(57)【要約】      （修正有）【課題】歯にかかる力を識別する為の関連するコンピューティング装置、システム、及び方法を提供する。【解決手段】歯１０２−１のデータを含む初期歯列矯正データ（ＩＯＤ）を受信するステップと、ＩＯＤから仮想歯群を作成するステップと、歯科器具材料の特性及び特徴のうちの少なくとも１つを含む歯科器具情報を受信するステップと、歯科器具情報から形成された歯科器具を前記仮想歯群の上に仮想的に配置するステップと、ＩＯＤからの情報と歯科器具情報とに基づいて、歯にかけられる１つ以上の力を決定するステップと、を含む。【選択図】図１Ａ
2020062453.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピューティング装置に実装され、設計された歯列矯正アライナによって仮想歯群にかかる力を仮想的に識別することによって歯列矯正アライナを設計する方法であって、
歯のデータを含む初期歯列矯正データ（ＩＯＤ）を受信するステップと、
前記ＩＯＤから仮想歯群を作成するステップと、
歯科矯正アライナ材料の特性を含む歯科矯正アライナ情報を受信するステップと、
前記歯科矯正アライナのモデルを前記仮想歯群の上に仮想的に配置するステップであって、前記歯科矯正アライナのモデルは、処置計画の特定セグメントの特定位置を達成するように構成されているステップと、
前記ＩＯＤからの情報と歯科矯正アライナ情報とに基づいて、前記歯科矯正アライナのモデルを前記仮想歯群に仮想的に配置した際の前記仮想歯群にかけられる１つ以上の力を決定するステップと、
前記仮想歯群をユーザインタフェースを介して表示するステップと、
前記仮想歯群にかけられる決定された前記１つ以上の力を前記ユーザインタフェースを介して表示するステップと、
前記仮想歯群の歯に関するアタッチメント構造の形状又は配置のユーザ調節、又は、前記歯科矯正アライナの表面の形状又は配置のユーザ調節を受信するステップと、
前記決定された１つ以上の力における前記受信されたユーザ調節の効果を仮想的にテストするステップと、
前記仮想的なテストに基づいて、前記決定された１つ以上の力における前記受信されたユーザ調節の効果を表示するステップと、を含む、
を含む方法。
【請求項２】
前記仮想歯群にかけられる決定された前記１つ以上の力を前記ユーザインタフェースを介して表示するステップは、前記仮想歯群における決定された前記１つ以上の力の大きさを前記ユーザインタフェースを介して表示するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記仮想歯群にかけられる決定された前記１つ以上の力を前記ユーザインタフェースを介して表示するステップは、前記仮想歯群における決定された前記１つ以上の力の力方向を前記ユーザインタフェースを介して表示するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記仮想歯群にかけられる決定された前記１つ以上の力を前記ユーザインタフェースを介して表示するステップは、隣接する歯からの力又はかけられる歯肉力に関連する１つ以上の決定された力を表示するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記仮想歯群にかけられる決定された前記１つ以上の力を前記ユーザインタフェースを介して表示するステップは、前記歯群の個々の歯に作用する力の結合を前記ユーザインタフェースを介して表示するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
力の結合を表示するステップは、単一点に関連する前記１つ以上の決定された力を定量化するステップを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記単一点は、患者の個々の歯の回転中心を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記単一点は、前記器具との接触に関連する患者の個々の歯の表面を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記単一点は、前記歯群の他の歯との接触に関連する患者の個々の歯の表面を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記歯科矯正アライナのモデルを前記ユーザインタフェースを介して表示するステップと、前記歯科矯正アライナのモデルを前記仮想歯群に仮想的に配置した際の前記歯科矯正アライナのモデルにおける応力の大きさを表示するステップと、と更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記歯科矯正アライナの提案において結果としての前記歯の構成を表示するステップ、を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
１つ以上の所望の力を、対応する、推定された力と比較し、結果を前記ユーザインタフェースに表示するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記歯科矯正アライナの材料特性は、前記歯科矯正アライナの厚さ、前記歯科矯正アライナ内のディンプル、補強構造、及び前記歯科矯正アライナの組み立てに使用される材料の強度を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
設計された歯列矯正アライナによって歯にかかる力を仮想的に識別することによって歯列矯正アライナを設計するシステムであって、
プロセッサと、
前記プロセッサによって実行可能な命令を有するメモリと、を備えて、
患者の歯の初期歯列矯正データ（ＩＯＤ）を受信することと、
処置計画を表す前記ＩＯＤに基づいて前記歯の仮想目標歯モデルを識別することと、
前記処置計画において利用される１つ以上の仮想的に作成された歯列矯正アライナを識別することと、
前記処置計画の特定セグメントの特定位置を達成する為の、歯科アライナの１つ以上の所望の力パラメータを計算することと、
患者の歯の仮想モデル、又は、前記処置計画において利用される前記１つ以上の仮想的に作成された歯列矯正アライナを表示することと、
前記表示された歯の仮想モデル又は前記表示された歯列矯正アライナに対する前記１つ以上の所望の力パラメータを表示することと、
前記仮想歯群の歯に関するアタッチメント構造の形状又は配置のユーザ調節、又は、前記歯科矯正アライナの表面の形状又は配置のユーザ調節を受信することと、
前記ユーザ調節を受信することの後に、１つ以上の歯にかけられる際の前記仮想的に作成された歯列矯正アライナによって生成される力を推定することと、
前記ユーザ調節を受信することの後に、１つ以上の歯にかけられる際の前記仮想的に作成された歯科器具によって生成される前記推定された力を表示することと、
を行う、
システム。
【請求項１５】
前記表示された所望の力パラメータ及び前記推定された力は、前記歯科器具の点接触力の相対的大きさ、前記歯科器具に対する応力の大きさ、及び前記歯科器具の個々の接触のうちの少なくとも１つを含む、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記点接触力の相対的大きさは、方向及び大きさを示す、力及びトルクのベクトル矢印としてユーザインタフェースに表示される、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記歯科器具に対する前記応力の大きさは、カラースケールとしてユーザインタフェースに表示される、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１８】
前記歯科器具の前記個々の接触は、矢印として表示される、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１９】
歯の形状、器具の形状、器具の特徴、取り付け材料の特徴、歯の構造、及び口の構造のうちの少なくとも１つを含むデータのライブラリを含む、請求項１４に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、歯にかかる力を仮想的に識別するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
歯の治療は、美容的外観及び歯の機能を改善する為の、歯並びの悪い歯の再配置や咬合構成の変更を含むことが多い。歯列矯正は、例えば、１つ以上の歯に対して、制御された力を一定期間にわたってかけることにより、達成可能である。
【０００３】
歯科処置の一環として行うことが可能な歯列矯正の一例として、１つ以上の位置決め用歯科器具、例えば、アライナを用いて歯を再編成することが挙げられる。歯の上に器具を配置することにより、制御された力を特定の場所にかけて、歯を徐々に移動させて新しい構成にすることが可能である。漸進的構成の連続する複数の器具を用いてこの処置を繰り返すことにより、一連の中間的配列を経て最終的な所望の配列まで歯を移動させることが可能である。
【０００４】
典型的には、各アライナを設計するには、歯の初期位置から最終位置までの行程を、コンピューティング装置を用いて決定する。次に、この行程を複数のセグメントに分割し、それぞれのセグメントにおける歯の位置に基づいたアライナを形成する。
【０００５】
現時点では、処置計画の立案は、現在の歯の構成をもとに、最終構成を提案し、現在の構成から最終構成までの歯の経路を、コンピューティング装置を用いて生成し、その経路を複数のセグメントに分割し、これらのセグメントのそれぞれのデータに基づいて各器具を形成することにより、行われる。
【０００６】
次に、歯科器具の、歯に対する作用が、各歯を、次の漸進セグメントにおけるそれぞれ位置に向かって特定の方向に移動させることであるという理論により、各器具を、患者の歯に順次配置してよい。しかしながら、器具は、歯を次の漸進セグメントにおけるその位置まで移動させない場合があり、これには、後述される幾つかの理由がある。従って、そのような場合には、１つ以上の歯の、予想とは異なる位置決めを修正する為に、処置計画を修正し、新しいアライナを作成することが必要になる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１Ａ】本開示の１つ以上の実施形態による初期仮想歯モデルを示す図である。
【図１Ｂ】本開示による、図１Ａに示された初期仮想歯モデルに対応する目標仮想歯モデルを示す図である。
【図２】本開示の１つ以上の実施形態による、初期仮想歯モデルの一例、歯科器具、及びユーザインタフェースの一例を示す図である。
【図３】本開示の１つ以上の実施形態による、力が識別されている仮想３次元歯科器具の一例、及びユーザインタフェースの一例を示す図である。
【図４】本開示の１つ以上の実施形態による、仮想３次元歯科器具の一例、及び歯にかかる力を識別する為のユーザインタフェースの一例を示す図である。
【図５】本開示の１つ以上の実施形態による、仮想３次元歯科器具の一例、及び歯にかかる力を識別する為のユーザインタフェースの一例を示す図である。
【図６】本開示の１つ以上の実施形態による、歯にかかる力を仮想的に識別するシステムを示す図である。
【図７】本開示の１つ以上の実施形態による、歯にかかる力を識別する方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本開示の実施形態は、関連するコンピューティング装置、システム、及び方法を含む。本明細書では、歯にかかる力を仮想的にテストする実施形態について説明する。例えば、１つ以上の実施形態が、歯にかかる力を仮想的に識別する方法を含む。幾つかのそのような方法は、例えば、歯のデータを含む初期歯列矯正データ（ＩＯＤ（ｉｎｉｔｉａｌ  ｏｒｔｈｏｄｏｎｔｉｃ  ｄａｔａ））を受信するステップと、ＩＯＤから仮想歯群を作成するステップと、歯科器具材料の特性及び特徴のうちの少なくとも１つを含む歯科器具情報を受信するステップと、この歯科器具情報から形成された歯科器具を仮想歯群の上に仮想的に配置するステップと、ＩＯＤからの情報と歯科器具情報とに基づいて、歯にかけられる１つ以上の力を決定するステップと、を含む。
【０００９】
１つ以上の実施形態は、ＩＯＤに対する処置計画の第１の段階の空洞形状を有する歯科器具を仮想的に配置し、ＩＯＤに含まれる歯に歯科器具からかけられる実際の力を識別することが可能である。１つ以上の実施形態は、歯を第１の段階の歯位置まで移動させる為に歯科器具によってかけられる所望の力を決定するステップと、歯科器具の材料特性、特徴、及び歯の形状に基づいて、歯を次の段階の歯位置まで移動させる所望の力に到達する為の最適化された歯科器具の空洞形状及び／又は位置を設計するステップと、を含んでよい。
【００１０】
本開示の実施形態は、患者の口の中で使用される歯科器具製品、例えば、アンカ及び他のアタッチメントを設計することに利用されてよく、潜在的には、アライナの表面（例えば、ディンプル、リッジ、厚さ、形状、方向等）、材料特性、及び歯との相互作用を設計することに利用されてよい。実施形態は、（例えば、向かい合う顎にある歯及び／又は器具の表面同士が相互に作用する際に）口の一方の顎又は両顎にある歯群にかかる力をユーザが識別することを可能にしてよい。
【００１１】
各種実施形態は、各歯及び歯群全体にかけるべき力の大きさ、並びに、各力成分の１つ以上の方向及び／又はタイプ（例えば、直線力、ねじり力等）を決定する上で有用となりうる。この情報は、例えば、歯を移動させる為の所望の力及び／又は方向に最も近くなるように、歯科器具又は他の、歯の移動に関連するアイテムの形状及び／又は位置決めを決定することに使用されてよい。
【００１２】
例えば、現時点では、歯科器具は、歯を特定方向に移動させるように歯に作用する、という理論で、既に設計された形状を有する歯科器具（例えば、アタッチメント又はアライナ）が患者の１つ以上の歯の上に配置されるであろう。しかしながら、この理論は、典型的には、処置担当者による、歯科器具のタイプに関する経験に基づいて選択された処置計画の一部であり、他の歯、他の歯科器具、及び／又は他の、歯の移動に利用されているアイテムからの力を含む、稼働時の実際の力に基づく実際の結果は、予想とは異なる方向になる可能性がある。従って、このことにより、より多い移動、より少ない移動、又は別の移動によって所望の結果が達成される可能性がある。
【００１３】
従って、歯に作用する力とそれによる移動は、器具構成の分析において、これまで考慮されていなかった。本開示の実施形態を使用することにより、例えば、処置又は移動の回数を減らしうる力に基づいて器具の形状を決定したり、使用する力の大きさを減らしたりできる可能性があり、これによって、様々な利点があるが、特に、処置時間の短縮、及び／又は患者の不快感の軽減が可能になる。
【００１４】
本開示の実施形態は、アタッチメント及び／又は他の器具構造の形状及び／又は配置を、ユーザが複数の歯（例えば、顎の上の歯群全体）に対する効果の見地から仮想的にテストできるようにすることが可能である。実施形態は又、形状及び／又は配置を調節すること、及び／又は、最良の結果又は最も満足のいく結果が得られるまで移動を再試行することも可能である。
【００１５】
実施形態によっては、例えば、実際の患者の口、タイポドントデータ、及び／又はスキャンされた器具データから初期歯列矯正データ（ＩＯＤ）を取得することが可能であり、処置計画のうちの、歯をある位置から別の位置まで移動させる部分における所望の力を決定することが可能である。例えば、特定の不正咬合に起因する特定の歯の位置決めに対して特定の移動を実施する為の歯科器具が所望される可能性がある場合に、（例えば、特定の現在の患者の口又は以前の患者の口からの）実例データを使用することが可能である。
【００１６】
特定の歯の、ある位置から次の位置までの移動を決定する為に、患者の口の中の他の歯及び／又は他の構造の移動に基づいて、処置計画の事例データを分析してよい。そして、この情報は、１つ以上の提案されたアタッチメント及び／又は他のアライナに関連する移動分析に対する実施形態の力分析に利用されてよい。
【００１７】
本開示の実施形態は、歯の仮想モデルが３次元表示されるユーザインタフェースを提供することが可能である。（例えば、ＩＯＤ及び／又は歯科器具データを使用することにより）力及び力のモーメントが決定されたら、これらを、ユーザにとって有用となりうる、力に関する他の情報とともに、ユーザインタフェースに表示してよい（例えば、決定された力及び力のモーメントは、所望の力の方向及び／又は大きさを示すベクトル矢印として表示されてよい）。
【００１８】
これらの力は、例えば、全ての歯科器具から歯にかかる力、隣接する歯からの力、歯群の他の歯からの作用、ならびに他の歯の力及び／又は移動に基づいてかかり、且つ／又は修正される歯肉力、骨構造からの力、及び／又は歯に作用しうる他の力を含む可能性がある。実施形態によっては、器具の壁の厚さ及び／又は形体データ（例えば、ディンプル、補強構造などの形体に関するデータ）が利用されてよい。この情報は、例えば、実際の器具、仮想モデルから取得された測定値に基づいて測定されてよく、且つ／又は、以前の器具から取得された測定値から抽出された厚さに基づいて推定されてよい。
【００１９】
場合によっては、この力同士の結合（力同士は、互いに加法的な場合、何も変化をもたらさない場合、或いは減法的な場合がある）は、本開示の実施形態が使用されない場合には把握が困難である可能性がある。従って、本開示の実施形態は、使用されるべき力をより正確に推定することが可能である。場合によっては、そのような分析により、歯を目標位置まで、より直接的に移動させて、分析がされなかったとしたら必要になるであろう余分な移動を回避することが可能になる。実施形態によっては、使用されるべき力を加減して歯の移動を開始することが可能であり、従って、処置をより効果的にすることが可能である。
【００２０】
実施形態によっては、力は、歯に関連付けられた単一点、例えば、質量中心又は回転中心を基準に定量化されてよく、或いは、歯の１つ以上の接触面（例えば、他の歯との接触、又は器具との接触）に関連付けられてよい。
【００２１】
本開示の実施形態は、歯科器具又は他の、歯の移動に関連するアイテムの作成及び変更の為の様々なツールを含んでよい。これらのアイテムは、歯形状及び処置計画データの１つ以上のライブラリ（例えば、タイポドントなどの歯列矯正データ、実際の患者の歯のデータ、及び／又は処置計画データ）、歯科器具形状、使用可能な取り付け材料に関するデータ、及び／又は、力を決定する上で有用となりうる、歯科器具又は歯又は口の構造の他の特徴に関するデータを含んでよい。
【００２２】
実施形態によっては、歯科器具又は他の、歯の移動に関連するアイテムの形状を変更する編集ツールも含む。例えば、好適なツールとして、製図及び／又はコンピュータ支援設計のソフトウェアアプリケーションの観点から典型的に与えられるものが考えられる。
【００２３】
実施形態によっては、実際の力と所望の力との違い（例えば、所望の力及び実際の力の両方の力ベクトル及び／又は大きさベクトル）をユーザが認識することができるように、所望の力及び実際の力が仮想モデル上に示されてよい。このことは、例えば、ユーザが違いを認識し、歯科器具又は他の、歯の移動に関連するアイテムの形状又は位置を調節することを可能にすることによって、有用となりうる。
【００２４】
実施形態によっては、その後、実際の力を再計算して図示することにより、修正された形状及び／又は位置の、修正された力が示されてよい。実施形態によっては、結果としての効果は、歯群の他の歯に関して示されてよく、このことは、ユーザが、提案された処置計画又は歯科器具の位置及び／又は形状に関して偶発的な問題があればこれを識別することに対する支援になりうる。
【００２５】
実施形態によっては、複数の計算された位置及び／又は形状が図示されてよい（例えば、第１の位置及び第２の位置から発生する力をまとめて図示してよく、場合によっては、所望の力とともに図示してよい）。このことは、例えば、第１の位置から第２の位置への変化がどのように力に作用したかを識別する上で有用となりうる。又、特に、第１の位置から第２の位置への変化によって、発生する力が所望の力により近づくように調節されつつあるかどうかを識別することも有用でありうる。
【００２６】
他のシステムが有限要素解析を使用するのに対し、実施形態は、例えば、その計算に離散微分幾何を利用してよい。このことが有用となりうるのは、例えば、そのような実施形態が、多くの場合は、計算を、格段に高速に、且つ／又は、より少ない計算時間及び／又は計算リソースで行うことが可能になる為である。
【００２７】
様々な実施形態を用いることにより、結果としての歯の構成がどのようになるかを、処置計画において提案された器具に基づいて明らかにすることが可能である。このことは、例えば、提案された器具によって歯が所望のとおりに移動するかどうか、別のタイプの器具を使用すべきかどうか、或いは、歯の所望の移動を実現する為に器具を再設計すべきかどうかを判断する上で有用となりうる。
【００２８】
実施形態によっては、器具が伸びるかどうか、並びに、そのような伸びがどこで発生するかを識別することが可能である。このことは、例えば、伸びを低減又は解消する為に器具の補強すべき箇所を識別する上で有用となりうる。
【００２９】
１つの提案された方法は、患者の歯の初期歯列矯正データ（ＩＯＤ）を受信するステップと、処置計画を表すＩＯＤに基づいて、歯の仮想目標歯モデルを識別するステップと、処置計画で利用される１つ以上の仮想的に作成された歯科器具を識別するステップと、処置計画の特定セグメントの最終位置を達成する為の、歯科器具の１つ以上の所望の力パラメータを計算するステップと、仮想的に作成された歯科器具によって生成されて１つ以上の歯にかけられる実際の力を推定して、仮想的に作成された歯科器具が所望の力パラメータをその１つ以上の歯にかけていることを確認するステップと、を含む。
【００３０】
別の方法は、歯の初期歯列矯正データ（ＩＯＤ）を受信するステップと、そのＩＯＤに含まれる歯についての処置計画の所望の歯位置を受信するステップと、その所望の歯位置に到達する為に歯にかけられるべき所望の力及び所望のトルクを計算するステップと、その所望の歯位置まで歯を移動させる為の最適化された歯科器具の形状及び位置を設計するステップと、を含む。
【００３１】
本開示の実施形態は又、現実世界の力情報、歯のデータ、及び／又は他の構造データを利用して、歯科器具又は他の器具形体の配置位置及び／又は潜在的形状、及び／又は器具の概形を計算する際に、実際の患者又は患者群においてこれらの繰り返しの全てを実際にテストする必要があるわけではないという理由などにより有用となりうる。
【００３２】
本開示の詳細説明の以下のセクションでは、本開示の一部を成す添付図面を参照する。添付図面においては、本開示の幾つかの実施形態がいかにして実施されうるかが、例示として示されている。これらの実施形態は、当業者であれば本開示の幾つかの実施形態を実施することが可能となるように、十分詳細に説明されており、又、当然のことながら、他の実施形態も利用されてよく、本開示の範囲から逸脱しない限り、プロセス変更、電気的変更、又は機械的変更が行われてよい。
【００３３】
本明細書の図面は、最初の１つ以上の数字が図面番号に対応し、残りの数字が図面内の要素又は構成要素を識別するという番号付け規則に従っている。別々の図面の間で同様である要素又は構成要素は、同様の数字の使用によって識別されてよい。例えば、２０８は、図２における要素「８」を参照してよく、図４における同様の要素は、４０８として参照されてよい。
【００３４】
当然のことながら、本明細書の各種実施形態において示されている各要素は、本開示の幾つかの更なる実施形態を提供する為に、追加、交換、及び／又は除去されてよい。更に、当然のことながら、図面に示された各要素の比率及び相対尺度は、本開示の実施形態を例示することを意図したものであり、制限的な意味に解釈されてはならない。本明細書で用いられる「幾つかの（ａ  ｎｕｍｂｅｒ  ｏｆ）」何かは、１つ以上のそのような何かを意味するものであってよい。
【００３５】
本明細書では全体にわたって「歯列矯正（ｏｒｔｈｏｄｏｎｔｉｃｓ）」という用語が用いられているが、本開示は、顎矯正の一性質の処置に関するものであってよい。例えば、患者の基礎骨格構造の処置を含む場合は、所望の最終咬合構成を達成する為に、歯を保持する基礎骨を外科的に再位置決めすることによって歯を再構成してよい。歯列矯正処置及び顎矯正処置のいずれのアプローチにおいても、歯の配列の評価は、処置前、処置中、及び／又は処置後に行われてよい。
【００３６】
処置担当者は、典型的には、患者の歯についての処置計画を、特定タイプの物理的形体及び／又は使用する歯科器具に関する経験に基づいて選択する。歯科器具は、歯群又は特定の歯を、歯科器具の形状に基づく特定の方向に移動させるという仮定が、しばしば行われる。
【００３７】
しかしながら、稼働時の実際の力に基づく実際の結果は、予想とは異なる方向になる場合があり、これは、望ましくない結果である場合がある。コンピューティング装置で実行可能な命令を使用することにより、処置担当者は、個々の患者ごとに、各歯又は歯群に固有のカスタム処置目標を設定することが可能である。この処置目標を念頭に、歯科器具によって歯にかけられる力を、仮想的に識別及びテストすることが可能である。
【００３８】
患者の歯の状態のスキャンからの仮想歯モデルは、歯処置システムを含むコンピュータ支援設計及び／又は製造システムにより提供されてよい。初期歯構成を表す初期歯列矯正データ（ＩＯＤ）は、様々な様式で取得されてよい。
【００３９】
例えば、直接且つ／又は間接的な構造光、Ｘ線、３次元Ｘ線、レーザ、破壊的スキャン、コンピュータ支援断層画像又はデータ、磁気共鳴画像、口内スキャン技術、写真復元、及び／又は他のイメージング技術を用いて、患者の歯をイメージングしてデジタルデータを取得してよい。ＩＯＤは、口全体の歯構成、口の中の全てではない一部の歯を含んでよく、且つ／又は、１本の歯を含んでよい。
【００４０】
患者の１つ以上の歯のポジティブモデル及び／又はネガティブ型を、Ｘ線、レーザスキャナ、破壊的スキャナ、構造化光、及び／又は他のレンジ捕捉システムを使用してスキャンして、ＩＯＤ用データを生成してよい。レンジ捕捉システムで生成されたデータは、データ内での画像のマニピュレーションに使用されるソフトウェアに適合する他のフォーマットに変換されてよい。
【００４１】
次に図１Ａを参照すると、本開示の１つ以上の実施形態による初期仮想歯モデル１００が示されている。ここで説明されるように、初期仮想歯モデル１００は、処置前又は処置の中間状態（例えば、処置が完了する前）における患者の歯の状態の第１のスキャン、又は特定の処置段階の最終スキャンから取得可能である。本開示の１つ以上の実施形態は、仮想ＩＯＤと、仮想ＩＯＤに含まれる歯の所望位置とを受信するステップを含む。初期仮想歯モデル（例えば、仮想ＩＯＤ）は又、全歯モデル、例えば、全仮想歯モデル１００の一部である個々の歯（例えば、歯１０２−１）のモデルを含んでよい。
【００４２】
図１Ｂは、目標仮想歯モデル１０４を示す。目標仮想歯モデル１０４は、処置計画の１つ以上の処置目標に従って初期仮想歯モデル１００を修正することによって作成可能である。この１つ以上の処置目標は、事例固有であってよい（例えば、初期仮想歯モデル１００のベースになった特定患者に固有であってよい）。目標仮想歯モデル１０４は又、全目標歯モデル１０４と同様の全歯モデルの一部である個々の歯（例えば、歯１０２−２）の目標モデルを含んでよい。実施形態によっては、仮想ＩＯＤ１００及び目標仮想歯モデル１０４は、ユーザインタフェースを介して３次元表示されてよい。
【００４３】
処置計画の立案は、現在の歯の構成（例えば、仮想ＩＯＤ１００）をもとに、目標仮想歯モデル１０４を決定し、仮想ＩＯＤから目標構成までの歯の経路を生成し、その経路を複数のセグメントに分割して各器具を形成することにより、行われる。本開示の実施形態は、設計された器具によって歯にかかる力を仮想的に識別及びテストすることが可能であり、或いは、物理的形体を用いて、実際の結果としての歯の構成が、意図された構成と比較してどのようになるかを、処置計画において提案されたアライナに基づいて明らかにすることが可能である。
【００４４】
実施形態によっては、これらの力は、全ての歯科器具から歯にかかる力、隣接する歯からの力、歯群の他の歯からの作用、ならびに他の歯の力及び／又は移動に基づいてかかり、修正される歯肉力、骨構造からの力、及び／又は歯に作用しうる他の力を含む可能性がある。実施形態によっては、意図された構成に対して、実際にもたらされる歯の構成を決定する為に、器具の壁の厚さ及び形体データ（例えば、ディンプル、補強構造、形状、１つ以上の歯から見た方向等）が使用されてよい。力情報は、実際の器具に基づいて測定されてよく、且つ／又は、以前に測定された他の器具から取得された測定値から抽出された厚さに基づいて推定されてよい。
【００４５】
力を仮想的に識別及び／又はテストすることは、患者の口の中で使用される製品、例えば、アライナ、アンカ、アタッチメントなどの歯科器具の最適化に利用されてよく、潜在的には、器具表面（例えば、ディンプル、リッジ、厚さ、形状、方向等）、器具材料特性、及び器具と歯との相互作用の最適化に利用されてよい。１つ以上のかかる力を仮想的に識別及びテストすることにより、ユーザは、歯科器具から歯群にかかっている力を識別し、所望の力が歯に作用して歯が処置計画の特定経路に沿って移動するように、歯科器具の形状及び／又は位置を最適化することが可能である。
【００４６】
歯にかかる力を仮想的にテストすることは、歯にかかる力の大きさ、及び力がかかる１つ以上の方向を特定する上でも有用であり得る。この情報は、歯にかかる力が、歯を移動させる為に必要な力及び／又は方向に最も近くなるように、歯科器具の形状及び／又は位置決めを決定することに用いられてよい。
【００４７】
図２は、本開示の１つ以上の実施形態による、歯の３次元モデルの一例（例えば、ＩＯＤ２００）、器具２０４、及び、歯２００にかかる力を識別する為のユーザインタフェース２０８の一例を示す。歯のモデルは、ＩＯＤ２００であってよく、或いは、処置計画の特定の歯経路セグメントにある歯の位置（例えば、処置計画の開始位置に続く位置）であってもよい。例えば、処置計画の各歯経路セグメントは、対応する歯科器具、又は、その歯経路セグメントの後続位置から処置計画の最終位置により近い別の位置へ歯を移動させるように構成された歯科器具を有してよい。
【００４８】
１つ以上の実施形態では、ユーザは、例えば、ＩＯＤ２００に対する処置計画の第１の段階の空洞形状を有する歯科器具２０４を仮想的に配置し、歯科器具の材料特性、特徴、及び／又は歯の形状に基づいて、ＩＯＤ２００に含まれる歯に歯科器具２０４からかけられる実際の力を識別することが可能である。
【００４９】
例えば、器具の材料特性、特徴、及び歯の形状に基づく、歯科器具の弾性変形により、器具にかかる応力の量、各歯にかかる力及び／又はトルク、及び／又は、歯に対するアライナの個々の接触及びそれぞれの相対強度を決定することが可能である。ユーザは、歯科器具及び歯にそれぞれ作用する力を知ることにより、歯科器具に対応する処置計画の初期位置から最終位置へ歯を最も効率よく移動させる為の歯科器具の特徴をより高精度に作成することが可能である。
【００５０】
図３は、本開示の１つ以上の実施形態による、３次元歯科器具の例と、歯科器具及び仮想歯群（例えば、図２のＩＯＤ２００）にかかる力を識別する為のユーザインタフェース３０８の一例とを示す。１つ以上の実施形態では、ユーザは、ＩＯＤ上に歯科器具が配置されたときに歯科器具及び歯にそれぞれかかる力を仮想的に識別することが可能である。
【００５１】
図３に見られるように、ユーザインタフェース３０８には、３つの３次元歯科器具が表示されている。第１の歯科器具３１０は、ＩＯＤ上に配置された歯科器具に作用する内部応力の大きさを示す。この応力の大きさは、淡い多数のドットから、より濃い多数のドットに至るスケールとして示されている。例えば、歯科器具３１０の、応力が小さい領域は、淡い多数のドットで示されており、歯科器具３１０の、応力が大きい領域は、より濃い多数のドットで示されている。
【００５２】
ユーザインタフェース３０８内の第２の歯科器具３１２は、各歯にかかる力及びトルクを示す。ベクトル３１４は、歯科器具から歯にかかる力を表すことが可能である。更に、ベクトル３１６は、歯科器具から歯にかかるトルクを表すことが可能である。これらのベクトルは、力、トルク、及び／又はそれぞれの大きさを表すことが可能である。
【００５３】
ユーザインタフェース３０８内のダイオードの第３の歯科器具３１８は、歯に対する歯科器具の個々の接触及びそれぞれの接触の相対強度を示す。例えば、矢印３２０は、歯科器具が歯と接触している場所における局所的な力の方向及び大きさを示すことが可能である。
【００５４】
歯科器具及び歯に作用する実際の力を識別することにより、実際の力が、ここで詳述される所望の力と十分に類似するように、歯科器具及びその歯科器具の形体をユーザが編集することが可能である。
【００５５】
１つ以上の実施形態では、歯科器具から歯にかかる実際の力が識別されると、歯を第１の段階の歯位置に移動させる為に歯科器具によってかけられるべき１つ以上の所望の力が決定される。図４は、本開示の１つ以上の実施形態による、３次元歯モデルの一例と、歯４２２にかけられる所望の力及びトルクを決定する為のユーザインタフェース４０８の一例とを示す。
【００５６】
１つ以上の実施形態では、ユーザは、歯科器具又は他の器具構造（例えば、物理的形体４２１−１）の形状及び／又は配置を仮想的にテストし、その形状又は配置を調節し、最良の結果又は最も満足のいく結果が得られるまで移動を再試行してよい。
【００５７】
歯４２２のモデルは、歯４２２の移動の為の所望の力成分及びトルク成分を表す矢印４２６−１及び４２６−２を含む。例えば、矢印４２６−１及び４２６−２は、移動の為の理想的な力成分及びトルク成分を表してよい。
【００５８】
歯４２２のモデルは又、一連の物理的特徴及び／又は器具特徴が与えられた場合に、歯の表面形体４２４−１（例えば、歯科器具、ディンプル等）、及び所望の形体力の方向及び／又は大きさを表すことが可能な矢印４２４−２を含む。１つ以上の形体（例えば、形体４２４−１）が、矢印４２４−２で表されうる力及び／又はトルクを歯４２２にかけることが可能である。
【００５９】
歯モデル及びユーザインタフェース４０８においては、形体４２４−１を歯４２２の上に配置することが可能な候補場所４２８も利用可能であってよい。歯、及び歯科器具の形体は、ここで詳述されるように、ユーザによる編集が可能であってよい。
【００６０】
１つ以上の実施形態では、１つ以上の歯を移動させる為の所望の力が識別されたら、歯科器具の材料特性、特徴、及び歯の形状に基づいて歯を所望の歯位置に移動させるように、所望の力に達する為のアライナの空洞形状及び／又は位置が最適化されてよい。アライナの最適化された空洞形状及び／又は位置を設計することは、歯を第１の段階の歯位置に移動させる為の所望の力に達するまで歯科器具の仮想的なテスト及び調節を繰り返すことを含んでよい。
【００６１】
図５は、本開示の１つ以上の実施形態による、３次元歯モデルの一例と、歯５２２にかけられる力をテストする為のユーザインタフェース５０８の一例とを示す。実施形態によっては、ユーザは、実際の患者の口、又はタイポドントからデータを取得し、処置計画の一部分において、歯を１つの位置から別の位置に移動させる為に必要な力を決定することが可能である。タイポドントは、（例えば、理想化された歯形状のレファレンスライブラリにある）幾つかの理想的な歯形状を含む仮想歯モデルを意味してよい。
【００６２】
実例データの使用は、例えば、特定の不正咬合によって位置決めされている特定の歯に対して特定の移動を実施する為に歯科器具が必要とされてよい場合に有用である可能性がある。実施形態によっては、ユーザは、作成又は変更する歯科器具（例えば、器具、アライナ、ディンプル等）の物理パラメータを、位置及び方向ウィンドウ５３０に入力してよい。
【００６３】
例えば、ユーザは、そのようなパラメータとして、内側歯５２２の長さ５３２、幅５３４、隆起５３６、深さ５３８、アクティベーション角度５４０、及び非アクティブ面のアクティベータオフセット５４２を入力してよい。実施形態によっては、本システムは、ユーザが他の設定、例えば、等値面グラディエント幅５４４及びボクセルサイズ５４６等を入力することを可能にするように構成されてよい。各種実施形態では、ユーザは、歯５２２を番号又は他の何らかの識別子で識別することを選択してよく、その場合は、ボックス５４８のようなドロップダウンボックスで識別子を入力又は選択してよい。ユーザは又、歯科器具の中心、及びアクティブ面に関するパラメータ（例えば、パラメータ５５０及び５５２）を入力することを選択してもよい。
【００６４】
実施形態によっては、歯の仮想モデルが３次元表示されるユーザインタフェース（例えば、ユーザインタフェース５０８）が提供される。歯にかかる力及び力のモーメントが決定されたら、ユーザにとって有用となりうる、力に関する情報の中でも特に、それらの情報をユーザインタフェースに表示することが可能である（例えば、所望の力又は応力の方向及び／又は大きさを示すベクトル矢印として表示することが可能である）。
【００６５】
ベクトル矢印５２６−１及び５２６−２は、歯５２２を移動させる為の所望の（例えば、理想的な）力及び／又はトルクを表すことが可能であり、ベクトル矢印５５４は、形体５２４−１によって歯５２２にかけられる力及びトルクを表すことが可能である。ベクトル矢印５２４−２は、一連の形体（例えば、歯科器具、ディンプル等）が与えられた場合に、所望の（例えば、最適な）形体力の方向及び大きさを表すことが可能である。
【００６６】
処置計画の事例データを分析することにより、特定の歯の、第１の位置（例えば、初期位置、又は、後続位置より前の中間位置）から後続の（例えば、所望の）位置までの移動を決定することが可能である。そして、この情報を、提案された歯科器具に対する力の分析、又は他の、アライナ関連の移動分析に利用することが可能である。
【００６７】
実施形態によっては、歯にかかる力を仮想的にテストする為に、歯科器具又は他の、歯の移動に関連するアイテムを作成及び／又は変更するツールを利用してよい。これらのアイテムは、歯形状及び処置計画データの１つ以上のライブラリ（例えば、タイポドント、実際の患者の歯のデータ、及び／又は処置計画データ）、歯科器具形状、使用可能な取り付け材料に関するデータ、及び／又はアライナ、歯、及び／又は口構造の他の特徴に関するデータを含んでよい。
【００６８】
これらのアイテムは又、歯科器具又は他の、歯の移動に関連するアイテムの形状を変更する編集ツールを含んでもよい。例えば、好適なツールとして、製図及び／又はコンピュータ支援設計のソフトウェアアプリケーションの観点から典型的に与えられるものが考えられる。
【００６９】
前述のように、実施形態によっては、実際の力と所望の力との違い（例えば、所望の力及び実際の力の両方の力ベクトル及び／又は大きさベクトル）をユーザが認識することができるように、所望の力及び実際の力が仮想モデル上に示されてよい。このことは、例えば、ユーザが違いを認識し、歯科器具又は他の、歯の移動に関連するアイテムの形状又は位置を調節することを可能にすることによって、有用となりうる。その後、実際の力を再計算及び／又は図示することにより、修正された形状及び／又は位置の、修正された力が示されてよい。
【００７０】
同じく上述のように、実施形態によっては、複数の計算された位置及び／又は形状が図示されてよい（例えば、第１の位置及び第２の位置から発生する力をまとめて図示してよく、場合によっては、所望の力とともに図示してよい）。このことは、例えば、第１の位置から第２の位置への変化がどのように力に作用したかを識別する際に、有用となりうる。又、第１の位置から第２の位置への変化によって、発生する力が所望の力により近づくように調節されつつあるかどうかを識別することも有用でありうる。
【００７１】
歯の移動に関して定量化されうる１つの力は、第１の位置から第２の位置への歯の全移動に関連することに注意されたい。しかしながら、力の計算によっては、歯肉及び骨の相互作用に起因する力も組み込まれてよく、それゆえ、実施形態によっては、様々な段階の移動に関連する力が決定されてよく、例えば、骨破壊に必要な初期の力が、骨の再構築が行われてからの移動に必要な力に対して決定されてよい。例えば、実施形態によっては、第１の位置から第２の位置への移動は、歯の移動開始を可能にするのに十分な力を計算することによって決定されてよい（例えば、第１及び第２の位置は、相対的に近接又は隣接していてよく、従って、その移動を生み出す力は、歯の移動開始に必要な力ということになる）。
【００７２】
歯肉構造又は骨構造が関与するモデリング手法は、例えば、根構造、及び／又は顎骨及び／又は歯肉の構造をモデリングすることにより、達成可能である。これは、例えば、患者データ及び／又はタイポドントデータを用いて達成可能である。
【００７３】
実施形態によっては、歯の質量中心が計算されてよく、この質量中心に力（例えば、所望の力）が関連付けられてよい。実施形態によっては、回転中心が計算されてよく、この回転中心に力が関連付けられてよい。
【００７４】
実施形態によっては、歯の上にアタッチメントを配置することが可能な候補配置領域５２８が識別されてよい。この情報は、ソフトウェアにプログラムされた経験データを通して取得されてよく、且つ／又は、当該ユーザ又は複数のユーザによって入力されてよい。更に、これは、生成される力に基づいて計算されてよい。
【００７５】
例えば、実施形態によっては、生成される力は、ユーザによって選択された、歯の上に配置されるアタッチメントに関して決定されてよく、候補配置領域５２８は、そのアタッチメントを歯の上に配置する場所として識別されてよい。候補配置領域５２８は、例えば、アタッチメントの配置が、所望の結果に対する閾値近接範囲に収まる特定の結果をもたらす場所に基づいてよい。実施形態によっては、歯科器具の形状及び／又は方向が変化した場合には、候補配置領域が再計算されてよい。
【００７６】
候補配置領域５２８は、例えば、取り付けが実際に行われうる領域に基づいてよい（例えば、歯のうちの、アタッチメントが歯に十分粘着する部分であって、歯に取り付けられる形状になっていない歯面や、歯肉の下方にあまりにも離れている歯面のような構造によって、アタッチメントが外れたり、邪魔されたりしない部分に基づいてよい）。この計算は、経験データを通して、又は、歯及び／又は使用材料の１つ以上の特性（例えば、歯面の粘着特性、粘着材料の粘着特性、歯科器具材料の粘着特性、アタッチメントの粘着面の形状、及び／又は歯の表面形状等）に基づいて決定されてよい。
【００７７】
例えば、候補配置領域５２８は、端部領域、過度に湾曲した面、及び／又は起伏のある面を含まなくてよい。これは、それらの面に対する粘着が困難な状況がありうる為である。歯の一部の領域は、使用することが妥当ではない場合がある。これは、特定の領域が器具の表面と適切に関連付けられない為であり、従って、実施形態によっては、関連付け情報及び／又は表面情報を、候補配置領域の決定に用いてよい。
【００７８】
例えば、不適切な関連付けとして挙げられるのは、例えば、特に、隣接する歯に不必要に接近又は接触するように計算された器具位置、隣接する歯、及び／又は候補配置領域を囲む領域に悪影響を及ぼす器具位置、アタッチメントと、アライナなどの別の器具との間に適切な嵌合を与えず、且つ／又は、アライナ及び／又は器具の周囲の領域に悪影響を及ぼす位置などである。器具の表面との不適切な関連付けとして挙げられるのは、例えば、特に、器具の取り付けの為の安定した接着面が歯の表面に設けられないことである。
【００７９】
実施形態によっては、候補配置領域５２８は、特定の条件（例えば、器具の形状及び／又はタイプ、接着材料、器具の材料等）が変化すると変化しうる点で「動的」であってよい。例えば、特定形状のアタッチメントが、歯の第１の領域に配置された場合に、歯の表面と接着される面に対して、おそらく異なる表面形状を有する第２の形状を有する第２のアタッチメントより好ましい結果を有しうる為、候補配置領域は変更されてよく、ユーザインタフェースは、その変化をユーザに示してよい。
【００８０】
本明細書に記載のように、１つ以上の実施形態では、ユーザは、ＩＯＤに対して、器具などの歯科器具を仮想的に配置して、その器具に作用する力を識別することが可能である。例えば、器具に作用する力を識別することにより、器具が緩むかどうかを判定し、そのような緩みがどこで発生するかを特定することが可能である。このことは、例えば、緩みを低減又は解消する為に器具を補強しなければならない場所を識別することにおいて有用となりうる。
【００８１】
図６は、本開示の１つ以上の実施形態による、歯にかかる力を仮想的に識別する為のシステムを示す。図６に示されたシステムにおいて、このシステムは、幾つかのコンポーネントが結合されたコンピューティング装置６５６を含む。コンピューティング装置６５６は、プロセッサ６５８及びメモリ６６０を含む。メモリ６６０は、ここで説明されるデータ６６２及び実行可能命令６６４を含む様々なタイプの情報を含んでよい。
【００８２】
実施形態によっては、メモリ及び／又はプロセッサは、コンピューティング装置６５６上に配置されてよく、或いは、コンピューティング装置６５６の外部に配置されてもよい。従って、図６の実施形態に示されているように、システムは、ネットワークインタフェース６６６を含んでよい。そのようなインタフェースは、ネットワーク接続された別のコンピューティング装置での処理を可能にしてよく、或いは、そのような装置は、患者に関する情報、又は本明細書において与えられる様々な実施形態とともに使用される実行可能命令を取得する為に使用されてよい。
【００８３】
図６の実施形態に示されているように、システムは、１つ以上の入出力インタフェース６６８を含んでよい。そのようなインタフェースは、コンピューティング装置を１つ以上の入力装置又は出力装置に接続する為に使用されてよい。
【００８４】
例えば、図６に示された実施形態では、システムは、スキャン装置６７０、カメラドック６７２、入力装置６７４（例えば、キーボード、マウス等）、表示装置６７６（例えば、モニタ）、プリンタ６７８、及び１つ以上の他の入力装置との接続性を含んでよい。入出力インタフェース６６８は、データ記憶装置（例えば、メモリ６６０）に記憶可能な、患者の歯の状態のデジタル歯モデルを表すデータを受信してよい。
【００８５】
実施形態によっては、スキャン装置６７０は、患者の歯の状態の１つ以上の物理モールドをスキャンするように構成されてよい。１つ以上の実施形態では、スキャン装置６７０は、患者の歯の状態を直接スキャンするように構成されてよい。スキャン装置６７０は、データをアプリケーションモジュール６８０に入力するように構成されてよい。
【００８６】
カメラドック６７２は、デジタルカメラや印刷写真スキャナなどのイメージング装置（例えば、２次元イメージング装置）からの入力を受信してよい。イメージング装置からの入力は、データ記憶装置（例えば、メモリ６６０）に記憶されてよい。
【００８７】
プロセッサ６５８は、仮想歯モデルをディスプレイ６７６に（例えば、プロセッサ６５８上で実行されていてディスプレイ６７６に表示されているＧＵＩに）視覚表示することを指示するように構成されてよい。このＧＵＩは、処置担当者又は他のユーザが、処置目標の入力、目標仮想歯モデル６０２の作成、及び／又は、所望又は実際の歯科器具パラメータの入力を行うことを可能にするように構成されてよい。このＧＵＩを介して受信された入力は、データとしてプロセッサ６５８に送信されてよく、且つ／又は、メモリ６６０に記憶されてよい。
【００８８】
そのような接続性によって、様々なタイプの情報の中でも特にデータ及び／又は命令の入力及び／又は出力が可能であってよい。実施形態によっては、１つ以上のネットワークにおける様々なコンピューティング装置の間に分散されてよいが、図６に示されたようなシステムは、本明細書で説明されている情報の捕捉、計算、及び／又は分析を可能にする上で有用でありうる。
【００８９】
データ記憶装置（例えば、メモリ６６０）と関連付けられているプロセッサ６５８は、データ及び／又はアプリケーションモジュール６８０と関連付けられてよい。メモリ６６０と関連付けられているプロセッサ６５８は、データを記憶及び／又は利用したり、且つ／又は、命令を実行したりすることにより、歯にかかる力を仮想的にテストする幾つかのアプリケーションモジュールを提供することが可能である。
【００９０】
そのようなデータは、初期仮想歯モデル６００及び目標仮想歯モデル６０２を含んでよい。そのようなアプリケーションモジュールは、作成モジュール６８２、確認モジュール６８４、識別モジュール６８６、及び／又は表示モジュール６８８を含んでよい。
【００９１】
計算モジュール６８４は、目標仮想歯モデル６０２を実現する為の、歯科器具の点接触力の所望の位置、所望の方向、及び所望の相対的な大きさを計算するように構成されてよい。更に、計算モジュールは、歯科器具にかかる所望の力を、歯科器具の材料特性、特徴、及び歯の形状に基づいて決定することが可能である。
【００９２】
作成モジュール６８２は、処置計画に基づいて歯科器具を仮想的に作成するように構成されてよい。例えば、作成モジュール６８２は、歯を初期仮想歯モデル６００から目標仮想歯モデル６０２まで移動させるように構成された複数の歯科器具（器具など）を作成することが可能であり、各器具は、歯を、初期仮想歯モデル６００から目標仮想歯モデル６０２までの経路のうちの一部分にわたって移動させるように構成されている。実施形態によっては、１つの歯科器具で、歯を目標仮想歯モデル６０２まで移動させることが可能である。
【００９３】
識別モジュール６８６は、作成された歯科器具及び歯にかかる実際の力を識別し、歯科器具が、初期仮想歯モデルに含まれる歯に所望の力パラメータを適用していることを確認するように構成されてよい。例えば、識別モジュール６８６は、仮想的に作成された歯科器具をテストし、歯科器具が所望の位置、方向、相対的大きさの点接触力、所望の量の応力、及び所望の個別接点を有することを確認することが可能である。
【００９４】
表示モジュール６８８は、仮想的に作成された歯科器具及び点接触力を表示するように構成されてよい。表示モジュール６８８は、その情報をディスプレイ装置６７６に表示するように構成されてよい。
【００９５】
図７は、本開示の１つ以上の実施形態による、歯にかかる力を識別する方法を示すフローチャートである。７９０で、歯の初期仮想歯列矯正データ（ＩＯＤ）が受信される。
【００９６】
ＩＯＤは、様々な様式で受信されてよく、様々な情報を含んでよい。たとえば、ＩＯＤは、歯茎構造及び口の骨構造を、初期の１つ以上の歯のモデルとともに含んでよい。
【００９７】
直接且つ／又は間接的な構造光、Ｘ線、３次元Ｘ線、レーザ、破壊的スキャン、コンピュータ支援断層画像及び／又はデータ、磁気共鳴画像、口内スキャン技術、写真復元、及び／又は他のイメージング技術を用いて、患者の歯をイメージングしてデジタルデータを取得してよい。ＩＯＤは、口全体の歯構成から１本の歯まで、口の任意の部分を含んでよい。
【００９８】
患者の１つ以上の歯のポジティブモデル及び／又はネガティブ型を、Ｘ線、レーザスキャナ、破壊的スキャナ、構造化光、及び／又は他のスキャンシステムを使用してスキャンして、ＩＯＤ用データを生成してよい。実施形態によっては、スキャンシステムで生成されたデータは、データ内での画像のマニピュレーションに使用されるソフトウェアに適合する他のフォーマットに変換されてよい。
【００９９】
７９２で、仮想ＩＯＤに含まれる、歯の処置計画の所望の歯位置が受信される。所望の位置は、処置担当者及び／又は患者が選択してよい。所望の位置は、歯の位置決めが同様であった以前の患者に使用された位置であってもよい。
【０１００】
７９４で、所望の歯位置に到達する為に歯にかけられるべき所望の力及び／又はトルクが計算される。この力及び／又はトルクは、歯科器具（例えば、器具、ディンプル等）を使用してかけることが可能である。この所望の力及び／又はトルクにより、前述の幾つかの作成ツールを使用して、歯科器具を仮想的に作成することが可能であり、これらの作成ツールは、歯科器具、又は他の、歯の移動に関連するアイテムの形状を変更する編集ツールを含む。７９６で、歯を初期位置から所望の位置まで移動させる為の所望の力及びトルクに達するまで、歯科器具が最適調節されてよい。
【０１０１】
実施形態によっては、患者、処置担当者、及び／又は他のユーザによって選択された歯科器具によって生成される実際の力が算出されてよい。この実際の力に基づいて、歯の上の、歯科器具の配置範囲が選択されてよい。
【０１０２】
歯の上の、歯科器具の配置範囲は、実際の力を算出せずに決定されてもよい。歯にかけられるべき所望の力及びトルクは、算出された実際の力と比較されてよく、その結果は、ユーザインタフェースからユーザに提示されてよい。
【０１０３】
これは、例えば、ユーザがその差を認識して、歯科器具、又は他の、歯の移動に関連するアイテムの形状又は位置を調節することを可能にすることにより、有用となりうる。実際の力を再計算及び／又は図示することにより、修正された形状及び／又は位置の修正された力を示すことが可能である。
【０１０４】
例えば、歯科器具が所望の結果、処置目標、又はモデルに到達した場合には、新しい制約条件で、点接触力の所望の位置、所望の方向、及び／又は所望の相対的大きさを再計算してよい。所望の結果が得られない場合も、歯科器具を別の形状で再作成してよい。
【０１０５】
７９８で、所望の力を発揮する材料特性が与えられて最適化された成分を含むアライナ構造要素が設計される。歯にかかる力及び／又は力のモーメントが決定されたら、これらは、ユーザにとって有用となりうる、力に関する他の情報とともに、ユーザインタフェースに表示されてよい（例えば、これらは、所望の力の方向及び／又は大きさを示すベクトル矢印として表示されてよい）。
【０１０６】
歯及び歯科器具にかかる力を仮想的に識別することは、様々な理由により有用となりうるものであり、例えば、現実世界の力情報、歯のデータ、及び／又は他の構造データを利用して、歯科器具又は他の器具形体の配置位置及び／又は潜在的形状を計算する際に、実際の患者又は患者群においてこれらの繰り返しの全てを実際にテストする必要があるわけではないという理由により有用となりうる。これらの結果は、歯のより正確な移動を含むことが可能であり、従って、特に、処置時間の短縮と患者の満足度の向上につながることが可能である。
【０１０７】
これらの実施形態は、当業者であれば本開示の１つ以上の実施形態を実施することが可能であるように、十分詳細に説明されている。なお、当然のことながら、他の実施形態も利用されてよく、本開示の範囲から逸脱しない限り、プロセス変更、電気的変更、及び／又は構造的変更が行われてよい。
【０１０８】
当然のことながら、本明細書の各種実施形態において示された各要素は、追加、交換、結合、及び／又は除去されることにより、本開示の幾つかの更なる実施形態を提供することが可能である。図面に示された各要素の比率及び相対尺度は、本開示の実施形態を例示することを意図したものであり、制限的な意味に解釈されてはならない。
【０１０９】
本明細書で用いられた「ａ」又は「幾つかの（ａ  ｎｕｍｂｅｒ  ｏｆ）」何かは、１つ以上のそのような何かを意味するものであってよい。例えば、「幾つかのコンピューティング装置（ａ  ｎｕｍｂｅｒ  ｏｆ  ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅｓ）」は、１つ以上のコンピューティング装置を意味してよい。
【０１１０】
本明細書では特定の実施形態を図示及び説明してきたが、当業者であれば理解されるように、同じ技術を達成するように計算された構成であれば、示されたそれらの特定実施形態の代わりに用いられてよい。本開示は、本開示の各種実施形態のあらゆる適応及び変形を包含するものとする。
【０１１１】
上述の説明は、制限的ではなく例示的に行われていることを理解されたい。上述の実施形態同士を組み合わせること、並びに、本明細書に具体的な説明がない他の実施形態についても、当業者にとっては、上述の説明を読むことにより、明らかであろう。
【０１１２】
本開示の各種実施形態の範囲は、上述の構造及び方法が使用される他のあらゆる応用を包含する。従って、本開示の各種実施形態の範囲は、添付の特許請求の範囲、並びに、そのような特許請求の範囲が権利付与される全範囲の等価物を基準にして決定されなければならない。
【０１１３】
上述の「発明を実施するための形態」では、本開示を整理してわかりやすくする為に、各種特徴が、図面に示された幾つかの例示的実施形態にまとめられている。この開示方法は、本開示の実施形態が、各特許請求項で明示的に述べられている特徴よりも多くの特徴を必要とするという意図を反映するものとして解釈されてはならない。
【０１１４】
むしろ、後述の特許請求の範囲に反映されるように、発明の主題は、開示された１つの実施形態の全ての特徴より少ない特徴にある。従って、以下の特許請求の範囲は、本明細書の「発明を実施するための形態」に組み込まれており、各特許請求項は、個別の実施形態として独立している。
【０１１５】
〔付記１〕
コンピューティング装置に実装され、歯にかかる力を仮想的に識別する方法であって、
歯のデータを含む初期歯列矯正データ（ＩＯＤ）を受信するステップと、
前記ＩＯＤから仮想歯群を作成するステップと、
歯科器具材料の特性及び特徴のうちの少なくとも１つを含む歯科器具情報を受信するステップと、
前記歯科器具情報から形成された歯科器具を前記仮想歯群の上に仮想的に配置するステップと、
前記ＩＯＤからの情報と前記歯科器具情報とに基づいて、前記歯にかけられる１つ以上の力を決定するステップと、
を含む方法。
〔付記２〕
前記歯科器具の材料特性、特徴、及び口腔特性のうちの少なくとも１つに基づいて、歯を第１の段階の歯位置に移動させる為の所望の力に達するまで前記歯科器具の形状及び位置の仮想的なテスト及び調節を繰り返して、前記歯を前記第１の段階の歯位置に移動させるための所望の結果に達することにより、最適化された歯科器具を設計するステップを含む、請求項１に記載の方法。
〔付記３〕
１つ以上の歯にかけられる前記１つ以上の力と、前記所望の力とを、ユーザインタフェースに表示するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
〔付記４〕
１つ以上の所望の力を、対応する、推定された実際の力と比較し、結果をユーザインタフェースに表示するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
〔付記５〕
前記所望の力及び前記推定された実際の力は、歯と歯科器具との間の接触点、前記歯科器具の点接触力の相対的大きさ、前記歯科器具に対する応力の大きさ、及び前記歯科器具の個々の接触のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
〔付記６〕
前記処置計画は、複数の歯科器具を有し、前記器具は、アライナ及びアタッチメントを含む、請求項１に記載の方法。
〔付記７〕
前記所望の力パラメータを決定することは、患者の口、タイポドントデータ、及びスキャンされた歯科器具データのうちの少なくとも１つからのデータを含む、請求項１に記載の方法。
〔付記８〕
前記歯科器具の材料特性及び特徴は、前記歯科器具の厚さ、前記歯科器具内のディンプル、補強構造、及び前記歯科器具の組み立てに使用される材料の強度を含む、請求項１に記載の方法。
〔付記９〕
歯にかかる力を仮想的に識別するシステムであって、
プロセッサと、
前記プロセッサによって実行可能な命令を有するメモリと、を備えて、
患者の歯の初期歯列矯正データ（ＩＯＤ）を受信することと、
処置計画を表す前記ＩＯＤに基づいて前記歯の仮想目標歯モデルを識別することと、
前記処置計画において利用される１つ以上の仮想的に作成された歯科器具を識別することと、
前記処置計画の特定セグメントの最終位置を達成する為の、歯科器具の１つ以上の所望の力パラメータを計算することと、
前記仮想的に作成された歯科器具によって生成されて１つ以上の歯にかけられる実際の力を推定し、前記仮想的に作成された歯科器具が所望の力パラメータを前記１つ以上の歯にかけていることを確認することと、を行う、
システム。
〔付記１０〕
前記所望の力パラメータ及び前記推定された実際のかかる力は、前記歯科器具の点接触力の相対的大きさ、前記歯科器具に対する応力の大きさ、及び前記歯科器具の個々の接触のうちの少なくとも１つを含む、請求項９に記載のシステム。
〔付記１１〕
前記点接触力の相対的大きさは、方向及び大きさを示す、力及びトルクのベクトル矢印としてユーザインタフェースに表示される、請求項１０に記載のシステム。
〔付記１２〕
前記歯科器具に対する前記応力の大きさは、カラースケールとしてユーザインタフェースに表示される、請求項１０に記載のシステム。
〔付記１３〕
前記歯科器具の前記個々の接触は、矢印として表示される、請求項１０に記載のシステム。
〔付記１４〕
前記仮想的に作成された歯科器具にかかる前記推定された実際の力は、ユーザインタフェースに表示される、請求項９に記載のシステム。
〔付記１５〕
歯の形状、器具の形状、器具の特徴、取り付け材料の特徴、歯の構造、及び口の構造のうちの少なくとも１つを含むデータのライブラリを含む、請求項９に記載のシステム。
〔付記１６〕
プロセッサによって実行可能であって、歯にかかる力を仮想的に識別する方法をコンピューティング装置に実行させる実行可能命令を有する、コンピューティング装置可読な永続的媒体であって、前記方法は、
歯の初期歯列矯正データ（ＩＯＤ）を受信するステップと、
前記ＩＯＤに含まれる前記歯についての処置計画の所望の歯位置を受信するステップと、
前記所望の歯位置に到達する為に前記歯にかけられるべき所望の力及び所望のトルクを計算するステップと、
前記所望の歯位置まで歯を移動させる為の、歯科器具の最適化された形状及び位置を設計するステップと、を含む、
媒体。
〔付記１７〕
前記歯科器具の最適化された形状及び位置を設計する前記ステップは、
前記歯科器具によって前記歯にかけられる推定された実際の力及びトルクを計算することと、
前記所望の力及びトルクを、前記推定された実際の力及びトルクと比較することと、
前記比較に基づいて前記歯科器具の仮想的なテスト及び調節を繰り返すことにより、特定の歯を初期位置から所望の位置まで移動させる為の前記所望の力及びトルクへの到達を試行することと、を含む、
請求項１６に記載の媒体。
〔付記１８〕
前記所望の力及び前記所望のトルクをユーザインタフェースに表示することと、
前記歯科器具によって前記歯にかけられる前記推定された実際の力及びトルクを前記ユーザインタフェースに表示することと、
を更に含む、請求項１７に記載の媒体。
〔付記１９〕
前記所望の力及びトルクが得られない場合には、前記歯科器具の位置、形状、及び方向のうちの１つが、前記ユーザインタフェースを介して前記ユーザによって修正される、請求項１７に記載の媒体。
〔付記２０〕
位置、形状、及び方向のうちの１つが新しく計算され、前記ユーザインタフェースを介して前記ユーザに提案される、請求項１６に記載の媒体。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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