JP3771498B2 - 歯列矯正装置を配置するための方法およびシステム - Google Patents

Description

【０００１】
（関連出願）
本願は、２０００年４月１９日に出願された米国特許出願第０９／５５２，１８９号、２０００年４月１９日に出願された米国特許出願第０９／５５２，１９０号、２０００年４月１９日に出願された米国特許出願第０９／５５２，１９１号、２０００年４月２８日に出願された米国特許出願第０９／５６０，１２７号、２０００年４月２８日に出願された米国特許出願第０９／５６０，１２９号、２０００年４月２８日に出願された米国特許出願第０９／５６０，１３０号に対する優先権を主張するものであり、これらの教示全体を参照によってここに組み込む。
【０００２】
（発明の分野）
本発明は、主に、歯列矯正の診療に関し、特に、歯列矯正装置を配置するための歯列矯正テンプレートを生成し、歯列矯正装置のアーチワイヤレセプタクルを最適化するための方法および装置に関する。
【０００３】
（発明の背景）
歯列矯正は、患者の歯を操作してより良好な機能および外観を提供する診療であるとして知られている。一般に、ブラケットが患者の歯に結合され、アーチワイヤとともに連結される。ブラケットとワイヤとの組み合わせが、歯に力を与えて、これを動かす。歯が所望の位置に動かされ、一定期間の間、適所に保持されると、身体は、骨および組織を順応させて、歯を所望の位置に維持する。歯を所望の位置に保持するのをさらに補助するために、患者に保持器が嵌められてもよい。
【０００４】
歯の移動を達成するために、歯列矯正医は自己の専門知識を利用して、まず、患者の物理的歯列矯正構造物の三次元顎画像と、患者用の所望の物理的歯列矯正構造物の三次元顎画像と、を決定し、これは、Ｘ線および／またはモデルの使用によって補助されてもよい。これらの顎画像に基づいて、歯列矯正医は自己の専門知識をさらに信頼して、ブラケットおよび／またはバンドを歯に配置し、次いで、歯を所望の物理的歯列矯正構造物内に再位置決めするために力が歯に行使されるように、手でアーチワイヤを曲げる（すなわち、形状づける）。歯が所望の位置へ向けて動くと、歯列矯正医は、治療の進行、治療の次のステップ（たとえば、アーチワイヤの新しい曲げ、ブラケットの再位置決めまたは再配置、ヘッドギアは必要か、等）、および、先のステップの首尾に関して、連続して判断を行う。
【０００５】
一般に、歯列矯正医は、アーチワイヤを手で調整し、且つ／または、自分自身の専門意見に基づいてブラケットを再配置するかまたは再位置決めする。残念ながら、口腔環境内では、人間の部位の限界および人間の口の物理的構造のため、人間が、歯列矯正構造物の三次元顎画像を正確に作成することは不可能である。加えて、三次元のワイヤ曲げを正確に概算する（数度内の正確度で概算し、そのような曲げをワイヤに手で加える）ことは人間には不可能である。さらに、顎画像に基づいて所望の歯列矯正構造物を達成する理想的ブラケット位置を決定することは人間には不可能である。ブラケットを概算された理想的位置に手で配置し、結合剤の厚さ、結紮力、製造許容度および生理的変化を制御することもまたきわめて困難である。したがって、歯列矯正治療は、複数のワイヤの変更を必要とする反復性方法であり、治療の種類、首尾および速度は、歯列矯正医の運動技能および診断上の専門知識に大いに依存している。複数のワイヤを変更する結果として、患者の不快および治療の費用が増加する。予想されるように、ケアの質は歯列矯正医によって大幅に変動し、患者を治療する時間も同様である。
【０００６】
上述のように、歯列矯正医の診療はきわめて芸術的であり、歯列矯正医の専門意見および判断を基にしている。歯列矯正医の診療を芸術から科学に変えるために、多くの刷新がなされてきている。たとえば、アンドレイコらに付与された米国特許第５，５１８，３９７号は、歯列矯正用ブリッジを形成する方法を提供する。そのような方法は、患者の口の歯のモデルおよびそのような歯の所望の位置の処方を得ることを含む。患者の口の歯の輪郭は、モデルから決定される。次いで患者の歯の輪郭および所望の位置を計算して、提供されるべき外形（たとえば、溝またはスロット）を決定する。特定の外形を含むカスタムブラケットが、アーチワイヤを受け取るために作られて、歯列矯正用ブリッジシステムを形成する。そのような外形は、水平面の進行湾曲にブラケット上にアーチワイヤを配列し、垂直面に実質的に直線の構成を提供するように意図される。ブラケットの外形は変更され（たとえば、個別の位置および角度で且つ特定の深さでブラケット内に溝を切断することによって）、患者の歯の外形のそのような計算にしたがう。そのようなシステムにおいて、二次元形状（すなわち、垂直平面の直線形状および水平平面の湾曲）を有するワイヤがブラケットに加えられると、歯の三次元移動を提供するように、ブラケットがカスタマイズされる。
【０００７】
残念ながら、歯列矯正医の診療を芸術から科学に変える現在の刷新は、限定された進行があるのみである。これは、歯列矯正操作の中心であるブラケットのためであるが、これに制限されない。ブラケットを中心に有することによって、ブラケットを対応する歯に配置することは、重大である。各ブラケットはカスタムサイズの位置決めされたワイヤ保持溝を含むため、ブラケットの配置を少しでも誤ると（たとえば、１ミリメートル未満の大きさおよび数度未満の角度を有するエラーベクトル）、歯に加えられるべき所望の力システムとは異なる力のシステム（すなわち移動の大きさおよび移動の方向）を発生させることになる。そのようであるため、歯は所望の位置へ再位置決めされない。
【０００８】
一般に、ブラケットを歯に加えるには２つの方法がある。すなわち、間接方法と直接方法とである。間接方法では、硬化材料を使用して患者の口内に歯印象モデルが作られる。次いで、歯印象モデルを使用して、歯のモデルを作る。次いで、ブラケットが、歯のモデル上に手で配置され、一時的にこれに結合される。次いで、ブラケットが取り付けられた歯のモデルの印象を取ることによって、トランスファトレイが製作される。ひとたびトランスファトレイが製作されると、ブラケットはその中に配置され、結合剤が各ブラケットの結合パッドに加えられる。
【０００９】
ひとたび歯列矯正医がトランスファトレイにブラケットを取り付けると、歯列矯正医はトレイを患者の口内に手で位置決めし、ブラケットを患者の歯に配置する。ひとたびブラケットが適切に位置決めされたと歯列矯正医が確信すると、歯列矯正医はブラケットを歯に結合する。残念ながら、この手による処理は、人間の限界のため、正確度が限られている。そのようであるため、歯列矯正医が、既知の結合剤の厚さ、スロット位置等ですべてのブラケットを理想的位置に位置決めするかまたはそのような配置を確認することは、不可能ではないにしろ、きわめて困難である。
【００１０】
直接結合方法は、その名が示すように、トランスファトレイを使用せずに、ブラケットを直接、患者の歯に結合する方法である。直接結合方法は、いずれの機械的補助なしで方法全体が手で行われるため、一般に間接方法よりも正確度が低い。さらに、配置中にブラケットの位置を手で判定することは困難である。
【００１１】
アンドレイコらに付与された米国特許第５，３６８，４７８号は、歯列矯正器具を歯にカスタム配置するための治具を形成する間接結合方法を提供する。一般に、‘４７８号特許は、各歯列矯正テンプレートに、装着されるべき歯の輪郭に一致する表面が設けられることを教示する。歯列矯正テンプレートの別の表面または治具がブラケットに係合して、歯に装着するためにこれを適切な位置および配向に保持し、輪郭表面に対して間隔をおかれて、歯列矯正テンプレートを歯に正確に位置づける。歯列矯正テンプレートは、患者の個別の解剖学的構造に望ましく且つ歯に対してブラケットのカスタム位置を必要とするカスタム器具のブラケットを位置決めするのに、特に有用である。’４７８号特許は、治具を形成する方法を開示しているが、そのような治具の使用は依然としてブラケットを歯列矯正治療の中心に保ち、ブラケットの実際の配置に関する何のフィードバック機構を提供しない。さらに、‘４７８号特許は、静的、動的または心理社会的機械的および／または生物学的変化等の歯の移動に関連する変化を認めない。米国特許第５，０１１，４０５号および第５，５４２，８４２号は、間接結合アプローチを教示しているが、’４７８号特許と同一の制限を被る。
【００１２】
最適な歯列矯正治療を達成するために、各歯に加えられる力システムは最適でなければならない。しかし、先に検討された科学的アプローチは、当初の診断および歯列矯正装置に依存しており、ひとたび当初の診断が完了すると、確認のための手段がまったくない。ひとたび歯列矯正装置が設計されると、すべてのその後の患者の治療の正確度は、歯列矯正構造物のブラケットの正確な配置に依存する。ブラケットが最適な設計でない場合、または、ブラケットの配置を誤ると、歯に対する所望の力システムは得られない。そのようであるため、歯列矯正治療は、望まれるほど正確ではなくなり、したがって、最適よりも劣ったものになる。
【００１３】
したがって、現在の治具およびトランスファトレイの設計の制限なしで歯列矯正装置の配置を補助する歯列矯正テンプレートを生成するための方法および装置の必要性が存在する。さらに、ブラケットを歯に配置するときにフィードバックを提供して適切な配置を保証するための方法および装置の必要性が存在する。加えて、歯列矯正治療の正確度をさらに高めるために、最適化されたアーチワイヤレセプタクル設計を可能にする方法および装置の必要性が存在する。
【００１４】
（好ましい実施形態の詳細な説明）
一般に、本発明は、歯列矯正装置の配置を補助する歯列矯正テンプレートを生成するための方法および装置を提供する。そのような方法および装置は、歯列矯正患者の歯列矯正構造物のデジタルモデルを得ることによって開始する処理を含む。そのようなモデルは、発明の名称が「歯列矯正構造物の三次元画像を製造するための方法および装置」であり、１９９９年１１月３０日の出願日および第０９／４５１，６３７号の出願番号を有する同時係属特許出願にしたがって得ることができる。処理は、選択された歯列矯正装置を製造するために歯列矯正構造物用に複数の歯列矯正装置から１つを選択することによって続く。複数の歯列矯正装置は、データベースに格納されてもよく、発明の名称が「歯の移動を提供する歯列矯正装置を設計するための方法および装置」であり、１９９９年１１月３０日の出願日を有し第０９／４５１，５６４号の出願番号を有する同時係属特許出願にしたがって設計されてもよい。処理は次いで、歯列矯正構造物のデジタルモデルに対する選択された歯列矯正装置の配置のデジタルモデルを得ることによって続く。処理は次いで、所与の歯のために選択された装置の歯装着装置（たとえば、ブラケット、バンド、ヘッドギアチューブ等）のデジタル画像を検索することによって続く。処理は次いで、歯装着装置のデジタル画像と配置のデジタルモデルと歯列矯正構造物のデジタルモデルの少なくとも一部とに基づいた歯装着装置の物理的実施形態を保持するための歯列矯正テンプレートを生成することによって続く。そのような方法および装置では、歯列矯正テンプレートは、歯列矯正操作の中心であるブラケットなしで設計されてもよく、そのため、先行技術の実施形態の制限を回避する。そのようであるため、本発明は、他の利点の中で特に、ブラケット配置および歯列矯正テンプレートの対応する設計を最適化するための動的／静的歯列矯正方法を反復的に双方向的にシミュレートする能力と、歯列矯正医に歯列矯正テンプレートまたはその一部を作らせる能力と、テンプレート用の材料特徴を選択する能力と、歯列矯正医がいずれの歯列矯正装置を選択し且つ選択された歯列矯正装置および所与の患者のために歯列矯正構造物を正確に作ることを可能にする能力と、を提供する。
【００１５】
本発明は、確認アプローチと連結したデジタル歯列矯正テンプレートを構築することによって、ブラケットを歯に結合するための方法および装置を提供する。そのような方法および装置は、歯に対する所望のブラケット配置のデジタルモデルを得ることによって開始する処理を含む。処理は、歯に対するブラケットの実際の配置を走査して実際の配置のデジタル情報を作り、実際の配置のデジタルモデルを生成することによって続く。処理は、所望のブラケット配置のデジタルモデルを実際の配置のデジタルモデルと比較することによって続く。所望のブラケット配置のデジタルモデルが、実際の配置のデジタルモデルに実質的に整合するときには、ブラケットを歯に結合することが可能である。そのような方法および装置では、ブラケット配置を確認するための反復性アプローチは、歯列矯正医が歯列矯正器具を最適に位置づけることができるフィードバックループを使用してブラケットを歯に接着する前に得られてもよい。そのようであるため、本発明は、ブラケットを歯に接着する前にフィードバックシステムを利用して、治具または他の配置技術を使用することによってブラケットを正確に配置するのをさらに保証するための機構を提供する。
【００１６】
本発明は、図１から１２とともにより完全に説明することができる。図１は、サイト歯列矯正システム１２と歯列矯正サーバ１４と通信ネットワーク１６と歯列矯正パラメータのデータベース２４とを含む歯列矯正サービスシステム１０の概略ブロック図を例示する。操作において、サイト歯列矯正システム１２は、患者１８の歯列矯正構造物（すなわち、歯、歯肉、唇、上部および下部の歯列弓および／または他の顔特徴部）を走査する２６。１つの好適な実施形態において、走査は、一時的に取り付けられたブラケットを備えて実行される。走査は、超音波、レーザ、光屈折および／または治療必要性に基づいた二次元または三次元のビデオ画像形成によって行ってもよいことに注意されたい。サイト歯列矯正システム１２は、患者の歯列矯正構造物の走査された画像を転換して、実際の歯列矯正構造物２８のデジタルモデルを使用する。歯列矯正サーバ１４は、通信ネットワーク１６を経由して実際の歯列矯正構造物２８のデジタルモデルを受け取る。通信ネットワーク１６は、直接接続、インターネット、ローカルエリアネットワーク、ワイドエリアネットワークおよび／またはデジタル情報を１つの演算方式システムから別のシステムへ移すことができるいずれの装置であってもよい。三次元走査の特定の実施形態は、２０００年４月２８日に出願された米国特許出願第０９／５６０，５９４号に説明されていることに注意されたい。これは、参照によってここに組み込まれる。
【００１７】
歯列矯正サーバ１４は、処理モジュール２０とメモリ２２とを含む。処理モジュール２０は、単一の処理装置であってもよく、または、複数の処理装置であってもよい。そのような処理装置は、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ、中央演算処理装置、状態機械、論理回路、および／または、操作指令に基づいて信号（たとえば、アナログおよび／またはデジタル）を操作するいずれの機械であってもよい。メモリ２２は、単一のメモリ装置であってもよく、または、複数のメモリ装置であってもよい。そのようなメモリ装置は、リードオンリーメモリ、ランダムアクセスメモリ、フロッピィディスクメモリ、ハードドライブメモリ、システムメモリ、フラッシュメモリ、および／または、デジタル情報を格納するいずれの装置であってもよい。処理モデル２０が状態機械または論理回路を経由して１つまたはそれ以上の機能を果たすときには、対応する操作指令を格納するメモリは、状態機械または論理回路を備える回路内に埋め込まれる。
【００１８】
歯列矯正サーバ１４は、１９９９年１１月３０日に出願され、発明の名称が「理想的歯列矯正構造物にしたがって歯の移動を決定するための方法および装置」であり、参照によってここに組み込まれる同時係属米国特許第０９／４５１，６０９号の教示にしたがって、および、１９９９年１１月３０日に出願され、発明の名称が「歯の移動を提供する歯列矯正装置を設計するための方法および装置」であり、参照によってここに組み込まれる同時係属米国特許第０９／４５１，５６４号にしたがって、実際の歯列矯正構造物２８のデジタルモデルおよび歯列矯正パラメータのデータベース２４に含まれる歯列矯正パラメータから、所望の歯列矯正構造物３０の三次元データモデルを生成する。これを達成するために、処理モジュール２０は、メモリ２２に格納された装置指令を経由して、１９９９年１１月３０日に出願され、発明の名称が「歯列矯正構造物の所望の三次元デジタルモデルを生成するための方法および装置」である同時係属米国特許第０９／４５２，０３１号に詳細に検討されている処理ステップを実行する。サイト歯列矯正システム１２、歯列矯正サーバ１４および歯列矯正パラメータのデータベース２４のより詳細な検討には、発明の名称が「歯列矯正治療を決定しモニタするための方法および装置」であり、１９９９年１１月３０日の出願日を有する同時係属米国特許第０９／４５１，６３７号、発明の名称が「歯列矯正患者を治療するための方法および装置」であり、１９９９年１１月３０日に出願された同時係属米国特許第０９／４５１，５６０号、および、発明の名称が「歯列矯正患者サイト治療用の方法および装置」であり、１９９９年１１月３０日の出願日を有する同時係属米国特許第０９／４５２，０３８号を参照のこと。
【００１９】
図２は、実際の歯列矯正構造物２８の三次元デジタルモデルの図式的表示を例示する。図示のように、歯列矯正構造物は、Ｘ、Ｙ、Ｚ座標システムにマッピングされる。Ｘ、Ｙ、Ｚ座標システムに対するデジタルモデルのマッピングの詳細な検討には、発明の名称が「歯列矯正患者の三次元画像を製造するための方法および装置」であり、１９９９年１１月３０日に出願され第０９／４５２，０３４号の出願番号を有する同時係属出願を参照のこと。図示のように、実際の歯列矯正構造物２８の三次元デジタルモデルは、歯３１および歯肉３４の表面画像を含む。三次元モデルは、骨構造、唇および他の軟顔組織の表面画像をさらに含んでもよい。実際の歯列矯正構造物の三次元デジタルモデルの生成は、このパラグラフに先に述べられた特許出願にさらに説明されている。
【００２０】
図３は、患者の歯に対するブラケットおよびアーチワイヤの実際の配置の図式的表示を例示する。ブラケットが配置されて固定されるまでワイヤは取り付けられないことに注意されたい。例示は、実際のブラケット配置２８に比較して所望のブラケット配置３０も含む。図示のように、治具または他の位置決め機構を使用しても、実際のブラケット配置２８は所望のブラケット配置３０に対応しないこともある。ブラケットを歯に配置することによって、および、ブラケットを歯に永久的に固定する前に、実際のブラケット配置が走査される。走査された情報は、次いでデジタルモデルに転換され、これは、実際のブラケット配置を所望のブラケット配置と比較するのに利用されてもよい。図２に示されるように、誤差がある場合には、実際のブラケット配置が所望のブラケット配置に一致するように、歯科医はブラケット配置を再配向してもよい。ブラケットがひとたび配置されると、所望の力システムを歯に作るために、アーチワイヤ３６または３８が取り付けられる。図示のように、歯列矯正装置は、ブラケットおよびアーチワイヤを含み、歯肉および骨線（顔構造物）３４の下で歯に装着される。本明細書で使用されるブラケットという用語は、ブラケット、バンド、ヘッドギアチューブ、または、アーチワイヤ、ゴムバンドおよび／またはヘッドギア等の変位装置を受け取るために患者の歯に装着するのに使用されるいずれの装置を含むことに注意されたい。
【００２１】
図４は、ブラケットを正確に配置するための代替機構を例示する。図３に関して検討したように、治具等の配置装置を利用して、実際にブラケットを歯に配置し、次いで、走査して、実際の位置が所望の位置にあるか否かを決定する。走査は、フィードバックループを提供することに注意されたい。実際の配置フィードバックは、超音波、光走査、レーザまたは他のいずれの走査方法で、別々の点をブラケットにデジタル化することによって達成することができることにもさらに注意されたい。そうでなければ、所望の位置が達成されるまで、ブラケットは再位置決めされる。あるいは、図４に示されるように、所望の位置を例示するために、投影図４０が歯に投影されてもよい。歯列矯正構造物（すなわち、歯、歯肉等）がモニタ１３にディスプレイされて、歯科医が投影図４０にしたがってブラケットの位置をモニタすることができるように、サイト歯列矯正システム１２の走査ツールは、プロジェクタを含んでもよい。このようにして、歯科医にはフィードバックシステムが提供され、歯に対するブラケットの適切な配置を保証する。投影図４０は、ブラケットの概略の単一の投影図を含んでもよく、または、歯に対してブラケットを中心にするように標的型パターンを含んでもよいことに注意されたい。さらに、図３と図４との例示を組み合わせて利用してもよいことに注意されたい。たとえば、ブラケットは投影図にしたがって位置決めされてもよく、次いで、その後、図３の例示を利用して走査され、正確な位置を確認する。患者の歯列矯正構造物を直接走査することによって、患者の歯列矯正構造物の金型を走査することによって、および／または、上に印刷される歯列矯正器具で、ポジまたはネガの画像として、患者の歯列矯正構造物の立体リソグラフィを走査することによって、確認が行われてもよいことにさらに注意されたい。別の実施形態には、デジタルモデルを経由して取り付けられた歯列矯正装置を有する患者の歯の図式的表示が例示される。歯列矯正装置は、複数のデジタル式に配置されたブラケット４０と理想的アーチワイヤ３８とを含む。本明細書で使用されるブラケットという用語は、ブラケット、バンド、ヘッドギアチューブ、または、アーチワイヤ、ゴムバンドおよび／またはヘッドギア等の変位装置を受け取るために患者の歯に装着するのに使用されるいずれの装置を含むことに注意されたい。図示のように、ブラケット４０およびアーチワイヤ３８は、歯肉および骨線３４よりも下に位置決めされる。各歯は、デジタル式に配置されたブラケット４０および理想的アーチワイヤ３８を経由して、力システムを経験し、歯を最適な治療法に再位置決めさせる。最適な治療は、もっとも短い変位距離、最小数のワイヤ交換、ブラケットの選択、コスト、治療時間、患者の不快容認、利用可能な器具等の要因を含み、デジタルモデル化されることが可能であり、治療の最初から力システムが最適であることを確実にする。
【００２２】
歯を不正咬合位置から所望の位置へ動かす力システムは、多くの寄与する生物学的要因および機械的要因を有する。たとえば、機械的要因として、結合剤の剥離力、剪断結合強さ、結紮力、ワイヤの特徴、使用される接着剤の種類、歯の解剖学的構造、ブラケット外形、ブラケットスロット外形、ブラケット基部構成、アーチワイヤ形状、アーチワイヤ弾性、アーチワイヤ直径、および、製造許容差が挙げられる。生物学的要因として、歯の境界面、歯の解剖学的構造、顎の発育、歯の萌出、顎機能、歯根の長さ、および、歯周特徴が挙げられる。本発明の教示にしたがって、これらの要因の各々は、デジタル式にシミュレートすることが可能であり、結果として得られる力システムを決定する。加えて、各寄与要因は、いずれの歯列矯正器具が患者の歯列矯正構造物に取り付けられる前に、力システムを最適化するために、デジタル式に変えられてもよい。力システムへの各寄与要因は、一般的要因がいずれの所与の患者に使用することができるように、歯列矯正パラメータのデータベース２４に格納されてもよいことに注意されたい。一般的要因は各患者にカスタマイズされてもよく、且つ／または、カスタム要因が各患者に新しく作られてもよいことにさらに注意されたい。患者の歯列矯正構造物のデジタルモデルが利用可能である限り、力システムの寄与要因のデジタルモデルを作ることは、容易に得られ、導き出され、作られてもよいことが当業者には認識される。力システムは、結合パッドの厚さの効果、結合剤特性、アーチワイヤ、結紮力、および、生物学的特徴（たとえば、発育、歯の境界面、歯の解剖学的構造）を含むことが当業者にはさらに認識される。これらの要因の各々は、力システムを最適化するために、個別に調整されても組み合わせて調整されてもよい。
【００２３】
図５は、歯列矯正装置が取り付けられた患者の歯の図式的表示を例示する。歯列矯正装置は、複数のブラケット４２とアーチワイヤ４４とを含む。図示のように、ブラケット４２およびアーチワイヤ４４は、歯肉および骨線３４よりも下に取り付けられる。治療の間中、ブラケットは歯に固定され、それによってアーチワイヤ４４は、最適化された力システムを経由して所望の歯列矯正構造物（すなわち所望の歯の配置）を達成するように操作される。ブラケット４２は、図６および７に例示される種類のブラケットであってもよい。
【００２４】
図６は、一般的ワイヤ保持レセプタクル４６と結合パッド４３と基部４５とを含む標準ブラケットまたは一般的処方ブラケット４２を例示する。一般に、結合パッド４３は、ワイヤメッシュを含み、基部４５にしっかりと取り付けられる。標準ブラケットでは、一般的ワイヤ保持レセプタクル４６は、複雑な角度または深さのないブラケット４２内の簡略な溝（たとえばスロット）である。ストレートアーチワイヤブラケットと称されることが多い一般的処方ブラケット４２では、一般的ワイヤ保持レセプタクル４６は、複雑な角度で一般的に角のあるセミカスタム治療用に標準化された溝を含むブラケット４２の溝である。アーチワイヤ４４は、図示のようにブラケット内に挿入されて、対応する歯に所望のトルクまたは力システムを提供する。
【００２５】
図７は、特定のワイヤ保持レセプタクル４８と結合パッド４３と基部４５とを有するカスタムブラケット４２を例示する。この実施形態において、ブラケットは、特定の患者用に決定される深さの複雑な角度と溝とを含むように設計された保持レセプタクル４８を有する。そのようであるため、患者の歯に加えられる歯列矯正装置は、一般的ワイヤ保持レセプタクル４６を有するブラケットかまたは特定のワイヤ保持レセプタクル４８を有するブラケットを含んでもよい。
【００２６】
図８は、アンダーカット状態用の修正の図式的表示を例示する。既知のように、ブラケットからの垂直線が歯５５と交差するようにブラケット５１が歯５５に配置されるときには、アンダーカット５７状態が存在する。アンダーカット５７状態が存在するときには、トランスファトレイを使用してブラケットを取り付けるのは困難であるが、これは、ブラケットが結合された後にトランスファトレイを除去する際には、斜めに引っ張って外さなければならないからである。トレイを斜めに引っ張って外すことによって、ブラケット５１を失うか、または、これを引っ張って外してしまう危険がある。アンダーカット５７状態を避けるために、結合剤の厚さを変えて、アンダーカット５７を備えたブラケット配置と同一の力システムを提供してもよい。しかし、ブラケットの位置を修正することによって、アンダーカット状態が回避され、関連する困難も同様である。
【００２７】
図９は、歯装着装置５０の三次元デジタルモデルを例示する。歯装着装置５０は、ブラケット、バンド、ヘッドギアチューブ、または、アーチワイヤおよび／またはヘッドギア等の変位装置を受け取るために患者の歯に装着するのに使用されるいずれの装置であってもよい。歯装着装置５０の三次元デジタルモデルは、今後は一般的にブラケットと称され、データベース内に走査されるか、コンピュータグラフィックデザイナーによって生成されるか、または、デジタル画像の事前ライブラリから移送されるかしてもよい。図示のように、ブラケットは、結合パッドと、高さ、幅および深さと、アーチワイヤを受け取るためのスロットと、を含む。
【００２８】
図１０は、固定されたブラケットを有する所与の歯の三次元モデルの図式的表示を例示する。歯５６は、結合剤５２によってこれに装着されたブラケット５０を有する。結合剤５２は、接着剤、セメント、および／または、ブラケットを歯に接着するために歯列矯正内で使用されるいずれの薬剤であってもよい。ブラケットは、結合剤の厚さ５４だけ歯からずれる。図１０の特定の例は、サーバ１４内にデジタル式に生成され、所望の歯の移動をシミュレートする。発明の名称が「理想的歯列矯正構造物にしたがって歯の移動を決定するための方法および装置」であり、１９９９年１１月３０日の出願日を有する同時係属米国特許出願第０９／４５１，６０９号には、ブラケット、結合剤厚さ、アーチワイヤ等を使用して患者の歯に力システムをデジタル式に決定して所望の結果を達成する方法が記載されている。所望の位置決めにしたがって位置決めされたブラケットを有する歯のデジタルモデルが導き出されると、歯列矯正テンプレートが生成されてもよい。
【００２９】
図１１から１５は、歯列矯正テンプレートの様々な実施形態および／または特徴を例示する。しかし、そのような実施形態および／または特徴を検討する前に、歯列矯正テンプレートの一般的な検討が呈される。そのような歯列矯正テンプレートは、キャリヤシステムとして、および／または、キャリヤシステム内に挿入するブラケット／基部トランスファトレイとして使用されてもよい。キャリヤシステムは、一般的キャリヤと、キャリヤによって収容された個別のブラケット取付具とから構成され、ブラケット基部かブラケットかまたはその両方を収容することができる。ブラケット取付具は歯のデジタルモデルを参照し、患者の歯の外形を定め（図１に関連して検討したように）、これは、ビデオ画像形成、走査および超音波等の３Ｄキャプチャおよびマッピング技術を使用することによって得られ、電子的歯データを作成する。ブラケットの電子データは、走査されるかまたは電子的に作成されて、ブラケットと歯の電子データとを組み合わせる。テンプレート設計の追加要因は、テンプレートの材料の特徴（たとえば、引裂強さ、剥離強さ）、アンダーカットおよび設計特徴（たとえば、１つだけのテンプレートまたは複合のテンプレートが）を含むが、それに限定されない。
【００３０】
歯ブラケットトレイは、配置および結合のために、複数のまたは個別のブラケットを含んでもよい。歯ブラケットトレイは、一般的キャリヤに嵌まり、柔軟性のため一般的ブラケットを使用することができながら、依然として歯の位置関係を参照する。歯のブラケットは、雄または雌の係合または係止機構を使用して一般的ブラケットキャリヤ内に挿入されることが可能である。ブラケットキャリヤは、３Ｄウインドウを含んでもよく、これによって、特定の歯ブラケットおよびブラケット基部トレイが挿入されるのを可能になる。さらに、キャリヤは、ウインドウなしでキャリヤに埋め込まれたブラケットを有することができる。
【００３１】
歯ブラケットトレイは、デジタル歯モデルおよびデータから物理的取付具を作る方法を使用して、個別のまたは複数の歯上に嵌まるように作られる。ブラケットトレイは、歯の咬合側領域、舌側領域または唇側領域に歯冠に個別のまたは複数の歯を使用して定めることができる。キャリヤの目的は、ブラケット／基部トレイを保持するための全体的取付具である。トレイの目的は、位置決めおよび結合硬化中に歯の表面に適切なブラケットおよび基部の位置を提供することである。複数の歯から咬合側および舌側参照を提供することによって、ブラケットは、追加取付具なしで患者の口内に留まることができ、ブラケット基部を歯の表面に係合させる。
【００３２】
ブラケットトレイは、ＮＣ機械加工または立体リソグラフィ等の数値制御製造方法または高速原型作成方法を使用して歯のデータから直接に、または、上述のＮＣ制御方法および真空形成法または物理的歯およびブラケットモデルから取付具を作る別の方法によって作られた歯の雄型およびブラケットを使用して間接的に、作られてもよい。キャリヤおよびトレイは、複合材料または透明な材料であってもよく、取付具を通して接着剤の紫外線硬化を可能にする。さらに、ＮＣロボットが、３Ｄ歯およびブラケットデータを使用してブラケットをブラケットトレイ内に配置することができる。
【００３３】
キャリヤシステムおよびトレイは、毛細または「溜」システムを有することができ、そのため、歯の係合中に取付具に圧力が加えられるときには、過剰結合材料は、この領域内に充填することができる。これによって、過剰結合材料がブラケットと歯との間に蓄積するのを防止し、より正確な配置と結合処理全体において可変性が少ないこととを可能にする。さらに、ブラケットを硬化するのに光を使用することができるように、光ファイバをキャリヤに加えてもよい。
【００３４】
加えて、歯列矯正テンプレートは、モデルにブラケットを表す雄歯モデルを使用して、ブラケットトレイとして生成されてもよい。ブラケットを表す雄歯モデルは、ビデオ画像形成、走査および超音波等の３Ｄキャプチャおよびマッピング技術を使用して、３Ｄ歯データおよび３Ｄブラケットデータを参照して作られる。ブラケットデータは、上述の技術を使用して走査されることが可能であるか、または、公開されたプロファイルから３Ｄデータ内に直接生成することができるかのいずれかである。雌トレイ（印象）は、真空形成、または、物理的雄モデルから取付具を作るための別の方法を使用して、作られる。あるいは、雌トレイは、３Ｄ歯およびブラケットデータを使用し、ＮＣ機械加工または立体リソグラフィ技術を利用することによって、直接作られてもよい。
【００３５】
さらに、キャリヤシステムおよびトレイは、最適結合に直接環境を提供することができる。キャリヤは、取付具中の一連の毛細を通して歯に吸引または分散のいずれかを提供することができる。毛細は、流体チャネルとして作用して、歯へ且つ歯から、空気または流体の吸引、または、空気または流体の分散を提供する。関連流体は、下塗り剤、接着剤、シーラント、水および唾液を含んでもよいがそれに限定されない。
【００３６】
さらに、カスタムブラケット基部は、３Ｄ歯データを使用して患者の歯に適合するように輪郭づけられて作ることができる。この概念は、ブラケット基部を個別に作ることに関与し、これによって、歯側およびブラケット側にカスタム表面を有することができ、それを永久に患者の歯に取り付け、基部に結合した後にブラケットを基部にインターロックさせる。歯の外形は、ビデオ画像形成、走査および超音波等の３Ｄキャプチャおよびマッピング技術を使用することによって提供される。基部キャリヤ取付具は、基部取付中にカスタム基部を保持するように作ることができ、３Ｄ歯データを参照して作ることもできる。カスタム基部は、特定の特徴部を有して、結合の厚さおよび強さの均一性のために接着剤「溜」は、はめ込みを基部内に設けて、結合後の位置的正確さを増加することができる。基部トレイによって、基部を患者の口内に取り付けることができ、その後、ブラケットを基部に結合することができる。基部トレイは、個別の歯または複数の歯のいずれかを参照することができ、１度に１つまたはそれ以上の基部を配置することができる。基部トレイも複合材料であってもよく、または、透明な材料から作られてもよく、接着剤の硬化のために紫外線を通すことができる。
【００３７】
さらに、ブラケットの配置の確認は、３Ｄキャプチャおよびマッピング技術を使用して、歯列矯正治療のいずれの段階で設けられてもよい。非破壊検査等の追加技術を使用して、各歯へのブラケット結合の結合強さを確認することができる。
【００３８】
加えて、基部のない歯列矯正ブラケットは、独特の接着剤結合表面で再配置されてもよい。ブラケットおよび歯は、個別の結合層を有し、ブラケット基部は存在しない。インターロック機構または他のインターフェースが、歯とブラケットとの両方に個別に接着され、ブラケットを取り付ける間に、ブラケットが基部に係合し且つ係合を解くのを可能にする。パッドとブラケットを分けることによって、パッドは、接着剤の厚さ、材料、および、ブラケット基部の両面の表面特徴を補う点から、より柔軟性が可能になる。パッドおよびブラケット位置の両方が、３Ｄキャプチャおよびマッピング技術を使用して確認することができる。そのようであるため、パッドのみを歯列矯正医に送ることができ、または、予め結合されたブラケットが送られてもよい。
【００３９】
さらに、歯の構成に対するブラケット接着剤の形状づけが、結合および位置を改良するために行われてもよい。これは、取り付ける前に従来の技術または機械切断技術によって、過剰接着剤を除去し、特定の接着剤底面積形状に切断することによって、提供することができる。カスタム接着剤形状づけのさらなる方法は、ＮＣ、蒸着、または、３Ｄ歯およびブラケットデータを参照する高速原型作成方法を使用して、材料を「成長」させるかまたは蒸着することである。３Ｄ歯データに基づいて、接着剤前駆物質を特定の形状に切断するかまたは蒸着する。ブラケット上の接着剤の現在の硬化技術のため、これは、ブラケットを運ぶために紫外線抵抗性パッケージを必要とする。
【００４０】
そのようであるため、特に、下記の利益のいずれの１つが、単独でまたは組み合わされて、得られる。
【００４１】
（１）正確な３Ｄ歯データから作られた単一または複数の歯参照の取付具のため、ブラケットのより速くより正確な配置。
【００４２】
（２）正確な３Ｄ歯データに基づいたカスタム基部および接着剤形状づけによって提供された改良された結合強さおよび改良された正確さ。基部、結合剤および接着剤パッドは、３Ｄ歯データを使用して歯の位相に形状づけられてもよい。
【００４３】
（３）患者の歯および歯列矯正ブラケットの両方の電子生成およびデータ表示。
【００４４】
（４）均一な結合の厚さおよび強さを提供するために基部またはブラケットに設けられた接着剤溜。
【００４５】
（５）均一な結合厚さを提供し位置的場所を改良するために結合材料の流出を可能にするためのブラケット／基部トレイおよびキャリヤ上の接着剤溜。
【００４６】
（６）３Ｄ走査を使用するいずれのステップ中のブラケット配置確認。非破壊検査技術を使用するブラケットと基部との結合強さの確認。
【００４７】
（７）ブラケット位置決め中の閉鎖ループリアルタイム位置づけフィードバックシステム。
【００４８】
（８）結合剤の紫外線硬化またはレーザ硬化用の透明キャリヤおよびブラケット／基部トレイ材料。
【００４９】
（９）独自にまたはブラケットを配置せずにキャリヤ／基部トレイを使用して、患者の単数または複数の歯に基部が結合される。ブラケットは、インターロック方法で基部に接続される。
【００５０】
（１０）紫外線抵抗性透明パッケージが使用されてもよい。
【００５１】
（１１）接着方法のためにブラケットおよび歯を使用しインターロックし、ブラケット基部を排除する。係止機構は、歯およびブラケットの両方に個別に結合される。
【００５２】
（１２）キャリヤは、特定の歯ブラケットトレイが挿入されるのを可能にする３Ｄウインドウを含む。
【００５３】
（１３）ブラケットトレイは、配置および結合のために複数のまたは個別のブラケットを含んでもよく、電子歯データから単一のまたは複数の歯外形を参照する。
【００５４】
（１４）３Ｄ歯およびブラケットデータを参照するＮＣロボットまたは立体リソグラフモデルを使用してブラケットトレイにブラケットを配置。
【００５５】
（１５）キャリヤは、ウインドウがなくてもよく、キャリヤに埋め込まれたブラケット印象を有してもよい。ブラケットは、手動でまたはＮＣ制御されたロボットによって、挿入することができる。
【００５６】
（１６）キャリヤおよびブラケットトレイは、毛細システムを有することができ、これは、シーラント、下塗り剤および水等の気体および液体を除去し且つ供給することができ、ブラケットの位置および結合のために改良された環境を提供する。
【００５７】
（１７）実際のまたはシミュレートされたブラケットを適所に備えた雄歯モデルを使用して雌ブラケットトレイを使用することができる。
【００５８】
（１８）３Ｄ歯およびブラケットデータから作られた雄歯モデルを使用することができる。
【００５９】
（１９）３Ｄ歯およびブラケットデータから作られた雌ブラケットトレイ。
【００６０】
（２０）歯列矯正医には、テンプレートを作れるように取り付けられた歯列矯正装置を備えて歯列矯正構造物の型が設けてられてもよい。
【００６１】
（２１）ブラケットをテンプレートに配置する前に、アンダーカットを制御することができる。
【００６２】
図１１は、１つの特定のテンプレート６０の図式的表示を例示する。この例示において、歯は、結合剤５２によってこれに結合される準備をされたブラケット５０を有する。歯列矯正テンプレート６０は、ブラケットを適所に保持するためのレセプタクルと、歯上の参照位置６４に対応する対応保持機構６２とを有する。そのようであるため、歯のデジタル画像を有することによって、歯の特性、すなわち、輪郭形状、独特な外形等がデジタル式に知られている。この情報を歯列矯正テンプレート用の参照位置６４として利用して、保持機構６２を容易に導き出すことができる。所与の歯（すなわち、歯またはその一部の独特な形状）の参照位置６４にカスタマイズされた歯列矯正テンプレート６０の保持機構６２を有することによって、ブラケットは、ブラケット配置のデジタルモデルにしたがって、正確に位置決めされることが可能である。
【００６３】
図１２は、代替歯列矯正テンプレート６６を例示する。歯列矯正テンプレート６６のこの実施形態において、結合剤５２は、歯列矯正テンプレート６６を製造するように延ばされる。結合剤は、所与の歯５６の参照位置６４に対応する保持機構６２を含む。この実施形態において、ひとたび歯が位置決めされると、結合剤が活性化され、ブラケットを歯に接着し、過剰結合剤は除去される。そのようであるため、図８の例のような追加部品は必要ではない。
【００６４】
図１３は、歯列矯正テンプレート６８の別の実施形態を例示する。この実施形態において、参照位置６４は、隣接する歯７０上にある。歯列矯正テンプレート６８の保持機構６２は、次いで、隣接する歯の参照位置６４にしたがって設計される。隣接する歯は、既に装着されたブラケットを備えた歯であっても備えていない歯であってもよいことに注意されたい。そのようであるため、歯列矯正医は、複数の従属型歯列矯正テンプレートを使用して、ブラケットを患者の歯に連続して位置決めする。たとえば、１本の歯が、ブラケットを装着させる第１の歯である主要歯として選択されてもよい。したがって、主要歯用の歯列矯正テンプレートは、先に配置されたブラケットを含まない参照位置を有する。次のブラケット配置は、主要歯上のブラケットの配置である参照位置を有する歯列矯正テンプレートを含んでもよい。
【００６５】
図１４は、アンダーカット状態の修正の図式的表示を例示する。既知のように、ブラケットからの垂直線が歯５６に交差するようにブラケット５０が歯５６上に配置されるときには、アンダーカット５７状態が存在する。アンダーカット５７状態が存在するときには、トランスファトレイを使用してブラケットを取り付けることは困難であるが、これは、ブラケットが結合された後にトランスファトレイを除去する際には、斜めに引っ張って外さなければならないからである。トレイを斜めに引っ張って外すことによって、ブラケット５０を失うか、または、これを引っ張って外してしまう危険がある。アンダーカット５７状態を避けるために、結合剤の厚さを変えて、アンダーカット５７を備えたブラケット配置と同一の力システムを提供してもよい。しかし、ブラケットの位置を修正することによって、アンダーカット状態が回避され、関連する困難も同様である。
【００６６】
図１５は、歯列矯正装置が取り付けられた歯列矯正構造物のデジタル画像から製作される歯のポジ型金型７０の図式的表示を例示する。歯列矯正装置は、ブラケット、急速上顎拡張装置、保持器、アーチワイヤ、バンド、器具、結合パッド、結合剤物理的特性、結合剤接着特性、および、ヘッドギアチューブの少なくとも１つを含むことに注意されたい。そのようであるため、選択された歯列矯正装置の一部は、これらの要素のいずれの１つであってもよい。たとえば、結合剤で取り付けられたブラケットがデジタルモデルが作られるならば、ポジ型金型は、理想的結合剤特性とともに、理想的位置に位置するブラケットを含む。結合剤特性は、接着特性（たとえば、結合の強さ）、物理的特性（たとえば、高さ、幅、深さ）、および、結合剤の種類（たとえば、紫外線硬化、レーザ硬化、化学硬化）を含む。
【００６７】
ポジ型金型７０は、１本の歯用であってもよく、または、いずれの数の歯用であってもよく、歯列矯正医への歯列矯正テンプレートとして出荷される。そのようであるため、歯列矯正医は、選択された歯列矯正装置、たとえば、ブラケット、ワイヤ等の一部を保持して位置決めするためのオーバーモールドまたは印象歯列矯正テンプレートを製作してもよい。あるいは、オーバーモールドは、金型７０とともに製作されてもよく、この組み合わせは歯列矯正テンプレートとして歯列矯正医へ提供される。
【００６８】
金型の一部として歯列矯正装置を備えた金型７０を製作する代わりとして、ブラケットのない歯列矯正構造物の金型が作られてもよい。この金型から、ロボットまたは電子フィードバック機構を使用して実際のブラケットを金型に配置してもよい。ひとたびこれが行われると、オーバーモールドを製作することができる。
【００６９】
図１６は、歯列矯正装置の配置を補助する歯列矯正テンプレートを生成するための方法の論理図を例示する。処理はステップ８０で開始され、ここでは、歯列矯正構造物のデジタルモデルが得られる。これは先に検討されており、第０９／４５１，６３７号の出願番号を有する同時係属米国特許出願が参照される。歯列矯正構造物のデジタルモデルは、歯列矯正患者の歯列矯正構造物を直接走査して画像データを得、次いで、画像データをデジタルモデルに転換することによって得られてもよいことに注意されたい。処理は次いでステップ８２へ進み、ここでは、所与の歯列矯正構造物用に複数の歯列矯正装置から１つが選択される。先に述べたように、データベース２４は、複数の歯列矯正器具を含んでもよく、歯列矯正医がこれを使用して、所与の患者に使用される所与の装置を選択してもよい。加えて、歯列矯正サイトシステムは、歯列矯正装置のデジタル表示のデータベースから歯列矯正装置のデジタルデータを選択してもよい。これを行うと、デジタル画像は歯列矯正サーバに提供される。歯列矯正サイトシステムは、歯列矯正医および／または歯列矯正医の従業員によって操作されてもよいことに注意されたい。さらに、歯列矯正装置は、ブラケット、急速上顎拡張装置、保持器、アーチワイヤ、バンド、器具、および／または、ヘッドギアチューブ等の能動または受動の歯列矯正器具を含んでもよいことにさらに注意されたい。
【００７０】
処理は次いでステップ８４へ進み、ここでは、歯列矯正構造物のデジタルモデルに対する選択された歯列矯正装置の配置のデジタルモデルが得られる。この処理は、第０９／４５１，６０９号の出願番号を有する先に述べた同時係属米国特許出願に説明された処理を使用して達成されてもよい。処理は次いでステップ８６へ進み、ここでは、所与の歯の歯装着装置のデジタルモデルが検索される。たとえば、ステップ８４で決定されたようにブラケットが歯に装着されるのであれば、そのブラケットのデジタルモデルが、その所与の歯用に得られる。処理は次いでステップ８８へ進み、ここでは、歯装着装置の物理的実施形態を保持するための歯列矯正テンプレートが、歯装着装置のデジタル画像と配置のデジタルモデルと歯列矯正構造物のデジタルモデルの少なくとも一部とに基づいて生成される。
【００７１】
歯列矯正テンプレートは、歯列矯正構造物のデジタルモデルに対する選択された歯列矯正装置の配置のデジタルモデルから、その上に配置された選択された歯列矯正装置の少なくとも一部を備えた歯列矯正構造物の物理的モデルを、歯列矯正テンプレートとして製造することによって製作されてもよい。あるいは、歯列矯正テンプレートは、その上に配置された選択された歯列矯正装置の少なくとも一部を備えた歯列矯正構造物の物理的モデルからオーバーモールドを、歯列矯正テンプレートの一部として製作し、選択された歯列矯正装置の少なくとも一部の物理的実施形態をオーバーモールドに取り付けることによって製作されてもよい。
【００７２】
別の代替例として、歯列矯正テンプレートは、歯列矯正構造物のデジタルモデルから歯列矯正構造物の物理的モデルを製造し、歯列矯正構造物のデジタルモデルに対する選択された歯列矯正装置の配置のデジタルモデルに基づいて、歯列矯正構造物の物理的モデルに選択された歯列矯正装置の少なくとも一部を自動的に配置することによって生成されてもよい。この処理から、歯列矯正テンプレートの生成は、その上に配置された選択された歯列矯正装置の少なくとも一部を備えた歯列矯正構造物の物理的モデルからオーバーモールドを、歯列矯正テンプレートの一部として製造し、選択された歯列矯正装置の少なくとも一部の物理的実施形態をオーバーモールド内に取り付けることをさらに含んでもよい。代わりの追加処理として、歯列矯正テンプレートの生成は、その上に配置された選択された歯列矯正装置の少なくとも一部を備えた歯列矯正構造物の物理的モデルからオーバーモールドを、歯列矯正テンプレートの一部として製作し、選択された歯列矯正装置の少なくとも一部がオーバーモールドに含まれるように、物理的モデルからオーバーモールドを取り外し、歯列矯正構造物の物理的モデルに対する選択された歯列矯正装置の少なくとも一部の自動配置が、一時的結合剤を使用することをさらに含んでもよい。
【００７３】
歯列矯正テンプレートを生成するさらに別の代替例として、歯列矯正テンプレートは、歯列矯正構造物に対する歯列矯正装置の少なくとも一部の配置のデジタルモジュールに基づいて、歯列矯正構造物に対する歯列矯正装置の少なくとも一部の配置の金型を製造し、金型は、歯列矯正装置の少なくとも一部に対応する整列配置構造物を含み、整列配置構造物は、取付のために歯列矯正装置の少なくとも一部を整列配置することによって製造されてもよい。整列配置構造物は、位置づけウインドウおよび／または整列配置ガイドであってもよい。さらに、整列配置構造物を使用して、ブラケットを患者の歯の金型に配置してもよい。ブラケットが上に装着された金型は、テンプレートを得るために印象を取らせてもよい。
【００７４】
歯列矯正テンプレートを生成するさらに別の代替例として、歯列矯正テンプレートは、選択された歯列矯正装置の少なくとも一部の第１の歯列矯正器具用に第１の歯列矯正テンプレートを生成し、第１の歯列矯正器具は歯列矯正構造物の第１の歯に対応し、選択された歯列矯正装置の少なくとも一部の１セットの歯列矯正器具用に第２の歯列矯正テンプレートを生成し、セットの歯列矯正器具は歯列矯正構造物の１セットの歯に対応することによって生成されてもよい。
【００７５】
ひとたび歯列矯正テンプレートが設計されると、歯列矯正テンプレート用のデジタル画像にしたがって製作されてもよい。したがって、歯列矯正テンプレート用のデジタル画像は、歯列矯正テンプレートを製造するために、圧延し、機械加工し、３Ｄ印刷し、且つ／または、金型を生成するためのプログラム指令を含んでもよい。ひとたび歯列矯正テンプレートが製造されると、ブラケットの物理的実施形態がその中に取り付けられ、取付のために歯列矯正医に配達される。ひとたび歯列矯正テンプレートが歯に位置決めされると、歯列矯正テンプレートは、走査されて適切な位置決めを確認し、必要に応じて再位置決めされてもよい。歯列矯正テンプレートが適切に位置決めされると、ブラケットは歯に結合される。ブラケット位置が走査されて、ブラケットが所望の位置に位置決めされるのを決定してもよい。
【００７６】
図１７は、歯列矯正装置の配置を補助する歯列矯正テンプレートを生成するための方法の論理図を例示する。処理はステップ９０で開始され、ここでは、歯列矯正構造物のデジタルモデル内に少なくとも１つの参照位置が決定される。少なくとも１つの参照位置は、隣接する歯のブラケット、対向する歯、複数の歯、複数のブラケット、および／または、所与の歯自体であってもよいことに注意されたい。処理は次いでステップ９２へ進み、ここでは、選択された歯列矯正構造物の歯装着装置用の保持機構が決定される。処理は次いでステップ９４へ進み、ここでは、所与の歯用の少なくとも１つの参照位置に基づいて参照装着機構が決定される。処理は次いでステップ９６へ進み、ここでは、歯列矯正テンプレートの設計が、保持機構および参照された装着機構を含むように生成される。参照位置が所与の歯であると選択される場合には、歯列矯正テンプレートの設計は、所与の歯の表面形態にしたがって保持機構を含むことに注意されたい。あるいは、参照位置が隣接する歯である場合、歯列矯正テンプレートは、隣接する歯の表面形態にしたがって保持機構を含むように設計される。歯列矯正テンプレートを生成するのに使用される材料は、結合剤であってもよいことにさらに注意されたい。あるいは、歯装着装置は、歯装着装置の拡張部として歯列矯正テンプレートを含むように生成されてもよく、歯列矯正テンプレートは着脱時差異な配置ワイヤとして生成される。
【００７７】
今まで提供されてきた例示は、単一のブラケットに対応する単一の歯列矯正テンプレートに関連する。既に記載された教示は、複数のブラケットを続けて配置するために複数の歯列矯正テンプレートを生成するのに、且つ／または、複数のブラケットを同時に配置する単一の歯列矯正テンプレートを生成するために、等しく適用可能である。これを達成するために、歯列矯正構造物の一組の歯用の各対応するブラケットためのデジタル画像が検索される。これを行うと、対応するブラケットの各々の物理的実施形態を保持するための歯列矯正テンプレートが、対応するブラケットのデジタル画像と配置のデジタルモデルと歯列矯正構造物のデジタル画像の少なくとも一部とに基づいて決定される。上述のように、歯列矯正テンプレートは、ブラケットを平行取付するための単一構造物として製作されてもよく、または、対応するブラケットの個別取付用の分離可能な構造物を有する歯列矯正テンプレートとして生成されてもよい。
【００７８】
図１８は、確認アプローチが連結されたデジタル歯列矯正テンプレートを構築することによって、ブラケットを歯に結合するための方法の論理図を例示する。処理はステップ１５０で開始され、ここでは、歯に対する所望のブラケットの配置のデジタルモデルが得られる。これは、それぞれ、第０９／４５１，６０９号および第０９／４５１，５６４号の出願番号を有する同時係属出願の教示を使用して行われる。処理は次いでステップ１５２へ進み、ここでは、実際のブラケット配置が走査される。最初のブラケットは、閉鎖ループ走査方法でロボット配置装置を使用して、または、閉鎖ループ走査方法で携帯型の配置装置を使用して、配置してもよいことに注意されたい。携帯型の配置装置を使用する場合には、配置方法は、走査された画像をモニタ１３に拡大してディスプレイすることによって高められてもよい。
【００７９】
処理は次いでステップ１５４へ進み、ここでは、実際の配置のデジタルモデルが生成される。処理は次いでステップ１５６へ進み、ここでは、実際の配置のデジタルモデルが、所望の配置のデジタルモデルと比較される。処理は次いでステップ１５８へ進み、ここで、実際の配置が所望の配置と実質的に整合するか否かに関して決定される。実質的な整合は、望ましい力システムの特定の型および歯列矯正医が実施を望む正確度に依存する。一般に、誤差（すなわち、または、実質的な整合）は、１ミリメートル未満のベクトル大きさ変動と、数度未満の角回転変動とを有する。歯列矯正医は、患者の必要性に基づいて誤差を決定してもよい。ブラケットに対して整列配置されていない基部、不正確な結合剤厚さおよび／またはブラケットの製造における不完全さを含むがこれに限定されない様々な理由のため、ブラケットは、正確に配置されなくてもよい。
【００８０】
実際の配置と所望の配置とが整合する場合、処理はステップ１６０へ進み、ここでは、ブラケットが永久的に歯に接着されるように結合が可能になり、ただし、「永久的に」は患者の治療の持続期間を意味する。今まで検討された処理ステップは、複数の歯用には、１本ずつ実行されてもよいことに注意されたい。ひとたび１本の歯が完了すると、別の歯用に処理が繰り返される。結合を可能にすることは、光源を活性化して結合接着剤を硬化し、それによってブラケットを歯に固定することによって、達成されてもよいことにさらに注意されたい。結合接着剤は、セメントであってもよく、および／または、そのような結合目的のために歯列矯正医によって使用されるいずれの化学接着剤であってもよい。本発明の教示を使用して、複数の歯を平行に処理してもよいことを当業者は認識する。
【００８１】
実際のブラケット配置が所望のブラケット配置に実質的に整合しない場合、処理はステップ１６２へ進む。ステップ１６２では、実際のブラケット配置が移動される。ブラケット配置の移動は、走査方法を使用して修正フィードバック位置情報を提供することによって、補助されてもよい。たとえば、走査方法は、ブラケットが１ミリメートル下と左へ移動する必要があり、２度の角度で回転する必要がある等が示されてもよい。そのような再位置決めの推奨は、所望の位置のデジタルモデルおよび現在の実際の配置のデジタルモデルから容易に計算することができる。ブラケットを移動すると、処理はステップ１６４へ進み、ここでは、ブラケットの再配置位置が走査される。処理は次いでステップ１６６へ進み、ここでは、ブラケットの再配置移動のデジタル画像が所望の配置と比較される。処理は次いでステップ１５８へ進む。実際の配置が所望の配置に実質的に整合するまで、処理はループ１５８から１６６のままである。
【００８２】
図１９は、ブラケットを歯に結合するための代替方法の論理図を例示する。処理はステップ１７０で開始され、ここでは、歯に対する所望のブラケット配置のデジタルモデルが得られる。処理は次いでステップ１７２へ進み、ここでは、所望のブラケット配置のデジタルモデルに基づいて、実際の配置参照が生成される。処理は次いでステップ１７４へ進み、ここでは、実際のブラケット配置参照が歯に投影される。これは、図３に関して例示された。処理は次いでステップ１７６へ進み、ここでは、実際の配置参照に対するブラケットの位置が検出される。処理は次いでステップ１７８へ進み、ここでは、ブラケットが配置参照に整列配置しているか否かに関して決定される。そうであれば、処理はステップ１８０へ進み、ここでは、ブラケットが歯に結合するのが可能になる。
【００８３】
ブラケットが配置参照に整合しない場合、処理はステップ１８２へ進む。ステップ１８２では、ブラケットの配置が移動されるか、またはアーチワイヤが変更される。移動は、実際の配置を走査してモニタまたは３Ｄシミュレーションにディスプレイすることに基づいて、位置決めに修正フィードバックを提供することによって、補助されてもよい。処理はステップ１７６へ進み、ブラケットが参照された位置に整列配置するまで、処理はループ１７６、１７８および１８２のままである。ブラケットの配置は、ブラケットが三次元空間で一列になっているか否か、または、少なくともいくつかのブラケットがで一列になっているか否か、をシミュレートすることによって、確認されてもよいことに注意されたい。ブラケット配置、接着剤厚さ、アーチワイヤの調整、結紮力、合金の選択、ワイヤ断面は、閉鎖ループシステムに最適力システムおよび／または最適配置を提供するために、単独でまたは組み合わせて調整されてもよい要因であることにさらに注意されたい。
【００８４】
本発明にしたがって反復性方法を使用することは、最終的に単一の二次元分析に基づいた先行技術に対して有利である。反復性方法と併せて本発明の特定の実施形態にしたがって三次元モデルを使用することによって、歯の移動を行ういずれの要因（すなわち、ブラケット、ワイヤ、接着、生理的変化）をシミュレートして、適切な治療の変更を決定することができる。治療におけるそのような補償は、歯の移動が既知の方法で進行するという単一モデルからの想定に基づいた先行技術の方法を使用しては、不可能である。したがって、先行技術の方法は、この想定に基づいた単一の静的治療を特定するものである。治療中に望ましくない歯の移動が起こった場合、特定の治療はもはや有効ではなく、歯科医の専門知識に基づいた変更を行うことが必要とする。本発明のシステムは、周期的フィードバック、すなわち、周期的三次元走査を使用することによって、効果的な方法でシステムの必要に応じて、モニタし調節することができる動的システムを提供する。そのようであるため、患者が協力しないときに発生するような、または、生理的変化による、予期しない歯の動きを容易に制御することができる。
【００８５】
図２０は、アーチワイヤレセプタクル最適化のための方法の論理図を例示する。処理はステップ２５０で開始され、ここでは、歯列矯正患者の歯列矯正構造物のデジタルモデルが得られる。処理は次いでステップ２５２へ進み、ここでは、アーチワイヤレセプタクルの複数のデジタルモデルから選択された最初のアーチワイヤレセプタクルのデジタルモデルが検索される。アーチワイヤレセプタクルは、ブラケット、バンドおよび／またはヘッドギアチューブを含むことに注意されたい。処理は次いでステップ２５４へ進み、ここでは、最初のアーチワイヤレセプタクルのデジタルモデルが、所与の歯にデジタル式に配置される。処理は次いでステップ２５６へ進み、ここでは、アーチワイヤのデジタルモデルが検索される。処理は次いでステップ２５８へ進み、ここでは、歯用の力システムが、最初のアーチワイヤレセプタクルのデジタルモデルとデジタルアーチワイヤレセプタクルの配置とアーチワイヤのデジタルモデルとに基づいてデジタル式にモデル化される。力システムの決定は、結合剤力に対する歯と、ブラケット力に対する結合剤と、ワイヤのブラケットの対する力とに基づいてもよいことに注意されたい。本質的に、これらの種類の相互作用の各々の力は、ワイヤ引っ張り強さとブラケットの形状と結合剤の厚さと患者の物理的パラメータとに基づいており、従来の静的数学を使用して容易に決定され、これは、検討されたように、デジタル式にモデル化することができる。
【００８６】
処理はステップ２６０へ進み、ここでは、力システムが最適であるか否かに関して決定される。そうであれば、処理はステップ２６２へ進み、ここでは、歯列矯正装置用のアーチワイヤレセプタクルおよびアーチワイヤが使用される。力システムが最適ではない場合、処理はステップ２６４へ進み、ここでは、最適力システムを得るために力システムが修正される。力システムを修正することは、結合パッドの厚さ、結合剤特性、アーチワイヤ、ブラケットの結紮力を変えることと、アーチワイヤの特徴を選択することと、および／または、所与の歯列矯正器具が所望の力システムに接着するように力システム要件を減じることと、を含んでもよい。力システムの修正は、他の歯の機能的装填を調整し、最初のアーチワイヤレセプタクルおよび／またはアーチワイヤの材料を調整することによって、行われてもよい。あるいは、またはこれに加えて、力システムは、アーチワイヤレセプタクルおよび／またはアーチワイヤの異なるデジタルモデルを選択し、最初のアーチワイヤレセプタクルのデジタルモデルの配置を調整し、最初のアーチワイヤレセプタクルのデジタルモデルの結合剤の特性、厚さ、種類等を調整し、且つ／または、最初のアーチワイヤレセプタクルのデジタルモデルのブラケットワイヤ連結を調整することによって（たとえば、ブラケットのスロットまたはブラケットの配置を変える）、修正されてもよい。
【００８７】
図２１は、アーチワイヤレセプタクル最適化の代替方法の論理図を例示する。処理はステップ２７０で開始され、ここでは、歯列矯正患者の歯列矯正構造物のデジタルモデルが得られる。処理は次いでステップ２７２へ進み、ここでは、アーチワイヤレセプタクルのデジタルモデルが、アーチワイヤレセプタクルのデジタルモデルと所望の力システムと結合剤とに基づいて、導き出される。処理は次いでステップ２７４へ進み、ここでは、アーチワイヤレセプタクルの複数のデジタルモデルが、もっとも近い整合のアーチワイヤレセプタクル用にサーチされる。言い換えると、所望の力システムを達成する在来のアーチワイヤレセプタクルをみつけるために、サーチが実行される。処理は次いでステップ２７６へ進み、ここでは、もっとも近い整合のアーチワイヤレセプタクルが、容認可能な制限内に所望の力システムを支持するか否かに関して決定される。容認可能な制限は、主に歯列矯正医にまかされ、そのような要因は、患者の疼痛許容範囲、治療計画、治療の長さ、費用等に基づく。もっとも近い整合のアーチワイヤレセプタクルが所望の力システムを支持する場合、処理はステップ２７８へ進み、ここでは、もっとも近い整合のアーチワイヤレセプタクルが、患者を治療するために処方される。
【００８８】
もっとも近い整合のアーチワイヤレセプタクルが所望の力システムを支持しない場合、処理はステップ２８０へ進む。ステップ２８０では、所望の力システムが修正される。所望の力システムは、アーチワイヤレセプタクルのデジタルモデルの配置を調整し、ブラケットを歯に結合する結合剤特性を調整し、ブラケットワイヤ連結を調整する（すなわち、アーチワイヤレセプタクルのデジタルモデルのスロット、ブラケット配置、および／または、アーチワイヤレセプタクルのおよび／またはアーチワイヤの材料を調整する）ことによって、修正されてもよい。
【００８９】
先行する検討は、歯列矯正テンプレートを製作するための方法および装置を表してきた。デジタルイメージおよびデジタルモデルを使用することによって、歯列矯正テンプレートは、歯列矯正治療の中心であるブラケットなしで製作されてもよい。ブラケットから中心を除くことによって、より柔軟性のある歯列矯正治療を得ることができる。本発明の教示にしたがって製造された歯列矯正テンプレートは、そのような歯列矯正治療を補助する。特許請求の範囲から逸脱することなく、本発明の教示から他の実施形態が導き出されることは、当業者によって理解される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は本発明による歯列矯正サービスシステムの概略ブロック図である。
【図２】 図２は本発明による実際の歯列矯正構造物の三次元デジタルモデルの図式的表示を例示する。
【図３】 図３は本発明による実際のブラケット配置対理想的ブラケット配置の図式的表示を例示する。
【図４】 図４は本発明による投影したブラケット配置の図式的表示を例示する。
【図５】 図５は本発明による歯に加えられる歯列矯正装置の図式的表示を例示する。
【図６】 図６は本発明による一般的ワイヤ保持レセプタクルを有するブラケットの斜視図である。
【図７】 図７は本発明による特定のワイヤ保持レセプタクルを含むブラケットの斜視図である。
【図８】 図８は本発明によるブラケットアンダーカット修正の図式的表示を例示する。
【図９】 図９は本発明による歯装着装置の三次元デジタルモデルの図式的表示を例示する。
【図１０】 図１０は本発明による歯に加えられるブラケットまたは歯装着装置の三次元モデルの図式的表示を例示する。
【図１１】 図１１は本発明による歯列矯正テンプレートの図式的表示を例示する。
【図１２】 図１２は本発明による代替歯列矯正テンプレートの図式的表示を例示する。
【図１３】 図１３は本発明による別の歯列矯正テンプレートの図式的表示を例示する。
【図１４】 図１４は本発明によるブラケットアンダーカット修正の図式的表示を例示する。
【図１５】 図１５は本発明による歯の金型およびオーバーモールド歯列矯正テンプレートの図式的表示を例示する。
【図１６】 図１６は本発明による歯列矯正テンプレートを生成するための方法の論理図を例示する。
【図１７】 図１７は本発明による歯列矯正テンプレートを生成するための代替方法の論理図を例示する。
【図１８】 図１８は本発明による歯にブラケットを結合するための方法の論理図を例示する。
【図１９】 図１９は本発明による歯にブラケットを結合するための代替方法の論理図を例示する。
【図２０】 図２０は本発明によるアーチワイヤレセプタクル最適化のための方法の論理図を例示する。
【図２１】 図２１は本発明によるアーチワイヤレセプタクル最適化のための代替方法の論理図を例示する。

Claims (17)

1. 歯列矯正装置の配置を補助する歯列矯正テンプレートを生成するための方法であって、
   ａ）歯列矯正患者の歯列矯正構造物のデジタルモデルを得るステップと、
   ｂ）前記歯列矯正構造物用に複数の歯列矯正装置のうちの１つを選択するステップと、
   ｃ）前記歯列矯正構造物の前記デジタルモデルに対する前記選択された歯列矯正装置の配置のデジタルモデルを得るステップと、
   ｄ）前記歯列矯正構造物の前記デジタルモデルに対する前記選択された歯列矯正装置の前記配置の物理的なモデルを製造するステップと、
   ｅ）前記物理的モデルのオーバーモールドを形成し、前記選択された歯列矯正装置の少なくとも一部の物理的実施形態を前記オーバーモールド内に配置することによって、前記歯列矯正テンプレートを生成するステップと、
   を含む方法。
2. ステップ（ａ）は、前記歯列矯正患者の前記歯列矯正構造物を直接走査することによって、前記歯列矯正構造物の前記デジタルモデルを得ることをさらに含む請求項１に記載の方法。
3. ステップ（ｂ）は、前記複数の歯列矯正装置のデジタル表示のデータベースから前記選択された歯列矯正装置を選択することをさらに含む請求項１に記載の方法。
4. 前記選択された歯列矯正装置は、少なくとも１つのブラケットをさらに備える請求項３に記載の方法。
5. ステップ（ｅ）は、
   前記歯列矯正装置の前記デジタルモデル内に少なくとも１つの参照位置を決定することと、
   前記選択された歯列矯正装置の前記少なくとも一部用に保持機構を決定することと、
   前記少なくとも１つの参照位置および所与の歯に基づいて参照装着機構を決定することと、
   前記保持機構および前記参照装着機構を含むように前記歯列矯正テンプレートの設計を生成することと、
   をさらに含む請求項１に記載の方法。
6. 前記少なくとも１つの参照位置が前記所与の歯にあるように決定するステップと、
   前記所与の歯の表面にしたがって前記保持機構を含むように前記歯列矯正テンプレートの前記設計を生成するステップと、
   をさらに含む請求項５に記載の方法。
7. 歯列矯正装置の配置を補助する歯列矯正テンプレートを生成するための装置であって、
   処理モジュールと、
   前記処理モジュールに操作可能に連結されたメモリであって、前記処理モジュールに、（ａ）歯列矯正患者の歯列矯正構造物のデジタルモデルを獲得させ、（ｂ）選択された歯列矯正装置を製造するために前記歯列矯正構造物用に複数の歯列矯正装置のうちの１つを選択させ、（ｃ）前記歯列矯正構造物の前記デジタルモデルに対する前記選択された歯列矯正装置の配置のデジタルモデルを獲得させる操作指令を格納するメモリと、
   前記歯列矯正構造物の前記デジタルモデルに対する前記選択された歯列矯正装置の前記配置の物理的モデルを製造し、前記物理的モデルのオーバーモールドを形成することによって前記歯列矯正テンプレートを生成する機械であって、前記選択された歯列矯正装置の少なくとも一部の物理的実施形態は、前記オーバーモールドの部分内に配置される機械と、
   を備える装置。
8. 歯列矯正装置の配置を補助する歯列矯正テンプレートを生成するため の方法であって、
   ａ）歯列矯正患者の歯列矯正構造物のデジタルモデルを得るステップと、
   ｂ）前記歯列矯正構造物用に複数の歯列矯正装置のうちの１つを選択するステップと、
   ｃ）前記歯列矯正構造物の前記デジタルモデルに対する前記選択された歯列矯正装置の配置のデジタルモデルを得るステップと、
   ｄ）前記歯列矯正テンプレートを、前記歯列矯正構造物の前記デジタルモデルに対する前記選択された歯列矯正装置の配置のデジタルモデルから直接生成するステップと、
   を含む方法。
9. 前記歯列矯正テンプレートが、数値制御製造法を使用して生成される請求項８に記載の方法。
10. 前記歯列矯正テンプレートが、立体リソグラフィを含む高速原型作成方法（ラピットプロトタイピング）を使用して生成される請求項８に記載の方法。
11. 前記歯列矯正テンプレートが、複数の歯のために生成される請求項８に記載の方法。
12. ステップａ）は、歯列矯正患者の歯列矯正構造物を直接走査することによって前記歯列矯正構造物のデジタルモデルを得るステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。
13. ステップｂ）は、前記複数の歯列矯正装置のデジタル表示のデータベースから前記選択された歯列矯正装置を選択することをさらに含む、請求項８に記載の方法。
14. 前記選択された歯列矯正装置が、少なくとも１つのブラケットをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
15. ステップｄ）は、
    前記歯列矯正装置の前記デジタルモデル内に少なくとも１つの参照位置を決定することと、
    前記選択された歯列矯正装置の少なくとも一部用に保持機構を決定することと、
    前記少なくとも１つの参照位置および所与の歯に基づいて参照装着機構を決定することと、
    前記保持機構および前記参照装着機構を含むように前記歯列矯正テンプレートの設計を生成することと、
    をさらに含む請求項８に記載の方法。
16. 前記少なくとも１つの参照位置が前記所与の歯にあるように決定するステップと、
    前記所与の歯の表面にしたがって前記保持機構を含むように前記歯列矯正テンプレートの前記設計を生成するステップと
    をさらに含む請求項１５に記載の方法。
17. 歯列矯正装置の配置を補助する歯列矯正テンプレートを生成するための装置であって、
    処理モジュールと、
    前記処理モジュールに操作可能に連結されたメモリであって、前記処理モジュールに、（ａ）歯列矯正患者の歯列矯正構造物のデジタルモデルを獲得させ、（ｂ）選択された歯列矯正装置を製造するために前記歯列矯正構造物用に複数の歯列矯正装置のうちの１つを選択させ、（ｃ）前記歯列矯正構造物の前記デジタルモデルに対する前記選択された歯列矯正装置の配置のデジタルモデルを獲得させる操作指令を格納するメモリと、
    前記歯列矯正構造物のデジタルモデルに対する前記選択された歯列矯正装置の配置のデジタルモデルから直接前記歯列矯正テンプレートを生成する機械と、
    を備える装置。

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