 고정기구 및 상기 고정기구로부터 멀어지게 뻗어 있는 아암을 포함하고 있고, 상기 아암은 상기 고정기구에 있는 근위 부분 및 치열 교정 브래킷에 고정되도록 구성된 원위 부분을 포함하고, 유한 요소 해석(FEA)을 수행하는 단계는 상기 아암의 원위 부분이 환자의 치아 중의 하나에 또는 이에 인접하게 위치되게 하는 것을 포함한다.
항목 152. 항목 150 또는 항목 151의 방법에 있어서, 상기 장치가 설치 전 구성에서 실질적으로 3차원(3D) 형상을 가진다.
항목 153. 항목 150 내지 항목 152 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 변형된 장치 디지털 모델을 평가하는 단계를 더 포함한다.
항목 154. 항목 153의 방법에 있어서, 변형된 장치 디지털 모델을 평가하는 단계는 변형된 장치 디지털 모델이 치경에 충돌하는지 또는 예정된 한계치보다 크게 치경으로부터 이격되는지를 결정하는 것을 포함한다.
항목 155. 항목 153 또는 항목 154의 방법에 있어서, 변형된 구성을 평가하는 것은 변형된 장치 디지털 모델의 임의의 부분이 탄성 변형 한계(elastic strain limit)를 초과하는지 여부를 결정하는 것을 포함한다.
항목 156. 항목 153 내지 항목 155 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 변형된 구성을 평가하는 것은 변형된 장치에 의해 치아에 가해지는 힘 및/또는 모멘트와 의도한 힘 및/또는 모멘트 사이의 차이를 결정하는 것을 포함한다.
항목 157. 항목 153 내지 항목 156 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 상기 평가에 기초하여, 장치 디지털 모델을 수정하는 단계를 더 포함하고, 상기 장치 디지털 모델을 수정하는 단계는 상기 장치의 아암의 형상, 상기 장치의 고정기구의 형상, 또는 설치 전 구성에서의 상기 장치의 형상 중 적어도 하나를 변경하는 것을 포함한다.
항목 158. 환자의 치아를 위치조정하기 위한 치열 교정 장치를 설계하는 방법으로서,
예비 구성의 상기 장치를 가상으로 나타내는 예비 장치 디지털 모델(preliminary appliance digital model)을 획득하는 단계;
상기 장치를 형상 고정하기 위한 열처리 고정구로서, 환자의 치경 표면의 형상에 실질적으로 대응하는 형상을 가지는 치경 표면과 상기 장치의 일부분을 해제 가능하게 유지하도록 구성된 고정 부분을 포함하는 상기 열처리 고정구의 기하학적 구조의 특징을 나타내는 열처리 고정구 디지털 모델(heat treatment fixture digital model)을 획득하는 단계;
상기 열처리 고정구 디지털 모델에 기초하여 상기 예비 장치 디지털 모델을 가상으로 변형시키기 위해 제1 유한 요소 해석(FEA)을 수행하는 단계;
상기 열처리 고정구 디지털 모델에 적어도 부분적으로 기초한 기하학적 구조를 가진 3차원 구성으로 상기 장치를 가상으로 나타내는 의도한 장치 디지털 모델(intended appliance digital model)을 획득하는 단계;
원래 배열의 환자의 치아와 치경을 가상으로 나타내는 원래 치아 배열(OTA) 디지털 모델을 획득하는 단계;
상기 원래 치아 배열(OTA) 디지털 모델에 기초하여 상기 의도한 장치 디지털 모델을 가상으로 변형시키기 위해 제2 유한 요소 해석(FEA)을 수행하는 단계; 그리고
변형된 의도한 장치 디지털 모델 및 해석 결과를 획득하는 단계;
를 포함한다.
항목 159. 항목 158의 방법에 있어서, 상기 장치가 예비 구성에서 실질적으로 평면이다.
항목 160. 항목 158 또는 항목 159의 방법에 있어서, 상기 제1 유한 요소 해석(FEA)을 수행하는 단계는
상기 예비 장치 디지털 모델과 상기 열처리 고정구 디지털 모델 중 적어도 하나를 복수의 유한 요소 및 복수의 노드로 이산화하는 단계;
상기 예비 장치 디지털 모델과 상기 열처리 고정구 디지털 모델 중 적어도 하나에 재료 특성을 할당하는 단계;
상기 예비 장치 디지털 모델과 상기 열처리 고정구 디지털 모델 사이의 접촉 상호작용을 한정하는 단계;
상기 예비 장치 디지털 모델과 상기 열처리 고정구 디지털 모델 중 적어도 하나에 경계 조건을 할당하는 단계;
해석 파라미터를 한정하는 단계; 그리고
종료 조건에 도달할 때까지 유한 요소 해석(FEA)을 실행하는 단계;
를 포함한다.
항목 161. 항목 160의 방법에 있어서, 경계 조건을 할당하는 단계는 평면 장치 디지털 모델의 일부에 0이 아닌 변위를 할당하는 것과 평면 장치 디지털 모델의 일부분의 배향과 열처리 고정구의 고정 부분의 밑면 사이의 관계를 한정하는 것 중의 적어도 하나를 포함한다.
항목 162. 항목 158의 방법에 있어서, 상기 제2 유한 요소 해석(FEA)을 수행하는 단계는
상기 의도한 장치 디지털 모델과 상기 원래 치아 배열(OTA) 디지털 모델 중 적어도 하나를 복수의 유한 요소 및 복수의 노드로 이산화하는 단계;
상기 의도한 장치 디지털 모델과 상기 원래 치아 배열(OTA) 디지털 모델 중 적어도 하나에 재료 특성을 할당하는 단계;
상기 의도한 장치 디지털 모델과 상기 원래 치아 배열(OTA) 디지털 모델 사이의 접촉 상호작용을 한정하는 단계;
상기 의도한 장치 디지털 모델과 상기 원래 치아 배열(OTA) 디지털 모델 중 적어도 하나에 경계 조건을 할당하는 단계;
해석 파라미터를 한정하는 단계; 그리고
종료 조건에 도달할 때까지 유한 요소 해석(FEA)을 실행하는 단계;
를 포함한다.
항목 163. 항목 162의 방법에 있어서, 경계 조건을 할당하는 단계는 상기 의도한 장치 디지털 모델의 일부분에 변위를 할당하는 것을 포함하고, 상기 변위는 원래 배열로부터 원하는 최종 배열로의 환자의 치아의 이동에 적어도 부분적으로 기초한다.
항목 164. 항목 158 내지 항목 163 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 상기 해석 결과가 변형된 의도한 장치 디지털 모델에 있어서의 변형률(strain) 또는 변형된 의도한 장치 디지털 모델과 환자의 치경 표면 사이의 거리 중의 적어도 하나를 포함한다.
항목 165. 항목 158 내지 항목 164 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 상기 치열 교정 장치는 고정기구 및 상기 고정기구로부터 멀어지게 뻗어 있는 적어도 하나의 아암을 포함하고 있고, 상기 아암은 상기 고정기구에 있는 근위 부분 및 치열 교정 브래킷에 고정되도록 구성된 원위 부분을 포함한다.
항목 166. 항목 165의 방법에 있어서, 제1 유한 요소 해석(FEA)을 수행하는 것에 의해 상기 장치의 고정기구가 상기 열처리 고정구 디지털 모델의 치경 표면에 또는 이에 인접하게 위치되게 된다.
항목 167. 항목 165의 방법에 있어서, 제2 유한 요소 해석(FEA)을 수행하는 것에 의해 상기 장치의 아암의 원위 부분이 환자의 치아 중의 하나에 또는 이에 인접하게 위치되게 된다.
항목 168. 환자의 치아를 위치조정하기 위한 치열 교정 장치를 설계하는 방법으로서,
환자의 입안에 설치될 때 치열 교정 장치에 의해 위치조정될 치아의 원래 위치 데이터를 포함하는, 원래 배열의 환자의 치아 및 치경의 원래 치아 배열(OTA) 디지털 모델을 획득하는 단계;
치아의 최종 위치 데이터를 포함하는, 원하는 최종 배열의 환자의 치아와 치경의 특징을 나타내는 최종 치아 배열(FTA) 디지털 모델을 획득하는 단계;
치아의 원래 위치 데이터와 치아의 최종 위치 데이터 사이의 변위의 특징을 나타내는 변위 데이터를 결정하는 단계;
상기 원래 치아 배열(OTA) 디지털 모델 또는 상기 최종 치아 배열(FTA) 디지털 모델 중 적어도 하나에 기초하여 열처리 고정구 디지털 모델을 획득하는 단계;
상기 열처리 고정구 디지털 모델에 기초하여 3D 템플릿 디지털 모델을 획득하는 단계;
상기 3D 템플릿 디지털 모델의 실질적으로 평면 구성인 평면 템플릿 디지털 모델을 획득하는 단계;
상기 평면 템플릿 디지털 모델에 기초하여 평면 장치 디지털 모델을 획득하는 단계;
상기 열처리 고정구 디지털 모델에 기초하여 3D 구성의 치열 교정 장치의 특징을 나타내는 의도한 장치 디지털 모델을 획득하는 단계;
상기 변위 데이터에 기초하여 상기 의도한 장치 디지털 모델을 변형시키기 위해 원래 치아 배열(OTA) 및 상기 의도한 장치 디지털 모델에 대해 유한 요소 해석(FEA)을 수행하는 단계; 그리고
가상 변형(virtual deformation)의 해석 결과를 평가하는 단계;
를 포함한다.
항목 169. 항목 168의 방법에 있어서, 상기 변위 데이터는 3개의 병진이동과 3개의 회전을 포함한다.
항목 170. 항목 168 또는 항목 169의 방법에 있어서, 상기 의도한 장치 디지털 모델에 기초하여 상기 열처리 고정구 디지털 모델을 수정하는 단계를 더 포함한다.
항목 171. 항목 170의 방법에 있어서, 상기 열처리 고정구 디지털 모델을 수정하는 단계는 상기 열처리 고정구 디지털 모델의 치경 표면과 상기 의도한 장치 디지털 모델의 치경측을 향하는 표면 사이의 접선 관계(tangent relationship)를 한정하는 것을 포함한다.
항목 172. 항목 168 내지 항목 171 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 상기 평면 템플릿 디지털 모델, 상기 열처리 고정구 디지털 모델, 또는 상기 의도한 장치 디지털 모델 중 적어도 하나를 제작하는 단계를 더 포함한다.
항목 173. 항목 168 내지 항목 172 중 어느 하나의 항목의 방법에 있어서, 상기 치열 교정 장치는 고정기구 및 상기 고정기구로부터 멀어지게 뻗어 있는 아암을 포함하고 있고, 상기 아암은 상기 고정기구에 있는 근위 부분 및 치열 교정 브래킷에 고정되도록 구성된 원위 부분을 포함한다.
아래의 도면을 참고하면 본 발명의 많은 실시형태를 보다 잘 이해할 수 있다. 상기 도면의 구성요소들이 반드시 동일한 비율로 되어 있는 것은 아니다. 대신에, 본 발명의 원리를 명확하게 설명하는 데 중점을 둔다.
도 1a는 환자의 치열에 인접하게 환자의 입에 설치된 본 기술에 따라 구성된 치열 교정 장치의 개략도를 나타내고 있다.
도 1b는 본 기술의 실시례에 따라 구성된 연결 구성 선택사항의 개략도이다.
도 1c는 본 기술의 실시례에 따라 구성된 장치의 일부분의 개략도이다.
도 2a 및 도 2b는 환자의 치아가 원래의 치아 배열 상태와 최종 치아 배열 상태에 각각 있는 상태에서 환자의 입의 위 턱과 아래 턱에 설치된 본 기술의 몇 가지 실시례에 따라 구성된 장치의 정면도이다.
도 3은 본 기술에 따른 치열 교정 장치를 제작하는 예시적인 프로세스의 흐름도이다.
도 4는 본 기술에 따른 치열 교정 장치를 제작하기 위한 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 5는 본 기술에 따른 치열 교정 장치를 설계하기 위한 프로세스의 흐름도이다.
도 6은 원래의 치아 배열 데이터를 얻기 위해 환자의 치아를 스캐닝하는 것을 나타내고 있다.
도 7은 원래의 치아 배열의 환자의 치아와 치경의 디지털 모델의 하나의 예를 나타내고 있다.
도 8은 최종 치아 배열의 환자의 치아와 치경의 디지털 모델의 하나의 예를 나타내고 있다.
도 9는 고정 부재의 디지털 모델의 하나의 예를 나타내고 있다.
도 10은 원래의 치아 배열의 환자의 치아와 치경 및 복수의 고정 부재의 디지털 모델의 하나의 예를 나타내고 있다.
도 11은 최종 치아 배열의 환자의 치아와 치경 및 복수의 고정 부재의 디지털 모델의 하나의 예를 나타내고 있다.
도 12는 열처리 고정구의 디지털 모델의 하나의 예를 나타내고 있다.
도 13은 열처리 고정구 모델에 기초한 3차원 장치 템플릿(template)의 디지털 모델의 하나의 예를 나타내고 있다.
도 14는 실질적으로 평면인 장치 템플릿의 디지털 모델의 하나의 예를 나타내고 있다.
도 15는 각각의 치아의 결정된 변위에 기초한 독특한 아암 기하학적 구조를 가진 실질적으로 평면인 장치의 디지털 모델의 하나의 예를 나타내고 있다.
도 16은 본 기술의 실시례에 따른 치열 교정 장치의 사시도를 나타내고 있다.
도 17은 본 기술에 따른 장치용 열처리 고정구의 사시도를 나타내고 있다.
도 18은 본 기술에 따른 열처리 고정구에 고정된 치열 교정 장치의 사시도이다.
도 19는 치열 교정 장치의 설계를 결정하기 위한 예시적인 프로세스의 흐름도이다.
도 20은 치열 교정 장치의 설계를 결정하기 위한 예시적인 프로세스의 흐름도이다.
도 21은 평면 장치 디지털 모델과 열처리 고정구 디지털 모델로 유한 요소 해석을 수행하여 획득한 의도한 장치 디지털 모델의 일 예를 나타내고 있다.
도 22는 의도한 장치 디지털 모델과 원래 치아 배열(OTA) 디지털 모델로 유한 요소 해석을 수행하여 획득한 변형된 의도한 장치 디지털 모델의 일 예를 나타내고 있다.
도 23은 유한 요소 해석 결과의 일 예를 나타내고 있다.
도 24는 해석 결과의 다른 예를 나타내고 있다.
도 25는 반복적인 유한 요소 해석의 결과의 일 예를 나타내고 있다.
도 26은 환자의 치아에 가해진 힘과 환자의 치아의 위치 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 27은 본 기술의 실시례들에 따른 치열 교정 장치의 배열에 대응하는 데이터를 결정하기 위한 방법의 흐름도이다.
도 28a는 본 기술의 실시례들에 따른 고정 부재의 사시도이고, 도 28b는 도 28a에 도시된 고정 부재에 결합된 치열 교정 장치의 아암의 일부분의 사시도이고, 도 28c는 도 28b에 도시된 고정 부재 및 치열 교정 장치의 확대 측면도이다.
도 29a는 본 기술의 실시례들에 따른 고정 부재의 사시도이고, 도 29b는 도 29a에 도시된 고정 부재에 결합된 치열 교정 장치의 아암의 일부분의 사시도이고, 도 29c는 도 29b에 도시된 고정 부재 및 치열 교정 장치의 확대 측면도이다.
도 30은 본 기술의 실시례들에 따른 치열 교정 장치의 배열에 대응하는 데이터를 결정하기 위한 방법의 흐름도이다.
도 31은 본 기술의 실시례들에 따른 치열 교정 장치의 배열에 대응하는 데이터를 결정하기 위한 방법의 흐름도이다.
도 32는 본 기술의 실시례들에 따른, 본 기술의 실시례들에 따라 구성된 치열 교정 장치의 측면 사시도이다.
도 33은 본 기술의 실시례들에 따른 치열 교정 장치의 배열에 대응하는 데이터를 결정하기 위한 방법의 흐름도이다.
도 34는 본 기술의 실시례들에 따른 치열 교정 장치의 배열에 대응하는 데이터를 결정하기 위한 방법의 흐름도이다.
도 1a는 환자의 치열에 인접하게 환자의 입에 설치된 본 기술에 따라 구성된 치열 교정 장치의 개략도를 나타내고 있다.
도 1b는 본 기술의 실시례에 따라 구성된 연결 구성 선택사항의 개략도이다.
도 1c는 본 기술의 실시례에 따라 구성된 장치의 일부분의 개략도이다.
도 2a 및 도 2b는 환자의 치아가 원래의 치아 배열 상태와 최종 치아 배열 상태에 각각 있는 상태에서 환자의 입의 위 턱과 아래 턱에 설치된 본 기술의 몇 가지 실시례에 따라 구성된 장치의 정면도이다.
도 3은 본 기술에 따른 치열 교정 장치를 제작하는 예시적인 프로세스의 흐름도이다.
도 4는 본 기술에 따른 치열 교정 장치를 제작하기 위한 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 5는 본 기술에 따른 치열 교정 장치를 설계하기 위한 프로세스의 흐름도이다.
도 6은 원래의 치아 배열 데이터를 얻기 위해 환자의 치아를 스캐닝하는 것을 나타내고 있다.
도 7은 원래의 치아 배열의 환자의 치아와 치경의 디지털 모델의 하나의 예를 나타내고 있다.
도 8은 최종 치아 배열의 환자의 치아와 치경의 디지털 모델의 하나의 예를 나타내고 있다.
도 9는 고정 부재의 디지털 모델의 하나의 예를 나타내고 있다.
도 10은 원래의 치아 배열의 환자의 치아와 치경 및 복수의 고정 부재의 디지털 모델의 하나의 예를 나타내고 있다.
도 11은 최종 치아 배열의 환자의 치아와 치경 및 복수의 고정 부재의 디지털 모델의 하나의 예를 나타내고 있다.
도 12는 열처리 고정구의 디지털 모델의 하나의 예를 나타내고 있다.
도 13은 열처리 고정구 모델에 기초한 3차원 장치 템플릿(template)의 디지털 모델의 하나의 예를 나타내고 있다.
도 14는 실질적으로 평면인 장치 템플릿의 디지털 모델의 하나의 예를 나타내고 있다.
도 15는 각각의 치아의 결정된 변위에 기초한 독특한 아암 기하학적 구조를 가진 실질적으로 평면인 장치의 디지털 모델의 하나의 예를 나타내고 있다.
도 16은 본 기술의 실시례에 따른 치열 교정 장치의 사시도를 나타내고 있다.
도 17은 본 기술에 따른 장치용 열처리 고정구의 사시도를 나타내고 있다.
도 18은 본 기술에 따른 열처리 고정구에 고정된 치열 교정 장치의 사시도이다.
도 19는 치열 교정 장치의 설계를 결정하기 위한 예시적인 프로세스의 흐름도이다.
도 20은 치열 교정 장치의 설계를 결정하기 위한 예시적인 프로세스의 흐름도이다.
도 21은 평면 장치 디지털 모델과 열처리 고정구 디지털 모델로 유한 요소 해석을 수행하여 획득한 의도한 장치 디지털 모델의 일 예를 나타내고 있다.
도 22는 의도한 장치 디지털 모델과 원래 치아 배열(OTA) 디지털 모델로 유한 요소 해석을 수행하여 획득한 변형된 의도한 장치 디지털 모델의 일 예를 나타내고 있다.
도 23은 유한 요소 해석 결과의 일 예를 나타내고 있다.
도 24는 해석 결과의 다른 예를 나타내고 있다.
도 25는 반복적인 유한 요소 해석의 결과의 일 예를 나타내고 있다.
도 26은 환자의 치아에 가해진 힘과 환자의 치아의 위치 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 27은 본 기술의 실시례들에 따른 치열 교정 장치의 배열에 대응하는 데이터를 결정하기 위한 방법의 흐름도이다.
도 28a는 본 기술의 실시례들에 따른 고정 부재의 사시도이고, 도 28b는 도 28a에 도시된 고정 부재에 결합된 치열 교정 장치의 아암의 일부분의 사시도이고, 도 28c는 도 28b에 도시된 고정 부재 및 치열 교정 장치의 확대 측면도이다.
도 29a는 본 기술의 실시례들에 따른 고정 부재의 사시도이고, 도 29b는 도 29a에 도시된 고정 부재에 결합된 치열 교정 장치의 아암의 일부분의 사시도이고, 도 29c는 도 29b에 도시된 고정 부재 및 치열 교정 장치의 확대 측면도이다.
도 30은 본 기술의 실시례들에 따른 치열 교정 장치의 배열에 대응하는 데이터를 결정하기 위한 방법의 흐름도이다.
도 31은 본 기술의 실시례들에 따른 치열 교정 장치의 배열에 대응하는 데이터를 결정하기 위한 방법의 흐름도이다.
도 32는 본 기술의 실시례들에 따른, 본 기술의 실시례들에 따라 구성된 치열 교정 장치의 측면 사시도이다.
도 33은 본 기술의 실시례들에 따른 치열 교정 장치의 배열에 대응하는 데이터를 결정하기 위한 방법의 흐름도이다.
도 34는 본 기술의 실시례들에 따른 치열 교정 장치의 배열에 대응하는 데이터를 결정하기 위한 방법의 흐름도이다.
본 기술은 대체로 환자의 치아 중 하나 이상을 위치조정하도록 구성된 치열 교정 장치 및 관련 시스템에 관한 것이다. 특정 실시례에서, 본 기술은 치열 교정 장치를 치아에 부착하거나 고정하기 위한 장치, 시스템 및 방법, 그리고 이러한 장치를 설계하고 제작하기 위한 관련 방법에 관한 것이다. 본 기술의 몇몇 실시례의 구체적인 세부사항은 도 1a 내지 도 34와 관련하여 아래에 설명되어 있다.
Ⅰ.
정의
해부학적 방향 또는 배향(orientation)을 제공하기 위해서 본 명세서에 사용된 용어는, 설명하고 있는 구조가 도면에서 입에 설치된 것으로 도시되어 있는지 여부와 관계없이, 환자의 입에 설치된 장치의 다른 배향도 포함한다. 예를 들면, "근심측(mesial)"은 환자의 만곡된 치열궁(dental arch)을 따라 환자 얼굴의 정중선을 향하는 방향을 의미하고; "원심측(distal)"은 환자의 만곡된 치열궁을 따라 환자 얼굴의 정중선에서 멀어지는 방향을 의미하고; "교합측(occlusal)"은 환자의 치아의 씹는 표면을 향하는 방향을 의미하고; "치경측(gingival)"은 환자의 잇몸 또는 치경을 향하는 방향을 의미하고; "안면측(facial)"은 환자의 입술 또는 뺨을 향하는 방향을 의미하고(본 명세서에서는 "협측(buccal)" 및 "순측(labial)"과 서로 바꾸어 사용됨); 그리고 "설측(lingual)"은 환자의 혀를 향하는 방향을 의미한다.
본 명세서에 사용되어 있는 것과 같이, "근위(proximal)"와 "원위(distal)"라는 용어는 주어진 기준점으로부터 각각 더 가깝고 더 먼 위치를 지칭한다. 많은 경우에, 기준점은 고정기구(anchor)와 같은 특정 연결기이며, "근위"와 "원위"는 기준 연결기에서 분기된 장치의 일부분의 단면의 중심을 통과하는 선을 따라서 기준 연결기로부터 각각 더 가깝고 더 먼 위치를 나타내고 있다.
본 명세서에 사용되어 있는 것과 같이, "대체로", "실질적으로", "약"이라는 용어 및 이와 유사한 용어는 정도의 용어가 아니라 근사치의 용어로 사용되며, 당해 기술 분야의 통상의 전문가가 인식할 수 있는 측정되거나 계산된 값에 있어서의 내재하는 변화량을 설명하기 위한 것이다.
본 명세서에 사용되어 있는 것과 같이, "오퍼레이터"라는 용어는 치열 교정 장치 또는 치열 교정 장치의 일부를 설계 및/또는 제작하거나, 및/또는 치열 교정 장치 또는 치열 교정 장치의 일부의 설계 및/또는 제작를 용이하게 하는 임상의, 개업의, 기술자 또는 임의의 사람 또는 기계, 및/또는 상기 장치를 환자의 입에 설치하는 것 및/또는 상기 장치와 관련된 환자의 후속 치료와 관련된 임의의 사람 또는 기계를 지칭한다.
본 명세서에 사용되어 있는 것과 같이, "힘"이라는 용어는 힘, 토크, 또는 이들의 조합의 크기 및/또는 방향을 지칭한다.
Ⅱ.
본 기술의 치열 교정 장치의 개요
도 1a는 환자의 치아에 인접한 환자의 입에 배치된 상태로 도시된, 본 기술의 실시례에 따라 구성된 치열 교정 장치(100)(또는 "장치(100)")의 개략도이다. 도 1b는 상기 장치(100)의 일부분의 확대도이다. 상기 장치(100)는 치아 전부 또는 치아의 일부를 위치조정하기 위해서 치아들 중의 하나 이상에 힘을 가하기 위해 환자의 입 속에 설치되도록 구성되어 있다. 몇몇 경우에는, 상기 장치(100)가 추가적으로 또는 대안적으로 하나 이상의 치아의 위치를 유지시키도록 구성될 수 있다. 도 1a 및 도 1b에 개략적으로 도시되어 있는 것과 같이, 상기 장치(100)는 고정 부재(160)를 통하여 치아 표면에 직접 또는 간접적으로 고정되도록 각각 구성된, 하나 이상의 부착 부분(140)(각각 상자 모양으로 개략적으로 표시되어 있음)을 포함하는 변형가능한 부재를 포함할 수 있다. 상기 장치(100)는 하나 이상의 연결기(102)(개략적으로 표시되어 있음)를 더 포함할 수 있고, 상기 하나 이상의 연결기(102)는 각각 부착 부분(140)들 사이에 직접 뻗어 있거나("제1 연결기(104)"), 부착 부분(140)과 하나 이상의 다른 연결기(102) 사이에 뻗어 있거나("제2 연결기(106)"), 두 개 이상의 다른 연결기(102) 사이에 뻗어 있다("제3 연결기(108)"). 도시의 편의상 도 1a에는 단지 두 개의 부착 부분(140)과 두 개의 연결기(102)가 나타내져 있다. 본 명세서에 설명되어 있는 것과 같이, 연결기(102)와 부착 부분(140)의 갯수, 구성 및 위치는 상기 장치(100)가 설치될 때 치아들 중의 하나 이상에 원하는 힘을 제공하도록 선택될 수 있다.
상기 부착 부분(140)은 이동될 치아들 중의 하나의 표면에 접착되거나, 부착되거나 이와 다른 방식으로 고정되는 고정 부재(160)에 탈착가능하게 결합되도록 구성될 수 있다. 몇몇 실시례에서는, 상기 부착 부분(140)들 중의 하나 이상이 치아에 고정 부재 또는 다른 연결 접속부(connection interface)없이 상응하는 치아에 직접 접착되거나, 부착되거나 이와 다른 방식으로 고정될 수 있다. 주어진 장치(100)의 서로 다른 부착 부분(140)들이 동일하거나 다른 형상, 동일하거나 다른 크기, 및/또는 동일하거나 다른 구성을 가질 수 있다. 상기 부착 부분(140)은, 인용에 의해 본 명세서에 그 전체 내용이 포함되어 있는, 미국 특허출원 공개공보 제2017/0156823 A1호에 개시된 부착 부분, 브래킷 연결기 및/또는 수형 연결기 요소 중의 임의의 것을 포함할 수 있다.
상기 장치(100)는 원하는 이동을 달성하기 위해서 상기 장치(100)를 환자의 치아 또는 치아들에 단단히 부착시키기에 적합한 임의의 갯수의 부착 부분(140)을 포함할 수 있다. 몇몇 예에서는, 복수의 부착 부분(140)이 한 개의 치아에 부착될 수 있다. 상기 장치(100)는 모든 치아에 대한 부착 부분, 치아보다 적은 수의 부착 부분, 또는 치아보다 많은 수의 부착 부분(140)을 포함할 수 있다. 이들 실시례 및 다른 실시례에서, 상기 장치(100)와 상기 부착 부분(140)들 중의 하나 이상이 한 개의, 두 개의, 세 개의, 네 개의, 다섯 개의 또는 그 이상의 연결기(102)에 결합되도록 구성될 수 있다.
상기한 바와 같이, 연결기(102)는 부착 부분(140)들 사이에 직접 뻗어 있는 하나 이상의 제1 연결기(104)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 제1 연결기(104)는 상기 장치(100)가 환자의 입에 설치되면 대체로 근원심 크기(mesiodistal dimension)를 따라서 뻗어 있을 수 있다. 이들 실시례 및 다른 실시례에서, 상기 장치(100)는 상기 장치(100)가 환자의 입에 설치되면 대체로 교합치경 크기(occlusogingival dimension) 및/또는 협설측 크기(buccolingual dimension)를 따라서 뻗어 있는 하나 이상의 제1 연결기(104)를 포함할 수 있다. 몇몇 실시례에서는, 상기 장치(100)가 제1 연결기(104)를 포함하지 않는다.
추가적으로 또는 대안적으로, 연결기(102)가 하나 이상의 부착 부분(140)과 하나 이상의 연결기(102) 사이에 뻗어 있는 하나 이상의 제2 연결기(106)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 제2 연결기(106)는 상기 장치(100)가 환자의 입에 설치되면 대체로 교합치경 크기를 따라서 뻗어 있을 수 있다. 이들 실시례 및 다른 실시례에서, 상기 장치(100)는 상기 장치(100)가 환자의 입에 설치되면 대체로 근원심 크기 및/또는 협설측 크기를 따라서 뻗어 있는 하나 이상의 제2 연결기(106)를 포함할 수 있다. 몇몇 실시례에서는, 상기 장치(100)가 제2 연결기(106)를 포함하지 않는다. 이러한 실시례에서, 상기 장치(100)는 부착 부분(140)들 사이에 뻗어 있는 제1 연결기(104)만 포함한다. 제2 연결기(106)와 제2 연결기(106)가 부착되는 부착 부분(140)은 본 명세서에서 사용된 것과 같이 "아암(arm)"(예를 들면, 도 1a 및 도 1b의 아암(130))을 구성할 수 있다. 몇몇 실시례에서는, 복수의 제2 연결기(106)가 상기 장치(100)를 따라서 동일한 위치로부터 동일한 부착 부분(140)까지 뻗어 있을 수 있다. 이러한 경우에는, 복수의 제2 연결기(106)와 부착 부분(140)이 함께 본 명세서에서 사용된 것과 같이 "아암"을 구성한다. 상기 장치(100)의 두 지점을 연결하기 위해 두 개 이상의 연결기를 사용하면 각각의 연결기에 대한 변형(strain)을 증가시키지 않으면서 (동일한 지점들을 연결하는 한 개의 연결기에 비해) 더 큰 힘을 가할 수 있다. 이러한 구성은 본 명세서에서 고정 변위 치료(fixed displacement treatment)의 공간적 제약을 고려할 때 특히 유리하다.
추가적으로 또는 대안적으로, 상기 연결기(102)는 두 개 이상의 다른 연결기(102) 사이에 뻗어 있는 하나 이상의 제3 연결기(108)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 제3 연결기(108)는 상기 장치(100)가 환자의 입에 설치되면 대체로 근원심 크기를 따라서 뻗어 있을 수 있다. 이들 실시례 및 다른 실시례에서, 상기 장치(100)는 상기 장치(100)가 환자의 입에 설치되면 대체로 교합치경 크기 및/또는 협설측 크기를 따라서 뻗어 있는 하나 이상의 제3 연결기(108)를 포함할 수 있다. 몇몇 실시례에서는, 상기 장치(100)가 제3 연결기(108)를 포함하지 않는다. 상기 제3 연결기(108)들 중의 하나, 일부 또는 전부는 상기 제1 연결기(104)들 중의 하나, 일부, 또는 전부에 대해 치경에 위치될 수 있다. 몇몇 실시례에서는, 상기 장치(100)가 적어도 두 개의 인접한 치아를 따라서 뻗어 있으며 두 개 이상의 제2 연결기(106)에 대해 공통 부착부를 제공하는 한 개의 제3 연결기(108)를 포함한다. 몇몇 실시례에서는, 상기 장치(100)가 적어도 두 개의 인접한 치아를 따라서 각각 뻗어 있는 복수의 비-인접(non-contiguous) 제3 연결기(108)를 포함한다.
도 1a에 도시되어 있는 것과 같이, 몇몇 실시례에서 상기 장치(100)는, 상기 장치(100)가 환자의 입 속에 설치되면 상기 연결기(102)들 중의 하나, 일부, 또는 전부의 일부분 또는 전부가 환자의 치경에 근접하게 배치되도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 하나 이상의 제3 연결기(108)는, 하나 이상의 제3 연결기(108)의 전부 또는 일부가 환자의 잇몸 라인(gum line) 아래에 위치되고 치경(gingiva)에 가까이 있지만 치경으로부터 이격되어 있도록 구성될 수 있다. 많은 경우에, 제3 연결기(108)(또는 상기 장치(100)의 임의의 부분)와 치경간의 접촉은 자극과 환자의 불편함을 유발할 수 있으므로, 제3 연결기(108)와 환자의 치경 사이에 작은 공극(예를 들면, 0.5mm 이하)을 제공하는 것이 유리할 수 있다. 몇몇 실시례에서는, 상기 장치(100)가 환자의 구강 내에 배치되면 제3 연결기(108)의 전부 또는 일부는 치경과 직접 접촉하도록 구성되어 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 하나 이상의 제1 연결기(104) 및/또는 제2 연결기(106)의 전부 또는 일부가 치경에 근접하게 배치되도록 구성될 수 있다.
몇몇 실시례에 따르면, 하나 이상의 연결기(102)가 부착 부분(140) 또는 연결기(102)와 (a) 두 개 이상의 연결기(102), (b) 두 개 이상의 부착 부분(140), 또는 (c) 적어도 하나의 부착 부분(140)과 적어도 하나의 연결기(102)를 포함하는 연결부위(joint) 사이에 뻗어 있을 수 있다. 몇몇 실시례에 따르면, 하나 이상의 연결기(102)가 (a) 두 개 이상의 연결기(102), (b) 두 개 이상의 부착 부분(140), 또는 (c) 적어도 하나의 부착 부재와 적어도 하나의 연결기(102)를 포함하는 제1 연결부위와, (a) 두 개 이상의 연결기(102), (b) 두 개 이상의 부착 부분(140), 또는 (c) 적어도 하나의 부착 부분(140)와 적어도 하나의 연결기(102)를 포함하는 제2 연결부위 사이에 뻗어 있을 수 있다. (a) 제2 연결기(106)와 제3 연결기(108) 사이의 연결부위와, (b) 제2 연결기(106)와 부착 부분(140) 사이의 연결부위 사이에 뻗어 있는 연결기(102)의 한 예가 도 1b에 개략적으로 도시되어 있으며 참고번호 109로 표시되어 있다.
각각의 연결기(102)는 각각의 연결기(102) 또는 연결기(102)의 조합이 하나 이상의 치아에 원하는 힘을 가하도록 원하는 강성을 가지도록 설계될 수 있다. 많은 경우에, 주어진 연결기(102)에 의해서 가해지는 힘은 후크의 법칙, 즉 F = κ× x 에 의해서 결정될 수 있으며, 상기 식에서 F는 연결기(102)에 의해서 발휘되는 복원력이고, κ는 연결기(102)의 강성 계수이고, 그리고 x는 변위이다. 가장 기본적인 예로서, 연결기(102)가 상기 장치(100)의 두 지점 사이에 존재하지 않으면, 그 경로를 따르는 강성 계수는 0이고 힘이 가해지지 않는다. 이 경우에, 본 기술의 각각의 연결기(102)는 0이 아닌 다양한 강성 계수를 가질 수 있다. 예를 들면, 연결기(102)들 중의 하나 이상은 연결기(102)가 두 단부 지점 사이에서 휘어지거나 만곡되지 않도록 뻣뻣할 수 있다(다시 말해서, 강성 계수가 무한대이다). 몇몇 실시례에서, 연결기(102)들 중의 하나 이상은 연결기(102)가 관련된 하나의 치아 또는 복수의 치아 또는 다른 연결기(102)에 힘을 가하기 위해(또는 흡수하기 위해) 변형될 수 있도록 유연할 수 있다(다시 말해서, 강성 계수가 0이 아닌 양수이다).
몇몇 실시례에서는 두 개 이상의 치아 사이에 하나 이상의 강성 연결기를 포함하는 것이 유리할 수 있다. 강성 연결기(102)는 본 명세서에서 종종 "강성 바" 또는 "고정기구"라고 칭해질 수 있다. 각각의 강성 연결기(102)는 자신의 형상을 유지하고 구부러짐에 저항하기에 충분한 강성을 가질 수 있다. 상기 연결기(102)의 강성은 특정 형상, 폭, 길이, 두께, 및/또는 재료를 선택함으로써 달성될 수 있다. 비교적 뻣뻣하게 구성된 연결기(102)는, 예를 들면, 연결기(102) 또는 아암에 연결될 치아가 이동되지 않고(또는 제한된 양만큼 이동되고) 고정을 위해 사용될 수 있는 경우에 사용될 수 있다. 예를 들면, 어금니는 어금니가 대부분의 치아보다 더 큰 뿌리를 가지고 있으므로 어금니를 이동시키는 데 더 큰 힘이 필요하기 때문에 우수한 고정을 제공할 수 있다. 또한, 상기 장치(100)의 하나 이상의 부분을 복수의 치아에 고정하는 것이 한 개의 치아에 고정하는 것보다 더 안전하다. 다른 예로서, 하나 이상의 다른 치아에 대하여 치아 집단을 이동시킬 때 강성 연결이 필요할 수 있다. 예를 들면, 환자가 한 개의 치아로부터 일정 간격만큼 분리된 다섯 개의 치아를 가지고 있고, 치료 계획이 상기 간격을 메우는 것인 경우를 생각해 보라. 가장 좋은 치료 과정은 통상적으로 한 개의 치아를 다섯 개의 치아 쪽으로 이동시키는 것이며 그 반대, 즉, 다섯 개의 치아를 한 개의 치아 쪽으로 이동시키는 것은 아니다. 이 경우, 다섯 개의 치아 사이에 하나 이상의 강성 연결기를 설치하는 것이 유리할 수 있다. 상기한 모든 이유와 많은 다른 이유로, 상기 장치(100)는 하나 이상의 강성 제1 연결기(104), 하나 이상의 강성 제2 연결기(106), 및/또는 하나 이상의 강성 제3 연결기(108)를 포함할 수 있다.
이들 실시례 및 다른 실시례에서, 상기 장치(100)는 하나 이상의 가요성 제1 연결기(104), 하나 이상의 가요성 제2 연결기(106), 및/또는 하나 이상의 가요성 제3 연결기(108)를 포함할 수 있다. 각각의 가요성 연결기(102)는 원하는 정도의 가요성을 제공하기 위해서 특정 형상, 폭, 두께, 길이, 재료, 및/또는 다른 파라미터를 가질 수 있다. 본 기술의 몇몇 실시례에 따르면, 주어진 연결기(102)의 강성은 하나 이상의 탄성적으로 유연한 탄성가압(biasing) 부분(150)을 포함시키는 것을 통해서 조정될 수 있다. 도 1b에 개략적으로 도시되어 있는 것과 같이, 상기 연결기(102)들 중의 하나, 일부, 또는 전부는 스프링과 같은 하나 이상의 탄성가압 부분(150)을 포함할 수 있고, 상기 하나 이상의 탄성가압 부분(150) 각각은 자신이 부착되는 치아에 특정한 맞춤화된 힘(customized force)을 가하도록 구성되어 있다.
도 1c에 개략도로 도시되어 있는 것과 같이, 상기 탄성가압 부분(150)은 각각의 연결기(102)의 길이방향의 축(L1)(도 1c에는 제2 연결기(106)에 대한 길이방향의 축(L1)과 제3 연결기(108)에 대한 길이방향의 축(L2)만 표시되어 있다)의 전부 또는 일부를 따라서 뻗어 있을 수 있다. 탄성가압 부분(150)에 의해서 치아에 가해지는 힘과 토크의 방향과 크기는, 적어도 부분적으로, 상기 탄성가압 부분(150)의 형상, 폭, 두께, 길이, 재료, 형상 고정 조건(shape set conditions), 그리고 다른 파라미터에 따라 달라진다. 이와 같이, 상기 탄성가압 부분(150)의 하나 이상의 양상(aspect)(상기 파라미터를 포함한다)은 상기 장치(100)가 환자의 입에 설치되면 상응하는 아암(130), 연결기(102), 및/또는 탄성가압 부분(150)이 원하는 치아 이동을 만들어내도록 달라질 수 있다. 각각의 아암(130) 및/또는 탄성가압 부분(150)은 하나 이상의 치아를 한 개의 병진이동 방향, 두 개의 병진이동 방향, 또는 세 개 모두의 병진이동 방향(다시 말해서, 근원심(mesiodistal) 방향, 협설측(buccolingual) 방향, 그리고 교합치경(occlusogingival) 방향)으로 및/또는 한 개의 회전 방향, 두 개의 회전 방향, 또는 세 개 모두의 회전 방향(다시 말해서, 협설측 치근 토크(buccolingual root torque) 방향, 근원심 경사(mesiodistal angulation) 방향 및 근심 아웃-인 회전(mesial out-in rotation) 방향)으로 이동시키도록 설계될 수 있다.
본 기술의 상기 탄성가압 부분(150)은 각각의 치아를 원하는 위치쪽으로 이동시키기에 충분한 임의의 길이, 폭, 형상, 및/또는 크기를 가질 수 있다. 몇몇 실시례에서는, 상기 연결기(102)들 중의 하나, 일부, 또는 전부가 각각의 탄성가압 부분(150)을 따라서 하나 이상의 변곡점을 가질 수 있다. 상기 연결기(102) 및/또는 탄성가압 부분(150)은 상기 연결기(102) 및/또는 탄성가압 부분(150)이 상기 부착 부분(140)쪽으로 뻗기 전에 적어도 한 번 이상 접히도록 구불구불한 구성을 가질 수 있다. 예를 들면, 몇몇 실시례에서는 상기 제2 연결기(106)가 상기 탄성가압 부분(150)을 따라서 두 번 접혀서, 서로에 대해 대체로 다른 방향으로 향하는 제1 오목한 구역 및 제2 오목한 구역을 형성한다. 상기 탄성가압 부분(150)에 상응하는 연결기(102)의 개방 고리 또는 중첩 부분은, 상기 아암(130) 및/또는 연결기(102)의 여분의 길이가 상기 아암(130) 및/또는 연결기(102)에 대해 중앙의 및/또는 먼쪽의 공간에 의해 수용되도록 상기 아암(130) 및/또는 연결기(102)의 전체 폭(W)(도 1c)을 이등분하는 평면(P)(도 1c)의 어느 한쪽에 배치될 수 있다. 이러한 구성에 의해, 임의의 관련된 제3 연결기(108)와 상기 아암(130)이 치아에 부착되는 위치 사이의 교합-치경 크기 또는 수직 크기의 제한된 공간에도 불구하고, 상기 아암(130) 및/또는 연결기(102)가 더 긴 길이(선형 아암과 비교하여)를 가질 수 있어서 더 많은 치아 이동을 제공할 수 있다.
상기 탄성가압 부분(150)이 다른 형상 또는 구성을 가질 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 예를 들면, 몇몇 실시례에서는, 상기 연결기(102) 및/또는 탄성가압 부분(150)이 상기 부착 부분(140)을 향해 지그재그로 뻗어 있는 하나 이상의 선형 구역을 포함할 수 있다. 상기 연결기(102) 및/또는 탄성가압 부분(150) 중의 하나, 일부, 또는 전부가 선형 구간 또는 구역만 가질 수 있거나, 만곡 구역과 선형 구역의 조합을 가질 수 있다. 몇몇 실시례에서는, 상기 연결기(102) 및/또는 탄성가압 부분(150) 중의 하나, 일부, 또는 전부가 만곡 부분을 포함하지 않는다.
몇몇 예에 따르면, 한 개의 연결기(102)가 각각의 연결기(102)의 길이방향의 축을 따라서 연속하여 복수의 탄성가압 부분(150)을 가질 수 있다. 몇몇 실시례에서는, 복수의 연결기(102)가 동일하거나 다른 경로를 따라서 두 지점 사이에 뻗어 있을 수 있다. 이러한 실시례에서는, 서로 다른 연결기(102)가 동일한 강성 또는 다른 강성을 가질 수 있다.
상기 장치(100)가 탄성가압 부분(150)을 가진 두 개 이상의 연결기(102)를 가지고 있는 실시례에서, 상기 연결기(102)의 일부 또는 전부가 동일하거나 다른 길이, 동일하거나 다른 폭, 동일하거나 다른 두께, 동일하거나 다른 형상을 가질 수 있고, 및/또는 다른 특성 중에서 동일하거나 다른 재료로 만들어질 수 있다. 몇몇 실시례에서는, 연결기(102)들 중의 일부가 탄성가압 부분(150)을 가지고 있다. 탄성가압 부분(150)이 없는 연결기(102)는, 예를 들면, 강성 제3 연결기(108)와 상기 부착 부분(140) 사이에 하나 이상의 강성 연결부를 포함할 수 있다. 몇몇 실시례에서는, 상기 장치(100)의 연결기(102)의 어느 것도 탄성가압 부분(150)을 가지고 있지 않다.
몇몇 실시례에 따르면, 예를 들면, 도 1a에 개략적으로 도시되어 있는 것과 같이, 상기 장치(100)는 한 개의 연속적이고 실질적으로 강성인 제3 연결기("고정기구(120)"라고 한다)와 상기 고정기구(120)로부터 멀어지게 뻗어 나온 복수의 가요성 아암(130)을 포함할 수 있다. 상기 장치(100)가 환자의 입에 설치되면, 상기 아암(130)의 각각은 이동될 치아들 중의 다른 하나에 연결될 수 있고 각각의 치아에 특정 힘을 가함으로써, 오퍼레이터가 각각의 치아를 독립적으로 이동시킬 수 있게 한다. 이러한 구성은 모든 치아가 한 개의 치열궁선으로 연결되어 있는 종래의 치아 교정기에 비해 눈에 띄는 개선을 제공하여, 한 개의 치아의 이동이 하나 이상의 인근의 치아의 의도하지 않은 이동을 유발할 수 있다. 본 명세서에 보다 상세하게 설명되어 있는 것과 같이, 본 기술의 상기 장치에 의해 가능하게 된 독립적이고 맞춤화된 치아 이동으로 인해 오퍼레이터가 치아를 원래의 치아 배열("OTA")에서 최종 치아 배열("FTA")로 보다 효율적으로 이동시킬 수 있게 함으로써, 주기적인 조정을 피하고, 진료실 방문 횟수를 줄이며, 환자의 불편함을 줄이거나 없애고, 전체 치료 시간(다시 말해서, 상기 장치가 환자의 입에 설치되는 기간)을 종래의 치아 교정기의 전체 치료 시간에 비해 적어도 50%만큼 줄인다.
상기 고정기구(120)는 환자의 구강 내에 편안하게 끼워지도록 구성된 임의의 형상과 크기의 임의의 구조를 포함할 수 있고 상기 아암(130)의 하나 이상에 대한 공통 지지체를 제공할 수 있다. 많은 실시례에서, 예를 들면, 도 1b에 도시되어 있는 것과 같이, 상기 장치(100)가 환자의 입 속에 설치되면, 상기 고정기구(120)는 환자의 치경에 근접하게 배치된다. 예를 들면, 상기 장치는 환자의 입에 설치될 때 상기 고정기구(120)의 전부 또는 일부가 환자의 잇몸 라인 아래에 위치되고 치경에 인접하지만 치경으로부터 이격되도록 설계될 수 있다. 많은 경우에 상기 고정기구(120)와 치경간의 접촉이 자극과 환자의 불편함을 유발할 수 있기 때문에 상기 고정기구(120)(또는 장치(100)의 임의의 부분)와 환자의 치경 사이에 작은 공극(예를 들면, 0.5mm 이하)을 제공하는 것이 유리할 수 있다. 몇몇 실시례에서, 상기 고정기구(120)의 전부 또는 일부는 상기 장치(100)가 환자의 입안에 배치될 때 치경과 접촉하도록 구성되어 있다.
상기 고정기구(120)는, 각각의 치아에 힘을 가할 때 상기 아암(130)의 각각이 받는 동일한 반대 방향의 힘이 상기 고정기구(120)의 강성과 다른 아암(130)에 의해서 가해진 힘에 의해 상쇄되어, 다른 치아에 가해지는 힘에 유효하게 영향을 미치지 않도록 상기 아암(130)보다 훨씬 더 강성일 수 있다. 이와 같이, 상기 고정기구(120)는 각각의 아암(130)이 받는 힘을 나머지 아암(130)으로부터 효과적으로 분리시켜서, 독립적인 치아 이동을 가능하게 한다.
몇몇 실시례에 따르면, 예를 들면, 도 1a 및 도 1b에 개략적으로 도시되어 있는 것과 같이, 상기 고정기구(120)는 길이방향의 축(L2)(도 1c 참조)을 가지고 있으며 상기 장치(100)가 설치될 때 환자의 턱을 따라서 뻗어 있도록 구성된 아치 형상을 형성하는 기다란 부재를 포함하고 있다. 이들 실시례 및 다른 실시례에서, 상기 고정기구(120)는 환자의 입에 위치될 때 환자의 치아들 중의 두 개 이상에 걸쳐 있는 형상과 크기로 될 수 있다. 몇몇 예에서는, 상기 고정기구(120)가 강성의 선형 바를 포함하거나, 선형 세그먼트와 만곡 세그먼트 양자 모두를 가지는 구조를 포함할 수 있다. 이들 실시례 및 다른 실시례에서, 상기 고정기구(120)는 환자의 입 전체 또는 일부를 가로질러서(예를 들면, 입천장의 전체 또는 일부를 가로질러서, 아래 턱의 전체 또는 일부를 가로질러서, 등) 측방향으로 및/또는 대체로 전후 방향으로 뻗어 있을 수 있다. 또한, 상기 장치(100)는 한 개의 고정기구 또는 복수의 고정기구를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 장치(100)는 복수의 별개의 이격된 고정기구를 포함할 수 있고, 상기 고정기구는 각각 상기 고정기구로부터 뻗어 나온 두 개 이상의 아암(130)을 가지고 있다. 이들 실시례 및 다른 실시례에서, 상기 장치(100)는 인접한 아암(130)들 사이에 뻗어 있는 하나 이상의 다른 연결기를 포함할 수 있다.
고정기구(120)와 관련하여 위에서 설명한 모든 특징은 본 명세서에 개시된 임의의 제3 연결기(108)에 적용될 수 있다.
도 1b에 도시되어 있는 것과 같이, 상기 아암(130)의 각각은 근위 또는 제1 단부 부분(130a)과 원위 또는 제2 단부 부분(130b) 사이에 뻗어 있을 수 있고, 제1 단부 부분(130a)과 제2 단부 부분(130b) 사이에 뻗어 있는 길이방향의 축(L)을 가질 수 있다. 상기 아암(130) 중의 하나, 일부 또는 전부의 제1 단부 부분(130a)은 상기 고정기구(120)에 배치될 수 있다. 몇몇 실시례에서는, 상기 아암의 제1 단부 부분(130a)이 상기 고정기구(120)와 연속으로 되도록 상기 아암(130) 중의 하나, 일부, 또는 전부가 상기 고정기구(120)와 통합되어 있다. 상기 아암(130)은, 도 1a에 도시되어 있는 것과 같이, 상기 고정기구(120)의 길이방향의 축(L2)을 따라서 이격된 간격으로 상기 고정기구(120)로부터 뻗어 나올 수 있다. 몇몇 실시례에서, 상기 아암(130)은 상기 고정기구(1)의 길이방향 축(L2)을 따라서 서로에 대해 균일한 간격으로, 또는 서로에 대해 불균일한 간격으로 이격될 수 있다.
상기 아암(130) 중의 하나, 일부, 또는 전부는 상기 제2 단부 부분(130b)에 또는 그 근처에 부착 부분(140)을 포함할 수 있다. 몇몇 실시례에서는, 예를 들면, 도 1a 내지 도 1c에 도시되어 있는 것과 같이, 상기 아암(130)의 하나 이상은 상기 고정기구(120)로부터 캔틸레버식으로 뻗어 있어서 캔틸레버식 아암(130)의 제2 단부 부분(130b)은 자유 원위 단부 부분(130b)을 가지고 있다. 이들 실시례 및 다른 실시례에서, 상기 부착 부분(140)의 원위 말단은 아암(130)의 원위 말단과 일치할 수 있다. 상기 부착 부분(140)은 각각의 아암(130)을 이동될 치아들 중의 하나의 표면에 접착되거나, 부착되거나 또는 이와 다른 방식으로 고정되는 고정 부재(예를 들면, 브래킷)에 탈착가능하게 결합시키도록 구성될 수 있다. 몇몇 실시례에서는, 상기 부착 부분(140)이 치아에 고정 부재 또는 다른 연결 접속부없이 상응하는 치아에 직접 접착되거나, 부착되거나 또는 이와 다른 방식으로 고정될 수 있다.
여전히 도 1a 및 도 1b를 참고하면, 상기 아암(130) 중의 하나, 일부, 또는 전부는 스프링과 같은 하나 이상의 탄성적으로 유연한 탄성가압 부분(150)을 포함할 수 있고, 상기 하나 이상의 탄성적으로 유연한 탄성가압 부분(150) 각각은 자신이 부착되는 치아에 특정한 맞춤화된 힘(customized force), 토크 또는 힘과 토크의 결합형태를 가하도록 구성되어 있다. 상기 탄성가압 부분(150)은 상기 고정기구(120)와 상기 부착 부분(140) 사이에서 각각의 아암(130)의 길이방향의 축(L1)의 전부 또는 일부를 따라서 뻗어 있을 수 있다. 탄성가압 부분(150)에 의해서 치아에 가해지는 힘과 토크의 방향과 크기는, 적어도 부분적으로, 상기 탄성가압 부분(150)의 형상, 폭, 두께, 길이, 재료, 형상 고정 조건(shape set conditions), 그리고 다른 파라미터에 따라 달라진다. 이와 같이, 상기 아암(130) 및/또는 탄성가압 부분(150)의 하나 이상의 양상(aspect)(상기 파라미터를 포함한다)은 상기 장치(100)가 환자의 입에 설치되면 상기 아암(130) 및/또는 탄성가압 부분(150)이 원하는 치아 이동을 만들어내도록 달라질 수 있다. 각각의 아암(130) 및/또는 탄성가압 부분(150)은 하나 이상의 치아를 한 개의 병진이동 방향, 두 개의 병진이동 방향, 또는 세 개 모두의 병진이동 방향(다시 말해서, 근원심 방향, 협설측 방향, 그리고 교합치경 방향)으로 및/또는 한 개의 회전 방향, 두 개의 회전 방향, 또는 세 개 모두의 회전 방향(다시 말해서, 협설측 치근 토크 방향, 근원심 경사 방향 및 근심 아웃-인 회전 방향)으로 이동시키도록 설계될 수 있다.
본 기술의 상기 탄성가압 부분(150)은 각각의 치아를 원하는 최종 치아 배열(FTA)쪽으로 이동시키기에 충분한 임의의 길이, 폭, 형상, 및/또는 크기를 가질 수 있다. 몇몇 실시례에서는, 상기 아암(130)들 중의 하나, 일부, 또는 전부가 각각의 탄성가압 부분(150)을 따라서 하나 이상의 변곡점을 가질 수 있다. 상기 아암(130) 및/또는 탄성가압 부분(150)은 상기 아암(130) 및/또는 탄성가압 부분(150)이 상기 부착 부분(140)쪽으로 뻗기 전에 적어도 한 번 이상 접히도록 구불구불한 구성을 가질 수 있다. 도 1b에서는, 상기 아암(130)이 상기 탄성가압 부분(150)을 따라서 두 번 접혀서, 서로에 대해 대체로 다른 방향으로 향하는 제1 오목한 구역 및 제2 오목한 구역을 형성한다. 상기 탄성가압 부분(150)에 상응하는 상기 아암(130)의 개방 고리 또는 중첩 부분은, 상기 아암(130)의 여분의 길이가 상기 아암(130)에 대해 중앙의 및/또는 먼쪽의 공간에 의해 수용되도록 상기 아암(130)의 전체 폭(W)을 이등분하는 평면(P)의 어느 한쪽에 배치될 수 있다. 이러한 구성에 의해, 상기 고정기구(120)와 상기 아암(130)이 치아에 부착되는 위치 사이의 교합-치경 크기 또는 수직 크기의 제한된 공간에도 불구하고, 상기 아암(130)이 더 긴 길이(선형 아암과 비교하여)를 가질 수 있어서 더 많은 치아 이동을 제공할 수 있다.
상기 탄성가압 부분(150)이 다른 형상 또는 구성을 가질 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 예를 들면, 몇몇 실시례에서는, 상기 아암(130) 및/또는 탄성가압 부분(150)이 상기 부착 부분(140)을 향해 지그재그로 뻗어 있는 하나 이상의 선형 구역을 포함할 수 있다. 상기 아암(130) 및/또는 탄성가압 부분(150) 중의 하나, 일부, 또는 전부가 선형 구간 또는 구역만 가질 수 있거나, 만곡 구역과 선형 구역의 조합을 가질 수 있다. 몇몇 실시례에서는, 상기 아암(130) 및/또는 탄성가압 부분(150) 중의 하나, 일부, 또는 전부가 만곡 부분을 포함하지 않는다.
몇몇 예에 따르면, 한 개의 아암(130)이 복수의 탄성가압 부분(150)을 가질 수 있다. 상기 복수의 탄성가압 부분(150)은 각각의 아암(120)의 길이방향의 축(L1)을 따라서 연속으로 있을 수 있다. 몇몇 실시례에서는, 복수의 아암(130)이 동일한 경로를 따르거나 다른 경로를 따라서 두 지점 사이에 평행하게 뻗어 있을 수 있다. 이러한 실시례에서는, 서로 다른 아암(130)이 동일한 강성 또는 다른 강성을 가질 수 있다.
상기 장치(100)가 탄성가압 부분(150)을 가진 두 개 이상의 아암(130)을 가지고 있는 실시례에서, 상기 아암(130)의 일부 또는 전부가 동일하거나 다른 길이, 동일하거나 다른 폭, 동일하거나 다른 두께, 동일하거나 다른 형상을 가질 수 있고, 및/또는 다른 특성 중에서 동일하거나 다른 재료로 만들어질 수 있다. 몇몇 실시례에서는, 상기 아암(130)들 중의 일부가 탄성가압 부분(150)을 가지고 있다. 탄성가압 부분(150)이 없는 아암(130)은, 예를 들면, 상기 고정기구(120)와 상기 부착 부분(140) 사이에 하나 이상의 강성 연결부를 포함할 수 있다. 몇몇 실시례에서는, 상기 장치(100)의 아암(130)의 어느 것도 탄성가압 부분(150)을 가지고 있지 않다.
본 기술의 상기 장치는 환자의 편안함을 고려하면서 환자의 치아를 위치조정하기에 적합한 임의의 갯수의 아암(130)을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 특정 수의 아암으로 명시적으로 제한되지 않는 한, 본 기술의 상기 장치는 한 개의 아암, 두 개의 아암, 세 개의 아암, 다섯 개의 아암, 열 개의 아암, 열 여섯 개의 아암 등을 포함할 수 있다. 몇몇 예에서는, 상기 장치의 상기 아암(130)들 중의 하나, 일부, 또는 전부가 하나보다 많은 치아에 개별적으로 연결되도록 구성될 수 있다(다시 말해서, 한 개의 아암(130)이 동시에 두 개의 치아에 결합하도록 구성될 수 있다). 이들 및 다른 실시례에서, 상기 장치(100)는 동일한 치아에 동시에 연결되도록 구성된 두 개 이상의 아암(130)을 포함할 수 있다.
본 기술의 상기 장치의 임의의 부분은 탄성가압 부분(150)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 몇몇 실시례에서는, 상기 장치의 부분들(예를 들면, 상기 고정기구, 상기 아암, 상기 탄성가압 부분, 상기 부착 부분, 상기 링크, 등)이 하나 이상의 초탄성 물질로 이루어질 수 있다.
탄성가압 부분(150) 또는 보다 대체로 아암(130)을 통하여 가해지는 각각의 방향력(directional force)과 관련된 추가적인 세부사항은, 미국 특허출원 공개공보 제2017/0156823 A1호에 설명되어 있고, 상기 문헌의 전체 개시 내용은 인용에 의해 본 명세서에 포함되어 있다.
본 명세서에 개시된 상기 장치 및/또는 그것의 임의의 부분(예를 들면, 상기 고정기구, 상기 아암, 상기 탄성가압 부분, 상기 부착 부분, 상기 링크, 등)은 하나 이상의 초탄성 물질로 이루어질 수 있다. 본 명세서에 개시된 상기 장치 및/또는 그것의 임의의 부분(예를 들면, 상기 고정기구, 상기 아암, 상기 탄성가압 부분, 상기 부착 부분, 상기 링크, 등)은 니티놀, 스테인리스 강, 베타-티타늄, 코발트 크롬, MP35N, 35N LT, 하나 이상의 금속 합금, 하나 이상의 폴리머, 하나 이상의 세라믹, 및/또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 치아의 설측 표면(lingual surface)에 부착된 고정 부재(160)에 아암(130)이 결합된 상태에서 환자의 입(M)의 상부 아치 및 하부 아치에 설치된 장치(100)의 정면도이다. 상기 상부 아치와 하부 아치 중의 하나 또는 양자 모두의 상기 장치(100)는 환자의 치아의 협측 측면(buccal side)에 근접하게 위치될 수 있고, 고정 요소(160) 및/또는 아암(130)은 대안적으로 치아의 협측 표면(buccal surface)에 결합될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
도 2a는 상기 아암(130)이 변형되거나 하중을 받은 상태에서의 원래 치아 배열(OTA) 상태의 치아를 나타내고, 도 2b는 상기 아암(130)이 실질적으로 무하중 상태에서의 최종 치아 배열(FTA) 상태의 치아를 나타내고 있다. 치아가 원래 치아 배열(OTA) 상태에 있을 때 상기 아암(130)이 처음에 고정 부재(160)에 고정되면, 상기 아암(130)은 "설계된 대로"의 구성과 다른 형상 또는 경로를 취하도록 강요받는다. 탄성가압 부분(150)의 고유 복원력(inherent memory)으로 인해, 상기 아암(130)은 상기 탄성가압 부분(150)이 설계된 대로의 구성 또는 무하중 구성으로 있는 최종 치아 배열(FTA)을 향해 치아를 이동시키기 위해서 치아에 연속적인 교정력(corrective force)을 부여한다. 이와 같이, 본 기술의 상기 장치를 사용하는 치아 위치조정은 한 개의 장치를 사용하여 단일 단계로 달성될 수 있다. 보다 적은 횟수의 진료실 방문 및 보다 짧은 치료 시간을 가능하게 하는 것 외에도, 본 기술의 상기 장치는 치아 교정기에 비해 치아 이동의 결과로 환자가 경험하는 통증을 크게 줄이거나 없앤다. 종래의 치아 교정기를 사용하면, 치열 교정 전문의가 조정(예를 들면, 새로운 치열궁선 설치, 기존의 치열궁선 구부리기, 브래킷 위치조정, 등)을 할 때마다, 영향을 받은 치아는 큰 힘을 받으며 이로 인해 환자는 심한 통증을 느낀다. 시간이 지남에 따라, 가해진 힘은 종국적으로 새 와이어가 필요할 때까지 약해진다. 그러나, 본 기술의 상기 장치는, 상기 장치가 설치되어 있는 동안 치아에 지속적으로 이동 발생력(movement-generating force)을 가하고, 이로 인해 치아는 환자에게 (고통이 있다 하더라도) 훨씬 덜 고통스러운 보다 느린 속도로 이동할 수 있게 된다. 본 명세서에 개시된 상기 장치가 치아에 보다 약하고 덜 고통스러운 힘을 가하더라도, 가해지는 힘이 연속적이고 치아가 독립적으로(따라서 보다 효율적으로) 이동할 수 있기 때문에, 본 기술의 상기 장치는 종래의 치아 교정기나 정렬기보다 최종 치아 배열(FTA)에 더 빨리 도달하는데, 종래의 치아 교정기나 정렬기는 모두 중간 조정을 요하기 때문이다.
많은 실시례에서, 상기 이동 발생력은 종래의 치아 교정기에 의해 가해지는 힘보다 약하다. 상기 장치가 초탄성 물질(예를 들면, 니티놀)로 이루어지는 실시례에서, 초탄성 물질은 특정 범위의 변형에 대해 일정 힘 스프링(constant force spring)처럼 거동하므로, 가해진 힘은 치아가 이동함에 따라 눈에 띄게 약해지지 않는다. 예를 들면, 도 2c의 니티놀과 철의 응력-변형률 곡선에 나타나 있는 것과 같이, 니티놀에 대한 곡선은 강에 대한 곡선에 비해 상대적으로 평평하다. 따라서, 본 기술의 초탄성 연결기, 탄성가압 부분, 및/또는 아암은 많은 다른 수준의 변형(예를 들면, 휨)에 대해 본질적으로 동일한 응력을 가한다. 결과적으로, 주어진 치아에 가해지는 힘은 치료하는 동안, 적어도 치아가 최종 배열에 매우 가깝거나 최종 배열 상태로 될 때까지 치아가 이동할 때 일정하게 유지된다. 본 기술의 상기 장치는 상기 장치가 치아가 이동하는 동안 항상 치아(또는 복수의 치아)에 최대의 비통증 힘(maximum non-painful force)을 가하도록 통증 역치 바로 아래의 힘을 가하도록 구성되어 있다. 이로 인해 통증 없이 가장 효율적인(다시 말해서, 가장 빠른) 치아 이동이 이루어진다.
몇몇 실시례에서는, 치아 위치조정이 복수의 장치를 사용함으로써 점진적으로 수행되는 복수의 단계를 포함할 수 있다. 복수의 단계(또는 복수의 장치, 또는 양자 모두)를 포함하는 실시례는 원래 치아 배열(OTA)과 원하는 최종 치아 배열(FTA) 사이에 하나 이상의 중간 치아 배열(ITAs)을 포함할 수 있다. 마찬가지로, 본 명세서에 개시된 상기 장치는 첫번째 또는 그 다음 사용 장치가 치아를 원래 치아 배열(OTA)에서 중간 치아 배열(ITA)로(또는 하나의 중간 치아 배열(ITA)에서 다른 중간 치아 배열(ITA)로) 이동시키고 그 뒤에 제거된 후 설치되도록 설계될 수 있다. 따라서, 본 기술의 상기 장치는 치아를 중간 치아 배열(ITA)에서 최종 치아 배열(FTA)로(또는 다른 중간 치아 배열(ITA)로) 이동시키도록 설계될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 상기 장치는 치아를 원래 치아 배열(OTA)에서 중간 치아 배열(ITA)로, 또는 중간 치아 배열(ITA)에서 장치를 바꾸지 않고 원래 치아 배열(OTA)에서 최종 치아 배열(FTA)로 이동시키도록 설계될 수 있다.
몇몇 실시례에서, 본 명세서에 개시된 상기 장치는, 환자의 치아에 일단 설치되면, 상기 장치가 환자에 의해 제거될 수 없도록 구성될 수 있다. 몇몇 실시례에서는, 상기 장치가 환자에 의해 제거될 수 있다.
본 명세서에 개시된 예시적인 장치 또는 장치 부분 중의 임의의 것은, 비제한적인 예로서, 니티놀, 스테인리스 강, 베타-티타늄, 코발트 크롬 또는 다른 금속 합금, 폴리머 또는 세라믹과 같은 임의의 적합한 재료 또는 재료들로 만들어질 수 있고, 하나의 일체로 형성된 구조 또는 대안적으로 단일 구조로 함께 연결된 복수의 따로따로 형성된 구성요소들로 만들어질 수 있다. 하지만, 특정 예에서는, 상기 예에서 설명한 강성 바, 브래킷 연결기 및 장치의 고리 또는 만곡 부분(또는 장치의 일부분)이 아래에 보다 상세하게 개시된 공정에 따라, 2차원(2D) 박판 재료로부터 상기 장치의 2차원 형태를 절단하고 이 2차원 형태를 상기 장치의 원하는 3차원 형상으로 만곡시킴으로써 만들어진다. 추가적으로 또는 대안적으로, 상기 장치(또는 상기 장치의 부분)는, 미국 특허출원 공개공보 제2017/0156823 A1호에 개시된 것을 포함하여, 임의의 적절한 기술을 이용하여 형성될 수 있고, 상기 문헌의 전체 개시 내용은 인용에 의해 본 명세서에 포함되어 있다.
Ⅲ. 치열 교정 장치 및 고정구를 제작하는 선택된 방법
도 3은 본 명세서의 다른 곳에 개시된 치열 교정 장치를 설계하고 제작하는 예시적인 프로세스(300)를 나타내고 있다. 본 명세서에 개시된 특정 프로세스는 단지 예시일 뿐이며, 원하는 결과(예를 들면, 상기 장치에 의해 각각의 치아에 가해지는 원하는 힘, 상기 장치의 원하는 재료 특성, 등)를 달성하기 위해 적절하게 수정될 수 있다. 다양한 실시례에서, 치열 교정 장치를 제작하기 위해 다른 적절한 방법 또는 기술이 이용될 수 있다. 또한, 본 명세서에 개시된 방법의 다양한 실시형태가 단계의 순서를 언급하더라도, 다양한 실시례에서 상기 단계는 상이한 순서로 수행될 수 있고, 두 개 이상의 단계는 함께 결합될 수 있고, 특정 단계는 생략될 수 있으며, 명시적으로 설명되어 있지 않은 추가 단계는 원하는 대로 상기 프로세스에 포함될 수 있다.
상기한 바와 같이, 몇몇 실시례에서 치열 교정 장치는 치아가 원래 치아 배열(OTA)에 있는 동안 환자의 치아에 결합되도록 구성되어 있다. 이 위치에서, 상기 장치의 요소들은 각각의 치아에 맞춤화된 하중(customized load)을 가하여 각각의 치아를 원하는 최종 치아 배열(FTA)쪽으로 밀어낸다. 예를 들면, 상기 장치(100)의 아암(130)은 치아에 결합될 수 있고, 최종 치아 배열(FTA)을 향해 원하는 방향으로 치아를 밀어내기 위해서 힘을 가하도록 구성될 수 있다. 하나의 예로서, 상기 장치(100)의 아암(130)은 안면-설측 축(facial-lingual axis)을 따라 설측으로 치아를 몰아대는 인장력을 가하도록 구성될 수 있다. 상기 아암(130)의 적절한 크기, 형상, 형상 고정(shape set), 재료 특성 및 다른 측면을 선택함으로써, 각각의 치아를 원래 치아 배열(OTA)에서 최종 치아 배열(FTA)쪽으로 이동시키기 위해서 맞춤화된 하중이 각각의 치아에 가해질 수 있다. 몇몇 실시례에서, 상기 아암(130)은 상기 아암(130)이 결합되는 치아가 자신의 최종 치아 배열(FTA)을 달성하면 힘이 거의 또는 전혀 가해지지 않도록 각각 구성되어 있다. 다시 말해서, 상기 장치(100)는 최종 치아 배열(FTA) 상태에서 상기 아암(130)이 자신의 작용을 멈추도록 구성될 수 있다.
도 3에 도시되어 있는 것과 같이, 상기 프로세스(300)는 블록 302에서 환자의 원래 치아 배열(OTA)의 특징을 나타내는 데이터(예를 들면, 위치 데이터)를 얻는 것으로 시작할 수 있다. 몇몇 실시례에서 오퍼레이터는 환자의 치아가 원래 상태 또는 치료 전 상태에 있는 동안 환자의 치아, 치경 및 선택적으로 다른 인접한 해부학적 구조의 위치 데이터를 얻기 위해서, 예를 들면, 광스캐닝, 콘 빔형 컴퓨터 단층촬영(CBCT:cone beam computed tomography), 환자의 의치 틀(patient impressions)의 스캐닝, 또는 다른 적절한 영상 기술을 사용하여 환자의 원래 치아 배열(OTA)의 디지털 표현을 획득할 수 있다.
상기 프로세스(300)는 블록 304에서 환자의 의도한 또는 원하는 최종 치아 배열(FTA)의 특징을 나타내는 데이터(예를 들면, 위치 데이터)를 획득하는 것을 계속한다. 최종 치아 배열(FTA)의 특징을 나타내는 데이터는 환자의 치아와 치경의 각각에 대한 좌표(예를 들면, X, Y, Z 좌표)를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 이러한 데이터는 환자의 치아의 각각을 환자의 치아 및/또는 치경의 다른 것에 대하여 위치결정하는 것을 포함할 수 있다. 몇몇 실시례에서는, 오퍼레이터가 원래 치아 배열(OTA) 데이터로부터 각각의 가상 치아 및 치경을 생성하기 위해서 환자의 최종 치아 배열(FTA)의 디지털 표현, 예를 들면, 세그먼트화 소프트웨어(segmentation software)(예를 들면, iROK Digital Dentistry Studio)를 이용하여 생성된 최종 치아 배열(FTA) 디지털 모델을 얻을 수 있다. 몇몇 실시례에서, 고정 부재(160)의 디지털 모델이 세그먼트화된(segmented) 원래 치아 배열(OTA) 디지털 모델에 추가될 수 있다(예를 들면, 고정 부재(160)를 설측 표면에 배치하기 위해 설측 표면(또는 다른 적절한 표면) 상의 위치를 선택하는 오퍼레이터에 의해). 적절한 소프트웨어를 사용하여 고정 부재(160)가 부착된 가상 치아를 원래 치아 배열(OTA)에서, 고정 부재 디지털 모델이 포함되거나 포함되지 않은 상태의 원하는 최종 위치(예를 들면, 최종 치아 배열(FTA))로 이동시킬 수 있다.
블록 306에서는, 열처리 고정구 디지털 모델이 얻어질 수 있다. 몇몇 실시례에서는, 열처리 고정구 디지털 모델이 하나 이상의 해부학적 구조 디지털 모델(예를 들면, 원래 치아 배열(OTA) 디지털 모델, 최종 치아 배열(FTA) 디지털 모델, 이들의 조합 등)에 상응할 수 있고 및/또는 하나 이상의 해부학적 구조 디지털 모델로부터 얻을 수 있다. 예를 들면, 상기 해부학적 구조 디지털 모델은 열처리 고정구 제작에 적합한 모델을 렌더링하기 위해 다양한 방식으로 수정될 수 있다(예를 들면, MeshMixer 또는 다른 적절한 모델링 소프트웨어 사용하여). 몇몇 실시예에서, 복수의 해부학적 구조 디지털 모델이 결합되어 열처리 고정구 디지털 모델을 형성할 수 있다. 예를 들어, 원래 치아 배열(OTA) 디지털 모델의 치경 부분은 열처리 고정구 디지털 모델을 형성하기 위해 최종 치아 배열(FTA) 디지털 모델의 치아 부분 및/또는 고정 부재 부분과 결합될 수 있다. 몇몇 실시례에서, 상기 해부학적 구조 디지털 모델은 상기 고정 부재(160)(이 고정 부재는 장치(100)의 아암(130)에 결합되도록 구성되어 있다(도 2a 및 도 2b))를 갈고리형 부재(이 부재는 형상 고정(shape-setting)을 위해 상기 장치에 열처리 고정구의 일시적인 결합을 용이하게 하도록 구성될 수 있다)로 대체하도록 수정될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 상기 해부학적 구조 디지털 모델은 치경을 확대하거나 두껍게 하고, 하나 이상의 치아를 제거하고, 및/또는 강성을 증가시키기 위해 구조적 구성요소를 추가하도록 수정될 수 있다. 몇몇 실시례에서는, 상기 해부학적 구조 디지털 모델에 부분적으로 기초하고 있는 제작된 장치의 일부분(예를 들면, 상기 고정기구)이 상기 장치가 설치될 때 환자의 치경과 맞물리거나 접촉하지 않도록 하기 위해 치경을 확대하거나 두껍게 하는 것이 수행될 수 있다. 결과적으로, 환자에게 덜 고통스러운 치아 위치조정 경험을 제공하기 위해 본 명세서에 개시된 해부학적 구조 디지털 모델을 수정하는 것이 수행될 수 있다.
상기 프로세스(300)는 블록 308에서 장치 디지털 모델을 획득하는 것을 계속한다. 본 명세서에 사용되어 있는 것과 같이, "디지털 모델" 및 "모델"이라는 용어는 대상 또는 대상의 집합의 가상 표현을 지칭하는 것이다. 예를 들면, "장치 디지털 모델"이라는 용어는 상기 장치의 개별 구성요소(예를 들면, 고정기구, 아암, 탄성가압 부분, 부착 부분, 등)를 포함하는 상기 장치의 구조 및 기하학적 구조(geometry)의 가상 표현을 지칭한다. 몇몇 실시례에서는, 상기 장치의 실질적으로 평면인 디지털 모델은 열처리 고정구 디지털 모델(및/또는 최종 치아 배열(FTA) 디지털 모델)에 적어도 부분적으로 기초하여 생성된다. 몇몇 예에 따르면, 열처리 고정구 디지털 모델의 표면 및 부착 특징에 부합하는 최종 치아 배열(FTA) 및/또는 원래 치아 배열(OTA)의 하나 이상의 부분에 대체로 상응하는 윤곽이 있는(contoured) 장치 디지털 모델 즉 3D 장치 디지털 모델이 먼저 생성될 수 있다. 몇몇 실시례에서, 3D 장치 디지털 모델은 특정 환자에 의해 선택되거나 한정되는 상기 아암의 특정 기하학적 구조, 크기 또는 다른 특징 없이, 일반적인 아암 부분 및 고정 부재를 포함할 수 있다. 그 다음에 상기 3D 장치 디지털 모델은 실질적으로 평면 또는 실질적으로 2D 장치 디지털 모델을 생성하기 위해 평평해질 수 있다. 몇몇 실시례에서, 상기 아암(130)의 특정 구성(예를 들면, 탄성가압 부분(150)의 기하학적 구조, 상기 고정기구(120)를 따르는 방향의 위치(도 1b), 등)은 상응하는 치아(상기 아암(130)이 부착되어 있는 치아)를 원래 치아 배열(OTA)에서 최종 치아 배열(FTA)쪽으로 밀어내기 위해 원하는 힘을 가하도록 선택될 수 있다. 상기한 바와 같이, 몇몇 실시례에서 상기 아암은 최종 치아 배열(FTA) 상태에 있을 때 실질적으로 휴지상태(rest)에 있거나 실질적으로 응력을 받지 않은 상태에 있도록 구성되어 있다. 그 다음에 선택된 아암 구성이 교체되거나 평면 장치 디지털 모델에 통합될 수 있다.
블록 310에서, 열처리 고정구를 제작할 수 있다. 예를 들면, 상기 열처리 고정구 디지털 모델(블록 306)을 이용하여, 열처리 고정구가 그 위에 장치의 형상 고정을 위해 가열을 견디도록 구성된 적절한 재료를 사용하여 주조되거나, 성형되거나, 3D 프린팅되거나 또는 이와 다른 방식으로 제작될 수 있다.
블록 312에서, 상기 장치가 제작될 수 있다. 몇몇 실시례에서, 상기 장치를 제작하는 것은 먼저 평면 장치 디지털 모델에 기초하여 평면 구성으로 상기 장치를 제작하는 것을 포함한다. 예를 들면, 평면 장치가 금속 박판 또는 다른 적절한 재료로부터 잘라내질 수 있다. 몇몇 실시례에서, 상기 장치는 레이저 절단, 워터 제트, 스탬핑, 화학적 에칭, 기계가공 또는 다른 적절한 기술을 사용하여 니티놀 또는 다른 금속 박판(sheet)으로부터 잘라내진다. 재료의 두께는, 예를 들면, 원하는 재료 특성을 달성하기 위해 상기 장치의 재료를 전해 연마(electropolishing), 에칭, 연삭, 증착 또는 다른 방식으로 조작함으로써 상기 장치 전체에 걸쳐서 달라질 수 있다.
몇몇 예에 따르면, 윤곽이 있는 장치(contoured appliance)를 형성하기 위해 평면 부재(예를 들면, 금속 박판으로부터 잘라낸 것)가 원하는 배열(예를 들면, 최종 치아 배열(FTA) 및/또는 원래 치아 배열(OTA)의 하나 이상의 부분에 실질적으로 대응하는 배열)로 구부러지거나 이와 다른 방식으로 조작될 수 있다. 몇몇 실시례에서, 평면 장치는, 블록 310에서 제작된 열처리 고정구에 상기 평면 장치를 결합시킴으로써 제위치로 구부러질 수 있다. 예를 들면, 상기 장치의 아암은 상기 열처리 고정구의 후크 부재에 탈착가능하게 결합될 수 있고, 선택적으로 결찰 와이어 또는 다른 임시 고정구를 사용하여 상기 장치의 아암 또는 다른 부분을 열처리 고정구에 고정할 수 있다. 그 다음에, 결과로 생성된 조립체(resulting assembly)(다시 말해서, 상기 열처리 고정구에 고정된 상기 장치)를 가열하여 상기 장치를 최종 형태로 형상 고정할 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 장치의 최종 형태는 최종 치아 배열(FTA) 및/또는 원래 치아 배열(OTA)에 상응하거나 실질적으로 상응할 수 있다. 예를 들면, 상기 장치가 최종 형태일 때, 상기 장치의 고정기구 부분은 원래 치아 배열(OTA)의 치경에 실질적으로 상응할 수 있고 상기 장치의 아암은 최종 치아 배열(FTA)의 치아에 실질적으로 상응한다. 결과적으로, 상기 장치는 최종 치아 배열(FTA)에서 응력을 받지 않는 상태, 또는 거의 응력을 받지 않는 상태로 되도록 구성되어 있다. 작동시에, 상기 장치는 환자의 입에 설치될 수 있다(예를 들면, 원래 치아 배열(OTA)에 있는 동안 환자의 치아의 브래킷에 결합되도록 상기 장치의 아암을 구부리거나 이와 다른 방식으로 조작함으로써). 상기 장치의 형상 고정과 상기 아암과 고정기구의 기하학적 구조로 인해, 상기 아암은 각각의 치아를 원래 치아 배열(OTA)에서 최종 치아 배열(FTA)쪽으로 밀어내는 경향이 있을 것이다.
상기 장치 및 열처리 고정구를 설계 및 제작하는 프로세스의 추가적인 세부사항 및 추가 예가 아래에 설명되어 있다. 본 명세서에 개시된 특정 프로세스는 예시적인 것이며, 원하는 결과(예를 들면, 상기 장치에 의해 각각의 치아에 가해지는 원하는 힘, 최종 장치의 원하는 재료 특성 등)를 달성하기 위해서 필요에 따라 수정될 수 있다. 또한, 본 명세서에 개시된 방법의 다양한 실시형태들이 단계의 순서를 언급하지만, 다양한 실시례에서 상기 단계는 다른 순서로 수행될 수 있고, 두 개 이상의 단계가 함께 결합될 수 있고, 특정 단계는 생략될 수 있으며, 명시적으로 논의되지 않은 추가 단계가 원하는 대로 상기 프로세스에 포함될 수 있다.
본 명세서에 개시된 방법들 중 몇 가지는 도 4에 개략적으로 도시된 제작 시스템(400)의 하나 이상의 실시형태를 사용하여 수행될 수 있다. 상기 시스템(400)은 컴퓨팅 장치(404)에 통신가능하게 결합된 이미징 장치(402)를 포함할 수 있다. 이미징 장치(402)는 환자의 치아, 치경 및 다른 치아의 해부학적 구조(dental anatomy)의 이미지 데이터 또는 다른 디지털 표현을 획득하도록 구성된 임의의 적절한 장치 또는 장치들의 집합체를 포함할 수 있다. 예를 들면, 이미징 장치(402)는 광학 스캐닝 장치(예를 들면, ITERO, 3SHAPE 등에 의해 상업적으로 판매되는 것), 콘-빔 컴퓨터 단층 촬영 스캐너(cone-beam computed tomography scanner), 또는 임의의 다른 적절한 이미징 장치를 포함할 수 있다. 몇몇 실시례에서, 이미징 장치(402)는, 환자의 해부학적 구조(예를 들면, 원래 치아 배열(OTA))의 디지털 표현이 환자의 해부학적 구조의 그래픽 표현에 기초하지 않고 환자의 해부학적 구조의 그래픽 표현을 만들어 내지 않더라도, 환자의 해부학적 구조(예를 들면, 원래 치아 배열(OTA))의 디지털 표현을 획득하는 임의의 적절한 장치일 수 있다.
컴퓨팅 장치(404)는 소프트웨어와 하드웨어의 임의의 적절한 조합일 수 있다. 예를 들면, 컴퓨팅 장치(404)는 본 명세서에 상세히 설명된 컴퓨터 실행가능 명령들 중 하나 이상을 수행하도록 특별히 프로그래밍되거나, 환경설정되거나 구성되어 있는 특수 목적 컴퓨터 또는 데이터 프로세서를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 컴퓨팅 장치(404)는 통신 네트워크(예를 들면, 무선 통신 네트워크, 유선 통신 네트워크, 셀룰러 통신 네트워크, 인터넷, 근거리 무선 네트워크(예를 들면, 블루투스(Bluetooth)를 통해))를 통해 연결되어 있는 원격 처리 장치에 의해 태스크(task) 또는 모듈(module)이 수행되는 분산 컴퓨팅 환경을 포함할 수 있다. 분산 컴퓨팅 환경에서, 프로그램 모듈은 로컬 메모리 저장 장치와 원격 메모리 저장 장치의 양자 모두에 배치될 수 있다.
본 기술의 여러 실시형태에 따른 컴퓨터로 실행되는 명령, 데이터 구조 및 다른 데이터는, 자기적 또는 광학적으로 판독가능한 컴퓨터 디스크를 포함하여, 컴퓨터-판독가능 저장 매체에, 반도체 메모리, 나노기술 메모리, 유기 또는 광학 메모리, 또는 다른 휴대용 데이터 저장 매체 및/또는 비일시적 데이터 저장 매체상의 마이크로코드로서 저장되거나 분산될 수 있다. 몇몇 실시례에서, 본 기술의 여러 실시형태는 인터넷을 통해 또는 다른 네트워크(예를 들면, 블루투스 네트워크)를 통해 전파 매체(예를 들면, 전자기파, 음파) 상의 전파 신호로 일정 기간에 걸쳐서 배포될 수 있거나, 임의의 아날로그 또는 디지털 네트워크(패킷 교환 방식, 회로 교환 방식 또는 다른 방식)에 제공될 수 있다.
상기 시스템(400)은 또한 컴퓨팅 장치(404)에 결합된 하나 이상의 입력 장치(406)(예를 들면, 터치 스크린, 키보드, 마우스, 마이크, 카메라 등) 및 하나 이상의 출력 장치(408)(예를 들면, 디스플레이, 스피커 등)를 포함할 수 있다. 작동시에, 사용자는 컴퓨팅 장치(404)에 명령을 제공할 수 있고 입력 장치 및 출력 장치(406, 408)를 통해 컴퓨팅 장치(404)로부터 출력을 수신할 수 있다.
도 4에 도시되어 있는 것과 같이, 컴퓨팅 장치(404)는 본 명세서에 기술된 바와 같이 상기 장치, 열처리 고정구 및 이들의 임의의 다른 구성요소 및 관련된 도구를 제작하기 위한 하나 이상의 제작 시스템(410)(제작 기계를 포함함)에 연결될 수 있다. 컴퓨팅 장치(404)는, 비제한적인 예로서, 직접 전자적 연결(direct electronic connection), 네트워크 연결 등을 포함하여, 임의의 적절한 통신 연결에 의해 제작 시스템(410)에 연결될 수 있다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 상기 연결은 컴퓨팅 장치(404)로부터의 데이터가 저장된 물리적인 비일시적 저장 매체의 제작 시스템(410)으로의 전달에 의해 이루어질 수 있다.
치열 교정 장치 및
고정구
설계 방법
도 5는 치열 교정 장치를 설계하기 위한 프로세스(500)의 흐름도이다. 상기 프로세스(500)는 블록 502에서 원래 치아 배열(OTA)의 특징을 나타내는 데이터를 획득하는 것으로 시작한다. 예를 들면, 도 6에 도시되어 있는 것과 같이, 원래 치아 배열(OTA) 데이터는 구강내 광 스캐너(intraoral optical scanner)(600)를 사용하여 환자의 치아를 스캔함으로써 획득할 수 있다. 이러한 스캐너(600)는 환자의 상부 치아 및 하부 치아를 모두 스캔하여 각각의 3D 모델을 생성하는 데 사용될 수 있다. 스캐닝은 임의의 적절한 기술, 예를 들면, 치과용 콘 빔 CT 스캐너, 자기 공명 영상(MRI) 장치, 또는 유사한 장치 또는 기술을 사용하여 수행될 수 있다. 다양한 예에서, 원래 치아 배열(OTA) 데이터는 치아의 뿌리 및 노출된 부분과 관련된 데이터를 포함할 수 있으며, 이는 적절한 치열 교정 장치를 설계하는 데 유리할 수 있다. 몇몇 예에서, 원래 치아 배열(OTA) 데이터 환자의 위턱과 아래턱으로 만든(예를 들면, 폴리비닐 실록산 또는 임의의 다른 적절한 의치 틀 재료를 사용하여) 의치 틀을 사용하여 얻을 수 있다. 그 다음에 의치 틀을 스캔하여 (예를 들면, 환자의 이의 맞물림(bite)을 기록하기 위해서) 위턱과 아래턱 사이의 관계를 포함할 수 있는 3D 데이터를 생성할 수 있다. 의치 틀이 사용된 예에서, 상악궁과 하악궁의 치아들 사이의 관계(치열궁간 관계(inter-arch relationship))는 중심 위치에서 환자의 밀랍 교합(wax bite)을 실시함으로써 얻을 수 있다. 다양한 실시례에서, 원래 치아 배열(OTA) 데이터는 직접적으로(예를 들면, 적절한 이미징 장치를 사용하여 환자의 입의 영상을 만듦으로써) 또는 간접적으로(예를 들면, 오퍼레이터 또는 다른 소스로부터 기존의 원래 치아 배열(OTA) 데이터를 수신함으로써) 획득될 수 있다.
도 5로 돌아가면, 상기 프로세스(500)는 블록 504에서 원래 치아 배열(OTA) 디지털 모델을 획득하는 것으로 계속된다. 도 7은 원래 치아 배열(OTA) 디지털 모델(700)의 하나의 예를 그래픽으로 나타낸 것이다. 디지털 모델(700)은 원래의 치아 배열의 환자의 치아와 치경의 배열을 가상으로 나타내거나 그 특징을 나타낼 수 있다. 도 7에 도시되어 있는 것과 같이, 원래 치아 배열(OTA)의 치아는 부정교합, 오정렬, 밀집상태(crowded) 또는 기타 치열 교정이 필요한 상태일 수 있다. 몇몇 실시례에서, 원래 치아 배열(OTA) 상태에 있는 하나 이상의 치아가 치열 교정 장치를 사용하기 전에 발치를 위해 지정될 수 있다.
몇몇 실시례에서, 원래 치아 배열(OTA) 데이터에 대응하는 원래 치아 배열(OTA) 디지털 모델을 획득하는 것은 먼저 환자의 턱의 한 개의 복합 3D 데이터베이스를 획득하는 것을 포함할 수 있고, 상기 환자의 턱의 한 개의 복합 3D 데이터베이스는 환자의 치아를 별개의 3D 바디(예를 들면, 개별 치아 또는 복수의 치아의 집단)로 분리하기 위해 분할되고, 상기 별개의 3D 바디는 오퍼레이터에 의해 가상으로 조작될 수 있다. 이러한 분할은 임의의 적절한 기술 또는 소프트웨어를 사용하여, 예를 들면, iROK Digital Dentistry Studio 또는 다른 적절한 소프트웨어를 사용하여 수행할 수 있다. 분할 후, 결과적으로 생성되는 3D 데이터베이스 상악 치아 및 하악 치아는 치경의 모델과 각각의 치아의 독립적인 모델을 포함할 수 있다. 결과적으로, 오퍼레이터는 원래 치아 배열(OTA) 데이터를 조작하여 치아를 치경에 대하여 가상으로 이동시킬 수 있다. 본 명세서의 다른 곳에 보다 상세히 기술되어 있는 것과 같이, 치아는 원래 치아 배열(OTA)로부터 최종 치아 배열(FTA)쪽으로 이동될 수 있다. 도 8은 하나의 예시적인 최종 치아 배열(FTA)을 나타내고 있다. 도 8에 도시되어 있는 것과 같이, 최종 치아 배열(FTA)의 치아는 (예를 들면, 디지털 모델(700)에 반영된 것과 같이) 원래 치아 배열(OTA)에 비해 보다 정렬될 수 있고, 부정교합 상태가 보다 개선될 수 있고, 그렇지 않으면 미학적 및 기능적으로 개선될 수 있다. 몇몇 실시례에서, 최종 치아 배열(FTA)은 예를 들면 오퍼레이터의 처방(prescription)에 기초하여 원하는 또는 유리한 치열궁-간(inter-arch) 및 치열궁-내(intra-arch) 배열을 가질 수 있다. 예를 들면, 위턱 또는 아래턱(또는 둘 다)에서 하나 이상의(또는 모든) 치아는 치아의 교두(cusp)가 서로 잘 맞물리고 잘 맞을 때까지 이동된다.
다시 도 5을 참조하면, 상기 프로세스(500)는 블록 506에서 고정 부재 디지털 모델(들)을 획득하는 것으로 계속된다. 상기한 바와 같이, 고정 부재(예를 들면, 고정 부재(160), 브래킷 등)는 환자의 치아에 결합되어 치열 교정 장치(예를 들면, 장치(10))가 환자의 치아에 결합될 수 있게 할 수 있다. 고정 부재 디지털 모델은 고정 부재(들)의 기하학적 구조 및/또는 다른 구조적 특성의 가상 표현을 포함할 수 있다. 다양한 실시례에서, 고정 부재 디지털 모델은 각각의 고정 부재에 대해 동일할 수 있거나, 고정 부재 간에 다를 수 있다. 예를 들면, 다른 고정 부재는 앞니보다 어금니에 사용될 수 있다. 도 9는 하나의 예시적인 고정 부재 디지털 모델(900)을 나타내고 있다.
계속해서 도 5를 참조하면, 상기 프로세스(500)는 블록 508에서 고정 부재가 부착된 상태의 원래 치아 배열(OTA) 디지털 모델을 획득하는 것으로 계속된다. 예를 들면, 고정 부재 디지털 모델(900)(도 9)은 원래 치아 배열(OTA) 디지털 모델(700)(도 7) 내의 환자의 치아 상의 적절한 위치에 적용될 수 있다. 결과적으로 생성되는 디지털 모델(1000)은 도 10에 도시되어 있고, 도 10에는 고정 부재(900)의 복수의 디지털 모델이 환자의 치아의 설측 표면을 따라 배치되어 있다. 몇몇 실시례에서는, 상기 디지털 모델(1000)에서, 환자의 치아의 각각은 결합된 고정 부재를 가질 수 있다. 상기한 바와 같이, 치열 교정 장치는 환자의 치아에 부착되어 있는 고정 부재(예를 들면, 브래킷)에 결합되도록 구성된 부착 부분을 가진 복수의 아암을 포함할 수 있다.
몇몇 예에서, 고정 부재의 디지털 모델(900)은 적절한 소프트웨어(예를 들면, iROK Digital Dentistry Studio)를 사용하여 원래 치아 배열(OTA)의 치아에 가상으로 위치될 수 있다. 몇몇 실시례에서, 고정 부재를 가상으로 위치시키는 것은 이용가능한 고정 부재의 라이브러리로부터 특정 고정 부재의 가상 모델을 선택하고, 그 다음에 하나 이상의 치아에 선택된 고정 부재를 위치시키는 것을 포함할 수 있다. 몇몇 실시례에서, 브라켓 위치결정은 자동으로(예를 들면, 치아의 중심 또는 미리 정한 부분에 브라켓을 자동으로 위치시킴으로써) 또는 수동으로(예를 들면, 각각의 고정 부재에 대한 부착 위치를 선택 및/또는 조작하는 오퍼레이터에 의해) 지정될 수 있다. 몇몇 실시례에서, 각각의 고정 부재의 위치는 원하는 대로 오퍼레이터에 의해 개선될 수 있다. 예를 들면, 입을 다물었을 때 다른 턱의 고정 부재와의 간섭 또는 다른 턱의 치아와의 간섭을 피하기 위해 고정 부재를 가능한 한 치경에 가깝게 배치하는 것이 바람직할 수 있다.
몇몇 실시례에서, 원래 치아 배열(OTA)의 치아 및 그에 부착된 고정 부재를 가진 디지털 모델(1000)은 접합 트레이(bonding tray)의 구성을 결정하는 데 사용될 수 있으며, 상기 접합 트레이는 오퍼레이터에 의해 고정 부재를 환자의 치아에 물리적으로 부착하는 데 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 접합 트레이는 정렬기와 유사하게 환자의 치아 위에 맞도록 구성될 수 있고, 내부에 적절한 고정 부재(예를 들면, 브래킷)를 수용하도록 하는 크기와 구성으로 되어 있는 각각의 치아의 측면상의 오목부를 포함할 수 있다. 다양한 실시례에서, 이러한 오목부는 설측 표면, 협측 표면, 근심/원심 표면, 교합 표면, 치근 표면, 또는 대응하는 브래킷이 결합되도록 의도한 치아의 임의의 적합한 표면상에 위치될 수 있다. 작동시에, 적절한 고정 부재가 각각의 오목부에 배치될 수 있고, 그 다음에 접착제(예를 들면, 자외선을 비출 때 경화되는 접착제)가 각각의 고정 부재의 결합 표면에 도포될 수 있다. 그 다음에 상기 트레이를 환자의 치아 위에 배치하고 접착제를 경화시켜 모든 고정 부재를 각각의 치아의 적절한 위치에 접착시킬 수 있다.
이러한 접합 트레이를 생성하기 위해, 고정 부재가 부착된 상태의 원래 치아 배열(OTA)의 치아의 특징을 나타내는 디지털 모델(1000)이 사용될 수 있다. 상기 디지털 모델(1000)은, 예를 들면, 상기 접합 트레이의 크기를 환자의 치아에 대해 상기 고정 부재를 제자리에 유지하는 데 필요한 만큼만 제한하기 위해서 과도한 가상 치경을 제거하도록 추가로 조작될 수 있다. 그 다음에, 예를 들면, 고분자 수지의 3D 프린팅 또는 다른 적절한 기술 사용하여, 고정 부재가 배치된 상태의 환자 치아의 물리적 3D 모델을 생성하기 위해서 트리밍된 디지털 모델(trimmed digital model)이 사용될 수 있다.
몇몇 실시례에서는, 적절한 재료(예를 들면, 투명한 고분자 수지)가 원래 치아 배열(OTA)에서 고정 부재를 가진 환자의 치아의 물리적 모델 위에 성형(예를 들면, 열성형)될 수 있다. 이것은 내부에 고정 부재를 수용하도록 형상화되고 구성된 오목부가 있는 정렬기형 트레이(aligner-like tray)를 만들어낼 수 있다. 그 다음에 상기 고정 부재를 상기 트레이의 상응하는 오목부에 배치할 수 있고, 그 다음에 원래 치아 배열(OTA)의 환자의 치아에 상기 고정 부재를 부착하기 위해 경화성 접착제과 함께 상기 트레이를 환자의 치아에 부착할 수 있다. 그 다음에 상기 고정 부재를 제자리에 남겨둔 채로, 상기 트레이를 제거할 수 있다.
몇몇 실시례에서는, 상기 접합 트레이가 환자의 치아의 물리적 모델을 필요로 하지 않고 열성형을 사용하지 않고서 직접 3D 프린팅될 수 있다. 예를 들면, 접합 트레이의 디지털 모델은 고정 부재가 부착된 상태의 원래 치아 배열(OTA)의 치아의 특징을 나타내는 디지털 모델(1000)로부터 얻을 수 있다. 몇몇 실시례에서는, 상기 디지털 모델(1000)의 네가티브(negative)가 생성될 수 있고, 상기 디지털 모델(1000)의 치아 및 고정 부재에 상응하는 표면을 가진 일반적인 트레이형 구조를 제공하도록 트리밍될 수 있다. 이 결과적으로 생성된 모델(resulting model)은 상응하는 오목부에 브래킷을 유지하기 위한 특징부를 제공하도록 조작될 수 있다. 최종적으로, 상기 접합 트레이는, 예를 들면, 3D 프린팅 가능한 고분자 수지 또는 다른 적절한 재료 또는 증착 기술을 사용하여 이 디지털 모델을 기초로 3D 프린팅될 수 있다.
대안적으로, 오퍼레이터는 트레이의 도움 없이 고정 부재를 환자의 치아에 직접 부착할 수 있다.
다시 도 5를 참조하면, 상기 프로세스(500)는 블록 510에서 고정 부재(900)가 부착된 상태의 최종 치아 배열(FTA) 디지털 모델(1100)(도 11)을 획득하는 것으로 계속된다. 예를 들면, 고정 부재(900)의 모델이 부착된 상태의 원래 치아 배열(OTA)의 치아의 디지털 모델(1000)(도 10)은 최종 치아 배열(FTA) 디지털 모델(1100)(도 11)을 생성하는 데 사용될 수 있다. 몇몇 실시례에서, 상기 디지털 모델(1000)은 치아를 최종 치아 배열(FTA)에 배치하도록 조작될 수 있다.
최종 치아 배열(FTA) 디지털 모델(1100)은 적어도 부분적으로 최종 치아 배열(FTA)의 치아의 특징을 나타내는 데이터에 기초하여 얻을 수 있다. 이러한 최종 치아 배열(FTA) 데이터는 환자의 치아 서로에 대한 그리고 치경에 대한 환자의 치아의 원하는 최종 위치 및 배향(orientation)의 디지털 표현을 포함할 수 있다. 최종 치아 배열(FTA) 데이터는 직접 얻거나(예를 들면, 오퍼레이터가 생성하거나) 외부 소스로부터 수신할 수 있다(예를 들면, 최종 치아 배열(FTA) 데이터가 제3자에 의해 생성되어 적절한 치열 교정 장치의 설계를 위해 오퍼레이터에게 제공될 수 있다).
몇몇 실시례에서, 최종 치아 배열(FTA) 데이터는 원래 치아 배열(OTA) 데이터를 조작하여 환자의 치아를 가상으로 이동시킴으로써 획득될 수 있다. 치아를 원하는 최종 치아 배열(FTA)로 치아를 이동시키기 위해서 오퍼레이터가 iROK Digital Dentistry Studio와 같은 적절한 소프트웨어를 사용할 수 있다. 몇몇 실시례에서, 원래 치아 배열(OTA)에 대한 치아의 가상 이동은 또한 치아가 최종 치아 배열(FTA) 상태에 있을 때 치경의 자연적인 모습을 유지하고 치경의 배향과 위치를 보다 정확하게 반영하기 위해서 원래 치아 배열(OTA)에 대한 치경의 이동을 초래한다. 치경의 이러한 이동은 치경 모핑(gingiva morphing) 또는 다른 적절한 기술을 사용하여 달성할 수 있다.
몇몇 실시례에서, 최종 치아 배열(FTA)은 치료 과정의 일부로서 발생할 수 있는 환자의 치아에 대한 변화를 반영할 수 있다. 예를 들면, 시술자는 치료의 일부로서, 모든 치아를 치열궁에 끼워넣을 공간이 부족한 것을 이유로(또는 다른 이유로) 환자의 하나 이상의 치아를 뽑을 수 있다. 이 경우 뽑힌 치아는 최종 치아 배열(FTA) 데이터에서 제외될 수 있다. 시술자가 공간 부족을 이유로 치아의 수를 더 줄여야 한다고 결정하면, 환자에게 치간 삭제(interproximal reduction:IPR)를 시행할 수 있다. 이 경우, 시술자가 시행한 치간 삭제(IPR)와 일치하도록 최종 치아 배열(FTA)의 치아의 크기를 깍아내는 것(stripping)과 축소하는 것(reducing)이 수행될 수 있다.
몇몇 실시례에서, 제안된 최종 치아 배열(FTA)은 오퍼레이터에 의해 개발될 수 있고(예를 들면, 독립적으로 또는 치료하는 치열 교정 전문의로부터의 입력에 전체적으로 또는 부분적으로 기초하여), 그 다음에 검토와 의견을 받기 위해 치료하는 치열 교정 전문의에게 보내질 수 있다. 치료하는 치열 교정 전문의가 의견이 있는 경우, 전자적으로 또는 다른 방식으로 전송될 수 있는 입력(예를 들면, 서면 메모, 하나 이상의 치아 또는 고정 부재의 제안된 조작 등)을 오퍼레이터에게 제공할 수 있다. 그 다음에 오퍼레이터는 최종 치아 배열(FTA)을 수정할 수 있고 수정하여 제안된 최종 치아 배열(FTA)을 치료하는 치열 교정 전문의에게 다시 보내 추가 검토 및 의견을 요청할 수 있다. 이러한 반복 과정은 치료하는 치열 교정 전문의가 제안된 최종 치아 배열(FTA)과, 결과적으로 얻은 디지털 모델(1100)을 승인할 때까지 반복될 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 최종 치아 배열(FTA) 디지털 모델(예를 들면, 도 8에 도시된 것)은 적절한 위치에서 치아에 결합된 고정 부재(900)의 디지털 모델을 가지도록 조작될 수 있다. 몇몇 실시례에서, 각각의 치아에 대한 각각의 고정 부재의 상대 위치는 고정 부재가 원래 치아 배열(OTA)의 치아에 부착되어 있는 디지털 모델(1000)(도 10)로부터 획득되거나 유도될 수 있다. 몇몇 실시례에서, 고정 부재는 디지털 모델(1100)(도 11)을 생성하기 위해 최종 치아 배열(FTA)의 치아에 먼저 위치될 수 있고, 이 모델은, 예를 들면, 디지털 모델(1100)을 조작하여 치아를 원래 치아 배열(OTA)로 이동시킴으로써, 결과적으로 디지털 모델(1000)(도 10)을 생성하기 위해 사용될 수 있다.
다시 도 5를 참조하면, 상기 프로세스(500)는 블록 512에서 원래 치아 배열(OTA)과 최종 치아 배열(FTA) 사이의 개별 치아 또는 치아 그룹 또는 치아들의 변위를 결정하는 것으로 계속된다. 예를 들면, 원래 치아 배열(OTA)과 최종 치아 배열(FTA) 사이의 각각의 치아의 변위는 6개의 자유도(예를 들면, X 축, Y 축, Z 축 방향의 병진이동과, 동일한 세 축 둘레로의 회전; 또는 대안적으로, 근원심 방향, 협설측 방향, 및/또는 교합치경 방향의 병진이동과, 협설측 치근 토크(buccolingual root torque), 근원심 경사(mesiodistal angulation) 및 근심 아웃-인 회전(mesial out-in rotation) 형태의 회전)를 이용하여 기술될 수 있다. 몇몇 실시례에서, 이들 값은 최종 치아 배열(FTA) 데이터와 원래 치아 배열(OTA) 데이터의 각각의 치아의 위치 사이의 차이를 계산함으로써 결정될 수 있다. 이것은 각각의 치아에 대한 6개의 자유도를 따라 필요한 변위를 포함하는 데이터세트를 생성하기 위해 각각의 턱의 각각의 치아에 대해 수행될 수 있다.
상기 프로세스(500)는 블록 514에서 열처리 고정구 디지털 모델을 얻는 것으로 계속된다. 도 12는 원래 치아 배열(OTA)의 디지털 모델(700)(도 7), 최종 치아 배열(FTA)의 디지털 모델(800)(도 8), 고정 부재가 부착된 상태의 원래 치아 배열(OTA)의 디지털 모델(1000)(도 10), 및/또는 고정 부재가 부착된 상태의 최종 치아 배열(FTA)의 디지털 모델(1100)(도 11)을 조작함으로써 생성될 수 있는 하나의 예시적인 고정구 디지털 모델(1200)을 나타내고 있다. 예를 들면, 디지털 모델(1100)은 장치 제작에 사용하기 위한 고정구(예를 들면, 열처리 고정구)의 디지털 표현을 생성하도록 조작될 수 있다. 디지털 모델(1100)은 적절한 고정구 데이터를 생성하기 위해 다양한 방식으로 조작될 수 있다. 몇몇 실시례에서, 이러한 조작은 적절한 소프트웨어, 예를 들면, Audiodesk®의 MeshMixer를 사용하여 수행될 수 있다.
몇몇 예에서, 디지털 모델(1000, 1100)의 고정 부재는 수정되거나 적절한 고정 부분(1202)으로 대체될 수 있으며, 상기 적절한 고정 부분(1202)은 각각 장치의 아암에 결합되어 장치를 상기 고정구에 일시적으로 고정하는 것을 용이하게 하도록 구성되어 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 고정 부분(1202)이 상기 디지털 모델(700, 800)에 추가될 수 있다. 예를 들면, 브래킷형 고정 부재가 수직 채널(1206)뿐만 아니라 장치(100)의 부착 부분(140)과 결합하도록 구성된 수평 채널(1204)의 양자 모두를 포함하는 고정 부분(1202)으로 대체될 수 있다. 복수의 돌출부(1208)가 고정 부분(1202)의 하나 이상의 측면 표면을 따라서 배치될 수 있다. 상기 채널(1204, 1206)과 상기 돌출부(1208)는 함께 결찰 와이어(ligature wire) 또는 다른 파스너를 수용하도록 구성된 구조를 제공할 수 있다. 예를 들면, 오퍼레이터는 장치(100)를 상기 고정구에 결합한 다음 결찰 와이어를 수평 채널(1204)을 통하여 인접한 돌출부(1208)들 사이의 공간 내에서 감아서 상기 장치(100)를 상기 고정구에 대해 제자리에 유지할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 수평 채널(1204)은 장치(100)의 부착 부분(140)과 결합하도록, 예를 들면, 부착 부분(140)을 수용하고 또한 결찰 와이어 또는 다른 파스너를 수용하기에 충분히 깊게(예를 들면, 디지털 모델(1000, 1100)의 고정 부재(900)의 대응하는 채널보다 더 깊게) 되도록 구성될 수 있다. 몇몇 실시례에서, 수직 채널(1206)은 한 개의 부착 부분(140)이 수평 채널(1204) 내에 부분적으로 수용될 수 있고 또한 수직 채널(1206) 내에 부분적으로 수용될 수 있도록, 장치(100)의 부착 부분(140)의 일부와 결합하도록 구성될 수 있다. 돌출부(1208)들은 결찰 와이어 또는 다른 기다란 파스너를 수용하도록 구성된 홈 또는 오목부를 추가로 형성할 수 있다. 상기 고정구 디지털 모델(1200)은 또한 각각의 고정 부분(1202) 내에 관통 채널 또는 구멍을 포함할 수 있다. 이들 관통 채널은 열처리가 완료되고 결찰 와이어 또는 다른 파스너가 제거된 후 밀어내기 도구(pushing tool)가 고정 부분(1202)의 후면으로부터(예를 들면, 상기 고정구 디지털 모델(1200)의 협측 표면을 통하여) 삽입되어 부착 부분(40)을 고정 부분(1202)으로부터 멀리 밀어내는 것을 가능하게 할 수 있다.
추가로 또는 대안적으로, 상기 디지털 모델(700, 800, 1000, 1100)은 치경의 형상 또는 구성을 변경하여 상기 고정구 디지털 모델(1200)을 생성하도록 조작될 수 있다. 장치가 설치될 때, 상기 장치의 임의의 부분이 치경에 영향을 미치는 경우 환자는 상당한 불편을 겪을 수 있다. 따라서, 환자의 치경에 영향을 미치지 않고 환자의 치경에 가까이 위치하는 장치를 설계하는 것이 바람직할 수 있다. 몇몇 실시례에서, 이것은 상기 고정구 디지털 모델(1200)을 생성하기 위해 디지털 모델(700, 800, 1000, 1100)의 치경을 확대함으로써 달성될 수 있다. 예를 들면, 디지털 모델(700, 800, 1000, 1100)에서 치경의 설측 표면은 예정된 양(예를 들면, 약 1.5mm 미만, 약 1.4mm 미만, 약 1.3mm 미만, 약 1.2mm 미만, 약 1.1mm 미만, 약 1.0mm 미만, 약 0.9mm 미만, 약 0.9mm 미만) 0.8mm, 약 0.7mm 미만, 약 0.6mm 미만, 약 0.5mm 미만, 약 0.4mm 미만, 약 0.3mm 미만, 약 0.2mm 미만, 또는 약 0.1mm 미만)만큼 확대될 수 있다(예를 들면, 설측으로 더 이동될 수 있다). 이와 같이, 장치가 상기 고정구 데이터의 표면을 사용하여 생성될 때(예를 들면, 장치(100)가, 아래에서 보다 상세하게 설명되어 있는 것과 같이, 고정구 모델(1200)의 설측 표면의 일부와 실질적으로 상응하도록 형상화될 수 있을 때), 상기 장치는 환자의 치경에 영향을 미치지 않고 환자의 치경으로부터 짧은 거리에 놓이도록 하는 크기와 구성으로 될 수 있다.
블록 514를 계속 참조하면, 고정 부재가 부착되지 않은 상태의 디지털 모델(700, 800) 및/또는 고정 부재가 부착된 상태의 디지털 모델(1000, 1100)은 상기 장치를 열처리하는 데 필요하지 않은 치아 또는 다른 구조적 요소를 제거하고, 및/또는 열처리 과정 동안 충분한 강성을 가지도록 상기 고정구를 보강하기 위해 구조적 특징을 추가하도록 조작될 수 있다. 예를 들면, 도 12에 도시되어 있는 것과 같이, 상기 고정구 디지털 모델(1200)은 어떠한 치아도 포함하고 있지 않지만, 치경 표면(1210)의 적어도 일부를 유지하고 있다. 또한, 상기 고정구 디지털 모델(1200)은 결과적인 고정구(resulting fixture)의 강성을 높일 수 있는 안정화 크로스바(1212)를 포함한다. 원하는 열처리 고정구 모델(1200)을 달성하기 위해 디지털 모델(700, 800, 1000, 1100)에 대한 다양한 다른 수정이 이루어질 수 있다.
다시 도 5를 참조하면, 상기 프로세스(500)는 블록 516에서 장치 템플릿(appliance template) 디지털 모델을 획득하는 것으로 계속된다. 도 13은 상기 고정구 디지털 모델(1200)과 결합된 구성으로 도시된 장치 템플릿 디지털 모델(1300)의 하나의 예를 나타내고 있다.
상기 모델(1300)은 고정기구 부분(1302), 아암 부분(1304), 및 부착 바 부분(1306)을 포함하고 있다. 이들 구성요소는 (도 15와 관련하여 아래에 보다 상세하게 기술되어 있는 것과 같이) 나중에 특정 환자를 위해 맞춤제작되는 장치에 대한 일반화된 템플릿의 형태를 취할 수 있다. 예를 들면, 고정기구 부분(1302)은 완성된 장치의 고정기구(120)에 해당할 수 있고, 아암 부분(1304)은 완성된 장치의 아암(130)에 대한 플레이스홀더(placeholder)의 역할을 할 수 있다. 부착 바 부분(1306)은 각각의 아암(130)을 연결하는 연속 스트립의 형태를 취하고 있다. 도 13에 도시되어 있는 것과 같이, 아암 부분(1306)은 상기 고정구 디지털 모델(1200)의 고정 부분(1202)의 채널(1204) 내에 수용되도록 구성될 수 있다. 부착 바 부분(1306)은 완성된 장치의 아암(130)의 부착 부분(140)의 일부와 부분적으로 대응할 수 있다.
다양한 실시례에서, 장치 템플릿 디지털 모델(1300)은 상기 고정구 디지털 모델(1200)의 표면 데이터를 사용하여 생성될 수 있다. 예를 들면, 장치 템플릿 디지털 모델(1300)은, 고정기구 부분(1302)이 환자의 치경의 특징을 나타내는 데이터로부터 도출되는 상기 고정구 디지털 모델(1200)의 윤곽에 대응하는 것과 같이, 상기 고정구 디지털 모델(1200)의 표면과 실질적으로 대응하도록 구성될 수 있다. 상기한 바와 같이, 상기 고정구 디지털 모델(1200)은 무엇보다도 치경을 확대함으로써 원래 치아 배열(OTA) 모델(1100)에 대해 수정될 수 있다. 이와 같이, 고정기구 부분(1302)이 상기 고정구 디지털 모델(1200)의 치경 부분과 접촉할 때, 고정기구 부분(1302)은 원래 치아 배열(OTA) 모델(700)에서 특징지어진 실제 치경으로부터 약간 이격되도록 위치될 수 있다. 몇몇 실시례에서, 상기 장치 템플릿 디지털 모델(1300)은 상기 고정구 디지털 모델(1200)의 윤곽을 따르는 3차원 표면에 대응하는 대신에, 두께 크기를 가질 수 없다. 몇몇 실시례에서, 상기 장치 템플릿 디지털 모델(1300)은 적어도 일부 두께를 가질 수 있다.
블록 518에서, 장치 템플릿 디지털 모델(1300)은 평면 장치 템플릿 모델(1400)(도 14)을 생성하기 위해 평평화되거나 이와 다르게 조작될 수 있다. 평면 장치 템플릿 모델(1400)은 윤곽이 있는 장치(contourded appliance) 템플릿 모델(1300)에 대응하거나 적어도 그로부터 유도된 2차원 또는 실질적으로 평면 데이터를 반영할 수 있다. 예를 들면, 평면 장치 템플릿 모델(1400)을 생성하기 위해 상기 장치 템플릿 디지털 모델(1300)을 평평화하거나(flattening), 평면화하거나(planarizing) 또는 이와 다르게 변환시킴으로써 상기 장치 템플릿 디지털 모델(1300)(도 13)이 평면 장치 템플릿 모델(1400)(도 14)로 변환될 수 있다. 이러한 변환은 프로세서 시스템 및 비제한적인 예로서, ExactFlat®, Solidworks®, Autodesk® Inventor, Creo® 또는 다른 적절한 소프트웨어과 같은, 적절한 소프트웨어를 사용하여 수행될 수 있다.
블록 520에서, 평면 장치 디지털 모델이 획득된다. 평면 장치 모델(1500)의 하나의 예가 도 15에 도시되어 있다. 이 단계에서, 상기 장치의 아암의 특정 형상 및 구성은, 예를 들면, 평면 템플릿 모델(1400)(도 14)의 일부분 또는 구성요소를 수정하거나 대체함으로써 결정될 수 있다. 예를 들면, 블록 512에서 결정된 원하는 변위를 달성하기 위해 필요한 힘 및/또는 토크를 가하도록 상기 장치의 아암의 특정 크기, 기하학적 구조 및 재료 특성이 선택될 수 있다. 몇몇 실시례에서, 아암 설계형태의 미리 채워진 라이브러리(pre-populated library)는 원하는 변위를 달성하기 위해 적절한 설계형태과 구성을 선택하는 데 사용할 수 있다. 몇몇 실시례에서, 미리 채워진 라이브러리의 아암 설계형태은 특정 양(예를 들면, 최종 치아 배열(FTA)(아암이 휴지상태(rest)에 있을 때)과 원래 치아 배열(OTA) 사이의 편향(deflection)의 양)만큼 편향될 때 상기 아암이 가할 스프링력을 결정하기 위해 유한 요소 해석(FEA) 또는 다른 기법을 사용하여 해석될 수 있다. 몇몇 실시례에서, 특정 아암 설계형태의 완전히 또는 부분적으로 자동화된 선택은 관련 기준에 기초하여 오퍼레이터에 의해 검토 및/또는 수정될 수 있다. 예를 들면, 제안된 아암 설계형태이 겹치거나 간섭하는 아암을 포함하는 경우 오퍼레이터는 아암의 형상 및/또는 구성을 수동으로 조정할 수 있다.
결정된 변위에 기초하여, 각각의 치아를 원래 치아 배열(OTA)에서 최종 치아 배열(FTA)로 이동시키는 데 필요한 필요한 힘 및/또는 토크가 결정될 수 있다. 치아를 이동시키는 데 필요한 힘은 대체로 센티뉴턴(centiNewton)의 범위이며, 이동된 거리는 통상적으로 밀리미터의 범위이다. 치아를 회전시키는 데 작용하는 모멘트의 양(뉴턴-밀리미터)은 가한 힘의 크기에 작용 아암(force arm)의 길이를 곱하여 알아낼 수 있다. 대체로, 상기 변위는 병진 이동과 회전 이동을 결합한 3D 치아 이동일 수 있다.
최종 치아 배열(FTA)을 달성하는 데 필요한 힘 및/또는 토크는 환자의 해부학적 구조, 예를 들면, 이동되는 특정 치아의 크기, 치근의 해부학적 구조 등에 따라 달라질 수 있다. 상기 힘 및/또는 토크는 또한 다른 생리학적 파라미터(예를 들면, 골밀도, 생물학적 결정인자, 성별, 민족적 배경(ethnicity), 턱뼈(위턱뼈 또는 아래턱뼈), 이동하는 치아 주위의 주변 조직(입술, 혀, 치경 및 뼈)의 기계적 특성 등)에 따라 달라질 수 있다. 주어진 치아에 가해지는 특정 힘 및/또는 토크는 또한 고정 부재(예를 들면, 브래킷)의 특정 위치에 따라 달라진다. 예를 들면, 치아의 저항 중심에서 보다 멀리 위치된 고정 부재는 치아의 저항 중심에 보다 가깝게 위치되어 있는 고정 부재보다 주어진 작용력하에서 보다 큰 토크를 발생시킨다. 원하는 변위(예를 들면, 6개의 자유도를 따르는), 환자의 해부학적 구조 및 고정 부재의 위치에 기초하여, 특정 아암 구성은 치아를 원래 치아 배열(OTA)에서 최종 치아 배열(FTA)로 이동시키기 위해서 대상 치아(subject tooth)에 원하는 힘 및/또는 토크를 발생시키도록 선택될 수 있다. 치열 교정 장치의 아암 및 다른 구성요소의 적절한 두께, 폭, 형상 및 구성을 결정함으로써, 특정 치아를 최종 치아 배열(FTA)로 이동시키기 위해 상기 치아에 힘과 토크를 가하는 장치 구성이 결정된다.
특정 예에서, 상기 장치의 설계는 프로세서 시스템 및 적절한 설계 소프트웨어, 예를 들면, 비제한적인 예로서, Solidworks®, Autodesk® Inventor, Creo® 등과 같은 CAD 소프트웨어로 오퍼레이터에 의해 수행될 수 있다. Abaqus, Ansys 등과 같은유한 요소 해석(FEA) 소프트웨어를 사용하여 치아에 원하는 또는 최적의 힘을 가하기 위해 스프링과 아암을 설계할 수 있다. 예를 들면, 이러한 소프트웨어 및 프로세싱 시스템은 적어도 부분적으로, 아암이 연결되어 있는 치아의 이동에 기초하여 각각의 아암의 전체 설계뿐만 아니라 두께, 절단 폭, 길이를 설계 및 변경하는 데 사용될 수 있다.
몇몇 예에서, 치아가 보다 긴 거리만큼 변위될 필요가 있거나 치아가 보다 작으면(예를 들면, 하악 절치(lower incisors)), 아암(130)이 보다 유연하도록 설계될 수 있다. 몇몇 실시례에서, 아암(130)의 선택 또는 설계형태은 방향에 기초한 치아 이동 속도의 변화의 원인이 될 수 있다. 주어진 힘이 치아에 가해질 때의 치아의 이동 속도는 이동 방향에 따라 다른 것으로 알려져 있다. 예를 들면, 주어진 힘에 대해서 밀어내기(extrusion)가 가장 빠른 이동이고, 밀어넣기(intrusion)가 가장 느리며, 근원심 이동과 협설측 이동은 상기 두 극단 사이의 어딘가에 있다. 하나의 예로서, 치아가 동일한 힘을 받으면서 한 달에 교합적으로 2mm 이동하고 한 달에 원심으로 1mm 이동한다면, 교합 이동이 원심 이동보다 더 빠르기 때문에 치아는 직선으로 이동하지 않을 것이다. 교합 이동이 먼저 종료될 것이고, 그 다음에 치아가 거기에서 원심 방향으로 직선으로 이동이 완료될 때까지 이동할 것이다. 치아를 특정 궤적으로 이동시키는 것이 바람직할 수 있으므로, 원심방향으로 가해진 힘은 교합방향으로 가해진 힘과 다를 수 있다. 예를 들면, 치아를 직선으로 이동시키는 것이 바람직할 수 있으므로, 원래 치아 배열(OTA)에서 최종 치아 배열(FTA)로의 직선 궤적으로 이동시키기 위해서는 원심방향의 힘이 교합방향의 힘보다 커야 한다.
몇몇 실시례에서, 아암(130)은 뼈 흡수, 치근 흡수 또는 부착 손실과 같은 치주 문제로 인해 치아의 일부 또는 전부에 보다 약한 힘을 전달하도록 설계될 수 있다. 각각의 치아에 가해지는 힘이나 토크(또는 둘 다)를 맞춤화되게 만드는 능력은 종래의 치열 교정술에 비해 상당한 이점을 제공할 수 있다. 특정 예에서, 컴퓨터 지원 방법은, 예를 들면, 하나 이상의 미리 정해진 옵션 세트 또는 하나 이상의 옵션 범위로부터 장치의 아암 또는 다른 특징부를 선택하거나 구성하는 알고리즘을 사용한다. 따라서, 예를 들면, 한 세트의 옵션 또는 옵션의 범위는 아암 또는 다른 특징부와 관련된 하나 이상의 파라미터에 대해 미리 정해질 수 있다.
아암(130)과 관련된 하나 이상의 파라미터는, 비제한적인 예로서, 아암의 전체 길이, 탄성가압 부분(150)의 형상 또는 구성, 부착 부분(140)의 형상 또는 구성, 아암(130)의 하나 이상의 섹션의 폭 크기, 아암(130)의 하나 이상의 섹션의 두께 크기 등을 포함할 수 있다.
평면 장치 디지털 모델(1500)을 얻는 것은 또한 고정기구(120)의 형상 및 구성을 결정하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들면, 고정기구(120)는 환자의 치경에 영향을 미치지 않고 환자의 치경에 실질적으로 맞도록 선택될 수 있다. 고정기구(120)의 두께, 깊이, 또는 다른 특성은 또한 아암에 의해 발생된 힘에 대비하여 충분한 강성을 제공하도록 선택될 수 있다. 몇몇 실시례에서, 고정기구(120)의 설계는 자동으로 생성될 수 있다(예를 들면, 최종 치아 배열(FTA) 모델(예를 들면, 모델 1100) 또는 원래 치아 배열(OTA) 모델(예를 들면, 모델 700 또는 1000)에서 환자의 치경 또는 다른 위치에 실질적으로 맞도록 자동으로 생성되는 것에 의해). 몇몇 실시례에서, 오퍼레이터는 원하는 대로 고정기구의 설계 및 구성을 수동으로 선택하거나 수정할 수 있다.
도시된 실시례에서는, 상기 장치 모델이 실질적으로 평면 즉 2D 형태인 동안 아암(130)의 특정 특징부가 선택되지만, 다른 실시례에서 장치 특징부는 환자의 해부학 구조에 일치하게 윤곽이 형성되어 있는 디지털 모델에 기초하여 선택되고 구성될 수 있다. 예를 들면, 3D 장치 템플릿 모델(1300)(도 13)은 원하는 장치를 달성하기 위해 특정 아암(130), 고정기구(120), 또는 이들의 임의의 실시형태를 선택하도록 수정될 수 있다. 몇몇 실시례에서는, 상기 템플릿이 완전히 생략되고, 중간 템플릿 모델(intervening template model)을 사용하지 않고 원래 치아 배열(OTA) 모델 및/또는 최종 치아 배열(FTA) 모델에 기초하여 맞춤화된 장치 모델이 생성된다.
몇몇 실시례에서, 평면 장치 모델(1500)은 상기 모델이 장치의 두께를 한정하지 않도록 2D일 수 있다. 이러한 모델은, 예를 들면, 박판 재료로부터 장치를 잘라내는 데 사용할 수 있다. 이러한 경우, 두께는 박판 재료를 선택하는 것과 상기 장치의 최종 두께를 수정하는 데 사용되는 연마, 에칭, 연삭, 증착 또는 다른 기술에 의해 결정될 수 있다. 몇몇 실시례에서, 평면형 장치 모델(1500)은 실질적으로 평면형 또는 평평함을 유지하면서 두께 크기를 한정할 수 있다. 예를 들면, 평면형 장치 모델(1500)은 고정기구(120)와 아암(130)의 일부 또는 전체에 걸쳐 균일할 수 있거나 변할 수 있는 상기 장치의 두께를 한정할 수 있다.
몇몇 실시례에서, 예를 들면, 평면형 장치 모델(1500)을 만곡 구성 즉 윤곽이 있는 구성(contoured configuration)으로 조작함으로써 3D 장치 모델 즉 윤곽이 있는 장치 모델(contoured appliance model)이 생성될 수 있다. 몇몇 실시례에서, 3D 장치 모델은 원래 치아 배열(OTA)의 치아에 장착된 장치에 해당할 수 있다(예를 들면, 원래 치아 배열(OTA) 모델(1000)(도 10)의 고정 부재(900)의 위치 데이터를 사용하여 평면 장치 모델(1500)을 조작하거나, 최종 치아 배열(FTA) 모델(1100)(도 11)의 고정 부재(900)의 위치 데이터를 사용하여 평면 장치 모델(1500)을 조작함으로써).
블록 516, 블록 518, 블록 520을 함께 참조하면, 몇몇 예에서 컴퓨터 지원 방법이 장치의 아암, 고정기구, 및/또는 임의의 다른 특징부의 형상 및 구성을 선택하거나 결정하는 데 사용될 수 있다. 상기 방법은 하나 이상의 입력 데이터에 기초하여 하나(또는 둘 이상)의 아암, 고정 부재, 고정기구, 또는 이들의 파라미터, 또는 상기 장치의 임의의 다른 실시형태를 선택하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 입력 데이터는 치아의 유형(예를 들면, 대구치, 견치, 절치 등) 또는 치아의 크기를 포함할 수 있지만 이에 국한되지 않는다. 더 큰 치아(예를 들면, 대구치)는 더 작은 치아(예를 들면, 절치)에 대한 것보다 더 큰 힘을 제공하는 더 큰 아암 또는 더 크거나 더 넓거나 더 두꺼운 고리 또는 곡선 부분이 필요할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 입력 데이터는 하나 이상의 치아의 치주 인대(PDL)의 크기를 포함할 수 있다. 치주 인대(PDL)의 크기는 CBCT 스캔 또는 다른 이미징 기술을 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 적절한 프로세스에 의해 얻어질 수 있다. 다른 입력 데이터는 3차원 공간에서 하나의 치아 또는 복수의 치아에 가해지는 힘의 갯수 또는 방향을 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 예를 들면, 원하는 치아 이동 방향은 다른 치아 이동 방향에 대해 요구되는 아암의 형상 또는 구성과 다른 아암의 하나 이상의 형상 또는 구성을 요구할 수 있다. 다른 입력 데이터는 하나의 치아 또는 복수의 치아에 가해지는 회전력(또는 토크)의 갯수 또는 방향을 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 예를 들면, 회전 방향으로의 원하는 치아 이동은 다른 치아 이동 방향에 대해 요구되는 아암의 형상 또는 구성과 다른 아암의 하나 이상의 형상 또는 구성을 필요로 할 수 있다. 추가적으로, 몇몇 실시례에서는 각각의 아암이 별개의 고정 부재에 결합된 상태이거나 두 개의 아암이 동일한 고정 부재에 결합된 상태로, 두 개 이상의 아암이 한 개의 치아에 부착될 수 있다. 이러한 경우에, 입력 데이터는 각각의 치아에 결합된 다수의 아암 및/또는 고정 부재를 포함할 수 있거나, 대안적으로 다수의 아암 및/또는 고정 부재가 출력 데이터로서 생성될 수 있다.
몇몇 실시례에서, 이 컴퓨터 지원 방법은, 입력으로, (비제한적인 예로서) (a) 원래 치아 배열(OTA)에서 중간 치아 배열(ITA) 또는 최종 치아 배열(FTA)로, 또는 중간 치아 배열(ITA)에서 다른 중간 치아 배열(ITA) 또는 최종 치아 배열(FTA)로의 최대 3개의 병진이동과 최대 3개의 회전 이동; (b) 각각의 치아의 치주 인대(PDL)의 표면 또는 각각의 치아의 치근 영역; (c) 환자의 골밀도; (d) 예를 들면, 침, 잇몸 유체(GCF), 혈액, 소변, 점막 또는 다른 소스에서 얻은 생물학적 결정인자; (e) 환자의 성별 (f) 환자의 민족적 배경; (g) 장치가 설치될 턱뼈(위턱뼈 또는 아래턱뼈); (i) 장치가 설치될 치아의 갯수; 그리고 (j) 이동될 치아 주변의 조직(입술, 혀, 치경) 및 뼈의 기계적 특성 중 하나 이상을 나타내는 하나 이상의 값을 포함하는 알고리즘을 포함할 수 있다. 다양한 실시례에서, 이러한 입력 중 하나 이상은 각각의 치아를 원래 치아 배열(OTA)로부터 최종 치아 배열(FTA)로 또는 최종 치아 배열(FTA)을 향하여 이동시키는 데 필요한 힘(예를 들면, 크기, 방향, 접촉점)에 영향을 미칠 수 있다.
다른 예에서는, 다른 적절한 입력 데이터가 사용될 수 있다. 컴퓨터 지원 프로세스는 적절한 비일시적 소프트웨어, 하드웨어, 펌웨어 또는 이들의 조합으로 프로그래밍되거나 구성된 컴퓨터를 사용하여 하나 이상의 입력 데이터에 기초하여 출력(예를 들면, 하나 이상의 선택된 아암 구성, 고정기구 구성 또는 고정 부재 구성)을 생성한다.
이러한 입력에 기초하여 컴퓨터 지원 방법에 의해 생성된 출력은 다음 중 하나 이상을 포함할 수 있지만 이에 국한되지는 않는다: (a) 아암의 설계형태; (b) 상기 아암 중 하나 이상의 폭 또는 절단-폭; (c) 전체 장치 중 장치의 임의의 부분의 두께 크기 (d) 유연성의 양, 또는 탄성가압력 또는 탄성의 크기를 포함하지만 이에 국한되지 않는 상기 아암의 기계적 특성; (e) 고정기구의 설계형태; (f) 고정기구의 폭 또는 두께; (g) 아암과 고정기구 사이의 연결 위치; 및/또는 (h) 상기 장치의 하나 이상(또는 각각) 섹션에서 니티놀(또는 다른 재료)의 변태 온도. 상기한 바와 같이, 몇몇 실시례에서 상기 출력은 미리 채워진 고정기구 및/또는 아암의 미리 채워진 라이브러리(pre-populated library) 중에서 선택된 특정 구성을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 입력에 기초하여, 각각의 치아에 대해 원하는 힘(예를 들면, 크기 및 방향)을 결정할 수 있다. 상기 원하는 힘에 기초하여, 상기 원하는 힘 또는 그것의 적절한 근사치를 제공하는 적절한 고정기구 부재 및/또는 아암 구성이 선택될 수 있다. 몇몇 실시례에서, 상기 장치의 구성(위에 나열된 임의의 출력을 포함함)은 임의의 미리 채워진 라이브러리와 관계없이 생성될 수 있다. 몇몇 실시례에서, 상기 출력을 생성하는 것은 성능 파라미터, 예를 들면, 특정 양(예를 들면, 최종 치아 배열(FTA)(아암이 휴지상태에 있을 때)과 원래 치아 배열(OTA) 사이의 편향(deflection)의 양)만큼 편향될 때 상기 아암이 가할 스프링력을 결정하기 위해 유한 요소 해석(FEA) 또는 다른 기법을 사용하여 일시적인 선택사항 또는 설계사항을 해석하는 것을 포함할 수 있다.
특정 예에서, 각각의 주어진 환자에 대해 맞춤화된 장치를 제작하기 위해 컴퓨터 지원 프로세스가 사용될 수 있다. 다른 예에서는, 장치가 인구 집단(population group)에 기초하여 복수의 미리 정해진 크기, 형상, 구성 등으로 만들어질 수 있다. 따라서, 다른 반-맞춤화된 크기(semi-customized size), 형상 또는 구성은 인구 집단의 각각 다른 선택된 부분에 맞게 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 인구의 비교적 많은 부분에 부응하기 위해 더욱 제한된 수의 상이한 장치 크기, 형상 및 구성이 만들어질 수 있다.
상기 아암 및 상기 고정기구의 결정된 형상 및 구성에 기초하여, 전체 장치 형상 데이터가 생성될 수 있다. 몇몇 실시례에서, 상기 장치 형상 데이터는 3D 데이터의 형태(예를 들면, 열처리 또는 다른 적절한 고정 기술 후에 형상 고정된 형태의 장치) 또는 평면 또는 실질적으로 2D 데이터의 형태(예를 들면, 박판 재료로부터 잘라낸 것과 같은 평평하게 펴진 형태의 장치)를 취할 수 있다.
블록 522에서, 장치가 제작될 수 있다(예를 들면, 평면 장치 디지털 모델(1500)에 기초하여(블록 520)). 그리고 블록 524에서, 열처리 고정구가 제작될 수 있다(예를 들면, 열처리 고정구 디지털 모델(1200)에 기초하여(블록 514)). 상기 열처리 고정구와 상기 장치의 제작은 아래에 보다 상세하게 설명되어 있다.
몇몇 실시례에서, 전체 장치 형상 데이터를 생성하는 것은 열처리 고정구 모델을 얻는 것(예를 들면, 도 12와 관련하여 아래에 설명되어 있는 것과 같이)과, 상기 열처리 고정구 모델에 기초하여 예비 장치 모델을 생성하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들면, 예비 장치 모델은 열처리 고정구 모델의 설측 표면의 적어도 일부분과 일치할 수 있다. 그 다음에, 상기 예비 장치 모델은, 예를 들면, 결정된 아암 및 고정기구를 포함하고, 결정된 두께 프로파일을 가지도록 수정될 수 있다. 그 다음에, 수정된 장치 모델은 아래에 기술되어 있는 것과 같이 제작에 사용하기 위해 평평해질 수 있다.
치열 교정 장치의 제작 방법
상기한 바와 같이, 장치를 특징짓거나 한정하는 하나 이상의 디지털 모델(예를 들면, 평면 장치 디지털 모델(1500), 또는 윤곽이 있는 장치 디지털 모델)이 생성될 수 있다. 다양한 실시례에서, 하나 이상의 이러한 디지털 모델은 환자에게 사용하기 위한 장치를 제작하는데 사용될 수 있다. 도 16은 본 명세서에 기술된 디지털 모델들 중의 하나 이상을 사용하여 제작된 장치(100)의 하나의 예를 나타내고 있다. 특정의 예시적인 제작 프로세스가 아래에 설명되어 있다. 하지만, 당업자는 임의의 적절한 제작 프로세스가 본 명세서에 개시된 장치(또는 그 구성요소)를 제작하는 데 사용될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
몇몇 실시례에서, 치열 교정 장치(100)는 평면 디지털 장치 모델(예를 들면, 평면 장치 디지털 모델(1500))을 사용하여 제작될 수 있다. 예를 들면, 평면 장치 디지털 모델은 평면 또는 실질적으로 2D 형상 데이터를 포함할 수 있다. 평면 형상 데이터는 평평한 재료 박판을 평면 장치 디지털 모델(1500)에 해당하는 형상을 가진 부재로 절단하는 적절한 제작 장치(비제한적인 예로서, 절단, 레이저 절단, 밀링, 화학적 에칭, 와이어 방전 가공(EDM), 워터 제팅(water jetting), 펀칭(스탬핑) 등을 수행하는 하나 이상의 기계)에 제공될 수 있다. 상기 부재는, 비제한적인 예로서, 니티놀, 스테인리스 강, 코발트 크롬, 또는 다른 유형의 금속, 폴리머, 초탄성 물질 등과 같은 임의의 적절한 물질로 된 평평한 박판으로부터 절단될 수 있다. 재료 박판은 결과적으로 만들어지는 부재(resulting member)의 원하는 재료 특성을 달성하기 위해 선택된 두께를 가질 수 있다. 다양한 실시례에서, 재료 박판의 두께는 균일할 수 있거나 변할 수 있다(예를 들면, 구배(gradient)에 따라, 에칭, 그라인딩 등을 사용하여 특정 구역에서 얇게 되거나, 증착 등을 사용하여 특정 구역에서 두껍게 된다). 몇몇 예에서, 상기 재료 박판은 약 0.1mm 내지 약 1.0mm, 약 0.2mm 내지 약 0.9mm, 약 0.3mm 내지 약 0.8mm, 약 0.4mm 내지 약 0.7mm, 또는 약 0.5mm의 두께를 가질 수 있다. 몇몇 실시례에서, 상기 재료 박판은 약 1.5mm 미만, 약 1.4mm 미만, 약 1.3mm 미만, 약 1.2mm 미만, 약 1.1mm 미만, 약 1.0mm 미만, 약 0.9mm 미만, 약 0.8mm 미만, 약 0.7mm 미만, 약 0.6mm 미만, 약 0.5mm 미만, 약 0.4mm 미만, 약 0.3mm 미만, 약 0.2mm 미만, 또는 약 0.1 미만mm의 두께를 가질 수 있다.
다음으로, 절단된 부재는 그것의 실질적으로 평면인 형태로부터 윤곽이 있는 장치(contoured arrangement)로 만곡될 수 있다. 도 16은 이러한 평면 부재를 만곡시킴으로써 얻은 완성된 장치(100)의 하나의 예를 나타내고 있다. 도시되어 있는 것과 같이, 그리고 본 명세서의 다른 곳에 설명되어 있는 것과 같이, 상기 장치(100)는 고정기구(120) 및 고정기구(120)로부터 멀어지게 뻗어 있는 복수의 아암(130)을 포함할 수 있다. 각각의 아암(130)은 환자의 치아에 부착된 고정 부재와 결합되도록 구성된 부착 부분(40)과, 상기 부착 부분(40)과 상기 고정기구(120) 사이에 배치된 탄성가압 부분(150)을 포함할 수 있다. 상기 장치(100)가 환자의 입에 설치되면, 각각의 아암(130)은 이동될 치아들 중의 서로 다른 하나에 연결되어 각각의 치아에 특정 힘을 가할 수 있고, 이것에 의해 오퍼레이터가 각각의 치아를 독립적으로 이동시킬 수 있다.
몇몇 실시례에서, 평면 부재는 박판(sheet)으로부터 절단되거나 이와 다른 방식으로 형성된 후, 최종 치아 배열(FTA) 구성에 상응하거나 실질적으로 상응하는 형상 또는 윤곽으로 구부러지거나 이와 다른 방식으로 조작될 수 있다. 예를 들면, 상기 부재는 니티놀 또는 다른 적절한 물질로 된 평평한 박판으로부터 절단된 형상으로 될 수 있고 대체로 평면 구성을 취할 수 있다. 상기 부재는 원하는 3D 구성 즉 윤곽이 있는 구성으로, 예를 들면, 윤곽이 있는 장치 디지털 모델(1600)에 상응하게 구부러질 수 있다. 특정 예에서, 하나 이상의 고정구(fixture)가 평면 부재를 원하는 3D 형상으로 구부리는 데 사용하도록 구성되어 있다. 이러한 예에서, 평면 부재를 절단한 후, 평면 부재는 하나 이상의 고정구에 또는 하나 이상의 고정구 사이에 고정될 수 있고 원하는 3D 형상을 형성하도록 구부러지거나 이와 다른 방식으로 조작될 수 있다. 몇몇 실시례에서는, 박판으로부터 상기 부재를 절단하기 전이나 후에, 원하는 재료 특성을 달성하기 위해 상기 부재의 두께가 적어도 일부 부분에서 변경될 수 있다. 예를 들면, 상기 부재의 두께는 연삭, 화학적 에칭, 포토에칭, 방전 가공, 또는 임의의 다른 적절한 재료 제거 공정을 사용하여 적어도 일부 구역에서 감소될 수 있다. 상기 부재의 두께는 박막 증착, 전기도금 또는 임의의 다른 적절한 추가 기술을 사용하여 적어도 일부 구역에서 증가될 수 있다. 몇몇 실시례에서, 평면 부재는 재료 박판으로부터 평면 부재를 절단하는 대신에 또는 이에 더하여 3D 프린팅 또는 다른 기술을 사용하여 형성될 수 있다. 3D 프린팅은, 예를 들면, 상기 장치의 다른 부분의 두께를 쉽게 조절할 수 있는 특정 장점을 제공할 수 있다. 몇몇 실시례에서, 평면 부재는 금속, 폴리머, 또는 3D 프린팅에 의한 추가 제작으로 수정할 수 있는 임의의 다른 적절한 재료를 3D 프린팅함으로써 형성될 수 있다.
몇몇 실시례에서, 상기 장치는 원하는 윤곽이 있는 구성 즉 3D 구성(예를 들면, 원래 치아 배열(OTA), 최종 치아 배열(FTA), 열처리 고정구 등에 상응하는 구성)으로 고정된 형상일 수 있다. 비제한적인 예로서, 열처리와 같은 하나 이상의 형상 고정 절차(shape setting procedure)는 원하는 3D 형상을 고정하기 위해서, 굽힘 작업 동안이나 굽힘 작업 후에 원하는 3D 형상으로 유지되는 동안 상기 장치에 적용될 수 있다. 열처리를 수반하는 형상 고정 절차는 굽힘 동안 또는 굽힘 후에 부재를 가열한 후 급속 냉각을 포함할 수 있다. 예시적인 열처리 및 관련 고정구에 대한 추가적인 세부사항은 아래에 설명되어 있다.
종래의 단일 직경 와이어 대신에 절단된 평면 부재를 사용함으로써, 단일 직경 와이어를 구부려서 만들어진 형상에 비해 결과적으로 더 다양한 3D 형상이 만들어질 수 있다. 절단된 평면 부재는 원하는 형상으로 구부러질 때 두께, 폭 및 길이 크기의 변화를 가지는 3D 장치의 부분을 초래할 수 있는 설계된 또는 변화하는 폭 및 길이를 가질 수 있다. 이러한 방식으로, 상기 평면 부재는 상기 장치의 탄성가압 부분, 아암, 또는 다른 구성요소의 원하는 두께, 폭 및 길이를 제공하는 형상으로 절단될 수 있다. 단일 직경 와이어를 구부리는 것과 비교하여 맞춤형 절단 평면 부재(custom cut planar member)를 구부림으로써 보다 다양한 형상이 제공될 수 있다.
몇몇 예에서는, 전체 장치(아암 및 고정기구를 포함함)가 절단된 평면 부재를 원하는 3D 형상 부재로 구부림으로써 제작된다. 다른 예에서는, 추가 구성요소가, 예를 들면, 굽힘 후에 3D 형상에 부착될 수 있다. 이러한 추가 구성요소는 부착 부분(40), 탄성가압 부분(150), 아암(130) 등을 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 이러한 추가 구성요소는 접착 재료, 용접, 마찰 끼워맞춤 등을 포함하지만 이에 제한되지는 않는 임의의 적절한 부착 메카니즘에 의해 3D 형상 부재에 부착될 수 있다.
몇몇 실시례에서, 상기 장치는 원하는 윤곽이 있는 구성 또는 3D 형상 구성으로 직접 3D 프린팅될 수 있다. 몇몇 실시례에서, 3D 형상 부재는, 예를 들며, 임의의 적절한 재료를 사용하여 3D 프린팅될 수 있다. 상기 장치가 니티놀을 사용하여 3D 프린팅되는 경우, 형상 고정 프로세스(예를 들면, 열처리)가 필요하지 않을 수 있다. 또한, 3D 프린팅은 다양한 기하학적 구조의 사용을 가능하게 할 수 있다(예를 들면, 고정기구 부재의 단면 형상은 직사각형이 아니라 타원형일 수 있으며, 이는 고정기구의 치경을 향하는 측면(gingival-facing side)과 설측을 향하는 측면(lingual-facing side)의 양자 모두에서 환자의 편안함을 증가시킬 수 있다).
치열 교정 장치의 형상 고정 방법
상기한 바와 같이, 몇몇 실시례에서 열처리 고정구 모델(예를 들면, 열처리 고정구 모델(1200)(도 12))은 장치 디지털 모델을 생성하는 데 사용될 수 있다. 예를 들면, 평면 장치 디지털 모델(1500)은 적어도 부분적으로 열처리 고정구 모델(1200)에 기초하여 얻어질 수 있다. 열처리 고정구 모델(1200)은 또한 열처리 고정구를 제작하는데 사용될 수 있고, 상기 열처리 고정구는 상기 장치를 형상 고정하는데 사용된다(예를 들면, 재료 박판으로부터 절단된 평면 부재가 열처리 고정구를 사용하여 원하는 3D 형상으로 형성될 수 있다).
도 17은 열처리 고정구(1700)의 하나의 예를 나타내고 있다. 열처리 고정구(1700)는 상기 열처리 고정구 디지털 모델(예를 들면, 열처리 고정구 디지털 모델(1200)(도 12))에 기초하여 제작될 수 있다. 예를 들면, 상기 열처리 고정구 디지털 모델 또는 관련 데이터는 상기 열처리 고정구 디지털 모델을 기초로 하여 물리적 모델을 만들기 위해서 제작 시스템에 제공될 수 있다. 하나의 예로서, 상기 열처리 고정구 데이터는 왁스로 상기 열처리 고정구의 모델을 3D 프린팅하는 데 사용할 수 있다. 그 다음에 왁스 모델은 황동 또는 다른 적절한 재료로 열처리 고정구를 정밀 주조(investment cast)하는 데 사용할 수 있다. 몇몇 실시례에서, 상기 열처리 고정구는 황동 또는 다른 적절한 재료(예를 들면, 스테인리스 강, 청동, 세라믹 또는 열처리에 필요한 고온을 견딜 수 있는 다른 재료)로 직접 3D 프린팅될 수 있다. 도 17에 도시되어 있는 것과 같이, 상기 열처리 고정구(1700)는 장치(100)의 부착 부분(40)과 결합하도록 구성된 고정 부분(1702)을 포함할 수 있다.
몇몇 실시례에서, 제작된 열처리 고정구는 장치를 열고정하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 도 18에 도시되어 있는 것과 같이, 결합된 조립체(1800)는 열처리 고정구(1700)의 표면에 맞닿는 형상으로 구부러지거나 이와 다르게 조작된 장치(100)를 포함할 수 있다. 상기 장치(100)는 열처리 고정구의 고정 부분(1702)에 아암의 부착 부분을 배치함으로써 열처리 고정구(1700)에 결합될 수 있다. 결찰 와이어(1802) 또는 다른 적절한 파스너는 열처리 고정구(1700)에 대해 상기 장치(100)를 고정하기 위해서 복수의 위치에서 상기 장치(100) 둘레를 둘러쌀 수 있다. 그 다음에, 상기 장치(100)를 열고정하기 위해 열이 가해질 수 있고, 그 후에 상기 장치(100)가 열처리 고정구(1700)로부터 분리될 수 있다.
열처리 절차의 하나의 예는 선택된 시간(예를 들면, 20분이지만, 이에 제한되지 않음) 동안 선택된 온도(예를 들면, 섭씨 525도이지만, 이에 제한되지 않음)로 상기 장치(100)를 가열한 후에, 급속 냉각하는 것을 포함할 수 있다. 급속 냉각은, 비제한적인 예로서, 물 담금질(water quench) 또는 공기 냉각과 같은 임의의 적절한 냉각 방법에 의해 달성될 수 있다. 다른 예에서는, 열처리를 위한 시간 및 온도가, 예를 들면, 특정 처리 계획에 기초하여 위에서 설명한 것과 다를 수 있다. 예를 들면, 열처리 온도는 섭씨 200도 내지 섭씨 700도의 범위 내에 있을 수 있고 열처리 시간은 약 120분 이내의 범위의 시간일 수 있다. 특정 예에서, 열처리 절차는 공기 또는 진공로, 염욕(salt bath), 유동 모래층 또는 다른 적절한 시스템에서 수행될 수 있다. 열처리를 완료한 후, 상기 장치는 원하는 3D 형상 및 구성을 가진다(예를 들면, 상기 열처리 고정구 및/또는 원하는 최종 치아 배열(FTA)에 실질적으로 상응하는 형상 및 구성). 다른 예에서는, 비제한적인 예로서, 저항 가열 또는 상기 장치 구조의 금속을 통해 전류를 흐르게 함으로써 가열하는 것을 포함하여, 다른 적절한 열처리 절차가 이용될 수 있다.
비제한적인 예로서, 연마 그릿 블라스팅(abrasive grit blasting), 쇼트 피닝(shot peening), 연마, 화학적 에칭, 전해연마, 전기도금, 코팅, 초음파 세정, 살균 또는 다른 세정 절차 또는 오염 제거 절차를 포함하여, 하나 이상의 추가 후처리 작업을 3D 성형 물품에 실시할 수 있다.
상기 장치가 복수의 구성요소로 이루어진 예에서, 상기 장치의 구성요소 중 일부(또는 각각)는 상기한 방법에 따라 제작된 다음, 원하는 3D 장치 구성을 형성하기 위해 함께 연결될 수 있다. 이들 예 또는 다른 예에서, 상기 장치(또는 상기 장치의 일부 또는 각각의 구성요소)는, 비제한적인 예로서, 금속의 직접 프린팅, 먼저 왁스 부재를 프린팅한 다음 이 왁스 부재를 금속 또는 다른 재료로 정밀 주조하는 것, 엘라스토머 재료 또는 다른 폴리머의 프린팅, 고체 재료의 절단 또는 기계 가공, 또는 금속 박판으로부터 구성요소를 잘라내고 원하는 3D 구성으로 형상 고정하는 것을 포함하여, 다른 적절한 방법으로 제작될 수 있다.
본 명세서에 설명되어 있는 것과 같이, 하나 이상의 열처리 고정구는 절단된 평면 부재를 원하는 3D 형상 구성으로 구부리는 데 사용하도록 구성될 수 있다. 특정 예에서는, 환자의 각각의 턱에 대해 하나 이상의 열처리 고정구가 제공된다(예를 들면, 맞춤 제작된다, 그러나 이에 제한되지는 않는다). 예를 들면, 열처리 고정구는 각각의 환자를 위한 형상과 구성으로 맞춤 제작될 수 있으며 몰딩, 기계가공, 스테인리스 강 또는 다른 적절한 금속의 직접 금속 프린팅, 적절한 재료의 3D 프린팅, 예를 들면, 비제한적인 예로서, 분말층 융합(powder bed fusion)을 통한 스테인리스 강의 3D 프린팅, 또는 결합제 분사(binder jetting)를 통한 강/구리 혼합물의 3D 프린팅뿐만 아니라, 먼저 왁스로 구성을 프린팅한 다음 왁스를 다양한 금속으로 정밀 주조하는 것을 포함하여, 임의의 적절한 방식으로 제작될 수 있다. 본 명세서에 기술된 다양한 예에서, 열처리 고정구는 열처리 온도에 충분히 저항하는 재료로 구성될 수 있다. 특정 예에서는, 절단된 평면 부재를 원하는 3D 형상 구성으로 구부리기 위해, 하나 이상의 열처리 고정구와 함께 또는 상기 열처리 고정구 없이 하나 이상의 로봇이 이용될 수 있다.
몇몇 실시례에서, 부재를 평면 구성에서 원하는 3D 구성으로 변형하기 위해 한 개의 형상 고정 단계가 완료될 수 있다. 하지만, 특정 실시례에서 형상 고정은 두 개 이상의 형상 고정 단계(예를 들면, 잠재적으로 두 개 이상의 상이한 열처리 고정구를 사용하는 두 개 이상의 열처리 공정)를 포함할 수 있다. 이러한 경우에는, 각각의 형상 고정 단계 내에서 상기 장치에 가해지는 변형량은 제한될 수 있고, 각각의 후속 형상 고정 단계는 상기 장치를 원하는 3D 구성이 되도록 더 이동시킨다.
그 다음에 완성된 장치는 치료하는 임상의에게 (선택적으로 접합 트레이 및/또는 고정 부재와 함께) 보내질 수 있다. 상기 장치를 설치하기 위해, 치열 교정 전문의는 (예를 들면, 부석 분말(pumice powder)로) 환자의 치아의 설측 측면을 깨끗이 하여 접합을 준비할 수 있다. 그런 다음 치아의 표면을 샌드블라스팅할 수 있다(예를 들면, 50미크론 산화알루미늄으로). 그 다음에, 상기 고정 부재는 본 명세서의 다른 곳에서 설명되어 있는 것과 같이 접합 트레이를 이용하여 부착될 수 있다.
상기 장치가 제작되고 고정 부재가 치아에 부착된 후, 각각의 아암은 상기 장치를 설치하기 위해 대응하는 고정 부재 요소에 결합될 수 있다. 일단 설치되면, 상기 장치는 치아에 힘과 토크를 전달하여 치아를 원하는 최종 치아 배열(FTA)로 이동시킨다. 치료가 완료된 후(예를 들면, 원래 치아 배열(OTA)에서 최종 치아 배열(FTA)로, 원래 치아 배열(OTA)에서 중간 치아 배열(ITA)로, 중간 치아 배열(ITA)에서 다른 중간 치아 배열(ITA)로, 또는 중간 치아 배열(ITA)에서 최종 치아 배열(FTA)로), 아암은 고정 부재에 수동적으로 놓여 있을 수 있고 힘이 더 이상 치아에 가해지지 않을 것이다. 대안적으로, 상기 아암에 의해 가해지는 남아 있는 힘은 치아의 추가 변위를 일으키기 위한 한계치보다 작을 수 있다.
환자는 검진 약속(예를 들면, 약 2 내지 3개월)을 위해 돌아올 수 있고, 치료가 계획대로 진행되고 있다면, 환자가 계획된 시간에 장치 제거를 위해 돌아올 때까지 아무 일도 하지 않는다. 이 단계에서 고정 부재를 제거할 수 있다. 치료가 계획대로 진행되지 않으면, 상기 장치를 제거할 수 있고, 환자의 입을 다시 스캔하고, 수정된 치료 계획에 따라 새로운 장치를 설계하고 설치할 수 있다.
IV.
치열 교정 장치 및 열처리 고정구의 설계를 위한 유한 요소 해석의 이용
상기한 바와 같이, 일부 실시례에서, 치열 교정 장치(또는 이 치열 교정 장치의 구성요소) 또는 열처리 고정구(또는 이 열처리 고정구의 구성요소)를 설계 및/또는 제작하는 것은 컴퓨터 지원 해석 또는 컴퓨터 자동화 해석을 이용하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시례에서, 이러한 컴퓨터 지원 해석은 하나 이상의 디지털 모델을 획득하고 하나 이상의 이러한 모델을 이용하여 유한 요소 해석(FEA)을 수행하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 환자의 치아, 치경, 상악골(maxilla), 하악골(mandible) 및/또는 구강의 다른 해부학적 구조(예를 들면, 원래 치아 배열(OTA), 중간 치아 배열(ITA) 또는 최종 치아 배열(FTA)), 치열 교정 장치(예를 들어, 평면 형태, 3D 설치 전 형태, 변형된 구성 등) 및/또는 열처리 고정구를 나타내거나 그 특징을 나타내는 디지털 모델을 획득할 수 있다. 아래에 보다 상세하게 설명되어 있는 바와 같이, 유한 요소 해석(FEA)은 치열 교정 장치 및/또는 열처리 고정구를 제작하기 전에 치열 교정 장치 및/또는 열처리 고정구의 설계 및 구성을 평가하는 데 사용될 수 있다. 이와 같이, 제작을 진행하기 전에 상기 평가에 기초하여 설계를 정정, 개선 또는 수정할 수 있으므로 비용이 많이 드는 오류를 줄이고 장치 설계를 개선할 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 기술의 치열 교정 장치는 평평한 구성 또는 실질적으로 2차원(2D) 구성에 해당하는 평면 형태, 제작 후 상기 장치의 실질적으로 3차원(3D) 구성에 해당하는 설치 전 형태(예를 들면, 열처리 후 상기 장치의 형상), 및/또는 치료의 시작 시에 환자의 입안에 설치되었을 때(예를 들면, 상기 장치가 원래 치아 배열(OTA) 또는 중간 치아 배열(ITA)의 환자의 치아에 결합된 상태) 상기 장치의 실질적으로 3D 구성에 해당하는 설치된 형태를 가질 수 있다. 일부 실시례에 따르면, 장치의 설치 전 형태는, 앞에 설명되어 있는 바와 같이, 평면 형태의 장치를 열처리 고정구에 결합하고 상기 장치와 고정구를 열처리하여 상기 장치의 3D 윤곽이 있는 형상을 형성함으로써 만들어질 수 있다. 일부 실시례에서, 상기 장치의 설치 전 형태는, 예를 들어, 상기 장치를 3D 프린팅하는 것, 상기 장치를 기계적으로 변형시키는 것 등을 포함하는 임의의 적절한 방법에 의해 만들어질 수 있다. 일부 실시례에서, 상기 장치의 설치 전 형태는 원래 치아 배열(OTA), 최종 치아 배열(FTA)의 환자의 치아 및/또는 열처리 고정구와 실질적으로 부합할 수 있다. 예를 들어, 상기 장치의 설치 전 형태는 상기 장치가 열처리 고정구에 결합되어 있는 동안 상기 장치를 열처리함으로써 형성될 수 있다. 일부 실시례에서는, 상기 장치가 열처리 고정구에 결합되어 있을 때 상기 고정기구는 열처리 고정구의 치경 표면에 실질적으로 일치하고 상기 아암은 열처리 고정구의 고정 부분에 실질적으로 일치한다. 상기한 바와 같이, 이들 실시례 및 다른 실시례에서 열처리 고정구의 치경 표면은 원래 치아 배열(OTA) 또는 최종 치아 배열(FTA)의 환자의 치경으로부터 유도될 수 있고 및/또는 원래 치아 배열(OTA) 또는 최종 치아 배열(FTA)의 환자의 치경에 실질적으로 부합할 수 있다. 상기 장치의 각각의 형태는 고유한 디지털 모델로 가상으로 나타내질 수 있다. 예를 들어, 평면 형태의 장치는 평면 장치 디지털 모델로 가상으로 나타내질 수 있다.
일부 경우에, 물리적 장치가 치료 동안 어떻게 작동할 것인지를 평가하기 위해 의도한 장치 설계에 기초하여 물리적 장치를 제작하기 전에 의도한 장치 설계를 평가하는 것이 유리할 수 있다. 예를 들어, 상기 장치의 설치 전 형태는 원하는 최종 치아 배열(FTA)에 적어도 부분적으로 기초하기 때문에, 일단 물리적 장치가 환자의 입안에 설치되면(예를 들어, 환자의 치아가 원래 치아 배열(OTA) 또는 중간 치아 배열(ITA)에 있는 상태에서) 상기 장치의 하나 이상의 부분의 위치가 치경에 대해 이동할 수 있다. 그 결과, 상기 물리적 장치의 하나 이상의 이동된 위치가 환자에게 통증을 유발하여 치료 순응도 및/또는 만족도를 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 장치의 고정기구 부재(anchor member)는 치료하는 내내 환자의 치경에 인접하게 그리고 환자의 치경으로부터 약간 이격되게 놓이도록 의도될 수 있다. 설치된 형태에서, 상기 고정기구 부재가 치경으로부터 너무 멀리 떨어져서 혀를 자극할 수 있거나, 상기 고정기구 부재가 치경에 너무 가깝게 놓여서 치경에 고통스러운 압력을 가할 수 있다. 따라서, 본 기술의 하나 이상의 시스템 및 방법은 환자의 입안에 설치된 후의 국소 구조(local anatomy)에 대한 상기 장치의 위치, 예를 들면, 치경에 대한 상기 고정기구의 위치를 평가할 수 있다. 상기 평가에 기초하여, 열처리 고정구 또는 상기 장치의 하나 이상의 파라미터를 수정할 수 있다.
또한, 상기 물리적 장치가 환자의 입안에 설치될 때, 상기 장치가 설치 전 형태로부터 설치된 형태로 변형되고 상기 장치의 특정 부분(예를 들어, 아암)에 큰 변형(strain)이 발생할 수 있다. 상기 장치의 변형이 상기 장치 재료의 탄성 한계를 초과하면, 소성 변형이 발생하여 상기 장치에 의해 가해지는 힘이 변경될 수 있다. 따라서, 본 기술의 하나 이상의 시스템 및 방법은 상기 장치의 발생가능한 소성 변형을 평가할 수 있고, 이 평가에 기초하여, 아암의 기하학적 구조, 3D 설치 전 형태의 기하학적 구조, 및/또는 치아에서의 고정 부재의 위치와 같은, 상기 장치의 하나 이상의 파라미터를 수정할 수 있다.
본 발명의 치열 교정 장치는 치아를 원래 위치(예를 들어, 원래 치아 배열(OTA) 또는 중간 치아 배열(ITA))에서 다른 위치(예를 들어, 중간 치아 배열(ITA) 또는 최종 치아 배열(FTA))로 이동시키기 위해 환자의 치아에 힘 및/또는 모멘트를 가하도록 구성될 수 있다. 앞에서 설명한 바와 같이, 아암의 기하학적 구조, 고정기구의 기하학적 구조, 재료 특성 등과 같은 치열 교정 장치 설계의 다양한 파라미터는 치아에 가해질 의도한 힘 및/또는 모멘트에 기초하여 선택되고 조정될 수 있다. 몇몇 경우에는, 의도한 장치 설계에 기초한 물리적 장치가 의도한 대로 작동할지 여부를 결정하기 위해 상기 장치를 물리적으로 제작하기 전에 의도한 장치 설계가 환자의 치아에 가할 힘 및/또는 모멘트를 평가하는 것이 유익할 수 있다. 따라서, 본 기술의 하나 이상의 시스템 및 방법은 환자의 치아 및/또는 의도한 장치 설계에 가해지는 힘 및/또는 모멘트를 평가할 수 있고, 이 평가에 기초하여, 상기 장치 및/또는 열처리 고정구의 하나 이상의 파라미터를 수정할 수 있다.
상기한 난제를 해결하기 위해, 물리적 장치를 제작하여 환자의 입안에 물리적 장치를 설치하기 전에, 다른 형태의 상기 장치의 디지털 모델을 생성하기 위해 하나의 형태의 상기 장치의 디지털 모델을 가상으로 변형시킴으로써 의도한 장치 설계를 평가하기 위해 하나 이상의 프로세스가 수행될 수 있다. 예를 들어, 설치 전 형태의 상기 장치의 디지털 모델은 설치된 형태의 상기 장치의 디지털 모델을 얻기 위해 변형될 수 있다. 가상 변형의 출력은 물리적 장치가 의도한 대로 기능할 것인지 여부를 가늠하기 위해 평가될 수 있으며, 이 출력의 평가에 기초하여, 의도한 장치 설계를 수정할 수 있거나 최종 장치 설계를 얻을 수 있다.
본 명세서에 기술된 해석의 일부 또는 전부는 적절한 컴퓨팅 장치(예를 들면, 앞에서 설명한 컴퓨팅 장치(404))를 사용하여 수행될 수 있다. 프로세스는 하나의 컴퓨팅 장치 또는 협력하여 작동하는 컴퓨팅 장치들의 집단에서 수행될 수 있거나, 다른 단계들이 다른 독립체(entity) 및/또는 다른 컴퓨팅 장치에 의해 수행되는 형태로 다양한 프로세스가 원격 또는 분산 컴퓨팅 장치에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 기술된 해석 프로세스의 일부 또는 전부는 통신 네트워크(예를 들면, 무선 통신 네트워크, 유선 통신 네트워크, 셀룰러 통신 네트워크, 인터넷, 근거리 무선 네트워크(예를 들면, Bluetooth를 이용한 근거리 무선 네트워크))를 통해 연결된 원격 처리 장치에 의해 작업 또는 모듈(module)이 수행되는 분산 컴퓨팅 환경에서 수행될 수 있다. 다양한 실시례에서, 본 명세서에 기술된 프로세스의 일부 또는 전부는 자동으로 수행될 수 있다. 일부 실시례에 따르면, 본 명세서에 기술된 프로세스 중 일부는 임상의 또는 기술자와 같은 인간 오퍼레이터로부터의 하나 이상의 입력에 적어도 부분적으로 의존할 수 있다.
도 19는 치열 교정 장치의 설계를 결정하기 위한 프로세스 1900의 흐름도이다. 일부 실시례에서, 프로세스 1900은 하나의 배열에서의 환자의 치아 및/또는 치경의 기하학적 구조를 나타내거나 특징짓는 해부학적 구조 디지털 모델(anatomy digital model)을 획득하는 것(프로세스 부분 1902)을 포함할 수 있다. 상기 배열은 원래 치아 배열(OTA), 중간 치아 배열(ITA) 또는 최종 치아 배열(FTA)일 수 있다. 일부 실시례에서, 상기 해부학적 구조 디지털 모델은 환자의 치아 및/또는 치경의 수정된 표현일 수 있다. 예를 들어, 상기 해부학적 구조 디지털 모델은 원래 치아 배열(OTA) 및/또는 원하는 최종 치아 배열(FTA)에 기초한 열처리 고정구를 나타낼 수 있으며, 여기서 열처리 고정구는, 본 명세서에서 상기한 바와 같은, 구조적 특징의 추가 또는 치경 표면의 증가된 두께와 같은 원래 치아 배열(OTA) 및/또는 최종 치아 배열(FTA)에 대한 수정을 포함한다. 프로세스 1900는 특정 형태의 치열 교정 장치를 나타내는 장치 디지털 모델(appliance digital model)을 획득하는 것(프로세스 부분 1904)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 장치 디지털 모델은 실질적으로 평평한 구성 또는 2D 구성의 치열 교정 장치를 나타내는 평면 장치 디지털 모델일 수 있다.
프로세스 1900는 상기 해부학적 구조 디지털 모델에 기초하여 상기 장치 디지털 모델을 가상으로 변형시키는 것을 프로세스 부분 1906에서 계속할 수 있다. 프로세스 1900는 유한 요소 해석(FEA), 유한 차분법(finite difference methodology), 유한 체적법(finite volume methodology), 또는 임의의 다른 적절한 수치 방법에 의해 가상 변형을 수행(1906)할 수 있다. 예를 들어, 장치 디지털 모델을 가상으로 변형시키는 것(1906)은 장치 디지털 모델의 일부와 해부학적 구조 디지털 모델의 일부 사이의 위치 차이에 기초하여 장치 디지털 모델을 변형시키기 위해 장치 디지털 모델 및 해부학적 구조 디지털 모델로 유한 요소 해석(FEA)을 수행하는 것을 포함할 수 있다. 프로세스 1900는 프로세스 부분 1908에서 가상 변형의 출력을 획득할 수 있고 프로세스 부분 1910에서 상기 출력을 평가할 수 있다. 상기 출력은 가상으로 변형된 장치 디지털 모델, 해부학적 구조 디지털 모델, 및/또는 변위, 힘, 변형률(strain), 응력 또는 상대 위치와 같은 가상 변형에 의해 생성된 데이터를 포함할 수 있다. 상기 출력을 평가하는 것은 예정된 한계치 또는 파라미터에 대한 상기 출력의 정량적 비교를 수행하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시례에서, 상기 출력을 평가하는 것은 상기 출력의 정성적 평가를 수행하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 인간 오퍼레이터(human operator)는 상기 출력을 시각적으로 검사할 수 있다. 상기 출력의 평가(1910)에 기초하여, 프로세스 1900는 이전에 획득된 디지털 모델들 중 하나 이상을 수정하는 것(프로세스 부분 1912)을 계속할 수 있다. 예를 들어, 프로세스 1900는 장치 디지털 모델의 변형률이 예정된 한계치를 초과하는 것을 결정할 수 있고 상기 변형률을 감소시키기 위해 장치 디지털 모델의 하나 이상의 부분의 기하학적 구조를 수정할 수 있다. 상기 출력의 평가(1910)에 기초하여, 프로세스 1900는 계속해서 프로세스 부분 1914로 진행하여 하나 이상의 이전에 획득된 디지털 모델을 출력할 수 있다. 프로세스 부분 1914에 의해 출력된 디지털 모델(들)은, 상기한 바와 같이, 물리적 장치 및/또는 고정구를 제작하는 데 사용될 수 있다.
도 20은 치열 교정 장치 설계형태를 평가하기 위한 예시적인 프로세스 2000을 나타내고 있다. 일부 실시례에서, 프로세스 2000의 프로세스 부분들의 각각은 예를 들어 인간 오퍼레이터에 의해 자동으로 또는 수동으로 실행될 수 있다. 프로세스 2000은 열처리 고정구 디지털 모델(1200)을 획득하는 것을 프로세스 부분 2002에서 시작할 수 있다. 열처리 고정구 디지털 모델(1200)의 한 예가 위에서 설명한 도 12에 도시되어 있다. 앞에서 설명한 바와 같이, 열처리 고정구 디지털 모델(1200)은 특정 수정사항(예를 들어, 치경 확대)을 가진 원래 치아 배열(OTA) 및/또는 원하는 최종 치아 배열(FTA)에 부합할 수 있고 및/또는 특정 수정사항(예를 들어, 치경 확대)을 가진 원래 치아 배열(OTA) 및/또는 원하는 최종 치아 배열(FTA)로부터 유도될 수 있다. 프로세스 부분 2004에서, 평면 장치 디지털 모델(1500)이 획득될 수 있다. 평면 장치 디지털 모델(1500)의 한 예가 위에서 설명한 도 15에 도시되어 있다. 앞에서 설명한 바와 같이, 평면 장치 디지털 모델(1500)은 실질적으로 평평한 구성 또는 2D 구성을 가질 수 있고 고정기구 및/또는 복수의 아암을 포함하는 상기 장치 설계형태를 가상으로 나타낼 수 있다. 일부 실시례에서, 평면 장치 디지털 모델(1500)은 상기 장치에 걸쳐서 균일할 수 있거나 상기 장치의 상이한 부분에 걸쳐서 변할 수 있는 두께 치수를 포함할 수 있다. 프로세스 2000은 열처리 고정구 디지털 모델(1200)에 기초하여 평면 장치 디지털 모델(1500)로 제1 유한 요소 해석(FEA)을 수행하는 것을 프로세스 부분 2006에서 계속할 수 있다. 예를 들어, 제1 유한 요소 해석(FEA)은 의도한 장치 디지털 모델을 생성할 수 있고, 여기서 평면 장치 디지털 모델(1500)은 열처리 고정구 디지털 모델(1200)의 특징(예를 들어, 고정 부분(1202), 치경 표면(1210))에 기초하여 변형되어, 완성된 장치(10)(예를 들어, 도 16에 도시된 것)와 유사한 형상 및 구성을 가진 윤곽이 있는 장치 또는 3D 장치가 된다. 일부 실시례에서, 프로세스 2000은 적절한 상업적 유한 요소 해석(FEA) 소프트웨어(예를 들어, Abaqus, Ansys) 및/또는 적절한 독점적 유한 요소 해석(FEA) 소프트웨어를 사용하여 제1 유한 요소 해석(FEA)을 수행할 수 있다.
일부 실시례가 장치 디지털 모델의 3D 구성 또는 윤곽이 있는 구성을 생성하기 위해 열처리 고정구 디지털 모델(1200)을 이용하는 것을 기술하고 있지만, 일부 실시례에서는 최종 치아 배열(FTA) 디지털 모델(예를 들어, 위에서 설명한 최종 치아 배열(FTA) 디지털 모델(800) 또는 최종 치아 배열(FTA) 디지털 모델(1100))이 사용될 수 있다. 예를 들어, 평면 장치 디지털 모델(1500)은, 열처리 고정구 디지털 모델(1200)을 필요로 하지 않고, 최종 치아 배열(FTA) 디지털 모델의 표면에 일치하도록 변형될 수 있다.
일부 실시례에서, 프로세스 부분 2006에서 제1 유한 요소 해석(FEA)을 수행하는 것은 상기 디지털 모델들 중 하나 이상을 메시 생성(meshing)하는 것을 포함할 수 있고, 여기서 메시 생성은 디지털 모델을 복수의 유한 요소와 복수의 노드로 이산화하는 것을 포함한다. 메시 생성은 예를 들면 인간 오퍼레이터에 의해 수동으로 및/또는 적절한 소프트웨어를 사용하여 자동으로 수행될 수 있다. 적절한 소프트웨어에는 상업적 메시 생성 소프트웨어(예를 들면, Hypermesh®), 메시 생성 능력을 가진 상업적 유한 요소 해석(FEA) 소프트웨어(예를 들면, Abaqus) 및/또는 독점적 메시 생성 소프트웨어가 포함될 수 있다. 유한 요소는 2D(예를 들면, 삼각형, 사변형) 요소 또는 3D(예를 들면, 사면체, 사변형) 요소를 포함하지만 이에 제한되지 않는 디지털 모델의 기하학적 구조에 기초한 차원수(dimensionality)를 가질 수 있다. 예를 들어, 평면 장치 디지털 모델(1500)에 대한 유한 요소는 육면체 3D 요소를 포함할 수 있다. 요소 파라미터(예를 들면, 요소 유형, 요소 차수(element order), 적분점의 갯수(number of integration points), 아워글래스 컨트롤(hourglass control))을 선택하여 유한 요소 해석(FEA)의 정확성과 안정성을 조절할 수 있다. 일부 실시례에서, 유한 요소 해석(FEA)을 수행하는 것은 무요소 갤러킨 프로세스(element-free Galerkin process), 제너럴라이즈드-스트레인 메시프리 포뮬레이션(generalized-strain mesh-free formulation), 등기하 해석(isogeometric analysis), 또는 외부 근사법(external approximation)의 프로세스와 같은 메시프리 기술(meshfree technique)을 포함할 수 있다.
프로세스 부분 2006에서 제1 유한 요소 해석(FEA)을 수행하는 것은 재료 특성(예를 들어, 영률, 푸아송 비(Poisson's ratio), 밀도)을 평면 장치 디지털 모델(1500) 및 열처리 고정구 디지털 모델(1200)에 할당하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 약 28GPa 내지 83GPa의 영률과 같은 니티놀에 대한 재료 특성이 평면 장치 디지털 모델(1500)에 할당될 수 있다. 일부 실시례에서, 열처리 고정구 디지털 모델(1200)은 약 100GPa 내지 130GPa의 영률과 같은 황동에 대한 재료 특성을 가진 변형가능한 구성요소로 나타내질 수 있다. 일부 실시례에서, 열처리 고정구 디지털 모델(1200)은 열처리 고정구 디지털 모델(1200)이 제1 유한 요소 해석(FEA) 동안 변형되지 않도록 강성 구성요소로 나타내질 수 있다. 열처리 고정구 디지털 모델(1200)은 열처리 고정구 디지털 모델(1200)에 인위적으로 큰 영률을 할당함으로써 강성 구성요소로 나타내질 수 있다. 프로세스 2000은 데이터베이스로부터 재료 특성을 획득할 수 있고 및/또는 재료 특성이 수동으로 입력될 수 있다.
일부 실시례에서, 유한 요소 해석(FEA)을 수행하는 것(프로세스 부분 2006)은 장치 디지털 모델(1500)의 적어도 하나의 부분과 열처리 고정구 디지털 모델(1200)의 적어도 하나의 부분 사이의 접촉 상호작용을 한정하는 것을 포함할 수 있다. 접촉 상호작용을 한정하는 것은 평면 장치 디지털 모델(1500)의 디지털 노드, 요소 및/또는 표면을 선택함으로써 제1 접촉 표면을 생성하는 것을 포함할 수 있다. 열처리 고정구 디지털 모델(1200)의 디지털 노드, 요소 및/또는 표면을 선택함으로써 다른 접촉 표면이 생성될 수 있다. 접촉 상호작용을 한정하는 것은 또한 접촉 표면들 사이의 접촉 상호작용을 조절하기 위해 접촉 포뮬레이션(contact formulation)을 한정하는 것을 포함할 수 있다. 접촉 포뮬레이션의 유형(예를 들면, 결합, 마찰, 무마찰 등)은 접촉 포뮬레이션의 데이터베이스로부터 선택될 수 있고 및/또는 접촉 포뮬레이션이 수동으로 입력될 수 있다. 상기 프로세스는 또한 마찰 계수, 패널티 접촉 강성(penalty contact stiffness) 및/또는 노드 탐색 거리(nodal search distance)를 포함하지만 이에 제한되지 않는 접촉 포뮬레이션의 관련 파라미터를 입력하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시례에서 결합식 접촉 상호작용(bonded contact interaction)은 장치 디지털 모델(1500)의 부착 부분(140)과 열처리 고정구 디지털 모델(1200)의 수평 채널(1204), 수직 채널(1206) 및/또는 고정 부분(1202) 사이에서 한정될 수 있다. 일부 실시례에서, 슬라이딩 접촉 상호작용(sliding contact interaction)은 장치 디지털 모델(1500)의 부착 부분(140)과 열처리 고정구 디지털 모델(1200)의 고정 부분(1202) 사이에서 한정될 수 있다. 예를 들면, 슬라이딩 접촉 상호작용은 부착 부분과 고정 부재 사이의 상호작용을 시뮬레이션하기 위해 한정될 수 있다.
프로세스 부분 2006에서 유한 요소 해석(FEA)을 수행하는 것은 상기 디지털 모델들 중 적어도 하나에 경계 조건을 할당하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시례에서, 상기 경계 조건은 하나 이상의 디지털 모델의 하나 이상의 부분의 병진이동 및/또는 회전을 방지하기 위한 제한사항을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 경계 조건은 열처리 고정구 디지털 모델(1200) 및 평면 장치 디지털 모델(1500)의 하나 이상의 부착 부분(140)의 제한사항을 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 상기 경계 조건은 0이 아닌 힘, 모멘트, 변위 및/또는 회전을 포함할 수 있다. 예를 들어, 평면 장치 디지털 모델(1500)을 상기 장치의 설치 전 형태를 나타내는 윤곽이 있는 또는 3D 디지털 모델로 가상으로 변형시키기 위해, 평면 장치 디지털 모델(1500)의 고정기구 부재(20)의 일부분에 0이 아닌 변위가 적용될 수 있다. 상기 0이 아닌 변위는 평면 장치 디지털 모델(1500)의 부착 부분(140)이 열처리 고정구 디지털 모델(1200)의 고정 부분(140) 내에 있을 때 열처리 고정구 디지털 모델(1200)의 원심-치경 표면(1210)과 고정기구 부재(20) 사이의 거리에 해당할 수 있다. 일부 실시례에서, 평면 장치 디지털 모델(1500)은 부착 부분(140)이 열처리 고정구 디지털 모델(1200)의 대응하는 고정 부분 내에 위치되도록 평면 장치 디지털 모델(1500)의 부착 부분(140)에 0이 아닌 변위를 적용함으로써 상기 장치의 설치 전 형태를 나타내는 윤곽이 있는 또는 3D 디지털 모델로 가상으로 변형될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 평면 장치 디지털 모델(1500)의 부착 부분(140) 및/또는 아암(130)이 열처리 고정구 디지털 모델(1200)의 대응하는 고정 부분(1202)의 밑면에 접하도록 평면 장치 디지털 모델(1500)의 부착 부분(140) 및/또는 아암(130)에 0이 아닌 변위를 적용할 수 있다.
일부 실시례에서, 프로세스 부분 2006에서 유한 요소 해석(FEA)을 수행하는 것은 해석 유형(예를 들어, 정적 또는 동적), 기하학적 선형성(geometric linearity), 통합 방식(integration scheme)(예를 들어, 암시적, 명시적), 시뮬레이션 기간, 증분 크기 및/또는 증분 제어(incrementation control)와 같은 하나 이상의 해석 파라미터(analysis parameter)를 한정하는 것을 포함할 수 있다. 유한 요소 해석(FEA)을 수행하는 것은 종료 조건에 도달할 때까지 유한 요소 해석(FEA)을 실행하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 유한 요소 해석(FEA)을 실행하는 것은 평면 장치 디지털 모델(1500)에 0이 아닌 변위를 적용하는 것을 포함할 수 있으며, 0이 아닌 변위의 전체 크기의 변위가 적용되면 종료 조건에 도달한다.
다시 도 20을 참조하면, 프로세스 2000은 설치 전 형태의 상기 장치를 가상으로 나타내는 의도한 장치 디지털 모델(2102)을 획득하는 것을 프로세스 부분 2008에서 계속할 수 있다. 도 21에 도시된 바와 같이, 제1 유한 요소 해석(FEA)(프로세스 부분 2006)으로부터 얻은 디지털 모델(2100)은 윤곽이 있는 구성으로 상기 장치의 설치 전 형태를 나타내고 열처리 고정구 모델(2104)과 결합된 의도한 장치 디지털 모델(2102)을 포함할 수 있다. 프로세스 부분 2008에서 획득된 의도한 장치 디지털 모델(2102)은 프로세스 2000의 프로세스 부분 2006에서 수행된 제1 유한 요소 해석(FEA)으로부터 획득될 수 있다. 일부 실시례에서, 제작 후 상기 장치의 윤곽이 있는 또는 3D 구성을 나타내는 의도한 장치 디지털 모델(2102)은 제1 유한 요소 해석(FEA)을 수행하지 않고 획득될 수 있다. 예를 들어, 의도한 장치 디지털 모델(2102)은 Solidworks®, Autodesk® Inventor, Autodesk® MeshMixer, Creo® 등과 같은 CAD 소프트웨어로부터 직접 얻을 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 의도한 장치 디지털 모델(2102)은 제작된 장치, 장치 몰드(appliance mold) 등과 같은 장치의 물리적 표현의 스캔으로부터 얻을 수 있다. 프로세스 부분 2010에서 환자의 치아를 원래 배열로 가상으로 나타내는 원래 치아 배열(OTA) 디지털 모델이 획득될 수 있다. 예를 들어, 도 10과 관련하여 위에서 설명한 바와 같이, 고정 부재가 부착된 상태의 원래 치아 배열(OTA) 디지털 모델(1000)이 사용될 수 있다. 일부 실시례에서, 원래 치아 배열(OTA) 디지털 모델은 환자의 치아 및/또는 치경의 수정된 표현을 포함할 수 있다. 예를 들어, 원래 치아 배열(OTA) 디지털 모델은 환자의 실제 치아 및/또는 치경의 가상 표현 대신에 또는 이에 추가하여 열처리 고정구(1200)와 유사한 특징부(예를 들어, 수평 채널(1204) 및/또는 수직 채널(1206)을 가진 고정 부분(1202), 안정화 크로스바(1212))를 가질 수 있다. 예를 들어, 일부 실시례에서는, 원래 배열의 환자의 치아의 위치에 있는 고정 부분들이 원래 치아 배열(OTA) 디지털 모델에서 환자의 실제 치아의 가상 표현을 대체할 수 있다. 일부 실시례에 따르면, 원래 치아 배열(OTA) 디지털 모델은 원래 배열의 환자의 치아의 공간 좌표의 특징을 나타내는 위치 데이터를 포함하는 데이터세트를 포함할 수 있다.
다시 도 20을 참조하면, 프로세스 2000은 설치된 형태의 상기 장치를 나타내는 변형된 의도한 장치 디지털 모델을 생성하기 위해 의도한 장치 디지털 모델(2102) 및 원래 치아 배열(OTA) 디지털 모델로 제2 유한 요소 해석(FEA)을 수행하는 것(프로세스 부분 2012)을 계속할 수 있다. 도 22는 원래 치아 배열(OTA) 디지털 모델(1000)과 결합되어 있는 변형된 의도한 장치 디지털 모델(2202)을 포함하는 디지털 모델(2200)의 한 예를 나타내고 있다. 도 22에 도시된 바와 같이, 변형된 의도한 장치 디지털 모델(2202)은 환자의 입안에 설치된 형태(예를 들어, 원래 치아 배열(OTA) 또는 중간 치아 배열(ITA)로)의 상기 장치를 가상으로 나타낼 수 있다. 예를 들어, 제2 유한 요소 해석(FEA)을 통해, 의도한 장치 디지털 모델(2102)(예를 들어, 설치 전 형태의 상기 장치의 특징을 나타내는 것)은, 원래 치아 배열(OTA) 디지털 모델(1000)에 반영된 것과 같이, 상기 장치가 원래 치아 배열(OTA)(또는 중간 치아 배열(ITA))의 환자의 치아에 결합되어 있는 설치된 형태로 가상으로 변형될 수 있다. 이러한 가상 변형은 변형된 의도한 장치 디지털 모델(2202)을 생성할 수 있으며, 이는 환자의 입안에 설치될 때 제작된 장치의 실제 거동(real-world behavior)을 효과적으로 모델링할 수 있다. 따라서, 변형된 의도한 장치 디지털 모델(2202)을 평가하면 인간 오퍼레이터 및/또는 자동화된 프로세스가 환자의 입안에 설치될 때 상기 장치의 작동 및 거동을 평가 및/또는 예측할 수 있다.
일부 실시례에서, 제2 유한 요소 해석(FEA)을 수행하는 것은, 상기한 바와 같이, 상기 디지털 모델(들)을 이산화하는 것, 재료 특성을 할당하는 것, 임의의 접촉 상호작용을 한정하는 것, 경계 조건을 할당하는 것, 임의의 해석 파라미터를 한정하는 것, 및/또는 종료 조건에 도달할 때까지 유한 요소 해석(FEA)을 실행하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 유한 요소 해석(FEA)을 수행하기 위해 경계 조건을 할당하는 것은 최종 치아 배열(FTA)과 원래 치아 배열(OTA) 사이의 각 치아의 변위를 결정하는 것을 포함할 수 있다. 앞에서 설명한 바와 같이, 최종 치아 배열(FTA) 데이터와 원래 치아 배열(OTA) 데이터에서 각 치아의 위치 차이를 계산함으로써 6개의 자유도를 이용하여 치아의 변위를 한정할 수 있다. 경계 조건을 할당하는 것은 의도한 장치 디지털 모델(2102)의 대응하는 부착 부분에 최종 치아 배열(FTA)과 원래 치아 배열(OTA) 사이의 각 치아의 변위를 할당하는 것을 포함할 수 있다. 경계 조건을 할당하는 것은 원래 치아 배열(OTA) 디지털 모델(1000) 및/또는 의도한 장치 디지털 모델(2102)의 하나 이상의 부분의 회전 및/또는 병진이동을 방지하기 위한 제한사항을 할당하는 것을 포함할 수 있다.
다시 도 20을 참조하면, 프로세스 부분 2014에서 프로세스 2000은 변형된 의도한 장치 디지털 모델(2202)(도 22) 및/또는 해석 결과를 획득할 수 있다. 변형된 의도한 장치 디지털 모델(2202) 및/또는 해석 결과는 제2 유한 요소 해석(FEA)으로부터 획득될 수 있다. 변형된 의도한 장치 디지털 모델(2202)은 일단 상기 장치가 환자의 입안에 설치되면(예를 들어, 상기 장치가 원래 치아 배열(OTA) 또는 중간 치아 배열(ITA)의 환자의 치아에 결합된 상태로) 설치된 형태의 상기 장치를 가상으로 나타낼 수 있다. 상기 해석 결과는 제2 유한 요소 해석(FEA)으로부터의 출력 데이터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 해석 결과는 제2 유한 요소 해석(FEA)에서 사용된 하나 이상의 디지털 모델에서의 위치, 변위, 회전, 힘, 모멘트, 응력 또는 변형률의 크기일 수 있다. 프로세스 2000은 상기 해석 결과를 평가하는 것을 프로세스 부분 2016에서 계속할 수 있다. 일부 실시례에서, 상기 해석 결과를 평가하는 것은 상기 해석 결과를 하나 이상의 예정된 한계치와 비교하는 것을 포함한다. 상기 해석 결과의 평가에 기초하여, 프로세스 2000은 계속해서 프로세스 부분 2018로 진행하여 평면 장치 디지털 모델(1500) 및/또는 열처리 고정구 디지털 모델(1200)을 수정할 수 있다.
다양한 실시례에서, 장치 디지털 모델(예를 들어, 평면 장치 디지털 모델(1500), 또는 3D 장치 디지털 모델)을 수정하는 것은 상기 장치의 고정기구 및/또는 아암의 특정 형상 및/또는 구성, 상기 장치의 3D 설치 전 형태의 기하학적 구조, 및/또는 치아에서의 고정 부재의 위치를 수정하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 수정될 수 있는 아암(들)의 특징에는 아암의 전체 길이, 탄성가압 부분의 형상 또는 구성, 브래킷 연결기의 형상 또는 구성, 아암의 하나 이상의 부분의 폭 크기, 아암(130)의 하나 이상의 부분의 두께 크기 등이 포함되지만 이에 국한되지는 않는다. 수정될 수 있는 고정기구의 특징에는 고정기구의 형상, 길이, 두께, 깊이 또는 다른 특성이 포함되지만 이에 국한되지는 않는다. 일부 실시례에서, 인간 오퍼레이터는 원하는 대로 고정기구 및/또는 아암의 설계형태 및 구성을 수동으로 선택하거나 수정할 수 있다. 일부 실시례에서, 아암 설계형태의 미리 채워진 라이브러리(pre-populated library)에 기초하여 하나 이상의 아암이 교체될 수 있다. 일부 실시례에서, 장치 디지털 모델 또는 열처리 고정구 디지털 모델의 완전히 또는 부분적으로 자동화된 수정은 관련 기준에 기초하여 오퍼레이터에 의해 검토 및/또는 수정될 수 있다.
도 23은, 원래 치아 배열(OTA) 디지털 모델(1000)에 반영된 바와 같이, 환자의 치아에 결합된 구성의 변형된 의도한 장치 디지털 모델(2202)의 해석 결과의 한 예를 나타내고 있다. 상기 해석 결과는 장치 디지털 모델(2202)에 있어서의 변형률의 크기를 포함할 수 있다. 변형률의 크기는, 예를 들어, 상기 장치의 단일 최대 변형률, 변형률 한계치를 초과하는 요소들의 부피, 및/또는 상기 장치의 일부분의 평균 변형률을 포함할 수 있다. 도 23에 도시된 바와 같이, 변형률의 크기는 장치 디지털 모델(2202) 위에 중첩된 히트 맵(heat map)으로 프로세스 2000에 의해 나타내질 수 있다. 이러한 히트 맵(또는 다른 그래픽 표현)은 장치 디지털 모델(2202)의 다른 부분의 변형을 시각적으로 나타낼 수 있다. 일부 실시례에서, 변형률의 크기는 하나의 숫자 및/또는 복수의 숫자일 수 있다. 프로세스 2000은 프로세스 부분 2016에서 상기 변형률의 크기를 예정된 최대 변형률 한계치와 비교할 수 있다. 일부 실시례에서, 예정된 최대 변형률은 상기 장치 재료의 탄성 한계일 수 있다. 예를 들어, 니티놀에 대한 예정된 최대 변형률은 약 4% 내지 약 10%일 수 있다. 변형률의 크기가 예정된 최대 변형률 한계치를 초과하면, 프로세스 2000은 프로세스 부분 2018로 진행하여 평면 장치 디지털 모델(1500)을 수정할 수 있다. 평면 장치 디지털 모델을 수정하는 것은, 예를 들어, 상기 장치의 하나 이상의 부분의 두께를 증가시키는 것, 상기 장치의 아암 또는 고정기구 부분의 다른 기하학적 구조를 선택하는 것 등을 포함할 수 있다.
일부 실시례에서, 상기 해석 결과는 상기 장치가 환자의 치아에 가하는 힘 및/또는 모멘트를 평가하기 위해 힘 및/또는 모멘트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 해석 결과는 장치 디지털 모델(2202)의 고정기구의 일부분, 원래 치아 배열(OTA) 디지털 모델(1000)의 고정 부재, 원래 치아 배열(OTA) 디지털 모델의 치아, 또는 임의의 다른 적절한 위치에서 측정된 반작용력 및/또는 모멘트일 수 있다. 힘 및/또는 모멘트가 측정되는 위치는 제2 유한 요소 해석(FEA)에서 할당된 경계 조건에 적어도 부분적으로 기초할 수 있다. 일부 실시례에서, 해석 결과를 평가하는 것(프로세스 부분 2016)은 힘 및/또는 모멘트를 예정된 값과 비교하는 것을 포함한다. 일부 실시례에서, 상기 예정된 값은 의도한 힘 및/또는 모멘트에 해당할 수 있다. 측정된 힘 및/또는 모멘트와 의도한 힘 및/또는 모멘트의 차이는 의도한 장치 설계에 기초한 물리적 장치가 의도한 힘 및/또는 모멘트를 충분히 가하고 의도한 대로 작동하는지 여부를 결정하기 위해 얻어지고 평가될 수 있다. 일부 실시례에서, 상기 예정된 값은 상기 장치 및/또는 환자의 신체에 대한 최대 허용가능한 힘에 해당하는 안전 한계치일 수 있다. 일부 실시례에 따르면, 상기 예정된 값은 최소 힘 및/또는 모멘트, 허용가능한 힘 및/또는 모멘트의 범위, 또는 임의의 다른 적절한 메트릭(metric)이다. 상기 예정된 값에 대한 힘 및/또는 모멘트의 비교에 기초하여, 프로세스 2000은 평면 장치 디지털 모델(1500), 열처리 고정구 디지털 모델(1200), 의도한 장치 디지털 모델(2100), 또는 다른 적절한 디지털 모델의 하나 이상의 파라미터를 수정할 수 있다.
해석 결과의 다른 예는 환자의 치경에 영향을 미칠 수 있는 상기 장치의 부분들을 식별하는 것을 포함한다. 예를 들어, 도 23에 도시된 바와 같이, 영역 2302에서, 장치 디지털 모델(2202)의 일부분이 원래 치아 배열(OTA) 디지털 모델(1000)의 치경 표면 아래로 침입하였다. 이것은 의도한 장치 디지털 모델(2102)로부터 상기한 변형된 장치 디지털 모델(2202)로의 변형의 결과로 발생할 수 있다. 영역 2302에 표시된 교차 지점은 실제 제작된 장치가 설치될 때 환자의 치경과 접촉할 위험이 있는 구역을 나타낼 수 있다. 이러한 접촉은 불편할 수 있고 환자의 치경을 자극할 수 있다. 따라서, 이러한 접촉 지점을 식별한 결과, 장치 설계형태가 수정될 수 있거나(예를 들어, 평면 장치 디지털 모델(1500)을 수정함으로써), 상기 장치의 설치 전 형태가 수정될 수 있거나(예를 들어, 열처리 고정구 모델(1200)을 수정함으로써), 임의의 다른 적절한 수정, 정정 또는 보정이 이루어질 수 있다.
도 24는 변형된 장치 디지털 모델(2202)과 원래 치아 배열(OTA) 디지털 모델(1000)의 상대 위치의 평가에 기초한 해석 결과의 다른 예를 나타내고 있다. 예를 들어, 도 24에 도시된 바와 같이, 상기 장치 디지털 모델(2202)의 일부분은 상기 장치의 형상 고정 형태로 인해 국소 거리(local distance)(2400)만큼 원래 치아 배열(OTA) 디지털 모델(1000)의 치경 표면으로부터 이격되어 있다. 상기 장치와 환자의 치경 사이의 간격이 너무 크면 환자의 혀를 자극하여 환자에게 통증 및/또는 불편함을 유발할 수 있다. 따라서, 일부 실시례에서, 상기 해석은 국소 거리(2400)가 예정된 최대 거리 한계치보다 큰 지 여부를 결정하는 것을 포함할 수 있다. 도 24에 도시된 예에서, 해석 결과는 예정된 최대 거리 한계치를 초과하는 변형된 의도한 장치 디지털 모델(2202)의 일부분과 원래 치아 배열(OTA) 디지털 모델(1000)의 환자 치경의 설측 표면의 일부분 사이의 국소 거리(2400)를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 변형된 의도한 장치 디지털 모델의 일부분과 환자 치경의 설측 표면의 일부분 사이의 국소 거리에 대한 최대 거리 한계치는 약 0mm 내지 약 5mm일 수 있다. 국소 거리(2400)가 최대 거리 한계치보다 큰 경우, 프로세스 2000은 하나 이상의 디지털 모델을 수정하여(프로세스 부분 2018) 설치된 형태의 상기 장치와 환자의 치경의 상대 위치를 수정할 수 있다. 예를 들어, 열처리 고정구 디지털 모델(1200)의 치경 표면의 두께는 하나 이상의 위치에서 증가 및/또는 감소될 수 있다. 프로세스 2000은 국소 거리(2400)가 최대 거리 한계치를 하회하는지 여부 그리고 수정된 디지털 모델(들)이 더 유리한 설계형태(들)인지 여부를 결정하기 위해 수정된 디지털 모델(들)에 대해 반복할 수 있다.
상기 장치로 인한 환자의 치경의 자극을 최소화하기 위해 장치의 고정기구(20)를 환자의 치경으로부터 이격시키는 것이 유리할 수 있다. 따라서, 일부 실시례에서, 상기 해석 결과는 예정된 최소 거리 한계치 미만인 변형된 의도한 장치 디지털 모델(2202)의 일부분과 원래 치아 배열(OTA) 디지털 모델(1000)의 환자 치경의 설측 표면의 일부분 사이의 국소 거리(2400)를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 상기 최소 거리 한계치는 약 0.00mm 내지 0.5mm일 수 있다. 국소 거리(2400)가 최소 거리 한계치 미만인 경우, 프로세스 2000은 하나 이상의 디지털 모델(들)을 수정할 수 있다(프로세스 부분 2018). 예를 들어, 열처리 고정구 디지털 모델(1200)의 치경 표면의 두께는 하나 이상의 위치에서 증가 및/또는 감소될 수 있다. 이러한 수정은 상기 장치의 설치 전 형태를 변경할 수 있다. 프로세스 2000은 상기 국소 거리가 최소 거리 한계치를 상회하는지 여부를 결정하기 위해 수정된 디지털 모델(들)에 대해 반복할 수 있다.
일부 실시례에 따르면, 프로세스 2000은 유리한 장치 설계형태가 얻어질 때까지 반복적으로 반복될 수 있다. 예를 들어, 도 25는 원래 배열의 환자의 치아를 나타내는 원래 치아 배열(OTA) 디지털 모델(1000)에 결합된 4개의 변형된 의도한 장치 디지털 모델(2500a, 2500b, 2500c, 2500d)을 나타내고 있다. 제1 장치 디지털 모델(2500a)은 제2 유한 요소 해석(FEA)의 결과로 제1 교차 영역(2502a)에서 원래 치아 배열(OTA) 디지털 모델(1000)의 치경 표면을 침입하였다. 프로세스 2000은 이 해석 결과에 기초하여 하나 이상의 디지털 모델(들)을 수정할 수 있고(프로세스 부분 2018) 최종 장치 설계형태가 얻어질 때까지 수정된 디지털 모델(들)에 대해 프로세스 부분 2002 내지 프로세스 부분 2016을 반복할 수 있다. 예를 들어, 도 25는 제1 장치 디지털 모델(2500a)보다 적은 정도로 원래 치아 배열(OTA) 디지털 모델(1000)의 치경 표면을 침입하여 제1 교차 영역(2502a)보다 작은 제2 교차 영역(2502b)을 형성하는 제2 장치 디지털 모델(2500b)을 나타내고 있다. 제3 장치 디지털 모델(2022c)은 제1 교차 영역 및 제2 교차 영역(2502a, 2502b)보다 작은 제3 교차 영역(2502c)을 형성한다. 도 25에 도시된 제4 장치 디지털 모델(2502d)은 원래 치아 배열(OTA) 디지털 모델(1000)의 치경 표면을 침투하지 않아 바람직한 장치 설계형태일 수 있다. 바람직한 제4 장치 디지털 모델(2502d)에 기초하여, 프로세스 2000은 반복적으로 반복하는 것을 중지하고 최종 장치 설계형태를 선택할 수 있다. 일부 실시례에서는, 인간 오퍼레이터가 최종 장치 설계형태를 선택할 수 있다. 일부 실시례에서, 최종 장치 설계형태는, 비제한적인 예로서, 반복들(iterations) 사이의 해석 결과의 변화, 예정된 한계치 또는 파라미터에 대한 해석 결과의 비교 등과 같은 정량적 메트릭(quantitative metric)에 기초하여 인간 오퍼레이터에 의해 및/또는 자동으로 선택될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 예정된 최대 반복 횟수에 도달하면 프로세스 2000은 반복을 중지하고 최종 장치 설계형태를 선택할 수 있다.
일부 실시례에서, 열처리 고정구 디지털 모델(1200)은 최종 장치 설계형태에 기초하여 수정될 수 있다. 예를 들어, 열처리 고정구(1200)의 치경측 표면(1210)은, 상기 장치의 부착 부분이 열처리 고정구(1200)의 고정 부분(1202)의 밑면 내에 위치되어 열처리 고정구(1200)의 고정 부분(1202)의 밑면에 접할 때 열처리 고정구(1200)의 설측-치경측 표면(1210)이 상기 장치의 치경을 향하는 표면에 접하도록 수정될 수 있다.
최종 장치 설계형태 및/또는 최종 열처리 고정구 설계형태의 선택시, 프로세스 2000은 계속해서 프로세스 부분 2020으로 진행하여 평면 장치 디지털 모델(1500), 열처리 고정구 디지털 모델(1200) 및/또는 의도한 장치 디지털 모델(2102)을 출력할 수 있다. 프로세스 부분 2020에서의 출력에 기초하여, 상기 장치 및/또는 열처리 고정구는, 예를 들어, 본 명세서에서 상기한 기술들 중의 임의의 기술을 사용하여 제작될 수 있다.
Ⅳ. 과잉 교정 및/또는 보정 파라미터에 기초하여 치열 교정 장치를 제작하기 위한 선택된 장치, 시스템 및 방법
앞에서 설명한 바와 같이, 본 기술의 실시례에 따른 치열 교정 기구(예를 들어, 치열 교정 장치 또는 고정구)를 만들어 내기 위한 제작 공정은 환자의 원래 치아 배열(OTA)에 대응하는 데이터를 획득한 다음, 이 데이터를 이용하여 환자의 치아가 최적의 위치에 있는 최종 치아 배열(FTA) 모델을 개발하는 것을 포함할 수 있다. 최종 치아 배열(FTA) 모델은 대체로 최종 치아 배열(FTA)에 해당하지만 하나 이상의 수정사항(본 명세서의 다른 곳에서 논의됨)을 가진 고정구(예를 들면, 열처리 고정구)를 만들어내기 위한 기초로 사용될 수 있다. 그 다음에 상기 고정구를 사용하여 상기 장치의 3D 구성(예를 들면, 환자의 입안에 설치될 때 원래 치아 배열(OTA)로부터 최종 치아 배열(FTA)쪽으로 치아를 밀어낼 수 있는 상기 장치의 만곡된 또는 윤곽이 있는 구성)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 본 명세서의 다른 곳에 설명되어 있는 것과 같이, 상기 장치의 실질적으로 평면인 구성은 상기 장치가 상기 고정구에 대체로 일치하는 3D 형상을 취하도록 상기 고정구 위에 조작 및/또는 배치된 다음 상기 고정구에서 열처리될 수 있다.
이러한 방식으로 상기 장치를 제작하면 상기 장치가 위에서 설명한 최종 치아 배열(FTA)을 정확하게 복제할 수 있어야 하고, 설치되면, 환자의 치아를 원래 치아 배열(OTA)로부터 원하는 최종 치아 배열(FTA)로 위치조정할 수 있어야 한다. 그러나, 실제로는, 특정 요인으로 인해 원하는 최종 치아 배열(FTA)과 상기 장치를 통해 위치조정한 후의 환자의 치아의 실제 최종 배열 사이에 불일치가 발생될 수 있다. 아래에 보다 상세하게 설명되어 있는 바와 같이, 이러한 불일치는 (a) 구현 고려 사항(예를 들면, 환자의 치아를 이동시키는 데 필요한 최소 한계치 힘 및/또는 상기 장치와 고정 부재 사이의 자유 유격 또는 허용 오차), (b) 상기 장치의 재료 특성(예를 들면, 소성 변형, 히스테리시스 등), (c) 제작 공정과 관련된 불규칙성, 및/또는 (d) 위치조정 후 예상되는 치아 이동(예를 들면, 원래 상태로의 복귀)으로 인한 것일 수 있다. 이러한 문제점들을 완화하기 위해, 본 기술의 실시례는 이러한 불일치의 이유를 밝힐 수 있고 상기 고정구 및/또는 상기 장치의 제작 동안 또는 그 이전에 (예를 들어, 과잉 교정 또는 보정을 통해) 상기 고정구 및/또는 상기 장치의 설계 파라미터를 수정할 수 있다.
당업자는 과잉 교정 또는 보정과 관련된 본 기술의 실시례들이 각각의 파라미터 또는 인자로 아래에 기술되어 있지만, 기술된 인자들 중 임의의 것이 단일 실시례에서 결합될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 예를 들어, 상기 장치 및/또는 상기 고정구의 설계 또는 제작은 환자의 치아를 이동시키는 데 필요한 최소 한계치 힘 및 제작 공정과 관련된 불규칙성 양자 모두를 고려할 수 있다.
A.
치열 교정 장치 구현과 관련된 고려 사항
앞에서 설명한 바와 같이, 본 기술의 치열 교정 장치는 대체로 환자의 치아(예를 들면, 개별 치아)를 원래 치아 배열(OTA)로부터 원하는 또는 최적의 최종 치아 배열(FTA)로 위치조정하는 데 필요한 힘(예를 들면, 하중/모멘트/크기 및/또는 방향)에 적어도 부분적으로 기초하여 설계되고 제작된다. 일부 실시례에서, 이들 장치는, 최종 치아 배열(FTA)로의 원하는 위치조정을 야기하기 위해서 상기 장치 및/또는 상기 장치의 하나 이상의 부분이 환자의 치아에 제공하여야 하는 필요한 힘(들)에 영향을 미치는, 이들 장치에 작용하는 외부 요인(예를 들어, 환자의 치아를 이동시키는 데 필요한 최소 한계치 힘 및/또는 상기 장치와 고정 부재 사이의 자유 유격)을 고려할 수 있다.
1.
환자의 치아를 이동시키기 위한 최소 한계치 힘
앞에서 설명한 바와 같이, 본 기술의 장치는 환자의 치아를 원래 치아 배열(OTA)로부터 일정 경로를 따라 결정된 최종 치아 배열(FTA)로 이동시키도록 구성되어 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 상기 장치의 각각의 아암은 원래 위치로부터 각각의 최종 위치로 각각의 경로를 따라 각각의 환자의 치아를 이동시키도록 구성되어 있다. 상기 장치를 통해 환자의 치아에 가해지는 힘, 또는 일부 실시례에서 상기 장치의 대응하는 아암을 통해 환자의 치아에 가해지는 힘은, 상기 장치가 하중을 받고 있거나 응력을 받고 있는 상태일 때, 원래 치아 배열(OTA)에서 또는 원래 치아 배열(OTA) 근처에서 대체로 가장 강하고, 상기 장치가 하중을 받지 않거나 응력을 받지 않는 상태일 때, 환자의 치아가 최종 치아 배열(FTA)에 접근함에 따라 감소한다. 따라서, 환자의 치아가 최종 치아 배열(FTA)에 접근할 때, 상기 장치는 대체로 치아에 약간의 최소의 힘을 가할 것이다. 그러나, 특정 치아의 뿌리 또는 치경 내에 치아가 위치하는 것과 같은 다양한 외부 요인으로 인해, 각각의 치아를 이동시키기 위해 극복해야 하는 최소 한계치 힘이 있을 수 있다. 다시 말해서, 이 최소 한계치 힘보다 작은 상기 장치의 아암을 통해 치아에 가해지는 힘은 치아를 이동시키지 않을 것이다. 따라서, 하중을 받고 있지 않은 상태의 장치가 이 최소 한계치 힘을 고려하지 않고 최종 치아 배열(FTA)과 유사하도록 또는 이에 일치하도록 제작되면, 실제로 최종 치아 배열(FTA)에 도달하기 전에 환자의 치아의 이동이 멈출 수 있다.
이 점을 더 설명하기 위해, 도 26은 y-축 상의 환자의 치아에 가해진 힘과 x-축 상의 환자의 치아의 위치 사이의 관계를 나타내는 그래프(2600)이다. 도 26에 도시된 바와 같이, 라인 2610은 환자의 치아를 이동시키는 데 필요한 최소 한계치 힘에 해당하고, 라인 2620은 원래 치아 배열(OTA)로부터 제1 최종 치아 배열(FTA1)로 이동하는 동안 예를 들어 제1 장치를 통해 환자의 치아에 가해지는 변화하는 힘에 해당하고, 라인 2630은 원래 치아 배열(OTA)로부터 제2 최종 치아 배열(FTA2)로 이동하는 동안 예를 들어 제2 장치를 통해 환자의 치아에 가해지는 변화하는 힘에 해당한다. 일부 실시례에서, 최소 한계치 힘은 적어도 약 5그램중(GF), 10GF, 15GF, 20GF, 25GF, 또는 50GF일 수 있다. 제1 장치는 환자에 대해 결정된 최적의 치아 배열인 제1 최종 치아 배열(FTA1)에 해당하는 무하중 또는 무응력 상태이고 제2 장치는 제1 최종 치아 배열(FTA1)과 다른 제2 최종 치아 배열(FTA2)에 해당하는 무하중 상태이다.
도 26에 도시된 바와 같이, 라인 2620과 라인 2630은 환자의 치아에 가해지는 힘과 환자의 치아의 위치 사이의 대체로 선형 관계를 나타내고 있다. 그러나, 당업자는 일부 실시례에서 환자의 치아에 가해지는 힘과 환자의 치아의 위치 사이의 관계가 비선형(예를 들어, 지수 함수 관계, 로그 함수 관계 등)일 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 추가적으로 또는 대안적으로, 일부 실시례에서 환자의 치아에 가해지는 힘과 환자의 치아의 위치 사이의 관계는 상기 장치 또는 상기 장치의 일부분(예를 들어, 상기 장치의 아암(들))의 변형률에 따라 선형일 수 있거나, 비선형일 수 있거나, 및/또는 일정할 수 있다. 예를 들어, 니티놀로 이루어진 장치 또는 아암과 관련하여, 니티놀 장치를 통해 환자의 치아에 가해지는 힘은 치아 이동의 제1 부분 동안 일정하거나 거의 일정할 수 있고 치아 이동의 제2 부분 동안 환자의 치아의 위치에 대해 선형 또는 비선형 관계를 가질 수 있다.
도 26의 라인 2620으로 표시된 것과 같이, 제1 장치(제1 최종 치아 배열(FTA1)에 해당하는 무하중 구성을 가지도록 제작된 장치)는 환자의 치아를 원래 치아 배열(OTA)로부터 일정 경로를 따라 제1 최종 치아 배열(FTA1)쪽으로 위치조정되게 할 것이다. 이러한 장치는 환자의 입안에 끼워져 환자의 치아에 부착된 고정 부재에 고정되면(앞에서 설명한 바와 같이), 대체로 원래 치아 배열(OTA)에 해당하는 하중을 받는 구성에서 대체로 제1 최종 치아 배열(FTA1)에 해당하는 하중을 받지 않는 구성으로 전환된다. 그러나, 환자의 치아를 이동하는 데 필요한 최소 한계치 힘(TMIN)으로 인해(라인 2610으로 표시됨), 제1 장치는 환자의 치아를 제1 최종 치아 배열(FTA1)까지 완전히 이동시킬 수 없으며, 대신에, 도 26에서 위치 (P1)으로 나타낸 것과 같이, 상기 장치를 통해 제공된 힘이 최소 한계치 힘(TMIN)과 같아질 때까지만 환자의 치아를 이동시킬 것이다.
본 기술의 실시례는 치열 교정 장치를 설계할 때 최소 한계치 힘(TMIN)을 고려함으로써 상기한 문제점들을 완화할 수 있다. 일부 실시례에서, 상기 장치는 제1 최종 치아 배열(FTA1)과 다른 무하중 구성의 제2 최종 치아 배열(FTA2)을 가지도록 설계 및/또는 제작될 수 있다. 환자의 입안에 끼워져서 환자의 치아에 부착된 고정 부재에 고정되면, 제2 장치는 환자의 치아를 원래 치아 배열(OTA)로부터 제1 최종 치아 배열(FTA1)쪽으로 및/또는 제1 최종 치아 배열(FTA1)로 위치조정하도록 구성되어 있다. 이러한 실시례에서, 제2 장치는, 제2 최종 치아 배열(FTA2)에 해당하는 무하중 구성을 가지는 제2 장치가 대체로 제1 최종 치아 배열(FTA1)에 해당하는 구성을 취할 때, 환자의 치아에 최소 한계치 힘(TMIN)을 제공하도록 설계되어 있다. 도 26에 도시된 바와 같이, 제2 장치는 대체로 제2 최종 치아 배열(FTA2)에 해당하는 무하중 구성을 가지도록 제작될 수 있다. 환자의 입안에 끼워져서 대응하는 고정 부재에 고정되면, 제2 장치는, 라인 2630으로 표시된 것과 같이, 환자의 치아가 원래 치아 배열(OTA)로부터 일정 경로를 따라서 제2 최종 치아 배열(FTA2)쪽으로 위치조정되게 할 것이다. 최소 한계치 힘(TMIN)으로 인해, 제2 장치가 대체로 제1 최종 치아 배열(FTA1)을 취하고 최소 한계치 힘(TMIN)과 대략 동일한 힘을 환자의 치아에 제공할 때 제2 장치를 통한 환자의 치아의 이동이 중지된다. 도 26에 도시된 바와 같이, 이러한 장치는 환자의 치아가 제1 최종 치아 배열(FTA1)로 위치조정될 때 환자의 치아에 0이 아닌 힘을 가하도록 구성되어 있다. 이 0이 아닌 힘은 (i) 적어도 약 5GF, 10GF, 15GF, 20GF, 25GF 또는 50GF일 수 있고, 및/또는 (ii) 500GF, 400GF, 300GF, 250GF, 100GF 또는 50GF 이하일 수 있다.
최소 한계치 힘에 관한 상기 설명은 대체로 상기 장치 및 환자의 치아에 적용되지만, 동일하거나 유사한 원리가 상기 장치의 각각의 아암 및 환자의 각각의 치아에도 적용된다. 예를 들어, 상기 장치의 각각의 아암은 아암의 위치가 제1 최종 치아 배열(FTA1)에서의 대응하는 아암의 위치와 대체로 일치할 때 아암을 통해 제공되는 힘이 최소 한계치 힘(TMIN)과 동일하게 되도록 대응하는 환자 치아를 이동시키도록 구성될 수 있다. 또한, 특정 치아를 이동시키는 데 필요한 최소 한계치 힘은, 예를 들어, 치아의 유형(예를 들면, 어금니 또는 앞니), 치아의 위치(예를 들면, 인접한 치경 표면에 대한 상대적 위치) 및/또는 다른 요인에 따라, 다른 치아를 이동시키는 데 필요한 최소 한계치 힘과 약간 다를 수 있다. 이와 같이, 각각의 치아에 대한 별개의 최소 한계치 힘은 상기 장치의 대응하는 부분(예를 들어, 아암, 탄성가압 부분, 부착 부분 등)을 설계할 때 각각 고려될 수 있다.
도 27은 본 기술의 실시례에 따른 치열 교정 장치의 배열과 연관된 데이터세트를 결정하기 위한 방법 2700의 흐름도이다. 방법 2700은 환자의 원래 치아 배열(OTA)에 대응하는 데이터(예를 들어, 제1 입력)를 획득하는 것(프로세스 부분 2702) 및 환자의 제1 최종 치아 배열(FTA)에 대응하는 데이터(예를 들어, 제2 입력)를 획득하는 것(프로세스 부분 2704)을 포함한다. 본 명세서의 다른 곳에 기술되어 있는 것과 같이, 원래 치아 배열(OTA)은 환자의 치아의 스캔에 기초 할 수 있고, 최종 치아 배열(FTA)은 원래 치아 배열(OTA) 및 원하는 최적의 치아의 위치결정에 기초하여 오퍼레이터(예를 들면, 임상의, 치열 교정 전문의 또는 기술자)에 의해 결정 및/또는 제공될 수 있다.
방법 2700은 또한 환자의 적어도 하나의 치아를 이동시키는 데 필요한 최소 한계치 힘에 부분적으로 기초하여, 제2 최종 치아 배열(FTA)(제1 최종 치아 배열(FTA)과 상이함)에 대응하는 데이터(예를 들면, 제3 입력)를 결정하는 것(프로세스 부분 2706)을 포함할 수 있다. 상기 최소 한계치 힘은 상기 장치를 제작하기 전에 상기 최소 한계치 힘이 알려져 있거나 결정될 수 있다는 점에서 예정된 파라미터일 수 있다. 일부 실시례에서, 상기 최소 한계치 힘은 상기 장치에 일반적으로 적용되는 수정사항(예를 들어, 동일한 수정사항이 각각의 각각의 아암에 적용됨), 또는 상기 장치의 각각의 각각의 아암에 적용되는 복수의 별개의 수정사항에 해당할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 상기 최소 한계치 힘은 대체로 모든 환자에 대해 공통적인 요인 또는 특정 환자에 대해 고유한 요인에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시례에서 고려되는 최소 한계치 힘은 인간 치아의 일반적인 해부학적 구조에 기초할 수 있으며, 예를 들어 어금니 또는 더 큰 치아는 앞니 또는 더 작은 치아의 최소 한계치 힘보다 더 큰 최소 한계치 힘을 가진다. 다른 예로서, 일부 실시례에서 고려되는 최소 한계치 힘은 환자의 치아의 개별 치아를 둘러싸는 환자의 특정 치경(예를 들어, 치경 표면)에 기초할 수 있다.
일부 실시례에서, 방법 2700은 프로세스 부분 2706을 생략할 수 있고 최소 한계치 힘을 고려하는 단 하나의 최종 치아 배열(FTA)만 포함할 수 있다. 이러한 실시례에서, 방법 2700은 환자의 원래 치아 배열(OTA)에 대응하는 제1 데이터를 획득하는 것 및 환자의 최종 치아 배열(FTA)에 대응하는 제2 데이터를 제공하는 것을 포함할 수 있고, 제2 데이터는 최소 한계치 힘에 적어도 부분적으로 기초한다. 일부 실시례에서, 방법 2700은 적어도 제2 최종 치아 배열(FTA)에 대응하는 데이터에 따라 상기 고정구 및/또는 상기 장치를 제작하는 것을 더 포함할 수 있다. 상기 고정구 및/또는 상기 장치의 이러한 제작은 본 명세서의 다른 곳에 기술된 제작 공정에 해당할 수 있다.
2.
상기 장치와 고정 부재 사이의 자유 유격
앞에서 설명한 바와 같이, 본 기술의 장치는 환자의 치아를 원래 치아 배열(OTA)로부터 일정 경로를 따라 결정된 최종 치아 배열(FTA)로 이동시키도록 구성되어 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 상기 장치의 각각의 아암은 원래 위치에서 각각의 최종 위치로 각각의 경로를 따라 각각의 환자의 치아를 이동시키도록 구성되어 있다. 또한 앞에서 설명한 바와 같이, 각각의 아암은 각각의 환자의 치아에 부착된 대응하는 고정 부재(예를 들어, 브래킷)에 부착되어 있다. 따라서, 상기 장치의 각각의 아암을 통해 가해진 힘은 대응하는 고정 부재에 제공되고, 이 고정 부재에 부착된 대응하는 각각의 환자의 치아에 제공되어 위치조정을 일으킨다. 이와 관련하여, 상기 고정 부재는 상기 장치와 별개의 구성요소이기 때문에, 각각의 개별 아암과 대응하는 고정 부재 사이에 종종 약간의 자유 유격(예를 들면, 제작 공차로 인한 간격, 흔들림(wiggle) 또는 끼워맞춤 불량(misfit) 등)이 있을 것이다. 일부 실시례에서, 상기 자유 유격은 각각의 각각의 아암 및 대응하는 고정 부재에 대해 동일하다. 또한, 일부 실시례에서, 상기 자유 유격은 다른 각각의 아암 및 대응하는 고정 부재에 대한 각각의 아암 및 대응하는 고정 부재 중 적어도 하나에 대해 상이하다. 상기 자유 유격의 결과로, 각각의 아암을 통해 제공되는 힘은 상기 자유 유격을 통해 상기 힘의 일부가 손실되기 때문에 대응하는 치아에 전부 전달되지 않을 수 있다. 예를 들어, 각각의 아암이 대응하는 치아를 특정 방향(예를 들면, 근심 방향, 원심 방향, 교합 방향, 치경 방향, 협측 방향 및/또는 설측 방향)으로 주어진 거리만큼 및/또는 특정 축(예를 들면, 근원심 축(mesiodistal axis), 교합치경 축(occlusogingival axis) 및/또는 협설측 축(buccolingual axis))에 대해서 주어진 회전 각도만큼 이동시키도록 구성되어 있으면, 상기 자유 유격은 대응하는 치아가 전체 거리 및/또는 전체 회전 각도를 이동하는 것을 방지할 수 있다.
도 28a는 본 기술의 실시례들에 따른 고정 부재(2800)의 사시도이고, 도 28b는 도 28a에 도시된 고정 부재(2800)에 결합된 치열 교정 장치의 아암(2830)의 일부분의 사시도이다. 도 28a에 도시된 바와 같이, 고정 부재(2800)는 (i) 환자의 치아에 부착될 후측 또는 후면(2810)을 가진 본체 부분(2805), (ii) 치열 교정 장치의 일부분 또는 아암을 수용하도록 구성된 본체 부분(2805) 내의 슬롯 또는 오목부(2812), 및 (iii) 슬롯(2812) 내에 위치될 때 상기 장치의 일부분 또는 아암(2830)을 고정하도록 구성된 본체 부분(2805)에 결합된 가동 클립 부분(2820)을 포함하고 있다. 슬롯(2812)은 3면 개구 또는 U자형 개구를 형성할 수 있다. 도 28b에 도시된 바와 같이, 아암(2830), 또는 보다 구체적으로는 아암(2830)의 부착 부분(2840)이 슬롯(2812) 내에 배치된다. 또한 도 28b에 도시된 바와 같이, x-축은 대체로 협설측 축에 해당할 수 있고, y-축은 대체로 교합치경 축에 해당할 수 있고, z-축은 대체로 근원심 축에 해당할 수 있다.
도 28c는 도 28b에 도시된 고정 부재(2800) 및 아암(2830)의 확대 측단면도로서, 고정 부재(2800)와 부착 부분(2840) 사이의 자유 유격과 관련된 상기한 문제를 보다 상세하게 나타내기 위한 것이다. 도 28c에 도시된 바와 같이, 부착 부분(2840)은 슬롯(2812) 내에 배치되어 있지만, 부착 부분(2840)과 슬롯(2812)의 대응하는 인접 표면 사이에 하나 이상의 공극(2880)(각각의 공극은 2880a, 2880b 및2880c로 식별되어 있음)이 존재한다. 따라서, 예를 들어 제1 방향(R1)으로의 부착 부분(2840)의 회전에 의해 부착 부분(2840)이 슬롯(2812)에 대해, 결과적으로 고정 부재(2800)에 대해 회전하게 한다. 다시 말해서, θ1로 표시된 바과 같이, 부착 부분(2840)의 초기의 회전은 고정 부재(2800) 및/또는 환자의 대응하는 치아로 전이되지 않는다. 이러한 전이(translation) 문제는 하나 이상의 방향(예를 들면, 근심 방향, 원심 방향, 교합 방향, 치경 방향, 협측 방향 및/또는 설측 방향)에서 및/또는 하나 이상의 축(예를 들면, 근원심 축, 교합치경 축 및/또는 협설측 축)에 대해서 발생(예를 들면, 동시에 발생)할 수 있다. 예를 들어, 상기 부착 부분과 고정 부재 사이의 자유 유격으로 인해 근원심 축, 교합치경 축 및/또는 협설측 축에 대해서 상기 부착 부분이 고정 부재에 대하여 어느 정도 회전할 수 있게 된다. 결과적으로, 이러한 회전은 상기 부착 부분과 대응하는 고정 부재 사이의 공극으로 인해 대응하는 치아로 전이되지 않을 것이다. 다른 예로서, 상기 부착 부분과 고정 부재 사이의 자유 유격으로 인해 근원심 축, 교합치경 축 및/또는 협설측 축을 따라서 상기 부착 부분이 고정 부재에 대하여 초기에 어느 정도 이동할 수 있게 된다. 결과적으로, 이러한 이동은 상기 부착 부분과 대응하는 고정 부재 사이의 공극으로 인해 대응하는 치아로 전이되지 않을 것이다.
도 29a는 본 발명의 실시례에 따라 구성된 다른 고정부재(2900)의 사시도로서, 장치의 아암과 고정부재 사이의 자유 유격에 관한 상기한 개념의 다른 예이다. 도 29a에 도시된 바와 같이, 고정 부재(2900)는 (i) 환자의 치아에 부착될 제1 후측 또는 후면 및 반대쪽에 있는 제2 측 또는 표면을 가진 본체 부분(2905), 및 (ii) 본체 부분(2905)의 제2 측에 부착된 하나 이상의 결합 아암(2910)을 포함하고 있다. 각각의 결합 아암(2910)은 본체 부분(2905)에 고정된 제1 기다란 부분(2912) 및 제1 부분(2912)으로부터 뻗어 있으며 본체 부분(2905)으로부터 부분적으로 이격되어 있는 제2 결합 부분(2914)을 포함할 수 있다. 결합 부분(2914)은 (도 29b에 도시된 바와 같이) 치열 교정 장치의 일부분 또는 아암을 수용하고 부분적으로 둘러싸도록 구성된 슬롯 또는 개구(2915)를 형성할 수 있다. 일부 실시례에서, 고정 부재(2900)는 베른하르트 포어슈터 게엠베하(Bernhard Foerster GmbH)에 의해 제작된 시판중인 2D® Lingual Bracket(설측 브래킷)일 수 있다.
도 29b는 도 29a에 도시된 고정 부재(2900)에 결합된 치열 교정 장치의 아암(2930)의 일부분의 사시도이다. 도 29b에 도시된 바와 같이, 아암(2930)은 슬롯(2915) 내에 배치된 부분 또는 연장부(2965)를 가진 부착 부분 또는 단부 부분(2940)을 포함하고 있다. 또한 도 29b에 도시된 바와 같이, 아암(2930) 및 고정 부재(2900)가 환자의 입안에 설치되어 있을 때, x-축은 대체로 협설측 축에 해당할 수 있고, y-축은 대체로 교합치경 축에 해당할 수 있고, z-축은 대체로 근원심 축에 해당할 수 있다.
도 29c는 도 29b에 도시된 고정 부재(2900) 및 부착 부분(2940)의 일부분의 확대 측면도로서, 고정 부재(2900)와 아암(2930) 사이의 자유 유격과 관련된 상기한 문제를 보다 상세하게 나타내기 위한 것이다. 도 29c에 도시된 바와 같이, 부착 부분(2940)의 상기 부분(2965)은 하나 이상의 공극(2980)(각각의 공극이 2980a, 2980b, 2980c로 식별되어 있음)이 고정 부재(2900)의 결합 아암(2910)의 대응하는 인접 표면과 상기 부분(2965) 사이에 존재하도록 고정 부재(2900)에 인접하게 배치되어 있다. 이와 같이, 부착 부분(2940)과 고정 부재(2900) 사이의 자유 유격으로 인해 근원심 축, 교합치경 축 및/또는 협설측 축을 따라 상기 부분(2965)이 결합 아암(2910)에 대하여 어느 정도 이동할 수 있게 된다. 예를 들어, 도 29c에 도시된 바와 같이, 부착 부분(2940)과 고정 부재(2900) 사이의 자유 유격으로 인해 y-축을 따른 거리(D1) 및/또는 x-축을 따른 거리(D2)만큼 상기 부분(2965)이 결합 아암(2910)에 대하여 이동할 수 있게 된다. 결과적으로, 이러한 이동은 하나 이상의 공극(2980)으로 인해 대응하는 치아로 전이되지 않을 것이다. 다른 예로서, 제1 방향(R1)으로의 상기 부분(2965)의 회전으로 인해 상기 부분(2965)이 결합 아암(2910)에 대해, 결과적으로 고정 부재(2900)에 대해 회전하게 할 수 있다. 다시 말해서, 상기 부분(2965)의 초기 회전은 고정 부재(2900) 및/또는 환자의 대응하는 치아로 전이되지 않을 수 있다. 이러한 전이(translation) 문제는 하나 이상의 방향(예를 들면, 근심 방향, 원심 방향, 교합 방향, 치경 방향, 협측 방향 및/또는 설측 방향)에서 및/또는 하나 이상의 축(예를 들면, 근원심 축, 교합치경 축 및/또는 협설측 축)에 대해서 발생(예를 들면, 동시에 발생)할 수 있다. 예를 들어, 부착 부분(2940)과 고정 부재(2900) 사이의 자유 유격으로 인해 근원심 축, 교합치경 축 및/또는 협설측 축에 대해서 부착 부분(2940)이 고정 부재(2900)에 대하여 어느 정도 회전할 수 있게 된다. 결과적으로, 이러한 회전은 부착 부분(2940)과 대응하는 고정 부재(2900) 사이의 공극으로 인해 대응하는 치아로 전이되지 않을 것이다.
본 기술의 실시례는 치열 교정 장치를 설계할 때 자유 유격을 고려함으로써 부착 부분과 고정 부재 사이의 자유 유격과 관련된 이 문제(도 28a 내지 도 29c를 참조하여 설명한 것)를 완화할 수 있다. 도 30은 본 기술의 실시례에 따라, 설계 파라미터를 생성하기 위한 및/또는 치열 교정 장치 또는 관련 고정구를 제작하기 위한 방법 3000의 흐름도이다. 방법 3000은 환자의 원래 치아 배열(OTA)에 대응하는 데이터를 획득하는 것(프로세스 부분 3002) 및 환자의 제1 최종 치아 배열(FTA)에 대응하는 데이터를 획득하는 것(프로세스 부분 3004)을 포함한다. 본 명세서의 다른 곳에 기술되어 있는 바와 같이, 원래 치아 배열(OTA)은 환자의 치아의 스캔에 기초할 수 있고, 최종 치아 배열(FTA)은 원래 치아 배열(OTA) 및 치아의 원하는 최적의 위치결정에 기초하여 오퍼레이터에 의해 결정 및/또는 제공될 수 있다.
방법 3000은 장치의 부착 부분과 대응하는 고정 부재 사이의 예상되는 자유 유격에 부분적으로 기초하여, 제2 최종 치아 배열(FTA)(제1 최종 치아 배열(FTA)과 상이함)에 대응하는 데이터를 결정하는 것(프로세스 부분 3006)을 더 포함할 수 있다. 일부 실시례에서, 예상되는 자유 유격은 상기 장치의 제작 전에 예상되는 자유 유격이 알려지거나 결정될 수 있다는 점에서 예정된 파라미터(예를 들어, 사용된 부착 부분 및 고정 부재에 기초로 한)일 수 있다. 일부 실시례에서, 예상되는 자유 유격은 상기 장치 또는 상기 장치의 일부분(예를 들면, 아암, 탄성가압 부분, 부착 부분 등)의 설계형태(예를 들면, 형상, 두께, 스프링의 유형 등)을 수정되게 하는 크기 또는 각도에 해당할 수 있다. 예를 들어, 부착 부분과 고정 부재 사이의 예상되는 자유 유격이 제1 방향(예를 들면, 근원심 축, 교합 치경 축 및/또는 협설측 축의 둘레 방향)으로 15°이고 특정 치아에 대해 필요한 제1 방향으로의 총 회전(예를 들면, 원래 치아 배열(OTA)로부터 제1 최종 치아 배열(FTA)까지)이 45°이면, 상기 장치의 아암(예를 들면, 부착 부분)은 제1 방향으로 60°회전하도록 설계될 수 있다. 이렇게 함으로써, 상기 아암 또는 부착 부분은, 대응하는 고정 부재를 통해 대응하는 치아에 결합될 때, 대응하는 고정 부재에 대해 15°회전한 다음, 원하는 대로, 대응하는 고정 부재 및 대응하는 치아와 함께 45°회전할 것이다. 앞에서 설명한 바와 같이, 자유 유격은 각각의 아암에 대해 동시에 복수의 방향으로 및/또는 복수의 축 둘레로 조정될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 상기 장치의 각각의 아암에 대한 자유 유격은 다른 아암에 대해 유일하게 조정될 수 있다.
일부 실시례에서, 방법 3000은 프로세스 부분 3006을 생략할 수 있고 예상되는 자유 유극을 고려하는 단 하나의 최종 치아 배열(FTA)만 포함할 수 있다. 이러한 실시례에서, 방법 3000은 환자의 원래 치아 배열(OTA)에 대응하는 제1 데이터를 수신하는 것 및 환자의 최종 치아 배열(FTA)에 대응하는 제2 데이터를 제공하는 것을 포함할 수 있으며, 제2 데이터는 장치의 부착 부분과 대응하는 고정 부재 또는 그 일부분 사이의 예상되는 자유 유극에 적어도 부분적으로 기초한다.
일부 실시례에서, 방법 3000은 적어도 제2 최종 치아 배열(FTA)에 대응하는 데이터에 따라 상기 고정구 및/또는 상기 장치를 제작하는 것을 더 포함할 수 있다. 상기 고정구 및/또는 상기 장치의 이러한 제작은 본 명세서의 다른 곳에 기술된 제작 공정에 해당할 수 있다.
B. 상기 장치의 재료 특성에 대한 설명
본 기술의 장치는 환자의 치아를 원래 치아 배열(OTA)로부터 일정 경로를 따라 결정된 최적의 최종 치아 배열(FTA)로 이동시키도록 구성되어 있다. 앞에서 설명한 바와 같이, 장치는 하중을 받지 않은 상태 또는 응력을 받지 않은 상태에서 대체로 환자의 치아의 최종 치아 배열(FTA)에 해당하는 구성을 가지도록 제작될 수 있다. 상기 장치는 환자의 입안에 끼워지고 상기 장치의 각각의 아암은 환자의 치아에 부착된 대응하는 고정 부재에 결합된다. 각각의 아암이 원래 치아 배열(OTA)의 환자의 치아 상의 대응하는 고정 부재에 결합될 때, 상기 장치는 하중을 받는 구성 또는 응력을 받는 구성을 취한다. 이 하중을 받는 구성에서, 상기 장치는 종종 최대 응력을 받는 상태에 있으므로 소성 변형을 경험할 가능성이 가장 높다. 소성 변형이 발생하면, 각각의 아암이 원하는 경로를 따라 원래 치아 배열(OTA)로부터 최종 치아 배열(FTA)로 이행하지 않을 수 있거나 대응하는 치아에 필요한 힘을 제공하지 못할 수 있다. 보다 일반적으로는, 소성 변형은 환자의 치아의 치료 효능을 제한하고 치아가 최종 치아 배열(FTA)에 도달하는 것을 방지하거나 억제한다.
본 기술의 실시례는 치열 교정 장치 및/또는 고정구를 설계할 때 소성 변형을 고려함으로써, 보다 구체적으로는 소성 변형을 방지함으로써 이러한 문제를 완화할 수 있다. 앞에서 설명한 바와 같이, 본 기술의 실시례는 원래 치아 배열(OTA)로부터 최종 치아 배열(FTA)까지 환자의 치아의 경로를 결정할 수 있다. 따라서, 대체로 원래 치아 배열(OTA)에 해당하는 제1 구성으로부터 대체로 최종 치아 배열(FTA)에 해당하는 제2 구성으로의 상기 장치의 경로도 알려져 있다. 상기 장치의 각각의 아암의 예상 경로 및 상기 장치를 형성하는 데 사용된 재료(예를 들면, 아암, 탄성가압 부분, 부착 부분 등)에 기초하여, 본 기술의 실시례는 각각의 아암에 대해 소성 변형이 발생하는 상기 장치의 항복 강도를 결정할 수 있고, 필요한 경우, 상기 항복 강도를 피할 수 있다. 예를 들어, 본 기술의 실시례는 대체로 원래 치아 배열(OTA)에 해당하는 제1 구성 또는 원래 치아 배열(OTA)과 최종 치아 배열(FTA) 사이의 임의의 다른 구성일 때 상기 장치의 각각의 아암이 받을 응력을 시뮬레이션할 수 있다. 임의의 이러한 구성에서 상기 아암 중의 하나가 받는 응력이 상기 아암의 재료에 대한 항복 강도보다 높을 것으로 예상되는 경우, 본 기술의 실시례는 상기 항복 강도를 초과하지 않도록 상기 아암의 하나 이상의 파라미터를 조정할 수 있다. 일부 실시례에서, 상기 아암의 하나 이상의 파라미터를 변경하는 것은 상기 장치의 임의의 부분(예를 들어, 고정기구, 아암, 및/또는 탄성가압 부분)의 형상, 구성 및/또는 크기(예를 들면, 길이, 폭 및/또는 두께)를 변경하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 파라미터들 중 하나 이상을 변경하면 상기 아암의 항복 강도를 상기 아암이 받을 것으로 예상되는 최대 응력보다 더 크게 되도록 증가시킬 수 있다. 단지 하나의 예로서, 특정 탄성가압 부분(예를 들면, 스프링 형태)은 다른 탄성가압 부분보다 더 큰 응력을 받을 수 있다. 따라서, 원래 치아 배열(OTA)로부터 최종 치아 배열(FTA)로의 아암의 이동이 상기 아암의 항복 강도를 초과하게 하는 것으로 결정되면, 본 기술의 실시례는 상기 아암의 항복 강도를 증가시켜서 소성 변형을 방지하기 위해 상기 아암의 탄성가압 부분을 변경할 수 있다.
항복 강도가 초과될 수 있다는 결정에 대응하여 상기 장치의 일부분을 변경하는 것에 추가하여 또는 이에 대안적으로, 본 기술의 실시례는 상기 장치의 항복 강도가 원래 치아 배열(OTA)로부터의 환자의 치아의 경로를 따라서 초과되지 않도록 원래 치아 배열(OTA)로부터의 환자의 치아의 경로를 변경할 수 있다. 다시 말해서, 환자의 치아를 제1 경로를 따라 원래 치아 배열(OTA)로부터 최종 치아 배열(FTA)로 이동시키는 것이 항복 강도를 초과하는 결과를 초래하는 경우, 본 기술의 실시례는 환자의 치아가 상기 제1 경로와 다른 제2 경로를 따라 원래 치아 배열(OTA)로부터 최종 치아 배열(FTA)로 이동되도록 상기 장치 또는 보다 구체적으로는 상기 장치의 대응하는 아암을 변경할 수 있고, 이로 인해 항복 강도를 초과하지 않게 된다.
도 31은 본 기술의 실시례에 따른, 설계 파라미터를 생성하기 위한 및/또는 치열 교정 장치 또는 관련 고정구를 제작하기 위한 방법 3100의 흐름도이다. 방법 3100은 환자의 원래 치아 배열(OTA)에 대응하는 데이터를 획득하는 것(프로세스 부분 3102) 및 환자의 최종 치아 배열(FTA)에 대응하는 데이터를 획득하는 것(프로세스 부분 3104)을 포함한다. 본 명세서의 다른 곳에 기술되어 있는 것과 같이, 원래 치아 배열(OTA)은 환자의 치아의 스캔에 기초할 수 있고, 최종 치아 배열(FTA)은 원래 치아 배열(OTA) 및 치아의 원하는 위치결정에 기초하여 오퍼레이터에 의해 결정 및/또는 제공될 수 있다.
방법 3100은 상기 장치가 항복 강도와 관련된 예정된 한계치를 초과할 것으로 예상되는지 여부를 결정하는 것(프로세스 부분 3106)을 더 포함할 수 있다. 일부 실시례에서, 프로세스 부분 3106은 제1 구성(예를 들어, 원래 치아 배열(OTA)에 대응하는 구성)으로부터 제2 구성(예를 들어, 최종 치아 배열(FTA)에 대응하는 구성)으로 전환하도록 구성된 장치가 상기 장치의 항복 강도를 초과할 것으로 예상되는지 여부를 결정하는 것을 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 상기 장치가 항복 강도를 초과할 것으로 예상되는지 여부를 결정하는 것은 상기 장치의 임의의 부분(예를 들어, 각각의 아암, 탄성가압 부분, 부착 부분 등)이 항복 강도를 초과할 것으로 예상되는지 여부를 결정하는 것을 포함할 수 있다. 이와 같이, 본 기술의 실시례는 제1 구성(예를 들어, 원래 치아 배열(OTA)), 제2 구성(예를 들어, 최종 치아 배열(FTA)), 및/또는 다수의 제1 구성과 제2 구성 사이의 경로를 따라 놓인 복수의 별개의 지점(예를 들면, 중간 치아 배열(ITA))에 있을 때 상기 장치 또는 상기 기긱의 임의의 부분이 받는 응력을 결정할 수 있다.
일부 실시례에서, 상기 장치가 항복 강도를 초과할 것으로 예상되는지 여부를 결정하는 것은, 예를 들면, 상기 장치를 형성하는 재료(들)의 히스테리시스 거동에 기초할 수 있다. 본 기술과 관련하여, 히스테리시스는 상기 장치의 아암이 원래 치아 배열(OTA)로부터 최종 치아 배열(FTA)까지 자신의 경로를 따라 압축되는지 인장되는지에 따라 상기 장치의 아암이 취하는 경로를 변경시킬 수 있다. 예를 들어, 니티놀 또는 니켈-티타늄 합금으로 구성된 아암은 압축시에 아암이 인장될 때와는 다른 응력-변형률 곡선을 따를 수 있다. 따라서, 원래 치아 배열(OTA)과 최종 치아 배열(FTA) 사이와 원래 치아 배열(OTA)과 최종 치아 배열(FTA)을 포함하여 별개의 지점에서 상기 장치 또는 상기 장치의 일부분의 예상 응력을 결정하는 것에 추가하여 또는 그 대신에, 본 기술의 실시례는 상기 장치가 이러한 별개의 지점을 취하기 전에 상기 장치 또는 상기 장치의 일부분의 구성을 고려할 수 있다.
일부 실시례에서, 방법 3100은 상기 장치가 예정된 한계치를 초과할 것으로 예상되면, 항복 강도가 초과되지 않도록 상기 장치를 수정하는 것(프로세스 부분 3108)을 포함할 수 있다. 이러한 방식으로 상기 장치를 수정하는 것은 (i) 상기 장치(예를 들면, 고정기구, 아암 및/또는 탄성가압 부분)의 형상, 구성 및/또는 크기(예를 들면, 길이, 폭 및/또는 두께) 및/또는 (ii) 아암의 재료를 변경하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 파라미터들 중의 하나 이상을 변경하면 아암의 항복 강도를 아암이 받을 것으로 예상되는 최대 응력보다 크게 되도록 증가시킬 수 있어서, 상기 장치(또는 상기 장치의 일부분)가 환자의 치아의 치료 효능을 제한하는 방식으로 소성 변형되지 않도록 할 수 있다. 하나의 예로서, 상기 장치가 예정된 한계치를 초과하는 것으로 결정되면, 상기 장치의 하나의 탄성가압 부분(예를 들면, 스프링)이 두 개 이상의 더 낮은 하중의 탄성가압 부분으로 교체될 수 있다. 이러한 교체는 예정된 한계치를 초과할 것으로 예상되는 상기 장치의 각각의 아암에 대해 수행될 수 있다.
일부 실시례에서, 방법 3100은 상기 고정구 및/또는 상기 장치를 제작하는 것을 더 포함할 수 있다. 상기 고정구 및/또는 상기 장치의 이러한 제작은 본 명세서의 다른 곳에 기술된 제작 공정에 해당할 수 있다.
C. 제작상의 불규칙성에 대한 설명
앞에서 설명한 바와 같이, 치열 교정 장치의 3D 구성은 대체로 최종 치아 배열(FTA)에 해당하는 3D 구성을 취하기 위해 상기 장치의 실질적으로 평면인 구성을 구부림으로써 생성될 수 있다. 일부 실시례에서는, 본 명세서의 다른 곳에 기술되어 있는 것과 같이, 이러한 구부림은 상기 장치의 실질적으로 평면인 구성을 대체로 최종 치아 배열(FTA)(앞에 설명되어 있는 것과 같이, 약간의 수정이 있을 수 있음)에 대응하는 열처리 고정구에 (예를 들어, 결찰 와이어를 통해) 부착시킨 다음, 상기 장치가 열처리 후에 3D 구성을 취하고 유지하도록 실질적으로 평면인 구성을 열처리함으로써 달성된다. 일부 실시례에서, 상기 장치는 적어도 부분적으로 초탄성 재료(예를 들어, 니티놀)로 제작된다. 이러한 실시례에서, 상기한 열처리 프로세스는 열처리 후 초탄성 재료가 그 탄성 특성을 실질적으로 유지하도록 보장하기 위해 비교적 약하게 될 수 있다. 그러나, 이러한 약한 열처리의 결과로, 3D 구성의 상기 장치 또는 상기 장치의 일부분은 열처리 프로세스가 완료되고 상기 장치가 상기 열처리 고정구로부터 분리된 후에 이전의 실질적으로 평면인 구성으로 부분적으로 복귀하는 경향이 있을 수 있다. 예를 들어, 3D 구성의 상기 장치의 각각의 아암은 열처리 후 상기 장치가 상기 열처리 고정구로부터 분리된 후 하나의 방향(예를 들면, 순측(labial) 방향, 협측 방향, 치경 방향, 교합 방향, 근심 방향 및/또는 원심 방향)으로 또는 하나의 축(예를 들면, 근원심 축, 교합치경 축 및/또는 협설측 축) 둘레로 이동할 수 있다. 그 결과, 상기 장치의 열처리된 3D 구성은 상기 열처리 고정구의 형상, 보다 일반적으로는, 최종 치아 배열(FTA)의 형상과 정확하게 일치하지 않을 수 있다. 이러한 불일치로 인해 상기 장치의 각각의 아암이 의도한 힘과 다른 힘(예를 들면, 방향 및/또는 크기)을 가하게 되어 환자의 치아가 원하는 최종 치아 배열(FTA)에 도달하지 못하게 할 수 있다.
도 32는 본 기술의 실시례에 따른 치열 교정 장치(100)의 측면 사시도로서, 열처리 후 상기 장치가 원상태로 복귀하는 것에 관한 문제를 보다 상세하게 나타내기 위한 것이다. 예시의 목적으로, 상기 장치(100)의 하나의 아암(130)만 도시되어 있지만, 당업자는 본 명세서에 기술된 원리가 상기 장치(예를 들어, 도 16에 도시된 장치(100))의 임의의 아암(130)에 적용될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 도 32에 도시된 바와 같이, 아암(130)은 환자 치아의 최종 치아 배열(FTA)에 대응하는 축(AFTA)을 따라서 뻗어 있다. 앞에서 설명한 바와 같이, 적어도 부분적으로 상기 장치의 재료로 인해, 상기 장치가 상기 열처리 고정구 위에서 열처리된 후 상기 열처리 고정구로부터 분리되면, 상기 장치는 최종 치아 배열(FTA)의 위치가 아닌 이전의 위치로 복귀하는 경향이 있다. 도 32에 도시된 바와 같이, 축(AR)은 예를 들면 축(AFTA)으로부터 복귀한 후 상기 장치가 가질 배열에 대응한다. 다시 말해서, 아암(130)이 축(AFTA)를 따라 위치되어 있던 동안 상기 고정구가 열고정되었으면, 복귀 후의 결과적인 장치의 아암(130)은 상기 고정구가 열고정되었던 축(AFTA)에서 멀어지게 및/또는 보다 평면적인 구성을 향하여 편향되어 있는 축(AR)을 따라 위치될 것이다. 이러한 아암 또는 장치는 대체로 축(AFTA)으로부터 이격될 것이므로, 환자의 치아에 부착된 고정 부재에 결합될 때, 의도한 것과 다른 힘을 제공하여 환자의 치아가 최종 치아 배열(FTA)에 도달하지 못하게 한다.
본 기술의 실시례는 치열 교정 장치 및/또는 고정구를 설계할 때 상기 장치의 재료 특성 및 열처리, 또는 보다 일반적으로는 제작 공정과 관련된 불규칙성을 고려함으로써 이 문제를 완화할 수 있다. 예를 들어, 본 기술의 실시례들은 열처리 후에 대체로 최종 치아 배열(FTA)에 해당하는 구성을 가지도록 복귀하는 구성을 가지도록 상기 장치를 설계 및/또는 제작할 수 있다. 도 32에 도시된 바와 같이, 축(AF)은 열처리 후이고 상기 장치가 상기 고정구로부터 분리되기 전의 상기 고정구 및/또는 상기 장치의 배열에 대응한다. 열처리 후 그리고 상기 장치가 상기 고정구로부터 분리된 후, 상기 장치(100)의 아암(130)은 대체로 축(AF)으로부터 환자의 치아의 최종 치아 배열(FTA)에 대응하는 축(AFTA)으로 복귀할 수 있다. 따라서, 축(AF)은, 예를 들어, 환자의 치아를 최종 치아 배열(FTA)로 위치조정하기 위해서, 상기 재료의 바람직한 탄성 특성을 유지하면서 상기 장치가 열처리된 후 상기 장치(100)의 아암(130)이 대응하는 치아에 대해 최종 치아 배열(FTA)에 해당하는 배열을 가질 수 있게 하는 위치에 대응할 수 있다. 달리 말하면, 상기 고정구가 축(AF)에 대응하는 배열을 가지도록 설계된 경우, 예상된 복귀 후 상기 고정구를 통해 형성된 결과적인 장치는 축(AFTA)에 대응하거나 상기 축을 따라 배치된 배열을 가질 수 있다. 일부 실시례에서, 축(AF)으로부터 축(AFTA)으로의 복귀량은 축(AFTA)으로부터 축(AR)으로의 복귀량과 동일하거나 상이할 수 있다. 따라서, 이러한 다양한 복귀량은 예를 들어 상기 고정구를 설계할 때 제작 공정 도중에 고려될 수 있다.
도 33은 본 기술의 실시례에 따른, 설계 파라미터를 생성하기 위한 및/또는 치열 교정 장치 또는 관련 고정구를 제작하기 위한 방법 3300의 흐름도이다. 방법 3300은 환자의 원래 치아 배열(OTA)에 대응하는 데이터를 획득하는 것(프로세스 부분 3302) 및 환자의 제1 최종 치아 배열(FTA)에 대응하는 데이터를 획득하는 것(프로세스 부분 3304)을 포함한다. 본 명세서의 다른 곳에 기술되어 있는 바와 같이, 원래 치아 배열(OTA)은 환자의 치아의 스캔에 기초할 수 있고, 최종 치아 배열(FTA)은 원래 치아 배열(OTA) 및 치아의 원하는 위치결정에 기초하여 오퍼레이터에 의해 결정 및/또는 제공될 수 있다.
방법 3300은 장치의 제작과 관련된 치열 교정 장치의 예상되는 변동에 기초하여 제2 최종 치아 배열(FTA)(제1 최종 치아 배열(FTA)과 다름)에 대응하는 데이터를 결정하는 것(프로세스 부분 3306)을 더 포함할 수 있다. 상기 예상되는 변동은 최종 치아 배열(FTA)의 위치 또는 배열에 대하여 (앞에서 설명한 바와 같이) 열처리 후 복귀된 장치의 예상되는 다른 위치 또는 배열에 해당할 수 있다. 예를 들어, 복귀된 장치의 특정 아암의 위치가 최종 치아 배열(FTA)에서의 대응하는 아암의 위치로부터 (예를 들면, 설측 방향, 교합 방향 및/또는 원심 방향으로) 이격되어 있으면, 상기 예상되는 변동과 이 예상되는 변동에서 제2 최종 치아 배열(FTA)에 대응하는 데이터는 복귀된 위치에 있는 아암과 제2 최종 치아 배열(FTA) 위치에 있는 아암 사이의 위치 차이에 해당할 수 있다. 상기 예상되는 변동은 이 예상되는 변동이 상기 장치의 제작 전에 알려져 있거나 결정될 수 있다는 점에서 예정된 파라미터일 수 있다. 일부 실시례에서, 상기 예상되는 변동은 (i) 상기 장치(예를 들어, 고정기구, 아암 및/또는 탄성가압 부분)의 형상, 구성 및/또는 크기(예를 들면, 길이, 폭 및/또는 두께), (ii) 상기 장치의 재료, (iii) 적용되거나 적용될 것으로 예상되는 열처리의 유형(예를 들면, 열처리의 최대 온도, 열처리의 소요 시간, 등) 및/또는 (iv) 특정 환자의 치열의 다른 측면을 포함하는 하나 이상의 요인에 기초할 수 있다. 일부 실시례에서, 상기 예상되는 변동은 상기 장치의 각각의 아암에 고유한 것일 수 있다. 이와 같이, 상기 예상되는 변동은 각각의 아암(예를 들어, 각각의 탄성가압 부분, 부착 부분 등)에 대해 이루어진 수정사항 또는 상이한 값에 해당할 수 있다.
일부 실시례에서, 방법 3300은 프로세스 부분 3306을 생략할 수 있고 상기 장치의 예상되는 변동을 고려하는 단 하나의 최종 치아 배열(FTA)만 포함할 수 있다. 이러한 실시례에서, 방법 3300은 환자의 원래 치아 배열(OTA)에 대응하는 제1 데이터를 수신하는 것 및 환자의 최종 치아 배열(FTA)에 대응하는 제2 데이터를 제공하는 단계를 포함할 수 있으며, 제2 데이터는, 위에서 설명한 바와 같이, 제작과 관련된 상기 장치 또는 고정구의 예상되는 변동에 부분적으로 기초한다.
일부 실시례에서, 방법 3300은 적어도 제2 최종 치아 배열(FTA)에 대응하는 데이터에 따라 상기 고정구 및/또는 상기 장치를 제작하는 것을 더 포함할 수 있다. 상기 고정구 및/또는 상기 장치의 이러한 제작은 본 명세서의 다른 곳에 기술된 제작 공정에 해당할 수 있다.
D. 위치조정 후 예상되는 치아 이동에 대한 설명
본 기술의 장치는 환자의 치아를 원래 치아 배열(OTA)로부터 일정 경로를 따라 결정된 최적의 최종 치아 배열(FTA)로 위치조정하도록 구성되어 있다. 최종 치아 배열(FTA)에 도달한 후, 환자의 치아가 치열 교정의 원래 상태로의 복귀(orthodontic relapse)를 겪어서 이전의 위치(예를 들면, 원래 치아 배열(OTA))로 이동하여 최적의 위치에서 멀어질 수 있다. 예를 들어, 환자의 치아는 치아가 상기 장치를 통해 최종 치아 배열(FTA)로 위치조정된 후 대체로 부분적인 협측 방향(partial buccal direction) 및/또는 부분적인 교합 방향(partial occlusal direction)으로 이동할 수 있다. 이와 같이, 원래 상태로의 복귀 후 환자의 치아는 더 이상 최종 치아 배열(FTA)과 비슷하지 않을 수 있다. 이러한 원래 상태로의 복귀를 방지하기 위해 리테이너(retainer) 또는 다른 장치를 사용할 수 있지만, 여러 가지 이유로(예를 들면, 환자 순응도의 부족) 이러한 장치는 종종 효과적이지 못하다.
본 기술의 실시례는 치열 교정 장치 및/또는 고정구를 설계할 때 치열 교정의 원래 상태로의 복귀를 고려함으로써 이러한 문제를 완화할 수 있다. 앞에서 설명한 바와 같이, 치열 교정 장치의 3D 구성은 대체로 최종 치아 배열(FTA)에 해당하는 3D 구성을 취하기 위해 상기 장치의 실질적으로 평면인 구성을 구부림으로써 생성될 수 있다. 일부 실시례에서, 이러한 구부림은 상기 장치의 실질적으로 평면인 구성을 대체로 최종 치아 배열(FTA)(앞에 설명되어 있는 것과 같이, 약간의 수정이 있음)에 대응하는 열처리 고정구에 부착시킨 다음, 상기 장치가 3D 구성을 취하고 유지하도록 실질적으로 평면인 구성을 열처리함으로써 달성된다. 환자의 치아를 최종 치아 배열(FTA)로 위치조정한 후 치열 교정의 원래 상태로의 복귀를 처리하기 위해, 본 기술의 실시례는 발생할 것으로 예상되는 원래 상태로의 복귀량을 결정하고, 이에 따라 상기 장치 및/또는 고정구의 설계를 변경할 수 있다.
도 34는 본 기술의 실시례에 따른, 설계 파라미터를 생성하기 위한 및/또는 치열 교정 장치 또는 관련 고정구를 제작하기 위한 방법 3400의 흐름도이다. 방법 3400은 환자의 원래 치아 배열(OTA)에 대응하는 데이터를 획득하는 것(프로세스 부분 3402) 및 환자의 제1 최종 치아 배열(FTA)에 대응하는 데이터를 획득하는 것(프로세스 부분 3404)을 포함한다. 본 명세서의 다른 곳에 기술되어 있는 바와 같이, 원래 치아 배열(OTA)은 환자의 치아의 스캔에 기초할 수 있고, 상기 최종 치아 배열(FTA)은 원래 치아 배열(OTA) 및 치아의 원하는 최적의 위치결정에 기초하여 오퍼레이터에 의해 결정 및/또는 제공될 수 있다.
방법 3400은, 예를 들어, 제1 최종 치아 배열(FTA) 및/또는 제2 최종 치아 배열(FTA)로 위치조정한 후 환자의 치아의 예상되는 원래 상태로의 복귀에 부분적으로 기초하여 제2 최종 치아 배열(FTA)(제1 최종 치아 배열(FTA)과 상이함)에 대응하는 데이터를 결정하는 것(프로세스 부분 3406)을 더 포함할 수 있다. 제2 최종 치아 배열(FTA)은 예상되는 원래 상태로의 복귀로 인해 환자의 치아를 제2 최종 치아 배열(FTA)로부터 환자에 대해 최적의 치아 배열인 제1 최종 치아 배열(FTA)로 이행(transition)하게 하는 치아 배열에 해당할 수 있다. 결과적으로, 일부 실시례에서 대체로 제2 최종 치아 배열(FTA)에 해당하는 구성을 가진 장치는 대체로 제1 최종 치아 배열(FTA)에 해당하는 구성을 가진 장치의 대응하는 각각의 아암의 위치로부터 특정 방향(예를 들어, 순측 방향, 협측 방향, 치경 방향, 교합 방향, 근심 방향 및/또는 원심 방향)으로 및/또는 특정 축(예를 들어, 근원심 축, 교합치경 축 및/또는 협설측 축)의 둘레로 이격되어 있는 위치를 가진 각각의 아암을 가질 수 있다.
일부 실시례에서, 예상되는 원래 상태로의 복귀는 이 예상되는 원래 상태로의 복귀가 상기 장치 및/또는 고정구를 제작하기 전에 알려져 있거나 결정될 수 있다는 점에서 예정된 파라미터일 수 있다. 예상되는 원래 상태로의 복귀를 결정하는 것은 제2 최종 치아 배열(FTA), 제1 최종 치아 배열(FTA), 원래 치아 배열(OTA) 및/또는 환자의 치열에 특정한 다른 요인을 기초로 할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 예상되는 원래 상태로의 복귀는 각각의 치아마다 다를 수 있다. 예를 들어, 작은 치아(예를 들면, 앞니)가 큰 치아(예를 들면, 어금니)보다 더 많이 원 상태로 복귀할 수 있다. 이와 같이, 각각의 치아에 대응하는 상기 고정구 및/또는 상기 장치의 각각의 부분(예를 들어, 고정기구, 아암, 탄성가압 부분, 부착 부분 등)은 그 특정 부분에 대한 예상되는 원래 상태로의 복귀에 기초하여 상이하고 독특하게 조정될 수 있다. 예를 들어, 더 많은 원래 상태로의 복귀를 경험할 것으로 예상되는 작은 치아에 대한 수정은 더 적은 원래 상태로의 복귀를 경험할 것으로 예상되는 더 큰 치아에 대한 수정보다 작을 수 있다.
일부 실시례에서, 방법 3400은 프로세스 부분 3406을 생략하고 상기 장치의 예상되는 원래 상태로의 복귀를 고려하는 단 하나의 최종 치아 배열(FTA)만 포함할 수 있다. 이러한 실시례에서, 방법 3400은 환자의 원래 치아 배열(OTA)에 대응하는 제1 데이터를 수신하는 것 및 환자의 최종 치아 배열(FTA)에 대응하는 제2 데이터를 제공하는 것을 포함할 수 있으며, 여기서 제2 데이터는 위치조정 후 환자의 치아의 예상되는 원래 상태로의 복귀에 부분적으로 기초한다.
일부 실시례에서, 방법 3400은 적어도 제2 최종 치아 배열(FTA)에 대응하는 데이터에 따라 상기 고정구 및/또는 상기 장치를 제작하는 것을 더 포함할 수 있다. 상기 고정구 및/또는 상기 장치의 이러한 제작은 본 명세서의 다른 곳에 기술된 제작 공정에 해당할 수 있다.
본 명세서에 상세하게 기술된 임의의 프로세스는 본 명세서에 상세하게 기술된 임의의 다른 프로세스와 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 19 내지 도 25와 관련하여 기술된 임의의 프로세스는 도 26 내지 도 34와 관련하여 기술된 임의의 프로세스와 함께 사용될 수 있다.
결론
위에서 많은 실시례를 환자의 치아의 설측(lingual side)에 위치된 치열 교정 장치에 대한 시스템, 장치 및 방법과 관련하여 주로 설명하였지만, 본 기술은 환자의 치아의 안면측(facial side)에 위치된 치열 교정 장치와 같은 다른 응용 및/또는 다른 접근 방식에 적용가능하다. 또한, 본 명세서에 기술된 것 이외에 다른 실시례가 본 기술의 범위 내에 있다. 추가적으로, 본 기술의 몇몇 다른 실시례는 본 명세서에 기술된 것과 다른 구성, 구성요소 또는 절차를 가질 수 있다. 따라서, 당해 기술 분야의 통상의 기술자는 본 기술이 추가 요소를 가진 다른 실시례를 가질 수 있거나, 또는 본 기술이 도 1a 내지 도 34와 관련하여 위에서 설명하고 도시한 특징들 중의 몇 가지가 없는 다른 실시례를 가질 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
본 기술의 실시례들에 대한 설명이 총망라된 것이거나 본 기술을 위에 개시된 정확한 형태로 제한하도록 의도한 것은 아니다. 문맥상 허용하는 경우, 단수 또는 복수 용어는 각각 복수 또는 단수 용어를 포함할 수도 있다. 예를 들면, 복수의 결합 아암을 사용하는 것으로 본 명세서에 기술된 실시례는 보다 적은(예를 들면, 한 개의) 또는 보다 많은(예를 들면, 세 개의) 결합 아암을 포함하도록 수정될 수도 있다. 본 기술의 특정 실시례 및 본 기술에 대한 예가 예시의 목적으로 위에 설명되어 있지만, 관련 기술 분야의 통상의 기술자가 인식하는 바와 같이, 본 기술의 범위 내에서 다양한 등가 변형이 가능하다. 예를 들면, 단계들이 주어진 순서로 제시되어 있지만, 대안적인 실시례는 단계들을 다른 순서로 실행할 수 있다. 본 명세서에 기술된 다양한 실시례는 또한 추가 실시례를 제공하기 위해 결합될 수도 있다.
또한, "또는"이라는 단어가 두 개 이상의 항목의 목록과 관련하여 다른 항목과 배타적인 한 개의 항목만을 의미하도록 명시적으로 제한되지 않는 한, 그러한 목록에서 "또는"의 사용은 (a) 상기 목록의 임의의 한 개의 항목, (b) 상기 목록의 모든 항목, 또는 (c) 상기 목록의 항목들의 임의의 조합을 포함하는 것으로 해석된다. 또한, "포함하는"이라는 용어는 보다 많은 수의 동일한 특징 및/또는 추가 유형의 다른 특징이 배제되지 않도록 적어도 기술된 특징(들)을 포함하는 것을 의미하기 위해 도처에 사용되어 있다. 또한 특정 실시례가 예시의 목적으로 본 명세서에 기술되어 있지만, 본 기술로부터 벗어나지 않고 다양한 수정이 이루어질 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, 본 기술의 특정 실시례와 관련된 장점이 이러한 실시례의 맥락에서 설명되어 있지만, 다른 실시례도 이러한 장점을 나타낼 수 있으며, 본 기술의 범위 내에 속하는 모든 실시례가 반드시 이러한 장점을 나타내는 것은 아니다. 따라서, 본 개시 및 관련 기술은 본 명세서에 명시적으로 도시되어 있지 않거나 설명되어 있지 않은 다른 실시례를 포함할 수 있다.
Claims (30)
- 환자의 치아를 위치조정하는 치열 교정 장치를 설계하는 방법으로서,
초기 구성의 치열 교정 장치의 특징을 나타내는 장치 디지털 모델을 획득하는 단계;
상기 장치의 형상을 고정하는 고정구의 특징을 나타내는 고정구 디지털 모델을 획득하는 단계; 그리고
상기 고정구 디지털 모델에 기초하여 상기 장치 디지털 모델을 가상으로 변형시키기 위해 유한 요소 해석(FEA)을 수행하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 환자의 치아를 위치조정하는 치열 교정 장치를 설계하는 방법. - 제1항에 있어서, 상기 고정구 디지털 모델이,
환자의 치경의 표면과 실질적으로 일치하는 형상을 가진 치경 부분; 그리고
상기 치경 부분에 의해 지지되어 있으며 상기 장치의 일부분을 유지하도록 구성된 적어도 하나의 고정 부분;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 환자의 치아를 위치조정하는 치열 교정 장치를 설계하는 방법. - 제1항에 있어서, 상기 유한 요소 해석(FEA)을 수행하는 단계가 상기 장치 디지털 모델의 적어도 한 부분을 상기 고정구 디지털 모델에 실질적으로 일치시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 환자의 치아를 위치조정하는 치열 교정 장치를 설계하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 장치가 고정기구 및 상기 고정기구로부터 멀어지게 뻗어 있는 아암을 포함하고, 상기 아암은 상기 고정기구에 있는 근위 부분 및 치열 교정 브래킷에 고정되도록 구성된 원위 부분을 포함하고, 상기 유한 요소 해석(FEA)을 수행하는 단계가 상기 고정구 디지털 모델의 고정 부분에 또는 고정 부분 내에 상기 장치 디지털 모델의 아암의 원위 부분을 위치시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 환자의 치아를 위치조정하는 치열 교정 장치를 설계하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 장치가 고정기구 및 상기 고정기구로부터 멀어지게 뻗어 있는 아암을 포함하고, 상기 유한 요소 해석(FEA)을 수행하는 단계가 상기 장치 디지털 모델의 고정기구에 0이 아닌 변위를 적용하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 환자의 치아를 위치조정하는 치열 교정 장치를 설계하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 장치가 상기 초기 구성에서 실질적으로 평면인 것을 특징으로 하는 환자의 치아를 위치조정하는 치열 교정 장치를 설계하는 방법.
- 환자의 치아를 위치조정하는 치열 교정 장치를 설계하는 방법으로서,
설치 전 구성의 치열 교정 장치의 특징을 나타내는 장치 디지털 모델을 획득하는 단계;
원래 배열의 환자의 치아와 치경의 특징을 나타내는 해부학적 구조 디지털 모델을 획득하는 단계; 그리고
상기 해부학적 구조 디지털 모델에 기초하여 상기 장치 디지털 모델을 가상으로 변형시키기 위해 유한 요소 해석(FEA)을 수행하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 환자의 치아를 위치조정하는 치열 교정 장치를 설계하는 방법. - 제7항에 있어서, 상기 장치가 고정기구 및 상기 고정기구로부터 멀어지게 뻗어 있는 아암을 포함하고, 상기 아암은 상기 고정기구에 있는 근위 부분 및 치열 교정 브래킷에 고정되도록 구성된 원위 부분을 포함하고, 상기 유한 요소 해석(FEA)을 수행하는 단계가 상기 아암의 원위 부분이 환자의 치아 중의 하나에 또는 이에 인접하게 위치되게 하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 환자의 치아를 위치조정하는 치열 교정 장치를 설계하는 방법.
- 제7항에 있어서, 상기 장치가 상기 설치 전 구성에서 실질적으로 3차원(3D) 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 환자의 치아를 위치조정하는 치열 교정 장치를 설계하는 방법.
- 제7항에 있어서, 변형된 장치 디지털 모델을 평가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 환자의 치아를 위치조정하는 치열 교정 장치를 설계하는 방법.
- 제10항에 있어서, 상기 변형된 장치 디지털 모델을 평가하는 단계가 상기 변형된 장치 디지털 모델이 치경에 영향을 미치는지 또는 예정된 한계치보다 크게 치경으로부터 이격되어 있는지를 결정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 환자의 치아를 위치조정하는 치열 교정 장치를 설계하는 방법.
- 제10항에 있어서, 상기 변형된 장치 디지털 모델을 평가하는 단계가 상기 변형된 장치 디지털 모델의 임의의 부분이 탄성 변형 한계를 초과하는지 여부를 결정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 환자의 치아를 위치조정하는 치열 교정 장치를 설계하는 방법.
- 제10항에 있어서, 상기 변형된 장치 디지털 모델을 평가하는 단계가 변형된 장치에 의해 치아에 가해지는 힘 및/또는 모멘트와 의도한 힘 및/또는 모멘트 사이의 차이를 결정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 환자의 치아를 위치조정하는 치열 교정 장치를 설계하는 방법.
- 제10항에 있어서, 상기 평가에 기초하여, 상기 장치 디지털 모델을 수정하는 단계를 더 포함하고, 상기 장치 디지털 모델을 수정하는 단계는 상기 장치의 아암의 형상, 상기 장치의 고정기구의 형상, 또는 상기 설치 전 구성에서의 상기 장치의 형상 중 적어도 하나를 변경하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 환자의 치아를 위치조정하는 치열 교정 장치를 설계하는 방법.
- 환자의 치아를 위치조정하는 치열 교정 장치를 설계하는 방법으로서,
예비 구성의 상기 장치를 가상으로 나타내는 예비 장치 디지털 모델을 획득하는 단계;
상기 장치를 형상 고정하는 열처리 고정구로서, 환자의 치경 표면의 형상과 실질적으로 일치하는 형상을 가진 치경 표면 및 상기 장치의 일부분을 해제가능하게 유지하도록 구성된 고정 부분을 포함하는 상기 열처리 고정구의 기하학적 구조의 특징을 나타내는 열처리 고정구 디지털 모델을 획득하는 단계;
상기 열처리 고정구 디지털 모델에 기초하여 상기 예비 장치 디지털 모델을 가상으로 변형시키기 위해 제1 유한 요소 해석(FEA)을 수행하는 단계;
상기 열처리 고정구 디지털 모델에 적어도 부분적으로 기초한 기하학적 구조를 가진 3차원 구성의 상기 장치를 가상으로 나타내는 의도한 장치 디지털 모델을 획득하는 단계;
원래 배열의 환자의 치아와 치경을 가상으로 나타내는 원래 치아 배열(OTA) 디지털 모델을 획득하는 단계;
상기 원래 치아 배열(OTA) 디지털 모델에 기초하여 상기 의도한 장치 디지털 모델을 가상으로 변형시키기 위해 제2 유한 요소 해석(FEA)을 수행하는 단계; 그리고
변형된 의도한 장치 디지털 모델 및 해석 결과를 획득하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 환자의 치아를 위치조정하는 치열 교정 장치를 설계하는 방법. - 제15항에 있어서, 상기 장치가 상기 예비 구성에서 실질적으로 평면인 것을 특징으로 하는 환자의 치아를 위치조정하는 치열 교정 장치를 설계하는 방법.
- 제15항에 있어서, 상기 제1 유한 요소 해석(FEA)을 수행하는 단계가,
상기 예비 장치 디지털 모델과 상기 열처리 고정구 디지털 모델 중의 적어도 하나를 복수의 유한 요소 및 복수의 노드로 이산화하는 것;
상기 예비 장치 디지털 모델과 상기 열처리 고정구 디지털 모델 중의 적어도 하나에 재료 특성을 할당하는 것;
상기 예비 장치 디지털 모델과 상기 열처리 고정구 디지털 모델 사이의 접촉 상호작용을 한정하는 것;
상기 예비 장치 디지털 모델과 상기 열처리 고정구 디지털 모델 중의 적어도 하나에 경계 조건을 할당하는 것;
해석 파라미터를 한정하는 것; 그리고
종료 조건에 도달할 때까지 유한 요소 해석(FEA)을 실행하는 것;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 환자의 치아를 위치조정하는 치열 교정 장치를 설계하는 방법. - 제17항에 있어서, 상기 경계 조건을 할당하는 것이 평면 장치 디지털 모델의 일부분에 0이 아닌 변위를 할당하는 것 또는 평면 장치 디지털 모델의 일부분의 배향과 상기 열처리 고정구의 고정 부분의 밑면 사이의 관계를 한정하는 것 중의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 환자의 치아를 위치조정하는 치열 교정 장치를 설계하는 방법.
- 제15항에 있어서, 상기 제2 유한 요소 해석(FEA)을 수행하는 단계가,
상기 의도한 장치 디지털 모델과 상기 원래 치아 배열(OTA) 디지털 모델 중의 적어도 하나를 복수의 유한 요소 및 복수의 노드로 이산화하는 것;
상기 의도한 장치 디지털 모델과 상기 원래 치아 배열(OTA) 디지털 모델 중의 적어도 하나에 재료 특성을 할당하는 것;
상기 의도한 장치 디지털 모델과 상기 원래 치아 배열(OTA) 디지털 모델 사이의 접촉 상호작용을 한정하는 것;
상기 의도한 장치 디지털 모델과 상기 원래 치아 배열(OTA) 디지털 모델 중의 적어도 하나에 경계 조건을 할당하는 것;
해석 파라미터를 한정하는 것; 그리고
종료 조건에 도달할 때까지 유한 요소 해석(FEA)을 실행하는 것;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 환자의 치아를 위치조정하는 치열 교정 장치를 설계하는 방법. - 제19항에 있어서, 상기 경계 조건을 할당하는 것이 상기 의도한 장치 디지털 모델의 일부분에 변위를 할당하는 것을 포함하고, 상기 변위는 원래 배열로부터 원하는 최종 배열로의 환자 치아의 이동에 적어도 부분적으로 기초하는 것을 특징으로 하는 환자의 치아를 위치조정하는 치열 교정 장치를 설계하는 방법.
- 제20항에 있어서, 상기 해석 결과가 상기 변형된 의도한 장치 디지털 모델의 변형률(strain) 또는 상기 변형된 의도한 장치 디지털 모델과 환자의 치경 표면 사이의 거리 중의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 환자의 치아를 위치조정하는 치열 교정 장치를 설계하는 방법.
- 제20항에 있어서, 상기 치열 교정 장치가 고정기구 및 상기 고정기구로부터 멀어지게 뻗어 있는 적어도 하나의 아암을 포함하고, 상기 아암은 상기 고정기구에 있는 근위 부분 및 치열 교정 브래킷에 고정되도록 구성된 원위 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 환자의 치아를 위치조정하는 치열 교정 장치를 설계하는 방법.
- 제22항에 있어서, 상기 제1 유한 요소 해석(FEA)을 수행하는 것에 의해 상기 장치의 상기 고정기구가 상기 열처리 고정구 디지털 모델의 치경 표면에 또는 이에 인접하게 위치되는 것을 특징으로 하는 환자의 치아를 위치조정하는 치열 교정 장치를 설계하는 방법.
- 제22항에 있어서, 상기 제2 유한 요소 해석(FEA)을 수행하는 것에 의해 상기 장치의 아암의 원위 부분이 환자의 치아 중의 하나에 또는 이에 인접하게 위치되는 것을 특징으로 하는 환자의 치아를 위치조정하는 치열 교정 장치를 설계하는 방법.
- 환자의 치아를 위치조정하는 치열 교정 장치를 설계하는 방법으로서,
환자의 입안에 설치될 때 상기 치열 교정 장치에 의해 위치조정될 치아의 원래 위치 데이터를 포함하는, 원래 배열의 환자의 치아 및 치경의 원래 치아 배열(OTA) 디지털 모델을 획득하는 단계;
치아의 최종 위치 데이터를 포함하는, 원하는 최종 배열의 환자의 치아 및 치경의 특징을 나타내는 최종 치아 배열(FTA) 디지털 모델을 획득하는 단계;
치아의 원래 위치 데이터와 치아의 최종 위치 데이터 사이의 변위의 특징을 나타내는 변위 데이터를 결정하는 단계;
상기 원래 치아 배열(OTA) 디지털 모델 또는 상기 최종 치아 배열(FTA) 디지털 모델 중 적어도 하나에 기초하여 열처리 고정구 디지털 모델을 획득하는 단계;
상기 열처리 고정구 디지털 모델에 기초하여 3D 템플릿 디지털 모델을 획득하는 단계;
상기 3D 템플릿 디지털 모델의 실질적으로 평면 구성인 평면 템플릿 디지털 모델을 획득하는 단계;
상기 평면 템플릿 디지털 모델에 기초하여 평면 장치 디지털 모델을 획득하는 단계;
상기 열처리 고정구 디지털 모델에 기초하여 3D 구성의 상기 치열 교정 장치의 특징을 나타내는 의도한 장치 디지털 모델을 획득하는 단계;
상기 변위 데이터에 기초하여 상기 의도한 장치 디지털 모델을 변형시키기 위해 상기 원래 치아 배열(OTA) 디지털 모델 및 상기 의도한 장치 디지털 모델에 대해 유한 요소 해석(FEA)을 수행하는 단계; 그리고
가상 변형의 해석 결과를 평가하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 환자의 치아를 위치조정하는 치열 교정 장치를 설계하는 방법. - 제25항에 있어서, 상기 변위 데이터가 3개의 병진이동 및 3개의 회전을 포함하는 것을 특징으로 하는 환자의 치아를 위치조정하는 치열 교정 장치를 설계하는 방법.
- 제25항에 있어서, 상기 의도한 장치 디지털 모델에 기초하여 상기 열처리 고정구 디지털 모델을 수정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 환자의 치아를 위치조정하는 치열 교정 장치를 설계하는 방법.
- 제27항에 있어서, 상기 열처리 고정구 디지털 모델을 수정하는 단계가 상기 열처리 고정구 디지털 모델의 치경 표면과 상기 의도한 장치 디지털 모델의 치경을 향하는 표면 사이의 접선 관계를 한정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 환자의 치아를 위치조정하는 치열 교정 장치를 설계하는 방법.
- 제25항에 있어서, 상기 평면 템플릿 디지털 모델, 상기 열처리 고정구 디지털 모델, 또는 상기 의도한 장치 디지털 모델 중 적어도 하나를 제작하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 환자의 치아를 위치조정하는 치열 교정 장치를 설계하는 방법.
- 제25항에 있어서, 상기 치열 교정 장치가 고정기구 및 상기 고정기구로부터 멀어지게 뻗어 있는 아암을 포함하고, 상기 아암은 상기 고정기구에 있는 근위 부분 및 치열 교정 브래킷에 고정되도록 구성된 원위 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 환자의 치아를 위치조정하는 치열 교정 장치를 설계하는 방법.
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