基于牙根的牙齿移动定序制造技术

在此公开一种系统和方法用于：通过提供患者每颗牙齿的数字模型来矫正患者的牙齿；根据该数字模型确定一个或多个牙根参数；以及数字地移动一个或多个牙齿模型，并基于一个或多个牙根移动的临床约束来评估治疗结果。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及计算畸齿矫正术(computational orthodontics)。
技术介绍
在畸齿矫正治疗中，使用多种器械中的任意器械将患者的牙齿从初始位置移动到最终位置。根据治疗的阶段，器械在牙齿上施加适当的力使一颗或多颗牙齿移动或固定在正确位置。
技术实现思路
此处公开的系统和方法用于通过提供患者的每颗牙齿的数字模型来矫正(reposition)患者的牙齿；根据该数字模型确定一个或多个牙根参数；以及数字地移动一个或多个牙齿模型，并基于一个或多个牙根移动临床约束来评估治疗结果。本专利技术还提供了用来限定在将牙齿从初始牙齿排列矫正到最终牙齿排列的处理的步骤中器械配置的方法和设备。本专利技术可以操作为限定如何通过一系列器械或通过对配置为逐步矫正各个牙齿的器械的一系列调整来完成矫正。本专利技术可以有利地应用于规定一系列器械，这些器械形成具有容纳牙齿的空腔的聚合物壳体，该聚合物壳体就是上述美国专利No.5,975,893中描述的那种壳体。通过使用根据本专利技术而规定的器械进行一系列逐步的位置调整，将患者的牙齿从最初的牙齿排列矫正为最终的牙齿排列。在一种实现中，本专利技术用来规定上述聚合物壳体器械的形状。一系列器械中的第一器械将选取一种能将牙齿从最初的牙齿排列矫正为第一中间排列的几何结构。当达到或实现第一中间排列时，第一器械就不能再用了，接下来一个或多个另外的(中间)器械会被相继安放到牙齿上。最后一个器械要选取一种能将牙齿从最后一个中间排列逐渐矫正为期望的最终牙齿排列的几何结构。本专利技术对器械进行规定，使得它们施加具有可接受水平的力，造成的不适仅在可接受的范围内，并且在一段可接受的时间内实现期望的牙齿矫正增量。本专利技术可以实现为与计算畸齿矫正系统的其他部分相互作用，特别是与路径限定模块相互作用，这种模块计算牙齿在治疗期间矫正的路径。该系统的优点可以包括下面的一项或多项根据本专利技术而规定的器械施加的力不会超过畸齿矫正所能接受的水平，对患者造成的不适不会超出可接受的量，以及在一段可接受的时间内实现期望的牙齿矫正增量。本专利技术通过保证所考虑的器械能够在用户可选的有效的畸齿矫正实践的约束之内实现所提出的路径，可以用于改进用在畸齿矫正治疗中限定牙齿路径的计算的或手工的处理。使用本专利技术进行校准器设计使得设计者(人工或者自动化)可以针对特定约束精准地调节校准器的性能。同样，可以实现对校准器效果的更精确的畸齿矫正控制，而且可以比其他情况下更好地预测校准器的行为。另外，用计算方式限定校准器的几何结构方便了校准器在数字控制下的直接制造。在下面的附图和描述中将阐明本专利技术的一个或多个实施例的细节。根据说明书、附图和权利要求，本专利技术的其他特征和优点将变得明显。附图说明图1是根据本专利技术的规定治疗过程的处理的流程图，该处理包括用于计算校准器形状的子处理。图2是用于计算校准器形状的处理的流程图。图3是用于创建有限元模型的子处理的流程图。图4是用于计算校准器改动的子处理的流程图。图5A是用于计算校准器形状改动的子处理的流程图。图5B是用于计算校准器形状改动的子处理的流程图。图5C是用于计算校准器形状改动的子处理的流程图。图5D是说明图5B中子处理的操作的示意图。图6是用于计算成组的校准器的形状的处理的流程图。图7是牙根统计模型的示例性示图。图8示出了牙根建模的示例性示图。图9示出了牙齿的CT(计算机断层摄影)扫描的示例性示图。图10示出了显示牙齿的示例性用户界面。图11示出了带有牙根数据的图10的示例性示图。图12示出了另一组与所计划的牙齿移动有关的量度。图13示出了用于基于牙根数据对牙齿进行治疗的示例性处理。在各附图中，相似的参考标号和标记表示相似的单元。具体实施例方式在本专利技术中，提供了用于限定用来逐步移动牙齿的器械配置或对器械配置的改动的系统和方法。牙齿移动指那些通常与畸齿矫正治疗有关联的移动，包括相对于垂直中心线的全部三个正交方向上的平移，牙齿中心线在两个畸齿矫正方向(“牙根成角”和“转矩”)上的转动，以及围绕中心线的转动。图1说明了为对患者的畸齿矫正治疗限定并生成矫正器械的示例性处理100。如下面所述，处理100包括本专利技术的方法，并且适用于本专利技术的设备。该处理的计算步骤可以有利地实现为用于在一台或多台常规数字计算机上执行的计算机程序模块。作为初始步骤，要获取患者牙齿或口腔组织的模子或扫描(步骤110)。该步骤通常涉及为患者的牙齿和牙龈进行塑模(cast)，并且可能涉及取蜡咬模(wax bite)，直接接触扫描，X射线成像，断层摄影，超声波成像，以及用于获取关于牙齿、颌、牙龈和其他与畸齿矫正有关的组织的位置和结构的信息的其他方法。根据如此得到的信息就可以得到表示患者牙齿和其他组织的初始(也就是治疗前的)排列的数字数据集。初始数据集可能包括来自扫描操作的原始数据和根据原始数据得来的表示表面模型的数据，初始数据集要经过处理以用分段的方式将组织成分彼此分开(步骤120)。特别地，在本步骤中，产生数字地表示各个齿冠的数据结构。可以有利地生成整个牙齿的数字模型，包括测量或推断出的隐藏面和牙根结构。期望的最终牙齿位置，也就是畸齿矫正治疗想要达到的期望和预期的最终结果，可以由临床医生以处方的形式给出，可以根据基本畸齿矫正原理计算得出，或者可以用计算方式从临床处方中推断出来(步骤130)。有了对期望的牙齿最终位置的规定和牙齿本身的数字表示，就可以规定每颗牙齿的最终位置和表面几何结构(步骤140)，以便形成牙齿的期望治疗结果的完整模型。一般而言，在本步骤中，会规定每颗牙齿的位置。本步骤的结果是一组数字数据结构，其表示相对于假设稳定的组织而对所模拟的牙齿进行的在畸齿矫正学上正确的矫正。牙齿和组织都被表示为数字数据。有了每颗牙齿的开始位置和最终位置，接下来该处理为每颗牙齿的运动限定牙齿路径。牙齿路径要以整体进行优化，这样牙齿可以以最快的方式移动，以最少的迂回(round-tripping)量将牙齿从其初始位置移动到其期望的最终位置。(迂回指除了直接朝向期望的最终位置这一方向之外，牙齿在任意方向上的任意移动。迂回有时是必需的，以使得牙齿可以彼此交错经过。)要对牙齿路径进行分段。对分段进行计算，以使得分段内的每颗牙齿的运动保持在线性平移和转动平移的阈限(threshold limit)之内。这样，每个路径段的终点可以构成临床上可行的矫正，并且分段终点的集合构成了临床上可行的牙齿位置序列，从而序列中一点到下一点的移动不会引起牙齿的碰撞。在一种实现中，使用基于所用器械的性质得出的默认值来对线性平移和转动平移的阈限进行初始化。更个性化定制的(tailored)极限值可以使用患者特定(patient-specific)的数据来计算。还可以基于器械计算的结果对极限值进行更新(步骤170，如下文所述)，器械计算可以确定在一条或多条牙齿路径上的一个或多个点上，器械生成的作用于当时的牙齿和组织的配置的力不会影响由一个或多个路径段表示的矫正。有了该信息，限定分段路径的子处理(步骤150)就可以重新计算路径或受影响的子路径。在处理的各阶段，特别是在分段路径已经被限定后，处理可以并且通常会与负责该患者的治疗的临床医生交互(步骤160)。与临床医生的交互可以使用客户端处理来实现，该客户端处理可以被本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种计算机实现的矫正患者牙齿的方法，包括：　　　　为患者的每颗牙齿提供数字模型；　　　　根据所述数字模型确定一个或多个牙根参数；以及　　　　数字地移动一个或多个牙齿模型，并基于一个或多个牙根移动的临床约束来评估一个或多个治疗量度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿米尔阿博尔法西，安德鲁C比尔斯，
申请(专利权)人：矫正技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]