(57)【要約】【課題】治療分析の方法、歯列矯正リテーナーの製作方法など、歯科手技のために患者の口腔構造を表わすデジタルデータを使用した方法を提供する。【解決手段】本願発明は、患者の歯、及びその歯に結合された歯列矯正装具のデジタルファイルを取得し、次にデータファイルからのデータと、装具の下にある歯の表面を表わす他のデータとを組み合わせて、歯科患者の歯列の仮想モデルを提供する。この仮想モデルは、患者の現在の歯列の物理的モデルを作製するのに有用であり、例えば、歯列矯正リテーナーを作るために使用することができる。有利なことに、このリテーナーは、歯列矯正装具を患者の歯から取り外す前に製作することができ、患者の歯が口腔内の望ましい位置に達し次第すぐに、使用することができる。【選択図】図１
2014097422.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の歯の表面を表わす第１データと、前記歯の表面に隣接する前記患者の歯の特定領域に結合された数多くの歯列矯正装具を表わす第２データと、を含む、前記患者の口腔構造のデジタルデータファイルを取得する工程と、
前記特定領域にある前記患者の歯の表面の少なくとも一部分を表わす第３データを取得する工程と、
前記第１データの少なくとも一部分と前記第３データの少なくとも一部分とを組み合わせて、前記装具の少なくとも一部分が除去された前記患者の歯の仮想歯列モデルを提供する工程と、
を含む、仮想歯列モデル作製方法。
【請求項２】
前記第３データが、歯に歯列矯正装具を結合する前の時点での前記患者の口腔構造を表わす、請求項１に記載の仮想歯列モデル作製方法。
【請求項３】
前記第１データが特定位置における前記歯を表わし、前記第３データが、前記第１データによって表わされる前記患者の歯の位置とは少なくとも部分的に異なる位置にある前記患者の歯を表わす、請求項２に記載の仮想歯列モデル作製方法。
【請求項４】
前記第３データが、最適一致法アルゴリズムの使用により取得される、請求項１に記載の仮想歯列モデル作製方法。
【請求項５】
前記第３データが、モデル歯構造のデータを含むライブラリから供給される、請求項１に記載の仮想歯列モデル作製方法。
【請求項６】
前記仮想歯列モデルを使用した前記患者の歯列の物理的モデルを製造する処理を更に含む、請求項１に記載の仮想歯列モデル作製方法。
【請求項７】
前記患者歯列の物理的モデルを製造する処理が、ラピッドプロトタイピングプロセスを使用して実施される、請求項６に記載の仮想歯列モデル作製方法。
【請求項８】
前記患者歯列の物理的モデルを製造する処理が、前記仮想歯列モデルを使用することによって実施され、これにより前記物理的モデルのためのメス型が製造される、請求項６に記載の仮想歯列モデル作製方法。
【請求項９】
前記メス型を製造する処理が、ラピッドプロトタイピングプロセスを使用して実施される、請求項８に記載の仮想歯列モデル作製方法。
【請求項１０】
前記の第１データの少なくとも一部分と前記の第３データの少なくとも一部分とを組み合わせる処理に、前記デジタルデータファイルから前記第２データの少なくとも一部分を除去する処理が含まれる、請求項１に記載の仮想歯列モデル作製方法。
【請求項１１】
患者の歯の表面を表わす第１データと、前記歯の表面に隣接する前記患者の歯の特定領域に結合された数多くの歯列矯正装具を表わす第２データと、を含む、前記患者の口腔構造のデジタルデータファイルを取得する工程と、
前記特定領域にある前記患者の歯の表面の少なくとも一部分を表わす第３データを取得する工程と、
前記第１データの少なくとも一部分と前記第３データの少なくとも一部分とを使用して、前記装具の少なくとも一部分が除去された前記患者の歯列の物理的モデルを製造する工程と、
前記物理的モデルを使用してリテーナーを製作する工程と、
を含む、歯列矯正リテーナー製作方法。
【請求項１２】
前記第１データの少なくとも一部分と前記第３データの少なくとも一部分とを使用して物理的モデルを製造する処理が、ラピッドプロトタイピングプロセスを使用することによって少なくとも一部分が実施される、請求項１１に記載の歯列矯正リテーナー製作方法。
【請求項１３】
前記第１データの少なくとも一部分と前記第３データの少なくとも一部分とを使用して物理的モデルを製造する処理が、（１）前記ラピッドプロトタイピングプロセスを使用して歯列レプリカを製造する処理と、（２）前記歯列レプリカの印象の型をとる処理と、（３）前記印象を使用して前記物理的モデルを製造する処理と、を含む方法によって実施される、請求項１２に記載の歯列矯正リテーナー製作方法。
【請求項１４】
前記第１データの少なくとも一部分と前記第３データの少なくとも一部分とを使用して物理的モデルを製造する処理が、ラピッドプロトタイピングプロセスを使用することによって前記物理的モデルのメス型を製造する、請求項１２に記載の歯列矯正リテーナー製作方法。
【請求項１５】
前記第３データが、前記第２データを取得した時点よりも前の時点で取得される、請求項１１に記載の歯列矯正リテーナー製作方法。
【請求項１６】
前記第１データが特定位置における前記歯を表わし、前記第３データが前記患者の歯の位置を表わし、このうち少なくとも一部分が前記特定位置とは異なる、請求項１５に記載の歯列矯正リテーナー製作方法。
【請求項１７】
前記第３データが、最適一致法アルゴリズムの使用により取得される、請求項１１に記載の歯列矯正リテーナー製作方法。
【請求項１８】
前記第３データが、モデル歯構造のデータを含むライブラリから供給される、請求項１１に記載の歯列矯正リテーナー製作方法。
【請求項１９】
前記装具が前記患者の歯から外される時よりも前に、前記患者を治療する施術者のオフィスに前記リテーナーを搬送する処理を更に含む、請求項１１に記載の歯列矯正リテーナー製作方法。
【請求項２０】
前記装具が前記患者の歯から外される時よりも前に、前記リテーナーを製作する処理が実施される、請求項１１に記載の歯列矯正リテーナー製作方法。
【請求項２１】
患者の歯に結合されている歯列矯正ブラケットを除去する前の時点で、前記患者の口腔内の表面を表わすデジタルデータを取得する工程と、
前記デジタルデータを改変して、前記ブラケットを表わす前記デジタルデータを実質的に除去する工程と、
前記改変デジタルデータファイルを使用して歯列矯正リテーナーを製作する工程と、
を含む、歯列矯正リテーナー製作方法。
【請求項２２】
前記ブラケットを除去した前記患者の歯列の物理的モデルを製造する処理を更に含む、請求項２１に記載の歯列矯正リテーナー製作方法。
【請求項２３】
前記物理的モデルを製造する処理が、ラピッドプロトタイピングプロセスを使用することによって少なくとも一部分実施される、請求項２２に記載の歯列矯正リテーナー製作方法。
【請求項２４】
前記物理的モデルを製造する処理が、（１）前記ラピッドプロトタイピングプロセスを使用して歯列レプリカを製造する処理と、（２）前記歯列レプリカの印象の型をとる処理と、（３）前記印象を使用して前記物理的モデルを製造する処理と、を含む方法によって実施される、請求項２３に記載の歯列矯正リテーナー製作方法。
【請求項２５】
前記物理的モデルを製造する処理が、ラピッドプロトタイピングプロセスを使用することによって前記物理的モデルのメス型を製造する、請求項２３に記載の歯列矯正リテーナー製作方法。
【請求項２６】
前記患者の歯から前記歯列矯正ブラケットが除去されるその日のうちに、前記患者に歯列矯正リテーナーを供給する処理を更に含む、請求項２１に記載の歯列矯正リテーナー製作方法。
【請求項２７】
前記歯列矯正ブラケットが前記患者の歯から外されるよりも前に、前記歯列矯正リテーナーの製造する処理が実施される、請求項２１に記載の歯列矯正リテーナー製作方法。
【請求項２８】
コンピューティング装置と、
前記コンピューティング装置上で実行されるソフトウェアと、
を含むシステムであって、前記ソフトウェアが、
患者の歯の表面を表わす第１データと、前記歯の表面に隣接する前記患者の歯の特定領域に結合された数多くの歯列矯正装具を表わす第２データと、を含む、前記患者の口腔構造のデジタルデータファイルを取得する工程と、
前記特定領域にある前記患者の歯の表面の少なくとも一部分を表わす第３データを取得する工程と、
前記第１データの少なくとも一部分と前記第３データの少なくとも一部分とを組み合わせて、前記装具の少なくとも一部分が除去された患者の歯の仮想歯列モデルを提供する工程と、
を含む、システム。
【請求項２９】
プログラム可能なコンピューターに、
患者の歯の表面を表わす第１データと、前記歯の表面に隣接する前記患者の歯の特定の領域に結合された数多くの歯列矯正装具を表わす第２データと、を含む、前記患者の口腔構造のデジタルデータファイルを保存する工程と、
前記特定領域にある前記患者の歯の表面の少なくとも一部分を表わす第３データを保存する工程と、
前記第１データの少なくとも一部分と前記第３データの少なくとも一部分とを組み合わせて、前記装具の少なくとも一部分が除去された患者の歯の仮想歯列モデルを提供する工程と、
を実行させるための指示を含む、コンピューターで読み込み可能な媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯科技法の実施におけるデジタルデータの使用に幅広く関連する。より具体的には、本発明は、仮想歯列モデルの作成方法と、仮想モデルからリテーナーなどの歯列矯正装具の製作方法とに関連する。
【背景技術】
【０００２】
様々な種類の歯列矯正装具が当該技術分野において既知である。歯列矯正装具のいくつかのタイプは、叢生歯、乱杭歯、又は歯並び不良の歯を、口腔内の適切な位置に移動させるための歯列矯正治療に使用される。歯列矯正装具の他のタイプにはリテーナーが挙げられ、これは多くの場合、歯列矯正治療の後に患者の歯の位置を保持するために使用される。
【０００３】
歯列矯正治療は多くの場合、患者の歯に接着剤で固定されるブラケットと呼ばれる小さなスロット入りの装具を使用することによって実施される。弾力性のアーチワイヤが各ブラケットのスロット内に配置され、歯を望ましい位置に動かすようガイドする経路を形成する。アーチワイヤの端部は、多くの場合、患者の大臼歯に固着される、バッカルチューブとして既知の小さな装具に結合される。場合によっては、ブラケット及びバッカルチューブは患者の歯の表面に直接接着されるのではなく、小さな金属製バンドに溶接又は鑞付けされ、このバンドが対応する歯を取り囲む形で固定される。
【０００４】
多くの場合、一組のブラケット、バッカルチューブ及びアーチワイヤが、患者の上歯列弓及び下歯列弓の各々に対して設けられる。ブラケット、バッカルチューブ及びアーチワイヤは一般に、「ブレース」と総称される。多くの場合、ブレースは、１〜２年間の期間にわたって患者に着用される。
【０００５】
ブレースによってもたらされる矯正力の結果、患者の歯が最終的な希望位置に達すると、ブレース（ブラケット、アーチワイヤ、バッカルチューブ及び他の構成要素を含む）が患者の歯から除去される。しかしながら、この時点で患者の歯は多くの場合、比較的移動しやすく、適所に保持されていないと歯列弓の以前の位置方向に移動する傾向があり得る。この理由から、歯列矯正治療の最後に、歯の歯根に沿って十分な骨構造が成長するまでの間、望ましい位置に歯を保持するよう、歯を不動化するために、歯列矯正リテーナーが多くの場合使用される。
【０００６】
歯列矯正リテーナーは一般に、患者の歯の最終的な又は仕上げ位置の外観に似せた、患者の歯の焼石膏又は「ストーン」モデルを使用して、専門の歯科ラボラトリー業者によって製作される。多くの場合、リテーナーはアクリル類、エチレン／プロピレンコポリマー、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、及びポリエチレンテレフタレートなどの熱可塑性樹脂を使用して製造される。熱硬化性アクリル類もまた使用される。歯列矯正リテーナーには多くの場合、歯に連動させるためのワイヤ、ばね及び枠組などの金属製部材も組み込まれる。歯列矯正リテーナーのいくつかのタイプは、食事中など、望ましい時に患者が取り外すことが可能であり、一方他のタイプの歯列矯正リテーナーは、例えば接着剤で定位置に固定される。
【０００７】
特定のタイプの歯列矯正リテーナーは、ストーンモデル上に合わせて曲げたワイヤを配置することで製作される。次に、若干量のアクリル材料をワイヤ部分に沿って配置し、患者の口蓋に隣接して配置するためのリテーナー本体を形成する。アクリルが硬化したら、ストーンモデルからそのリテーナーは取り外され、必要に応じてトリミングされる。リテーナーは次に磨かれ、歯列矯正施術者に納品される。
【０００８】
多くの場合、歯列矯正患者にとっては、ブレースを患者の口から除去してからなるべく早期にリテーナーを装着するのが望ましいとみなされる。このため、患者がまだブレースを着用しているうちに、カスタム成型されたリテーナーの製作を始めることが望ましく、これによって、ブレースが患者の口から取り外された後すぐに、施術者のオフィスでリテーナーを利用することができる。このために、多くの場合、歯列矯正治療の完了見積り日の約１〜２ヶ月前、まだブレースを装着している時に、患者の歯の印象（impression）の型がとられ、これにより患者の歯列のストーンモデルが作成され、カスタム成型されたリテーナーを製作するのに用いられ得る。
【０００９】
しかしながら、ブレースを着用したまま患者の歯の印象の型をとることは、多くの場合困難を伴う。例えば、印象用材料は多くの場合、凹部、虫歯の穴、及びブラケット、バッカルチューブ、及びアーチワイヤの他の構造部分に入り込み、そこで硬化してしまう。印象用材料を患者の口腔構造から取り出すと、印象用材料が歯列矯正装具付近の部分で裂け又は破壊が生じることがあり、これにより、結果として得られるストーンモデルに変形部分が生じ得る。場合によっては、印象用材料の除去により、歯列矯正構成要素の曲がり又は変形が生じること、あるいは構成要素が歯から外れてしまうことがある。
【００１０】
加えて、患者がまだブレースを装着している時に印象の型をとると、結果として得られるストーンモデルは、歯に相当する部分と共に、ブレースに相当する部分も含むことになる。しかしながら、ブレースに相当する部分のストーンモデルは多くの場合、リテーナーの製作に適したストーンモデルを得るために、取り除く必要がある。ストーンブレースの除去は通常、例えば、粗砥ヘッド又は研削ヘッドを備えた手持ち式回転ツールを使用した、単調な手作業プロセスをラボラトリー技術者が行うことによって実行される。残念ながら、この手作業プロセスは、結果として得られるリテーナーのコストと製作時間との両方を増大させる傾向にある。更に、このプロセスでは、技術者に、ストーンブレースを削り取りながら、各歯の失われた表面形状を推測することが求められ、この推測はある程度主観的になる。
【発明の概要】
【００１１】
本発明は、例えば、治療分析の方法、及び歯列矯正リテーナーの製作方法など、歯科手技のために患者の口腔構造を表わすデジタルデータを使用した方法を提供する。ブレースなしの患者の歯を表わす修正データファイル又は新規データファイルを作成するため、歯とブレースとの両方を表わすデジタルデータファイルが取得及び使用される。この後者のデジタルデータファイルは、次に例えば、ブレースなしの患者の歯列の物理的モデルを作製するために使用することができ、これを用いて次に行う歯列矯正リテーナーの製作が促進される。
【００１２】
より詳しくは、本発明は１つの態様において、仮想歯列モデルを作成する方法に関連する。本方法は、
患者の歯の表面を表わす第１データと、歯の表面に隣接する患者の歯の特定の領域に結合された数多くの歯列矯正装具を表わす第２データと、を含む、患者の口腔構造のデジタルデータファイルを取得する工程と、
その特定の領域にある患者の歯の表面の少なくとも一部分を表わす第３データを取得する工程と、
第１データの少なくとも一部分と第３データの少なくとも一部分とを組み合わせて、装具の少なくとも一部分が除去された患者の歯の仮想歯列モデルを提供する工程と、
を含む。
【００１３】
本発明の別の態様は、歯列矯正リテーナーを作製する方法を目的とする。本方法は、
患者の歯の表面を表わす第１データと、歯の表面に隣接する患者の歯の特定の領域に結合された数多くの歯列矯正装具を表わす第２データと、を含む、患者の口腔構造のデジタルデータファイルを取得する工程と、
その特定の領域にある患者の歯の表面の少なくとも一部分を表わす第３データを取得する工程と、
第１データの少なくとも一部分と第３データの少なくとも一部分とを使用して、装具の少なくとも一部分が除去された患者の歯列の物理的モデルを作製する工程と、
物理的モデルを使用してリテーナーを製作する工程と、
を含む。
【００１４】
本発明の別の態様はまた、歯列矯正リテーナー製作の方法に関連する。本方法は、
患者の歯に結合されている歯列矯正ブラケットを除去する前の時点で、歯列矯正患者の口腔内の表面を表わすデジタルデータを取得する工程と、
そのデジタルデータを改変して、ブラケットを表わすデジタルデータを実質的に除去する工程と、
その改変デジタルデータファイルを使用して歯列矯正リテーナーを製作する工程と、
を含む。
【００１５】
本発明のこれら及び他の態様は、下記により詳しく記述され、添付図面に例示されている。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の１つの実施形態による仮想歯列モデルを作成するための方法を示したフローチャート。
【図２】本発明の別の態様による歯列矯正リテーナーを作製する１つの方法を示したフローチャート。
【図３】代表的なコンピューター環境を示すブロック図。コンピューター装置は、この装具の少なくとも一部分を除去した患者の歯の仮想歯列モデルを生成するために、患者の歯を表わすデータと、歯列矯正装具を表わすデータとを受け取る。
【図４】患者の歯及び歯列矯正装具の表面を表わすデジタルデータを得るためのスキャン装置と、歯及び歯列矯正装具を含む患者の口腔構造の代表的な図。
【図５】図４から装具を除去した患者の歯の仮想モデルの代表的な図。
【図６】図５とほぼ同様の図。ただし、コンピューター装置が、装具が以前配置されていた場所の歯の表面を表わすデータを提供する。
【図７】図６に示される仮想歯列モデルを使用して作製された物理的モデルの代表的な図。この患者用のカスタム成型されたリテーナーの製作に使用される構成要素を伴う。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１に示されるフローチャートは、本発明の１つの実施形態による仮想歯列モデルを作成する方法を表わす。患者の口腔構造の第１デジタルデータファイルが得られるが、これは図１のブロック１０で表わされている。この第１データファイルには、患者の歯の表面を表わす第１データと、その歯の表面に隣接する、患者の歯の特定の領域に結合したたくさんの歯列矯正装具を表わす第２データが含まれる。本明細書において使用される「データ」という語は、表面の形状を表わすか又は近似するのに使用することができるデジタル情報を意味する。データの例には、３次元空間のｘ、ｙ、及びｚ座標によって同定される点の集合又は別個の点が含まれ、更に、３次元空間の別個の点を結合するメッシュ若しくは３Ｄ表面を結合するのに使用される三角形、多角形又はその他の構造が含まれる。
【００１８】
典型的に、装具には、歯列矯正ブラケット、歯列矯正バッカルチューブ、及びその他、患者の歯に接着ないしは他の方法で結合される装置が含まれる。歯列矯正装具には、歯を望みの位置に動かすため、ブラケット及びバッカルチューブに結合したアーチワイヤも含まれ得る。他に可能性のある歯列矯正装具には、例えば、クラスＩＩ矯正器、バイトブロック、歯列弓拡張器（arch expander）、及びテンポラリーアンカレッジデバイス（temporary anchorage device）が挙げられる。
【００１９】
ブロック１０で入手された第１デジタルデータファイルは、Brontes Technologies, Inc.（マサチューセッツ州レキシントン）により開発された能動型波面サンプリング（active wavefront sampling）を利用した口腔内スキャナなどの手持ち式口腔内スキャナを使用して取得することができる。他の口腔内スキャナも使用することができる。他のオプションとして、ブロック１０に記載されている第１デジタルデータファイルは、コンピュータートモグラフィー（ＣＴ）スキャナ又は口腔内コンタクトプローブを使用して得ることができる。好ましさは劣るが、更にまた別のオプションとして、ブロック１０に記載されている第１デジタルデータファイルは、装具を付けた状態での患者の歯の印象をスキャンすることによって、又は装具を付けた状態での患者の歯の物理的モデルをスキャンすることによって、又はコンタクトプローブを使用して装具を含む患者の歯のモデルに係合させることによって、得ることができる。モデルのスキャンには任意の好適なスキャン技法、例えば、Ｘ線撮影法、レーザースキャン、光スキャン、能動型波面サンプリング、コンピュータートモグラフィースキャン（「ＣＴスキャン」）、超音波撮像法、及び磁気共鳴映像法（「ＭＲＩ」）などを使用することができる。
【００２０】
図１のブロック１２は、ブロック１０で得られた第１デジタルデータファイルから、歯列矯正装具を表わす第２データの一部又はすべてを除去する工程を表わす。所望により、この歯列矯正装具を表わす第２データすべてが除去され、患者の歯の表面を表わす第１データだけが残される。しかしながら、ブロック１０で得られた第１データファイルには、歯列矯正装具の下にあった歯の領域にある患者の歯の表面を表わすデータが含まれていないため、ブロック１２で得られるデータファイルは、完全な歯の表面を表わすものとはならない。例えば、装具が患者の歯の顔面側に接着されている場合、ブロック１２で得られるデータファイルは、その領域のデータ欠損に対応した「穴」又は隙間を有する。
【００２１】
画像操作ソフトウェアの編集ツールを使用して、ブロック１２に記述されている歯列矯正装具を表わすデータを除去することができる。画像操作ソフトウェアの一例は、「Geomagic Studio」（Geomagic, Inc.（ノースカロライナ州リサーチトライアングルパーク））として既知であるが、これにより画像の一部を、コンピューターマウス又は他の入力装置を使用して技術者が識別及び削除を行うことができる。所望により、この編集された第１デジタルデータファイルは新しいデジタルファイルとしてデータベースに保存され、元の第１デジタルデータファイルも、必要に応じて後の参照のためにデータベースに保存される。
【００２２】
次に、図１のブロック１４に示されているように、第３データが、ブロック１２で得られた編集された第１デジタルデータファイルに追加され、これにより、装具に関連したデータが除去された後に生じた、欠損していた隙間が埋められる。所望により、この第３データは第２デジタルデータファイルの一部である。第３データは次に、第１データと組み合わせられる。一例として、第３デジタルデータファイルは、図１のブロック１４に示されているように、編集された第１のデジタルファイルデータに第３データファイルを追加することによって作成され得る。この組み合わせたデータを、「ZBrush」（Pixologic,Inc.（カリフォルニア州ロサンゼルス）から販売）として既知のソフトウェアを使用し、望み通りにデジタルで微調整及び立体作成することができる。好ましくは、ブロック１４に追加されたこの第３データは、患者の歯の実際の表面輪郭に一致する表面輪郭を表わす。その結果、第２デジタルデータから第１デジタルデータファイルの残りに第３データを加えた後に得られた第３デジタルデータファイルは、歯列矯正装具（ブラケット、バッカルチューブ及びアーチワイヤを含む）が除去された患者の歯の表面を表わす。
【００２３】
ブロック１４に記述されるように、装具の下にある歯表面を表わす第３データを伴った第２デジタルデータファイルは、様々な技法で提供することができる。例えば、歯の表面の除去された部分の形状を推測するアルゴリズムを提供することができる。ソフトウェアを使用して、除去された表面部分に隣接した歯表面の部分の曲率を推定し、最適一致法を用いて欠損したデータを充填することができる。歯表面の欠損部分の除去された部分のデータを提供するためのアルゴリズムを備えた好適なソフトウェアの一例は、上述の「Geomagic Studio」ソフトウェアで、「穴埋め（fill holes）」及び「曲率に基づく穴埋め（curvature-based filling）」オプションを使用することである。結果として得られたデータファイルは、スキャンされた歯表面からのデータと、ソフトウェアによって提供されるデータとを組み合わせることによって提供される、滑らかな形状の表面を表わすデータを含む。
【００２４】
別のオプションとして、ブロック１４で追加される、装具の下にある歯表面を表わす第３データは、モデル歯のライブラリの使用によって実施することもできる。例えば、ライブラリには、上顎左犬歯などの口腔内の各歯の平均的形状を表わすデータが含まれ得る。モデル歯データは次に、必要に応じて、ブロック１０で得られた患者の実際の上顎左犬歯の大きさにできるだけ近く一致するよう、ソフトウェアにより縮尺が変えられる。次に、患者の上顎左犬歯の装具の下にある領域に、大きさと位置が似た領域を表わすモデル歯データの部分を、モデル歯データライブラリからコピーし、患者の上顎左犬歯を表わすデジタルデータ（装具は除去された状態）と組み合わせる。この方法を、歯列弓の関心のある歯それぞれについて繰り返し、患者の歯表面すべてを表わすデータファイルが提供される。
【００２５】
更に別のオプションとして、患者の歯表面を表わすデータを含む第２デジタルデータは、歯列矯正治療の開始前に、及びいかなる歯列矯正装具をも口腔内に配置する前に、取得することができる。この第２デジタルデータファイルは、歯列矯正治療を開始する前に得た場合、他の目的のためにも有利に使用することができる。例えば、歯列矯正施術者は、患者の診断を助け治療計画を促進するための、仮想又は物理的研究モデルを作製するために、及び／又はカスタムの歯列矯正装具を製作するために、患者の最初の不正咬合のデジタルデータファイルを取得することを希望する場合がある。所望により、歯列矯正治療開始前の患者のデジタルデータファイルが、患者の一般歯科医院スタッフにより取得されてから、歯列矯正医への紹介が行われる。一般歯科医院で得られたデジタルデータファイルは、患者に関する他のデータと共に、例えばインターネットなどを通じて歯列矯正医へ送信される。
【００２６】
歯列矯正治療開始前の患者の口腔構造に関する第２のデジタルデータは、上述の、口腔内スキャン技法及び口腔内コンタクトプローブを含む方法を用いて取得することができる。別の方法としては、第２のデジタルデータファイルは、患者の不正咬合の印象をスキャンすることにより、又は患者の不正咬合の物理的モデルをスキャンすることにより、又は患者の初期不正咬合の物理的モデルに対してコンタクトプローブを使用することにより、取得することができる。患者の不正咬合のデジタルファイルデータは、次に個々の歯を表わすデータサブファイルに分割される。例えば、Raindrop Geomagic Dental ソフトウェア（Geomagic, Inc. 販売）の歯分離ソフトウェアモジュールなどのソフトウェアプログラムを使用して、初期不正咬合中の仮想歯を互いに及び歯肉から分離し、これにより各歯を表わすデータを別々のデータサブファイルに保存できる。
【００２７】
次に、歯列矯正装具の下にある歯の表面を表わす第３データが、第２デジタルデータファイルから（すなわち、歯列矯正治療開始前の個々の歯を表わすデータサブファイルから）識別され取得される。次に、関心のある歯表面すべてを表わすデータを含む第３デジタルデータファイルを供給するため、この第３データが、第１データ（すなわち、ブロック１２に示される装具データの除去の後に残ったデータ）と組み合わせられる。この第３デジタルデータファイルは、図１のブロック１４に示される工程を実施した後に作成される。
【００２８】
更に別のオプションとして、不正咬合歯のデジタルデータファイルからの歯分離後に得られた個々の歯のデータサブファイルは、ブロック１０で得られた個々の歯を表わすデータサブファイルと、位置合わせすること、組み合わせること、及び／又はこれに置換することができる。例えば、初期不正咬合状態での患者の上顎左犬歯を表わすデータを含むサブファイルは、コピーして、ブロック１０で得られた装具治療の終了近くの患者の上顎左犬歯を表わすデータを含むサブファイルに置き換えるのに使用される。これにより、結果として得られるデジタルデータファイルは、患者の上顎左犬歯の表面を正確に表わすデータを含むが、治療の終了近くの患者の上顎左犬歯の向きに一致する向きとなる。歯列歯表面の位置合わせに好適な技法は、米国特許仮出願第 61/015934 号「Orthodontic Treatment Monitoring Based on Reduced Images」に記述されている。
【００２９】
ブロック１４で得られた第３デジタルデータファイルは、様々な目的に使用することができるという点で有利である。例えば、ブロック１４で得られた第３デジタルデータファイルは、患者の歯の仮想研究モデル又は物理的研究モデルの作製時点で歯列矯正装具が患者の実際の歯にまだ結合していても、最終的な位置又は終了位置におけるそのような仮想又は物理的研究モデルを作製するのに使用することができる。別のオプションとして、ブロック１４で得られた第３デジタルデータファイルは、例えば、歯を更に段階的工程で動かすのに使用される一連の整列シェルなど、続いて使用するための歯列矯正装具を製作するために使用することができる。第３デジタルデータファイルはまた、治療中にブラケットを別のものに交換する目的でカスタムの歯列矯正ブラケットを製造するために、又は治療中にブラケットを別のものに交換する目的で既製のブラケットの選択を促進するために、使用することもできる。第３デジタルデータファイルは更に、カスタムのブラケット、ブラケット位置ジグ、又はカスタムの間接的接着トレーを製造するための物理的モデルを作製するのに使用することもできる。更に別のオプションとして、ブロック１４で得られた第３デジタルデータファイルは、歯列矯正リテーナーを製作するのに使用することができる。接着された舌側部材（例えば、ポリマー製アーチバー及び固体又は編み込みワイヤアーチ部材など）、並びに取り外し可能なリテーナー（例えば、図７に示されるリテーナーなど）を含む、様々なリテーナーが可能である。
【００３０】
図２は、図１のブロック１４の最後に得られた第３デジタルデータファイルを使用して、歯列矯正リテーナーを製作するための代表的なプロセスを詳しく示したフローチャートである。図３は、図１及び図２に記述したプロセスを実施するのに有用な、代表的なコンピューター装置２４を示すブロック図であり、本発明の歯科画像システムは、モデリングソフトウェア２９を備えたコンピューター装置２４を含む。図２において、ブロック１８は、第２デジタルデータファイルを得るための、歯列矯正治療の開始前に患者の歯をスキャンする工程を記述している。ブロック１８で得られた第２デジタルデータファイルは次に、モデリングソフトウェア２９（図３参照）の歯分離ソフトウェアモジュールを使用して、上記のように処理され、ブロック２２に記述されているように、第２データファイルを、歯肉を除去した個々の歯を表わすサブファイルに分割する。これらのサブファイルは次に、図３で「最初の歯列モデル」として識別され、コンピューター装置２４のデータベース２８の一部に保存される。
【００３１】
次に、図２のブロック３０に示されているように、一組の歯列矯正装具（例えば、ブラケット及びバッカルチューブ）が、患者の不正咬合歯に接着される。更に、施術者が望み得る他の歯列矯正装具、例えば、アーチワイヤ、咬合オープナー、クラスＩＩ矯正器、歯列弓拡張器（arch expander）、及びテンポラリーアンカレッジデバイス（temporary anchorage device）なども、患者の口腔内に設置される。次に図２のブロック３２に示されているように歯列矯正治療が実施され、患者の歯の少なくとも一部が、患者の歯列弓に沿った新しい位置に移動される。本明細書で使用される歯の位置とは、歯列弓に沿った歯の位置、その弓に沿った特定の位置における歯の向き、又はその両方を意味するものとする。
【００３２】
歯列矯正患者の代表的な歯列弓が、図４に示されているが、ここで歯は、望ましい終了時の位置に、又は望ましい終了時の位置近くにあるように見え得る。図４において、歯列弓３４には、複数の歯３６、並びに歯肉（gum）組織又は歯肉（gingiva）３８が含まれる。たくさんの歯列矯正装具３９が患者の歯３６に結合されており、これには一組の歯列矯正装具４０及びバッカルチューブ４４が含まれる。アーチワイヤ４２は、ブラケット４０のスロット内に配置される。アーチワイヤ４２の端は、バッカルチューブ装具４４に受容される。所望により、バッカルチューブ装具４４は、患者の大臼歯を一周するバンド（図示なし）に結合される。
【００３３】
図４において、口内スキャナ４７が概略図で描かれているが、これは所望により、ブロック１８に記述されている歯列矯正治療開始前の患者の歯のスキャンに使用されたものと同じスキャナである。スキャナ４７は、歯列治療プログラムの完了時又は完了近くの時点で（このため歯３６は、望ましい最終的位置又は望ましい最終的位置近くにある）、図２のブロック４８に示されるように患者の歯３６をスキャンするのに使用される。この時点のスキャナ４７は、患者の歯３６の表面の一部の形状を表わすデータ（すなわち第１データ）、並びに、患者の歯３６に結合された装具３９の形状を表わすデータ（すなわち第２データ）を取得するが、装具３９の下にある歯表面の領域の形状を表わすデータは取得しない。なぜなら、装具３９が、スキャナ４７がそのようなデータを受け取るのをブロックしているためである。
【００３４】
１つの例として、歯列矯正リテーナーの製作、及び施術者にそのリテーナーを納品するのにかかる見積り時間が３週間である場合、ブロック４８に示されている患者の歯３６のスキャンは、歯列矯正治療が完了する予測日より３週間前に実施され得る。このようにして、装具３９を用いた治療プログラムが完了する見積り日までに、このリテーナーを製造し、施術者のオフィスに届けるのに、十分な時間がある。したがって、歯列矯正リテーナーは、歯列矯正装具３９（ブラケット４０、アーチワイヤ４２及びバッカルチューブ４４など）が除去されてから数分以内に、患者の口腔内に装着され得る。
【００３５】
次に、ブロック５０に記述されているように、ブラケット４０、アーチワイヤ４２及びバッカルチューブ４４を除去した、治療完了時又は治療後の位置にある歯３６の仮想歯列モデル５２が得られる。図５に示されるように、仮想歯列モデル５２は好ましくは、歯列矯正装具３９それぞれを表わすすべてのデータが欠損している。好ましくは、歯列モデル５２には、装具３９の下にある患者の歯の表面と同じ、又は実質的に同じ、滑らかな曲面を表わすデータも提供される。ブロック５０に記述される仮想歯列モデル５２は、図１のブロック１０〜１４に記述されている方法を含め、上述の方法を通じて入手することができる。
【００３６】
図５に示される代表的な仮想歯列モデル５２は、図４に示されるように患者の歯３６をスキャナ２２がスキャンした後、及び図３に示される画像操作ソフトウェアが装具３９を表わすデータを差し引いた後に、得られる。図５に示されるように、歯列モデル５２の仮想歯５４それぞれには、以前装具３９によって覆われていた領域の歯３６の表面を表わすデータの「穴」又は隙間５６が残される。
【００３７】
図６は、図５に示される仮想歯列モデル５２である。ただしコンピューター装置２４のモデリングソフトウェアが、先の隙間５６に対応する領域の歯３６の表面を表わすデータを供給したものである。好ましくは、及び図に示されるように、結果として得られた仮想歯表面は滑らかな連続した曲面で、患者の実際の歯表面の形状に一致している。モデリングソフトウェア２９にはレンダリングモジュールが含まれ、これは好ましくは、技術者又は歯列矯正施術者のために、図４〜図６に示される画像を含め、上述のデータ表示の有用な画像のデジタル表示をレンダリングすることができる。
【００３８】
次に、仮想歯列モデル５２の物理的モデルが、図２のブロック６０に記述されているように作製される。代表的な物理的モデル６２が図７に示されている。ブロック６０に記述される物理的モデル６２の作製の１つの方法が、レプリカを製造するためのラピッドプロトタイピングプロセスと共に、仮想歯列モデル５２を表わすデータを使用して実施される。図３において、モデリングソフトウェア２９がラピッドプロトタイピング装置６３と相互作用し、歯列モデル５２の物理的レプリカを製造する。本明細書に使用されるラピッドプロトタイピングとは、例えば物体の形状を表わすデジタルデータなど、デジタルデータから物体を直接作製するプロセスである。好適なラピッドプロトタイピングプロセスの例としては、３Ｄプリンティングプロセス、光造形法、溶融物堆積法（fused deposition modeling）、薄板積層法（laminated object manufacturing）、レーザー加工ネットシェイピング法（laser engineered net shaping）、粉末焼結積層造形法（selective laser sintering）、形状堆積法（shape deposition manufacturing）、及び固体下地硬化（solid ground curing）のような固体自由形状製作が挙げられる。特許取得済の米国特許第 5,340,656 号、同第 5,490,882 号、同第 5,204,055 号、同第 5,518,680 号、同第 5,490,962 号、同第 5,387,380 号、同第 5,700,289 号、同第 5,518,680 号、及び同第 4,672,032 号に、ラピッドプロトタイピングプロセスの例が記述されている。好適なラピッドプロトタイピング装置６３の一例は、例えば FullCure 720 アクリル系光ポリマー印刷材料（これも Objet Geometries Ltd. から販売）を用いた、Eden ブランド 500V プリンター（Objet Geometries Ltd. から販売）などの３Ｄ印刷装置である。ラピッドプロトタイピングプロセスの別の例は、CAD-CAM ソフトウェアを使用してミリング装置に指示し、歯列弓レプリカを製造することである。
【００３９】
次に、ラピッドプロトタイピングレプリカの印象が、印象用材料を使用して作られる。好適な印象用材料には、例えば、アルギネート又はポリビニルシロキサンなどの歯科印象用材料が挙げられる。市販されている歯科印象用材料の例には、3M ESPE（ミネソタ州セントポール）から販売されている、Position Penta Quick ブランド、Dimension ブランド、Express ブランド、及び Imprint II ブランドの印象用材料が挙げられる。例えば Henry Schein Inc.（ニューヨーク州メルビル）から販売されている Z-Dupe ブランドの複製用シリコーンなどの、歯科用複製材も使用することができる。
【００４０】
この例において、物理的モデル６２は、ラピッドプロトタイプレプリカの印象を使用して作製される。好ましくは、物理的モデル６２を製造するのに使用される材料は、硬化の際に顕著に収縮又は膨張せず、例えば熱を用いて構成されるリテーナーなどの歯列矯正装具の製作が可能なように、硬化してからは耐熱性である。所望により、物理的モデル６２は、はんだ付け、ろう付け及び溶接操作時に遭遇し得るような、１９７０℃を超える局所温度の変形にも耐え得る。物理的モデル６２用の好適な材料の一例は、焼石膏などの歯科用ストーンである。
【００４１】
しかしながら、埋没材などの他の模型マトリクス材料を使用することもできる。一般的な埋没材としては、クリストバライトの形のシリカ、石英、白榴石、ジルコニア、ハフニア、ジルコン、アルミナ、マグネシア、アルミノケイ酸塩、コーディエライト、雲母、窒化ケイ素、炭化ケイ素、シリカ／アルミナ窒化物、ムライト、ガーネット、又はこれらの混合物などの耐火充填材を結合材と組み合わせたものが挙げられる。結合材としては、無機及び有機結合材、又はこれらの混合物が挙げられるがこれらに限定されない。有機結合材としては、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、ポリビニルブチラール及びポリスチレン、又はこれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。無機結合材としては、酸化マグネシウム、リン酸アンモニウム、コロイド状シリカ、硫酸カルシウム、リン酸マグネシウム、ケイ酸アルカリ、シリカヒドロゾル、コロイド状粘土、又はこれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。
【００４２】
別のオプションとして、仮想歯列モデル５２を表わすデジタルデータを、ラピッドプロトタイピングプロセスと共に使用して、物理的モデル６２のメス型を直接製造することができる。メス型を作るための好適なラピッドプロトタイピングプロセスの例には、上述の歯科用レプリカ製造のラピッドプロトタイピングプロセスが挙げられる。好ましくは、物理的モデル６２を作るメス型は、物理的モデル６２の離型を促進するよう、屈曲、延伸、断裂、又は分解できるよう構成されている。物理的モデル６２などの物理的歯科用モデル製造に好適なメス型の例は、出願中の米国仮特許第 60/975,687 号「DIGITALLY FORMING A DENTAL MODEL FOR FABRICATING ORTHODONTIC LABORATORY APPLIANCES」に記述されている。
【００４３】
次に、図７に示されるように、及び図２のボックス６３に記されているように、物理的モデル６２を使用してリテーナー６４が製作される。図７に描かれている代表的なリテーナー６４には、成型されたポリマー本体６６、並びにその本体６６に部分的に埋め込まれたカスタム曲げが行われたワイヤ６８が含まれる。本体６６は、患者の口腔の口蓋領域に一致した形状を有する。この例におけるワイヤ６８は、患者の前歯の顔側表面に係合し、上顎第１大臼歯を回り込んで延在するよう成型されているが、他の構造も可能である。
【００４４】
他のタイプのリテーナーもまた可能である。例えば、上記の方法を使用して、例えば、ポリマー又は金属材料製のバーが、患者の歯の舌側面に接着されるような、カスタム成型の接着リテーナーを製造することができる。好ましくはこのリテーナーは、歯列矯正装具がまだ装着されている間に製作される。例えばカスタム成型され、次に患者の歯の舌側面の定位置に接着される、編み込みワイヤのアセンブリなど、他のタイプの接着リテーナーも可能である。有利なように、本明細書に記述される方法を使用し、ブラケット４０、バッカルチューブ４４及びアーチワイヤ４２を患者の歯から取り外す直前に、この接着リテーナーを固定し、これにより歯が意図した最終位置から動かないようにすることができる。別の例として、舌側リテーナーは、舌側歯列矯正装具が患者の歯に接着された状態の時に、製作し、施術者に納品することができる。
【００４５】
上述のすべての特許及び特許出願は、本明細書に参考文献として組み込まれる。更に、上記本発明の多数の変形も可能である。したがって、本発明は、上に詳細に記載した、現時点で好ましい実施形態に限定されるのではなく、むしろ先の特許請求の公正な範囲及びその等価物によってのみ限定されるとみなされるべきである。
【図１】
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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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【手続補正書】
【提出日】平成26年2月25日(2014.2.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯のリテーナーを製作する方法であって、
患者の口腔構造のデジタルデータファイルを取得する工程であって、該デジタルデータファイルが、該患者の歯の表面を表わす第１データと、該歯の表面に隣接する該患者の歯の特定領域に結合された数多くの歯列矯正装具を表わす第２データと、を含む、工程と、
該特定領域にある該患者の歯の表面の少なくとも一部分を表わす第３データを取得する工程であって、該第３データが、該歯に該歯列矯正装具を結合する前の時点での該患者の口腔構造を表わし、該第１データが、特定位置における該歯を表わし、該第３データが、該第１データによって表わされる該患者の歯の位置とは少なくとも部分的に異なる位置にある該患者の歯を表わす、工程と、
該第１データの少なくとも一部分と該第３データの少なくとも一部分とを組み合わせて、該装具の少なくとも一部分が除去された該患者の歯の仮想歯列モデルを提供する工程であって、該仮想歯列モデルが、該特定領域における該患者の歯の表面と同一の又は実質的に同一の形状を有する１つ又は２つ以上の表面を含む、工程と、
該仮想歯列モデルを使用して歯のリテーナーを製作する工程と、
を具備する方法。
【請求項２】
該第３データが、最適一致法アルゴリズムの使用により取得されるか、又は、モデル歯構造のデータを含むライブラリから提供される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
該仮想歯列モデルを使用して該患者の歯列の物理的モデルを製造する工程であって、該物理的モデルが、該特定領域における該患者の歯の表面と同一の又は実質的に同一の形状を有する１つ又は２つ以上の表面を含む、工程と、
該物理的モデルを使用して歯のリテーナーを製作する工程と、
を更に具備する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
該装具が該患者の歯から外される時よりも前に、該リテーナーを製作する工程が実施される、請求項１に記載の方法。
【外国語明細書】
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