(57)【要約】  システムは、歯列矯正処方案に基づいて３次元（３Ｄ）環境内で歯および／または歯列矯正器具等の歯列矯正対象のアーチワイヤに沿った位置を自動的に確定する。歯列における歯列矯正対象の結果としての配置は、歯列矯正処方案からもたらされる可能性のある最終咬合を示す。歯列矯正医が、システムと対話することにより歯列矯正処方案を入力してもよく、またはシステムが、データベースに格納された多数の標準化処方から歯列矯正処方案を選択してもよい。システムはまた、確定された位置における歯列矯正対象のデジタル表現を表示してもよい。医師は、所望の結果が得られるまで処方案を修正し、歯列矯正対象の結果としての配置を見ることができる。
2008515536.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯列矯正処方案に基づいて３次元（３Ｄ）環境内でアーチワイヤに沿った歯列矯正対象の位置を自動的に確定するステップであって、前記位置が、前記歯列矯正対象が交差しないように確定される、ステップと、
前記確定された位置における前記歯列矯正対象のデジタル表現を表示するステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
医師またはデータベースのうちの一方から前記歯列矯正処方案を受け取るステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記歯列矯正処方案が、各々が歯列弓における複数の歯のうちの異なる１つに関連する複数の歯列矯正器具と、前記歯列矯正器具の各々のスロットに受容されるアーチワイヤと、を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記歯列矯正処方案が、各歯列矯正器具に関連する幾何学的属性のセットを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記歯列矯正処方案が、前記関連する歯に関する前記歯列矯正器具の各々の相対位置および向きを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
歯列矯正対象の位置を自動的に確定するステップが、前記３Ｄ環境内で前記複数の歯列矯正器具と前記関連する複数の歯との各々を前記アーチワイヤに対して移動させるステップを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項７】
前記歯列矯正器具が、歯列矯正ブラケット、バッカルチューブ、シースまたはボタンを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項８】
前記歯列矯正処方案が、ユーザインタフェースを介して医師から受け取られる、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
歯列矯正対象の位置を自動的に確定するステップが、
前記３Ｄ環境内で第１歯を配置するステップと、
前記３Ｄ環境内で第２歯を、前記第１歯の所望の許容差内に位置決めされるように配置するステップと、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
歯列矯正対象の位置を自動的に確定するステップが、前記３Ｄ環境内で後続する歯を、前記後続する歯の各々が先に配置された歯の前記所望の許容差内に位置決めされるように配置するステップをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
第２歯を配置するステップが、
前記第１歯および前記第２歯が前記３Ｄ環境内で交差するか否かを判断するステップと、
前記第１歯および前記第２歯が交差しない場合、前記第２歯を近心方向に移動させるステップと、
前記第１歯および前記第２歯が交差する場合、前記第２歯を遠心方向に移動させるステップと、
を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
第２歯を配置するステップが、前記第２歯を、前記３Ｄ環境内で前記第１歯から定義された距離だけ離れるように配置するステップを含み、前記第２歯を配置するステップが、前記第１歯および前記第２歯が交差しない場合、前記第２歯を前記第１歯に向かって前記定義された距離の半分だけ近心方向に移動させるステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
第２歯を配置するステップが、前記第２歯を、前記３Ｄ環境内で前記第１歯から定義された距離だけ離れるように配置するステップを含み、前記第２歯を配置するステップが、前記第１歯および前記第２歯が交差する場合、前記第２歯を前記第１歯から前記定義された距離の半分だけ遠心方向に移動させるステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１歯および前記第２歯が交差するか否かを判断するステップが、
前記第１歯の断面と前記第２歯の対応する断面とを生成するステップと、
前記第１歯の各断面を前記第２歯の前記対応する断面と比較するステップと、
前記第１歯の任意の断面が前記第２歯の前記対応する断面と交差する場合、前記第１歯および前記第２歯が交差すると判断するステップと、
を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記アーチワイヤがアーチワイヤ平面を画定し、前記第１歯の断面と前記第２歯の対応する断面とを生成するステップが、
複数の平面を画定するステップであって、前記平面の各々が前記アーチワイヤ平面に対して平行であり、前記平面の各々が前記３Ｄ環境において前記第１歯および前記第２歯と交差することにより、前記第１歯の断面と前記第２歯の前記対応する断面とを生成する、ステップ
を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
歯列矯正対象の位置を自動的に確定するステップが、第１最前方歯を配置するステップと、前記第１最前方歯の所望の許容差内に第２最前方歯を配置するステップと、を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
右象限における最前方歯を、アーチワイヤの中央線から定義された距離に配置するステップと、
左象限における最前方歯を、前記アーチワイヤの前記中央線から前記定義された距離に配置するステップと、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記右象限における前記最前方歯と前記左象限における前記最前方歯とが交差するか否かを判断するステップと、
前記右象限における前記最前方歯と前記左象限における前記最前方歯とが交差しない場合、前記右象限における前記最前方歯を前記アーチワイヤの中線に向かって近心に移動させ、前記左象限における前記最前方歯を前記アーチワイヤの前記中線に向かって近心に移動させるステップと、
前記右象限における前記最前方歯と前記左象限における前記最前方歯とが交差する場合、前記右象限における前記最前方歯を前記アーチワイヤの中線から離れるように遠心に移動させ、前記左象限における前記最前方歯を前記アーチワイヤの前記中線から離れるように遠心に移動させるステップと、
をさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記右象限における前記最前方歯を前記アーチワイヤの前記中線に向かって近心に移動させ、前記右象限における前記最前方歯を前記アーチワイヤの前記中線に向かって近心に移動させるステップが、前記右象限における前記最前方歯を前記アーチワイヤの前記中線に向かって近心に前記定義された距離の半分だけ移動させ、前記右象限における前記最前方歯を前記アーチワイヤの前記中線に向かって近心に前記定義された距離の半分だけ移動させるステップを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記右象限における前記最前方歯を前記アーチワイヤの前記中線から離れるように遠心に移動させ、前記右象限における前記最前方歯を前記アーチワイヤの前記中線から離れるように遠心に移動させるステップが、前記右象限における前記最前方歯を前記アーチワイヤの前記中線から離れるように遠心に前記定義された距離の半分だけ移動させ、前記右象限における前記最前方歯を前記アーチワイヤの前記中線から離れるように遠心に前記定義された距離の半分だけ移動させるステップを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
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で実行するモデリングソフトウェアであって、
歯列矯正処方案に基づいて３次元（３Ｄ）環境内でアーチワイヤに沿った歯列矯正対象の位置を自動的に確定する歯パッキング制御モジュールであって、前記位置が、前記歯列矯正対象が交差しないように確定される、歯パッキング制御モジュールと、
前記確定された位置における前記歯列矯正対象のデジタル表現を表示するユーザインタフェースと、
を備えるモデリングソフトウェアと、
を備える、システム。
【請求項２２】
前記歯列矯正処方案が、各々が歯列弓における複数の歯のうちの異なる１つに関連する複数の歯列矯正器具と、各歯列矯正器具のスロットに受容されるアーチワイヤと、を含む、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記歯列矯正器具が、歯列矯正ブラケット、バッカルチューブ、シースまたはボタンを含む、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
前記歯パッキング制御モジュールが、前記歯列矯正処方に基づいて、各歯が先に配置された歯の所望の許容差内に位置決めされるように前記アーチワイヤに沿った歯の位置を自動的に確定する、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２５】
前記歯パッキング制御モジュールが、
前記歯列弓の第１象限において第１歯をアーチワイヤに沿って配置し、前記歯列弓の前記第１象限において前記アーチワイヤに沿って第２歯を、前記第１歯および前記第２歯が互いの所望の許容差内に位置決めされるように配置する、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２６】
前記歯パッキング制御モジュールが、
前記第１歯と前記第２歯とが交差するか否かを判断し、
前記第１歯と前記第２歯とが交差しない場合、前記第２歯を前記３Ｄ環境内で近心方向に移動させ、
前記第１歯と前記第２歯とが交差する場合、前記第２歯を前記３Ｄ環境内で遠心方向に移動させる、請求項２５に記載のシステム。
【請求項２７】
前記歯パッキング制御モジュールが、前記第２歯を前記アーチワイヤに沿って、前記第１歯から定義された距離だけ離れるように配置する、請求項２６に記載のシステム。
【請求項２８】
前記歯パッキング制御モジュールが、前記第２歯を前記第１歯に向かって前記定義された距離の半分だけ近心方向に移動させる、請求項２７に記載のシステム。
【請求項２９】
前記歯パッキング制御モジュールが、前記第２歯を前記第１歯から前記定義された距離の半分だけ離れるように遠心方向に移動させる、請求項２７に記載のシステム。
【請求項３０】
前記歯列矯正処方案を格納するデータベースをさらに備える、請求項２１に記載のシステム。
【請求項３１】
前記データベースが前記コンピューティング装置からリモートに位置し、ネットワークを介して前記コンピューティング装置に結合される、請求項３０に記載のシステム。
【請求項３２】
前記医師から前記歯列矯正処方案に関する入力を受け取るユーザインタフェースをさらに備える、請求項２１に記載のシステム。
【請求項３３】
命令を含むコンピュータ可読媒体であって、前記命令により、プログラム可能プロセッサが、
歯列矯正処方案に基づいて３次元（３Ｄ）環境内でアーチワイヤに沿った歯列矯正対象の位置を自動的に確定し、前記位置が、前記歯列矯正対象が交差しないように確定され、
前記確定された位置における前記歯列矯正対象のデジタル表現を表示する、
コンピュータ可読媒体。
【請求項３４】
前記歯列矯正対象が歯を含む、請求項３３に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項３５】
前記歯列弓の複数の歯の各々が、アーチワイヤが貫通して適合するスロットを有する関連する歯列矯正器具を有し、前記命令により、前記プロセッサが、前記歯列矯正処方案に基づいて前記歯の各々が先に配置された歯の所望の許容差内に配置されるように前記アーチワイヤに沿った歯の位置を自動的に確定する、請求項３３に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項３６】
前記命令により、前記プロセッサが、
前記３Ｄ環境において前記歯列弓の第１象限においてアーチワイヤに沿って第１歯を配置し、
前記３Ｄ環境において前記歯列弓の前記第１象限において前記アーチワイヤに沿って第２歯を、前記第１歯と前記第２歯とが互いの所望の許容差内に位置決めされるように配置する、
請求項３３に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項３７】
前記命令により、前記プロセッサが、
前記第１歯と前記第２歯とが交差するか否かを判断し、
前記第１歯と前記第２歯とが交差しない場合、前記３Ｄ環境内で前記第２歯を近心方向に移動させ、
前記第１歯と前記第２歯とが交差する場合、前記３Ｄ環境内で前記第２歯を遠心方向に移動させる、
請求項３３に記載のコンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子歯列矯正に関し、特に、歯列矯正診断および治療を支援するコンピュータベースの技法に関する。
【背景技術】
【０００２】
歯列矯正の分野は、咬合および美的外見をよくするために患者の歯の位置を変え整列させることに関する。たとえば、歯列矯正治療では、患者の前歯、犬歯および小臼歯に固定されるブラケットとして知られる、小さいスロット付き器具を使用することが多い。各ブラケットのスロットにはアーチワイヤが受容され、アーチワイヤは、歯の所望の向きへの移動を案内する軌跡としての役割を果たす。アーチワイヤの端部は、通常、患者の大臼歯に固定されるバッカルチューブとして知られる器具に受容される。
【０００３】
今日商用で使用される多数の歯列矯正器具は、ローレンス・Ｆ・アンドリュース歯学博士（Ｄｒ．Ｌａｗｒｅｎｃｅ  Ｆ．  Ａｎｄｒｅｗｓ，  Ｄ．Ｄ．Ｓ．）によって開発された「ストレートワイヤの概念（ｓｔｒａｉｇｈｔ  ｗｉｒｅ  ｃｏｎｃｅｐｔ）」の原理に基づいて構成されている。この概念によれば、器具のスロットの向きを含む器具の形状は、スロットが治療の終了時に平坦な基準面において位置合せされるように選択される。さらに、通常平坦な基準面にある全体が湾曲した形状を有する弾性アーチワイヤが選択される。
【０００４】
アーチワイヤは、歯列矯正治療の開始時にストレートワイヤ器具のスロットに配置されると、患者の不正咬合に従って器具毎に上方にまたは下方にそれることが多い。しかしながら、アーチワイヤは、その弾性により、平坦な基準面にあるその通常湾曲した形状に戻る傾向がある。アーチワイヤが平坦な基準面に向かってシフトするに従い、取り付けられた歯は、それに対応して、位置合せされた審美的に満足のいく配列に向かって移動する。
【０００５】
理解することができるように、医師が、ストレートワイヤ器具を使用して、各ブラケットを対応する歯の厳密に適当な位置に固定することが重要である。たとえばブラケットが歯の表面において咬合方向に高すぎる位置に配置される場合、アーチワイヤは、治療の終了時に、歯冠を歯肉（歯ぐき）に近すぎる位置に配置する傾向がある。別の例として、ブラケットが近心方向かまたは遠心方向において歯の中心の一方の側に配置される場合、結果としての歯の向きは、その長軸を中心に過度に回転した向きになる可能性が高い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ブラケットを患者の歯に対して位置決めし接合するプロセスには、相当な注意が必要であり、かつ医師は夫々の歯におけるブラケットの適当な位置を視覚的に確定する必要がある。インダイレクトボンディングとして知られる技法では、医師は、定規、分度器および鉛筆を使用して患者の歯の印象から作製された石膏型の特徴を測定しマークすることによってブラケット位置を確定することが多い。このプロセスは、精密に行うことが困難であることが多く、本質的に主観的である可能性がある。したがって、医師が、歯の正しい位置にブラケットが正確に配置されているのを確実にすることは困難であることが多い。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一般に、本システムは、歯列矯正処方案に基づいて３次元（３Ｄ）環境内でアーチワイヤに沿った歯列矯正対象（歯および／または歯列矯正器具）の位置を自動的に確定する。歯列矯正医が、システムと対話して歯列矯正処方案を入力してもよく、またはシステムが、データベースに格納された多数の標準化処方から歯列矯正処方案を選択してもよい。システムはまた、確定された位置における歯のデジタル表現を表示してもよい。
【０００８】
一実施形態では、本発明は、歯列矯正処方案に基づいて３次元（３Ｄ）環境内でアーチワイヤに沿った歯列矯正対象の位置を自動的に確定するステップと、確定された位置における歯列矯正対象のデジタル表現を表示するステップと、を含む方法に関する。
【０００９】
別の実施形態では、本発明は、３次元（３Ｄ）環境を提供するコンピューティング装置およびコンピューティング装置で実行しているモデリングソフトウェアを備えるシステムに関する。モデリングソフトウェアは、歯列矯正処方案に基づいて３次元（３Ｄ）環境内でアーチワイヤに沿った歯列矯正対象の位置を自動的に確定する歯パッキング（ｐａｃｋｉｎｇ）制御モジュールと、確定された位置における歯列矯正対象のデジタル表現を表示するユーザインタフェースと、を備える。
【００１０】
別の実施形態では、本発明は、命令を格納するコンピュータ可読媒体に関する。命令により、プログラム可能プロセッサは、歯列矯正処方案に基づいて３次元（３Ｄ）環境内でアーチワイヤに沿った歯列矯正対象の位置を確定し、確定された位置における歯列矯正対象のデジタル表現を表示する。
【００１１】
本発明の１つまたは複数の実施形態の詳細を、添付図面および以下の説明に示す。本発明の他の特徴、目的および利点は、それら説明および図面からならびに特許請求の範囲から明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、例示的なコンピュータ環境２を示すブロック図であり、そこでは、クライアントコンピューティング装置４が、歯列矯正処方案に基づいて、歯および／または歯列矯正器具等の歯列矯正対象のアーチワイヤに沿った位置を自動的に確定する環境を提示する。クライアントコンピューティング装置はまた、確定された位置における歯列矯正対象の３次元（３Ｄ）表現を生成することも可能である。歯列矯正医８が、システムと対話することにより歯列矯正処方案を入力してもよく、またはクライアントコンピューティング装置４が、データベースに格納されている多数の標準処方から処方案を選択してもよい。このように、本システムによって、医師は、治療の終了時に歯列矯正処方案からもたらされる最終咬合を視覚化することができる。
【００１３】
確定された位置における歯の視覚化により、医師は、歯列矯正処方案が許容できる機能的かつ／または審美的結果を達成するか否かを判断することができる。医師は、表示された最終咬合に基づいて、所望の機能的または審美的結果を達成するように、歯列矯正対象のあるいくつかまたはすべてに対して歯列矯正処方案を変更または修正するよう判断することができる。医師は、許容できる結果が達成されるまで、処方案を修正し、関連する確定された位置にある歯列矯正対象を見ることができる。医師が処方案に対して最終咬合を視覚化することができるようにすることにより、かつ／または医師が、許容できる機能的かつ審美的結果が達成されるまで処方案を修正することができるようにすることにより、不正確なブラケット配置からもたらされるブラケット再ボンディングを低減することができ、治療時間を最小限にすることができる。
【００１４】
本明細書で使用する「歯列矯正処方」または「処方」という用語は、選択された歯列矯正器具に固有の幾何学的属性と、各器具の、その関連する歯に対する相対位置および向きと、に関する。医師８は、モデリングソフトウェアと対話することにより、歯の３Ｄデジタル表現を見て、歯列矯正処方案を定義することができる。医師８は、いくつかの幾何学的属性を具現化する仮想ブラケットを選択し、モデル化歯列弓内で個々の歯にそれら仮想ブラケットを正確に配置することにより、歯列矯正処方案を定義することができる。このプロセス中、モデリングソフトウェアは、３Ｄ環境内で各ブラケットを別個のオブジェクトとして操作し、３Ｄ空間内でブラケットの関連する歯に関連する座標系に対して各ブラケットの位置を固定する。その結果、医師８は、３Ｄ環境内において各ブラケットを別個に見てその夫々の歯に対して正確に位置を配置することができる。
【００１５】
医師８が、歯列矯正処方案を定義し、クライアントコンピューティング装置がその処方案に基づいて歯の位置を確定し、医師が自身の承認を示すと、クライアントコンピューティング装置４は、ブラケット配置位置を、ネットワーク１４を介して製造施設１２に通信する。それに応じて、製造施設は、ブラケットを患者６の歯に物理的に配置する際に使用されるインダイレクトボンディングトレー１６を作成する。言い換えれば、製造施設１２は、クライアントコンピューティング装置４によって提示される３Ｄ環境内において医師８によって選択されたブラケット配置位置に基づいて、インダイレクトボンディングトレー１６を製作する。製造施設１２は、たとえば、インダイレクトボンディングトレー１６を形成するために医師８によって選択される従来の市販のブラケットを使用してもよい。製造施設１２は、従来のインダイレクトボンディング手続きにおいてブラケットを患者６の歯に配置する際に使用されるように、医師８に対しインダイレクトボンディングトレー１６を送る。
【００１６】
あるいは、クライアントコンピューティング装置４は、ブラケット配置位置を製造施設１２に転送する必要はない。クライアントコンピューティング装置４は、代りに、医師８が患者６の歯の上でブラケットを手で位置決めするのを支援するために、各ブラケットに対して関連する距離および角度を出力、たとえば表示または印刷してもよい。
【００１７】
本説明は、一般に歯列矯正ブラケットの表示および位置決めについて論じるが、クライアントコンピューティング装置４は、本発明の範囲から逸脱することなく任意のタイプの歯列矯正器具を表示しかつ／または位置決めしてもよい、ということが理解されよう。かかる歯列矯正器具の例には、歯列矯正ブラケット、バッカルチューブ、シース、またはボタンがある。さらに、クライアントコンピューティング装置４は、器具の完全な視覚的表現を表示する必要はない。そうではなく、器具の一部を表示してもよい。別の代替例として、クライアントコンピューティング装置４は、器具自体を表示する必要はない。そうではなく、器具自体の代りにまたはそれに加えて、器具に関連するかまたは器具の配置に関連する別の対象を示してもよい。かかる他の対象の例には、十字線（器具の中心が配置されるべき歯の上の位置を示す交差線）、配置治具、配置ガイド、もしくは器具を表すかまたは器具に取り付けられる可能性のある、または器具および／またはその配置に他の方法で関連してもよい他の周辺器具がある。したがって、本明細書で使用する「器具」または「ブラケット」という用語は、任意のタイプの器具、器具の完全なまたは部分的な表現、もしくは器具および／またはその配置に関連する任意の対象を含むものと理解されよう。
【００１８】
クライアントコンピューティング装置４は、医師が見るために、歯列弓全体、歯列弓の一部、歯列弓内の個々の歯、または歯列弓内の歯の一部、もしくはその何らかの組合せのデジタル表現を示してもよい。クライアントコンピューティング装置４はまた、歯列弓における歯のすべての上の器具、歯列弓における歯の一部の上の器具、単一の歯の上の器具、または歯の一部の上の器具のデジタル表現を示してもよい。同様に、クライアントコンピューティング装置４は、器具全体、器具の一部、または単に器具の十字線（それは、たとえば、器具の中心が配置されるべき歯の上の位置を示してもよい）のデジタル表現を示してもよい。したがって、クライアントコンピューティング装置４によって医師８に提示される画像は多くの異なる形態をとってもよく、かつ本発明はこれに関して限定されない、ということが理解されよう。
【００１９】
歯列弓の３Ｄ表現を、最初に、患者６の歯の物理的な歯科印象をデジタルでスキャンすることによって生成してもよく、または印象から作製された鋳物をスキャンすることによって生成してもよい。あるいは、医師８が口内スキャナを使用して、患者６の歯から直接３Ｄデジタル表現を生成してもよい。他のスキャニング方法も使用することができる。
【００２０】
図２は、クライアントコンピューティング装置４の実施形態例をさらに詳細に示すブロック図である。図示する実施形態では、クライアントコンピューティング装置４は、モデリングソフトウェア２０に対する動作環境を提供する。上述したように、モデリングソフトウェア２０は、患者６（図１）の歯の３Ｄ表現をモデル化し示すためのモデリング環境を提示する。図示する実施形態では、モデリングソフトウェア２０は、ユーザインタフェース２２と、歯パッキング制御モジュール２４と、レンダリングエンジン２６と、を含む。
【００２１】
ユーザインタフェース２２は、ブラケットの３Ｄ表現とともに患者の歯の３Ｄ表現を視覚的に表示するグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）を提供する。さらに、ユーザインタフェース２２は、ブラケットを操作しかつモデル化された歯列弓内の夫々の歯にブラケットを配置するために、たとえばキーボードおよびポインティングデバイスを介して医師８からの入力を受け取るインタフェースを提供する。ユーザインタフェース２２はまた、歯パッキング制御モジュール２４によって生成される最終咬合の３Ｄ表現も視覚的に表示する。
【００２２】
モデリングソフトウェア２０は、データベース３０と対話することにより、ブラケットデータ３２、３Ｄデータ３４、患者データ３６および配置規則４０等の種々のデータにアクセスする。データベース３０を、データ格納ファイル、ルックアップテーブル、もしくは１つまたは複数のデータベースサーバで実行しているデータベース管理システム（ＤＢＭＳ）を含む種々の形態で表現してもよい。データベース管理システムは、リレーショナル（ＲＤＢＭＳ）、階層（ＨＤＢＭＳ）、多次元（ＭＤＢＭＳ）、オブジェクト指向（ＯＤＢＭＳまたはＯＯＤＢＭＳ）またはオブジェクトリレーショナル（ＯＲＤＢＭＳ）もしくは他のタイプのデータベース管理システムであってもよい。データを、たとえば、マイクロソフト・コーポレーション（Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）製のＳＱＬサーバ等の単一リレーショナルデータベース内に格納してもよい。データベース３０を、クライアントコンピュータ装置４に対してローカルであるように図示するが、クライアントコンピューティング装置からリモートに配置して、公衆ネットワークまたは私設ネットワーク、たとえばネットワーク１４を介してクライアントコンピューティング装置に結合してもよい。
【００２３】
ブラケットデータ３２は、医師８によって選択され３Ｄモデリング環境内で位置決めされ得る市販のブラケットのセットについて記述する。たとえば、ブラケットデータ３２は、寸法、スロット位置および特徴、トルク角、アンギュレーションおよび他の属性等、市販のブラケットに対する種々の属性を格納してもよい。ユーザインタフェース２２は、メニュー方式インタフェースを提供し、それによって医師８は、患者６に対する歯列矯正処方を定義するために使用するブラケットのタイプを選択する。
【００２４】
患者データ３６は、医師８に関連する１人または複数の患者のセット、たとえば患者６ついて記述する。たとえば、患者データ３６は、各患者に対し、名前、生年月日および歯科履歴等、一般的な情報を指定する。さらに、患者データ３６は、医師８が患者の各々に使用するために選択したブラケットのタイプと、患者６の歯におけるそれらの関連する位置および向きと、を含む、患者の各々に対して指定された現処方を指定する。
【００２５】
歯列矯正業界は、多くの市販されている歯列矯正ブラケットに対し標準処方を展開してきた。これら標準化された処方は、一般に、大部分の患者の機能的要求および審美的要求を満足する傾向がある。標準処方を使用して、患者間の一様性を達成し、または各個々の患者に対し測定基準のカスタムセットを考案するより時間のかかるプロセスを回避することができる。
【００２６】
患者によっては、歯列における歯に対する測定基準の標準化されたセットが十分である場合がある。一方、患者によっては、医師８が、より審美的に満足な結果を達成するため、またはその患者の不正咬合をより適当に考慮するために、カスタマイズされた処方を作成したい場合もある。別の例として、歯列における異なる歯に対する標準化された処方とカスタマイズされた処方との組合せが使用される場合もある。医師８は、ユーザインタフェース２２を介して所望の処方を入力し、それはその後、患者データ３６としてデータベース３０に格納される。
【００２７】
配置規則４０は、市販のブラケットに対し業界定義配置モジュールを指定してもよい。さらに、配置規則４０は、医師８によって指定されるユーザ定義規則またはブラケット配置を制御する他の規則を含んでもよい。たとえば、いくつかの市販のブラケットに対する１つの規則は、ブラケットの中央線または長手方向軸を歯の臨床的歯冠の面軸（Ｆａｃｉａｌ  Ａｘｉｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｃｌｉｎｉｃａｌ  Ｃｒｏｗｎ（ＦＡＣＣ））に位置合せするというものである。ＦＡＣＣは、歯の正中矢状面と正面との交差部分によって形成される曲線として定義される。別の例示的な業界定義配置規則は、ブラケットのベースの中心を、歯のＦＡＣＣの、ＦＡＣＣの咬合縁または最咬合側点と歯冠の歯肉側縁とから等距離に配置するというものである。この位置は、面軸点（Ｆａｃｉａｌ  Ａｘｉｓ  Ｐｏｉｎｔ）（ＦＡ  Ｐｏｉｎｔ）としても知られる。別の例として、医師８は、ＦＡ  Ｐｏｉｎｔとは異なる位置にブラケットを配置したい場合がある。したがって、医師８は、歯列における異なるタイプの歯に対し、異なるタイプのブラケットに対し、または両方に対して異なる処方を指定してもよい。任意に、処方は、医師８によって選択される特定のタイプの器具に関連する既知の規則に全体としてまたは部分的に基づいてもよい。
【００２８】
レンダリングエンジン２６は、３Ｄデータ３４にアクセスしかつ３Ｄデータ３４をレンダリングすることにより、ユーザインタフェース２２によって医師８に提示される３Ｄビューを生成する。より詳細には、３Ｄデータ３４は、３Ｄ環境内で各歯およびブラケットを表す３Ｄオブジェクトを定義する情報を含む。レンダリングエンジン２６は、各オブジェクトを処理して、３Ｄ環境内で医師８の視点に基づいて３Ｄ三角形メッシュをレンダリングする。ユーザインタフェース２２は、医師８に対しレンダリングされた３Ｄ三角形メッシュを表示し、医師が３Ｄ環境内で視点を変更しオブジェクトを操作することができるようにする。
【００２９】
歯パッキングモジュール２４は、患者データ３６から処方案を受け取り、その処方案に基づいて自動的に歯をアーチワイヤに沿って配置する。結果としての最終咬合のデジタル表現を、ユーザインタフェース２２に表示してもよい。そして、医師８は、最終咬合の視覚的表現を見て、処方案が所望の機能的かつ／または審美的結果を与えるか否か、もしくは処方案を修正すべきであるか否かを判断することができる。
【００３０】
本明細書において一般に言及する歯列矯正器具またはブラケットを、最初に、いくつかの異なる方法のうちの任意のものを使用して３Ｄ環境に配置してもよい。たとえば、ブラケットを、レイビー（Ｒａｂｙ）らによる２００５年６月１６日に公開された「３Ｄ仮想世界において歯列矯正ブラケットを歯の上に配置する方法（Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  Ｐｌａｃｉｎｇ  Ｏｒｔｈｏｄｏｎｔｉｃ  Ｂｒａｃｋｅｔｓ  ｏｎ  Ｔｅｅｔｈ  ｉｎ  ａ  ３Ｄ  Ｖｉｒｔｕａｌ  Ｗｏｒｌｄ）」と題する同時係属でありかつ本出願と同一の譲受人に譲渡された米国特許出願公開第０５−０１３００９５−Ａ１号明細書に記載されている方法を使用して、最初に３Ｄ環境に配置してもよい。レイビー（Ｒａｂｙ）らによって２００４年２月４日に出願された「３次元（３Ｄ）環境内で歯列矯正器具配置を視覚的に支援する平面ガイド（Ｐｌａｎａｒ  Ｇｕｉｄｅｓ  ｔｏ  Ｖｉｓｕａｌｌｙ  Ａｉｄ  Ｏｒｔｈｏｄｏｎｔｉｃ  Ａｐｐｌｉａｎｃｅ  Ｐｌａｃｅｍｅｎｔ  ｗｉｔｈｉｎ  ａ  Ｔｈｒｅｅ−Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ（３Ｄ）  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）」と題する同時係属でありかつ本出願と同一の譲受人に譲渡された米国特許出願第１０／７７１，６４１号明細書に記載されているように、歯列矯正ブラケットの手動調整を、視覚的平面ガイドを使用することによって支援してもよい。その出願では、システムは、ブラケット位置および向きに対しユーザが手動調整を通してブラケットを手動で配置するのを視覚的に支援する。歯の上にブラケットを配置しまたは歯の上におけるブラットの位置を調整する他の方法を使用してもよい。たとえば、歯列矯正器具を所望の咬合高さに自動調整するシステムが、レイビー（Ｒａｂｙ）らによって２００４年７月３０日に出願された「３次元（３Ｄ）環境内での歯列矯正ブラケットの所望の咬合高さへの自動調整（ＡＵＴＯＭＡＴＩＣ  ＡＤＪＵＳＴＭＥＮＴ  ＯＦ  ＡＮ  ＯＲＴＨＯＤＯＮＴＩＣ  ＢＲＡＣＫＥＴ  ＴＯ  Ａ  ＤＥＳＩＲＥＤ  ＯＣＣＬＵＳＡＬ  ＨＥＩＧＨＴ  ＷＩＴＨＩＮ  Ａ  ＴＨＲＥＥ−ＤＩＭＥＮＳＩＯＮＡＬ（３Ｄ）  ＥＮＶＩＲＯＮＭＥＮＴ）」と題する同時係属でありかつ本出願と同一の譲受人に譲渡された米国特許出願第１０／９０３，６８６号明細書に記載されている。アーチワイヤに沿って歯および／またはブラケットを移動させるシステムは、レイビー（Ｒａｂｙ）らによって２００４年１０月６日に出願された「３次元環境内での仮想アーチワイヤに沿った歯列矯正対象の移動（Ｍｏｖｅｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｏｒｔｈｏｄｏｎｔｉｃ  Ｏｂｊｅｃｔｓ  Ａｌｏｎｇ  ａ  Ｖｉｒｔｕａｌ  Ａｒｃｈｗｉｒｅ  ｗｉｔｈｉｎ  ａ  Ｔｈｒｅｅ−Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）」と題する同時係属でありかつ本出願と同一の譲受人に譲渡された米国特許出願第１０／９５９６２５号明細書に記載されている。
【００３１】
これらおよび／または他の任意の技法を使用して、最初に３Ｄ環境で歯の上に歯列矯正器具を配置しそれによって患者の処方を確定してもよく、かつ本発明はこれに関して限定されない、ということが理解されよう。処方案に関連する歯の位置を自動的に確定するために、歯パッキング制御モジュール２４は、歯を仮想アーチワイヤに沿って「パックする（ｐａｃｋ）」（言い換えれば、配置または位置決めする）。特に、歯パッキング制御モジュール２４は、隣接する歯がオーバラップせず定義された距離を越えて離れないように、アーチワイヤに沿って歯の位置を自動的に確定する。
【００３２】
歯パッキング制御モジュール２４が歯の位置を確定すると、レンダリングエンジン２６は、治療の最後に、仮想歯列弓に対する各仮想ブラケットの相対位置および向きの表現を生成する。一実施形態では、歯パッキング制御モジュール２４は、ストレートワイヤ概念を使用して処方案に基づいてアーチワイヤに沿った歯の位置を自動的に確定する。しかしながら、ストレートワイヤ概念以外の方法も使用することができ、本発明はこれに関して限定されない、ということが理解されよう。確定された位置における歯の仮想表現は、治療の終了時に患者の歯の実際の相対位置および向きを近似する。
【００３３】
一般に、歯パッキング制御モジュール２４は、最初に、アーチワイヤに沿って、その象限に配置された先の歯から距離ｄに歯を配置する。歯が、象限に最初に配置された歯である場合、歯パッキング制御モジュール２４は、最初に、アーチワイヤに沿ってアーチワイヤの中線から距離ｄに歯を配置する。歯パッキング制御モジュール２４は、所望の許容差ｔに達するまで、歯を、移動の量を低減しながら、たとえば先の移動の半分だけ移動させる。一実施形態では、歯の最初の移動はｄ／２単位であってもよく、第２の移動はｄ／４となり、以下続く。各移動ｊの後、歯は、その理想的な（隣接する歯と一接点において接触する）位置（ｔ＝ｄ／２j）のｄ／２j単位内にある。
【００３４】
図３Ａおよび図３Ｂは、歯列矯正処方案に基づいてアーチワイヤに沿った歯の位置を自動的に確定する方法を示すフローチャート１００である。より詳細には、図３Ａおよび図３Ｂのフローチャートは、歯列矯正処方案に基づいて３Ｄ仮想環境内で最終咬合のデジタル表現を生成するように、歯の仮想アーチワイヤに沿った位置を自動的に確定するモデリングソフトウェア２０の動作を示す。
【００３５】
所与の歯列弓において、歯パッキング制御モジュール２４は、まず、右象限および左象限の各々において最前方歯ＴR0およびＴL0を特定する（１０２）。最初に、歯パッキング制御モジュール２４は、アーチワイヤに沿ってアーチワイヤの中央から定義された距離ｄに各歯を配置する（１０４）。歯パッキング制御モジュール２４は、歯を、アーチワイヤがその歯のブラケットのスロットを貫通するように向けて、アーチワイヤに沿って配置する。歯パッキング制御モジュール２４は、次に、２つの歯が交差するか否かを判断する（１０６）。歯パッキング制御モジュール２４が、２つの歯が交差するか否かを判断するために用いてもよい１つの例示的な方法については、図１２Ａおよび図１２Ｂを参照して後述する。２つの歯が交差する場合、歯パッキング制御モジュール２４は、各歯を、アーチワイヤの中線からｄ／２単位だけ離れるように（遠心に）移動させる（１０８）。それらが交差しない場合、歯パッキング制御モジュール２４は、各歯を、ｄ／２単位だけ中線に向かって（近心に）移動させる（１１０）。距離ｄは、次の繰返しのためにｄ／２に設定される（１１２）。各繰返しにおいて、歯パッキング制御モジュール２４は、両歯を、それらが交差しない場合はアーチワイヤの中線に向かって移動させ、それらが交差する場合はアーチワイヤの中央線から離れる方向に移動させる。歯パッキング制御モジュール２４は、距離ｄが所望の許容差ｔ内になるまで（１１４）、繰返し毎に距離ｄをその先の値の１／２に設定して（１１２）、このプロセスを続ける。許容差ｔは、定義された値であってもよく、または定義された繰返しの数であってもよい。
【００３６】
最前方歯を、アーチワイヤに沿って所望の許容差ｔ内で左象限および右象限の各々に配置した後、歯パッキング制御モジュール２４は、残りの歯をその歯列弓に配置する。一実施形態では、歯パッキング制御モジュール２４は、一度に１象限、アーチワイヤに沿って歯を配置する。たとえば、歯パッキング制御モジュール２４は、右象限で開始してもよい（１１６）。歯パッキング制御モジュール２４はその後、その象限の第２前方歯（ＴQi）を、アーチワイヤに沿って、先のステップで確定されたようなその象限の最前方歯（ＴQi-1）の最終位置から距離ｄだけ遠心に配置してもよい（１２０）。指数ｉは、現象限（Ｑによって示す）における選択された歯を示し、０から象限内の歯の数より１少ない数の範囲である。最前方歯の配置と同様に、歯パッキング制御モジュール２４はその後、最前方歯と第２前方歯とが交差するか否かを判断する（１２２）。
【００３７】
歯が交差する場合、歯パッキング制御モジュール２４は、第２前方歯を、開始距離の半分、すなわちｄ／２だけ最前方歯から離れるように移動させる（１２４）。それらが交差しない場合、歯パッキング制御モジュール２４は、第２前方歯を、開始距離の半分、すなわちｄ／２だけ最前方歯に向かって移動させる（１２６）。次の繰返しに備えて、歯パッキング制御モジュール２４は距離ｄをｄ／２に設定する（１２８）。
【００３８】
歯パッキング制御モジュール２４は、このようにして、第２前方歯が所望の許容差ｔの範囲内に配置されるまで続ける（１３０）。歯パッキング制御モジュール２４は、指数ｉの値を検査することにより、その象限における遠心端の歯が配置されたか否かを判断する（１３２）。配置されていない場合、歯パッキング制御モジュール２４は、右象限における残りの歯の各々を繰返し配置することによりこのプロセスを繰り返し、各繰返しでは、その象限における残りの次に前方の歯を配置する。歯パッキング制御モジュール２４は、その後、最後の残りの象限の歯を配置したか否かを判断する（１３４）ことにより、両象限の歯が配置されたか否かを検査する。配置されていない場合、歯パッキング制御モジュール２４は、残りの象限（この例では左象限）でプロセス全体を繰り返す（１３６）。歯パッキング制御モジュール２４が左象限の歯のすべてを配置した後（１３４）、歯列弓全体に沿った隣接する歯は、何らかの指定されかつ所定の許容差ｔ内で、交差することなくアーチワイヤに沿って配置される。
【００３９】
図４〜図８は、上述した方法によりアーチワイヤに沿った歯の位置を確定することを示す。図４は、２つの最前方歯１６０Ａおよび１６０Ｂを示し、各々、アーチワイヤ１５０の中線１５２から距離ｄに配置されている。距離ｄを、歯に関連する器具、たとえばブラケットの中点等、歯の上の任意の適当な点から測定してもよい。各歯１６０Ａおよび１６０Ｂは、アーチワイヤ１５０がブラケット１６２Ａおよび１６２Ｂの夫々のスロット１６４Ａおよび１６４Ｂの各々を貫通するように向けられる。歯パッキング制御モジュール２４は、交差検査を実行し、歯１６０Ａおよび１６０Ｂが交差していないと判断する。そして、歯パッキング制御モジュール２４は、各歯１６０Ａおよび１６０Ｂを、アーチワイヤ１５０に沿って近心に（すなわちアーチワイヤ中線１５２に向かって）ｄ／２の距離だけ移動させる。図５は、歯パッキング制御モジュール２４がともにアーチワイヤ１５０の中線１５２に向かってｄ／２の距離だけ近心に移動させた後の最前方歯１６０Ａおよび１６０Ｂを示す。
【００４０】
歯パッキング制御モジュール２４は、次に、この新たな位置において交差検査を実行し、この例では歯１６０Ａおよび１６０Ｂは交差していないと判断する。したがって、歯パッキング制御モジュール２４は、各歯１６０Ａおよび１６０Ｂを、アーチワイヤ１５０に沿って近心に（すなわちアーチワイヤ中線１５２に向かって）ｄ／４の距離だけ移動させる。図６は、さらなる繰返し後、すなわち、歯パッキング制御モジュール２４が両方の歯１６０Ａおよび１６０Ｂを図５に示すそれらの先の位置から中線１５２に向かってｄ／４の距離だけ移動させた後の最前方歯１６０Ａおよび１６０Ｂを示す。
【００４１】
歯パッキング制御モジュール２４は、図６に示すこの新たな位置において交差検査を実行し、歯が交差していると判断する。したがって、歯パッキング制御モジュール２４は、図７に示すように、各歯１６０Ａおよび１６０Ｂを中線１５２から離れるようにアーチワイヤ１５０に沿って距離ｄ／８だけ遠心に移動させる。この移動の後、図７の歯１６０Ａおよび１６０Ｂはもはや交差しない。
【００４２】
歯パッキング制御モジュール２４は、現象限の歯のすべてが何らかの所望の所定許容差ｔ内に配置されるまでこのプロセスを続ける。各移動ｊの後、ｔはｄ／２jに等しく、この許容差は、各歯が位置するその理想的な位置（隣接する歯と一接点において接触するものとして定義される）からの最大距離を表す。
【００４３】
歯１６０Ａおよび１６０Ｂが所望の許容差ｔ内にある時、歯パッキング制御モジュール２４は、アーチワイヤ１５０に沿って右象限の第２前方歯を配置してもよい。図８は、ブラケット１７２Ａが最前方歯１６０Ａのブラケット１６２Ａから距離ｄに配置される第２前方歯１７０Ａを示す。歯パッキング制御モジュール２４は、右象限の第２前方歯１７０Ａに対し、その歯が最前方歯の所望の許容差ｔ内にあるまでこのプロセスを繰り返す。歯パッキング制御モジュール２４は、右象限のすべての歯が配置されるまで、その後再び左象限のすべての歯が配置されるまで、このプロセス全体を繰り返す。すでに配置された任意の歯は移動しないこと以外、上に示したものと同じタイプの移動が、後続する歯に対して実行される。
【００４４】
図９Ａおよび図９Ｂは、モデリングソフトウェア２０によって提示される例示的なグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）を示す表示図である。たとえば、図９Ａおよび図９Ｂは、歯パッキング制御モジュール２４によって確定される位置にしたがって歯を示す例示的なユーザインタフェース３００を示す。
【００４５】
図９Ａの図示する実施形態では、ユーザインタフェース３００はメニュー入力領域３０２を含み、それによって、ユーザ、たとえば医師８は、患者６のための提案電子処方にアクセスする。ユーザインタフェース３００は、患者６の歯の３Ｄレンダリング表現を表す表示領域３０４をさらに含む。図９Ａの例では、表示領域３０４は、歯列矯正処方案からもたらされる患者６の歯列弓の仮想化正面ビュー３０８を提示する。図９Ｂの例では、表示領域３０４は、歯が、歯列矯正処方案に基づいて歯パッキング制御モジュール２４によって確定される位置にある、患者６の歯列弓の仮想化底面ビュー３１０を提示する。ユーザインタフェース３００は選択機構３０６を提供し、それによって医師８は、表示領域３０２内の患者の歯列弓のいくつかの異なるビューのうちの任意のもののレンダリングおよび表示を選択的に可能かつ不能にすることができる。最終咬合の３Ｄレンダリング表現３０８および３１０により、医師８は、処方案が機能的咬合を十分達成し、医師のかつ／または患者の審美的要件をみたすか否かを判断することができる。
【００４６】
図１０Ａ、図１０Ｂ、図１１Ａおよび図１１Ｂは、モデリングソフトウェア２０が、２つの歯が交差しているか否かを判断するために利用することができる方法の簡易例を示す。一実施形態では、本方法は、各歯が、スロットがアーチワイヤ、すなわち平面物体の周囲に適合するブラケットを含むという事実を利用する。最初にブラケットを歯に配置した後、モデリングソフトウェア２０は、３Ｄアフィン変換をデータベース３０に格納する。この変換は、各ブラケットのその関連する歯に関する位置および向きに関する詳細を含む。モデリングソフトウェア２０は、元のブラケット座標系を、ブラケットのスロットに位置し、かつモデリングソフトウェアがブラケットのアーチワイヤスロットの平面に関する情報を抽出することができるように向けられる座標系に変換する、別の３Ｄアフィン変換を生成してもよい。これら変換およびそれらの関連データを使用して、モデリングソフトウェア２０は、歯に関してアーチワイヤの平面を画定することができる。この平面は歯と交差し、この交差により、歯の断面、より詳細には断面の輪郭を描くポリラインがもたらされる。アーチワイヤの元の平面に対して平行な平面であり、かつそれらの方向において歯の大きさによって制約される何らかの所与の距離だけ元の平面の上方または下方に並進する、新たな平面を考慮することによって、複数の歯の断面を作成することができる。
【００４７】
図１０Ａは、２つの最前方歯１６０Ａおよび１６０Ｂと夫々それらの関連するブラケット１６２Ａおよび１６２Ｂとの例示的な正面図である。平面Ｐ０は、アーチワイヤの平面に位置する平面である。平面Ｐ１およびＰ２は、平面Ｐ０に対して平行であり、平面Ｐ０の上方に位置する。平面Ｐ３およびＰ４は平面Ｐ０に対して平行であり、平面Ｐ０の下方に位置する。図１０Ａの例では、アーチワイヤ平面の上方および下方に２つの平面が描かれている。図１０Ｂは、対応する平面Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３およびＰ４夫々の歯１６０Ａおよび１６０Ｂとの交差によって形成される断面Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３およびＣ４を示す。図１０Ａおよび図１０Ｂにおいて、断面のいずれにも交差は検出されないため、歯パッキング制御モジュール２４は、歯１６０Ａおよび１６０Ｂは交差しないと判断する。
【００４８】
図１１Ａは、２つの最前方歯１６０Ａおよび１６０Ｂと、夫々それらの関連するブラケット１６２Ａおよび１６２Ｂと、平面Ｐ０〜Ｐ４と、の正面図である。図１１Ｂは、対応する断面Ｃ０〜Ｃ４を示す。図１１Ａおよび図１１Ｂにおいて、歯パッキング制御モジュール２４は、断面のうちの３つ（Ｃ０、Ｃ３およびＣ４）において交差を検出する。この場合、したがって、歯パッキング制御モジュール２４は、図１１Ａおよび図１１Ｂにおける歯１６０Ａおよび１６０Ｂが交差していると判断する。
【００４９】
実際には、歯パッキング制御モジュール２４は、それより少ない平面か、またはより多くの断面および／またはポリライン情報を収集するためにより多くの平面を利用してもよい。より多くの断面を使用することにより、交差検出の精度を向上させることができる。一実施形態では、少なくとも５０の断面を使用してもよい。別の実施形態では、少なくとも１００の断面を使用してもよい。
【００５０】
したがって、調整することができる１つのパラメータは、使用される平面の数であり、したがって各歯に対していくつの断面が考慮されるかを確定することである、ということが理解されよう。使用される断面の数が多いほど、アルゴリズムの精度を向上させることができる。しかしながら、使用される断面の数が少ないほど、アルゴリズムの実行速度を向上させることができる。本明細書では特定の例を与えるが、使用される平面および断面の正確な数を、速度および精度の所望のレベルを達成するために変更してもよく、本発明はこれに関して限定されない、ということが理解されよう。
【００５１】
歯パッキング制御モジュール２４は、交差しているか検査されている２つの歯の各々において断面を見つけるために使用される平面のセットを画定する。歯パッキング制御モジュール２４は、各歯から断面を得るために同じ平面を使用するため、断面は同じ平面にあり、交差しているか検査することができる。１つまたは複数の対応する断面が交差する場合、歯パッキング制御モジュール２４は、２つの歯対象が交差すると判断する。
【００５２】
一般に、歯パッキング制御モジュール２４は、１つの歯のポリラインの各セグメントが、第２歯のポリラインの各セグメントと交差するか検査する。第１歯からのいずれかのポリラインセグメントが第２歯のいずれかのポリラインセグメントと交差する場合、歯パッキング制御モジュール２４は、２つの歯が交差すると判断する。対応するポリラインセグメントのいずれもが交差しない場合、歯パッキング制御モジュール２４は、２つの歯が交差していないと判断する。
【００５３】
図１２Ａおよび図１２Ｂは、モデリングソフトウェア２０が、２つの歯対象が上述したような断面のセットに基づいて交差するか否かを判断するために利用することができる一プロセス例を示すフローチャートである。この方法を、たとえば図３Ａおよび図３Ｂのフローチャートにおける参照数字１０６においてさらにまた参照数字１２２において使用してもよい。
【００５４】
一般に、図１２Ａおよび図１２Ｂに示す方法は、２つの歯の間に交差があるか各断面を検査する。これを行うために、歯パッキング制御モジュール２４は、歯のうちの第１歯における第１セグメントを選択し、その第１セグメントが第２歯のセグメントのすべてと交差するか検査する。そして、歯パッキング制御モジュール２４は、第１歯の第２セグメントを選択し、その第２セグメントが第２歯のセグメントのすべてと交差するか検査し、以下、第１歯の現ポリラインのセグメントのすべてが、第２歯の現ポリラインのセグメントのすべてと交差するか検査されるまで続ける。プロセスは、２つの歯のすべての断面が交差しているか検査されるまで続く。セグメントのいずれかが交差していることが分かった場合、歯パッキング制御モジュール２４は、２つの歯が交差していると判断する。ポリラインのいずれのセグメントのいずれも交差していないことが分かった場合、歯パッキング制御モジュール２４は、２つの歯が交差していないと判断する。
【００５５】
図１２Ａおよび図１２Ｂにおいて、歯パッキング制御モジュール２４は、まず指数ｋを画定する（２０２）。指数ｋは、現断面（Ｃk）を表し、プロセスの最初の繰返しにおいてゼロに設定される（２０４）。歯パッキング制御モジュール２４は次に、交差しているか検査される断面Ｃkにおける２つのポリラインＬ０およびＬ１を画定する。Ｌ０は、交差しているか検査されている歯のうちの第１歯におけるポリラインを表す。たとえば、Ｌ０は、図１０Ｂまたは図１１Ｂにおける断面Ｃ０のポリライン１８０Ａを現してもよい。同様に、Ｌ１は、交差しているか検査されている第２の隣接する歯におけるポリラインを表す。たとえば、Ｌ１は、図１０Ｂまたは図１１Ｂにおける断面Ｃ０のポリライン１８０Ｂを表してもよい。表１は、断面ＣkとポリラインＬ０およびＬ１とがいかに対応し得るかの一例を示す。
【００５６】
【表１】
2008515536.tif 000003
【００５７】
ポリラインＬ０およびＬ１が交差しているか否かを判断するために、歯パッキング制御モジュール２４は、各ポリラインＬ０およびＬ１をより小さいセグメントに分断する。ポリラインＬ０の各セグメントは、ポリラインＬ１の各セグメントと交差しているか検査される。一実施形態では、歯パッキング制御モジュール２４は、２つの指数、ｉおよびｊを画定することにより、このセグメント比較を達成する（２０６）。指数ｉは、ポリラインＬ０の第ｉセグメントを表し、指数ｊはポリラインＬ１の第ｊセグメントを表す。
【００５８】
交差するセグメントの例を図１３、図１４および図１５に示す。図１３は、断面Ｃ４（図１１Ｂ参照）の拡大図、すなわちポリラインＬ０  １８４Ａと、ポリラインＬ１  １８４Ｂと、セグメント１９０Ａおよび１９０Ｂと、セグメント１９２Ａおよび１９２Ｂと、を示す。図１３において分かるように、セグメント１９０Ａおよび１９０Ｂは、セグメント１９２Ａおよび１９２Ｂと同様に交差する。歯パッキング制御モジュール２４は、これら交差しているセグメントを見つけると、対応する歯が交差すると判断する。
【００５９】
図１４は、断面Ｃ３（図１１Ｂ参照）の拡大図、すなわちポリラインＬ０  １８３Ａと、ポリラインＬ１  １８３Ｂと、交差しているラインセグメント１９４Ａおよび１９４Ｂと、交差しているラインセグメント１９６Ａおよび１９６Ｂと、を示す。同様に、図１５は、断面Ｃ０（図１１Ｂを参照）の拡大図、すなわちポリラインＬ０  １８０Ａと、ポリラインＬ１  １８０Ｂと、交差しているラインセグメント１９８Ａおよび１９８Ｂと、を示す。歯パッキング制御モジュール２４は、これら交差しているセグメントを見つけると、対応する歯が交差すると判断する。
【００６０】
再び図１２を参照すると、歯パッキング制御モジュール２４は、最初の繰返しの場合、指数ｉおよびｊをゼロに設定する（２１０）。歯パッキング制御モジュール２４は、次に、現ポリラインセグメントＬ０iおよびＬ１jが交差するか否かを判断する（２１２）。これを行うために、歯パッキング制御モジュール２４は、多数の異なる交差検出方法のうちの任意のものを利用してもよい。たとえば、歯パッキング制御モジュール２４は、現ラインセグメントを記述する式を比較することにより、それらが交差するか否かを判断してもよい。現セグメントが交差する場合、歯パッキング制御モジュール２４は、対応する歯が交差すると判断する（２２８）。一実施形態では、プロセスはこの時点で終了してもよい（２３０）。別の実施形態では、歯パッキング制御モジュール２４は、交差情報を格納し、ポリラインのすべてが検査されるまで、任意の関連交差情報を格納しながらポリラインのすべてが交差しているか検査し続けてもよい。
【００６１】
現セグメントが交差していない場合、歯パッキング制御モジュール２４は、ｊをインクリメントし（２１４）、ポリラインＬ１のすべてのセグメントが検査されたか否かを判断する（２１６）。検査されていない場合、歯パッキング制御モジュール２４は、現ポリラインセグメントＬ０iがポリラインＬ１、すなわちＬ１jの次のポリラインセグメントと交差するか検査する。歯パッキング制御モジュールは、すべてのポリラインセグメントＬ１jが現ポリラインセグメントＬ０iと交差しているか検査されるまでｊをインクリメントし続ける。そして、歯パッキング制御モジュール２４は、ｊを０にリセットし、ポリラインＬ０の次のセグメントを検査するためにｉをインクリメントする（２１８）。歯パッキング制御モジュール２４は、ポリラインＬ０のすべてのセグメントがポリラインＬ１のすべてのセグメントと検査されるまでプロセスを続ける（２２０）。そして、歯パッキング制御モジュール２４は、次の断面Ｃk（たとえば図１０Ｂまたは図１１ＢのポリラインＣ１）を検査するために指数ｋをインクリメントする（２２２）。交差しているかすべての断面Ｃkを検査した（２２４）後、交差しているポリラインセグメントがない場合、歯パッキング制御モジュール２４は、歯が交差しないと判断する（２２６）。そして、プロセスは終了してもよい（２３０）。
【００６２】
クライアントコンピューティング装置４は、上述した歯パッキングアルゴリズムに従って３Ｄ環境内において仮想アーチワイヤに沿って歯列矯正対象を移動させてもよい。クライアントコンピューティング装置はまた、歯列矯正医８からの入力に応じて歯列矯正対象を移動させてもよい。いずれの場合も、歯列矯正対象を仮想アーチワイヤに沿って実際に移動させるために、モデリングソフトウェア２０は、３Ｄ環境内で仮想アーチワイヤを表す（言い換えれば定義する）何らかの方法を含んでもよい。一実施形態では、仮想アーチワイヤを、一続きの幾何学的セグメントとして表してもよい。仮想アーチワイヤを表すこの方法と、歯列矯正対象を仮想アーチワイヤに沿って移動させる対応する方法と、は、レイビー（Ｒａｂｙ）らによって２００４年１０月６日に出願された「３次元（３Ｄ）環境内での仮想アーチワイヤに沿った歯列矯正対象の移動（ＭＯＶＥＭＥＮＴ  ＯＦ  ＯＲＴＨＯＤＯＮＴＩＣ  ＯＢＪＥＣＴＳ  ＡＬＯＮＧ  Ａ  ＶＩＲＴＵＡＬ  ＡＲＣＨＷＩＲＥ  ＷＩＴＨＩＮ  Ａ  ＴＨＲＥＥ−ＤＩＭＥＮＳＩＯＮＡＬ（３Ｄ）  ＥＮＶＩＲＯＮＭＥＮＴ）」と題する同時係属でありかつ本出願と同一の譲受人に譲渡された米国特許出願第１０／９５９６２５号明細書に記載されている。
【００６３】
その出願は、歯列矯正対象（たとえば１つまたは複数の歯列矯正器具および／またはそれらの関連する歯）を仮想アーチワイヤに沿って１つの位置から別の位置まで移動させる技法について記載している。一実施形態では、その出願は、３次元（３Ｄ）環境内のアーチワイヤを複数のセグメントで表すことと、歯列矯正対象のアーチワイヤに沿った移動を示す入力を受け取ることと、複数のセグメントに基づいてアーチワイヤに沿って示されるように３Ｄ環境内で歯列矯正対象を移動させることと、を記載している。
【００６４】
本発明のさまざまな実施形態について説明した。これらおよび他の実施形態は冒頭の特許請求の範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】クライアントコンピューティング装置が歯列矯正対象をアーチワイヤに沿って自動的に配置する例示的なコンピュータ環境を示すブロック図である。
【図２】図１のクライアントコンピューティング装置の実施形態例をさらに詳細に示すブロック図である。
【図３Ａ】歯列矯正対象をアーチワイヤに沿って配置するためにクライアントコンピューティング装置で実行するモデリングソフトウェアの例示的な動作を示すフローチャートである。
【図３Ｂ】歯列矯正対象をアーチワイヤに沿って配置するためにクライアントコンピューティング装置で実行するモデリングソフトウェアの例示的な動作を示すフローチャートである。
【図４】歯列矯正対象をアーチワイヤに沿って配置する歯パッキング制御モジュールの動作例を示す。
【図５】歯列矯正対象をアーチワイヤに沿って配置する歯パッキング制御モジュールの動作例を示す。
【図６】歯列矯正対象をアーチワイヤに沿って配置する歯パッキング制御モジュールの動作例を示す。
【図７】歯列矯正対象をアーチワイヤに沿って配置する歯パッキング制御モジュールの動作例を示す。
【図８】歯列矯正対象をアーチワイヤに沿って配置する歯パッキング制御モジュールの動作例を示す。
【図９Ａ】モデリングソフトウェアによって提示される例示的なユーザインタフェースの表示図である。
【図９Ｂ】モデリングソフトウェアによって提示される例示的なユーザインタフェースの表示図である。
【図１０Ａ】歯パッキング制御モジュールが、２つの隣接する歯列矯正対象が交差するか否かをいかに確定し得るかの表現例を示す。
【図１０Ｂ】歯パッキング制御モジュールが、２つの隣接する歯列矯正対象が交差するか否かをいかに確定し得るかの表現例を示す。
【図１１Ａ】歯パッキング制御モジュールが、２つの隣接する歯列矯正対象が交差するか否かをいかに確定し得るかの表現例を示す。
【図１１Ｂ】歯パッキング制御モジュールが、２つの隣接する歯列矯正対象が交差するか否かをいかに確定し得るかの表現例を示す。
【図１２Ａ】２つの隣接する歯列矯正対象が交差するか否かを確定するためにクライアントコンピューティング装置で実行するモデリングソフトウェアの例示的な動作を示すフローチャートである。
【図１２Ｂ】２つの隣接する歯列矯正対象が交差するか否かを確定するためにクライアントコンピューティング装置で実行するモデリングソフトウェアの例示的な動作を示すフローチャートである。
【図１３】２つの歯列矯正対象が交差するか否かを確定するために歯パッキング制御モジュールが使用してもよい２つの隣接する歯のポリラインセグメントの拡大図を示す。
【図１４】２つの歯列矯正対象が交差するか否かを確定するために歯パッキング制御モジュールが使用してもよい２つの隣接する歯のポリラインセグメントの拡大図を示す。
【図１５】２つの歯列矯正対象が交差するか否かを確定するために歯パッキング制御モジュールが使用してもよい２つの隣接する歯のポリラインセグメントの拡大図を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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