Overloaded torque correction model |
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| 申请号 | JP2008121625 | 申请日 | 2008-05-07 | 公开(公告)号 | JP2008272493A | 公开(公告)日 | 2008-11-13 |
| 申请人 | Ormco Corp; オルムコ コーポレイション; | 发明人 | ANDREIKO CRAIG A; | ||||
| 摘要 | PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and devices for dental correction. SOLUTION: A custom orthodontic appliance comprising brackets and an archwire is customized to provide a desired torque to a tooth by selecting an angle for the slot of at least a bracket so as to provide a torque interaction between that bracket slot and the archwire. The torque interaction is computed to compensate for tooth tilt resulting from misalignment of the force vector applied by the archwire with the tooth center of resistance. The torque interaction is computed at the desired final position of the teeth, and may be computed to obtain a torque to be applied when the tooth is positioned in the desired final tooth position to compensate for force diminution. Material properties of the archwire and the relative archwire slot geometry are evaluated to determine an archwire/slot angular offset in which the torque is applied to the bracket. COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT | ||||||
| 权利要求 | 患者の歯上に配置されるようにブラケットを設けるステップと、 アーチワイヤを設けるステップと、 を備えているカスタム歯科矯正装具を形成するための方法であって、 前記ブラケットは、所定の角度で歯に所望されるトルクを提供するように選択されるアーチワイヤスロットを含むことを特徴とする方法。 前記所望されるトルクは、前記歯の抵抗中心とともに前記アーチワイヤによって適用された力ベクトルのミスアライメントから生じる、歯の傾斜を補償するように計算されることを特徴とする請求項１に記載の方法。 前記所望されるトルクは、前記歯の所望される最終位置で計算されていることを特徴とする請求項１に記載の方法。 前記スロットの角度は、前記歯が所望される最終的な歯の位置に配置される場合に、適用されるトルクに対して設けられるように計算され、それによって、前記アーチワイヤにおける力の減少を補償していることを特徴とする請求項１に記載の方法。 前記スロットの角度が前記アーチワイヤの材料特性に応じて選択されていることを特徴とする請求項１に記載の方法。 前記スロットの角度は、相対的なアーチワイヤ及びスロットの幾何学形状に応じて選択されていることを特徴とする請求項１に記載の方法。 患者の歯に配置されるべきブラケットと、 アーチワイヤと、 を備えているカスタム歯科矯正装具であって、 前記ブラケットは、所定の角度で歯に所望されるトルクを提供するように選択されたアーチワイヤスロットを含んでいることを特徴とする歯科矯正装具。 前記所望されるトルクは、前記歯の抵抗中心とともに前記アーチワイヤによって適用された力ベクトルのミスアライメントから生じる、歯の傾斜を補償するように計算されることを特徴とする請求項７に記載の歯科矯正装具。 前記所望されるトルクは、前記歯の所望される最終位置で計算されていることを特徴とする請求項７に記載の歯科矯正装具。 前記スロットの角度は、前記歯が所望される最終的な歯の位置に配置される場合に、適用されるトルクに対して設けられるように計算され、それによって、前記アーチワイヤにおける力の減少を補償していることを特徴とする請求項７に記載の歯科矯正装具。 前記スロットの角度が前記アーチワイヤの材料特性に応じて選択されていることを特徴とする請求項７に記載の歯科矯正装具。 前記スロットの角度は、相対的なアーチワイヤ及びスロットの幾何学形状に応じて選択されていることを特徴とする請求項７に記載の歯科矯正装具。 前記ブラケットは、前記装具に対して注文製造されていることを特徴とする請求項７に記載の歯科矯正装具。 前記ブラケットは、事前製造され、且つ特定の構成を有する事前製造されるブラケットの在庫から選択されていることを特徴とする請求項７に記載の歯科矯正装具。 |
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| 说明书全文 | ［関連する出願の番号］ この出願は以下の出願に関連する。 本発明は、コンピュータ支援された歯科矯正に関し、特に、特定の患者のために個別化されている歯科矯正装具のコンピュータ化された形成に関する。 歯科矯正において、歯の純粋な並進移動を生み出すこと、又はＹ−Ｚ平面と呼ばれる面において、歯の回転を制御することは、困難である。 この問題は、アーチワイヤが丸い断面を有する場合に最も深刻であるが、同様にアーチワイヤの正方形の断面及び矩形状の断面とともに観察される。 図１は、アーチワイヤ、ブラケット、及び歯、並びにそれらの相対的な目印の単純化された図を提供し、図２は、歯内の目印ポイントのより詳細な図を提供する。 歯の抵抗中心（ＣＲ．ｐｔ）及び（本明細書でＡＷ．ｐｔとして特定される）アーチワイヤの軸は一般的に、完全に一致することはない。 結果として、歯冠の長手方向軸（ＣＬＡ．ａｘ）に沿う以外のアーチワイヤからの圧力は、歯の位置において若干の角度の変化を引き起こす。 回転力の量は、歯のＣＲ． ｐｔに対する撓まれたワイヤの力ベクトルの位置合わせに関係する。 図１は、歯肉方向、咬合側方向、顔面方向、及び舌側方向において、アーチワイヤの力によって引き起こされる歯上に生じる回転効果を図示する。 適用されたアーチワイヤの力のもとで、歯の回転は、歯科矯正の複雑さを増大し、そのような回転が歯科矯正の重要部であるように避ける。 臨床医は、湾曲するワイヤによるトルク矯正の問題を解決するように一般的に試みられている。 臨床医の視点から、このケースが臨床医に提出される場合に、臨床医は、典型的なシナリオのメニューから引き出された経験に基づいて、矯正されるべきそれらの領域を直感する。 しかしながら、この解決方法は、必ずしも計画的なものではなく、一貫したものではない。 本発明の原理を参照して、カスタム歯科矯正装具は、患者の歯上に配置されるべきブラケットと、アーチワイヤを備え、このカスタム歯科矯正装具は、ブラケットのスロットとアーチワイヤとの間にトルクの相互作用を提供するように、少なくとも１つのブラケットのスロットに対して所定の角度を選択することによって歯に所望されるトルクを提供するようにカスタマイズされる。 好ましい実施形態において、トルクの相互作用は、歯の抵抗中心とともにアーチワイヤによって提供される力ベクトルのミスアライメントから生じる歯の傾斜を補償するように計算される。 さらに、トルクの相互作用は、歯の所望される最終的な位置で計算される。 さらに特定の実施形態において、スロットの角度は、歯がアーチワイヤにおける力の減少を補償するように歯の所望される最終的な位置に配置される場合でも、適用されるトルクに対して設けられるように計算される。 開示された特定の実施形態において、アーチワイヤの材料特性及び相対的なアーチワイヤスロットの幾何学形状は、トルクがブラケットに適用された場合において、アーチワイヤ／スロットの角度オフセットを決定するように評価する。 上記の目的及び他の目的並びに本発明の利点は、添付した図面及びその説明から明らかになる。 添付された図面は、本明細書に組み込まれ、この明細書の一部を構成し、本発明の実施形態を図示し、上記に与えられた本発明の一般的な説明及び以下に与えられた実施形態の詳細な説明と共に、本発明の原理を説明するのに役に立つ。 本発明に従って、歯科矯正の設計システムを助けるコンピュータは、実際の並進移動の効果及び角度の効果を近似するように歯の形状データを利用する。 このプロセスは、装具の設計の後及び最終的な製造の前に実施される。 今、図２を参照すると、本発明の原理に従って使用される歯の目印が以下に確認されることができる。 今、図３を参照して、歯の幾何学形状及び目印の単純化された図は、計算のために必要とされるデータのみを示しており、さらなる議論のために有益である。 図３に図示されたポイントのそれぞれは、歯のＭＤＬ． ｐｌのための中間の発育葉面上にある。 図４は、概略的に示されるように、典型的な所望された並進移動の歯の移動を図示する。 ＡＷ． ｐｔ及びＣＲ． ｐｔは、Ｔｒａｎ． ｌｉの角度が移動によって変化しないように並進移動されるので、この歯の移動は、“並進移動”である。 この種類の移動の多くの典型的な場合は、以下に図示される。 図５は、歯上のＡＷ． ｐｔ及びＣＲ． ｐｔの移動のためのモデルを図示し、ブラケット内に位置付けられた丸い歯科矯正用のアーチワイヤの使用から生じ、抵抗中心ＣＲ． ｐｔと位置合わせされない力を発生させる。 図５は、数字１〜１１によって識別された結果として生じる移動における１１のステップを図示し、それぞれのステップが以下に記述される。 図６は、図５に図示されたステップを通じてＴｒａｎ． ｌｉの回転及びＣＲ． ｐｔの移動を示す合成図を提供する。 明らかに、Ｔｒａｎ． ｌｉの回転は、本来の目的がＴｒａｎ． ｌｉの並進運動のみであるので、望まれていない。 観察された回転は、ＡＷ． ｐｔで適用された力ベクトルがＣＲ． ｐｔを貫通することはないという事実によって引き起こされる。 図７は、並進移動のみを得るように、その本来の角度にＴｒａｎ． ｌｉを戻す（時計回りに回転させる）ようにＴｒａｎ． ｌｉに適用されるのに必要である回転を図示する。 要素に対して所望されたトルクをモデル化することは、周知でなければならない。 矯正のトルクを適用するために、歯科矯正のアーチワイヤとブラケットとの間の相互作用を合成することが必要である。 歯科矯正の装具において、ワイヤとブラケットのスロットとの間の相互作用が存在する。 スロットは一般的に矩形形状であり、ワイヤは、略円形形状又は矩形形状であり、様々な直径、合金、及び断面である。 合金は、異なる力及び弾性を有する可能性のために選択される。 一般的な合金は、３００シリーズのステンレス鋼、ベータチタン（beta titanium）／モリブデンの合金（ＴＭＡ）、及び様々なニッケルチタニウム（超弾性）合金（ＮｉＴｉ）である。 図８は、それらの一般的な合金のいくつかの相対的な特性を示すグラフである。 単位撓み当たりにおいて（Per unit of deflection）、ステンレスは、最も硬い合金であり、ＮｉＴｉは最も軟らかい合金である。 歯科矯正において、“力の減少量”の原理は、撓みが減少されるにつれて、いくつかのポイントで、ワイヤによる力の出力が歯を移動するのに不十分であることを明言する。 図８で図示されるように、力の減少量では、ＮｉＴｉワイヤが最も多い迅速さであり、ステンレスが最も少ない迅速さである。 しかしながら、各ケースにおいて、ワイヤが決して完全に緩和することはなく、それによって、決して歯が完全に緩和されたアーチワイヤのために計算された正確な終点を取ることはないと信じられている。 ステンレスのワイヤは、他のこと全てが等しいＮｉＴｉのワイヤの場合より、所望された終点に近接する歯の状態になる。 （ステンレスのヤング率は２６００万ｐｓｉであり、ＮｉＴｉのヤング率は１４００万ｐｓｉであり、ＴＭＡのヤング率は、約６００万ｐｓｉである。） 以下の表は、様々なサイズ（幅及び高さ）ために、上記の３つの合金のためにワイヤの相対的なねじり剛性を詳しく述べる。 参照する剛性は、０．０１６インチ×０．０１６インチのＮｉＴｉワイヤの相対的なねじり剛性である。 丸いワイヤ及び矩形状のワイヤとスロットとの間の相互作用は、図９Ａに図示される。 ブラケットとアーチワイヤとの間のそれらの誤差の原因は、他の原因が無視されるので、本明細書で議論される。 タイプＡの誤差は、歯の高さに沿う方向でスロット内にワイヤの配置における変化から生じる。 ０．０１８インチのスロットのために、最終的な場合に使用されたワイヤが一般的に０．０１６インチであり、この０．０１６インチが検出するのにあまりにも小さい誤差に帰着するので、これは一般的に小さい誤差に帰着する。 タイプＢの誤差は、ブラケット内のスロットに対してアーチワイヤの角度で変化から生じる。 この誤差の原因は、歯の先端角度に影響を及ぼし、タイプＡの誤差より多少大きい効果を有するが、一般的に有効ではない。 なぜならば、ブラケットの幅が約０．１０３インチであり、“遊び”が＋／−０．００２インチだけであるので、０．８８°の角度の誤差に帰着する。 タイプＣの誤差は、トルク及び／又は歯の傾斜角度における誤差であり、タイプＡ及びタイプＢの誤差に対して非常に重要であり、以下に探求された話題である。 ０．０１８インチのスロットのための一般的なワイヤは、０．０１６インチ×０．０２２インチであり、０．０２２インチのスロットのための一般的なワイヤは、０．０１９インチ×０．０２５インチである。 これは、歯の傾斜角度における＋／−１０°の誤差を発生することができる。 ワイヤのコーナー半径が一般的に０．００３インチであることを考慮する場合、これは特に真実である。 標準寸法より小さいワイヤは、理由の多様性のために歯科矯正処置で最も大衆的であるのに適当である。 以下の表は、（高さ及び幅によって設計された）矩形状又は正方形状の断面のワイヤサイズの変化のために、０．０１８インチ及び０．０２２インチのブラケットスロットにおける遊びを図示する。 この表に見られるように、異なる断面及び合金の力出力に結合されたワイヤとスロットとの相互作用は、制御の損失又は装具が歯を位置決めするように計画される場所からの偏差を生み出すことができる。 （背景として、制御の損失が丸いワイヤの場合においてすべてであることに留意されたい。） 上記の議論の多くの効果は、患者に関係する効果のためではない場合、許容可能な歯科矯正である。 特に、歯の本来の開始位置（歯が最初にねじられる方向）に依存して、アーチワイヤによって適用されたトルクは、重要である場合がある。 図１０Ａ及び１０Ｂに示されるように、唇方向に傾斜された歯（図１０Ａ）は、舌方向に傾斜された歯（図１０Ｂ）のトルクと反対側のトルクを受容する。 本発明の原理を参照して、トルク矯正は、歯科矯正における傾斜誤差のために矯正するように、カスタム歯科矯正装具におけるブラケットの設計に適用される。 特に記載された実施形態において、矯正の方向は、歯の初期トルクよりむしろ、治療中に特定の歯の移動方向に基づいて決定され、それにより、ワイヤが所望された方向において歯のブラケットパッドアセンブリを回転するように努める。 例えば、図１０Ｃの場合において、ワイヤは、舌方向において歯を押圧するように試みる。 ワイヤトルクが歯の表面に基づいて形成され、いくつかの場合において、初期位置におけるトルクの方向は、表面の湾曲が、任意の領域の特定の差異のために対向する場合に、誤解させる場合があることに留意されたい。 さらに、治療機構（treatment mechanics）からの影響が存在する。 いくつかのシナリオのうちの１つは、以下に示される。 図１１は、空間を近接するかのように、アーチワイヤを引張ることによって生み出される臼歯の開始位置及び最終位置を図示する。 結果的に生じる歯の傾斜は、ブラケット及び門歯の相対位置に依存して、ワイヤブラケットのトルクを生み出し、又は軽減する方法で、ブラケットにおけるワイヤを再位置決めする。 他の治療の場合は、図１１Ｂ及び図１１Ｃに図示される。 図１１Ｂにおいて、不十分に萌出された歯は、しばしば傾斜を導入するプロセスで、その近隣の歯と高さの状態にさせなければならない。 図１１Ｃにおいて、下顎の歯の唇側に萌出された上顎の歯は、しばしば傾斜に導くことで、唇側に移動されなければならない。 図１１Ｄにおいて、頬側の拡張は、小休止の唇側の傾斜に導く。 上記の参照された特許出願に詳細に記載される、歯科矯正装具の設計システムを使用して、アーチワイヤによって適用されたトルクは計算されることができる。 この計算のために、仕上げの（最終的な）ワイヤのサイズ及び合金は、周知でなければならない。 それらが任意の構成を取る場合があるけれども、一般的に０．０１８インチのスロットのためのサイズは、０．０１６インチ×０．０２２インチであり、０．０２２インチのスロットためのサイズは、０．０１９インチ×０．０２５インチである。 Ｉｎｓｉｇｎｉａ社のソフトウェア（Insignia software）において、操作者は、次いで合金、サイズ、及び使用される状況を入力しなければならない。 本発明の原理を参照して、ルックアップテーブルは、合金、サイズ、及び状況の様々な組み合わせのために、トルク及びワイヤの位置を特徴付けることを引き起こす。 ブラケットは、注文製造され、又は事前製造され、且つ在庫から選択され、それによって、図１２に図示されたように、調節された角度を有するスロットを有するために選択される。 図１２でわかるように、システムは、ワイヤとブラケットとの間の相互作用を計算し、それによってワイヤ面とブラケットのスロットとの間の角度のオフセットを決定する。 ルックアップテーブルは、ワイヤコーナーの丸み、相対的なワイヤのサイズ、及びスロットのサイズを補償する。 ０．０２２のスロットにおける０．０１９インチ×０．０２５インチのワイヤ断面において、半径の効果は小さいが、０．０１８のスロットにおける０．０１６インチ×０．０１６インチのワイヤ断面において、効果は大きい。 断面及び半径の両方は、考慮される。 （半径は、ほとんど常に０．００３インチである。） 一旦ブラケットとワイヤとの間のバックラッシュ又は相互作用は計算されると、ブラケットのスロットに対するワイヤ平面の移動は決定され、そして、ブラケットのスロットの角度は、歯科矯正の矯正中に所望されない傾斜を防ぐ傾向があるトルクを発生するように決定される。 前述を考慮して、当然のことながら、コンピュータに支援された歯科矯正装具の設計システムが、仕上げのために選択されたワイヤサイズ又は合金にかかわらず、アーチワイヤの機構の副作用を克服するように必要とされるブラケットのトルクを数学的に計算される。 それらの計算は、クラスＩＩ又はクラスＩＩＩの機構（Class II or III mechanics）、拡張、異所性萌出（ectopic eruption）、及びほとんど可能な歯科矯正のシナリオを組み込むことができる。 ブラケットのスロットがケースデータに応じて個別的に形成される、それらの実施形態において、想像され得るほとんどの状況に対して矯正することが可能になる。 例えば、矯正は、頬側の上顎第二大臼歯を萌出すること、拡張の場合における舌の咬頭をぶら下げること、込み入った状況又はクラスＩＩの状況における下顎門歯をフレアー状にすること、及び除去の場合における上顎門歯の舌側の先を覆うことからの平衡する干渉を緩和することができる。 本発明は様々な実施形態の説明によって図示され、且つそれらの実施形態は相当詳細に記載される一方、いかなる方法において、そのような詳細に添付された請求項の技術的範囲を制限する、又は限定することは、出願人の意図ではない。 付加の利点及び改良は、当業者には容易と思える。 その上位の態様における発明は、それ故に、明確な詳細、代替装置及び代替方法、及び示され、且つ記載された図解の例示に限定されることはない。 それに応じて、逸脱は、出願人の一般的な独創的なコンセプトの精神又は技術的範囲から逸脱することなく、そのような詳細からなされる場合がある。 |
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