System and method for custom orthodontic appliance |
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申请号 | JP2009145868 | 申请日 | 2009-06-18 | 公开(公告)号 | JP5015197B2 | 公开(公告)日 | 2012-08-29 |
申请人 | オルムコ コーポレイション; | 发明人 | クレイグ・エー・アンドレイコ; | ||||
摘要 | Various features are provided for a custom orthodontic appliance manufacturing or designing system. These include features for inputting of data of patient anatomy and practitioner decisions, features for interactively or automatically manipulating data to arrive at appliance characteristics, and features for affecting design or manufacture of the appliance. | ||||||
权利要求 | 歯のデジタル画像を形成する方法であって、 前記歯又はそのモデルをスキャンすることによって、前記歯の歯冠の三次元歯オブジェクトを形成するステップと、 1つ若しくは複数の歯根の三次元データを含む別個のファイル又はオブジェクトから前記歯オブジェクトに対して歯根データを付加するステップと、 前記歯冠のスキャンに由来する情報から前記歯根データを改変するステップと、 を含み、 前記歯根データが、患者の個々の解剖学的構造のスキャンによって生成されることを特徴とする方法。 |
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说明书全文 | 本願は、本明細書中で明示的に参考として援用される、米国仮特許出願第60/413712号(2002年9月26日出願)に対する優先権を主張する。 本発明は、患者の歯をまっすぐにするための歯科矯正装置に関し、より具体的には、患者の歯の理想的な歯科矯正処置を決定して、このような処置に最適な歯科矯正装置を提供するための、コンピュータ化システムの使用に関する。 カスタム歯科矯正装置を提供するためのシステム及び方法は、例えば、米国特許第5431562号(特許文献1)及び国際特許出願第PCT/US00/35558号(特許文献2)に記載されている。 このようなシステム及び方法の実際の実施は、ソフトウェア及びコンピュータインターフェースにおける改善から、歯科矯正実施者の優先事項及び好みの適応から、そして患者の解剖学構造(個々の解剖学及び一般的な解剖学的特徴の両方)に対する拡張された適応から利益を得る。 カスタム歯科矯正装置の提供において、実際的かつ経済的な改善の必要性がある。 歯科矯正装置を提供するための多数の特徴は、上記及び他の箇所に示された問題点を解決するために本明細書中に示される。 本発明の原理によれば、カスタム歯科矯正装置の方法及びシステムは、本願及び継続出願又は分割出願について提示される。 これらの特徴は、本明細書の要旨中に示され、また、詳細な説明及び図面において以下に示される。 本発明は、歯の歯科矯正セットアップの決定において使用するための三次元歯オブジェクトを提示する方法を包含する。 本方法は、これらの歯を配向させるための線分を規定するために、下顎大臼歯の溝及び咬頭点を考慮し、ストラー線(stolar line)を使用して配列を計算するステップを含む。 歯のデジタル画像を形成する方法は、歯又は歯のモデルをスキャンして、1つ又は複数の個々の歯根の歯オブジェクト三次元データに対して歯根データを付加するステップによって提供される。 このようなデータは、個々の患者の歯根形状のデータ又はライブラリーファイル由来のデータであり得る。 この情報は、歯冠スキャンデータと結合され、この歯冠スキャンデータは、歯根データとは別個に収集され得る。 歯冠にフィットさせて、歯根を有する単一の三次元歯オブジェクトを形成するために、歯の縮小画像が拡大及び改変され得る。 歯の理想的な回転は、個々の患者について計算される。 コンピュータを用いて、操作者が患者の歯のセットアップをインタラクティブに決定するのを補助するために、ベジエ曲線(Bezier curves)が、弓形状の歯配列を操作者が操作するのを可能にするためのハンドルと共に提供される。 抜歯が選択され得、この抜歯された歯が除去されたセットアップを計算するためにソフトウェアが使用される。 コンピュータによってアクセス可能であり、かつ複数の歯科矯正実施者の各々に関するデータを含み、処方又は指示において実施者によって具体的に改変されない限り適用される、異なる実施者からのデフォルト指示を含むデータベースが維持される。 スキャンされた形状のデータファイルは、処理を最適化するためにプルーニング(枝刈り)してもよく、立体の印象及びモデルは、データ入力を最適化するために、整形(manicured)及びトリミングしてもよい。 点は、咬合平面(occlusal plane)を規定し、かつ中央発育葉平面(mid-developmental lobe plane)を含む個々の歯の提示を生成するために、操作者によってインタラクティブに選択され得る。 コンピュータにより決定されたセットアップに対する改変は、操作者によってなされ得る。 この操作者は、歯の下顎葉平面において小さい平行移動改変を行い、かつ歯の長軸の周りでの回転改変を行う能力を有する。 各々及びすべての個々の改変後、咬合のためにレイアウトされたルールに従うように、弓セットアップが再計算される。 アーチワイヤは、ワイヤの対称性、アーチワイヤ平面におけるワイヤの存在、各歯の中央発育葉平面(MDL.Pl)に対して垂直なワイヤ、各ブラケットの本体を通過するワイヤ、先端でないブラケット中の位置、審美的ワイヤ矯正、ワイヤにおける最小の数及び強度の内曲(inflection)、又はわずかな屈曲(好ましくは、アーチワイヤ平面に制限された屈曲が許容され、より高次の屈曲が許容されない)を含む、種々の状態を満足させるように設計され得る。 装置設計に対する改変が、操作者によってなされ得る。 この操作者は、コンピュータにより計算された装置の位置及び構成をオーバーライドして調整し得る。 操作者は、代表的には装置製造設備における当業者であるが、処置に当たる歯科矯正実施者でもあり得る。 各々及びすべての調整の後、装置セットアップは、各特定の変化を適応させるために再計算され、従って、各変化の直接の結果は、使用者又は実施者に対して直ぐに明らかである。 ブラケットが製作される場合のスロット切削パラメータは、コンピュータにおけるルーチンによって特定のルールに従うようにされ得る。 スロット深さの最小及び最大は、突出を回避し、かつブラケット強度を維持するべきである。 頬面管(buccal tube)は、ブラケットの半加工の材料からその構成要素を切削することによって形成され得る。 例えば、「蓋」が、囲い込まれた管を形成するためにスロット上に固定され得る。 本発明のこれら及び他の特徴、目的及び利点は、以下の詳細な説明と図面とにおいて示される。 本発明は、例えば、上記特許文献1(米国特許第5431562号)及び特許文献2(国際特許出願第PCT/US00/35558号)(これらは両方とも、本明細書中で明示的に参考として援用される)において言及される型の歯科矯正システムに関する、その好ましい実施形態で記載される。 本発明は、患者の歯のデジタルモデルを生成するため、歯科関係の解剖学及び処置計画を決定するため、処置計画によって達成するべき患者の歯のセットアップを生成するため、並びに、処置計画を実施するために歯科矯正装置を設計、選択及び/又は製造するために使用可能な、このようなシステムの構成要素を含む。 本明細書は、12の節(section)に分割され、これら各々の節は、本明細書中で示される発明の対象に関する。 これらの節は、これらの節が関連するシステム及び方法のそれぞれの部分に対応して、3つの章(three parts)に分類される。 本明細書中に示される本発明の概念において、本明細書中で特許請求されない範囲は、継続出願又は分割出願において特許請求され得る。 本明細書の第1章は、コンピュータにより補助されたシステムによる使用のための患者の歯科関連の解剖学的構造のデジタル情報の生成を扱い、このコンピュータにより補助されたシステムは、処置の間に達成されるべき歯のセットアップに到達するため、及び処置を達成するために使用される歯科矯正装置の設計の決定のために使用される。 この第1章は、引き続く処理のために患者の三次元データを使用者が向上又は単純化させる、インタラクティブシステムの形態である。 このインタラクティブシステムにより、使用者の技術が、データを調製する際にコンピュータの能率を補うことが可能である。 このような使用者は処置に当たる歯科矯正実施者であり得るが、装置提供設備又はデータ処理設備での熟練した操作者が、システムのこの部分を操作するためにはより適切である可能性がより高い。 本明細書の第2章は、所望の処置目的のデジタルモデルを生成するため及び所望の処置目的を表示するための、インタラクティブなコンピュータサブシステムに関する。 特に、患者の歯の最終的な配列が計算されて表示される。 システムのこの部分は、所望の処置結果を達成するための選択及び改変を行う、歯科矯正技術を有する使用者とインタラクティブに作動する。 第1の例において、この使用者は、装置提供設備又はデータ処理設備における熟練した操作者である。 あるいは、第1の例において、歯セットアップの計算は、完全に自動であり得る。 最初のセットアップが患者の歯について計算された後、歯科矯正実施者又は処置に当たる専門家は、入力又は検討をさらに提供し得、かつセットアップ又は処置計画に対して改変を行い得る。 本明細書の第3章は、処置計画を実施するため又は計算されたセットアップを達成するための装置の設計に関する。 この章はまた、装置提供設備もしくはデータ処理設備における操作者であるか、又は歯科矯正実施者もしくは処置に当たる専門家、あるいはこれら2つの組合せである使用者と、インタラクティブであり得る。 このシステムの構成要素のインタラクティブな使用は、使用者の位置に位置するコンピュータ及びこのシステムを具体化する実行ソフトウェアで実施され得るか、又はサーバーで遠隔から実施され得る。 一実施形態において、このソフトウェアは、装置提供設備又はデータ処理設備のサーバーで実施され、その部分は、処置に当たる専門家又は歯科矯正実施者又は遠隔からアクセスされる他の人物によって、好ましくはインターネットを介して、プラグインが補充されていてもいなくてもよい標準的なブラウザを使用して、又は他のローカルソフトウェアルーチンを使用して、インタラクティブに使用される。 <<第1章:歯列弓の形状の決定及び三次元歯オブジェクトの生成>> <I.患者の入力> 患者情報は、処方情報、患者の歯又は骨格の解剖学的構造の任意の側方セファログラム(cephalogram)、追跡図又はX線、患者の軟組織の任意の写真又は他の画像と共に、この設備へと医師によって連絡され得る。 すべてのこのような情報は、好ましくは、患者のファイル中のそれぞれの患者記録にリンクしたデジタルファイル中の設備で維持される。 患者の歯のデジタルスキャンデータが医師又は患者によって得られた場合、そのスキャンデータは、デジタル形式で送信されて、患者の他のデジタル情報と共にその設備で維持され得る。 以下に記載されるシステムにおいて、患者の歯の印象又は印象から作成された鋳型が、医師によって、この設備へ提供される。 これらの印象には、その不正咬合状態又は処置前状態における患者の歯の上顎弓及び下顎弓の印象が含まれる。 このような事例情報がこの設備によって受信されると、作業順序番号が割当てられる。 <II.スキャン> 医師から歯の印象を受信する設備において患者の歯をスキャンする1つの方法は、上顎及び下顎の印象の各々について、ストーンモデル(stone model)又は鋳型用石膏(plaster cast)を注ぎ込むことで開始し得る。 特に破壊的スキャン(destructive scanning)方法が使用される場合に、各々の2つのモデルが好ましくは作成される。 これらのモデルは、この事例の作業順序番号で標識され、認識される。 次いで、このモデルの1つのセットが、これらのモデルがスキャンされる場合にアーチファクトデータ(data artifacts)を生じ得るモデルの表面上の特徴を除去又は平滑化するために整形される。 これらのモデルは、スキャン時間及び処理時間を最小に維持するために、スキャンによって生成される不要なデータの量を最小化するためにトリミングされる。 代表的には白色であるこのモデルの石膏へのコントラストブリード(滲み)を最小化するために、このモデルの整形されたセットが被覆される、破壊的スキャンプロセスが使用され得る。 例えば、404エポキシ塗料が混合された塗料で、このモデルは被覆される。 被覆されたモデルは、トレイ上に配列され、ウレタンが混合されてこのモデル上に注がれ、減圧が適用され、このウレタンが硬化され、該ウレタンによりこのモデルが包まれる。 包まれたモデルの破壊的スキャンは、上記被覆が最初に露出するまで、0.00xインチの層の塊(mass)を切削又は剃ることにより、実施される。 この塊の連続的な切削により、境界が漸進的に露出され、このモデルの表面及びアンダーカットにおける内曲は、スキャンによって明らかにされる境界によって完全に捕捉され、この場合、xは数千インチとして本明細書中に示される、所望の解像度を示す。 この切削の各過程において、所望されると考えられる解像度の範囲で、境界上の点の座標をデジタル化する光学的装置が使用される。 信頼できる装置配置治具の製作については、例えば、実際に所望され得る高い解像度が所望されるので、最小解像度は、1インチ(約2.5cm)当たり100〜150ポイントの範囲内である。 各弓を規定する点はポイントクラウドファイルとして保存され、該ファイルはこの事例の作業順序番号で認識される。 <III.データの妥当性検証、歯の個性化及び目印の決定> 微細なオブジェクト修復が、アーチファクトを除去するために同様になされ得、これは、治具フィット妨害を排除するために、このデータ中の歯冠形状を改変するステップを含み得る。 これは現在、ソフトウェアツールの補助により、コンピュータスクリーン上で操作者によって最も有効に達成される。 このプロセスは、選択するステップ、次いで、例えば、乏しい治具適応を引き起こし得る領域を上昇させるステップ、低下させるステップ及び平滑化するステップを含み得る。 このことは、カスタム歯科矯正装置でカスタムメイドされたブラケット位置付け治具が、患者の歯に装置を正確に位置付けることを保証する。 次いで、各々の歯を提示するオブジェクトのデータは、情報処理機能により大量に抹消され得、不要な解像度のデータは、作業をより有効にするために減じられる。 しかし、治具によって接触されるべき領域は、他の領域よりも重要であり、従って、これらの領域は、歯冠の他の部分よりも高い解像度で維持される。 各々の歯オブジェクトは、FDI命名法及び作業順序番号(例えば、作業順序番号RAW42)によって保存される。 一旦個々の歯オブジェクトが三次元処理可能なデータで生成されると、患者の歯の解剖学的構造の選択されたパラメータ又は特性は、この歯の仮想的セットアップ又は所望の最終位置を決定する際に使用するために、認識又は計算される。 これらのパラメータ及び特性は、計算のためにデータを単純化し、そしてセットアップ又は咬合を展開するためにソフトウェアアルゴリズムによって使用され得る幾何学的参照を含む。 <IV.下顎谷を規定する> そのように規定された咬合平面(O.pl)がスクリーンに対して平行に設定され、かつこの弓が垂直中心線に関して対称的であり、前方の歯がスクリーンの下部にあるように、この画像が回転される。 断面が、歯の下に、データによって作成される。 対称的なグリッドがこの断面の上に被せられ、グリッドとデータとの交点が選択される(図4参照)。 この選択は、自動的に、又はスクリーン上で操作者によって、行われ得る。 これらの点は、下顎谷の顔面側境界及び舌側境界を規定する(図5参照)。 この谷と交差するグリッド線の中点を通る、滑らかな対称的ベジエ曲線が計算される(図6参照)。 中心線のハンドル及び曲線の遠位端のハンドルにより、操作者がベジエ曲線の形状を制御することが可能であり、従って、この曲線は、中点間の谷の中心線に概ね従う。 下顎谷曲線(MT.cv)及び咬合平面の配向は、咬合のセットアップにおける個々の歯オブジェクトの配向についての参照を提供する。 <V.目印の認識> 各歯オブジェクトは、スクリーン上にもたらされて、切歯側から表示され得る(図7参照)。 参照のために、顔面側が下に面し、顔面側-切歯切端は、スクリーン上に水平に、又はX軸に対して平行に配向される。 次いで、この歯は90度上方に回転され、顔面側表面の正面図を示す。 歯の顔面側表面が操作者に提示されると、中央発育葉軸(MDL.Ax)は、その切歯側の範囲(IMDL.Pt)及び歯肉側の範囲(GMDL.Pt)の選択によって認識される(図8参照)。 次いで、このオブジェクトは、切歯側図を提示し、MDL.AxをXY平面に対して垂直にするために、スクリーン上で回転され、そしてMDL.Axを通りかつX軸に対して垂直な、垂直な中央発育葉平面(MDL.Pl)が規定され、これは、歯を提示するために使用され得る(図9参照)。 これらのステップは、操作者によって実施され得るが、これらのステップのスクリーン表示なしに、バックグラウンドにおいて実行され得る。 MDL.Plによって提示される各歯の断面図において、舌側-エナメル質-歯肉境点(LEGJ.Pt)を規定する舌側-エナメル質-歯肉境が認識される(図10参照)。 また、この平面において、顔面側-エナメル質-歯肉境点(FEGJ.Pt)を規定する顔面側-エナメル質-歯肉境が認識される。 点LEGJ.Pt及び点FEGJ.Ptは、歯冠-歯肉線分(CG.Li)を規定し、その中点は、歯の歯頚-中心-点(CC.Pt)として計算され得る。 この中央発育葉平面は、少なくとも最初に、歯上のブラケットの近心-遠心位置付けを規定するために使用され得る。 中央発育葉平面(MDL.Pl)において、歯の上に切歯側に伸びる、歯頚-中心-点(CC.Pt)を通る線分が計算され得、これは、歯の切歯切端の本体の中心まで、線の拘束されない末端を仮想的に移動させる操作者によって、最も容易に達成される。 この線は、歯の歯冠長軸(CL.Ax)を規定する。 また、顔面側切歯切端点(FIE.Pt)は、操作者によって選択され得る。 下顎前方の歯について、点FIE.Ptは、代表的にはCL.Axの前方にあり、この歯が上顎弓の歯と接触する位置を示す。 下顎第二小臼歯について、各歯が、回転可能でパン(スクリーン上での移動)可能かつズーム可能な三次元オブジェクトとして、個々にスクリーンにもたらされる。 歯の中央発育葉及び歯冠長軸は、顔面側を下にし、かつ切歯切端を水平線又はX軸に対して平行にして、スクリーン上に歯の切歯側から表示し(図11参照)、次いで、90度上方に回転させて歯の顔面側表面の正面図を示すことによって(図12参照)、規定される。 歯の顔面側表面を操作者に提示して、この中央発育葉軸(MDL.Ax)は、切歯側の範囲(IMDL.Pt)及び歯肉側(GMDL.Pt)の範囲の選択によって認識され得る。 次いで、MDL.AxをXY平面に対して垂直にし、かつ切歯切端をX軸に対して平行になるように、切歯側又は咬合側から表示されるように歯を再び回転させ、この中央発育葉平面(MDL.Pl)として規定される、MDL.Axを通る垂直平面が位置付けられる(図12参照)。 この平面は、装置の最初の近心-遠心位置付けを規定し得る。 MDL.AxをXY平面に対してなお垂直にし、切歯切端をX軸に対して平行にすると、近心及び遠心の辺縁隆線は、それぞれ、点MMR.Pt及び点DMR.Ptを選択することによって認識される(図13参照)。 点MMR.Pt及び点DMR.Ptを通る辺縁隆線線分(MR.Li)が規定される(図14参照)。 平面MDL.Plに沿ってスクリーン上に生成された歯の断面図において、舌側-エナメル質-歯肉境点(LEGJ.Pt)を規定する舌側-エナメル質-歯肉境が認識され、かつ顔面側-エナメル質-歯肉境点(FEGJ.Pt)を規定する顔面側-エナメル質-歯肉境が認識される(図15参照)。 点LEGJ.Pt及び点FEGJ.Ptは、歯冠-歯肉線分(CG.Li)を規定する。 線分CG.Liの中点は、歯頚-中心-点(CC.Pt)として計算される。 舌側咬頭点(LC.Pt)及び顔面側咬頭点(FC.Pt)が選択される。 点LC.Pt及び点FC.Ptは、咬合咬頭線分(OC.Li)を規定する。 OC.Liの中点は、咬合-咬頭-中心-点(OCC.Pt)として計算される。 CC.Pt及びOCC.Ptを通る線分は、これらの小臼歯の歯冠長軸(CL.Ax)を規定する(図15参照)。 下顎大臼歯について、各歯がまた、回転可能でパン可能かつズーム可能な三次元オブジェクトとして、個々にスクリーンにもたらされ得る。 中央発育葉平面及び歯冠長軸が、これらの大臼歯について規定される。 歯オブジェクトは、その近心-顔面側咬頭と遠心-顔面側咬頭との間の弦を水平なX軸に対して平行にし、その顔面側をスクリーンの下部に向けて、切歯側から表示される(図16参照)。 操作者(又はプログラム)は、遠心-舌側溝点(DLG.Pt)、遠心-舌側咬頭点(DLC.Pt)、近心-舌側咬頭点(MLC.Pt)、顔面側咬頭点(FC.Pt)及び近心-顔面側咬頭点(MFC.Pt)を選択し得る。 点DLC.Pt及び点MLC.Ptは、唇側咬頭線分(LC.Li)を規定する。 点FC.Pt及び点MFC.Ptは、顔面側咬頭線分(FC.Li)を規定する。 点DLG.Pt及び点MFC.Ptは、上顎大臼歯を咬合するために使用されるストラー線(Stolar.Li)を規定する。 この歯は、FC.LiをX軸に対して平行にして、顔面側表面の正面図を示すように、上方に回転される(図17参照)。 この画像は、切歯側表面を再度表示するように、90度下方に回転される(図18参照)。 咬合板線分(OT.Li)は、LC.Liに対して垂直であり、頬側溝と一致し、FC.LiをLC.Liに接続するように、規定される。 この図において、線OT.Liは、歯への装置の最初の近心-遠心位置付けを規定するために使用される、中央発育葉平面(MDL.Pl)を規定する。 平面MDL.Plに沿った歯の断面において、舌側-エナメル質-歯肉境点(LEGJ.Pt)を規定する舌側-エナメル質-歯肉境が選択され、顔面側-エナメル質-歯肉境点(FEGJ.Pt)を規定する顔面側-エナメル質-歯肉境が選択される(図19参照)。 点LEGJ.Pt及び点FEGJ.Ptは、歯冠-歯肉線分(CG.Li)を規定する。 線分CG.Liの中点である歯頚-中心-点(CC.Pt)が計算される。 OT.Liの中点もまた、咬合板線中心-点(OTLC.Pt)として計算される。 CC.Pt及びOTLC.Ptを通る線は、歯の歯冠長軸(CL.Ax)を規定する。 上顎切歯について、歯の三次元オブジェクトは、フルスクリーンの回転可能でパン可能かつズーム可能な画像に、個々にもたらされる。 中央発育葉平面及び歯冠長軸が規定される。 その切歯側から歯を表示し、その切歯切端をX軸に平行にし、その舌側表面をスクリーンの下部に向けると(図20参照)、この歯は90度下方に回転されて、歯の顔面側表面の正面図を示す。 歯の顔面側表面を提示すると、操作者は、その切歯側の範囲(IMDL.Pt)及び歯肉側の範囲(GMDL.Pt)を選択することによって、中央発育葉軸(MDL.Ax)を認識する(図21参照)。 XY平面に対して垂直にMDL.Axを回転させ、かつ歯の切歯切端をX軸に対して水平又は平行にして、MDL.Axを通る垂直平面が位置付けられる(図22参照)。 これは、この歯についての中央発育葉平面(MDL.Pl)である。 MDL.Plによって生成された歯の断面において、舌側-エナメル質-歯肉境点(LEGJ.Pt)を規定する舌側-エナメル質-歯肉境が選択され、顔面側-エナメル質-歯肉境点(FEGJ.Pt)を規定する顔面側-エナメル質-歯肉境が選択される(図23参照)。 点LEGJ.Pt及び点FEGJ.Ptは、歯冠-歯肉線分(CG.Li)を規定する。 線分CG.Liの中点は、歯頚-中心-点(CC.Pt)として計算及び規定される。 臨床的歯冠高さ(CC.Ht)は、FEGJ.Ptから、この図における歯の最も切歯側の点までの垂直距離として計算される。 顔面側軸点(FA.Pt)は、この図における歯の最も切歯側の点から測定した、CC.Htの半分として計算される。 この中央発育葉平面は、装置の最初の近心-遠心位置付けを規定し得る。 この中央発育様平面(MDL.Pl)において、歯頚-中心-点(CC.Pt)を通って歯の下に切歯側に伸びる線分が規定される。 操作者は、この線の拘束されない末端を歯の切歯切端の本体の中心まで移動させ得る。 この線は、歯冠長(CL.Ax)を規定する。 上顎小臼歯について、各三次元オブジェクトが、回転可能でパン可能かつズーム可能なオブジェクトとして、個々にフルスクリーンにもたらされ、中央発育様平面及び歯冠長軸が規定される。 歯は、その切歯切端をX軸に平行にし、かつその舌側表面をスクリーンの下部に向けて、その切歯側から表示される(図24参照)。 歯を90度下方に回転させて、歯の顔面側表面の正面図を示す。 歯の顔面側表面を提示すると、操作者は、切歯側の範囲(IMDL.Pt)及び歯肉側の範囲(GMDL.Pt)で、中央発育葉軸(MDL.Ax)を認識する(図25参照)。 MDL.AxがXY平面に対して垂直であり、かつ切歯切端がX軸に対して平行になるように、この画像を再度回転させると、この歯についての中央発育葉平面(MDL.Pl)を規定する、MDL.Axを通る垂直平面が位置付けられる(図26参照)。 この平面は、この歯への装置の最初の近心-遠心位置付けを規定する。 MDL.AxをXY平面に対して垂直にし、かつ歯の切歯切端をX軸に対して平行にすると、操作者は、近心辺縁隆線及び遠心辺縁隆線を、それぞれ、点MMR.Pt及び点DMR.Ptとして選択し得、頬側咬頭点(BC.Pt)を選択し得る。 点MMR.Pt及び点DMR.Ptを通る辺縁隆線線分(MR.Li)が規定される(図27参照)。 MDL.Plによって生成された歯の断面図(図28参照)において、舌側-エナメル質-歯肉境点(LEGJ.Pt)を規定する舌側-エナメル質-歯肉境が選択され、顔面側-エナメル質-歯肉境点(FEGJ.Pt)を規定する顔面側-エナメル質-歯肉境が選択される。 点LEGJ.Pt及び点FEGJ.Ptは、歯冠-歯肉線分(CG.Li)を規定し、その中点は、歯頚-中心-点(CC.Pt)として計算される。 舌側咬頭点(LC.Pt)及び顔面側咬頭点(FC.Pt)が選択される。 点LC.Pt及び点FC.Ptは、咬合側咬頭線分(OC.Li)を規定し、その中点は、咬合側-咬頭-中心-点(OCC.Pt)として計算される。 CC.Pt及びOCC.Ptを通る線分は、この歯の歯冠長軸(CL.Ax)を規定する。 上顎大臼歯について、これらの歯は、回転可能でパン可能かつズーム可能な三次元オブジェクトとして個々に、フルスクリーンにもたらされる。 各々の中央発育葉平面及び歯冠長軸が規定される。 この歯は、その近心顔面側咬頭と遠心顔面側咬頭との間の弦として規定される切歯切端をXY平面に対して平行にし、かつ舌側表面をスクリーンの下部に向けて、切歯側から表示される(図29参照)。 近心-舌側咬頭点(MLC.Pt)、遠心-舌側咬頭点(DLC.Pt)、近心顔面側咬頭点(MFC.Pt)及び遠心-顔面側咬頭点(DFC.Pt)が、各々選択される。 点MLC.Pt及び点DLC.Ptは、唇側咬頭線分(LC.Li)を規定する。 点MFC.Pt及び点DFC.Ptは、顔面側咬頭線分(FC.Li)を規定する。 近心辺縁隆線及び遠心辺縁隆線は、それぞれ、点MMR.Pt及び点DMR.Ptとして選択される。 点MMR.Pt及び点DMR.Ptを通るように、辺縁隆線線分(MR.Li)が規定される。 点MMR.Pt及び点DLC.Ptは、下顎大臼歯と咬合するために使用されるストラー線(Stolar.Li)を規定する。 歯オブジェクトは、下方に回転されて、FC.LiをXY平面に対して平行にした、顔面側表面の正面図を示し(図30参照)、次いで、90度上方に回転されて、切歯側表面を再度表示する(図31参照)。 点MFC.Pt及び点MLC.Ptが、近心咬頭線分(MC.Li)を規定するために選択され、咬合板線分(OT.Li)は、線MC.Liに対して平行であり、頬側溝と一致し、かつFC.LiをLC.Liに接続するように規定される。 この図において、線OT.Liは、中央発育葉平面(MDL.Pl)を規定する。 この平面は、この歯への装置の最初の近心-遠心位置付けを規定する。 MDL.Plによって生成された歯の断面において、舌側-エナメル質-歯肉境点(LEGJ.Pt)を規定する舌側-エナメル質-歯肉境が選択され、かつ顔面側-エナメル質-歯肉境点(FEGJ.Pt)を規定する顔面側-エナメル質-歯肉境が選択される(図32参照)。 点LEGJ.Pt及び点FEGJ.Ptは、線分歯冠-歯肉線(CG.Li)を規定する。 線分CG.Liの中点は、歯頚-中心-点(CC.Pt)として計算される。 OT.Liの中点は、咬合板線中心-点(OTLC.Pt)として計算される。 CC.Pt及びOTLC.Ptを通る線分は、この歯の歯冠長軸(CL.Ax)を規定する。 <VI.歯根の付加> 患者の骨格データを用いてさえ、高度に正確な歯冠スキャンを使用した患者の特定の歯根データの改変は、得られたデジタルモデル中の歯根の正確性を増大させ得る。 さらに、歯の解剖学的構造の全体的情報と合わせたか、又は単独とみなされる、X線データのような患者の特定のデータの使用は、異なるスキャン技術によって取られた歯冠データを用いて歯根を直接的に修正するための綿密なスキームの使用なしに、情報処理によって歯冠スキャンデータと合わされ得る。 歯冠データと歯根データとを結合させて、完全な歯オブジェクトを形成する1つの方法は、スキャンによって生成された歯冠形状データを検索し、そして例えば、歯根ファイルのライブラリーから歯根形状データを検索することである。 各歯根画像は、例えば、図33に例示されるように、その歯根長軸(RLA)に沿って検索され得る。 この歯根データが患者の実際の歯根のスキャンに由来する場合、歯根上でRLAを決定してRLAを置くために分析がなされ得る。 次いで、歯冠のCLA及び歯根のRLAが整列されて、2つの歯の部分を一緒に連結する。 この整列は、歯セットアップを決定する過程において保持又は改変され得る、特定の相対的トルク角度に設定され、その表は、図34に例示される。 歯根データをカスタマイズする1つの方法は、歯根画像ファイルで開始し、この歯根画像ファイルを用いて、歯冠に対して原寸大未満で歯根を提示することである。 歯冠の原寸大の約4分の3で歯根を提示することが通常行われる。 一旦歯冠及び歯根の画像が整列されると、次いで、歯根画像は、歯根のいずれかの部分が歯冠における対応する点に達するまで、サイズが漸進的に増大され得る。 この接触が、代表的には歯冠-歯肉線で生じると、歯根の拡大は接触点で固定され、かつ拡大率は、接触点の近傍で比例して縮小される。 拡大する歯根画像と歯冠画像との間の他の点が接触するようになるにつれ、類似の拘束が課され、歯根の形状は、歯の歯冠の形状に接近する方法で歯根が拡大するにつれて、変形する。 歯根が拡大され、かつ歯冠及び歯根の縁が完全に一致すると、2つのファイルが結合されて、歯冠及び歯根を有する、完全で隙がなく、かつ完全に密封された三次元歯オブジェクトが生成される。 <<第2章:患者の歯のセットアップの計算>> <VII.歯の配向> 次いで、三次元歯オブジェクトの各々は、その中央発育葉平面(MDL.Pl)が、ルックアップテーブル(表B)から、XY平面に対して所定の中央発育葉平面の傾斜角度又は先端角度(MDLI.An)にあるように、XY咬合平面に対して配向される。 この角度は、図35CにおいてXY平面中に示される。 各歯について、各歯についてのX軸は、手順におけるこの時点で別個であり、かつ遠心方向を指して取られ、各歯についてのZ軸は同じであり、かつ咬合方向を指して取られる。 負のZ方向でXY平面に対して垂直に、歯をこの配置配向(PO)にし、歯を歯肉側から表示すると、図35Dに例示されるように、頬側咬頭点(BC.Pt)が認識される。 この点(BC.Pt)は、ベスト-フィット-頬側-咬頭-方程式(BFBCE)に歯をフィットさせるか、又は歯をこのベスト-フィット-頬側-咬頭-方程式(BFBCE)上に整列させるために使用される。 次いで、歯がこの配置配向(PO)になおある、歯の正面図において、歯の最大の幅は、その切歯切端の近傍で、かつXY平面に対して平行に選択された、歯の断面で決定される(図35E)。 この幅は、歯の近心-遠心幅(MDW)として規定される。 上顎小臼歯及び大臼歯の各々について、大臼歯についての近心咬頭を使用して、歯オブジェクトは、ルックアップテーブルから、そのCL.AxをXY平面に対して歯冠長軸傾斜角度(CLAI.An)にして、配向される(図35F参照)。 顔面側図において、歯オブジェクトは、図35Gに示されるように、MR.LiがX軸に対して平行(XY平面及びXZ平面の両方に対して平行)になるまで、回転される。 MR.LiとBC.Ptとの間の垂直(Z)距離は、図35Hに例示されるように、頬側咬頭高さ(BC.Ht)として、計算及び記録される。 <VIII.下顎歯の配置> 第二小臼歯及び大臼歯(47、46、45、35、36、37)について、各歯は、その配置配向(PO)で、その近心-遠心幅(MDW)に従って配置され、その結果、その歯冠長軸(CL.Ax)はManTroughと交差し、かつその歯頚中心-点(CC.Pt)はManTroughと一致する。 この歯のMDL.Plは、ManTroughを含む平面とMDL.Plとの交差によって形成される線が、ManTroughの湾曲に対して垂直であるように、配置される。 この歯についての線OT.Liは、MDL.Pl内に含まれ、かつManTroughを含む平面に対して咬合板角度(OT.An)であるように設定される。 以下の表Cを参照のこと。 最後に、MDWに関して対称的であるように、弓が作成される。 両方の下顎第一大臼歯の近心-顔面側咬頭点(MFC.Pt)及び下顎右側中切歯として取られた下顎中心の頬側咬頭点(BC.Pt)が、例えば、咬合平面(O.Pl)を規定するために選択される。 次いで、ManTroughと一致してCC.Ptを維持する拘束が解放され、他の歯が、それらのBC.Ptがこの平面と一致するまで、そのそれぞれのCL.Axに沿って押し出しされるか又は押し込まれる(図35J参照)。 以下の方程式は、犬歯の上昇、すなわち、犬歯咬頭先端が咬合平面の上に突出する距離を決定するために使用される。 第一に、犬歯咬頭先端を他の歯の頬側咬頭を含む咬合平面と一致して維持する拘束が解放される。 最大値(ミリメートル単位)は、以下に示される4つの犬歯上昇因子(CRF)等式の最大値であることが見出される。 これらの等式において、左及び右の両方の歯の、大きい方の値のBC.Htが使用される。 次いで、犬歯上昇は、以下から計算される: 上顎犬歯上昇値は、上顎歯配置セットアップにおいて使用するために保存される。 図35Kに例示されるように、下顎犬歯上昇は、ManTroughの平面(又は咬合平面もしくはXY平面)に対して垂直な方向で、犬歯を押し出すことによって適用され、その値は、犬歯上昇方程式によって決定される。 一次アーチワイヤ平面(PAW.Pl)が、2つの下顎第一大臼歯及び1つの下顎切歯から取られた3つの点によって決定される。 平面MDL.Plにおいて、両方の下顎第一大臼歯について、BC.PtからFEGJ.Ptまでの、咬合平面に対して垂直な距離が計算され、次いで平均されて2等分される。 この距離は、後方一次アーチワイヤ高さとなる。 MDL.Plにおいて、咬合平面に対して垂直な、BC.Ptからのこの後方一次アーチワイヤ高さは歯肉側より測定され、これらの交差はその高さで歯の顔面側表面で見出される。 これらの交点は、右及び左の後方一次アーチワイヤ点(RPPAW.Pt、LPPAW.Pt)となる。 下顎右中切歯(41)についての平面MDL.Plにおいて、BC.PtからFEGJ.Ptまでの、咬合平面に対して垂直な距離が決定される。 この距離は、前方一次アーチワイヤ高さとなる。 このMDL.Plにおいて、BC.Ptからの咬合平面に対して垂直なこの前方一次アーチワイヤ高さは歯肉側より測定され、この交差はその高さで歯の顔面側表面で見出される。 この交差点は、前方一次アーチワイヤ点(APAW.Pt)となる。 点RPPAW.Pt、点LPPAW.Pt及び点APAW.Pを通る一次アーチワイヤ平面(PAW.Pl)が規定される。 各歯について、PAW.PlとMDL.Pl中の歯の顔面側表面との交差は、一次アーチワイヤ点(PAW.Pt)として規定される。 この平面は、最終アーチワイヤ平面の位置を近似し、かつ解剖学的変動をフィルタにかけて、対称性を促進するために使用され得る。 図35Lを参照のこと。 次いで、対称的な弓が生成される。 各歯について、CL.AxをManTroughと一致させて維持する拘束が解放される。 歯の各対41、31及び42、32について、それらのMDL.Pl断面図が重ね合わされ、そのそれぞれの顔面側切歯切端点(FIE.Pt)が一致させられる。 PAW.Plに対する両方の顔面側軸角度(FA.An)の値が試験され、これらの歯は、その顔面側角度が平均値になるまで、FIE.Ptに関して回転させられる。 これは、図35M及び図35Nにおいて見られるように、イン-アウトの対称性における微小な変動という犠牲を払って行われる。 歯の各対43、33及び44、34について、それらのMDL.Pl断面図が重ね合わされ、両方のPAW.Ptが一致させられる。 PAW.Plに対する両方の顔面側軸角度(FA.An)の値が試験され、これらの歯は、図35Oにおいて見られるように、その顔面側角度が平均値になるまで、PAW.Ptに関して回転させられる。 次いで、これらの歯の各々が、BC.Ptが再度咬合平面と一致するまで、咬合平面(O.Pl)に対して垂直な方向で、押し出されるか又は押し込まれる。 頬側咬頭点(BC.Pt)からPAW.Ptまでの水平距離は、突出線(PR.Li)として規定され、これは、歯のBC.Ptを調整することによって、平均値へと再確定される(図35P参照)。 歯の各対47、37、46、36及び45、35について、それらのMDL.Pl断面図が重ねあわされ、両方のPAW.Ptが一致させられる。 PAW.Plに対する両方の咬合板角度(OT.An)の値が試験され、これらの歯は、その咬合板角度が平均値になるまで、PAW.Ptの周りを回転させられる(図35Q及び図35R参照)。 これらの歯は、BC.Ptが再度咬合平面と一致するまで、咬合平面(O.Pl)に対して垂直な方向で、押し出されるか又は押し込まれる。 頬側咬頭点(BC.Pt)からPAW.Ptまでの水平距離は、突出線(PR.Li)として規定され、これは、BC.Ptを調整することによって、平均値へと再確定される(図35P参照)。 歯42、41、31、32のFIE.Ptは、上顎切歯の配置を可能にするために、BFBCEに対して下顎切歯切端を配列させるために固定される。 歯42、41、31、32のBC.Ptは、MDL.Plに沿ってFIE.Ptから平均値にリセットされる。 41、31についてのMDL.Plとマントラフグリッドからの中心線との交点が見出され、両方の歯について、MDL.Plに沿ってBC.Ptから交点までの線分距離が計算される。 これらの交点から、線分と等しいそれぞれの距離が、顔面側で中心線に沿って測定される。 中心線上の測定された距離で点が生成され、平均される。 この平均された点は前方ベジエハンドルの起点となり、47、37の近心顔面側咬頭が後方ベジエハンドルとなる。 操作者は、デフォルトベストフィット頬側咬頭方程式(BFBCE)となる曲線を調整するために、これらのハンドルを移動させ得る(図35S参照)。 各歯について、42、41、31、32以外は、頬側咬頭方程式に対して垂直に、顔面側又は舌側のいずれかで移動され、その結果、個々の咬頭先端(BC.Pt)は、その曲線上に入る(図35T参照)。 次いで、コンピュータセットアップに対して、操作者によって改変がなされる。 この操作者は、各歯について、顔面側(XZ平面において)で表示した場合、MDL.Plにおける小さい平行移動改変、CL.Axに関する回転改変、及びPAW.Ptに関する回転改変を行う能力を有する。 各々かつすべての個々の改変の後、下顎弓セットアップは、各特定の変化を達成しつつ、上記のルールに従うように再計算される。 さらなる改変には、BFBCE調整が含まれる。 この操作者は、ベジエハンドルを引いて、以下の2つの異なる結果のうち1つを動的にもたらす能力を有する:(1)各歯のデフォルト平行移動が、そのそれぞれのMDL.Plにおいて行われ得、そのBC.PtはBFBCEと一致している、及び(2)そのBC.PtがBFBCEと一致し、かつ各歯がそのそれぞれのMDL.Plにおいてそのそれぞれの歯頚中心点(CC.Pt)の周りを回転させられるので、トルク(又は顔面側軸角度)調整がなされ得る。 <IX.上顎歯の配置> 大臼歯(17、16、26、27)が、そのそれぞれのMMR.PtがBFBCEと一致し、第一大臼歯について上顎第二小臼歯と、又は第二大臼歯について上顎第一大臼歯と接触し、そのそれぞれのMDLI.Anがルックアップテーブル中に見出される通りであり、かつそれらの咬合対のストラー線(Stolar.Li)が、XY平面に対して垂直に表示した場合に平行であるように、その配置配向(PO)で配置される。 切歯(12、11、21、22)、上顎犬歯上昇、犬歯MDLI.An及び犬歯MDWの以前に保存された値が、上顎犬歯配置をシミュレートするために使用される(図35V参照)。 この図において、上顎及び下顎の歯は、明確にするために別々であり、咬合平面は2回示されている。 犬歯のFA.Ptを通りかつ咬合平面(O.Pl)に対して平行な切歯整列平面(IA.Pl)が生成される。 それらの配置配向(PO)で、中切歯及び側切歯は、それらのFA.PtがIA.Plと一致し、それらの近心先端が中切歯については中心線、又は側切歯については中切歯と一致し、かつこれらの歯が下顎切歯と接触するように、配置される(図35W参照)。 この図においても、上顎及び下顎の歯は、明確にするために別々である。 犬歯(13、23)は、それらの配置配向(PO)で、それらのFA.PtがIA.Plと一致し、これらの歯が上顎側切歯と第一小臼歯との間で近心-遠心でフィットし、かつ下顎犬歯及び第一小臼歯と接触するように、配置される。 この配置は、一般的に、隣接する歯への妨害を生じる。 この妨害は、セットアップにおいて許容され、かつちょうどよいときに生理学的に解決される(図35X参照)。 次いで、コンピュータセットアップへの微小な改変が、操作者によってなされる。 この操作者は、上顎弓における各歯について、顔面側(XZ平面)から表示した場合、その歯に依存して、MDL.Plにおける小さい平行移動改変、CL.Axに関する回転改変、及びFA.Pt又はPAW.Ptに関しての回転改変を行う能力を有する。 各々かつすべての個々の改変の後、下顎弓セットアップは、各特定の変化を達成しつつ、上記のルールに従うように再計算される。 <X.抜歯事例> [下顎抜歯のみ] [上顎抜歯のみ] 4つの小臼歯抜歯(上顎2つ及び下顎2つ)を含む下顎及び上顎の抜歯について、下顎歯は、上記[下顎抜歯のみ]に記載されたように配列される。 上顎上で、残りの小臼歯は、最初に配置されるべきものである。 この歯は、上記<IX.上顎歯の配置>の節に記載されたのと同じ様式で配置されるが、これがフィットする下顎歯の挟間は、除去された歯に基づいてシフトされる。 次いで、大臼歯、切歯及び犬歯は、まさに上記<IX.上顎歯の配置>の節の通りである。 図35BBは、上顎及び下顎の小臼歯抜歯事例が考慮される場合に、如何に歯が一緒にフィットするかを示す。 [一般的な例外-非対称] 代替的な歯認識スキームが、図35DD中に例示される。 <<第3章:歯科矯正装置の設計の決定>> <X.装置設計> アーチワイヤは、以下の条件を満たすように設計される:1)このワイヤは、中心線に対して対称である。 2)このワイヤは、最初に、アーチワイヤ平面(PAW.Pl)に存在する。 3)このワイヤは、各歯の中央発育葉平面(MDL.Pl)に対して垂直である。 4)このワイヤは、各ブラケットの本体を通過する。 ブラケットの本体におけるその正確な位置は、以下のブラケットスロット切削の節において、より詳細に記載される。 ブラケットにおけるその位置は、チャートの末端のいずれにもないようにあるべきである。 5)このワイヤの曲線は、審美的であるべきであり、これは、一般にU字型の形状を意味する。 6)このワイヤは、装置の最後方を約2mm超えて伸び、この装置は代表的に、大臼歯上の頬面管である。 7)このワイヤは、最小数及び最小強度の内曲又はわずかな屈曲を有し、この屈曲は、PAW.Plに制限され、かつPAW.Pl中に留まるべきである(本明細書中で、1次の屈曲と称する、2次又は3次の屈曲として以下に規定される屈曲は、回避されるか又は禁じられるべきである、図36を参照のこと)。 図37Aは、ワイヤ設計インターフェースの注釈付のスクリーン写真を示す。 異なる図の相関関係は、図37Bに例示されるようなラジオボタンを介して、ほとんどの適用のために利用可能な型の一般的なディスプレイダイアログボックスを介して、利用可能となる。 図37Cに例示されるように、アーチワイヤの位置を例示する歯の断面もまた提供される。 図38に例示されるように、中央発育葉平面(MDL.Pl)は、この装置の最初の近心-遠心位置付けを規定し、一次アーチワイヤ平面(PAW.Pl)は、垂直位置を規定する。 <XI.改変> アーチワイヤについて、上記<VIII.下顎歯の配置>の節から、平面PAW.Plは、左側、右側及び前方の一次アーチワイヤ点(LPPAW.Pt、RPPAW.Pt、APAW.Pt)によって記載される。 1つ又は複数のこれらの拘束が解放され得、このアーチワイヤに、図39に記載されるような自由を与える。 また、この図に示されるように配向されるべきアーチワイヤについて、新たなアーチワイヤ位置を適応させるために、ブラケットがそのそれぞれのMDL.Plに沿って移動される。 図40に例示されるようなアーチワイヤ平面の端から端までの傾きは、好ましくは許容されない。 <XII.ブラケットスロット切削> 図43において、スロット深さの変化及びトルクは一定のままであり、ブラケットパッド上のイン/アウト寸法の位置もまた変化する(Δ)。 弱い又は脆弱なブラケットを回避するために、スロット深さと角度(トルク)との組合せが、制限内に維持される。 図47〜図55に示されるチャートは、トルクと対照した場合のイン/アウト寸法についての受容可能な値を記載する。 示された2つの曲線の間に入るこのチャート上の任意の値は、受容可能な値である。 図44〜46に例示されるように、ブラケットスロットについて記載されたプロセスの改変を使用して、大臼歯についての頬面管が生成される。 タイウィングは、ブラケットカード(又はメッシュパネル)上の、大臼歯位置におけるブラケットの最初の切り離しである。 この管は、代表的には、ブラケットについてのスロット切削及びタイウィングの除去の両方のために使用されるのと同じ鋸を用いてこの管に対して切削された角度を有する。 この角度は複合角度であり得、このスロットはこの角度に対して平行である。 同じ論理が、以前に言及したブラケットについても適用される。 このスロットは、パッドに食い込むほど深くあるべきでも、「外側角度」を超えて突出するほど浅くあるべきでもない。 「蓋」が、頬面管を完成させるための製造プロセスの最後に、この対象物へと蝋付けされる。 スロット深さとトルクとの受容可能な組合せは、上顎第一小臼歯についてと同じである(図50参照)。 当業者は、上記の本発明が例示であり、その態様は変化され得、本発明の原理から逸脱することなしに付加及び改変がなされ得ることを、理解する。 さらに、より適切に特許請求され得、かつ/又は出願人が分割出願、継続出願もしくは他の別個の出願において特許請求する権利を保留する、上記開示中に示される本発明の概念が存在する。 |