特表 2019-516522 歯科矯正治療で歯肉に適合する仮想モデルと関連器具の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】特表2019-516522(P2019-516522A)

(43)【公表日】2019年6月20日

(54)【発明の名称】歯科矯正治療で歯肉に適合する仮想モデルと関連器具の製造方法

(51)【国際特許分類】

   A61C 7/08 20060101AFI20190530BHJP

【ＦＩ】

   A61C7/08

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2018-562120(P2018-562120)

(86)(22)【出願日】2017年5月24日

(85)【翻訳文提出日】2019年1月11日

(86)【国際出願番号】US2017034217

(87)【国際公開番号】WO2017205484

(87)【国際公開日】20171130

(31)【優先権主張番号】62/340,960

(32)【優先日】2016年5月24日

(33)【優先権主張国】US

(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DJ,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JP,KE,KG,KH,KN,KP,KR,KW,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT,TZ

(71)【出願人】

【識別番号】518413114

【氏名又は名称】クリアコレクト・オペレイティング・リミテッド・ライアビリティ・カンパニー

【氏名又は名称原語表記】ＣｌｅａｒＣｏｒｒｅｃｔ Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ， ＬＬＣ

(74)【代理人】

【識別番号】100145403

【弁理士】

【氏名又は名称】山尾 憲人

(74)【代理人】

【識別番号】100111039

【弁理士】

【氏名又は名称】前堀 義之

(72)【発明者】

【氏名】ハメド・ジャンザデー

(72)【発明者】

【氏名】エリック・ティンドール・ギュンターバーグ

【テーマコード（参考）】

4C052

【Ｆターム（参考）】

4C052JJ01

4C052JJ10

(57)【要約】

患者の歯肉形状に適合することを説明するデジタルモデル生成のためのシステム及び関連する方法を提供する。システムの一例では、治療の全工程を通じて、歯のタイプ及び形態、歯肉内の歯根の形状、方向及び動き、及び、歯肉の形状の変化のより正確な予想のための他の要因を考慮に入れて、患者の歯肉の初期スキャンをベースモデルとして使用する。特に、システムは、アライナによって覆われるモデルの領域を積極的に決定し、そのような領域の変更を防止する一方、これらの領域外でのモデルの形状は、モデルのサイズを最小限に抑え、アライナの製造に必要な特徴を追加するように変更される。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ａ）患者の歯と歯肉の空間情報を含む口腔プロファイルを受信するステップと、
ｂ）口腔プロファイルから、患者の歯と歯肉の空間情報の数値表示を含む初期モールドプロファイルを生成するステップと、
ｃ）複数の歯の制御点と複数の歯肉の制御点を初期モールドプロファイルに割り当てるステップであって、
前記複数の歯肉の制御点が初期モールドプロファイルの表面近傍に散在し、
前記複数の歯肉の制御点の第１部が初期モールドプロファイルの第１歯に配置されるステップと、
ｄ）隣接する歯肉と歯の制御点の第１グループおいて、隣接する制御点の動きに基づいて、複数の歯肉の制御点のうちの１つである第１歯肉制御点のために第１力場ベクトルを特定するステップと、
ｅ）隣接する歯肉と歯の制御点の第１グループにおいて、残る制御点の動きに基づいて、第１歯肉制御点のための残された力場ベクトルを特定するために前記ステップｄ）を繰り返すステップと、
ｆ）前記複数の歯肉の制御点において、残る歯肉の制御点のために前記ステップｄ）及びｅ）を繰り返すステップと、
ｇ）前記複数の歯の制御点の第１部のいずれかの歯の制御点と、前記複数の歯の制御点の第１部の他の全ての歯の制御点との間の距離が変化しない条件で、前記複数の歯の制御点のための歯の制御点の動きを受信するステップと、
ｈ）受信した歯の制御点の動きに応じて、前記複数の歯肉の制御点の動きを算出するために有限要素解析を実行するステップと、
ｉ）新しいモールドプロファイルを生成するステップと、
を備える方法。

【請求項2】

さらに、新しいモールドプロファイルを生成するステップを備える、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記モールドは、患者の歯肉ラインから２ｍｍの歯肉を含む、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

さらに、前記モールドを使用するアライナを生成するステップを備え、前記アライナは患者の歯肉ラインから少なくとも２ｍｍの広がったエッジを含む、請求項２に記載の方法。

【請求項5】

前記口腔プロファイルを受信するステップは、さらに、遠隔コンピュータから口腔プロファイルを受信するステップを備える、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記口腔プロファイルを受信するステップは、さらに、患者の初期モールドを３Ｄスキャンするステップを備える、請求項１に記載の方法。

【請求項7】

さらに、６つの異なるモールドプロファイルを生成するために少なくとも６回、前記ステップａ）からｉ）を繰り返すステップを備える、請求項１に記載の方法。

【請求項8】

６つの異なるモールドプロファイルから６つのモールドを生成するステップと、
前記６つのモールドから６つのアライナを生成するステップと、
をさらに備える、請求項７に記載の方法。

【請求項9】

前記有限要素解析は、さらに、
患者の歯肉の一部に隣接し、前記複数の歯肉の制御点に含まれる、１セットの歯肉の制御点の動きを推定するステップと、
前記１セットの歯肉の制御点の動きを平均するステップと、
によって患者の歯肉の一部の移動を予測するステップを備える、請求項１に記載の方法。

【請求項10】

前記有限要素解析は、さらに、
患者の歯肉の一部に隣接し、前記複数の歯肉の制御点に含まれる１セットの歯肉の制御点の動きを推定するステップと、
前記１セットの歯肉の制御点の動きを使用して、歯肉の一部でのサンプル点の重量平均の動きを推定するステップと、
によって患者の歯肉の一部の動きを予測するステップを備える、請求項１に記載の方法。

【請求項11】

プロセッサによる実行時、前記プロセッサに、
ａ）患者の歯と歯肉の空間情報を含む口腔プロファイルを受信するステップと、
ｂ）前記口腔プロファイルから、患者の歯肉の空間情報の数値表示を含む初期モールドプロファイルを生成するステップと、
ｃ）第１部が前記初期モールドプロファイルの第１歯に配置された複数の歯の制御点と、前記初期モールドプロファイルの歯肉の表面近傍に分散された歯肉の制御点とを前記初期モールドプロファイルに割り当てるステップと、
ｄ）隣接する歯肉と歯の制御点の第１グループにおいて、隣接する制御点の動きに基づいて、前記複数の歯の制御点のうちの第１歯肉制御点のために第１力場ベクトルを特定するステップと、
ｅ）隣接する歯肉と歯の制御点の第１グループにおいて、残された制御点の動きに基づいて、第１歯肉制御点のために残された力場ベクトルを特定するために前記ステップｄ）を繰り返すステップと、
ｆ）前記複数の歯肉の制御点のうち、残された歯肉の制御点のために前記ステップｄ）及びｅ）を繰り返すステップと、
ｇ）前記複数の歯の制御点の第１部のうち、いずれかの歯の制御点と、前記複数の歯の制御点の第１部のうち、他の全ての歯の制御点との間の距離が変化しない条件下で、前記複数の歯の制御点のために歯の制御点の動きを受信するステップと、
ｈ）受信した歯の制御点の動きに応じて前記複数の歯肉の制御点の動きを算出するために有限要素解析を実行するステップと、
ｉ）新しいモールドプロファイルを生成するステップと、
を実行させる、指令が格納された不揮発性のコンピュータで読取可能な媒体。

【請求項12】

さらに、前記プロセッサでの実行時、指令により前記プロセッサに、遠隔コンピュータから口腔プロファイルを受信させるステップを備える、請求項１１に記載のコンピュータで読取可能な媒体。

【請求項13】

さらに、前記プロセッサでの実行時、指令により前記プロセッサに、患者の初期モールドの３Ｄスキャニングから口腔プロファイルを受信させるステップを備える、請求項１１に記載のコンピュータで読取可能な媒体。

【請求項14】

さらに、前記プロセッサでの実行時、６つの異なるモールドプロファイルを生成するために、指令により前記プロセッサに、少なくとも６回、前記ステップａ）からｉ）を繰り返させるステップを備える、請求項１１に記載のコンピュータで読取可能な媒体。

【請求項15】

さらに、前記プロセッサでの実行時、
前記複数の歯肉の制御点が有し、患者の歯肉の一部に隣接する１セットの歯肉の制御点の動きを推定するステップと、
前記１セットの歯肉の制御点の動きを平均化するステップと、
によって指令により前記プロセッサに患者の歯肉の一部の動きを評価させるステップを備える、請求項１１に記載のコンピュータで読取可能な媒体。

【請求項16】

さらに、前記プロセッサでの実行時、
前記複数の歯肉の制御点を有し、患者の歯肉の一部に隣接する１セットの歯肉の制御点の動きを推定するステップと、
前記１セットの歯肉の制御点の動きを使用して歯肉の一部にサンプル点の重量平均の動きを推定するステップと、
により、指令にて前記プロセッサに患者の歯肉の一部の動きを算出させる、請求項１１に記載のコンピュータで読取可能な媒体。

【請求項17】

ａ）歯肉の表面の近傍に分散された複数の歯肉の制御点と、初期モールドプロファイル内の第１歯に分散された複数の歯の制御点とを画定するステップと、
ｂ）隣接する歯肉及び歯の制御点の第１グループに於ける第１の隣接する制御点の動きに基づいて、前記複数の歯肉の制御点である第１歯肉制御点のために第１力場ベクトルを特定するステップと、
ｃ）隣接する歯肉と歯の制御点の第１グループに於ける第２の隣接する制御点の動きに基づいて、前記第１の歯肉の制御点のために、少なくとも１つの追加の力場ベクトルを特定するように前記ステップｂ）を繰り返すステップと、
ｄ）前記複数の歯肉の制御点において、少なくとも第２の歯肉の制御点のために前記ステップｂ）及びｃ）を繰り返すステップと、
ｅ）前記複数の歯の制御点のうち、いずれかの歯の制御点と、前記複数の歯の制御点のうち、他の歯の制御点の全てとの間の距離が変化しないことを条件として、前記複数の歯の制御点のために歯の制御点の動きを受信するステップと、
ｆ）前記受信した歯の制御点の動きに応じて、前記複数の歯肉の制御点の動きを計算するために有限要素解析を実行するステップと、
ｇ）新しいモールドプロファイルを生成するステップと、
を備える方法。

【請求項18】

さらに、前記新しいモールドプロファイルを使用してモールドを生成するステップを備える請求項１７に記載の方法。

【請求項19】

前記モールドは、患者の歯肉ラインから２ｍｍの歯肉を含む、請求項１８に記載の方法。

【請求項20】

さらに、前記モールドを使用して、患者の歯肉ラインから少なくとも２ｍｍ拡張したエッジを含むアライナを生成するステップを備える、請求項１８に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、歯科矯正治療で歯肉に適合する仮想モデルと関連器具の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、歯科矯正アライナは、歯の再編成のためにワイヤで連結されたブラケットを使用する従来の歯科矯正器を代替する。アライナは、軽度又は中度の叢生歯であるか、あるいは、歯の隙間が小さい患者に適している。歯科矯正治療のために、アライナを使用する患者に対して、定期的にアライナを次々と新しい別のアライナに交換し、歯を第１位置から第２位置へと徐々に移動させ、最終的に所望の最終位置に移動させる。治療は、歯並びの悪さの重症度に応じて、数ヶ月から数年間続くことがある。アライナは、現在の譲受人であるＣｌｅａｒＣｏｒｒｅｃｔ（登録商標）ＬＬＣ（テキサス州ラウンドロック）によって製造されるアクリル等の樹脂材料で作成できる。

【0003】

歯科矯正治療中に使用される樹脂製アライナを製造するために利用可能な現在の技術は、主に、患者の現状の歯列の３Ｄスキャンに基づいており、コンピュータシステムで歯の動きを明確にすることにより治療方針を計画し、治療の各工程に応じた将来すなわち予想される歯のモデルを複製し、複製されたモデルの熱成形、あるいは、３Ｄプリンタ等の他の製造技術により、樹脂製アライナを製造するためのモデルを使用している。

【0004】

歯のモデルを生成する際の最大の課題の１つは、治療の各段階における患者の歯肉の現実的な３Ｄモデルを予測して取り入れることである。コンピュータシステムで様々な治療段階の歯を再配置して移動させたとしても、それは有限方向に移動した固体物であるに過ぎず、歯の形状は変化させない。しかしながら、骨や歯肉は治療中、形状を徐々に変化させる。樹脂製アライナは歯と歯肉を部分的に覆う。したがって、患者の口に適合するアライナを作成できるようにするためには、歯の３Ｄモデルを作成する際に歯肉の形状及び寸法を正確に予測し生成することが重要である。

【0005】

歯を移動させるとき、治療計画を作成するために、現在、歯肉モデルの生成を補助する様々なソフトウェア技術がある。既存の技術の中には、表面にしわや歪みのない完全に仮想の歯肉形状を生成するものがある。しかし、治療の初期又は将来のいずれの段階でも、歯肉の実際の形状を正確に表現できていない。このようなシステムの例には、カリフォルニア州サンノゼのアライン・テクノロジー（Ａｌｉｇｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）によるＣｌｉｎＣｈｅｃｋ（登録商標）が含まれる。他のシステムでは、治療の開始時に患者の実際の歯肉形状を使用し、初期モデルを完全に適合させてはいるものの、歯が移動し始めるに従って歯肉形状の更新が正確ではなくなり、歯肉形状にしわが生じる。このようなシステムの例には、デンマーク、コペンハーゲンの３Ｓｈａｐｅ（登録商標）によるＯｒｔｈｏ Ａｎａｌｙｚｅｒが含まれる。

【0006】

これらの既知のシステムは、歯肉及び歯の形状を、厳密に縫合されて一緒に取り付けられる単一のメッシュとして取り扱っている。このため、これらのシステムでは、歯の位置を変えて患者の口内の実際の歯肉の変化と一致しないように歯肉の形状を更新してしまう。この結果、処置の初期段階でアライナが適切にはめ込まれていても、歯肉形状の不正確な更新によって、処置の後段階ではアライナが徐々に合致しなくなる。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0007】

アライナを使用する歯科矯正治療の最も重要なステップの１つは、治療計画のすべてのステップで正確な歯の３Ｄモデルを予測して生成することである。このようなモデルを生成するためには、歯の将来の配置と、適合する歯肉の将来の寸法及び形状とを正確に予測する必要がある。本実施形態は、治療計画、患者記録及び歯の形態に基づいて患者の歯肉の形状の適合を説明するデジタルモデルを生成するためのシステム及び関連する方法を提供する。そのシステムは、治療の全てのステップを通じて、歯のタイプ及び形態、歯肉内の歯根の形状、向き及び動き、歯肉の形状の変化をより正確に予測するための他の要因を考慮に入れて、ベースモデルとして患者の歯肉の初期スキャンを使用する。特に、そのシステムは、アライナによって覆われるモデルの領域を積極的に決定し、そのような領域の変更を防止する一方で、これらの領域以外でのモデルの形状は、サイズを最小限に抑え、アライナの製造に必要な特徴を追加するように変更されている。

【0008】

この方法により、歯肉の寸法と形状を生成して更新し、歯肉のより正確なモデルが得られる。歯科矯正治療中に歯肉の形状が適合していることを説明する能力により、アライナの適合性が高められ、歯列の一部に対する再作業が減少する。

【0009】

本発明のシステムでは、個々の歯は、歯肉の内側に自由に移動する分離した物体として扱われる。歯のタイプと配置、歯根の形態、及び骨内部の歯根の動きのタイプなどの情報を使用して、歯根のモデルと歯肉との間に力場ベクトルを作成する。そして、更新された歯肉の形状を計算するために有限要素解析法が使用される。また、統計データが、歯根と歯肉との間に限定される力に関係するパラメータを微調整するために評価されて使用される。この結果、歯の動きが歯肉の寸法と形状の変化にどのように影響するかについての現実的なモデルが作成される。さらに、これらのモデルのそれぞれから生成された対応するアライナは、治療の初期段階及び後の段階の両方に適合する。

【0010】

本発明の実施形態の態様は、
ａ）患者の歯及び歯肉の空間情報を含む初期口腔プロファイルを受信するステップと、
ｂ）初期口腔プロファイルから、患者の歯及び歯肉の空間情報の数値表示を含む初期モールドプロファイルを生成するステップと、
ｃ）複数の歯の制御点及び複数の歯肉の制御点を初期モールドプロフィールに割り当てるステップと、
ｄ）隣接する歯肉及び歯の制御点の第１グループで、隣接する制御点の動きに基づいて、歯肉の制御点の１つである第１の歯肉の制御点のために第１力場ベクトルを特定するステップと、
ｅ）隣接する歯肉及び歯の制御点の第１グループで残りの制御点の移動に基づいて第１の歯肉の制御点のために残りの力場ベクトルを特定するためにステップｄ）を繰り返すステップと、
ｆ）複数の歯肉の制御点のうち、残りの歯肉の制御点のためにステップｄ）及びｅ）を繰り返すステップと、
ｇ）複数の歯の制御点のための歯の制御点の動きを受信するステップと、
ｈ）受信した歯の制御点の動きに応じて複数の歯肉の制御点の動きを計算するために明確な要素分析を実行するステップと、
ｉ）新規のモールドプロファイルを生成するステップと、
を含む。

【0011】

アライナによって覆われる歯肉領域が検出されて正確に保存される一方、この領域以外のモデルの形状は、モデルのサイズを最小にし、アライナの製造に必要な特徴を追加するように変更される。ベースのモデルを作成する他の可能性として、最適化アルゴリズムを使用することが含まれ、モデルの異なる領域におけるベースの高さに関する基準を考慮しながら３Ｄモデルの体積を最小にするものが選択される。これは、３Ｄ歯モデルの印刷において印刷材料の消費を最小限にする。

【0012】

歯科矯正治療中に歯肉形状の変化を予測するためのより正確なモデルによれば、歯肉のいくつかの領域をカバーすると共に患者の口に適合したアライナを製作できる。これにより、構造的に堅牢なアライナが得られ、透明な樹脂製のアライナを使用して歯科矯正治療中の歯の移動がうまく行く。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】患者の歯肉形状に適合していることを説明するデジタルモデルを生成するためのシステムの一実施形態を示す。

【図2】患者の歯肉形状に適合していることを説明するデジタルモデルを生成する方法の一実施形態のフローチャートである。

【図3】歯及び歯肉のプロファイルの一例の断面図を示す。

【図4】図２に図示された方法を用いて作成された金型の斜視図である。

【図5】アライナの一例の正面図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本出願は、歯科矯正治療中の患者の歯肉形状に適合することを説明するデジタルモデルを生成するためのシステム及び方法を記載する。初期の歯及び歯肉のプロファイルは、患者の歯及び歯肉のレプリカの３Ｄスキャン、又は患者の歯及び歯肉の印象のＣＴスキャンから得られる。初期プロファイルは、所望の歯の動きと共に、新しい歯及び歯肉のプロファイルを生成するソフトウェアに送信される。ソフトウェアは、収集された統計データ及び解剖学的データに基づいて、いくつかの歯肉及び歯の制御点の間の力ベクトルを割り当てる。各力ベクトルは、歯及び歯肉の制御点の動きが、隣接する歯肉の制御点に及ぼす影響を表す。所望の歯の動きを初期プロファイルと統合することにより、ソフトウェアは、所望の歯の動き及び新しい歯肉の位相を含む新しいプロファイルを生成できる。新しいプロファイルは、新しいモールドを製造するために３Ｄプリンタに送信してもよい。

【0015】

図１は、歯科矯正治療中の患者の歯肉形状が適合していることを説明するデジタルモデルを生成するためのシステム１００の一例を示す。システム１００は、中央サーバ１０２と、データベース１０４と、医師ポータル１０６と、スキャニングコンピュータ１１０と、プリンタコンピュータ１２０とを含む。医師ポータル１０６は、インターネット１０８に接続してもよい。システム１００は、複数のコンピュータ又は単一のコンピュータに統合してもよい。

【0016】

いくつかの実施形態では、中央サーバ１０２は、データベース１０４、医師ポータル１０６、スキャニングコンピュータ１１０、及びプリンタコンピュータ１２０に接続されてもよい。中央サーバ１０２は、残りのシステムが適切かつ安全にデータベースにアクセスするためのインタフェースを提供する。中央サーバ１０２、データベース１０４、医師ポータル１０６、スキャニングコンピュータ１１０、及びプリンタコンピュータ１２０は、同じ場所に配置できる。また、構成要素の一部又は全部は、バーチャル私設ネットワークを介して遠隔的に通信してもよい。

【0017】

ある実施形態では、医師ポータル１０６は、デジタルファイルを中央サーバ１０２に送信し、中央サーバ１０２から受信するためのインタフェースを外部のユーザに提供できる。医師ポータル１０６は、リモートアクセスを規制するプロキシサーバ又はファイアウォールを含んでもよく、敵意のあるネットワーク侵入からシステム１００を保護する。外部ユーザは、インターネット１０８を介してデジタルファイルを医師ポータル１０６に送信してもよい。医師ポータル１０６は、適切な認証によって、特定の外部ユーザにスキャニングコンピュータ１１０及びプリンタコンピュータ１２０への制限付きアクセスを許可してもよい。

【0018】

具体的な実施形態では、データベース１０４は、システム１００で使用されるデジタルデータを格納してもよい。格納されたデータは、中央サーバ１０２を介して提供してもよい。

【0019】

いくつかの実施形態では、スキャニングコンピュータ１１０は、画像キャプチャ装置１１２及び画像出力装置１１４に接続してもよい。画像キャプチャ装置１１２は、ポジショナ１１６に配置された患者の歯及び歯肉のプロファイルの複製を表すモールド１１８をスキャンしてもよい。例えば、スクリーン、モニタ、ディスプレイ、プロジェクタ又はプリンタなどの画像出力装置１１４は、モールド１１８のスキャン画像を表示してもよい。画像キャプチャ装置１１２には、３Ｄカメラ、２以上の２Ｄカメラ、ＣＴスキャナ、又はＸ線撮影を含めてもよい。画像を得るための他の装置でも可能である。

【0020】

具体的な実施態様では、ポジショナ１１６は、その上又はその内部にあるラインを含むバーチャルリファレンスガイドを含む。バーチャルリファレンスガイドは、ポジショナ１１６内のモールドの位置を追跡するために利用してもよい。

【0021】

ある実施形態では、プリンタコンピュータ１２０は、モールド製造装置１２２及びアライナ製造装置１２２に接続してもよい。モールド製造装置１２２及びアライナ製造装置１２４は、例えば３Ｄプリンタであってもよい。

【0022】

図２は、歯科矯正アライナを製造するために使用され、歯科矯正治療中の患者の歯肉形状に適合することを説明するデジタルモデルを生成するための具体的方法２００を示すフローチャートである。中央サーバ１０２はまず、スキャニングコンピュータ又はリモートソースから患者の歯及び歯肉のプロファイルを受信する（２０２）。例えば、スキャニングコンピュータ１１０は、モールド１１８に関する空間情報を写真測量収集するために画像キャプチャ装置１１２に依存してもよい。ある実施形態では、スキャニングコンピュータ１１０は、モールド１１８に関する空間情報を取り込むために３Ｄスキャナを利用できる。３Ｄスキャナは、接触又は光学に基づくものであればよい。また、スキャニングコンピュータ１１０は、患者の歯及び歯肉の印象を部分的にスキャンするために、ＣＴコンピュータ断層撮影（ＣＴ）スキャナを使用してもよい。スキャニングコンピュータ１１０は、ＣＴスキャンから得られた複数のＸ線画像を統合して患者の歯及び歯肉のプロファイルを構築する。３Ｄ又はＣＴスキャンの完了時に、中央サーバ１０２との互換性を保証するために、スキャンされた画像に対して前処理を実行してもよい。

【0023】

他の実施形態では、中央サーバ１０２は、医師ポータル１０６を介して遠隔システムからデジタル形式の患者の歯及び歯肉のプロファイルを受信してもよい（２０２）。プロファイルは、患者から直接そのプロファイルを抽出した歯科矯正医により、インターネット１０８を介して医師ポータル１０６に送信してもよい。また中央サーバ１０２は、データベース１０４からプロファイルを取得してもよい。歯及び歯肉のプロファイルデータを受信する他の方法も可能である。

【0024】

ある実施形態では、患者の歯及び歯肉のプロファイルを受信した後、中央サーバ１０２は、初期モールドプロファイルを生成する（２０４）。初期モールドプロファイルは、必要であれば、システム１００が患者の歯及び歯肉のプロファイルを表すモールドと同一の再生モールドを生成するのに十分な空間情報を含む。生成された初期モールドプロファイルは、システム１００によってローカル（データベース１０４）に又は遠隔的にデジタル方式で格納してもよい。

【0025】

図３は、歯及び歯肉のプロファイル３００の具体的な断面図を示す。図２及び図３を参照すると、いくつかの実施形態では、中央サーバ１０２は、初期モールドプロファイルの歯及び歯肉に多数の制御点を割り当てる（２０６）。各制御点は、歯又は歯肉の表面上の空間点を表す。初期モールドプロファイルのために割り当てられた制御点の数は、１００，２００，５００，１０００，２０００，５０００，１００００，２００００，５００００又は１０００００である。他の数の制御点は、特定の処理及び所望の精度に依存させることができる。

【0026】

いくつかの実施形態では、中央サーバ１０２は歯肉制御点を歯肉３０６の内壁３０６ａ及び外壁３０６ｂの表面に割り当てることができる。他の実施形態では、中央サーバ１０２は、歯肉制御点を歯肉３０６の内壁３０６ａと外壁３０６ｂの表面に割り当てるようにしてもよい。

【0027】

中央サーバ１０２は、各制御点を数値で表す座標系を提供できる。具体的な座標系には、デカルト座標、円柱座標、及び球座標が含まれる。他の座標系を使用してもよい。

【0028】

さらに図２及び図３を参照すると、一実施形態では、中央サーバ１０２は、第１の歯の制御点ｔ１に関連する第１の歯肉の制御点ｇ１に対する第１の力場ベクトルｆ（ｇ１、ｔ１）を特定する（２０８）。第１の歯肉の制御点ｇ１は、歯肉３０６の内壁３０６ａの近傍にある。第１の歯の制御点ｔ１は、第１の歯の下部表面の空間点を表してもよい。また、第１の歯の制御点ｔ１は、第１の歯の他の部分の空間点を表してもよい。第１の力場ベクトルは、第１の歯の制御点ｔ１の動きに応答する第１の歯肉の制御点ｇ１の動きを表す。例えば、第１の歯の上部が内向き３０２に（すなわち、モールドの中央に向かって）移動すると、第１の歯の下部が外向きに（すなわち、モールドの中央から離れて）移動する。この結果、第１の歯の制御点ｔ１は外側に移動する。この第１の歯の制御点ｔ１の外側への移動により、第１の歯肉の制御点ｇ１が外側に移動する。第１の力場ベクトルは、第１の歯の制御点ｔ１の動きに応答する第１の歯肉の制御点ｇ１の動きを表す。他の実施形態では、中央サーバ１０２は、歯の制御点ｔ２、ｔ３又はｔ４のような隣接する他の歯の制御点に関する第１の歯肉の制御点ｇ１とは異なる力場ベクトルを特定する（２０８）。

【0029】

さらに図２及び図３を参照すると、いくつかの実施形態では、中央サーバ１０２は、隣接する歯肉の制御点の動きに応答して第１の歯肉の制御点ｇ１の動きを表す第１の歯肉の制御点ｇ１の力場ベクトルを特定する（２０８）。第１の歯肉の制御点ｇ１に関して、中央サーバ１０２は、歯肉の制御点ｇ２及びｇ３の動きに関する力場ベクトルｆ（ｇ１、ｇ２）、ｆ（ｇ１、ｇ３）を特定してもよい。また中央サーバ１０２は、力場ベクトルｆの歯肉の制御点ｇ２、ｇ３、ｇ４の動きに関する力場ベクトルｆ（ｇ１、ｇ２）、（ｇ１、ｇ３）、ｆ（ｇ１、ｇ４）を特定してもよい。第１のシナリオでは、中央サーバ１０２は、歯肉３０６の内壁３０６ａで隣接する歯肉の制御点に関する力場ベクトルを特定する。第２のシナリオでは、中央サーバ１０２は、歯肉３０６の内壁３０６ａ及び外壁３０６ｂで隣接する歯肉の制御点に関する力場ベクトルを特定する。隣接する歯肉の制御点を選択するための他のシナリオも可能である。

【0030】

図２及び図３に示すように、ある実施形態では、中央サーバ１０２は、第１の歯肉の制御点ｇ１のためのより多くの力場ベクトルを特定する（２１０）。第１の歯肉の制御点ｇ１の具体的な力場ベクトルのセットは、ｆ（ｇ１、ｔ１）、ｆ（ｇ１、ｔ２）、ｆ（ｇ１、ｔ３）、ｆ（ｇ１、ｔ４）、ｆ（ｇ１、ｇ２）及びｆ（ｇ１、ｇ３）を含んでもよい。第１の歯肉の制御点ｇ１ための具体的な力場ベクトルのセットは、ｆ（ｇ１、ｔ１）、ｆ（ｇ１、ｔ２）、ｆ（ｇ１、ｔ３）、ｆ（ｇ１、ｔ４）、ｆ（ｇ１、ｇ２）、ｆ（ｇ１、ｇ３）及びｆ（ｇ１、ｇ４）を含んでもよい。第１の歯肉の制御点ｇ１のための力場ベクトルの具体的なセットは、ｆ（ｇ１、ｔ１）、ｆ（ｇ１、ｔ４）、ｆ（ｇ１、ｇ３）及びｆ（ｇ１、ｇ４）を含んでもよい。第１の歯肉の制御点ｇ１の具体的なセットは、力場ベクトルｆ（ｇ１、ｔ１）、ｆ（ｇ１、ｔ４）、ｆ（ｇ１、ｇ３）及びｆ（ｇ１、ｇ４）を含んでもよい。第１の歯肉の制御点ｇ１の具体的な力場ベクトルのセットは、ｆ（ｇ１、ｔ１）、ｆ（ｇ１、ｔ４）、ｆ（ｇ１、ｇ２）、ｆ（ｇ１、ｇ３）及びｆ（ｇ１、ｇ４）を含んでもよい。第１の歯肉の制御点ｇ１のための具体的な力場ベクトルのセットは、ｆ（ｇ１、ｔ１）、ｆ（ｇ１、ｔ２）、ｆ（ｇ１、ｔ３）…ｆ（ｇ１、ｔＮ）、ｆ（ｇ１、ｇ２）、ｆ（ｇ１、ｇ３）及びｆ（ｇ１、ｇ４）（Ｎは正の整数）を含んでもよい。第１の歯肉の制御点ｇ１のための具体的な力場ベクトルのセットは、ｆ（ｇ１、ｔ１）、ｆ（ｇ１、ｔ２）…ｆ（ｇ１、ｔＮ）、ｆ（ｇ１、ｇ２）、ｆ（ｇ１、ｇ３）及びｆ（ｇ１、ｇＭ）（ＭはＮと同じであっても異なっていてもよい正の整数）を含んでもよい。セットのための他の組み合わせが可能である。

【0031】

次に、図２及び図３を参照すると、中央サーバ１０２は、他の歯肉の制御点のための力場ベクトルを特定してもよい（２１２）。例えば、歯肉の制御点ｇ２、ｇ３、ｇ４、…ｇＭと、歯の制御点ｔ１、ｔ２、ｔ３、…ｔＮのために、中央サーバ１０２は、歯肉の制御点ｇ２に対して、力場ベクトルｆ（ｇ２、ｔ１）、ｆ（ｇ２、ｔ２）、ｆ（ｇ２、ｔ３）…ｆ（ｇ２、ｇＮ）と、ｆ（ｇ２、ｇ１）、ｆ（ｇ２、ｇ３）、ｆ（ｇ２、ｇ４）…ｆ（ｇ２、ｇＭ）とを特定し、歯肉の制御点ｇ３に対して、ｆ（ｇ３、ｔ１）、ｆ（ｇ３、ｔ２）、ｆ（ｇ３、ｔ３）…ｆ（ｇ３、ｔＮ）と、ｆ（ｇ３、ｇ１）、ｇ（ｇ３、ｇ２）、ｆ（ｇ３、ｇ４）…ｆ（ｇ３、ｇＭ）とを特定し、歯肉の制御点ｇ４に対して、ｆ（ｇ４、ｔ１）、ｆ（ｇ４、ｔ２）、ｆ（ｇ４、ｔ３）…ｆ（ｇ４、ｔＮ）と、ｆ（ｇ４、ｇ１）、ｇ（ｇ４、ｇ２）、ｆ（ｇ４、ｇ３）…ｆ（ｇ４、ｇＭ）とを特定し、歯肉の制御点ｇＭに対して、ｆ（ｇＭ、ｔ１）、ｆ（ｇＭ、ｔ２）、ｆ（ｇＭ、ｔ３）…ｆ（ｇＭ、ｇＭ−１）を特定する（Ｍ及びＮは同一又は相違する正の整数である。）。他の実施形態では、中央サーバ１０２は、上述のように、歯肉の制御点のための力場ベクトルのサブセットを特定してもよい。

【0032】

各歯肉の制御ポイントｇ１、ｇ２、ｇ３…ｇＭのために、中央サーバ１０２は、歯の制御点ｔ１、ｔ２、ｔ３…ｔＮと、歯肉の制御点ｇ１、ｇ２、ｇ３、ｇ４…ｇＭの動きに対応して各歯肉の制御点の動きを表すＬベクトルのセットを特定する（Ｌ≦Ｍ＋Ｎ）。ある実施形態では、ベクトルのいくつかは代数方程式として表すことができる。他の数学的表現も可能である。

【0033】

ある実施形態では、力場ベクトルは、データベース１０４に格納された統計データを使用して特定してもよい。統計データは、以前の歯科矯正手術、歯科矯正研究データ、患者の解剖学的記録、及びコンピュータシミュレーションに関連してもよい。

【0034】

図２を参照すると、具体的な実施形態では、中央サーバ１０２は、歯の制御点ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔＮの動きを受信する（２１４）。歯の制御点の動きは、グラフィカルユーザインターフェースを介してオペレータによって手動で中央サーバ１０２に入力してもよい。歯の制御点の動きを受信する（２１４）ための他の具体的な方法は、遠隔システムから医師のポータル１０６を介して歯の制御点の動きを受信することである。遠隔システムの歯科矯正医は、望ましい歯の制御点の動きをデジタルファイルに入力してもよい。この動きは、初期の歯及び歯肉の輪郭に関する患者の歯のための所望の位置を表すようにしてもよい。同じ歯のための任意の２つの歯の制御点の距離は一定のままであってもよい（すなわち、各歯は固定された固体単位として動く）。また中央サーバ１０２は、歯の制御点の動きに対応して歯の形状の小さな変化を許容してもよい。

【0035】

ある実施形態では、中央サーバ１０２は、歯の制御点の動きを受信した後、特定された力場ベクトルを使用して有限要素解析（ＦＥＡ）を実行する（２１６）。中央サーバ１０２は、関連する歯の制御点及び特定された力場ベクトルの個々の動きに基づいて各歯肉の制御点の全体の動きを計算してもよい。ＦＥＡを使用することにより、中央サーバ１０２は、歯肉上又は歯肉内の制御点の動きに基づいて、歯肉又は歯肉の一部の動きを推定してもよい。例えば、中央サーバ１０２は、歯肉の制御点ｇ１、ｇ２、ｇ３の平均的な動きを用いて内壁３０６ａの動きを近似してもよい。他の例では、中央サーバ１０２は、歯肉の制御点ｇ１とｇ３との間の内壁３０６ａの第１部分の移動を歯肉の制御点ｇ１とｇ３の平均移動を用いて近似してもよい。また、中央サーバ１０２は、ｇ１とｇ３の間の点がｇ１とｇ３の加重平均に従って移動すると仮定することによって、ｇ１とｇ３の間の内壁３０６ａの第１部分を推定してもよい。例えば、ｇ１からｇ３までの距離をｘとすると、その点はｇ１から０．４ｘであり、その点の移動は０．６（ｇ１の移動）＋０．４（ｇ３の移動）となってもよい。さらに他の例では、歯肉の制御点ｇ１、ｇ３及びｇ４によって隣接する歯肉３０６の第２部分の動きは、ｇ１、ｇ３及びｇ４の動きを平均することによって近似してもよい。他の近似方法も可能である。

【0036】

図２、図４及び図５を参照すると、一実施形態では、指定された歯肉の制御点の有限要素解析を実行した後、中央サーバ１０２は、歯と歯肉の動きを含む新しいモールドプロファイルを生成する（２１８）。新しいモールドプロファイルは、新しいモールド４００を生成するために使用される。新しいモールド４００は、初期の歯と歯肉のプロファイルに関する患者用の新しいアライナを生成するために使用してもよい。患者が着用した場合、新しいアライナは、新しいモールドプロファイルの歯の位置と同様な位置に徐々に歯を移動させることができる。完全な治療計画は、５、１０、２０、５０及び１００のアライナを含んでもよい。他の数のアライナが可能である。

【0037】

具体的な実施形態では、中央サーバ１０２は、新しいモールドプロファイルをプリンタコンピュータ１２０に送信して新しいモールド４００を生成できる。プリンタコンピュータ１２０は、新しいモールドプロファイルに基づいて新しいモールド４００を製造するようにモールド製造装置１２２に指示する。

【0038】

いくつかの実施形態では、新しいモールドプロファイルをデータベース１０４に格納できる。また、システム１００は、新しいモールドプロファイルを、医師ポータル１０６を介して遠隔システムに送信できる。

【0039】

新しいモールドプロファイルを使用するシステム１００のモールド製造装置１２２によって生成された新しいモールド４００は、歯及び歯肉の複製を含んでもよい。いくつかの実施形態では、歯肉は、歯肉線４０２から２ｍｍ延びてもよい。また、歯肉は、歯肉線４０２から１ｍｍ、３ｍｍ、５ｍｍ、１０ｍｍ又は１５ｍｍ延びてもよい。

【0040】

ここで、図５を参照すると、新しいモールド４００は、アライナ製造装置１２４を使用して新しいアライナを製造するためにシステム１００に利用されてもよい。第１のアライナ５０２は、輪郭をなぞった（ｃｏｎｔｏｕｒｅｄ）エッジ５０２ａを含む。また、第２のアライナ５０４は、新しいモールド４００を使用して製造でき、同じ高さの（ｆｌｕｓｈｅｄ）エッジ５０４ａを含む。他の例では、新しいモールド４００を使用してシステムによって第３のアライナ５０６を製造できる。第３のアライナは広がった（ｅｘｔｅｎｄｅｄ）エッジ５０６ａを含む。アライナのエッジのための他の設計も可能である。

【0041】

以上、いくつかの実装形態について説明したが、本開示の精神及び範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。例えば、開示された技術のステップは、開示されたシステムの構成要素が異なる方法で組み合わされた場合、構成要素が他の構成要素によって置換又は補足された場合、異なるシーケンスで実行される場合、好ましい結果が達成され得る。本明細書に記載された機能、プロセス及びアルゴリズムは、本明細書で説明される機能、プロセス及びアルゴリズムを実行するためにプログラムコード又はコンピュータ命令を実行するように構成されたコンピュータプロセッサ又はプログラマブル回路を含むハードウェア又はソフトウェアによって実行してもよい。さらに、いくつかの実装形態は、記載されたものと同一ではないモジュール又はハードウェア上で実行されてもよい。したがって、他の実施態様も特許請求の範囲に範囲内である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【国際調査報告】