(57)【要約】  本願のデジタル歯科矯正治療計画システムは、施術者に、三次元環境内で患者の歯の少なくとも一部のデジタル表現を提供する。施術者は、ユーザインターフェースを介し、患者の歯の所望の動きを示す入力を提供し得る。歯の所望の動きに基づき、仮想の歯科矯正器具の位置が計算される。歯のデジタル表現は、仮想の歯科矯正器具の調整位置に従って動かされ得る。このようにして、本願システムは、施術者に、入力が歯に間接的に適用されているのだが、入力が歯に直接的に適用されているという認識を提供する。【選択図】図３
2010506692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元（３Ｄ）環境内で歯の少なくとも一部のデジタル表現をレンダリングするステップと、
前記歯の所望の動きを示す入力を受信するステップと、
前記入力に直接応じて３Ｄ環境内で前記歯を動かす代わりに、前記入力に応じて仮想器具のための新しい器具の位置を計算するステップと、
前記仮想器具の新しい器具の位置に基づき、前記歯のための新しい歯の位置を計算するステップと、
前記３Ｄ環境内での前記新しい歯の位置で、前記歯のデジタル表現をレンダリングするステップと、を含む、コンピュータで実施する方法。
【請求項２】
前記入力が、前記３Ｄ環境内の第１の動きを規定し、前記方法が、
前記第１の動きに基づいて前記３Ｄ環境内で第２の動きを計算するステップであって、前記第２の動きが、規模において前記第１の動きと実質的に等しく、かつ実質的に反対方向であり、前記入力に応じて前記仮想器具のための前記新しい器具の位置を計算するステップが、前記第２の動きに基づき、前記新しい器具の位置を計算するステップを含む、計算ステップと、を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の動きが、仮想アーチワイヤによって決定される幾何学的パラメータ内に制約される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の動きが、前記仮想アーチワイヤに沿った動きに制約される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の動きが、前記仮想アーチワイヤと略垂直の動きに制約され、略垂直とは、略咬合−歯肉方向である、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の動きが、唇−舌の軸周囲の回転に制約される、請求項３に記載の方法。
【請求項７】
前記歯の前記所望の動きを示す入力を受信するステップが、ユーザインターフェースを介し、ユーザから前記歯の所望の動きを示す入力を受信するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記ユーザが、前記歯をクリック及びドラッグすることにより前記ユーザインターフェースと相互に作用し、これにより前記ユーザが、前記仮想器具を実際にクリック及びドラッグする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記ユーザによる前記歯を前記ドラッグするステップが、前記３Ｄ環境内における前記仮想器具の動作又は寸法のうちの少なくとも１つによって決定される、幾何学的パラメータ内に制約される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記ユーザが、前記歯の前記所望の動きの規模を示す測定基準を入力することによって、前記ユーザインターフェースと相互に作用する、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記仮想器具がブラケットであり、前記方法が、前記３Ｄ環境内で前記歯の表面上の前記新しい器具の位置へ前記ブラケットを動かすステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記３Ｄ環境内で、実質的に透明なオブジェクトとして前記仮想器具の前記デジタル表現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１３】
前記仮想器具の前記デジタル表現が、第１の操作モードにおいて、前記３Ｄ環境内で前記実質的に透明なオブジェクトとして表示され、第２の操作モードにおいて、前記仮想器具は可視オブジェクトとして表示される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
歯のデジタル表現をレンダリングするステップが、歯列弓のデジタル表現をレンダリングするステップを含み、前記方法が、前記歯の前記新しい歯の位置の結果として、前記歯列弓の影響を受けた歯群のための調整位置を自動的に計算するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記３Ｄ環境内で、仮想アーチワイヤのデジタル表現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１６】
前記仮想アーチワイヤの前記デジタル表現が、前記３Ｄ環境内で実質的に透明なオブジェクトとして表示される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
コンピューティングデバイスと、
前記コンピューティングデバイス上で実行するモデリングソフトウェアであって、
三次元（３Ｄ）環境内で歯の少なくとも一部のデジタル表現をレンダリングするレンダリングエンジンと、
前記歯の所望の動きを示すユーザ入力を受信するユーザインターフェースと、
前記入力に基づき、歯科矯正器具の位置を自動的に計算するための歯科矯正器具制御モジュールと、
前記歯科矯正器具の位置に従い、前記３Ｄ環境内での前記歯の新しい歯の位置を計算するための歯制御モジュールと、を含むモデリングソフトウェアと、を含むシステム。
【請求項１８】
前記ユーザインターフェースが、前記新しい歯の位置で前記歯の前記デジタル表現を表示する、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記歯科矯正器具制御モジュールが、前記歯の所望の動きを示す前記入力を、前記歯よりもむしろ前記歯科矯正器具に適用することにより、歯科矯正器具の位置を自動的に計算する、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２０】
前記ユーザ入力が、前記３Ｄ環境内での第１の動きを規定し、前記歯科矯正器具制御モジュールが、前記第１の動きに基づき、前記３Ｄ環境内での第２の動きを計算するように構成され、前記第２の動きは、規模において前記第１の動きと実質的に等しく、前記第１の動きとは仮想アーチワイヤに沿って実質的に反対方向であり、前記歯科矯正器具制御モジュールが、前記第２の動きを使用し、前記歯科矯正器具の位置を計算する、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２１】
ユーザが、前記ユーザインターフェースの周辺デバイスの１つ以上のインクリメント動作を介し、前記ユーザ入力を提供する、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２２】
前記ユーザインターフェースは、前記ユーザが前記周辺デバイスを用いて前記３Ｄ環境内で前記歯を動かしているという認識を、前記ユーザに提供する、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
ユーザが、前記ユーザインターフェースを介して、前記歯の前記所望の動きの規模を示す測定基準を入力することにより前記ユーザ入力を提供する、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２４】
前記歯科矯正器具が、ブラケットであり、前記歯科矯正器具制御モジュールが、前記ブラケットを前記３Ｄ環境内で前記歯科矯正器具の位置へ動かすように構成され、前記歯科矯正器具の位置は、前記歯の表面上にある、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２５】
前記レンダリングエンジンが、前記歯科矯正器具のデジタル表現をレンダリングする、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２６】
前記歯科矯正器具の前記デジタル表現が、少なくとも部分的に透明である、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２７】
前記レンダリングエンジンが、仮想アーチワイヤのデジタル表現をレンダリングする、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２８】
前記モデリングソフトウェアは、
第１の操作モードであって、前記ユーザインターフェースが前記歯の前記所望の位置を示すユーザ入力を受信するように構成される、第１の操作モードと、
第２の操作モードであって、前記ユーザインターフェースが、所望の歯科矯正器具の位置を示すユーザ入力を受信するように構成され、前記歯科矯正器具制御モジュールが、前記入力に基づき、前記歯科矯正器具を前記所望の歯科矯正器具の位置へ動かすように構成され、前記歯制御モジュールが、前記所望の歯科矯正器具の位置に基づき、前記歯の調整位置を自動的に計算するように構成される、第２の操作モードと、を含む、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２９】
プログラム可能なプロセッサに、
三次元（３Ｄ）環境内で歯の少なくとも一部のデジタル表現をレンダリングし、
前記３Ｄ環境内で仮想歯科矯正器具を透明又は半透明オブジェクトとしてレンダリングし、
前記歯の所望の動きを示す入力を受信し、
前記入力に応じて前記仮想歯科矯正器具の新しい位置を計算し、
前記仮想歯科矯正器具の前記新しい位置に基づき、前記３Ｄ環境内での前記歯の新しい位置を計算させるための指示を含む、コンピュータ読み取り可能な媒体。
【請求項３０】
前記プログラム可能なプロセッサに、前記歯及び前記仮想歯科矯正器具のデジタル表現を、各々の新しい位置において表示させるための指示を更に含む、請求項２９に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は歯科矯正に関し、より具体的には歯科矯正診断及び治療を支援するためのコンピュータベースの技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
歯科矯正の分野は、歯の咬合及び審美的外観をよくするため、患者の歯群を再配置及び整列することを取り扱う。例えば、歯科矯正治療は、患者の前歯、犬歯、及び小臼歯に固定される、ブラケットとして知られる非常に小さいスロット付き器具を使用することを伴う場合が多い。アーチワイヤは各ブラケットのスロットに受容されて、所望の向きへと歯群の動きを案内する進路用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器具、すなわちバッカルチューブ（buccal tube）として知られる器具に受容される。
【０００３】
今日の多くの商用歯科矯正器具は、ローレンス・Ｆ・アンドリューズ歯科医師（Dr. Lawrence F. Andrews, D.D.S.）によって開発された「ストレートワイヤ概念（straight wire concept）」の原理に基づいて構築されている。この概念によれば、器具のスロットの向きを包含する器具の形状は、治療終了時にスロットが平坦な基準面で整列するように選択される。それに加えて、通常時には平坦な基準面になる、全体が湾曲した形状の弾性アーチワイヤが選択される。
【０００４】
歯科矯正治療の開始時に、アーチワイヤは、ストレートワイヤ器具のスロット内に配置されると、アーチワイヤは、しばしば患者の不正咬合に従って、器具ごとに上向き又は下向きに偏向する。しかし、アーチワイヤの弾性が、アーチワイヤを、基準平面内の通常時の湾曲形状へと戻す傾向にある。アーチワイヤが平坦な基準面に向かって移動するにつれて、アーチワイヤが取り付けられた歯群は、対応する形で整列した審美的に美しい配列に向かって動かされる。
【０００５】
歯上のブラケットの位置並びにブラケットとアーチワイヤとの間の相互作用は、得られる歯の位置に影響する。すでに理解されたように、所望の歯の動きを達成するために、施術者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適切な位置に正確に固定することが重要である。例えば、ブラケットが歯の表面上から咬合方向に離れた位置に配置された場合、アーチワイヤは、治療の終了時に歯肉（歯茎）に近すぎる位置に歯の歯冠を配置する傾向がある。別の例として、ブラケットが、歯の中心から一方の側に近心方向又は遠心方向のいずれかで配置された場合、得られる歯の向きは、歯の長軸周囲で過度に回転するような向きとなる可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
患者の歯群へブラケットを配置及び固着するプロセスでは、ブラケットが歯群の動きにどのように影響するかという推測に基づき、施術者が対応する歯群上にブラケットの適切な位置を視覚的に決定することが、しばしば求められる。選択されたブラケットの配置が所望の歯の動きをもたらすかどうかを確認する典型的な方法は存在しない。同様に、歯の所望の位置を選択し、次いで歯の所望の位置に基づいた歯上のブラケットの位置を選択するための典型的な方法は存在しない。
【０００７】
歯科矯正における先端技術は、デジタル及びコンピュータ支援技術へと急速に移行している。これらの技術は、口腔内外スキャナー、歯牙構造の三次元（３Ｄ）モデリング、及びデジタルデータからの歯科矯正器具の製造を含む。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
広くは、本発明は、歯科矯正診断及び治療において施術者を支援するコンピュータで実施する技法に関する。より具体的には、コンピューティングシステムは、歯群の所望の機能的及び／又は審美的配列を達成するための歯科矯正治療計画を立てるために、三次元（３Ｄ）環境内で患者の１つ以上の歯群のデジタル表現をモデリングし、描画するための環境を提供するものとして説明される。ある実施形態において、コンピューティングシステムは、ブラケットなどの歯科矯正器具のデジタル表現も描画する。歯科矯正器具のデジタル表現は、歯科矯正器具の類似物、透明若しくは半透明の歯科矯正器具、歯科矯正器具の可視的グラフィック表現若しくは輪郭、又は歯科矯正器具を示す若しくは歯科矯正器具の１つ以上の特徴を示すオブジェクトであり得る。
【０００９】
このシステムと相互に作用することによって、歯科矯正施術者は、歯列弓の３Ｄ表現を視覚化し、１つ以上の歯群のための所望位置又は所望の動きを示し、所望の歯の位置をもたらす１つ以上の歯科矯正器具の位置を決定することが可能である。このコンピューティングシステムにより、施術者が、所定の歯の所望の位置、又は歯の所望の動きを示すために、３Ｄ環境と相互に作用することを可能になる。以下に更に詳しく説明するように、システムは、施術者が、最終の（すなわち、所望の）歯の位置を特定するために、施術者に、患者の歯群の３Ｄ表現を直接操作しているという認識を提供する、特定の技術を実施する。また一方、施術者からの入力に応じ、コンピューティングシステムは、ブラケット（又は、別の歯科矯正器具）の現在の位置に対する調整を計算する。すなわち、３Ｄ環境内で、施術者が歯を直接操作すると認識する代わりに、施術者によって入力された動きが、むしろ逆の形で歯に関連する器具へと適用される。すなわち、施術者は、意識せずに器具を直接操作することになる。そして、システムは、器具に対する調整に基づき、歯のための新しい位置を計算する。このようにして、３Ｄ環境における歯の動き及び配置が、歯群と関連する器具の向き及び動作に制約されながら、確実に計算される。
【００１０】
施術者が歯のための所望の動きを示している際、施術者は歯に関連するブラケットのための動きを実際に示しているため、施術者が３Ｄ環境内で歯の所望の動きを示すことができる程度は限られている。したがって、３Ｄ環境内で施術者による「歯」の動きは、例えば、患者のために選択されたブラケット及び／又はアーチワイヤの３Ｄモデルなど、シミュレートされた歯科処方箋に従う幾何学的パラメータ内に制約される。幾何学的パラメータは、歯に関連する歯科矯正器具の特定の３Ｄモデルの動作及び／又は形状によって決定付けられるか、ユーザによって特定されてもよい。
【００１１】
一実施形態において、本願発明はコンピュータで実施する方法を対象とする。本願方法は、３Ｄ環境内で歯の少なくとも一部のデジタル表現をレンダリングするステップと、歯の所望の動きを示す入力を受信するステップと、入力に直接応じて３Ｄ環境内で歯を動かす代わりに、入力に応じて仮想器具のための新しい器具の位置を計算するステップと、仮想器具の新しい器具の位置に基づき、歯のための新しい歯の位置を計算するステップと、３Ｄ環境内での新しい歯の位置で、歯のデジタル表現をレンダリングするステップと、を含む。
【００１２】
別の実施形態では、本願発明は、コンピューティングデバイスと、コンピューティングデバイス上で実行するモデリングソフトウェアを含むシステムと、を対象とする。モデリングソフトウェアは、３Ｄ環境内で歯の少なくとも一部のデジタル表現をレンダリングするレンダリングエンジンと、歯の所望の動きを示すユーザ入力を受信するユーザインターフェースと、入力に基づき、歯科矯正器具の位置を自動的に計算するための歯科矯正器具制御モジュールと、歯科矯正器具の位置に従い、３Ｄ環境内で歯を動かすための歯制御モジュールと、を含む。
【００１３】
更に別の実施形態では、本願発明は、コンピュータ読み取り可能な媒体を対象とする。コンピュータ読み取り可能な媒体は、プログラム可能なプロセッサに、３Ｄ環境内で歯の少なくとも一部のデジタル表現をレンダリングし、３Ｄ環境内で仮想歯科矯正器具を透明又は半透明のオブジェクトとしてレンダリングし、歯の所望の動きを示す入力を受信し、入力に応じて仮想歯科矯正器具の新しい位置を計算し、仮想歯科矯正器具の新しい位置に基づき、３Ｄ環境内での歯の新しい位置を計算させるための指示を含む。
【００１４】
本願発明の１つ以上の実施形態の詳細は、添付図面及び以下の説明において記載される。本願発明の他の特徴、目的、及び利点は、その説明と図面から、及び特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】クライアントコンピューティングデバイスが、特定の患者のために歯科矯正治療をもたらす所望の歯の位置及び／又は所望の歯の動きの表示を受信する、例示的なコンピュータ環境を図示するブロック図。
【図２】更に詳細にクライアントコンピューティングデバイスの例示的実施形態を図示するブロック図。
【図３】本発明によるシステムの観点による、歯科矯正治療計画を作成するためのプロセスを図示するフローチャート。
【図４】第１のモードにおいて、モデリングソフトウェアにより示される、例示的なユーザインターフェースの表示図。
【図５】図４のユーザインターフェースの第２のモードの表示図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、クライアントコンピューティングデバイス１２が、歯科矯正施術者１４に、患者１６のための歯科矯正治療計画を作成し、視覚化するために患者１６の歯列弓の一部又は全体のデジタル表現と相互に作用し合うための環境を示す、例示的なコンピュータ環境１０を図示するブロック図である。歯科矯正業界は、多くの市販の歯科矯正器具について標準的な処方箋を開発してきた。広くは、処方箋には、１つ以上の器具、又は器具一式の特徴を記載することができる。例えば、ブラケットの特徴としては、トルク、角部位、唇−舌の補正（内側−外側の補正）、及び回転補正を含み得る。ある患者については、歯列における歯群のための標準化された測定基準は、歯の機能的及び審美的要求を満たし得る。他の患者については、施術者１４は、より審美的に満足できる結果を達成するため又はその患者の不正咬合をより適切に考慮するために、カスタマイズされた処方箋を作り出すことを望む場合もある。他の例として、歯列における異なる歯群に対して、標準化された処方箋とカスタマイズされた処方箋との組み合わせを使用してもよい。施術者１４は、モデリングソフトウェアクライアントコンピューティングデバイス１２を使用し、カスタマイズされた処方箋を処方し得る。
【００１７】
本明細書に記載するように、クライアントコンピューティングデバイス１２は、施術者１４が、１つ以上の歯群のための所望の位置を示し、所望の歯の位置を達成するための歯科矯正治療計画（例えば、ブラケット配置）を実現するための直観的インターフェースを提供する。特に、クライアントコンピューティングデバイス１２は、施術者１４が、所望の歯の位置を特定するために患者１６の歯群の３Ｄ表現を直接操作しているという認識を施術者に提供するインターフェースを提供する。しかし、クライアントコンピューティングデバイス１２は、選択された１つの歯（又は２つ以上の歯）に関して施術者１４により示された動きを、選択された歯に関連する歯科矯正器具の動きに変換し、それに従い歯科矯正器具の位置を再計算する。その後、クライアントコンピューティングデバイス１２は、歯科矯正器具の再計算された位置に基づき、選択された歯を計算し、動かし得る。このようにして、施術者１４は、施術者が直接歯群を動かしていると認識するが、実際は、歯科矯正器具のための所望の動きを最初に示すことによって歯群を間接的に動かしている。
【００１８】
用語「動き」は、概して特定の歯が、第１の位置から第２の位置へ動くために横切る経路（例えば、湾曲経路）よりもむしろ第１の位置から第２の位置への特定の歯の動き全体をいう。したがって、施術者１４が歯の所望の動きを示すクライアントコンピューティングデバイス１２へ入力を提供する際、施術者１４は、動かすべき歯に沿った経路全体を特定するよりもむしろ歯の第２の位置を特定するだけでよい。施術者１４からの入力された動きに基づき、クライアントコンピューティングデバイス１２は、ブラケットへ動きを適用し、第１の位置から施術者１４により示されたおおよそ第２の位置へ歯を動かすために３Ｄ環境内で特定の歯が横切るのに得られる経路を自動的に計算する。以下の説明において、「所望の動き」及び「所望の位置」という語句は、交互に使用される。何故なら、施術者１４が特定の歯のための所望の位置を示す際、施術者１４は、歯の所望の動きを二次的に示すことになると理解できるからである。反対の場合も同様に適用できる。つまり、施術者１４が特定の歯の所望の動きを示す際、施術者１４は歯の所望の位置を二次的に示すことになる。
【００１９】
本明細書は、全体として、１つ以上の歯群及び歯科矯正ブラケットの表示及び配置について説明するが、クライアントコンピューティングデバイス１２は、本発明の範囲から逸脱することなく、いかなるタイプの歯科矯正器具を表示及び／又は配置してもよいことを理解されたい。このような歯科矯正器具の例としては、歯科矯正ブラケット、バッカルチューブ、シース、又はボタンなどが挙げられるが、これらに限定されない。
【００２０】
クライアントコンピューティングデバイス１２は、三次元（３Ｄ）環境内で１つ以上の歯のデジタル表現を表示する。例えば、クライアントコンピューティングデバイス１２は、患者の歯列弓の一部又は全体のデジタル表現を表示し得る。歯群のデジタル表現は、患者１６の歯群の物理的な歯科用歯型をデジタル的にスキャンすること又は歯型から作られた鋳物をスキャンすることにより作成され得る。別の方法としては、施術者１４は、口腔内スキャナーを使用して、患者１６の歯群からデジタル表現を直接生成してもよい。スキャンの他の方法ないしは別の方法で歯群のデジタル表現を得ることも可能である。
【００２１】
クライアントコンピューティングデバイス１２は、歯群に関連する１つ以上の歯科矯正器具のデジタル表現も表示できる。一実施形態において、歯科矯正器具はブラケットである。しかし、他の実施形態において、歯科矯正器具は、患者１６の全歯列弓よりは概して少ない一組である、患者１６の特定の歯又は歯群の特定の一組と対応する何らかの器具であり得る。クライアントコンピューティングデバイス１２は、歯科矯正器具の完全な視覚的表現を表示する必要はない。むしろ、器具の輪郭、又は器具のある特性の輪郭など、器具の一部が表示され得る。更に、クライアントコンピューティングデバイス１２は、アーチワイヤの完全な視覚的表現、又はアーチワイヤの輪郭、又はアーチワイヤのある特性の輪郭などの、アーチワイヤの一部の視覚的表現を表示し得る。歯科矯正器具及び／又はアーチワイヤは、可視オブジェクト又は部分的に可視的なオブジェクトとして表示されるか、あるいは上記器具は、施術者１４が、歯科矯正器具よりもむしろ歯群を直接配列していると認識するようなインターフェースを更に提供するように、歯群の図解を明瞭化するために、透明なオブジェクトとして表示され得る。
【００２２】
別の代替例として、クライアントコンピューティングデバイス１２は器具自体を表示しなくてもよい。むしろ、器具又は器具の配置と関連付けられた別のオブジェクトが、器具自体の代わり又はそれに加えて示されてもよい。そのような他のオブジェクトの例としては、十字線（装置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、又は器具を表すかそれに結び付けられてもよい、若しくは別の方法として器具及び／又はその配置と関連付けられてもよい他のオブジェクトが挙げられる。別の方法としては、クライアントコンピューティングデバイス１２は、デバイス自体の代わりに歯科矯正器具類似物（すなわち、座標系等のデータにより表される歯科矯正器具）を参照してもよい。用語「器具」又は「ブラケット」は、ひいては本明細書で使用される場合、あらゆる種類の器具、器具の完全又は部分的な表示、器具及び／又はその配置又は歯科矯正器具の類似物に関連するあらゆるオブジェクトを含むことを理解されたい。
【００２３】
本明細書に詳しく説明するように、クライアントコンピューティングデバイス１２は、施術者１４が、患者１６の処方を確定するために相互に作用する、グラフィカル・ユーザ・インターフェース（ＧＵＩ）を示す。クライアントコンピューティングデバイス１２は、２つのモードのうちの１つにおいて操作するようにＧＵＩを制御する。第１のモードにおいて、施術者１４は、３Ｄ環境内で歯群のデジタル表現に目を通し、提示された歯科矯正処方を確定し、所望の機能的及び／又は審美的結果を達成するための１つ以上の歯群に対する１つ以上のブラケットの適切な配置を決定するために、クライアントコンピューティングデバイス１２によって示されたＧＵＩと相互に作用する。すなわち、施術者１４は、モデル化された歯列弓内で個々の歯群上にブラケットを配置するために、３Ｄ環境内で仮想ブラケットを選択し、仮想ブラケットを直接操作する。施術者を補助するために、クライアントコンピューティングデバイス１２は、市販のブラケットの標準的な処方箋又は施術者１４によって特定された最初の処方箋に基づき、個々の歯群上に仮想ブラケットを最初に配置してもよい。そして、施術者１４は、所望の機能的及び／又は審美的結果を達成するために、特定の歯上の特定のブラケットの位置を調整してもよい。そして、クライアントコンピューティングデバイス１２は、最初のブラケット配置から得られたモデル化された歯群の設置を計算し、施術者１４によるブラケットの直接的な操作を引き続き計算する。
【００２４】
第２のモードにおいて、クライアントコンピューティングデバイス１２は、施術者１４が、最終的な歯の位置を特定するために個々の歯群を直接操作していると認識するように、３Ｄ環境のユーザインターフェースを制御する。例えば、クライアントコンピューティングデバイス１２は、施術者１４が、入力が３Ｄ環境において歯群を直接配置するために適用されたと認識するように、ブラケットを透明、半透明、又は不可視にレンダリングしてもよい。しかし、実際には、クライアントコンピューティングデバイス１２は、ユーザインターフェースを介し、動きを特定する入力（例えば、マウス、又は他のポインティングデバイス手段による入力）を受信し、３Ｄ環境内で効果的に動きを反転させ、ブラケットへ動きを適用する。このようにして、第２のモードにおいて、施術者１４は、仮想ブラケットを無意識に直接操作しているが、この仮想ブラケットは、不可視であるか、透明にレンダリングされるか、又はＧＵＩ上で可視オブジェクトとしてレンダリングされてもよい。そして、クライアントコンピューティングデバイス１２は、ブラケットの調整に基づき、３Ｄ環境内での歯の新しい位置を算定する。したがって、３Ｄ環境における歯の動き及び配置は、歯群と関連する器具の向き及び動作に制約されながら、確実に計算される。このようにして、上記技法は、施術者１４が、３Ｄ環境内での各歯の仕上げ位置（すなわち、治療後の位置）を正確に定めているという認識と共に、クライアントコンピューティングデバイス１２により示されたＧＵＩと相互に作用することを可能にする。いずれのモードにおいても、コンピューティングデバイス１２は、施術者１４が歯−ブラケットの関連位置を調整することを可能にするユーザインターフェースを提供する。
【００２５】
クライアントコンピューティングデバイス１２は、２つの各モードについて同じ方法で仮想ブラケットを効果的に動かし歯の位置を計算するが、何人かの施術者には、第２のモードは、第１のモードよりもより直観的及び／又は容易なインターフェースを提供し得る。第１のモードは、治療の間に、歯上でブラケットを一方向へ動かすことはその歯を反対方向へ動かしがちであることを理解したうえで、所望の歯の位置を達成するために、施術者がブラケットを繰り返し動かすことを必要とする。施術者は、第２のモードにおいて同じ方法で仮想ブラケットを効果的に動かしているが、このことは、施術者にとってより直観的であり得る。何故なら、施術者は、所定の歯を動かしたいと望む方向と同一方向に動きを特定することが可能であり、クライアントコンピューティングデバイス１２は、上記動きを反転し、反転した動きを対応する器具へ適用するからである。
【００２６】
提案された歯科矯正処方箋が処方され、かつ表示されると、歯科矯正器具は、最終的な機能的及び／又は審美的結果を達成するように配置される。施術者１４が許可を示すと、クライアントコンピューティングデバイス１２はネットワーク２０を介し、製造施設１８へブラケット配置位置を通信する。それに応じ、製造施設１８は、ブラケットを患者１６の歯群上に物理的に設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２２を作成する。換言すれば、製造施設１８は、クライアントコンピューティングデバイス１２によって提示された３Ｄ環境内での施術者１４が選択し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２２を製作する。製造施設１８は、例えば、施術者１４によって選択された従来型の市販のブラケットを使用して、インダイレクトボンディングトレー２２を形成してもよい。製造施設１８は、患者１６の歯群上にブラケットを配置する従来のインダイレクトボンディング法で使用するため、インダイレクトボンディングトレー２２を施術者１４に送る。別の選択肢として、製造施設１８は、患者１６の歯上にたった１つのブラケットを設置するための、又は、例えば、インダイレクトボンディングトレー２２の歯列弓の４分の１又は全体におけるブラケットの群のための特別な治具を作成する。
【００２７】
別の方法としては、クライアントコンピューティングデバイス１２は、製造施設１８へブラケット配置位置を通信する必要はない。その代わりに、クライアントコンピューティングデバイス１２は、施術者１４がブラケットを患者１６の歯群上に手動で配置するのを支援するため、各ブラケットに関連する距離及び角度を、例えば表示又は印刷によって出力してもよい。別の方法としては、クライアントコンピューティングデバイス１２は、クライアントコンピューティングデバイス１２のグラフィカル・ユーザ・インターフェース上に表示された３Ｄ画像の２Ｄ表現を印刷してもよい。
【００２８】
図２は、クライアントコンピューティングデバイス１２の例示的実施形態を更に詳細に示すブロック図である。図示された実施形態において、クライアントコンピューティングデバイス１２は、モデリングソフトウェア３０の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３０は、患者１６の歯群の３Ｄ表現をモデリングし描画するためのモデリング環境を提供する（図１）。図示される実施形態において、モデリングソフトウェア３０は、ユーザインターフェース３２と、歯科矯正器具制御モジュール３４と、歯制御モジュール３６と、レンダリングエンジン３８と、を含む。モデリングソフトウェア３０は、ネットワークインターフェース４０を介し、ネットワーク２０と接続する。
【００２９】
ユーザインターフェース３２は、患者の歯群の３Ｄデジタル表現、並びにブラケット（又は他の歯科矯正器具）の３Ｄデジタル表現を視覚的に表示するＧＵＩを提供する。更に、ユーザインターフェース３２は、例えば、歯又はブラケットを操作するために、キーボード及び周辺デバイスなどを介し、施術者１４などのユーザから入力を受信するためのインターフェースを提供する。ユーザインターフェース３２は、患者の歯列弓の３Ｄ表現及び／又は患者の歯列弓の指定部分の３Ｄ表現を視覚的に表示することもできる。別の実施形態において、ユーザインターフェース３２は、患者の歯列弓及び／又は患者の歯列弓の特定部分の二次元（２Ｄ）表現を表示することが可能である。
【００３０】
歯科矯正器具制御モジュール３４及び歯制御モジュール３６は、特定の患者１６のための所望の歯の配列を達成するための歯科矯正治療計画を立てるための、相互作用的なモジュールと考えられてもよい（図１）。施術者１４は、特定の歯のための所望の動きを示すためにユーザインターフェース３２を介し、モデリングソフトウェア３０と相互に作用することが可能である。施術者１４が所望の動きを示した後、歯科矯正器具制御モジュール３４は特定の歯に関連するブラケットの新しい位置を計算するために、入力された動きを変換し、適用する。歯科矯正制御モジュール３４は、変換された動きに基づき、ブラケットを動かすこともできる。ブラケットのデジタル表現がユーザインターフェース３２上でレンダリングされ、表示される実施形態において、ブラケットの調整された位置は、ユーザインターフェース３２に表示されてもよい。
【００３１】
上述したように、治療の間に、一方向へブラケットを動かすことは、ほとんどの場合、ブラケットと関連する歯を反対方向へ動かす結果となる。したがって、一実施形態において、歯科矯正器具制御モジュール３４は、施術者１４によって入力された所望の動きの方向を反転することにより、ブラケットの動きに対する所望の歯の動きを変換する。歯科矯正器具制御モジュール３４は、施術者１４により示された所望の歯の動きに実質的に近い歯の動きをもたらす方向にブラケットを動かすために、ブラケットに動きを適用する際には、所望の歯の動きを反転させる。このように、施術者１４は、歯の代わりにブラケットのための動きを実際に入力している。しかし、モデリングソフトウェア３０は、ブラケットの調整された位置を計算し、その後に歯制御モジュール３６がブラケットの調整された位置に基づいて歯のための新しい位置を計算し、それに応じて歯を動かすので、施術者１４が、３Ｄ環境内で歯を直接動かしていると認識するインターフェースを提供する。歯制御モジュール３６は、歯−ブラケット規則の一組に従い、ブラケットの調整された位置に基づき、歯群を動かすことができる。各歯と対応のブラケットとの対は、一式の規則により支配され、歯の動きは対応のブラケットの対応する動きの結果となり、逆もまた同様である。歯−ブラケット規則は、データベース４２内に格納される。そして、歯制御モジュール３６は、歯科矯正器具制御モジュール３４がブラケットの調整された位置を計算した後、歯のデジタル表現を新しい位置へ動かしてもよい。このようにして、所望の歯の動きを示す施術者１４による入力は、間接的に歯を動かす。歯制御モジュール３６は、歯列弓において影響を受けた歯群を自動的に動かすことができ、歯科矯正器具制御モジュール３４は、選択された歯及びブラケットの動きによって生じた結果として影響を受けたブラケットを、それぞれ自動的に動かすことができる。
【００３２】
一実施形態において、歯科矯正器具モジュール３４によるブラケットの調整された位置の計算、並びにブラケットの調整された位置に従う歯制御モジュール３６による歯の動きは、リアルタイムで起こり、施術者１４が歯を直接動かしていると思える環境を更に提供する。つまり、このプロセスは、クライアントコンピューティングデバイス１２によりリアルタイムで実行されるため、施術者１４が、歯のための所望の動きを示すと歯が直接動かされたように見える。
【００３３】
モデリングソフトウェア３０は、複数の異なる方法で歯の所望の位置を示す入力を受信してもよい。例えば、前述に説明したように、ユーザインターフェース３２は、歯の３Ｄ表現を視覚的に表示してもよい。一実施形態において、施術者１４は、所望の位置及び／又は所望の動きを示すために、周辺デバイス（例えば、マウス）で歯のデジタル表現を左クリックし、所望の位置へ歯をドラッグすることができる。周辺デバイスのインクリメント動作は、３Ｄ環境内で規定された動きと対応してもよい。上述したように、モデリングソフトウェア３０の１つのモードにおいて、施術者１４は、施術者１４が歯のための所望の動きを示す際、歯と関連するブラケットの所望の動きを実際に示している。それに応じて、モデリングソフトウェア３０は、施術者１４が歯をクリックし、所望の位置へドラッグする際、施術者１４が歯自体よりもむしろブラケットを実際にクリック及びドラッグしているように構成されてもよい（ブラケットは、ユーザインターフェース３２上で表示又は非表示であってもよい）。そして、歯科矯正器具制御モジュール３４は入力を受信し、ブラケットの新しい位置を計算する前にその入力を反転してもよい。このようにして、施術者１４は、選択された歯に対応するブラケットの所望の位置を示すことによって選択された歯の所望の位置を示すことができるが、やはり施術者１４は、施術者がブラケットよりもむしろ選択された歯自体を動かしていると思い込んでいる。
【００３４】
別の方法としては、モデリングソフトウェア３０は、施術者１４が歯をクリックし、所望の位置へドラッグする際、施術者１４が３Ｄ環境内でどの特定のオブジェクトをも実際にクリック及びドラッグしていないが、規模及び方向の要素を有する所望の動きを示している。いずれの実施形態においても、周辺デバイスのインクリメント動作は歯科矯正器具制御モジュール３４によって受信され、３Ｄ環境内でのブラケットの動きの値を規定するために変換される。しかし、これらの各実施形態において、歯科矯正器具制御モジュール３４が施術者１４により示された動きに基づき、ブラケットの調整された位置を計算し（更に、必要に応じて動かして）、歯制御モジュール３６が、リアルタイムでブラケットの調整された位置に従い歯を動かすため、モデリングソフトウェア３０は、施術者１４が歯を直接動かしているという認識を支援する。つまり、施術者１４が歯をクリックし、ドラッグすると、歯が施術者１４による入力に応じて動くように見えるが、モデリングソフトウェア３０が、入力に応じ、調整されたブラケット位置を計算した後、歯を実際に動かす。
【００３５】
別の方法としては、施術者１４は、選択メニュー又は任意の他の適した手段によりオブジェクトを選択することによって、ブラケット番号又は歯番号を選択し、所望の位置のための座標値を入力すること、又は歯の所望の動きを示す方向値を入力することにより、選択された歯の所望の位置を示すことができる。
【００３６】
ユーザインターフェース３２は、仮想の歯及び／又はブラケットを動かすためのナビゲーションコントロールを表示するアイコンをクリックすること等により、歯科矯正オブジェクトの移動及び／又は配置をするためのナビゲーションコントロールを含んでもよい。得られた結果は、クライアントコンピューティングデバイス１２によって、施術者１４が、３Ｄ環境内で仮想歯群を正確に配置し、各歯のための適切なブラケット配置を予測することにより、患者のための治療計画を相互作用的に作成することを可能にする。
【００３７】
施術者１４が選択した歯の所望の動きを示す際、歯科矯正器具制御モジュール３４及び歯制御モジュール３６は、幾何学的パラメータ内の３Ｄ環境内での可能な動きを制約する。特に、施術者１４はブラケット（又は、他の歯科矯正器具）の動きを実際に示しているため、歯科矯正器具制御モジュール３４は、３Ｄ環境内でブラケットの動きと一致する入力のみを受信する。例えば、歯のための所望の動きを示す入力は、ストレートワイヤ概念を使用し、アーチワイヤによって決定された幾何学的パラメータ内で制約されてもよい。ストレートワイヤ概念以外の方法が使用されてもよい。一実施形態において、アーチワイヤは、施術者１４によって事前に選択される。アーチワイヤによって決定された幾何学的パラメータは、例えば、アーチワイヤに沿った動き（すなわち、近心−遠心方向）に対する入力された動き、アーチワイヤに略垂直の動き（すなわち、咬合−歯肉方向）、及び／又は略唇−舌軸周囲の回転を制約するパラメータを含む。
【００３８】
別の方法としては、入力は、ブラケットの形状に基づく３Ｄ座標系に沿った動きに制約されてもよい。例えば、座標系は、ブラケットが湾曲するのと実質的に同じ状態に湾曲されてもよく、この結果、施術者１４は、湾曲した座標系に沿った歯の所望の位置のみを示してもよい。この実施形態において、この動きのための幾何学的パラメータは、ブラケットの形状により決定され、近心−遠心の変換要素、咬合−歯肉の変換要素、及び唇−舌軸周囲の回転要素を含んでもよい。歯群の様々な形状を仮定すると、ｘ軸及びｚ軸に対する参照は、厳密に直交するｘ−ｙ−ｚ軸に対する参照ではない。むしろ、歯に付随するｘ−ｙ−ｚ軸は、略直交するｘ−ｙ−ｚ軸としてのみ通常一般化されることが可能である。
【００３９】
別の方法として、又は前述の実施形態との組み合わせにおいて、歯科矯正器具制御モジュール３４は、施術者１４が、歯とブラケットとの間の関係によって決定された幾何学的パラメータに基づき、歯の所望の動きを示す程度を制限してもよい。例えば、ブラケットが患者の口内に設置される際、典型的にブラケットの裏又は底面が、歯の舌表面とちょうど接触するように、３Ｄ環境内でブラケットと歯のデジタル表現がぴったりと合い、互いに補完的に接触することが望ましい。したがって、歯科矯正器具制御モジュール３４は、ブラケットが歯ともはや接触しない状況をもたらす方向及び規模で、所望の歯の動きを示す動きを施術者１４が入力できないようにする。更に、歯科矯正器具制御モジュール３４は、ブラケットが歯に貫通する結果となるような動きを施術者１４が入力できないようにする。同様に、歯科矯正器具制御モジュール３４は、ブラケットが、その関連する歯から明らかに隔てられる又は極端にずれる結果となるような動きを施術者１４が入力できないようにする。施術者１４が、幾何学的パラメータ外の歯のための所望の動きを示すと、歯科矯正器具制御モジュール３４は、入力を拒否するか又は施術者１４からの入力に従い、ブラケットを幾何学的パラメータ内の可能な範囲へ動かし得る。
【００４０】
ある実施形態において、歯科矯正器具のデジタル表現は、レンダリングエンジン３８によってレンダリングされ、可視オブジェクト又は実質的に透明なオブジェクト（例えば、輪郭化されたオブジェクト、部分的に輪郭化されたオブジェクト、又は不透明なオブジェクト）のいずれかとしてユーザインターフェース３２上に表示されるが、他の実施形態においては、歯科矯正器具のデジタル表現は、ユーザインターフェース３２上に表示されない。歯科矯正器具の３Ｄ表現がレンダリングされず、ユーザインターフェース３２上に表示されない実施形態において、歯科矯正器具制御モジュール３４は、施術者１４からの入力に応じ、歯科矯正器具（例えば、座標又は動作規則などのデータによって表された歯科矯正器具）の類似物の調整された位置を計算することができる。したがって、歯科矯正器具の参照は、３Ｄ環境内の歯科矯正器具のデジタル表現及び／又は歯科矯正器具の類似物を含んでもよい。
【００４１】
上述したように、モデリングソフトウェア３０は、施術者１４が、歯よりもむしろブラケットの所望の位置を示すためにユーザインターフェース３２と相互に作用することができる、別のモードを含んでもよい。このモードにおいて、施術者１４は、ユーザインターフェース３２を介し、特定の歯科矯正器具のための所望の動きを示すデータを入力することができる。歯科矯正器具は、第２のモードにおいて、可視オブジェクトとして表示される。例えば、このモードにおいて、施術者１４は、ブラケットのための所望の位置及び／又は所望の動きを示すために、ブラケットのデジタル表現を左クリックし、所望の位置へブラケットをドラッグすることができる。別の方法としては、施術者１４は、ドロップダウン若しくは他のメニューから、又はオブジェクトを選択するあらゆる他の手段によって、ブラケット番号を選択してもよい。施術者１４は、３Ｄ環境内でのブラケットの動きの所望の規模及び方向に関するデータを入力することによって、ブラケットの所望の位置を示してもよい。
【００４２】
モデリングソフトウェア３０は、ブラケットデータ４４、患者データ４６、配置規則４８、及び３Ｄデータ５０などの様々なデータへアクセスするために、データベース４２と相互に作用する。データベース４２は、データ格納ファイル、ルックアップテーブル、又は１つ以上のデータベースサーバで実行されるデータベース管理システム（ＤＢＭＳ）を含む、様々な形態で提示されてもよい。データベース管理システムは、リレーショナル型（ＲＤＢＭＳ）、階層型（ＨＤＢＭＳ）、多次元型（ＭＤＢＭＳ）、オブジェクト指向型（ＯＤＢＭＳ若しくはＯＯＤＢＭＳ）、オブジェクトリレーショナル型（ＯＲＤＢＭＳ）、又は他のタイプのデータベース管理システムであってよい。データは、例えば、マイクロソフト社（Microsoft Corporation）製のＳＱＬサーバなど、単一のリレーショナルデータベース内に格納されてもよい。データベース４２は、クライアントコンピューティングデバイス１２に近接したものとして示されるが、クライアントコンピューティングデバイス１２から離れて位置し、公共ネットワーク又は私設ネットワーク、例えばネットワーク２０を介し、クライアントコンピューティングデバイス１２に結合されてもよい。
【００４３】
ブラケットデータ４４は、施術者１４によって選択でき、３Ｄモデリング環境内で配置可能である、市販のブラケット、又は他の歯科矯正器具の一組を記述する。ブラケットデータ４４は、市販のブラケットのための様々な属性を格納してもよく、例えば、寸法、スロットの場所、特徴、トルク角度、角形状（angulations）、及び他の属性などがある。ユーザインターフェース３２は、施術者１４が、患者１６（図１）についての歯科矯正処方箋を規定する際に使用するブラケットの種類を選択するための、メニュー式インターフェースを提供する。ブラケットデータ４４は、各ブラケットと対応する歯との関係を規定するブラケット−歯の動作規則を含んでもよい。
【００４４】
患者データ４６は、施術者１４に関連して、例えば、患者１６（図１）の、１人以上の患者の一組を記述する。例えば、患者データ４６は、各患者の、名前、生年月日、及び歯科既往歴などの一般情報を特定する。患者データ４６は、任意な情報として、予約スケジュール情報及び請求情報を含む。更に、患者データ４６は、患者ごとに指定された現行の処方箋を特定し、この処方箋には各患者に使用するために施術者１４が選択したブラケットの種類、並びに患者１４の歯群の上でのブラケットに関連した位置及び配向を含む。施術者１４が、モデリングソフトウェア３０を介し、所望のブラケット配置位置を決定した後、施術者１４は、データベース４２の患者データ４６内にブラケット配置位置を格納してもよい。
【００４５】
配置規則４８は、市販の歯科矯正器具のために業界規定の配置規則を特定してもよい。更に、配置規則４８は、施術者１４によって指定されたユーザ規定の規則又は更に器具の配置を制御する他の規則を含むことができる。モデリングソフトウェア３０及び／又は施術者１４（又は施術者１４の指示下の技術者）は、所望の弓形態へ歯群を配列する前に、設置規則４８を参照して、患者の１つ以上の歯群について、ブラケット又は他の歯科矯正器具を最初に配置することができる。
【００４６】
特定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又は長手方向の軸と、歯の臨床歯冠の顔面軸（ＦＡＣＣ：Facial Axis of the Clinical Crown）と、を整列させることである。ＦＡＣＣは、正中矢状面と歯の頬面との交点によって形成される曲線として規定される。別の代表的な業界規定配置規則は、ブラケットの基部の中心を、ＦＡＣＣ上の咬合縁又は最咬合点と歯冠の歯肉縁とから等距離で歯のＦＡＣＣ上に配置することである。この場所は、顔面軸点（Facial Axis Point）（ＦＡ点）としても知られている。別の例として、施術者１４が、ＦＡ点とは異なる位置にブラケットを配置することを望む場合がある。したがって、施術者１４は、歯列内の異なるタイプの歯群に対して、又は異なる種類のブラケットに対して、あるいはその両方に対して、異なる処方箋を特定することができる。任意な方法として、処方箋は、施術者１４によって選択される器具の特定の種類に関連した既知の規則のすべて又は一部に基づいたものであってもよい。
【００４７】
レンダリングエンジン３８は、３Ｄデータ５０にアクセスし、それをレンダリングすることにより、ユーザインターフェース３２によって施術者１４に提示される３Ｄビューを生成する。より具体的には、３Ｄデータ５０は、３Ｄ環境内で各歯及び各器具を表す３Ｄオブジェクトを規定する情報を含む。レンダリングエンジン３８は、３Ｄ環境内で施術者１４の視点に基づき、３Ｄ三角メッシュをレンダリングするために各オブジェクトを加工する。ユーザインターフェース３２は、レンダリングされた３Ｄ三角メッシュを施術者１４に対して表示し、施術者１４が３Ｄ環境内で視点を変更し、オブジェクトを調節することを可能にする。レンダリングエンジン３８が、透明又は可視オブジェクトとしてブラケット又はいずれかの他の器具をレンダリングする場合、レンダリングエンジン３８は、いくつかの異なる方法のうちのいずれかを使用して、まず３Ｄ環境内にブラケットを配置する。例えば、レイビー（Raby）他による、同時係属及び同一出願人による米国特許出願公開第２００５／０１３００９５号の名称「３Ｄ仮想世界における歯科矯正ブラケットの歯群上への配置方法（Method of Placing Orthodontic Brackets on Teeth in a 3D Virtual World）」に記載の方法を使用して、ブラケットは３Ｄ環境内で最初に配置されてもよい。歯科矯正ブラケットの手作業による調整は、レイビー（Raby）他による、同時係属及び同一出願人による米国特許出願公開第２００５／０１７０３０９号の名称「三次元（３Ｄ）環境内の歯科矯正器具の配置を視覚的に支援するための平面ガイド（Planar Guides to Visually Aid Orthodontic Appliance Placement within a Three-Dimensional（3D）Environment）」に記載のような視覚的平面ガイドの使用により支援され得る。この出願において、システムは、ブラケット位置及び配向に対する調整を通じ、ブラケットのユーザ配置を支援する。
【００４８】
また、歯群の上のブラケットの位置を定めたり調整したりする他の方法も使用することができる。例えば、歯科矯正器具を所望の咬合高さに自動調整するためのシステムが、レイビー（Raby）他による、同時係属及び同一出願人による米国特許出願公開第２００６／００２４６３７号の名称「三次元（３Ｄ）環境内での歯科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）」に記載される。アーチワイヤに沿って歯群及び／又はブラケットを設置するためのシステムは、レイビー（Raby）他による、同時係属及び同時出願人による米国特許出願公開第２００６／００７３４３６号の名称「三次元（３Ｄ）環境内でのアーチワイヤに沿った歯科矯正オブジェクトの設置（Placing Orthodontic Objects Along An Archwire within a Three-Dimensional（3D）Environment）」に記載される。
【００４９】
上記及び／又は他の種々の技法を使用して、初めに３Ｄ環境内で歯科矯正器具を歯群の上に配置し、それによって患者の処方箋を決定することができること、また本発明がこの点に関して制限されないことを理解すべきである。更に、例示のためにクライアントコンピューティングデバイス１２で実行されるモデリングソフトウェア３０に関して記載したが、この技法は、施術者１４から遠隔したサーバを含め、あらゆるコンピューティングデバイスによって適用され得る。
【００５０】
図３は、本発明によるプロセス６０を図示するフローチャートである。クライアントコンピューティングデバイス１２（図２）のモデリングソフトウェア３０のレンダリングエンジン３８は、３Ｄモデリング環境内で、１つ以上の歯群の少なくとも一部のデジタル表現をレンダリングする（図３のステップ６２）。第１のモードで操作する際（説明の明確化のために、図３に「モードＡ」とラベル表示）、レンダリングエンジン３８は、３Ｄモデリング環境内で、可視オブジェクトとして、歯科矯正器具、又は仮想歯科矯正器具（すなわち、歯科矯正器具が動作するように動作し、及び／又は歯科矯正器具と同じ寸法を含む、歯科矯正器具を表すオブジェクト）の少なくとも一部のデジタル表現をレンダリングしてもよい（ステップ６４、６６）。上述したように、モードＡは、施術者１４が、１つ以上のブラケットの適切な配置を決定して、所望の機能的及び／又は審美的結果を達成するために、ブラケット（又は別の歯科矯正器具）を操作していると思える、インターフェースを施術者１４へ提供するのに有用である。
【００５１】
モードＡにおいて、モデリングソフトウェア３０は、ユーザインターフェース３２を介し、ブラケットのための所望の動きを示す入力を受信する（ステップ６８）。上述したように、第１のモードにおいて、施術者１４は、所望の機能的及び／又は審美的結果を達成するように、それぞれの歯群に対するブラケットを配置するために３Ｄ環境内で１つ以上の仮想ブラケットを選択し、仮想ブラケットを直接操作する。モデリングソフトウェア３０が、施術者１４から所望のブラケットの動きを示す入力を受信した後、歯科矯正器具制御モジュール３４は、入力に基づき、対応する歯に対し、ブラケットを再配置してもよい（ステップ７０）。その後、歯制御モジュール３６は、再配置されたブラケットに従い、歯を再配置してもよい（ステップ７２）。
【００５２】
第２のモードにおいて操作する際（説明の明確化のために、図３において「モデルＢ」とラベル表示）、レンダリングエンジン３８は、透明、半透明、又は不可視オブジェクトとして、仮想歯科矯正器具のデジタル表現をレンダリングしてもよい（ステップ６４、７４）。上述したように、モードＢは、施術者１４が、ブラケット（又は、別の歯科矯正器具）よりもむしろ歯群を直接動かしているという認識を支持するＧＵＩを施術者１４へ提供するのに有用であり得る。モードＢにおいて、施術者１４は、歯のための所望の動きを示すユーザインターフェース３２を介した入力を提供することによって、特定の歯のための所望の動きを示すことができる（ステップ７６）。上述のように、ユーザインターフェース３２は、施術者１４が、３Ｄ環境内で歯のデジタル表現をクリック及びドラッグすることのいずれかによって、１つ以上の方向における動きの規模を示すデータを入力すること、ないしは別の方法によって、３Ｄ環境内で歯のデジタル表現を直接操作していると思えるように構成される。しかし、施術者１４は、歯を直接操作しておらず、モデリングソフトウェア３０（図２）が歯に関連するブラケットに適用する、所望の歯の動きを示すデータ（例えば、規模及び方向の要素）を提供しているに過ぎない。
【００５３】
歯科矯正器具制御モジュール３４は、ブラケットを再配置するために施術者１４によって入力されたデータを使用する（ステップ７８）。特に、一実施形態において、歯科矯正器具制御モジュール３４は、施術者１４によって入力されたのとは反対の方向へブラケットを動かすが、ブラケットの動きは、施術者１４からの入力と同じ規模を概して有する。このようにして、歯科矯正器具制御モジュール３４は、特定の患者のためにカスタマイズされた歯科矯正治療プログラムを作成するために、施術者１４の入力の所望の歯の位置と対応するブラケット配置を決定する。その後、歯制御モジュール３６は、再配置されたブラケットに基づき、歯を再配置する（ステップ８０）。
【００５４】
図４は、モデリングソフトウェア３０によって表された例示的なＧＵＩ  １００の表示図である。ＧＵＩ  １００は、３Ｄモデリング環境内で、患者の歯列弓１０２のデジタル表現を描写する。歯列弓１０２は、歯１０４Ａが含まれる、複数の歯群１０４を含む。また、ＧＵＩ  １００に描写されているのは、歯１０４Ａに装着されたブラケット１０６Ａを含む、歯列弓１０２の歯群１０４へ装着された複数の透明なブラケット１０６のデジタル表現（図４において、極めて細い線で表示）である。したがって、モデリングソフトウェア３０は、レンダリングエンジン３８が、ＧＵＩ  １００（すなわち、図３のモードＢ）で透明なオブジェクトとしてブラケット１０６をレンダリングするモードにおいて作動している。別の方法としては、モードＢにおいて、ブラケット１０６は、不可視オブジェクトとしてレンダリングされてもよい（すなわち、レンダリングされない）。ブラケット１０６の種類及び歯群１０４に対するブラケット１０６の開始位置（例えば、咬合−歯肉の高さ及び近心−遠心位置を開始位置とすること）は、初期設定によってあらかじめ設定されるか、または施術者１４若しくは別の技術者によってあらかじめ設定されるか、またはブラケットの選択及び他の処方データに関する別の文書情報を含むことができる処方箋ページ１０７内に格納することもできる。例えば、クライアントコンピューティングデバイス１２は、施術者１４が、それぞれの歯１０４上へ１つ以上のブラケット１０６の初期の配置位置を特定することを可能になるように構成してもよい。
【００５５】
ＧＵＩ  １００は、施術者１４が、患者の歯列の任意のいくつかのビューから選ぶことを可能にする。図４に示すＧＵＩ  １００の実施形態において、ＧＵＩ  １００は、３つのビューを描写しており、具体的には歯列弓１０２全体を描写する表示領域１０８、歯列弓１０２の位置の拡大図を描写する表示領域１１０、更に、歯列弓１０２の位置の上面斜視図を描写する表示領域１１２を描写している。
【００５６】
歯科矯正器具制御モジュール３４及び歯制御モジュール３６（図２）は、施術者１４が、ＧＵＩ  １００上に示された患者の歯列の仮想３Ｄモデルを使用し、所望の最終咬合をもたらす治療計画及び対応する歯科矯正処方箋を相互作用的に作成することを可能にする。ＧＵＩ  １００は、視覚化及び歯群１０４の相互作用的な動きについて、施術者１４に歯群の歯冠及び／又は歯根又は歯肉を示すことができる。
【００５７】
図４の図示された実施形態において、ＧＵＩ  １００は、例えば施術者１４などのユーザが特定の患者１６のための患者データ４６へアクセスする、メニュー入力領域１１６を含む。図４に示される実施形態において、施術者１４（又は別のユーザ）は、メニュー入力領域１１６を介し、患者データ４６内から患者ファイルを選択することができる。特定の患者ファイルを選択した後、ＧＵＩ  １００は、歯科矯正治療への選択された患者の反応に関する施術者１４の観測結果を反映する記録など、選択された患者に関連するデータを含むことができる患者データページ１１７を表示する。施術者１４は、患者データページ１１７に対する入力データを含んでもよい。
【００５８】
ＧＵＩ  １００は、選択ボタン１１８を提供し、このボタンによって、施術者１４は、表示領域１０８、１１０、及び１１２内に患者の歯列弓のいくつかの異なるビューのうちのいずれかを、レンダリング及び表示することを選択的に有効及び無効にすることができ、これらの表示領域は、様々な斜視図、様々な複合図（２つ以上の斜視図を表す図）、並びに未処置又は処置後の状態の歯列弓１０２などを含む。更に、ＧＵＩ  １００は、ユーザが選択した２つの点等について２点間を測定することを可能にする測定ツール１１９をユーザに提供する。
【００５９】
施術者１４は、ＧＵＩ  １００と相互に作用することによって、１つ以上の歯群１０４の所望の動き又は配置（及び、ある実施形態においては、ブラケット１０６の所望の動き又は配置）を特定することができる。例えば、歯１０４Ａのデジタル表現上の周辺デバイスをポイント及びクリックすることによって、又は、オブジェクト選択メニュー１２０から特定の歯に関するボタンを選択することにより歯列弓１０２から歯１０４Ａを選択することによって、施術者は、歯１０４Ａを選択することができる。歯１０４Ａに関連する以下の説明は、例示に過ぎず、実際に施術者１４は、操作のために任意の歯１０４を選択することができる。図４に示す実施形態において、オブジェクト選択メニュー１２０は、パーマー表記法システム（Palmer Notation System）を使用し、歯列弓１０２の特定の歯群１０４を認定する。代替の実施形態において、オブジェクト選択メニューは、ユニバーサル・ナンバリング・システム又は国際番号付与体系などの他の適した数体系又は標識システムによって個々の歯群１０４及び／又はブラケット１０６を認定してもよい。施術者１４は、クリックないしは別の方法で作動ボックス１２１を選択することによって、ＧＵＩ  １００及びモデリングソフトウェア３０の相互作用的な特性を活性化させることもできる。
【００６０】
施術者１４は、例えば、３Ｄ環境内で特定された点に対する歯１０４Ａをクリック及びドラッグすることによって、仮想アーチワイヤ１１３（図４において、極めて細い線で表示）などの上で、所望の点を示す測定基準を手動で入力することによって、選択された歯１０４Ａの所望の位置を示すことができる。別の方法としては、施術者１４は、ナビゲーション入力ボックス１２２Ａ、１２２Ｂ、及び１２２Ｃ（集合的な「ナビゲーション入力ボックス１２２」）を介し、動きの規模を入力することによって歯１０４Ａのための所望の位置を特定するか、歯１０４Ａの所望の動きを示すことができる。第１のナビゲーション入力ボックス１２２Ａにおいて、施術者１４は、咬合−歯肉方向における歯１０４Ａの動きの規模を表す数を入力することができる。別の方法としては、施術者１４は、動きの規模を入力するために、矢印１２３を使用してもよい。第２のナビゲーション入力ボックス１２２Ｂにおいて、施術者１４は、近心−遠心方向における歯１０４Ａの動きの規模を表す数を入力することができる。別の方法としては、施術者１４は、動きの規模を入力するために、矢印１２４を使用してもよい。第３のナビゲーション入力ボックス１２２Ｃにおいて、施術者１４は、唇−舌軸周囲の歯１０４Ａの角度の規模を表す数を入力することができる。別の方法としては、施術者１４は、角度の規模を入力するために、矢印１２６を使用してもよい。
【００６１】
ある実施形態において、施術者１４は、選択メニュー１２０から１つを超える歯を選択すること、及び選択した歯群を所望の位置へドラッグすることなどによって、一度に１つを超える歯１０４の動きを示すことができる。
【００６２】
ある実施形態において、ＧＵＩ  １００は、表示領域１０８、１１０、又は１１２内の１つ以上において、歯列弓１０２のデジタル表現上に重ね合わせたアイコン及び／又はグラフィックデバイスを含んでもよく、これらの表示領域は、ユーザが、３Ｄ環境内で、歯列弓１０２を操作し、他の歯群１０４に関連する特定された歯群１０４の動きをシミュレートすることを可能にする。１つ以上の歯群１０４の位置の特定事項が本明細書に記載されるが、ソフトウェア３０は、上述したように、１つ以上の操作モードを含んでもよく、操作モードの１つにおいて、１つ以上のブラケット１０６の位置は特定されてもよいことを理解されたい。
【００６３】
図５は、ブラケット２０２が可視オブジェクトとしてレンダリングされる別の操作モード（図３のモードＡ）におけるモデリングソフトウェア３０によって示される別の例示的ＧＵＩ  ２００の表示図を表示する。ＧＵＩ  ２００は、ブラケット２０２が可視オブジェクトとしてレンダリングされることを除き、図４のＧＵＩ  １００と実質的に類似する。図３の参照において上記に説明のように、モードＡにおいて、施術者１４は、所望の機能的及び／又は審美的結果をもたらす歯群２０４に対するブラケット２０２の位置を選択するために、１つ以上のブラケット２０２を直接操作することができる。
【００６４】
モデリングソフトウェア３０が２つ又はそれ以上のモードを含む実施形態において、施術者１４は、メニューバー１１４又はメニュー入力領域１１６のプルダウンメニューからモード間を選択することができる。例えば、施術者１４は、モードＡとＢとの間で選択することができる（図３）。モードＡにおいて、クライアントコンピューティングデバイス１２（図１及び２）は、施術者１４が、歯群２０４の位置を達成し、歯列弓２０６の所望の機能的及び／又は審美的結果を達成するための１つ以上の歯科矯正器具の最終位置を決定するように、１つ以上の可視的にレンダリングされたブラケット２０２を直接操作できるように、モデリングソフトウェア３０のＧＵＩ  ２００（図５）を制御する。
【００６５】
別のモードＢにおいて、クライアントコンピューティングデバイス１２（図１及び２）は、実際は、モデリングソフトウェア３０がブラケット１０６へＧＵＩ  １００を介し、施術者１４によって入力された動きを適用するが、施術者１４が、最終の歯の位置を特定するために１つ以上の歯群１０４を直接操作しているという認識を提供するモデリングソフトウェア３０のＧＵＩ  １００（図４）を制御する。しかし、モデリングソフトウェア３０は、両方のモードについて、同じ方法で効果的に仮想ブラケットを動かし、歯の位置を計算する。別の方法としては、モデリングソフトウェア３０は、施術者１４が歯群１０４及び対応するブラケット１０６の両方を操作することができる、操作モード等の、他の操作モードを含んでもよい。
【００６６】
本明細書に説明の本発明は、患者のための治療計画を相互作用的に作成するために有用である。本発明の各種実施形態について説明した。これらの及び他の実施形態は、以下の特許請求の範囲に含まれる。
【図１】
2010506692.tif 000003
【図２】
2010506692.tif 000004
【図３】
2010506692.tif 000005
【図４】
2010506692.tif 000006
【図５】
2010506692.tif 000007
【国際調査報告】
2010506692.tif 000008
2010506692.tif 000009
2010506692.tif 000010
2010506692.tif 000011