(57)【要約】  デジタル歯科矯正治療計画システムは、３次元環境内で患者の歯の少なくとも一部及び結合マトリックスの少なくとも一部のデジタル表現を施術者に提供する。システムと対話することによって、歯科矯正施術者は、患者の歯列弓の歯に対する固有の歯科矯正装具の位置に起因する結合マトリックスを視覚化できる。結合マトリックスのデジタル表現は、歯科矯正装具を患者の歯に結合させる硬化済み接着剤のような物質を示す。システムは、結合マトリックスの少なくとも一部の厚みを割り出す。１つの実施形態では、システムは、カラーコーディングされた厚みマップのような厚みマップを介して、総厚を示す。別の実施形態では、システムは、厚みマップを介して、基準厚からの偏差を示す。
2010533549.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータに実装される方法であって、
３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工程と、
前記３Ｄ環境内における、前記歯のデジタル表現に対する歯科矯正装具の少なくとも一部のデジタル表現の位置を割り出す工程と、
結合マトリックスの少なくとも一部の厚みを割り出す工程と、
前記歯科矯正装具の位置に基づき、前記３Ｄ環境内で、前記結合マトリックスのデジタル表現をレンダリングする工程と、を含む方法。
【請求項２】
前記歯科矯正装具のデジタル表現の位置と前記歯の表面との間の空隙の形状を割り出す工程を更に含み、前記結合マトリックスのデジタル表現をレンダリングする前記工程が、前記空隙の形状に実質的に対応する３Ｄ環境内で、３Ｄオブジェクトをレンダリングすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記３Ｄ環境内の前記位置で、前記歯科矯正装具のデジタル表現の少なくとも一部をレンダリングする工程を更に含み、前記結合マトリックスのデジタル表現が、前記歯科矯正装具のデジタル表現と前記歯のデジタル表現との間に配置される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記歯科矯正装具のデジタル表現の少なくとも一部をレンダリングする前記工程が、三角測量アルゴリズムを介して、前記歯科矯正装具のデジタル表現の少なくとも一部をレンダリングすることを含み、前記歯科矯正装具の少なくとも一部のデジタル表現が、複数の三角形を含み、前記３Ｄ環境内で前記結合マトリックスのデジタル表現をレンダリングする前記工程が、
前記複数の三角形の第１の三角形の第１の頂点から、前記歯のデジタル表現の方に、第１の射線を出すことと、
前記複数の三角形の第２の三角形の第２の頂点から、前記歯のデジタル表現の方に、第２の射線を出すこととを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記３Ｄ環境内で前記歯科矯正装具のデジタル表現の位置を割り出す前記工程が、前記位置を示すユーザーインプットを受け取ることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記３Ｄ環境内で前記歯科矯正装具のデジタル表現の位置を割り出す前記工程が、ブラケット嵌合アルゴリズムを実行することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記歯科矯正装具のデジタル表現の位置が、第１の部分を含み、前記結合マトリックスが、第１の結合マトリックスを含み、前記方法が、前記３Ｄ環境内における前記歯科矯正装具のデジタル表現の第２の位置を示すユーザーインプットを受け取ることと、前記第２の位置に基づき、第２の結合マトリックスのデジタル表現をレンダリングすることとを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記結合マトリックスをレンダリングする前記工程が、前記３Ｄ環境内で少なくとも１つの要素をレンダリングして、前記結合マトリックスの少なくとも一部の厚みを視覚的に示すことを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記結合マトリックスをレンダリングする前記工程が、割り出された厚みに基づき、カラーコーディングされた厚みマップをレンダリングすることを含み、前記カラーコーディングが、対応する厚み範囲を示す少なくとも２つの異なる色を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記厚み範囲が、基準厚からの偏差を示す、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記基準厚が、少なくとも１人の歯科矯正施術者に関連する標準厚を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記基準厚が、少なくとも一式の歯科矯正装具に関連する標準厚を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記基準厚が、前記歯科矯正装具と歯との間に十分な固着を実現する閾値厚の値を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記厚み範囲が、総厚の測定値を示す、請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
前記結合マトリックスの体積を割り出す工程を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記結合マトリックスの体積を割り出す前記工程が、
前記結合マトリックスのデジタル表現を複数の実質的に等しいサイズのカラムに細分化することと、
前記カラムの各々の厚みに基づき、前記複数のカラムの各々の体積を割り出すことと、を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
対応する前記カラムの長さに基づき、前記複数のカラムの各々に色を割り当てる工程であって、前記長さが、前記結合マトリックスの厚みと実質的に同様の方向沿いで測定される工程と、
前記の割り当てた色で前記カラムを表示する工程と、を更に含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記結合マトリックスの少なくとも一部の厚みに基づき、前記歯科矯正装具のデジタル表現を再配置する工程を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記結合マトリックスが、カスタムベース又は接着剤パッドの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記結合マトリックスのデジタル表現に基づき、前記歯科矯正装具用の結合マトリックスを形成する工程を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
前記歯科矯正装具用の結合マトリックスを形成する工程が、前記結合マトリックスのデジタル表現に基づき、前記歯科矯正装具を機械加工することを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
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されるモデリングソフトウェアと、を含むシステムであって、前記モデリングソフトウェアが、
３次元（３Ｄ）環境内で、歯の少なくとも一部及び結合マトリックス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３Ｄ環境内で、前記歯のデジタル表現に対する歯科矯正装具の位置を自動的に計算する歯科矯正装具制御モジュールと、
前記歯科矯正装具の位置に基づき、前記結合マトリックスの少なくとも一部の厚みを割り出す結合マトリックス計算モジュールと、を含む、システム。
【請求項２３】
前記レンダリングエンジンが、前記３Ｄ環境内で、前記歯科矯正装具のデジタル表現をレンダリングする、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
前記モデリングソフトウェアが、前記３Ｄ環境内で少なくとも１つの要素をレンダリングして、前記結合マトリックスの少なくとも一部の厚みを視覚的に示す、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２５】
前記結合マトリックス計算モジュールが、前記結合マトリックスをレンダリングして、前記結合マトリックスの少なくとも第１の厚みと第２の厚みを区別する厚みマップを含める、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２６】
前記厚みマップがカラーコーディングされて、少なくとも２つの異なる厚み範囲が区別される、請求項２５に記載のシステム。
【請求項２７】
前記厚みマップがカラーコーディングされて、基準厚からの偏差が示される、請求項２５に記載のシステム。
【請求項２８】
前記結合マトリックス計算モジュールが、前記結合マトリックスの少なくとも一部の体積を割り出す、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２９】
前記歯科矯正装具制御モジュールが、ブラケットの位置を計算する、請求項２１に記載のシステム。
【請求項３０】
前記結合マトリックスのデジタル表現に基づき、結合マトリックスを形成するデバイスを更に含む、請求項２１に記載のシステム。
【請求項３１】
プログラマブルプロセッサに、３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させる命令と、
前記３Ｄ環境内で、前記歯のデジタル表現に対する歯科矯正装具のデジタル表現の位置を割り出させる命令と、
結合マトリックスの少なくとも一部の厚みを割り出させる命令と、
前記歯科矯正装具のデジタル表現の位置に基づき、前記３Ｄ環境内で前記結合マトリックスのデジタル表現をレンダリングさせる命令と、を含むコンピュータ読み取り可能な媒体。
【請求項３２】
前記プログラマブルプロセッサに、前記３Ｄ環境内で少なくとも１つの要素をレンダリングさせて、前記結合マトリックスの少なくとも一部の厚みを視覚的に示させる命令を更に含む、請求項３１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、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させることに関する。例えば、歯科矯正治療は、患者の前歯、犬歯、及び小臼歯に固着される、ブラケットとして知られる非常に小さい溝付き装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、患者の大臼歯に固着される、バッカルチューブとして知られる装具に受容される。
【０００３】
今日の多くの商用歯科矯正装具は、ローレンス・Ｆ・アンドリューズ博士（Dr. Lawrence F. Andrews）Ｄ．Ｄ．Ｓ．によって開発された「ストレートワイヤ概念（straight wire concept）」の原理に基づいて構築される。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内にある全体的に湾曲した形状の弾力的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へ配置されると、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それる。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、それ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。理解されるように、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で咬合方向に深すぎる位置で設置された場合、アーチワイヤは、治療の終了時に歯の歯冠を歯肉（歯茎）に近すぎる位置に位置付ける傾向がある。別の例として、ブラケットが、近心方向又は遠心方向のいずれかで歯の中心の一方の側に配置される場合、得られる歯の向きは、その長軸周囲で過剰に回転される向きとなる可能性がある。
【０００６】
患者の歯へブラケットを配置及び固着するプロセスでは、ブラケットが歯の動きにどのように影響するかという推測に基づき、歯科矯正施術者が、対応する歯の上のブラケットの適切な位置を視覚的に定めることが、しばしば求められる。特定の患者に用いるブラケット又はその他の歯科矯正装具のタイプを選択する際の１つの要因は、ブラケットと、ブラケットが取り付けられる患者の歯の表面との間の嵌合度である。ブラケットと歯の表面との間の嵌合が弱いと、ブラケットと歯との間の固着強度の低下を引き起こす場合がある。ブラケットは典型的に、接着剤又は別の類似の物質を介して、患者の歯に取り付けられ、接着剤又は別の類似の物質は典型的に、患者の歯の表面とブラケットとの間の空隙を埋める。ブラケットと歯との間の接着剤は、硬化したら、用いられる固着技術のタイプ（例えば、インダイレクト又はダイレクトボンディング技術）に応じて、「接着剤層」、「カスタムベース」、又は「接着剤パッド」と呼ばれることがある。ただし、硬化済みの接着剤が厚すぎるか、又は不均等に分散している場合、固着強度が低下する場合がある。したがって、施術者は、ブラケットが特定の患者において、弱い嵌合をもたらすと判断する場合がある。
【０００７】
歯科矯正における現況技術は、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３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。
【発明の概要】
【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に実装される技法に関する。より具体的には、コンピューティングシステムは、患者の歯列弓のデジタル表現をモデル化し描写するための３次元（３Ｄ）環境を提供するものとして説明される。このシステムと対話することによって、歯科矯正施術者は、歯列弓のデジタル表現に対して、３Ｄ環境内で、ブラケットのような１つ以上の歯科矯正装具を配置することができる。歯科矯正施術者は、手動で、又は、コンピューティングシステムに実装される歯科矯正装具嵌合アルゴリズムの助けを借りて、歯科矯正装具のデジタル表現を配置してもよい。少なくとも１つの歯科矯正装具において、コンピューティングシステムは、患者の歯列弓のそれぞれの歯に対する歯科矯正装具の位置に起因する結合マトリックスのデジタル表現を提供する。結合マトリックスのデジタル表現は、歯科矯正装具を歯に固着、貼付、又はその他の方法で結合する硬化済み接着剤又は機械加工されたベースのような物質を示す。
【０００９】
コンピューティングシステムによって示される結合マトリックスのデジタル表現は、歯科矯正装具のデジタル表現と、モデル化された歯列弓の対応する歯との間の相対位置を視覚化するのに有用なツールを提供する。結合マトリックスの形状（例えば形及びサイズ）に基づき、歯科矯正施術者は、選択した歯科矯正装具が、特定の患者の特定の歯に満足のゆく嵌合度をもたらすか否か、又は、施術者が別の歯科矯正装具を選択すべきか否かを判断してよい。例えば、結合マトリックスの厚み（実質的に唇側−舌側方向で測定される）分布は、特定のタイプの歯科矯正装具と患者の対応する歯との間の嵌合度を示している場合がある。特定の患者の歯の表面は典型的に、患者によって異なるため、実際に歯科矯正装具を歯に固着する前に、仮想３Ｄ環境内で、特定の歯科矯正装具が特定の患者の歯に対してどの程度嵌合するかを歯科矯正施術者が判断するのが有用である場合がある。
【００１０】
いくつかの実施形態では、コンピューティングシステムは、結合マトリックスの１つ以上の部分の厚みを示す。例えば、コンピューティングシステムは、３Ｄ環境内で結合マトリックスの厚みマップを生成してもよい。この厚みマップは、例えば、異なる色が、異なる厚み範囲、若しくは所定の厚みからの異なる厚み偏差を示すカラーコードマップ、又は、結合マトリックスの厚みを示す等高線を含む等高線マップとして示してよい。所定の厚みは、１人以上の施術者が好む標準厚、又は、コンピューティングシステムによって自動的に選択されたか、若しくは施術者が手動で選択した別の所定の厚みであってよい。
【００１１】
厚みのカラーコードマップは、歯科矯正施術者が、結合マトリックスの厚み分布、及び、対応する歯科矯正装具と、装具が取り付けられる患者の歯の対応する表面との間の嵌合度を比較的迅速に確認するための視覚的な基準を提供する。いくつかのケースでは、装具と歯との間に、より高い嵌合度をもたらすために、装具の中心周辺の結合マトリックスの厚みの均衡を保つのが望ましい場合がある。別のケースでは、歯科矯正施術者は、特定の成果（例えば、ある方向への歯の移動）を得るために、不均衡な厚みを有する結合マトリックスを意図的に画定してよい。
【００１２】
いくつかの実施形態では、コンピューティングシステムは、結合マトリックスの体積を示してもよい。あるいは、施術者が、厚みマップに基づき、この体積を定めてもよい。結合マトリックスが、接着剤又は別の固着剤からなる場合、施術者は、歯科矯正装具をダイレクトボンディング技術で直接患者の歯に取り付けるか、又はインダイレクトボンディング技術で歯の物理的モデルに取り付けるときに分注する接着剤の量を判断するために、体積情報を用いてもよい。接着剤は、歯科矯正装具、歯、又はこれら双方に塗布してよい。
【００１３】
コンピューティングシステムは、いくつかの動作モードでは、３Ｄ環境内で、歯科矯正装具と、モデル化された歯列弓の歯との間に配置された結合マトリックスのデジタル表現を表示する。別の動作モードでは、コンピューティングシステムは、モデル化された歯列弓の歯に対する結合マトリックスのデジタル表現を表示し、歯科矯正装具は表示しない。この方法では、施術者は、歯科矯正装具のデジタル表現を表示するか否かを制御してよい。
【００１４】
１つの実施形態では、本発明は、３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工程と、３Ｄ環境内で、歯のデジタル表現に対する歯科矯正装具のデジタル表現の位置を割り出す工程と、結合マトリックスの少なくとも一部の厚みを割り出す工程と、歯科矯正装具のデジタル表現の位置に基づき、３Ｄ環境内で、結合マトリックスのデジタル表現をレンダリングする工程とを含む、コンピュータに実装される方法を目的とする。
【００１５】
別の実施形態では、本発明は、コンピューティングデバイス、及びコンピューティングデバイス上で実行されるモデリングソフトウェアを備えるシステムを目的とする。この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及び結合マトリックス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、３Ｄ環境内で、歯のデジタル表現に対する歯科矯正装具の位置を自動的に計算する歯科矯正装具制御モジュールと、歯科矯正装具の位置に基づき、結合マトリックスの少なくとも一部の厚みを割り出す結合マトリックス計算モジュールとを含む。
【００１６】
別の実施形態では、本発明は、命令を収容したコンピュータ読み取り可能な媒体を目的とする。これらの命令は、プログラマブルプロセッサに、３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させ、３Ｄ環境内で、歯のデジタル表現に対する歯科矯正装具のデジタル表現の位置を割り出させ、結合マトリックスの少なくとも一部の厚みを割り出させ、歯科矯正装具のデジタル表現の位置に基づき、３Ｄ環境内で、結合マトリックスのデジタル表現をレンダリングさせる。
【００１７】
本発明による１つ以上の実施形態の詳細を、添付の図面及び以下の説明に示す。本発明の他の特徴、目的及び利点は、説明、図面及び特許請求の範囲から明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【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】図１のクライアントコンピューティングデバイスの例示的な実施形態を更に詳細に示すブロック図。
【図３】結合マトリックスと少なくとも１つの歯とのデジタル表現を含む３次元（３Ｄ）環境内で、結合マトリックスの厚みマップを表示するプロセスを示すフローチャート。
【図４Ａ】３Ｄ環境内で結合マトリックスのデジタル表現を生成するための１つの技術を示すフローチャート。
【図４Ｂ】３Ｄ環境内の歯列弓とブラケット７８とのデジタル表現とを含む概略図であり、ブラケットから歯の方に突き出て結合マトリックスを画定する仮想射線。
【図５】図２に示されているクライアントコンピューティングデバイスのモデリングソフトウェアによって示される代表的なグラフィカル・ユーザー・インターフェースのディスプレイ。
【図６Ａ】図２に示されているクライアントコンピューテシングデバイスによって表される別の代表的なグラフィカル・ユーザー・インターフェースのディスプレイ。
【図６Ｂ】図２に示されているクライアントコンピューテシングデバイスによって示される別の代表的なグラフィカル・ユーザー・インターフェースのディスプレイ。
【図６Ｃ】図２に示されているクライアントコンピューテシングデバイスによって示される別の代表的なグラフィカル・ユーザー・インターフェースのディスプレイ。
【図７Ａ】図２に示されているクライアントコンピューテシングデバイスによって表される別の代表的なグラフィカル・ユーザー・インターフェースのディスプレイ。
【図７Ｂ】図２に示されているクライアントコンピューテシングデバイスによって表される別の代表的なグラフィカル・ユーザー・インターフェースのディスプレイ。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、代表的なコンピュータ環境１０を示すブロック図であり、コンピュータ環境１０では、歯科矯正施術者１４が、患者１６の歯列弓の一部又は全体のデジタル表現と対話して、患者１６のために歯科矯正治療計画を生成及び視覚化するための環境をクライアントコンピューティングデバイス１２が示す。歯科矯正業界は、多くの市販の歯科矯正装具の標準的な処方を開発してきた。一般に、処方は、１つ以上の装具、又は一式の装具の特徴を定めることができる。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（イン−アウト）、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、機能的及び審美的要求を満たし得る。他の患者に対しては、施術者１４は、より審美的に満足できる結果を得るために、又は、患者の不正咬合をより適切に考慮するために、カスタマイズ処方を作成してもよい。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、クライアントコンピューティングデバイス１２が提供するモデリングソフトウェアを用いて、カスタマイズ処方を考案してもよい。
【００２０】
本明細書に記載されているように、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、所望の歯の位置をもたらすための歯科矯正治療計画（例えばブラケットの配置）を実現させるために直感的なインターフェースを提供する。具体的には、クライアントコンピューティングデバイス１２は、３次元（３Ｄ）環境内で、患者の歯列弓の少なくとも１つの歯のデジタル表現を表示するユーザーインターフェースを提供する。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することができる。いくつかの実施形態では、クライアントコンピューティングデバイス１２によって、施術者は、歯列弓全体、歯列弓の一部、歯列弓の咬合図、歯列弓の唇側の図、歯列弓の舌側の図などを表示する歯列弓の図を選択できるようになる。
【００２１】
歯群のデジタル表現は、患者１６の歯群の物理的な歯科印象材をデジタルでスキャンすること又は印象材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。あるいは、施術者１４は、口腔内スキャナーを用いて、患者１６の歯から直接デジタル表現を作成してもよい。歯のデジタル表現をスキャンするか、又は別の方法で得る別の方法も可能である。
【００２２】
クライアントコンピューティングデバイス１２は、歯科矯正装具が取り付けられる歯列弓のデジタル表現の歯に対して配置された歯科矯正装具のデジタル表現（すなわち、仮想歯科矯正装具）と、歯と歯科矯正装具との間の結合マトリックスのデジタル表現（すなわち、３Ｄ環境内でレンダリングされた仮想結合マトリックス）とを表示するユーザーインターフェースも提供する。クライアントコンピューティングデバイス１２は、歯科矯正装具の位置を割り出すモデリングソフトウェアを実行し、この位置は、近心−遠心方向、唇側−舌側方向、及び咬合−歯肉方向沿いの線状位置、並びに、歯に対する歯科矯正装具の回転配向を含む。
【００２３】
結合マトリックスは、歯科矯正装具を１つ以上の歯の表面に固着、貼付、又は別の方法で結合する接着剤のような物質を表すものであってよい。結合マトリックスは、歯科矯正装具用のベースを画定する材料であってもよく、このベースは、１つ以上の歯の表面と相互作用して、例えば接着剤の助けを借りて、装具を歯に結合させる。例えば、いくつかの実施形態では、結合マトリックスは、金属、ポリマー、又は、装具と一体的か若しくは装具に結合されたその他の材料によって画定してよい。いくつかの実施形態では、ベースを機械加工して、結合マトリックスのデジタル表現に基づき装具が取り付けられる歯の表面に実質的に対応する表面を画定してよい。
【００２４】
ダイレクトボンディング技術では、結合マトリックスは、ブラケットのような歯科矯正装具を接着剤によって患者の歯に直接取り付けるときに塗布する接着剤によって画定される。したがって、ダイレクトボンディング技術では、結合マトリックスは、歯科矯正装具用の「接着剤パッド」を画定することができる。いくつかのダイレクトボンディング技術では、施術者は、歯科矯正装具を患者の１つ以上の歯の上に手で配置してもよい。
【００２５】
インダイレクトボンディング技術では、結合マトリックスは典型的に、歯科矯正装具を患者の歯の物理的モデルに取り付けるときに塗布する接着剤によって画定される。この物理的モデルは、成形技術、ステレオリソグラフィー技術、その他のラピッドプロトタイピング技術、又は別の好適な技術によって作製してよい。コンピューティングデバイス１２又は別のコンピューティングデバイスの制御の下で、多軸「ピックアンドプレイス」ロボットのような機械デバイスによって、患者の歯の物理的モデルの上に歯科矯正装具を配置してもよい。あるいは、「ラピッドプロトタイピングを用いて歯科矯正ボンディングトレーを作製するための方法及びアセンブリ（METHODS AND ASSEMBLIES FOR MAKING AN ORTHODONTIC BONDING TRAY USING RAPID PROTOTYPING）」という表題の米国特許出願第１１／６８９，８６９号に記載されているように、物理的モデルに、装具を、モデル化された歯の所望の位置に導くのを補助するガイド構造体をもたらしてもよく、該特許は、参照により、その全体が本明細書に組み込まれるが、他のトランファートレーも用いてよい。また、好適なトランスファートレー（インダイレクトボンディングトレーとしても知られている）の例は、２０００年９月２６日に発行された「歯列矯正器具を正確に結合配置する方法及び装置（METHOD AND APPARATUS FOR PRECISE BOND PLACEMENT OF ORTHODONTIC APPLIANCES）」という表題の米国特許第６，１２３，５４４号に記載されており、この特許は、参照により、その全体が本明細書に組み込まれる。その他のトランスファートレーを用いてもよい。
【００２６】
インダイレクトボンディング技術では、結合マトリックスは、配置デバイス（例えばトランスファートレー）を用いるなどして、患者の歯牙構造に取り付けるためにカスタマイズした構造体を提供する。したがって、インダイレクトボンディング技術では、カスタムマトリックスが、歯科矯正装具用の「カスタムベース」を画定してよい。
【００２７】
クライアントコンピューティングデバイス１２によって示される３Ｄ環境内で、１つ以上の歯に対する歯科矯正装具の位置を割り出した後、結合マトリックスのデジタル表現をレンダリングする。結合マトリックスは、３Ｄ環境内で、１つ以上の歯の表面と歯科矯正装具との間に画定された空隙を埋める。したがって、３Ｄ環境内で、歯に対する歯科矯正装具の位置を割り出した後に、コンピューティングデバイス１２は、結合マトリックスのデジタル表現を生成する。
【００２８】
コンピューティングデバイス１２は、例えば、下に更に詳細に説明されているように、ブラケット嵌合アルゴリズム、及び／又は施術者１４からのインプットを用いて、３Ｄ環境内で、歯科矯正装具の位置を割り出してよい。次に、３Ｄ環境内で、３Ｄオブジェクトとして結合マトリックスをデジタル表現化する。この際、この３Ｄオブジェクトは、歯に面する歯科矯正装具の表面と、歯の表面（例えば顔側又は舌側の表面）との間の空隙と実質的に一致する。すなわち、いくつかの実施形態では、結合マトリックスのデジタル表現は、３Ｄ環境内で、対応する歯科矯正装具と歯との間の間隙と実質的に同じ形とサイズを有する。例えば、結合マトリックスの１つの表面は、歯科矯正装具の噛合表面と実質的に同じ境界と輪郭を有してよい。結合マトリックスの反対側の表面は、装具が取り付けられる歯の表面の一部と実質的に同じ輪郭と、歯の表面側の装具の境界の突出部によって画定される境界とを有してよい。
【００２９】
別の実施形態では、結合マトリックスのデジタル表現は、歯科矯正装具と歯との間の間隙から、結合マトリックスを歯の表面に固着するか又は別の方法で結合するために用いられるいずれかの追加の材料（接着剤材料など）によって占められる空間を差し引いたものと実質的に同じ形とサイズを有する。例えば、いくつかのインダイレクトボンディング技術のケースでは、患者の歯の物理的モデルを用いて、カスタムベースを形成した後に、カスタムベースが取り付けられる装具と共に、カスタムベースを物理的モデルから取り外し、プライマーの助けを借りて、患者の歯に付着させてよい。したがって、いくつかの実施形態では、コンピューティングデバイス１２のモデリングソフトウェアが、結合マトリックスに加えて、プライマーをモデル化してよい。このモデリングソフトウェアは、カスタムベースのデジタル表現内のプライマーの厚みを考慮してよい。ただし、いくつかのインダイレクトボンディング技術では、プライマーの厚みは、結合マトリックスの厚みよりも実質的に薄くてもよい。したがって、いくつかの実施形態では、モデリングソフトウェアは、結合マトリックスの厚みを検討しているとき、プライマーを表示しないか、又は、プライマーの厚みを考慮しない。
【００３０】
いくつかのインダイレクトボンディング技術では、カスタムベースは、患者の歯の物理的モデルからカスタムベースを外すために用いる場合のある金型離型剤層を含む。金型離型剤の厚みは、カスタムベースを患者の実際の歯に付着させるか又は別の方法で結合するのに用いられるプライマーの厚みと実質的に同様であることが分かっている。したがって、いくつかの実施形態では、コンピューティングデバイス１２のモデリングソフトウェアは本質的に、カスタムベースの一部として金型離型剤を含めることによって、カスタムベースのデジタル表現内で、プライマーの厚みを考慮する。いくつかの実施形態では、歯科矯正装具のデジタル表現を表示することなく、結合マトリックスのデジタル表現を示してよい。
【００３１】
ダイレクト又はインダイレクトボンディング技術のいずれかで、結合マトリックスの第１の側面が、歯科矯正装具が取り付けられる歯の意図した取り付け場所の輪郭に実質的に適合する輪郭を画定する。例えば、歯科矯正装具を患者の歯の顔側表面に結合する場合、結合マトリックスは、歯の顔側表面の実質的に凸状の輪郭と実質的に適合する実質的に凹状の輪郭を画定してよい。結合マトリックスの第２の側面は、患者の歯に面するよう意図されている歯科矯正装具の表面の輪郭に実質的に対応する輪郭を画定する。歯科矯正装具の表面の輪郭は、歯科装具のタイプによって異なってよい。
【００３２】
歯科矯正装具と歯との間に延びている結合マトリックスのデジタル表現の側壁は、実質的に円筒形の（すなわち、実質的に平行な側壁を有する）表面、又は、凸面若しくは凹面のような曲面を画定してよい。例えば、いくつかのインダイレクト及びダイレクトボンディング技術では、装具を歯に取り付けた後、歯と歯科矯正装具との間に位置しない余分な結合マトリックス材を取り除いてよい。余分な結合マトリックス材は、「ばり」と呼ばれる場合がある。ばり除去技術の例としては、スケーラー、プローブ、スワブ、ブラシ、又は高粘度気流の使用が挙げられる。除去プロセス中、結合マトリックスの側壁は、不注意に又は意図的に凹状に曲げられる（例えば面取りされる）場合がある。結合マトリックスのデジタル表現の側壁を曲げて、ばり除去プロセス中に発生する場合のあるいずれかの湾曲を反映させてよい。同様に、結合マトリックスの側壁を凸状に曲げて（例えば面取りして）、装具の取り付け中に歯と装具との間の間隙から接着剤がはみ出した結果として発生する場合のある湾曲を反映させてよい。
【００３３】
結合マトリックスのデジタル表現を提供することは、患者１６に適した歯科矯正装具を選択するか、その歯科矯正装具の特徴（例えば、トルク、アンギュレーション、唇側−舌側のオフセット（インアウト）、及び、歯に対する装具の回転オフセット）を調節するか、又は、特定の歯科矯正装具と患者の歯の表面との間の嵌合度を別の方法で視覚化するために施術者１４が対話できる有用かつ直感的なディスプレイをもたらす場合がある。特定の患者の歯の表面特徴は典型的に、患者１６に特有のものであるため、実際に装具を歯に固着する前に、仮想３Ｄ環境内で、特定の歯科矯正装具が特定の患者１６の歯に対してどの程度嵌合するかを施術者１４が判断するのに有用である場合がある。結合マトリックスのデジタル表現の構成に基づき、施術者１４は、選択した歯科矯正装具が、特定の患者の特定の歯に満足のゆく嵌合度を提供するか否かを判断してよい。結合マトリックスのデジタル表現に基づき、選択した歯科矯正装具が、満足のゆく嵌合度を提供しないと施術者１４が判断した場合、施術者１４は、クライアントコンピューティングデバイス１２によって提供される３Ｄ環境内でモデルになる別の歯科矯正装具を選択してよい。
【００３４】
説明は、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考察するが、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。これに加えて、本開示の残部全体を通じて「カスタムベース」について主に言及されているが、別の実施形態では、コンピューティングデバイス１２は、デジタル表現を提供して、いずれかの好適な固着技術に適したいずれかの結合マトリックスの厚みを割り出してよく、該マトリックスとしては、ダイレクトボンディング技術における接着パッド、又は、歯科矯正装具と一体的であると共に、装具のベースを画定するように機械加工された材料が挙げられるが、これらに限らない。
【００３５】
大半のケースでは、歯科矯正ブラケットは、特定の患者の個々の歯ではなく、下顎のような歯列弓の特定の歯に取り付けられるように設計されている。特定の歯のサイズ、表面輪郭、及びその他の特徴は、患者によって異なる場合がある。したがって、市販のブラケット（すなわち、特定の患者に合わせてカスタマイズするのではなく、多数の患者に用いるように設計されたブラケット）は、特定の患者の歯と、別の患者の歯とつなぎ合わせる場合と異なる方法で、つなぎ合わせてよい。カスタムベースを患者の歯の表面に結合するのに加えて、カスタムベースは、ブラケットと歯との間の間隙を埋めてよい。各患者の歯は典型的に、独自の表面特徴を有するため、カスタムベースの厚みと、カスタムベースの厚み分布は、患者によって異なってよい。「厚み」は一般に、実質的に唇側−舌側方向沿いで、歯の表面とブラケットの対応する表面との間を測定する。カスタムベースの厚みも、施術者１４が、患者の歯に用いるものとしてどのタイプのブラケットを選択するかに応じて、異なってよい。
【００３６】
特定のブラケット位置に起因するカスタムベースのデジタル表現を表示するのに加えて、いくつかのモードでは、クライアントコンピューティングデバイス１２は、３Ｄ環境内の要素を介して、カスタムベースの１つ以上の位置におけるカスタムベースの厚み、及び／又は、カスタムベースの体積を示す。この要素は、例えば、施術者１４に厚みの指標を提供する、３Ｄ環境内の３Ｄオブジェクト、テキスト、グラフィック、又は幾何学的原形（例えば、線、曲線など）であってよい。例えば、１つの実施形態では、施術者１４は、１つ以上の部分を選択してよく（例えば、マウスのような周辺ポインティングデバイスによってカスタムベースのデジタル表現をクリックしてよく）、クライアントコンピューティングデバイス１２は、選択された部分のカスタムベースの厚みを提供するテキストボックスを示してよい。
【００３７】
別の実施形態では、クライアントコンピューティングデバイス１２は、カスタムベースの異なる厚みと厚みの変動を示すカスタムベースの厚みマップを示す。例えば、クライアントコンピューティングデバイス１２は、異なる厚み範囲間を区別するカラーコーディングスキームを用いる厚みマップを示してよい。カラーコーディングスキームは、異なる色、同じ色の異なる影、又はそれぞれ異なる色と影の組み合わせを含むいずれかの好適なスキームであってよい。下に更に詳細に記載されているように、各色及び／又は影は、所定の基準厚に対する総厚範囲又は厚み範囲を示してよい。いくつかの実施形態では、基準厚は、施術者１４、多数の施術者にとっての標準厚であってよく、あるいは、施術者１４又はクライアントコンピューティング１２によって選択してよい。別の実施形態では、基準厚は、クライアントコンピューティング１２、施術者１４、クライアントコンピューティングデバイス上で動作するモデリングソフトウェアの製造者、又はその他の好適な関係筋によって割り出された閾値厚であってよい。閾値厚は、十分な固着強度を提供するための、カスタムベースの許容可能な最大及び／又は最低厚を示してよい。厚みマップは、歯に面するカスタムベースの表面の表面形状の変動を視覚的に示すので、マップがカラーコーディングされる実施形態では、厚みマップは、「等高線マップ」又は「トポグラフィーマップ」とも呼ばれることがある。
【００３８】
施術者１４は、視覚的な補助としてカスタムベースのデジタル表現を用いて、特定の治療計画に起因するブラケット位置が患者１６に適しているか否かを判断し、必要に応じて、３Ｄ環境内で、歯の表面に対するブラケットの位置を再調節してよい。例えば、施術者１４は、ブラケット位置を再調節して、１つ以上の点におけるカスタムベースの厚みを最小限にするか、又は、カスタムベースのより一様な分布をもたらしてもよい。ブラケットを選択して、ブラケット嵌合特徴を割り出すために、クライアントコンピューティングデバイス１２が、ブラケット嵌合アルゴリズムを実行する実施形態では、施術者１４が、カスタムベースのデジタル表現に基づき、ブラケット嵌合アルゴリズムが正確に機能していることを視覚的に確認してよい。
【００３９】
カスタムベースの厚み分布は、特定のタイプの歯科矯正装具と患者１６の歯との間の嵌合を示してよい。いくつかのケースでは、施術者は、ブラケットと歯との間のより確実な嵌合を提供するために、一様なカスタムベースの厚み分布を得たいと考える場合がある。いくつかのケースでは、最小厚が実質的に正確に装具システムのインアウト処方を反映するので、カスタムベースの厚みを最小限にすることも望ましい場合もある。これに加えて、いくつかのケースでは、カスタムベースの全厚を最小限にすると、それよりも厚い別のカスタムベースよりも信頼できる、装具と歯との間の固着が得られる。カスタムベースの反対側における比較的不均等な分布のようないくつかのカスタムベース分布（又は輪郭）によって、歯と歯科矯正装具との間の固着が弱まる場合があり、場合によっては、接着不良が生じることがある。別のケースでは、施術者１４は、特定のトルク又は歯の移動方向のような特定の結果を得るために、カスタムベースの不均一な分布を意図的に導く場合がある。
【００４０】
施術者１４は、患者の既往歴、過去の経験、又はカスタムベースを形成する接着剤のタイプのような情報に基づき、カスタムベースの所望の分布を選択してよい。また、カスタムベースの輪郭は、所望の方向でアーチワイヤを受容するためのブラケット内のスロットを配向するように選択してよい。いくつかのケースでは、患者の咬合平面と実質的に平行である実質的に水平な方向に、ブラケット内のアーチワイヤ受容スロットを配向するのが望ましい場合がある。
【００４１】
カスタムベースの厚み及び／又は体積の情報は、ダイレクトボンディング技術において歯科矯正装具を直接患者１６の歯に取り付けるか、インダイレクトボンディング技術において歯科矯正装具を歯の物理的モデルに取り付けるときに分注する接着剤又はその他の固着物質の量を判断するための有用なツールをもたらすこともできる。接着剤の正確な分注は、ピックアンドプレイスロボットがブラケットを患者の歯の上に配置するシステムの場合、有用な情報である場合がある。カスタム厚及び／又は体積情報がないと、施術者は、接着剤をブラケットに過剰に塗布して、資源を無駄にする場合があり、あるいは、施術者は、不十分な量の接着剤をブラケットに塗布して、患者の歯に対するブラケットの嵌合度を潜在的に変化させる場合がある。不十分な量の接着剤は、ブラケットベースと歯との間に間隙又は空洞を引き起こし、その結果、ブラケットと歯との間で得られる固着度が弱まる場合があり、固着不良を引き起こす場合もあり、及び／又は、食べ物が詰まる場所となり、最終的に虫歯の形成を促す場合もある。
【００４２】
一般に、３Ｄ環境によるカスタムベースのデジタル表現は、表示されたブラケットが満足のゆく嵌合度を提供するか否か、及び、別のタイプのブラケットの方が、患者の特定の歯に対して、高い嵌合度をもたらすか否かを施術者が判断するのを助ける場合もある。例えば、カスタムベース厚が、１つ以上の部分において所定の閾値を上回る場合、施術者１４は、別のブラケットを選択するか、ブラケットの位置を調節してよい。閾値は、例えば、施術者１４、又は、クライアントコンピューティングデバイス１２上で動作するソフトウェアの製造者が決定してよい。更に、閾値は、特定の患者に合わせて個別化してよく、あるいは、１人以上の患者に適用可能であってよい。閾値は、歯によって異なってよい。例えば、切歯よりも、臼歯の方が、広い範囲の厚み、すなわち大きい閾値を許容可能である場合がある。
【００４３】
ブラケットのデジタル表現を直接操作するのではなく、特定のカスタムベース厚又は厚み分布を得るために、いくつかの実施形態では、施術者１４がカスタムベースの１つ以上の部分の所望のカスタムベース厚を指定できるようにするＧＵＩをモデリングソフトウェア３０が示す場合がある。ただし、特定のタイプのブラケットでは特定のカスタムベース厚しか得られないため、モデリングソフトウェア３０は、カスタムベース厚の利用可能範囲を制限することができる。
【００４４】
カスタムベースの厚み分布は、歯に対するブラケットの均衡を示す場合がある。カスタムベースの分布は、ブラケットを歯に配置したときのブラケットと患者の歯との間の間隔を示すので、多くのケースでは、実質的に均一に分布しているカスタムベースは、実質的に均衡なブラケットを示す場合がある。したがって、カスタムベースの厚み分布は、ブラケット嵌合アルゴリズムに基づきブラケットを歯の上に配置した場合にブラケットに加わる「ロッキング」の程度を示す場合がある。施術者１４は、所望のカスタムベース分布が得られるまでブラケットの位置を調節することによって、患者１６の対応する歯に対するブラケットの均衡を制御してよい。
【００４５】
クライアントコンピューティング１２は、カスタムベースのデジタル表現に加えて、歯に付随する１つ以上の歯科矯正装具のデジタル表現も表示してよい。一実施形態において、歯科矯正器具はブラケットである。ただし、別の実施形態では、歯科矯正装具は、患者１６の特定の歯、又は特定の歯一式に対応する装具であってよく、該一式は一般に、患者１６の全歯列弓よりも少ない。クライアントコンピューティングデバイス１２は、歯科矯正装具の視覚表現全体を表示する必要はない。むしろ、装具の外郭、又は、装具の特定の機構（装具のベースの機構など）の外郭のような装具の一部を表示してよい。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。
【００４６】
歯科矯正装具及び／又はアーチワイヤは、可視オブジェクト、又は一部が可視的なオブジェクトとして表示してよく、あるいは、歯及び／又はカスタムベースの図解をしやすくするために、実質的に透明なオブジェクトとして装具を表示してもよい。実質的に透明なオブジェクトとして装具を表示するか、又は、装具を表示しないことによって、装具を実質的に不透明なオブジェクトとして表示するときよりもカスタムベースが見えやすいインターフェースを提供する。装具を可視オブジェクトとして表示してもカスタムベースが見える場合もあるが、いくつかのケースでは、カスタムベースの厚みマップをもっと見やすくするために、上を覆う歯科矯正装具がない状態でカスタムベースを表示するのが望ましいことがある。
【００４７】
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。このようなその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ことになる歯の上の位置を示す交差線）、配置ジグ、配置ガイド、インダイレクトボンディングトレー、又は、装具を表すか、装具に取り付けられてよいその他のオブジェクト、若しくは、装具及び／又はその配置と関連付けてよいその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。
【００４８】
本明細書に詳細に記載されているように、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用の処方を定義するために対話するグラフィカル・ユーザー・インターフェース（ＧＵＩ）を提供する。施術者１４は、クライアントコンピューティングデバイス１２によって示されるＧＵＩと対話して、３Ｄ環境内で歯のデジタル表現を表示させ、歯科矯正処方案を定義し、所望の機能的及び／又は審美的結果を得るために、１つ以上の歯に対する１つ以上のブラケットの適切な配置を割り出してよい。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。施術者を助けるために、クライアントコンピューティングデバイス１２は最初に、市販のブラケット用の標準的な処方、施術者１４が定めた初期処方に基づき、又は、ブラケット嵌合アルゴリズムによって、個々の歯に仮想ブラケットを配置してよい。
【００４９】
３Ｄ環境内でブラケットを最初に配置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が実行できるブラケット嵌合アルゴリズム又は技術の例は、本発明の譲受人に譲渡された米国特許第７，２１０，９２９号（表題「３Ｄ仮想世界で歯科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）」、２００７年５月１日発行）、及び、本発明の譲受人に譲渡された米国特許出願公開第２００６／００２４６３７号（表題「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）」、２００４年７月３０日にラビー（Raby）らによって出願）に記載されており、これらの特許のいずれも、参照により、その全体が本明細書に組み込まれる。アーチワイヤ沿いに歯及び／又はブラケットを配置するシステムは、本発明の譲受人に譲渡された米国特許出願公開第２００６／００７３４３６号（表題「３次元（３Ｄ）環境内におけるアーチワイヤ沿いでの歯科矯正オブジェクトの移動（Movement of Orthodontic Objects Along a Archwire Within a Three-Dimensional （3D） Environment）」、２００６年４月６日にラビー（Raby）らによって出願）に記載されており、この特許は、参照により、その全体が本明細書に組み込まれる。
【００５０】
いくつかのケースでは、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３Ｄ環境内で歯科矯正ブラケットを歯に対して手動で配置できる環境も提供する。ブラケットの手動による配置は、本発明の譲受人に譲渡された米国特許出願公開第２００５／０１７０３０９号（表題「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）」２００４年２月４日にラビー（Raby）らによって出願）に記載されているような視覚的な平面ガイドを用いることによって補助してよく、この特許は、参照により、その全体が本明細書に組み込まれる。
【００５１】
これら及び／又は他の種々の技法を使用して、初めに３Ｄ環境内でブラケットを歯の上に設置し、それによって患者の処方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。
【００５２】
続いて、クライアントコンピューティングデバイス１２は、最初のブラケットの配置から得られる、モデル化された歯の得られる最終位置を計算してよい。施術者１４は、その後、特定の歯に対する特定のブラケットの位置を調節して、所望の機能的及び／又は審美的結果を実現させてよい。上述のとおり、カスタムベースの厚み及び厚み分布は、特定の歯に対するブラケットの均衡を示す場合があるので、施術者１４は、カスタムベースのデジタル表現に基づき、特定のブラケットの位置を調節してよい。例えば、施術者１４は、マウス又は別の周辺ポインティングデバイスによってブラケットを選択し、３Ｄ環境内でそのブラケットを操作するなどして、ブラケットの位置を手動で調節してよい。施術者１４は、例えば、３Ｄ環境内で所望の位置にブラケットをドラッグするか、又は、ブラケットを再配向してよい。あるいは、施術者１４は、ブラケットを選択して、そのブラケット用の座標を手動で入力することによって、３Ｄ環境内でそのブラケットを再配置してよい。施術者１４は更に、３Ｄ環境内でブラケットを自動的に再配置するために、クライアントコンピューティングデバイス１２に実装された再嵌合アルゴリズムを起動してもよい。別の実施形態では、施術者１４は、３Ｄ環境内でブラケットを再配置するためのいずれかの好適な技法を実行してよい。いくつかの実施形態では、続いて、クライアントコンピューティングデバイス１２が、施術者１４によるブラケットの操作から得られたモデル化された歯の配置を再計算してよい。更には、各ブラケットの配置を繰り返した後、クライアントコンピューティングデバイス１２は、対応するブラケットの位置に起因するカスタムベースを再生成してよい。
【００５３】
歯科矯正処方案を作成及び表示し、最終的な機能的及び／若しくは審美的結果、並びに／又は、所望に応じて、その他の結果を得るためにブラケットを配置し、施術者１４が承認したら、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を通じて、ブラケットの配置位置を製造設備１８に伝達する。それに応じて、製造設備１８は、ブラケットを患者１６の歯の上に物理的に配置する際に用いるためのインダイレクトボンディングトレー２２を構築する。換言すれば、製造設備１８は、クライアントコンピューティングデバイス１２によって示される３Ｄ環境内で施術者１４が選択したブラケットの配置位置に基づき、インダイレクトボンディングトレー２２を作製する。製造設備１８は、例えば、施術者１４が選択した従来の市販ブラケットを用いて、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。製造設備１８は、ブラケットを患者１６の歯の上に配置する従来のインダイレクトボンディング手順で用いるために、インダイレクトボンディングトレー２２を施術者１４に渡す。別の選択肢として、製造設備１８は、インダイレクトボンディングトレー２２の代わりに、単一のブラケットを患者の歯に、又は、ブラケットの一群を例えば歯列弓の四半部若しくは歯列弓全体に配置するためのカスタムジグを構築する。
【００５４】
あるいは、クライアントコンピューティングデバイス１２は、ブラケットの配置位置を製造設備１８に送る必要がない。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、各ブラケットの関連する距離と角度を出力、例えば表示又は印刷して、施術者１４がダイレクトボンディング技術でブラケットを患者１６の歯の上に手動で配置するのを補助してよい。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・ユーザー・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。
【００５５】
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。図示されている実施形態では、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のための動作環境を提供する。上記のように、モデリングソフトウェア３０は、患者１６（図１）の歯のデジタル表現と、１つ以上の歯科矯正装具のデジタル表現と、歯科矯正装具と対応する歯との間に形成される結合マトリックスのデジタル表現をモデリング及び描写するためのモデリング環境を提供する。図示されている実施形態では、モデリングソフトウェア３０は、ユーザーインターフェース３２と、歯科矯正装具制御モジュール３４と、カスタムベース計算モジュール３６と、レンダリングエンジン３８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を介して、ネットワーク２０とインターフェース接続する。「カスタムベース」計算モジュール３６と称されているが、別の実施形態では、計算モジュール３６は一般に、いずれかの好適なタイプの結合マトリックス、例えばダイレクトボンディング技術用の接着剤パッドの厚み、体積、又はその他の幾何学形状、及び寸法を計算する「結合マトリックス」計算モジュールであってよい。
【００５６】
ユーザーインターフェース３２は、患者の歯列弓、及び／又は患者の歯列弓の指定の部分とのデジタル表現と、ブラケット（又はその他の歯科矯正装具）のデジタル表現と、患者の歯に結合するためのブラケットのカスタムベースのデジタル表現を視覚的に表示するＧＵＩを提供する。これらのデジタル表現は、３Ｄ又は二次元（２Ｄ）であってよい。更に、ユーザーインターフェース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などのユーザー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。
【００５７】
歯科矯正装具制御モジュール３４及びカスタムベース計算モジュール３６は、特定の患者１６（図１）に合わせて所望の歯の配列を得られるように歯科矯正治療計画を立てるための対話式モジュールとみなしてよい。いくつかの実施形態では、施術者１４は、ユーザーインターフェース３２を介して、モデリングソフトウェア３０と対話して、特定の歯に関連するブラケットの所望の位置を示してよい。また、歯科矯正制御モジュール３４は、施術者１４が入力した動きに基づき、ブラケットを動かしてよい。ユーザーインターフェース３２の上にブラケットのデジタル表現をレンダリング及び表示する実施形態では、ブラケットの調節済みの位置をユーザーインターフェース３２のＧＵＩを介して表示させてよい。施術者１４は、カスタムベースの厚み又は体積を割り出すために、カスタムベース計算モジュール３６と対話してよい。例えば、施術者１４は、更なる情報が所望される、カスタムベースの表現の一部を選択してよく、それに応じて、カスタムベース計算モジュール３６は、選択されたカスタムベース部分の周辺の詳細を施術者１４に提供してよい。別の例として、カスタムベース計算モジュール３６は、カスタムベースの厚みマップを施術者１４に提供してよい。
【００５８】
上記のように、治療中、市販のブラケットは、独自の表面特徴を有する場合のある特定の患者の個別の歯ではなく、特定の歯（例えば下顎臼歯）の上に配置するように設計されている。したがって、接着剤は、ブラケットを歯の表面に結合できるだけではなく、歯とブラケットとの間のいずれの間隙も埋めることができ、それによって、ブラケットを患者の歯に取り付けるためのカスタマイズされた構造を作り出す。インダイレクトボンディング技術では、ブラケットを患者の歯の物理的モデルに取り付ける準備段階中に、カスタムベースを作る。別の接着剤を用いて、固着段階中に、患者の実際の歯にカスタムベースを固着する。
【００５９】
歯科矯正治療計画を作る目的で、歯科矯正装具と歯のデジタル表現を提供する多くの既存のシステムは、歯に対する自由空間内でのブラケットの「浮遊」を示す。浮遊しているブラケットは、３Ｄ環境に配置されたときにブラケットベースが歯にどの程度適合しているかを施術者１４が視覚的に確認しにくくする場合がある。例えば、ブラケットと歯との間の間隙は、間隙しか示されない場合にカスタムベースの厚みを判断しにくくする場合がある。とりわけ、間隙が完全に示されず、間隙の外側の境界しか示されないからである。その一方で、レンダリングエンジン３８は、施術者１４が視覚的にブラケットの嵌合を確認するのを助けるために、カスタムベースのデジタル表現をレンダリングする。カスタムベースのデジタル表現は、カスタムベースの両方の側壁（又は外側の境界）を含んでよく、この側壁は、歯とブラケットとの間に延びている表面と内面を含み、この内面は、歯科矯正装具又は歯に実質的に面するカスタムベースの表面を含む。外側の境界に加えて、カスタムベースの内面を表示するのが望ましい場合がある。内面は、患者の歯の表面特徴に応じて、輪郭がかなり変わる場合があるためである。カスタムベース計算モジュール３６は、カスタムベースの１つ以上の部分の厚み、又はカスタムベースの体積など、カスタムベースの異なる特徴を割り出し、特定の患者１６向けの治療計画を立てるのを更に補助する。
【００６０】
カスタムベース計算モジュール３６は、カスタムベースの少なくとも一部の厚みを視覚的に示す３Ｄ環境内で、少なくとも１つの要素をレンダリングしてよい。この要素は、例えば、施術者１４に厚みの指標を提供する３Ｄ環境内の３Ｄオブジェクト、テキスト、グラフィック、又は、幾何学的原形（例えば、線、曲線など）であってよい。例えば、１つの実施形態では、カスタムベース計算モジュール３６は、レンダリングエンジン３８が施術者１４に提供する厚みマップを生成することによって、１つ以上のカスタムベース部分の厚みを示してよい。この厚みマップは、カスタムベースの異なる部分の厚みを視覚的に示す。厚みマップは、対話式であってよい。施術者１４は、厚みマップの１つ以上の部分を選択して、その選択した部分の厚みに関する更なる詳細を得てよい。
【００６１】
いくつかの実施形態では、カスタムベース計算モジュール３６は、カラーコーディングされた厚みマップを生成し、このマップでは、異なる色又は１つ以上の色の影が、異なるカスタムベース厚（実質的に唇側−舌側方向で測定される）を示す。均一な色を有するカスタムベースのデジタル表現が有用である場合もあるが、カスタムベースのデジタル表現をカラーコーディングすると、カスタムベースのディスプレイに更なる有用性が加わることがある。例えば、カスタムベースのカラーコーディングされた厚みマップによって、施術者１４は、異なる厚みを迅速に区別できるようになる場合がある。白黒の厚みマップも、特定の場合には有用であることもある。例えば、灰色の影、又は、異なるタイプのクロスハッチング若しくはその他のグラフィックな印を用いて、異なる厚みを示してよい。
【００６２】
異なるカラーコーディングスキームを用いてよい。例えば、１つの実施形態では、異なる色が、異なる範囲の絶対カスタムベース厚を示してよい。各色は、任意の好適な厚み範囲を示してよい。例えば、各色は、約０．０５ｍｍ〜約０．５ｍｍの厚み範囲を示してよい。また、任意の数の色を用いてよい。１つの実施形態では、カスタムベース計算モジュール３６は、３〜７個の厚み範囲を示す３〜７個の色を含むカラーコードスキームを実行する。例えば、カスタムベース計算モジュール３６は、約５個の厚み範囲を含む厚みマップを生成してよい。施術者１４が、厚みの変動を、いくつかのケースでは、カスタムベースの異なる部分の厚みを迅速に検討、かつ迅速に確認できるディスプレイを提供するために、相互から容易に区別できる色又は１つ以上の色の異なる影を用いてよい。例えば、青は、約０ｍｍ〜約０．１２ｍｍの厚み範囲を示してよく、緑は、約０．１３ｍｍ〜約０．２５ｍｍの厚み範囲を示してよく、黄色は、約０．２６ｍｍ〜約０．３８ｍｍの厚み範囲を示してよく、オレンジは、約０．３９ｍｍ〜約０．５０ｍｍの厚み範囲を示してよく、赤は、０．５１ｍｍ超の厚み範囲を示してよい。その他のカラーコーディングスキームと厚み範囲を用いてもよい。色は、厚みが変化するのに応じて離散的に変わってよく、あるいは、色は、カスタムベースの輪郭をより正確に描写するために、連続的に変わってもよい。
【００６３】
別の実施形態では、異なる色は、標準厚、又は厚みの閾値のような基準厚からの偏差を示す場合があり、この場合、基準厚は、施術者、モデリングソフトウェア３０の製造者、又はモデリングソフトウェア３０が選択されてよい。例えば、モデリングソフトウェア３０は、特定の施術者１４による過去の利用法に基づき、標準厚を「学習」してよい。すなわち、モデリングソフトウェア３０は、カスタムベース厚を繰り返し採用した後又は平均カスタムベース厚のように、施術者１４が特定の範囲のカスタムベース厚を好むことを学習してよい。あるいは、標準値は、１人以上の施術者の習慣に基づいてよい。標準厚は、第１の色として表してよく、その他の色を用いて、標準値に対して異なる厚み範囲を示してよい。別の実施形態では、標準厚は、特定のタイプのブラケットのような少なくとも一式の歯科矯正装具に関連する標準厚であってよい。モデリングソフトウェア３０が、１人以上の施術者１４による過去の利用法に基づき、特定のタイプの歯科矯正装具の標準厚を学習してよく、あるいは、装具製造者が、標準厚を指定してもよい。ここでも、標準厚からの偏差を示す色は、約３〜約７個の厚み範囲のように、いずれかの好適な数の厚み範囲を表してよい。
【００６４】
異なる色が、閾値厚の値からの偏差を表す実施形態では、カスタムベース制御モジュール３６は、均一な色でカスタムベースを生成すると共に、１つ以上の色を使用して、カスタムベースが閾値の値を上回る厚みの範囲を示してよい。また、カスタムベース制御モジュール３６は、カスタムベースの厚みが１つ以上の点で、閾値の値を超えていることを施術者１４に通知する指標も生成してもよいと共に、カラーコーディングされた厚みマップを介して、その領域を指定してよい。
【００６５】
別の実施形態では、レンダリングエンジン３８は、均一な色を有するカスタムベースをレンダリングしてよく、カスタムベース計算モジュール３６は、施術者１４が、カスタムベースの１つ以上の部分を選択して、その選択した部分の厚みに関する更なる情報を得られるようにする対話型の機能を提供してよい。例えば、施術者１４は、マウス又は別の周辺装置のポインティングデバイスを用いて、表示されたカスタムベースの一部を選択してよく、カスタムベース計算モジュール３６は、ＧＵＩディスプレイ区域のような、テキストを含む少なくとも１つの要素をレンダリングしてよく、このテキストは、選択した部分におけるカスタムベースの厚みのように、カスタムベースの選択した部分に関する詳細な情報を含む。
【００６６】
別の実施形態では、レンダリングエンジン３８は、等高線マップを介して、カスタムベースの厚み分布を示してよい。輪郭線は、カスタムベース、対応する歯の表面、又は歯科矯正装具のベースのデジタル表現の上に描いてよい。各輪郭線は、一定の厚みの経路をたどってよく、例えば、輪郭線にごく近接して、別個のＧＵＩウィンドウ内、若しくは、施術者１４が輪郭線の上にカーソルを配置したときに現れるテキストボックス内に示された数値によって、又は、色（又はモノクロ値）を厚みにマッピングする凡例に従って輪郭線をカラーコーディングすることによって、各輪郭に関連する厚みの値を示してよい。
【００６７】
施術者１４が、患者１６の歯に対するブラケットの位置を調節する場合、モデリングソフトウェア３０、及び、特にカスタムベース制御モジュール３６は、カスタムベースの厚みを再計算してよく、レンダリングエンジン３８は、カスタムベースの厚みを反映する厚みマップをレンダリングするか、又は、別の方法で、カスタムベースの厚みを示してよい。カスタムベース計算モジュールの１つ以上の部分の厚みを示すための上記技法のいずれを組み合わせてもよく、別の実施形態では、カスタムベース計算モジュール３６は、カスタムベースの厚みを示すための別の技法を実装してよい。
【００６８】
上述のとおり、施術者１４は、患者１６のために所望のカスタムベース分布、又は、所望の歯の位置若しくは歯列弓配列を得るために、ユーザーインターフェース３２を介して、ブラケットの位置を再調節してよい。モデリングソフトウェア３０は、多種多様な方法で、ブラケットの所望の位置を示すインプットを受信してよい。例えば、モデリングソフトウェア３０は、本発明の譲受人に譲渡された米国特許出願第１１／５５１，３７２号（表題「デジタル歯科矯正治療計画（DIGITAL ORTHODONTIC TREATMENT PLANNING）」、２００６年１０月２０日出願）に記載されている技法を実装してよく、該特許の内容全体は、参照により、本明細書に組み込まれる。米国特許出願第１１／５５１，３７２号には、歯列弓の３Ｄ表現を視覚化し、１つ以上の歯の所望の位置又は所望の動きを示し、所望の歯の位置をもたらすことになる１つ以上の歯科矯正装具の位置を割り出すために、施術者１４がコンピューティングシステムのモデリングソフトウェアと対話できる技法が記載されている。米国特許出願第１１／５５１，３７２号では、このシステムは、施術者が、最終的な（すなわち所望の）歯の位置を特定するために、患者の歯の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特定の技法を実行する。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環境内で歯を直接操作する代わりに（施術者が認識するものとして）、施術者によって入力された動きは、むしろ逆の方法で歯に関連する器具へ適用される。その後、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。
【００６９】
施術者１４が、ブラケットを操作することによって、仮想カスタムベースの厚みを均衡化又は最小化するために、所望のブラケット又は歯の位置を示す場合、歯科矯正装具制御モジュール３４は、所望のブラケットの位置を示す、施術者１４からのインプットに応じて、（マウス、ボタン、又はその他のインプットイベントを受信するのに応じて連続的又は増加的のいずれかで）、示されたブラケットの位置に対して歯のデジタル表現を再適合させてよい。モデリングソフトウェア３０の別の動作モードであり得る別の実施形態では、施術者１４は、歯の位置をもたらす歯の動作に対する更に直接的な制御力を与えられてもよい。歯の位置を直接操作する機能によって、施術者１４は、歯に対して最も適合したブラケット形状によってもたらされる歯の位置に対する中間的な歯の位置を効果的に実現できるようになる場合がある。最も適合した形状は典型的に、ブラケットの位置に関する別個の測定基準（例えばトルク、角度測定、イン／アウト）に左右される。広範な最終的な歯の位置は、カスタムベースの厚み分布の不均衡を可能にすることによって、実現してよい。このような不均衡は、カスタムベースの厚みマップを用いることによって、更に容易に視覚化される。これに加えて、カスタムベースの厚みマップによって、施術者１４は、許容可能な制限内で不均衡を保持できるようになる場合がある。
【００７０】
いくつかの実施形態では、ユーザーインターフェース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などにより、歯科矯正オブジェクトを動かす及び／又は配置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。その結果は、モデリングソフトウェア３０によって、施術者１４は、歯に対する初期のブラケット配置を生成し、初期のブラケット配置に基づき、歯の得られる位置を予測し、施術者１４が、ブラケットと対応する歯との間の嵌合度を視覚化するツールとしてカスタムベースのデジタル表現を用いて、ブラケットの位置を調節できるか、又は別のタイプのブラケットを選択できるようにすることによって、患者用の治療計画を対話形式で作成できるようになる。レンダリングエンジン３８によって提供されるカスタムベースのデジタル表現と、カスタムベース制御モジュール３６によって提供される厚みマップによって、施術者１４は、ブラケットの再配置が望ましいか否かを判断するのに有用である場合がある追加の情報を提供することによって、ブラケット及び／又は歯を更に正確に再配置できるようになる。
【００７１】
モデリングソフトウェア３０は、データベース４２と対話して、ブラケットデータ４４（ブラケットベースに関するデータを含む）、患者データ４６、配置規則４８、３Ｄデータ５０、及びカスタムベースデータ５２のような様々なデータにアクセスする。「カスタムベース」データ５２と称されているが、別の実施形態では、データベース４２は、その他のタイプの結合マトリックスに関するデータ５２を含んでもよい。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ているが、クライアントコンピューティングデバイス１２から離れた位置にあり、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に結合していてもよい。
【００７２】
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。例えば、ブラケットデータ４４は、寸法、スロットの場所、特性、トルク角度、角部位（angulations）、及び他の属性など、市販のブラケットの様々な属性を格納してもよい。ユーザーインターフェース３２は、施術者１４が、患者１６についての歯科矯正処方箋を定義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（図１）。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定義するブラケット−歯の動作規則を含んでもよい。
【００７３】
患者データ４６は、施術者１４と関係がある１人以上の患者群、例えば患者１６（図１）に関するものである。例えば、患者データ４６は、各患者に関する氏名、出生日、及び歯科疾病歴のような一般的な情報を特定する。任意に、患者データ４６は、予約スケジュール情報及び請求情報を含む。これに加えて、患者データ４６は、各患者に用いるために施術者１４が選択したブラケットのタイプ、並びに、それに関連する、患者１４の歯の上における位置及び配向を含め、各患者に関して定められた現行の処方を特定する。患者データ４６は、選択したブラケットベースの組成、構造、又は構築に関する情報も含んでよい。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。
【００７４】
配置規則４８は、市販の歯科矯正器具のための業界定義の配置規則を指定してもよい。更に、配置規則４８は、施術者１４によって指定されたユーザー定義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。
【００７５】
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の配置規則は、ＦＡＣＣ上の咬合縁又は最咬合点と歯冠の歯肉縁から等距離で歯のＦＡＣＣの上に、ブラケットのカスタムベースの中心を配置することである。この場所は、顔面軸点（FacialAxis 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、異なる処方箋を指定することができる。任意に、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。
【００７６】
配置規則４８は、ブラケット嵌合アルゴリズム、又は３Ｄ環境内にブラケットを配置するためのその他の技法も含んでよい。格納されるアルゴリズムは、米国特許第７，２１０，９２９号（表題「３Ｄ仮想世界で歯科矯正ブラケットを歯に配置する方法（Method of Placing Orthodontic Brackets on Teeth in a 3D Virtual World）」、２００７年５月１日発行）、米国特許出願公開第２００５／０１７０３０９号（表題「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）、２００４年２月４日出願、ラビー（Raby）ら）、米国特許出願公開第２００６／００２４６３７号（表題「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）」、２００４年７月３０日にラビー（Raby）らによって出願）、及び、米国特許出願公開第２００６／００７３４３６号（表題「３次元（３Ｄ）環境内におけるアーチワイヤ沿いでの歯科矯正オブジェクトの移動（Movement of Orthodontic Objects Along a Virtual Archwire within a Three-Dimensional （3D） Environment）」、２００６年４月６日にラビー（Raby）らによって出願）を含んでよく、これらの特許は、すでに参照により、本明細書に組み込んだ。
【００７７】
レンダリングエンジン３８は、ユーザーインターフェース３２によって施術者１４に示される３Ｄ図を生成するために、３Ｄデータ５０にアクセスしてレンダリングする。更に具体的には、３Ｄデータ５０は、３Ｄ環境内で、各歯、歯科矯正装具、及びカスタムベースを示す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。ユーザーインターフェース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歯科矯正装具をレンダリングする場合、レンダリングエンジン３８は最初に、上記のいくつかの異なる技法のうちのいずれかを用いて、まず３Ｄ環境内にブラケットを配置してよい。
【００７８】
カスタムベースデータ５２は、施術者１４がカスタムベースを作製するために用いることのできる異なるタイプの接着剤のように、異なるタイプのカスタムベースに関連する情報を格納する。カスタムベースデータ５２は、１つ以上の歯の基準（例えば標準又は閾値）カスタムベース厚も格納してよく、この基準厚は、特定の施術者１４、診療所（すなわち多数の施術者）、又は歯科矯正装具に特有のものであってよい。カスタムベース計算モジュール３６は、カスタムベースの厚みマップを作成するときに基準厚を参照してよい。
【００７９】
図３は、コンピューティングデバイス１２のモデリングソフトウェア３０（図２）によって示される３Ｄ環境内でカスタムベースの厚みマップを表示するためのプロセスを示すフローチャートである。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、患者の歯列弓の少なくとも一部のデジタル表現をレンダリングする（６０）。レンダリングエンジン３８は、１つの歯、多数の歯、又は歯列弓全体をレンダリングしてもよい。いくつかの実施形態では、レンダリングエンジン３８は、ブラケット（又は別の歯科矯正装具）のデジタル表現も可視オブジェクトとしてレンダリングする（６２）。ただし、上記のように、別の実施形態では、レンダリングエンジン３８は、ブラケットを実質的に透明なオブジェクトとしてレンダリングしてよい。モデリングソフトウェア３０の歯科矯正装具制御モジュール３４は、嵌合アルゴリズムを実行して、３Ｄ環境内で、歯列弓の対応する歯のデジタル表現に対するブラケットのデジタル表現の初期位置を割り出してよい。
【００８０】
レンダリングエンジン３８は、カスタムベースのデジタル表現をレンダリングする（６４）。下に更に詳細に説明されているように、モデリングソフトウェア３０のカスタムベース計算モジュール３６は、３Ｄ環境内の歯とブラケットとの間の相対距離に基づき、カスタムベースの形状を割り出してよい。ブラケットを透明なオブジェクトとしてレンダリングするか、又は全くレンダリングしない実施形態であっても、歯科矯正装具制御モジュール３４は、歯に対する３Ｄ環境内のブラケットの初期位置を割り出す。カスタムベース計算モジュール３６は、この情報を用いて、レンダリングエンジン３８がユーザーインターフェース３２を介して施術者１４に示すカスタムベースの形状を割り出す（６４）と共に、カスタムベース厚を計算（６６）してよい。いくつかの実施形態では、カスタムベース計算モジュール３６は、レンダリングエンジン３８によるレンダリングに備えて、カスタムベースの厚みマップを生成する（６８）。上述のように、カスタムベースの厚みマップは、等高線マップと同様のものであり、カスタムベースの異なる厚みを区別するために、異なる色又は影を含んでよい。
【００８１】
カスタムベース計算モジュール３６は、カスタムベース厚を割り出して、モデリングソフトウェア３０によって示される３Ｄ環境内における歯に面する仮想ブラケットの表面と歯の表面の座標に基づくなどして、多数の点における仮想ブラケットと歯の顔側表面との間の相対距離を計算することによって、厚みマップを生成（６８）してよい。いくつかの実施形態では、カスタムベース計算モジュール３６は、続いて、実質的に連続的な厚みマップを作成するために、計算した厚みの間を補間してよい。別の実施形態では、カスタムベース計算モジュール３６は、マップの離散点の厚みを含む厚みマップを示してよい。各離散点の色を混ぜ合わせて、徐々に変化する厚みを示してよい。
【００８２】
仮想ブラケットを可視オブジェクトとしてレンダリングする（６０）実施形態では、カスタムベースのデジタル表現を、３Ｄ環境内で、ブラケットと歯との間に配置する。仮想ブラケットを実質的に透明なオブジェクトとしてレンダリングする（又はレンダリングしない）実施形態では、カスタムベースの最上面、すなわち、ブラケットに面する表面を、より明確に示すことができる。カスタムベースの厚みマップは、仮想ブラケットを実質的に透明なオブジェクトとしてレンダリングすると、より明確に表示される。
【００８３】
図４Ａは、３Ｄ環境内でカスタムベースのデジタル表現を生成するための１つの技法を示すフローチャートである。上述のように、１つの実施形態では、患者の歯列弓と歯科矯正装具のデジタル表現は、３Ｄ三角メッシュを介して表示する。歯科矯正装具制御モジュール３４（図２）が、最適アルゴリズムを実装して、装具が取り付けられることになる１つ又は複数の歯に対して、３Ｄ環境内で仮想ブラケットを配置した後、レンダリングエンジン３８は、歯に面する仮想ブラケットの表面を定義するデータを取得する（７０）と共に、ブラケットが取り付けられることになる歯の表面を定義するデータを取得する（７１）。３Ｄデータは、クライアントコンピューティングデバイス１２のデータベース４２の３Ｄデータ５０（図２）内に格納してよい。
【００８４】
レンダリングエンジン３８は、ブラケット表面の外周部を定義するデータから、３Ｄ環境内の標本点の離散集合を選択してよい（７２）。例えば、三角メッシュを介して、ブラケットのデジタル表現を表示する実施形態では、標本点は、歯に面する仮想ブラケットの表面の周囲部沿いの、三角形の最外頂点であってよい。ブラケット表面の外周部の形状及びサイズ（例えば長さ及び幅）を少なくとも大まかに特徴付けるのに十分な数及び分布の標本点を選択する必要がある。例えば、少なくとも３つ、最大で５０個以上の標本点を用いてよい。
【００８５】
続いて、レンダリングエンジン３８は、複数の仮想基準線又は射線を定義してよく、この場合、少なくとも１つの射線は、各標本点から、歯列弓の対応する歯のデジタル表現を画定する三角メッシュの方に延びている（７３）。各射線は、１つの点から発散している実質的に直っすぐな線であり、射線は、相互に対して実質的に平行に延びている。１つの実施形態では、射線は、歯に面する仮想歯科矯正装具の表面の周囲部沿いの三角形の最外頂点から、舌側−唇側の基準軸に沿って歯を画定する三角メッシュの方に延びている。カスタムベースは、歯科矯正装具と境界を接すると共に、実質的に歯科矯正装具の形をなすため、歯に面する仮想ブラケットの表面を画定する三角メッシュは、仮想カスタムベースの表面も画定する。
【００８６】
カスタムベースのデジタル表現をレンダリングするためにレンダリングエンジン３８（図２）によって用いられる技法の例を説明するのを補助する目的で、本明細書では、仮想射線を記載する。仮想ブラケットは、実質的に透明なオブジェクト、可視オブジェクト、又はその他の物として表示してよい。仮想ブラケットを表示しない実施形態では、歯科矯正装具制御モジュール３４（図２）は、対応する歯に最も近い歯科矯正装具の表面の座標を有するカスタムベース計算モジュール３６を提供するなどして、歯科矯正装具の場所を有するカスタムベース計算モジュール３６を提供してよい。
【００８７】
カスタムベースの外周部は、射線と、歯を画定する三角メッシュとの間の交点をつなぐことによって抽出する（７４）。これらの交点は、カスタムベースの周囲部を示すポリラインを画定する。射線−三角形の交点は、その起源である仮想歯科矯正装具の周囲部の点と同様に順序付けて配置してよい。１つの例として、クライアントコンピューティングデバイス１２（図２）上で動作するモバイル３ＤグラフィックスＡＰＩアプリケーションは、ピック法を実装して、射線と、歯を画定する三角メッシュとの間の交点を抽出してよい。モバイル３ＤグラフィックスＡＰＩは、コンピュータグラフィックスを作成するジャバベースのプログラム用のアプリケーションプログラミングインターフェースを定義する仕様である。
【００８８】
標本点は、ブラケット表面の外周部以外の点で取得してもよい。対応する標本点におけるカスタムベースの厚みを計算するために、射線をこれらの標本点から出してもよい。すなわち、ブラケット表面と歯の表面との間に延びている射線の長さは、その射線の標本点源におけるカスタムベースの厚みと実質的に等しい。カスタムベース計算モジュール３６は、各射線の長さを割り出すために、ブラケット表面における射線源と、歯の表面における射線の末端部との座標の差を計算するなどして、任意の好適な数学関数を実装してよい。
【００８９】
射線は本質的に、カスタムベースの外面を画定するため、カスタムベースの壁は、歯科矯正装具を画定する三角形メッシュ射線と、歯を画定する三角形メッシュとの間に延びている射線間の空隙を取り囲むことによって生成してよい（７５）。取り囲んだ空隙内に三角形を形成して、閉じた又は立体の３Ｄオブジェクトを画定してよい。例えば、各三角形の縁は、周囲部内の各起源点を、歯の上の対応する射線−三角形の交点と対にすることによって、形成する。縁は、周囲部内の各起源点を、歯の上の隣接物の対応する射線−三角形の交点と対にすることによっても形成する。各点の「隣接物」は常に、同じ方向（例えば時計回り、又は反時計回り）である。歯の上の射線−三角形の交点は、合わさって、歯の顔側表面上の三角形のサブセットを画定するのに用いられる別の３Ｄポリラインを形成する。得られる３Ｄポリラインを用いて、歯の上の三角形のコピーを切断、抽出、又は別の方法で形成し、それらを用いて、仮想カスタムベースの表面を画定してよい。この方法では、隣接し合う射線間の空隙を取り囲むことによって、カスタムベースの実質的に滑らかな外面と、カスタムベースの３Ｄ形状を画定する。いくつかの実施形態では、仮想カスタムベースの体積は、閉じた又は立体の３Ｄオブジェクトに変換されない。
【００９０】
仮想カスタムベースの総体積は、いずれかの好適な体積計算アルゴリズムを用いて計算してよい。上記のように、仮想カスタムベースの総体積は、カスタム固着ベースの体積に、装具を患者の歯に固着するか、付着させるか、又はその他の方法で取り付けるのに用いられるいずれかの接着剤又はその他の固着材料の体積を加えたものを示す。接着剤の体積は、歯列弓の各歯に関する合計であってよく、それによって、１本の歯あたりの体積ではなく、患者がどの程度の接着剤を固着プロセスで消費するかの見積もりを示す。施術者１４は、この体積情報を用いて、１週間、１カ月、又はその他の期間のような特定の期間用として十分な量の接着剤を事前に注文するなど、備品を管理してよい。総体積は、歯科矯正装具が患者の歯の表面にどの程度しっかり適合するかも示す。カスタムベースの体積が大きいことは、ブラケットが患者１６の歯にあまりしっかり適合しないことを示す場合がある。
【００９１】
いくつかの実施形態では、カスタムベース計算モジュール３６は、実質的に唇側−舌側方向で縦に延びている複数のカラムに仮想カスタムベースの体積を細分化することによって、仮想カスタムベースの体積を割り出してよい。例えば、カスタムベースの各三角メッシュの頂点（又は、カスタムベースの「キャップ」を画定するカスタムベースに面する歯科矯正装具の表面）から、歯の方に射線を出すことによって、複数の三角カラムを生成してよい。別の例として、カスタムベースの三角メッシュベースの各三角形の中心（又は、カスタムベースに面する歯科矯正装具の表面）から、歯の方に射線を出すことによって、複数の三角カラムを生成してよい。各カラムの断面積は、カラムの両端上の三角形によって、又は正矩形格子若しくは別のパターンによって、カスタムベースの対応する三角形の断面積と実質的に等しくてよい。したがって、いくつかの実施形態では、各カラムは、実質的に同じ断面積を有するが、長さは異なる。別の実施形態では、カラムは、実質的に異なる断面積を有する。各カラムの長さは、厚み（すなわち唇側−舌側方向）と実質的に同じ方向で測定する。
【００９２】
各カラムは、唇側−下側方向沿いで測定されるその長さ、その体積、又は、基準長若しくは基準体積からのその長さ若しくは体積の偏差に従って着色してよい。上述のように、基準長又はいずれかの基準値は、施術者１４、モデリングソフトウェア３０、モデリングソフトウェア３０の製造者、又は別の関係筋によって選択された標準値又は閾値であってよい。この基準は、施術者に固有であるか、又は、１人以上の施術者に適用可能であってよい。カラムがそれぞれ実質的に同じ断面積を有する実施形態では、カラーコーディングシステムの色は、各カラムのそれぞれに異なる体積も示す。カラーコーディングされたカラムを介して、カラーコーティングされた厚みを生成してよく、ブラケットが可視オブジェクトとして表示されず、咬合、歯肉、近心、及び遠心方向から部分的に見えるとき、マップ全体は、唇側から見える。各カラムの色を混ぜ合わせて、徐々に変化する厚みを示してもよい。
【００９３】
図４Ｂは、３Ｄ環境内で、歯７７を含む歯列弓７６のデジタル表現と、ブラケット７８のデジタル表現を示す概略図である。ブラケット７８は、歯７７の唇側表面７７Ａに取り付けられるように揃えられている。図４Ｂは、カスタムベースのデジタル表現を生成するために用いることのできる仮想射線７９Ａ〜Ｄの例を示している。射線７９Ａ〜Ｄは、歯７７に面するブラケットの表面７８Ａから、歯７７の唇側表面７７Ａの方に出ている。具体的には、射線７９Ａ〜Ｄは、表面７８Ａの外周部上の標本点から、歯７７Ａの唇側表面７７Ａの方に延びている。射線７９Ａ〜Ｄは、相互に対して実質的に平行であり、カスタムベースの外側境界を画定するのを助けるために、ブラケット７８の表面７８Ａの外周部を囲むように隔置されている。４本の仮想線が図４Ｂに示されているが、別の実施形態では、いずれかの好適な数の仮想射線を用いて、カスタムベースのデジタル表現を生成してよい。
【００９４】
図５は、クライアントコンピューティングデバイス１２のモデリングソフトウェア３０によって示される代表的なＧＵＩ８０のディスプレイの図である。ＧＵＩ８０は、ディスプレイ区域８２及び８４を含み、このそれぞれの区域は、３Ｄモデリング環境によって、患者の歯列弓８６の一部のデジタル表現の異なる図を表示する。ディスプレイ区域８２は、歯列弓８６の歯肉図の中を見るように、唇側（又は顔側）を示し、ディスプレイ区域８４は、歯列弓８６の咬合画像を示す（すなわち、概ね歯肉方向に見るように、歯列弓８６の咬合表面を示す）。
【００９５】
歯列弓８６は、歯８８Ａを含む、複数の歯群８８を含む。ＧＵＩ８０には、歯８８Ａに取り付けられたブラケット９０Ａも含め、歯列弓８６の歯８８に取り付けられた複数のブラケット９０のデジタル表現も表示される。図５に示されているＧＵＩ８０の実施形態では、施術者１４は、ディスプレイ区域８６内で対応するカスタムベースを見るために、ブラケット９０の１つを選択してよい。ディスプレイ区域８４では、ＧＵＩ８０は、歯８８Ａとブラケット９０Ａとの間に配置されたカスタムベース９２のデジタル表現を表示する。図５にはカスタムベース９２のみが示されているが、ＧＵＩ８０によって提供されるその他の画面では、他のブラケット９０のカスタムベースも表示させてよい。
【００９６】
図５に示されているように、カスタムベース９２の一方の表面は、歯８８Ａの唇側表面９４の輪郭に実質的に適合し、カスタムベース９２の実質的に反対側の表面は、歯８８Ａの唇側表面９４に面するブラケット９０Ａの表面に実質的に適合する。歯８８Ａの唇側表面９４の表面特徴は、特定の患者によって異なる場合があるため、カスタムベース９２は、唇側表面９４に実質的に適合し、カスタムベース９２は、特定の患者の特定の歯に対してブラケット９０Ａを「カスタマイズ」する。ブラケット９０Ａは、在庫に保管されている市販のブラケットであってよいため、カスタムベース９２は、特定の患者で使用できるように、市販のブラケットを修正するのを助ける。図５のカスタムベース９２は、均一の色として表示されている。均一な色のカスタムベース９２は、ブラケット９０Ａが歯８８Ａの唇側表面上にどの程度しっかり嵌合するかを判断するのに有用なツールを提供する。
【００９７】
別の実施形態では、カスタムベース計算モジュール３６（図２）は、カラーコーディングされた厚みマップで、異なる色を用いてカスタムベース９２の異なる厚みを示す厚みマップを生成してよい。このような実施形態では、カスタムベースの厚みマップを定義する２つ以上の色として、カスタムベース９２を表示する。カスタムベースの「厚み」は、ディスプレイ区域８４内の線９６によって示されている唇側−舌側方向沿いに測定する。
【００９８】
図６Ａ及び６Ｂは、クライアントコンピューティングデバイス１２のモデリングソフトウェア３０によって示される別の例のＧＵＩ１００を示している。図６Ａ及び６Ｂに示されている実施形態では、モデリングソフトウェア３０は、患者１６の、歯列弓８６全体が表示される歯列弓全体考察モードの状態にあり、歯列弓８６は歯８８を含む。また、ＧＵＩ１００は、対応する歯８８に取り付けられたブラケット９０を示す。ＧＵＩは、ドロップダウンメニュー１０６と、選択ボタン１０８を含む。ボタン１０８は、数ある中でも、施術者１４が患者の歯列弓８６のいくつかの図のいずれかから選択できるボタンを含む。
【００９９】
図６Ａでは、モデリングソフトウェア３０は、各歯８８と各ブラケット９０との間にカスタムベースが表示されないモードで動作している。図６Ｂに示されているディスプレイでは、モデリングソフトウェア３０は、ＧＵＩ１００がカスタムベース９２とカスタムベース１０２を表示するモードで動作している。いくつかの実施形態では、施術者１４は、モデリングソフトウェア３０を制御して、図６Ａに示されているディスプレイ、又は図６Ｂに示されているディスプレイを選択的に表示してよい。
【０１００】
図６Ｂでは、カスタムベース９２及び１０２は、カラーコーディングされた厚みマップとして表示されている。ブラケット９０は、対応するブラケット９０に面する各カスタムベース９２、１０２の表面を明確に表示する妨げとなる。図６Ｂには、各カスタムベース９２及び１０２が示されているが、別の実施形態では、施術者１４は、１つ以上のカスタムベース９２又は１０２を選択的に表示するために、特定の歯８８、ブラケット９０、及びカスタムベース９２若しくは１０２を選択してよい。例えば、施術者１４は、オブジェクト選択メニュー１０４を介して歯８８を選択してよく、このオブジェクト選択メニューは、パーマーノーテーションシステム（Palmer Notation System）を用いて、歯列弓８６内の特定の歯８８を特定する。代替の実施形態では、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（Universal Numbering System）又はインターナショナルナンバリングシステム（International Numbering System）のようなその他の好適なナンバリング又はラベリングシステムによって、個々の歯８８、ブラケット９０、又はカスタムベース９２、１０２を特定してよい。
【０１０１】
いくつかの動作モードでは、施術者１４は、ＧＵＩ１００と対話して、ブラケット９０の表示を無効にしてよい。例えば、施術者１４は、ＧＵＩ１００によって提供されるドロップダウンメニュー１０６又は操作ボタン１０８を用いて、ブラケット９０を実質的に透明なオブジェトとして表示する動作モードを選択するか、又は、別の方法で、ブラケット９０がＧＵＩ１００上に表示されるのを無効にするか、若しくは、施術者１４が部分的又は完全にブラケット９０を見ることができないようにしてよい。ブラケット９０を含まないディスプレイの例は図６Ｃに示されている。ブラケット９０の表示を無効にすることによって、施術者１４は、カスタムベース９２及び１０２の１つ以上を、より明確に見ることができるようになる場合がある。カスタムベース計算モジュール（図２）が、各カスタムベース９２及び１０２の厚みマップを生成する場合、ブラケット９０のＧＵＩ１００からの除去によって、遮るものがない状態で、カスタムベース９２及び１０２の厚みマップを表示する。図６Ｂ〜Ｃでは、各カスタムベース９２、１０２の厚みが、グレースケールシェーディングによって、示されており、濃淡の濃い方の部分は、濃淡の薄い方の部分よりも厚みが厚いことを示している。図６Ｂ〜６Ｃの図に示されている実施形態では、カスタムベース９２、１０２の実質的に連続的な輪郭を示すグレーの異なる陰影間に、比較的滑らかで連続的な移行部が存在する。ただし、グレーの分離性の影も用いてよい。上記のように、別の実施形態では、その他の厚み指標を用いてよく、その指標としては、カラーコーディングされたマップ、等高線マップ、又は厚みの値を提供するテキストボックスなどがあるが、これらに限らない。
【０１０２】
図７Ａ及び７Ｂは、クライアントコンピューティングデバイス１２のモデリングソフトウェア３０（図２）によって示すことのできる別のＧＵＩ１１０を示している。図７Ａ〜７Ｂでは、各カスタムベース９２、１０２の厚みは、グレースケースシェーディングによって示されており、濃淡の濃い方の部分は、濃淡の薄い方の部分よりも厚みが厚いことを示している。この場合も、別の実施形態では、その他の厚み指標を用いてよく、その指標としては、カラーコーディングされたマップ、等高線マップ、又は厚みの値を提供するテキストボックスなどがあるが、これらに限らない。
【０１０３】
図６Ａ〜６ＣのＧＵＩ１００の場合のように、ＧＵＩ１１０によって、施術者１４は、プルダウンメニュー１０６及び／又は選択ボタン１０８を介して、患者の歯列弓８６のいくつかの図のいずれかから選択できるようになる。図７Ａ及び７Ｂに示されているＧＵＩ１１０の実施形態では、ＧＵＩ１１０は３つの図を同持に表示する。具体的には、ディスプレイ区域１１２は、歯列弓８６全体を表示し、ディスプレイ区域１１２は、唇側から見た歯列弓８６の一部の拡大画像を表示し、ディスプレイ区域１１４は、ディスプレイ区域１１２に表示された歯列弓８６の一部を咬合側から見た画像を表示する。別の実施形態では、ＧＵＩ１１０は、歯列弓８６のいずれかの好適な数の図を表示してよい。
【０１０４】
ディスプレイ区域１１２は、歯列弓８６の歯８８Ｂと、ディスプレイ区域１１４、１１６内で表示するために、対応するブラケット９０Ｂが選択されていることを示している。例えば、ＧＵＩ１１０は、選択された歯８８及び／又はブラケット９０を別の色で表示するなどして、選択された歯８８及び／又はブラケット９０を視覚的に区別することによって、どの歯８８及び／又はブラケット９０が選択されているかを示してよい。図７Ａに示されている実施形態では、施術者１４は、マウス、他の周辺ポインティングデバイスを用いて、歯８８Ｂ及び／若しくはブラケット９０Ｂのデジタル表現を直接選択することによって、又は、メニュー１０４若しくはプルダウンメニュー１０６を介して、歯８８Ｂ及び／若しくはブラケット９０Ｂを間接的に選択することによって、歯８８Ｂ及び／又はブラケット９０Ｂを選択してよい。また、カスタムベース９２、１０２もディスプレイ区域１１２で見ることができ、これらのカスタムベースは、対応する歯８８に対する対応するブラケット９０の特定の配置に起因する厚みの変動を視覚的に示すようにカラーコーディングされている。
【０１０５】
ディスプレイ区域１１４は、選択された歯８８Ｂとブラケット９０Ｂの頬側図と共に、隣接する歯８８とブラケット９０の一部を示す。ブラケット９０Ｂのカスタムベースは、ディスプレイ区域１１４に示される唇側図からは見えない。しかし、歯８８Ｂの咬合側図を示すディスプレイ区域１１６は、選択された歯８８Ｂとブラケット９０Ｂに加えて、カスタムベース１０２Ａを示す。ＧＵＩ１１０は、歯列弓８６の個々の歯８８と、対応する歯８８に対するブラケット９０の位置に起因するカスタムベース９２、１０２を見るためのインターフェースを施術者１４に提供する。
【０１０６】
施術者１４は、ドロップダウンメニュー１０６などによっても図を選択してよく、カスタムベース１０２が、より明確に見えるようになるインターフェースを施術者１４に提供するために、ブラケット９０は、実質的に透明なオブジェクトとして表示されるか、又は、全く表示されない。図７Ｂは、ブラケット９０が実質的に透明なオブジェクトとして表示されているＧＵＩ１１０を示している。施術者１４は、図７Ａに示されている図と図７Ｂに示されている図を切り替えてよい。図７Ａに示されている図は、歯８８Ｂの上のブラケット９０Ｂを視覚化するのに有用である場合があり、図７Ｂに示されている、ブラケット９０のない図は、カスタムベース１０２の厚み分布を視覚化するのに有用である場合がある。
【０１０７】
モデリングソフトウェアのブラケット調節モードが、図７Ａ及び７ＢのＧＵＩ１１０に示されている。ブラケット調節モードでは、施術者１４は、特定のブラケットを選択して、例えば、そのブラケットの並進又は回転を調節することによって、そのブラケットを歯の上に再嵌合させることによって、又は、そのブラケットを別のブラケットと交換することによって、ブラケットの位置を調節してよい。施術者１４は、（例えば、メニュー１４を用いるか、又は、ウィンドウ１１２、１１４、若しくは１１６のうちの１つ内の所望のブラケットのデジタル表現を選択することによって）ブラケット９０のうちの１つを選択し、選択したブラケットを歯肉若しくは咬合方向にドラッグすることによって、そのブラケットの高さを調節するか、又は、ブラケット９０のうちの１つを選択し、選択したブラケットを近心方向若しくは遠心方向にドラッグすることによって、そのブラケットの近心−遠心位置を調節してよい。また、施術者１４は、選択したブラケットを３Ｄ環境内で操作して、周辺ポインティングデバイスを用いて、歯８８に対する所望の回転位置を導いてもよい。あるいは、施術者１４は、ボタン１１８Ａ、Ｂを用いて、選択したブラケットを歯肉若しくは咬合方向に漸増式に動かすか、選択したブラケットを、ボタン１２０Ａを用いて近心方向に、若しくは簿団１２０Ｂを用いて遠心方向に漸増式に動かすか、及び／又は、ボタン１２２Ａ、Ｂを用いて、選択したブラケットの回転位置を漸増式に調節してもよい。ボタン１１８Ａ〜Ｂ、１２０Ａ〜Ｂ、及び１２２Ａ〜Ｂのそれぞれのクリックは典型的に、選択したブラケットの別個の動作と関連付けられている。
【０１０８】
ＧＵＩ８０（図５）、１００（図６Ａ〜６Ｃ）、及び１１０（図７）の各々と共に、歯科矯正装具制御モジュール３４とカスタムベース計算モジュール３６（図２）によって、施術者１４は、対応するＧＵＩ上に示される患者の歯列の仮想３Ｄモデルを用いて、治療計画と、所望の最終的な咬合をもたらす対応する装具処方を対話式に作成できるようになる。各ＧＵＩ８０、１００、１１０は、治療計画を立てる目的で、歯８８及び／又はブラケット９０の視覚化及び対話による移動に備えて、歯冠及び／若しくは歯根、又は歯肉を施術者１４に示してよい。例えば、施術者１４は、現在表示されているブラケット９０Ｂの位置（ブラケット９０Ｂ自体が表示されているか否かは問わない）が歯８８Ｂに適しているか否かを判断するために、図７Ａ又は７Ｂに示されているＧＵＩ１１０のいずれかに、カスタムベース１０２を表示してよい。
【０１０９】
カスタムベース１０２Ａの分布が許容不可能である、例えば、近心部分のような１つ以上の部分におけるカスタムベース１０２Ａの厚みが、閾値を超えていると施術者１４が判断した場合、施術者１４は、ブラケット９０Ｂを手動で再配置するか、又は、ブラケット９０Ｂを自動的に再配置する再配置アルゴリズムを実行してよい。施術者１４は、調節ボタン１１２Ａ〜Ｂ、１１４Ａ〜Ｂ、及び１１６Ａ〜Ｂを用いて、ブラケット９０Ｂを手動で再配置してよい。ボタン１１２Ａ〜Ｂは、ブラケット９０Ｂを咬合−歯肉方向に動かし、ボタン１１４Ａ〜Ｂは、ブラケット９０Ｂを近心−遠心方向に動かし、ボタン１１６Ａ〜Ｂは、ブラケット９０Ｂの回転配向を調節する。あるいは、施術者１４は、マウス又は別の周辺ポインティングデバイスを用いて、ブラケット９０Ｂをクリックして、ブラケット９０Ｂを所望の位置（回転配向を含んでもよい）にドラッグすることによって、ブラケット９０Ｂを再配置してよい。
【０１１０】
ブラケット９０Ｂを歯８８Ｂに対して再配置するのではなく、ブラケット９０Ｂの間に、より高い嵌合度を実現するために、例えば、カスタムベース１０２Ａのより均一な分布を実現するために、施術者１４は、別のブラケットを選択して、ドロップダウンメニュー１０６を介して、３Ｄ環境内で歯８８Ｂに適用してよい。歯科矯正装具制御モジュール３４（図２）が、歯８８Ｂに対して３Ｄ環境内で新たなブラケットを配置した後、カスタムベース計算モジュール３６とレンダリングエンジン３８が、新たなブラケットに関するカスタムベースとカスタムベースマップをレンダリングしてよい。施術者１４は、続いて、得られるカスタムベースに基づき、新たなブラケットが、歯８８Ｂに対する、より高い嵌合度を提供するか否かを判断してよい。また、施術者１４は、ＧＵＩ１１０と対話して、対応するは８８に対する他のブラケット９０の嵌合度を表示して、必要又は所望に応じて、他のブラケット９０を再配置してよい。
【０１１１】
１つ以上の代表的な実施形態では、ハードウェア、ソフトウェア、及び／若しくはファームウェア、又はこれらの組み合わせにおいて、本開示に記載されている様々な機能が実装されてよい。ハードウェア内に実装する場合、これらの機能は、プロセッサ内に実装されてよい。プロセッサは、１つ以上のマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタルシグナルプロセッサ（DSP）、特定用途向け集積回路（ASIC）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（FPGA）などを含んでよい。このようなコンポーネントは、コンピューティングシステム、又はその他のシステム内に常駐してよい。
【０１１２】
ソフトウェアに実装される場合には、これらの機能は、コンピュータ読み取り可能な媒体上の１つ以上の命令又はコードとして格納してよい。コンピュータ読み取り可能な媒体としては、コンピュータストレージ媒体が挙げられる。ストレージ媒体は、コンピュータによってアクセスすることができる任意の入手可能な媒体であってよい。例として、限定するものではなく、このようなコンピュータ読み取り可能な媒体は、ランダムアクセスメモリ（RAM）、読み取り専用メモリ（ROM）、電気的消去書き込み可能読み取り専用メモリ（EEPROM）、コンパクトディスク読み取り専用メモリ（CD-ROM）、又はその他の光ディスクストレージ、磁気ディスクストレージ、若しくはその他の磁気ストレージデバイス、又は、命令若しくはデータ構造の形式で所望のプログラムコードを格納するのに用いることができると共に、コンピュータによってアクセスできる他の任意の媒体を含むことができる。ストレージ媒体は、コンピュータプログラム製品を含んでよい。磁気ディスク及び光ディスクは、本明細書で使用する場合、コンパクトディスク（CD）、レーザーディスク（登録商標）、光ディスク、ＤＶＤ光ディスク、フロッピー（登録商標）ディスク、及びブルーレイディスクを含み、磁気ディスクは一般に、データを磁気的に複製し、光ディスクは、データをレーザーによって光学的に複製する。上記の組み合わせは、コンピュータ読み取り可能な媒体の範囲内に含まれなければならない。
【０１１３】
結合マトリックスのデジタル表現は、表示されたブラケットが、患者にとって満足のゆく嵌合度を提供するか否かを判断する以外の用途に有用である。例えば、別の実施形態では、特定の歯科矯正装具及び歯のための結合マトリックスのデジタル表現をレンダリングする、コンピューティングデバイス１２のモデリングソフトウェア３０は、実際の結合マトリックスを形成するのに有用である場合もある。１つの例として、歯科矯正装具と一体的である材料によって結合マトリックスを画定する実施形態では、結合マトリックスの形及びサイズを定義する、モデリングソフトウェア３０からのデジタルデータを用いて、結合マトリックスを画定するために、装具の機械加工を制御してよい。例えば、モデリングソフトウェア３０は、結合マトリックスのデジタル表現の形状（例えば形及びサイズ）に関する情報を、放電加工（ＥＤＭ）プロセスと共に用いるためのグラファイト電極を形成するデバイスに提供してよい。電極面は、患者の歯の表面と噛み合う結合マトリックスの表面を画定する。
【０１１４】
別の例として、接着剤又はその他の分注可能な結合マトリックス材によって結合マトリックスを画定する実施形態では、結合マトリックスのデジタル表現を用いて、自動的に接着剤を分注する装置を誘導してよい。この方法では、結合マトリックスのデジタル表現を用いて、実際の結合マトリックスを形成してよい。モデリングソフトウェア３０によって提供される結合マトリックスのデジタル表現の体積と厚み分布に基づき、接着剤を自動的に分注することによって、ばりを軽減又は排除するのを助けると共に、施術者がばりを除去するのに要する時間を短縮又は排除することができる。上記のように、ばりとは一般的に、例えば、施術者、較正済みのブラケット配置ロボットによって、又は、ブラケット配置ガイドが組み込まれた３Ｄ印刷モデルを用いて、歯科矯正装具を歯に取り付けたときに、歯科矯正装具の周辺部からはみ出る余分な結合マトリックス材を指す。ばりの除去は、手先の器用さ、技能、及び根気が必要なため、多大な時間を要するプロセスである場合がある。これに加えて、結合マトリックス材を自動的に分注することによって、無駄になる結合マトリックス材の量を抑えるのを助けることができる。
【０１１５】
また、結合マトリックスのデジタル表現を用いて、例えば、３Ｄ印刷のような様々なソリッドフォームファブリケーション（ＳＦＦ）技術を用いて、所望の形状の結合マトリックスを製造してよい。コンピューティングデバイス１２は、結合マトリックスのデジタル表現のサイズ及び幾何学形状に基づき、結合マトリックスの製造（又は形成）を制御してよく、あるいは、コンピューティングデバイス１２は、製造装置を制御する別のデバイスに、サイズ及び幾何学形状の情報を提供してよい。
【０１１６】
続いて、低粘度プライマー（カリフォルニア州モンロビア（Monrovia）の３Ｍユニテック（3M Unitek）から入手可能なトランスボンドＸＴプライマー（Transbond XT Primer）など）を用いて、製造した結合マトリックスを装具、対応する１つ以上の歯、又はこれらの両方に取り付けてよい。いくつかの実施形態では、歯と結合マトリックスとの間、装具と結合マトリックスとの間、又はこれらの双方の間で適切な嵌合度を確保するのを助けるために、製造した結合マトリックスに、特殊な付属物又は位置決め機構を組み込んで、装具上の機構、又は患者の歯の物理的な３Ｄモデルの中に組み込まれるガイドとの適切な位置合わせを促してよい。米国特許出願第１１／６８９，８６９号（表題「ラピッドプロトタイピングを用いて歯科矯正ボンディングトレーを作製するための方法及びアセンブリ（METHODS AND ASSEMBLIES FOR MAKING AN ORTHODONTIC BONDING TRAY USING RAPID PROTOTYPING）」、すでに参照により組み込み済み）には、患者の歯の３Ｄモデルに組み込むことのできる好適なガイドの例が記載されている。
【０１１７】
別の実施形態では、インダイレクトボンディング技術で、患者の歯の物理的な３Ｄモデルと共に、結合マトリックスを製造してよい。例えば、患者の歯の３Ｄモデル向けの全体的な支持材（例えば、幾何学上の刻み目を支持するため）として第１の溶媒に溶解する第１の材料を用いてよく、結合マトリックスと患者の歯の物理的モデルとの間の境界面内で、第２の溶媒に溶解するが第１の溶媒には溶解しない第２の材料を用いてよい。歯科矯正装具を結合マトリックスにプライマーで固着させ、装具と物理的モデルを覆うように形成されるインダイレクトボンディングトレーによって、装具を所望の位置に固定した後、第２の溶媒を用いて、第２の材料を溶解させ、それによって、モデルから結合マトリックスを外してよい。機械的介入を含むその他の技法を用いて、患者の歯の物理的モデルから結合マトリックスを外してよい。
【０１１８】
本発明の様々な実施形態を説明したが、上記及び他の実施形態は、特許請求の範囲の開示内にある。
【図１】
2010533549.tif 000003
【図２】
2010533549.tif 000004
【図３】
2010533549.tif 000005
【図４Ａ】
2010533549.tif 000006
【図４Ｂ】
2010533549.tif 000007
【図５】
2010533549.tif 000008
【図６Ａ】
2010533549.tif 000009
【図６Ｂ】
2010533549.tif 000010
【図６Ｃ】
2010533549.tif 000011
【図７Ａ】
2010533549.tif 000012
【図７Ｂ】
2010533549.tif 000013
【国際調査報告】
2010533549.tif 000014
2010533549.tif 000015
2010533549.tif 000016