確定牙齒上的受力的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明在此描述包括用于確定作用在牙齒上的力的相關(guān)計(jì)算設(shè)備、系統(tǒng)以及方法。一種方法包括：接收包括牙齒數(shù)據(jù)的初始正畸數(shù)據(jù)(IOD)；從IOD創(chuàng)建一組虛擬的牙齒；接收包括牙科器具的材料性質(zhì)和特征中的至少一個的牙科器具信息；將由牙科器具信息形成的牙科器具虛擬放置到一組虛擬的牙齒上；以及基于IOD的信息和牙科器具信息，判定施加到牙齒的一個或多個的力。
【專利說明】確定牙齒上的受力

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及虛擬地確定作用在牙齒上的力的系統(tǒng)和方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 許多牙科治療包括將錯位牙復(fù)位和改變咬合結(jié)構(gòu)，以改善美容外觀和牙齒功能。 例如，可以通過在一段時間內(nèi)向一顆或多顆牙齒施加控制力實(shí)現(xiàn)正畸復(fù)位。
[0003] 可以在牙科處理中出現(xiàn)的正畸復(fù)位的一實(shí)例使用一個或多個諸如矯正器的用于 重整牙齒的牙科定位器具。在牙齒上放置器具能夠在特定的位置提供控制力，從而逐漸地 將牙齒移動成新的結(jié)構(gòu)。利用具有漸進(jìn)結(jié)構(gòu)的連續(xù)器具重復(fù)此過程，能夠使牙齒通過一系 列中間排列移動到最終所期望的排列。
[0004] 通常，為了設(shè)計(jì)每個矯正器，利用計(jì)算設(shè)備判定牙齒從初始位置到最終位置的進(jìn) 程。此進(jìn)程被分割為多個段，基于每顆牙齒在這些段的位置形成矯正器。
[0005] -般，設(shè)計(jì)治療方案從當(dāng)前的牙齒結(jié)構(gòu)開始，建議出最終結(jié)構(gòu)，利用計(jì)算設(shè)備生成 從當(dāng)前結(jié)構(gòu)到最終結(jié)構(gòu)的牙齒路徑，以及把該路徑分割為多個段，并且基于這些段中每一 個的數(shù)據(jù)形成器具。
[0006] 然后運(yùn)用理論，將每一個器具依次地放置在患者的牙齒上，以便牙科器具能作用 于牙齒，以使每顆牙齒在特定方向上向其下一漸進(jìn)段的位置移動。然而，在一些實(shí)例中，由 于許多原因，器具不能將牙齒移動到下一漸進(jìn)段的位置，該原因?qū)⒃谙旅鏀⑹觥Ｒ虼?，在這 些實(shí)例中，治療方案必須進(jìn)行修改，創(chuàng)建新的矯正器以補(bǔ)救一顆或多顆牙齒的預(yù)期位置的 差異。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007] 圖1A說明了根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例的初始虛擬牙齒模型。
[0008] 圖1B說明了在根據(jù)本發(fā)明的圖1A中所示的與初始虛擬牙齒模型相對應(yīng)的目標(biāo)虛 擬牙齒模型。
[0009] 圖2說明了根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例的初始虛擬牙齒模型的實(shí)例、牙科器 具、以及用戶界面的實(shí)例。
[0010] 圖3說明了根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例的具有確定力的虛擬三維牙齒矯正 器的實(shí)例和用戶界面的實(shí)例。
[0011] 圖4說明了根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例的用于確定作用在牙齒上的力的虛 擬三維牙齒模型的實(shí)例和用戶界面的實(shí)例。
[0012] 圖5說明了根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例的用于確定作用在牙齒上的力的虛 擬三維牙齒模型的實(shí)例和用戶界面的實(shí)例。
[0013] 圖6說明了根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例的用于虛擬確定作用在牙齒上的力 的系統(tǒng)。
[0014] 圖7是說明根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例的用于確定作用在牙齒上的力的方 法的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0015] 本發(fā)明的實(shí)施例包括：與此處描述的虛擬檢測施加在牙齒上的力相關(guān)的計(jì)算設(shè) 備、系統(tǒng)和方法實(shí)施例。例如，一個或多個的實(shí)施例包括虛擬確定施加在牙齒上的力的方 法。這樣的一些方法可包括，例如，接收包括牙齒數(shù)據(jù)的初始正畸數(shù)據(jù)（I0D);根據(jù)I0D創(chuàng)建 一組虛擬牙齒；接收牙科器具信息，該牙科器具信息包括至少一個牙科器具的材料性質(zhì)和 特征；將由牙科器具信息形成的牙科器具虛擬放置到所述一組虛擬牙齒上；以及基于I0D 的信息和牙科器具信息，判定施加在牙齒上的一個或多個的力。
[0016] 一個或多個實(shí)施例可在I0D上虛擬放置具有治療方案第一階段的腔室?guī)缀涡螤?的牙科器具，并確定由牙科器具施加到包括在I0D中的牙齒的實(shí)際力。一個或多個實(shí)施例 可包括：判定由牙科器具施加的期望力，以將牙齒移動到第一階段牙齒位置；以及基于牙 科器具的材料性質(zhì)、特征和牙齒的形狀，設(shè)計(jì)最佳的牙科器具腔室?guī)缀涡螤詈?或位置，以 實(shí)現(xiàn)所述期望力，從而將牙齒移動到下一個階段牙齒位置。
[0017] 本發(fā)明的實(shí)施例可用于使用在患者口腔中的牙科器具產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，諸如錨和其它 附件，以及潛在的矯正器表面（例如，陷窩、脊、厚度、形狀和方向等）、材料性質(zhì)和它們與牙 齒的交互作用。實(shí)施例可使用戶確定作用在口腔單頜或雙頜上的一組牙齒的力（例如，彼 此相互作用的相對頜上的牙齒和/或器具表面）。
[0018] 多種實(shí)施例可有助于判定在每顆牙齒和牙齒整體上施加多少力，和力的分量來自 哪一個或多個方向和/或類型（例如，線性、扭轉(zhuǎn)等）。該信息能夠，例如用于判定：牙科器 具的形狀和/或位置，或用于牙齒的移動以接近移動牙齒所期望的力和/或方向的其他項(xiàng) 目。
[0019] 例如，現(xiàn)在將具有已設(shè)計(jì)好的形狀的牙科器具（例如，附件或矯正器）根據(jù)理論放 置在患者的單顆牙齒或多顆牙齒上，使得牙科器具作用于牙齒，以將其在特定方向上移動。 然而，這種理論是基于牙科器具類型的經(jīng)驗(yàn)由治療專業(yè)人員選擇的治療方案的典型部分， 基于包括從其他牙齒和其他牙科器具和/或用于移動牙齒的其他項(xiàng)目中的那些工作中實(shí) 際力的實(shí)際結(jié)果可能導(dǎo)致與預(yù)期不同的方向。因此，該理論能夠?qū)е乱赃^量、不足或者不同 的移動方式來實(shí)現(xiàn)期望的結(jié)果。
[0020] 因此，過去沒有在器具結(jié)構(gòu)分析中考慮作用在牙齒上的力和牙齒的移動。通過本 發(fā)明實(shí)施例的應(yīng)用，可以基于例如可以減少治療或移動的數(shù)量和/或減少使用的力的量形 成器具，這可以導(dǎo)致減少治療時間和/或降低患者不適及其他益處。
[0021] 從附件和/或其他器具結(jié)構(gòu)作用在多顆牙齒上（例如，頜上的整組牙齒）的效果 的角度，本發(fā)明的實(shí)施例可使用戶虛擬測試附件和/或其他器具結(jié)構(gòu)的形狀和/或放置。實(shí) 施例還可調(diào)節(jié)形狀和/或放置，和/或重試移動，直到實(shí)現(xiàn)最佳或最滿意的結(jié)果。
[0022] 在一些實(shí)施例中，能夠獲得例如從實(shí)際患者的口腔的初始正畸數(shù)據(jù)（I0D)、正畸操 作訓(xùn)練模具數(shù)據(jù)、和/或掃描器具數(shù)據(jù)，并且能夠判定在將牙齒從一個位置移動到另一個 位置的治療方案的一部分期間所期望的力。（例如，來自特定的現(xiàn)有患者的口腔或先前患者 的口腔）的實(shí)際情況數(shù)據(jù)的使用能夠被用于，例如，期望牙科器具可以針對由于特定錯位 咬合導(dǎo)致的特定牙齒定位的特定移動的情況。
[0023] 基于患者口腔中其他的牙齒和/或其他結(jié)構(gòu)的移動，能夠?qū)χ委煼桨盖闆r數(shù)據(jù)進(jìn) 行分析，以判定特定牙齒從一個位置到后續(xù)位置的移動。然后該信息能夠用于，例如在實(shí)施 例的關(guān)于一個或多個建議的附件的力的分析和/或其他與矯正器相關(guān)的移動的分析中。
[0024] 本發(fā)明的實(shí)施例可提供用戶界面，其中，牙齒的虛擬模型以三維呈現(xiàn)。一旦（例 如，通過使用I0D和/或牙科器具數(shù)據(jù)）判定力和力的力矩，能夠?qū)⑺隽退隽Φ牧?以及其他可能對用戶有用的關(guān)于力的信息呈現(xiàn)在用戶界面上（例如，能夠呈現(xiàn)為示出期望 力的方向和/或大小的矢量箭頭）。
[0025] 這些力可例如包括：任何牙科器具對牙齒的力、來自相鄰牙齒的力、被來自所述組 的其他牙齒和它們的力和/或移動影響而施加和/或改變的齒齦的力、來自骨骼結(jié)構(gòu)的力 和/或可能作用于牙齒的其他力。一些實(shí)施例可利用器具壁厚和/或特征數(shù)據(jù)（例如，關(guān) 于如陷窩、加固結(jié)構(gòu)特征的數(shù)據(jù)）。例如，基于實(shí)際器具、從虛擬模型得到的測量和/或基于 對先前器具的抽樣測量的厚度的預(yù)測，可測量該信息。
[0026] 在一些實(shí)例中，可以是不使用本發(fā)明的實(shí)施例就很難判定的這種力的組合（一些 力能夠彼此相加、中和或消減）。因此，本發(fā)明的實(shí)施例能夠更精確地預(yù)測將被使用的力。 在一些實(shí)例中，這樣的分析能將牙齒更直接地移動到目標(biāo)位置，并避免如果分析未完成則 可能所需的額外移動。在一些實(shí)施例中，能夠判定用于啟動牙齒移動的更大或者更小的力， 而后能夠使治療更有效。
[0027] 在一些實(shí)施例中，能夠關(guān)于與牙齒相關(guān)的諸如質(zhì)量中心或旋轉(zhuǎn)中心的單點(diǎn)對力進(jìn) 行定量、或所述力能夠與牙齒的一個或多個接觸表面（例如，與其他的牙齒接觸或與器具 接觸）相關(guān)。
[0028] 本發(fā)明的實(shí)施例可包括許多工具，這些工具用于牙科器具或與移動牙齒相關(guān)的其 他項(xiàng)目的創(chuàng)建和改變。這些項(xiàng)目可包括：牙齒形狀和治療方案數(shù)據(jù)（例如，諸如正畸操作訓(xùn) 練模具的正畸數(shù)據(jù)、實(shí)際患者牙齒數(shù)據(jù)和/或治療方案數(shù)據(jù)）的一個或多個庫、牙科器具形 狀、關(guān)于可以使用的固定材料的數(shù)據(jù)，和/或可以有助于判定力的關(guān)于牙科器具、牙齒或口 腔結(jié)構(gòu)的其他特征的數(shù)據(jù)。
[0029] -些實(shí)施例還包括編輯工具，這些工具用來改變牙科器具或與牙齒移動相關(guān)的其 他項(xiàng)目的形狀。例如，合適的工具可包括關(guān)于繪圖和/或計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件應(yīng)用通常提 供的那些工具。
[0030] 在一些實(shí)施例中，可在虛擬模型上示出期望力和實(shí)際力，使得用戶能夠看到實(shí)際 力和期望力的差別（例如，期望力和實(shí)際力兩者的力的大小和/或矢量）。這可以有益于例 如允許用戶看到所述差別并對牙科器具或其他與牙齒移動相關(guān)的項(xiàng)目的形狀或位置進(jìn)行 調(diào)節(jié)。
[0031] 在一些實(shí)施例中，然后實(shí)際力可被重新計(jì)算并隨后示出，以顯示修正后的形狀和/ 或位置的修正力。在一些實(shí)施例中，產(chǎn)生的影響能夠被顯示在所述組的其他牙齒上，這可以 幫助用戶利用所建議的治療方案或牙科器具位置和/或形狀確定任何意外的問題。
[0032] 在一些實(shí)施例中，可示出多個所計(jì)算的位置和/或形狀（例如，能夠一起示出由第 一位置和第二位置產(chǎn)生的力，在一些實(shí)例中，與期望力一起示出）。這能夠有助于例如確定 從第一到第二位置的改變?nèi)绾斡绊懰隽Α＿@還能夠有助于確定：從第一到第二位置的改 變是否使創(chuàng)建的力調(diào)整得更接近那些所期望的力以及其他益處。
[0033] 相對于使用有限元分析的其他系統(tǒng)，實(shí)施例例如能夠利用離散微分幾何用于其計(jì) 算。在許多實(shí)例中，這能夠有助于例如由于這樣的實(shí)施例能夠進(jìn)行更加迅速和/或占用更 少的運(yùn)算時間和/或資源的計(jì)算。
[0034] 多種實(shí)施例可用于根據(jù)在治療方案中建議的器具來判定將得到什么樣的牙齒結(jié) 構(gòu)。例如，這能夠有助于判定所建議的器具是否會根據(jù)期望移動牙齒，是否應(yīng)該使用其他類 型的器具，或是否應(yīng)該重新設(shè)計(jì)器具以提供牙齒的所期望的移動。
[0035] -些實(shí)施例可確定器具是否會拉伸，以及這樣的拉伸將在何處出現(xiàn)。例如，這能夠 有助于確定應(yīng)該加固器具以減少或去除拉伸的點(diǎn)。
[0036] -種建議的方法包括：接收患者的牙齒的初始正畸數(shù)據(jù)（I0D);確定牙齒的基于 表示治療方案的I0D的虛擬目標(biāo)牙模型；確定治療方案中利用的一個或多個虛擬創(chuàng)建的牙 科器具；為了實(shí)現(xiàn)治療方案的特定段的最終位置，計(jì)算牙科器具的一個或多個所期望的力 參數(shù)；預(yù)估由虛擬創(chuàng)建的牙科器具產(chǎn)生的、施加到一顆或多顆牙齒的實(shí)際力；以及驗(yàn)證虛 擬創(chuàng)建的牙科器具對一顆或多顆牙齒正施加所期望的力參數(shù)。
[0037] 另一種方法包括以下要素：接收牙齒的初始正畸數(shù)據(jù)（I0D);接收用于包含在I0D 中的牙齒的治療方案的所期望的牙齒位置；計(jì)算所期望的力和所期望的力矩以施加到牙 齒，從而到達(dá)所期望的位置；以及設(shè)計(jì)一種最佳的牙科器具形狀和位置，以將牙齒移動到所 期望的牙齒位置。
[0038] 本發(fā)明的實(shí)施例還能夠是有益的，其原因包括：利用現(xiàn)實(shí)世界的力信息、牙齒數(shù)據(jù) 和/或其他的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，計(jì)算牙科器具放置位置和/或可能的形狀或其他的器具特征和/ 或器具的總體形狀，而不需要在實(shí)際患者或成組患者中實(shí)際測試這些所有重復(fù)項(xiàng)目。
[0039] 在本發(fā)明的以下詳細(xì)描述的部分中，參考形成本發(fā)明的一部分的附圖，并且其中 通過示出如何可以實(shí)施本發(fā)明的一些實(shí)施例來示出。這些實(shí)施例中描述了足夠的細(xì)節(jié)， 以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員的能夠?qū)嵤┍景l(fā)明中的一些實(shí)施例，并且應(yīng)理解可以利用其它實(shí)施 例，并且能夠在不背離本發(fā)明的范圍的情況下，可以做出處理、電氣、機(jī)械的改變。
[0040] 本文遵循數(shù)字編號慣例，其中對應(yīng)于附圖編號的第一個數(shù)字或多個數(shù)字和剩余的 數(shù)字標(biāo)識圖中的元件或部件。不同圖之間的類似元件或部件可以利用類似的數(shù)字確定。例 如，208可以是在圖2中的參考元件"8"，并且相似的元件可以引用為圖4中的408。
[0041] 應(yīng)該理解，各種實(shí)施例示出的元件此處能夠被增加、更換和/或去除，從而提供本 發(fā)明的一些附加實(shí)施例。另外，應(yīng)該理解，在圖中提供的元件的比例和相對尺寸是用于說明 本發(fā)明的實(shí)施例，而不應(yīng)作為限制。此處使用的"一些"，是指一個或多個這樣的物體。
[0042] 雖然這里用了總體術(shù)語"矯畸術(shù)"，但本發(fā)明也可以涉及正頜自然（orthognathic nature)的療法。例如，在包括患者底層骨骼結(jié)構(gòu)的治療的情況中，為了實(shí)現(xiàn)所期望的最終 咬合布置，可以通過外科重定位下面的骨骼來重新布置牙齒。在正畸和正頜治療方法這二 者中，牙齒的對齊可以在治療前、治療中和/或治療后評價(jià)。
[0043] 治療專業(yè)人員通?；趯δ承╊愋偷奈锢硖卣骱?或待使用的牙科器具的經(jīng)驗(yàn) 選擇用于患者的牙齒的治療方案。通常假設(shè)：牙科器具會基于牙科器具的形狀以特定方向 移動牙齒或特定的牙齒。
[0044] 然而，基于工作中實(shí)際力的實(shí)際結(jié)果可能導(dǎo)致與預(yù)期不同的方向，這可能是不期 望的結(jié)果。在使用計(jì)算設(shè)備可執(zhí)行指令的情況下，治療專業(yè)人員能夠建立針對每個個體患 者的每顆牙齒或一組牙齒特定的自定義治療目標(biāo)?？紤]到該治療目標(biāo)，能夠虛擬地確定和 測試牙科器具施加在牙齒上的力。
[0045] 利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和/或包括牙齒-治療系統(tǒng)的制造系統(tǒng)能夠提供從患者的牙 列掃描的虛擬牙齒模型。可以以多種方式獲得表示初始牙齒布置的初始正畸數(shù)據(jù)（I0D)。
[0046] 例如，患者的牙齒能夠使用直接和/或間接結(jié)構(gòu)光、X射線、三維X-射線、激光、破 壞性掃描、計(jì)算機(jī)輔助層析圖像或數(shù)據(jù)、磁性共振圖像、口內(nèi)掃描技術(shù)、圖像重構(gòu)和/或其 他成像技術(shù)成像，以獲得數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。I0D可包括整個口腔牙齒布置、口腔內(nèi)一部分但并非全 部牙齒，和/或可包括單顆牙齒。
[0047] 可以用X射線、激光掃描器、破壞性的掃描器、結(jié)構(gòu)光、和/或其他范圍測定系統(tǒng)來 生成I0D，掃描患者的牙齒或單顆牙齒的正模型和/或負(fù)印象（negative impression)。正 如此處描述地，由范圍測定系統(tǒng)生成的數(shù)據(jù)可以轉(zhuǎn)換為其他格式，以與用于在數(shù)據(jù)中操作 圖像的軟件相兼容。
[0048] 現(xiàn)參照圖1A，此處示出了根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例的初始虛擬牙齒模型 100。如此處描述，可以從患者牙列治療前或者中期治療（例如，在治療已完成之前）的初 始掃描或某一治療階段的最終掃描，獲得初始虛擬牙齒模型100。本發(fā)明的一個或多個實(shí)施 例包括：接收虛擬I0D和包含在虛擬I0D中牙齒的所期望的位置。初始虛擬牙齒模型（例 如，虛擬I0D)也可包括單顆牙齒（例如，牙齒102-1)的模型，該單顆牙齒的模型是諸如完 整虛擬牙模型100的完整牙齒模型的一部分。
[0049] 圖1B示出目標(biāo)虛擬牙齒模型104。根據(jù)治療方案的一個或多個治療目標(biāo)，通過修 改初始虛擬牙齒模型100能夠創(chuàng)建目標(biāo)虛擬牙齒模型104。一個或多個治療目標(biāo)能夠針對 具體情況（例如，針對初始虛擬牙齒模型100所基于的特定患者）。目標(biāo)虛擬牙齒模型104 還能夠包括單顆牙齒（例如，牙齒102-2)的目標(biāo)模型，該單顆牙齒的目標(biāo)模型是與完整虛 擬牙齒模型104相似的完整牙模型的一部分。在一些實(shí)施例中，能夠經(jīng)由用戶界面，以三維 方式顯示虛擬I0D100和目標(biāo)虛擬牙齒模型104。
[0050] 治療方案通過下述設(shè)計(jì)：以當(dāng)前的牙齒構(gòu)造（例如，虛擬I0D100)開始，判定目標(biāo) 虛擬牙齒模型104,生成從虛擬I0D到目標(biāo)構(gòu)造的牙齒路徑，以及將該路徑分割成多個段以 形成器具。本發(fā)明的實(shí)施例能夠虛擬確定和測試由已設(shè)計(jì)的器具施加到牙齒的力，或物理 特征能夠用于判定：基于與預(yù)期結(jié)構(gòu)相對的治療方案中建議的矯正器，牙齒實(shí)際所產(chǎn)生的 結(jié)構(gòu)是怎樣的。
[0051] 在一些實(shí)施例中，這些力包括：任何牙科器具在牙齒上的力，來自相鄰牙齒的力， 基于來自所述組上的其他牙齒和它們的力和/或移動的影響而施加和/或改變的齒齦力， 來自骨骼結(jié)構(gòu)的力和/或可能作用于牙齒的其他力。在一些實(shí)施例中，器具壁厚和特征數(shù) 據(jù)（例如，陷窩、加固結(jié)構(gòu)、形狀、關(guān)于一顆或多顆牙齒的方向等）能夠用于判定相對于預(yù)期 構(gòu)造的牙齒實(shí)際所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)。作用力信息能夠基于實(shí)際器具測量，和/或基于已經(jīng)預(yù)先 測量的、從其他器具獲取的測量的厚度抽樣。
[0052] 虛擬確定和/或檢測力能夠用于對下述的優(yōu)化：對在患者口腔中使用的產(chǎn)品，該 產(chǎn)品諸如矯正器、錨和附件，和其他牙科器具，以及潛在的器具表面（例如，陷窩、脊、厚度、 形狀和方向等）、器具材料特征和它們與牙齒的交互作用。虛擬確定和檢測一個或多個施加 的力使得用戶能夠確定來自牙科器具的呈現(xiàn)在一組牙齒上的力并且優(yōu)化牙科器具形狀和/ 或位置，以使所期望的力作用在牙齒上，從而使牙齒沿著治療方案的特定段移動。
[0053] 虛擬檢測對牙齒施加的力還能夠有助于判定多少力施加到牙齒以及從哪一個或 多個方向?qū)ρ例X施加力。該信息能夠用于判定牙科器具的形狀和/或位置，從而接近用于 移動牙齒期望的所需力和/或方向。
[0054] 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例的用于確定作用在牙齒200上的力的 三維牙齒模型（例如，I0D200)的實(shí)例、器具204和用戶界面208的實(shí)例。牙齒模型可以是 I0D200,或可以是在治療方案的特定牙齒路徑段中的牙齒位置（例如，治療方案的開始位 置的后續(xù)位置）。例如，治療方案的每個牙齒路徑段都能夠具有相對應(yīng)的牙齒器具，或者構(gòu) 造成將牙齒從該牙齒路徑段的后續(xù)位置移動到更接近治療方案的最終位置的另一個位置 的器具。
[0055] 在一個或多個實(shí)施例中，用戶能夠?qū)⒕哂兄委煼桨傅牡谝浑A段的腔室?guī)缀涡螤畹?牙科器具204虛擬地放置在I0D200之上，并且基于牙科器具的材料性質(zhì)、特征和/或牙齒 的形狀，確定從牙科器具204施加到包括在I0D200中的牙齒的實(shí)際力。
[0056] 例如，基于器具的材料性質(zhì)、特征和牙齒的形狀的牙科器具的彈性變形能夠判定 在器具上應(yīng)力的量、施加到每顆牙齒的力和/或力矩，和/或矯正器對牙齒的獨(dú)立接觸 (individual contacts)和他們的相對強(qiáng)度。知曉作用在牙科器具上的力和作用在牙齒上 的力使得用戶能更精確地創(chuàng)建牙科器具的特征，從而使牙齒對應(yīng)于牙科器具最有效地從初 始位置移動到治療方案的最終位置。
[0057] 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例的用于確定在牙科器具上且施加到 一組虛擬牙齒（例如，圖2中的I0D200)的三維牙科器具的實(shí)例和用戶界面308的實(shí)例。在 一個或多個實(shí)施例中，用戶能夠虛擬確定作用在牙科器具上的力以及當(dāng)將牙科器具放置在 I0D上時作用到牙齒的力。
[0058] 如圖3所示，存在在用戶界面308上顯示的三個三維牙科器具。第一個牙科器具 310說明了當(dāng)放置在I0D上時作用在牙科器具上的內(nèi)部應(yīng)力量。應(yīng)力量顯示為從少量點(diǎn)到 大量點(diǎn)的規(guī)模。例如，牙科器具310具有低的應(yīng)力量的區(qū)域顯示為少量點(diǎn)，而牙科器具310 具有較高的應(yīng)力量的區(qū)域顯示為大量點(diǎn)。
[0059] 用戶界面308中的第二個牙科器具312示出了施加到每顆牙齒的力和力矩。矢量 314能夠表示由牙科器具施加到牙齒的力。另外，矢量316能夠表示從牙科器具施加到牙齒 的力矩。矢量能夠表示力、力矩，和/或每個力和力矩的大小。
[0060] 用戶界面308中的第三個牙科器具318示出了牙科器具對牙齒的獨(dú)立接觸，以及 該接觸的相對強(qiáng)度。例如，箭頭320能夠示出牙科器具接觸牙齒處的局部力的方向和大小。 [0061] 正如此處進(jìn)一步討論地，通過確定作用在牙科器具和牙齒上的實(shí)際力，用戶可以 編輯牙科器具和牙科器具的特征，使得該實(shí)際力與期望力足夠相似。
[0062] 對于一個或多個實(shí)施例，一旦確定了牙科器具對牙齒的實(shí)際力，就判定了由牙科 器具施加的一個或多個期望力以使牙齒移動到第一階段牙齒位置。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明 的一個或多個實(shí)施例的用于判定作用在牙齒422上的期望力和力矩的三維牙齒模型的實(shí) 例和用戶界面408的實(shí)例。
[0063] 在一個或多個實(shí)施例中，用戶能夠虛擬地測試牙科器具或其他的器具結(jié)構(gòu)的形狀 和/或放置（例如，物理特征421-1)，并調(diào)節(jié)形狀或放置，以及重試移動，直到實(shí)現(xiàn)最好或最 滿意的結(jié)果。
[0064] 牙齒422的模型包括表示用于移動牙齒422的期望力和力矩分量的箭頭426-1和 426-2。例如，箭頭426-1和426-2能夠表示對于移動的理想的力和力矩分量。
[0065] 考慮到一組物理和/或器具特征，牙齒422的模型還包括牙齒表面特征424-1 (例 如，牙科器具、陷窩等）和箭頭424-2,該箭頭424-2能夠表示所期望的特征力的方向和/或 大小。一種特征或復(fù)數(shù)種特征（例如，特征424-1)能夠?qū)⒘?或力矩施加到牙齒422,這 能夠用箭頭424_2表不。
[0066] 能夠在牙齒模型和用戶界面408存在：特征424-1能夠被放置在牙齒422上的可 能位置428。正如此處進(jìn)一步討論地，牙齒以及牙科器具的特征可以由用戶編輯。
[0067] 對于一個或多個實(shí)施例中，一旦確定了用于移動一顆或多顆牙齒的期望力，用于 達(dá)到期望力的矯正器腔室的幾何形狀和/或位置就能夠被優(yōu)化，從而基于牙科器具材料性 質(zhì)、特征和牙齒形狀，使牙齒移動到所期望的牙齒位置。設(shè)計(jì)優(yōu)選的矯正器腔室?guī)缀涡螤詈?/或位置包括反復(fù)地虛擬檢測和調(diào)整牙科器具，以達(dá)到用于將牙齒移動到第一階段牙齒位 置的期望力。
[0068] 圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例的用于檢測施加在牙齒522上的力 的三維牙齒模型的實(shí)例和用戶界面508的實(shí)例。在一些實(shí)施例中，用戶能夠獲得來自實(shí)際 患者的口腔或正畸操作訓(xùn)練模具的數(shù)據(jù)，并且判定在治療方案的一部分期間所期望的力以 將牙齒從一個位置移動到另一個位置。正畸操作訓(xùn)練模具可以是指包括多個理想牙齒形狀 (例如，來自理想牙齒形狀參考庫）的虛擬牙齒模型。
[0069] 實(shí)際情況數(shù)據(jù)的使用可能在例如牙科器具可能需要關(guān)于由特定錯位咬合導(dǎo)致的 特定牙齒位置進(jìn)行特定移動的情況下是有用的。在一些實(shí)施例中，用戶能夠?qū)⒋粍?chuàng)建或 更改的牙科器具的物理參數(shù)（例如，器具、矯正器、陷窩等）輸入到位置和方向窗口 530中。
[0070] 例如，用戶能夠輸入這樣的參數(shù)：如長度532、寬度534、凸起536、內(nèi)側(cè)牙齒522的 深度538、激活角度（activation angle) 540和在非活動表面（inactive surface) 542上的 活動式牙床矯正器（activator)偏移。在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)能夠配置為：允許用戶進(jìn)行其 他的設(shè)置，諸如等面梯度寬度544和立體像素尺寸546。在多種實(shí)施例中，用戶能夠通過數(shù) 字或一些其他的標(biāo)識符選擇來確定牙齒522,以及在諸如框548的下拉框中輸入或選擇標(biāo) 識符。用戶還能夠選擇輸入牙科器具和活動表面的中心的參數(shù)（例如，參數(shù)550和552)。
[0071] 在一些實(shí)施例中，提供用戶界面（例如，用戶界面508)，其中牙齒虛擬模型以三維 呈現(xiàn)。一旦判定作用在牙齒上的力和力的力矩，能夠?qū)⑺隽退隽Φ牧匾约翱赡軐?用戶有用的關(guān)于力的其他信息呈現(xiàn)在用戶界面上（例如，能夠?qū)⑺隽退隽Φ牧刈?為示出期望力或應(yīng)力的方向和/或大小的矢量箭頭呈現(xiàn)）。
[0072] 矢量箭頭526-1和526-2能夠表示用于牙齒522移動的期望的（例如，理想的）力 和/或力矩，以及矢量箭頭554能夠用特征524-1表示施加到牙齒522的力和力矩?？紤] 到一組特征（例如，牙科器具，陷窩等），矢量箭頭524-2能夠表示期望的（例如，優(yōu)選的） 特征力的方向和大小。
[0073] 能夠?qū)χ委煼桨盖闆r數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以判定特定牙齒從第一位置（例如，初始位 置或在后續(xù)位置之前的中間位置）移動到后續(xù)（例如，所期望的）位置。然后該信息能夠 用于對建議的牙科器具或其他與移動分析相關(guān)的矯正器的力進(jìn)行分析。
[0074] 在一些實(shí)施例中，用于創(chuàng)建和/或變更牙科器具或其他與牙齒移動相關(guān)的項(xiàng)目的 工具能夠用于虛擬檢測作用在牙齒上的力。這些項(xiàng)目可包括：一個或多個牙齒形狀庫和治 療方案數(shù)據(jù)（例如，正畸操作訓(xùn)練模具、實(shí)際患者牙齒數(shù)據(jù)和/或治療方案數(shù)據(jù)）、牙科器具 形狀、關(guān)于能使用的固定材料的數(shù)據(jù)、和/或關(guān)于矯正器、牙齒和/或口腔結(jié)構(gòu)的其他特征 的數(shù)據(jù)。
[0075] 所述項(xiàng)目還可包括：改變牙科器具的形狀或其他與移動牙齒相關(guān)的項(xiàng)目的編輯工 具。例如，適當(dāng)?shù)墓ぞ呖梢园P(guān)于繪圖和/或計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件應(yīng)用通常設(shè)置的那些 工具。
[0076] 如前所述，在一些實(shí)施例中，期望力和實(shí)際力能夠示出在虛擬模型上，使得用戶能 夠看到實(shí)際力和期望力之間的差別（例如，用于期望力和實(shí)際力兩者的力的大小和/或矢 量）。這可以有益于使得用戶能夠看到所述差別并調(diào)節(jié)牙科器具或其他與牙齒移動相關(guān)的 項(xiàng)目的形狀或位置。然后能夠重新計(jì)算和/或示出實(shí)際力，以顯示修正形狀和/或位置的 修正力。
[0077] 還如上所述，在一些實(shí)施例中，能夠示出多個計(jì)算的位置和/或形狀（例如，能夠 一起示出從第一位置和第二位置產(chǎn)生的力，在一些實(shí)例中，與期望力一起示出）。這能夠有 助于例如確定從第一到第二位置的改變?nèi)绾斡绊懰隽?。還能夠有助于確定從第一到第二 位置的改變是否使創(chuàng)建的力調(diào)整至接近那些期望力。
[0078] 應(yīng)當(dāng)注意的是，可以被量化的用于牙齒移動的一個力是用于使牙齒從第一位置整 體移動到第二位置。然而，還能夠并入用于一些力的計(jì)算的來自齒齦和骨骼的相互作用的 力，因此，在一些實(shí)施例中，能夠判定不同的移動階段的力，諸如一旦發(fā)生骨骼重建時骨骼 斷裂所需的初始力和移動所需的力。例如，在一些實(shí)施例中，通過計(jì)算足以使牙齒開始移動 的力，可以判定從第一位置到第二位置的移動（例如，第一和第二位置可以相對靠近或相 鄰，因此創(chuàng)建所述移動的力能夠是對于開始移動牙齒所需的力）。
[0079] 例如，涉及齒齦或骨骼結(jié)構(gòu)的建模技術(shù)能夠通過對牙根結(jié)構(gòu)和/或頜骨和/或牙 齦的結(jié)構(gòu)建模而實(shí)現(xiàn)。這能夠例如通過使用患者數(shù)據(jù)和/或正畸操作訓(xùn)練模具數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)。
[0080] 在一些實(shí)施例中，能夠計(jì)算用于牙齒的質(zhì)量中心，并且所述力（例如，期望力）能 夠與所述質(zhì)量中心相關(guān)聯(lián)。在一些實(shí)施例中，能夠計(jì)算旋轉(zhuǎn)中心，并且所述力能夠與所述旋 轉(zhuǎn)中心相關(guān)聯(lián)。
[0081] 在一些實(shí)施例中，能夠確定可能的放置區(qū)域528,在該放置區(qū)域528中，附件能夠 定位在牙齒上。該信息能夠能通過編程到軟件中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得，和/或由用戶或多個用 戶輸入。此外，這能夠基于待產(chǎn)生的力而被計(jì)算。
[0082] 例如，在一些實(shí)施例中，能夠判定用于附件的所產(chǎn)生的力，該附件已經(jīng)由用戶選擇 用于放置在牙齒上，并且能夠確定用于將附件放置在牙齒上的可能的放置區(qū)域528?？赡?的放置區(qū)域528例如能夠基于附件的放置將導(dǎo)致在接近期望結(jié)果的閾值內(nèi)的某一結(jié)果的 區(qū)域。在一些實(shí)施例中，隨著牙科器具的形狀和/或方向改變，能夠重新計(jì)算可能的放置區(qū) 域。
[0083] 可能的放置區(qū)域528可以例如基于附件可以實(shí)際完成的區(qū)域（例如，牙齒的部分， 其中附件能充分附著到牙齒，使得其不會脫離或被一結(jié)構(gòu)阻礙，該結(jié)構(gòu)諸如牙齒表面不被 成形為用于將附件附著到牙齒表面上或者在齒齦下太深的地方）。該計(jì)算可以通過實(shí)驗(yàn)數(shù) 據(jù)、或基于牙齒和/或所用的材料的一個或多個特征判定（例如，牙齒表面的附著特征、附 著材料的附著特征、牙科器具材料的附著特征、附件的附著表面的形狀和/或牙齒表面的 形狀等）。
[0084] 例如，在一些情況中，由于附著到邊緣地區(qū)、過度彎曲表面和/或牙齒的輪廓表面 可能是非常困難的，因此可能的放置區(qū)域528可能不包括這些表面。使用牙齒的一些區(qū)域 是不合理的，這是因?yàn)槟骋粎^(qū)域與器具表面不恰當(dāng)?shù)仃P(guān)聯(lián)或連接，并且這樣，在一些實(shí)施例 中，能夠使用關(guān)聯(lián)信息和/或表面信息來判定可能的放置區(qū)域。
[0085] 例如，不恰當(dāng)?shù)年P(guān)聯(lián)可包括，例如，被計(jì)算成不期望靠近相鄰牙齒或與相鄰牙齒接 觸的器具位置，負(fù)面影響相鄰牙齒和/或圍繞可能的放置區(qū)域的區(qū)域的器具位置，不能提 供附件和諸如矯正器的其他器具之間的恰當(dāng)裝配、和/或負(fù)面影響矯正器和/或器具周圍 的區(qū)域的位置以及其他。與器具表面的不恰當(dāng)連接可包括，例如，可包括：不具有提供牢固 結(jié)合表面以附著在器具上的牙齒表面，以及其他。
[0086] 在一些實(shí)施例中，可能的放置區(qū)域528可以是"動態(tài)"的，其能夠隨著特定標(biāo)準(zhǔn)改 變（例如，器具的形狀和/或類型、結(jié)合材料和器具的材料等）而改變。例如，與具有第二形 狀的第二附件相比，當(dāng)放置在牙齒的第一區(qū)域時，特定形狀的附件可以具有更優(yōu)選的結(jié)果， 并具有在所述表面上的不同的表面形狀以結(jié)合到牙齒的表面，因此能夠改變可能的放置區(qū) 域，使得用戶界面能夠向用戶顯示所述改變。
[0087] 正如此處所述地，在一個或多個實(shí)施例中，用戶能夠在I0D上虛擬放置諸如器具 的牙科器具，以確定作用在器具上的力。例如，確定作用在器具上的力能夠判定所述器具是 否會松動以及哪里將發(fā)生這樣的松動。這能夠有助于例如確定器具應(yīng)該加強(qiáng)以減少或去除 松動的那些點(diǎn)。
[0088] 圖6說明了根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例的用于虛擬確定作用在牙齒上的力 的系統(tǒng)。在圖6中所示的系統(tǒng)中，系統(tǒng)包括：計(jì)算設(shè)備656,其具有相耦接的多個部件。計(jì) 算設(shè)備656包括：處理器658和存儲器660。存儲器660可包括多種類型的信息，該信息包 括此處討論的數(shù)據(jù)662和可執(zhí)行指令664。
[0089] 存儲器和/或處理器能夠位于計(jì)算設(shè)備656上，或在一些實(shí)施例中在設(shè)備之外。因 此，如在圖6的實(shí)施例所示，系統(tǒng)可包括網(wǎng)絡(luò)接口 666。這種接口能夠允許在其他的聯(lián)網(wǎng)計(jì) 算設(shè)備上進(jìn)行處理、或這樣的設(shè)備能夠用于獲取關(guān)于患者的信息或用于此處提供的多種實(shí) 施例的可執(zhí)行指令。
[0090] 如在圖6的實(shí)施例所不，系統(tǒng)可包括一個或多個輸入和/或輸出接口 668。這樣的 接口能夠用于將計(jì)算設(shè)備與一個或多個輸入或輸出設(shè)備相連接。
[0091] 例如，在圖6所不的實(shí)施例中，系統(tǒng)可包括與掃描設(shè)備670、相機(jī)底座672、輸入設(shè) 備674 (例如，鍵盤、鼠標(biāo)等）、顯示設(shè)備676 (例如，監(jiān)視器）、打印機(jī)678和一個或多個其他 的輸入設(shè)備連接。輸入/輸出接口 668能夠接收數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)可存儲在數(shù)據(jù)存儲設(shè)備（例 如，存儲器660)中，并且表示患者牙列的數(shù)字牙齒模型。
[0092] 在一些實(shí)施例中，掃描設(shè)備670能夠配置為：掃描一個或多個患者牙列的物理模 型。在一個或多個實(shí)施例中，掃描設(shè)備670能夠配置為直接掃描患者的牙列。掃描設(shè)備670 能夠配置為將數(shù)據(jù)輸入到應(yīng)用模塊680。
[0093] 相機(jī)底座672能夠接收來自諸如數(shù)碼相機(jī)或掃描打印的掃描儀的成像設(shè)備（例 如，二維成像設(shè)備）的輸入。來自顯像設(shè)備的輸入能夠存儲在數(shù)據(jù)存儲設(shè)備（例如，存儲器 660)中。
[0094] 處理器658能夠配置為：在顯示器676上提供虛擬牙齒模型的可視示出（例如，在 處理器658運(yùn)行⑶I并在顯示器676上可視）。⑶I能夠配置為：允許治療專業(yè)人員或其他 用戶輸入治療目標(biāo)，創(chuàng)建目標(biāo)虛擬牙齒模型602,和/或輸入所期望的或?qū)嶋H的牙科器具參 數(shù)。通過⑶I接收的輸入能夠作為數(shù)據(jù)發(fā)送到處理器658和/或存儲在存儲器660中。 [0095] 這種連接能夠允許數(shù)據(jù)和/或指令以及其他類型的信息的輸入和/或輸出。盡管 一些實(shí)施例可能分布在一個或多個網(wǎng)絡(luò)中的多種計(jì)算設(shè)備中，這樣如圖6所示的系統(tǒng)能夠 有助于允許對此處討論的信息進(jìn)行捕獲、計(jì)算和/或分析。
[0096] 與數(shù)據(jù)存儲設(shè)備（例如，存儲器660)相關(guān)聯(lián)的處理器658能夠與數(shù)據(jù)和/或應(yīng)用 模塊680關(guān)聯(lián)。與存儲器660關(guān)聯(lián)的處理器658能夠存儲和/或利用數(shù)據(jù)和/或執(zhí)行指令， 以提供用于虛擬檢測作用在牙齒上的力的多個應(yīng)用模塊。
[0097] 該數(shù)據(jù)可包括：初始虛擬牙齒模型600和目標(biāo)虛擬牙齒模型602。該應(yīng)用模塊可 包括：創(chuàng)建模塊682、驗(yàn)證模塊684、確定模塊686和/或顯示模塊688。
[0098] 計(jì)算模塊684能夠被配置為計(jì)算牙科器具的點(diǎn)接觸力的所期望的位置、所期望的 方向和所期望的相對大小，從而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)虛擬牙齒模型602。另外，計(jì)算模塊能夠基于牙科 器具的材料性質(zhì)、特征和牙齒的形狀，判定在牙科器具上呈現(xiàn)的期望力。
[0099] 創(chuàng)建模塊682能夠配置為基于治療方案虛擬地創(chuàng)建牙科器具。例如，創(chuàng)建模塊682 能夠創(chuàng)建多個牙科器具，諸如被配置為將牙齒從初始虛擬牙齒模型600移動到目標(biāo)虛擬牙 齒模型602的器具，其中每一個器具被配置為將牙齒移動從初始牙齒模型600到目標(biāo)虛擬 牙齒模型602的路徑的一部分。在一些實(shí)施例中，單個牙科器具能夠用于將牙齒移動到目 標(biāo)虛擬牙齒模型602。
[0100] 確定模塊686能夠配置為：確定作用在創(chuàng)建的牙科器具和牙齒上的實(shí)際力，并驗(yàn) 證牙科器具正在對包含在初始虛擬牙齒模型中的牙齒施加所期望的力參數(shù)。例如，確定模 塊686能夠測試虛擬創(chuàng)建的牙科器具，并驗(yàn)證其具有點(diǎn)接觸力的所期望的位置、方向、相對 大小、所期望的應(yīng)力量和牙科器具的所期望的獨(dú)立接觸。
[0101] 顯示模塊688能夠配置為顯示虛擬創(chuàng)建的牙科器具和點(diǎn)接觸力。顯示模塊688能 夠配置為在顯示器設(shè)備676上顯示信息。
[0102] 圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例的用于確定施加在牙齒上的力的方 法的流程圖。牙齒的初始虛擬正畸數(shù)據(jù)（I0D)在790處接收。
[0103] I0D可以以多種方式接收，并可以包含多種信息。例如，I0D可包括連同初始牙齒 或牙齒模型一起的牙齦結(jié)構(gòu)和口腔骨骼結(jié)構(gòu)。
[0104] 患者的牙齒可以被成像為，利用直接和/或間接的結(jié)構(gòu)光、X-射線、三維X-射線、 激光、破壞性掃描、計(jì)算機(jī)輔助層析圖像和/或數(shù)據(jù)、磁性共振圖像、口內(nèi)掃描技術(shù)、圖像重 建和/或其他的成像技術(shù)獲得數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。I0D可包括從整個口腔牙齒布置到單顆牙齒的口 腔的任何部分。
[0105] 患者的多顆牙齒或單顆牙齒的正模型和/或負(fù)印象可以使用X射線、激光掃描器、 破壞性掃描器、結(jié)構(gòu)光和/或其他掃描系統(tǒng)掃描來生成用于I0D的數(shù)據(jù)。在一些實(shí)施例中， 由掃描系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)可以轉(zhuǎn)換為其他格式，以與用于在所述數(shù)據(jù)中操作圖像的軟件兼 容。
[0106] 在792處接收在虛擬I0D中包含的牙齒的治療方案的所期望的牙齒位置。該所期 望的位置可以是治療專業(yè)人員和/或患者的選擇。所期望的位置還可以是已被用于先前患 者的具有相似牙齒定位的位置。
[0107] 在794處計(jì)算為了達(dá)到所期望的牙齒位置而施加到牙齒的期望力和/或力矩。力 和/或力矩能夠利用牙科器具（例如，器具、陷窩等）施加。利用該期望的力和/或力矩， 能夠使用多個上述的創(chuàng)建工具虛擬創(chuàng)建牙科器具，所述創(chuàng)建工具包括編輯工具，以改變牙 齒器具的形狀或與與移動牙齒相關(guān)的其他的項(xiàng)目。在796處，牙科器具能夠被最佳地調(diào)節(jié)， 直到達(dá)到將牙齒從初始位置移動到期望位置的期望的力和力矩。
[0108] 在一些實(shí)施例中，能夠判定由患者、治療專業(yè)人員和/或其他用戶選擇的牙科器 具產(chǎn)生的實(shí)際力。基于該實(shí)際力，能夠?qū)ρ例X上的放置牙科器具的區(qū)域進(jìn)行選擇。
[0109] 也能夠判定牙科器具在牙齒上的放置區(qū)域，而不需要實(shí)際力判定。待施加到牙齒 的期望的力和力矩能夠與判定的實(shí)際力進(jìn)行比較，并且結(jié)果能夠通過用戶界面呈現(xiàn)給用 戶。
[0110] 這能夠有助于例如允許用戶看到所述差別并調(diào)節(jié)牙科器具或其他與牙齒移動相 關(guān)的項(xiàng)目的形狀或位置。能夠重新計(jì)算和/或示出實(shí)際力以顯示修正形狀和/或位置的修 正力。
[0111] 例如，如果牙科器具實(shí)現(xiàn)期望的結(jié)果、治療目標(biāo)或模型，則能夠根據(jù)新的限制重新 計(jì)算點(diǎn)接觸力的所期望的位置，所期望的方向和/或所期望的相對大小。如果不符合期望 的結(jié)果，也能夠重新創(chuàng)建不同的形狀的牙科器具。
[0112] 在798處，設(shè)計(jì)矯正器的結(jié)構(gòu)元件包括考慮了材料性質(zhì)的最佳部件，以傳遞期望 力。一旦判定了在牙齒上的力和/或力的力矩，就能夠呈現(xiàn)在用戶界面上（例如，力和/或 力的力矩能夠被呈現(xiàn)為示出期望力的方向和/或大小的矢量箭頭）以及可能對用戶有用的 關(guān)于力的其他信息。
[0113] 虛擬確定作用在牙齒和牙科器具上的力能夠是有益的，原因包括：利用現(xiàn)實(shí)世界 的力的信息、牙齒數(shù)據(jù)和/或其他結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)來計(jì)算牙科器具的放置位置和/或可能的形狀、 或其他的器具特征，而不需要實(shí)際檢測實(shí)際患者或成組患者的這些所有重復(fù)項(xiàng)目。結(jié)果可 包括更準(zhǔn)確地移動牙齒，從而減少治療時間，提高患者的滿意程度以及其他。
[0114] 這些實(shí)施例中描述了足夠的細(xì)節(jié)，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明的一個 或多個實(shí)施例。應(yīng)理解，可以利用其它實(shí)施例，可以在不背離本發(fā)明的范圍內(nèi)，做出工藝、電 氣和/或結(jié)構(gòu)改變。
[0115] 應(yīng)該理解，各種實(shí)施例示出的元件此處能夠被增加、更換、組合和/或去除，以提 供本發(fā)明的附加實(shí)施例。在本圖中提供的元件的比例和相對尺寸是旨在示出本發(fā)明的實(shí)施 例，而不應(yīng)作為限制。
[0116] 此處使用的"一"或"一些"物體能夠指一個或多個這樣的物體。例如，"一些計(jì)算 設(shè)備"是指一個或多個計(jì)算設(shè)備。
[0117] 盡管在這里已經(jīng)描述并示出了特定的實(shí)施例，但本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員應(yīng)該知 道，計(jì)算以實(shí)現(xiàn)相同技術(shù)的任何布置能夠被代替以用于示出的特定實(shí)施例。本發(fā)明旨在涵 蓋公開的多種實(shí)施例的任何和所有修改和變型。
[0118] 應(yīng)該知道，上述描述以說明性方式進(jìn)行，不作為限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員審閱上述描 寫后，不特別在此處描述的上述實(shí)施例的結(jié)合和其他實(shí)施例對本領(lǐng)域技術(shù)人員將變得顯而 易見。
[0119] 本發(fā)明的多種實(shí)施例的范圍包括：使用了上述結(jié)構(gòu)和方法的任何其他的應(yīng)用。因 此，本發(fā)明的多種實(shí)施例的范圍應(yīng)該參考附加的權(quán)利要求判定，伴隨與權(quán)利要求賦予的范 圍同等的完整范圍。
[0120] 在上述詳細(xì)描述中，為使本發(fā)明簡明，在圖中所示的實(shí)例實(shí)施例中多種功能被組 合在一起。這種發(fā)明的方法不應(yīng)解釋為，反映本發(fā)明的實(shí)施例需要比每條權(quán)利要求中明確 表達(dá)的更多技術(shù)特征的意圖。
[0121] 相反，如以下權(quán)利要求所反映，發(fā)明的主題少于單獨(dú)公開的一個實(shí)施例的所有技 術(shù)特征。因此，將以下權(quán)利要求并入詳細(xì)描述，每個權(quán)利要求本身作為一個單獨(dú)的實(shí)施例成 立。
【權(quán)利要求】
1. 一種使用計(jì)算設(shè)備實(shí)施的方法，該方法虛擬地確定作用在牙齒上的力，該方法包 括： 接收包括牙齒數(shù)據(jù)的初始正畸數(shù)據(jù)（IOD); 從所述IOD創(chuàng)建一組虛擬牙齒； 接收牙科器具信息，該牙科器具信息包括牙科器具的材料性質(zhì)和特征中的至少一個材 料性質(zhì)或特征； 將由所述牙科器具信息形成的牙科器具虛擬地放置到所述一組虛擬牙齒上；以及 基于來自所述IOD的信息和所述牙科器具信息，判定施加到所述牙齒的一個或多個 力。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述方法包括：基于所述牙科器具的材料性質(zhì)、特 征以及口腔的特征，通過反復(fù)地虛擬檢測并調(diào)整所述牙科器具的幾何形狀和位置，以達(dá)到 將牙齒移動到第一階段牙齒位置的期望力，從而設(shè)計(jì)最佳的所述牙科器具，以實(shí)現(xiàn)用于將 所述牙齒移動到所述第一階段牙齒位置的期望結(jié)果。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，還包括：通過用戶界面顯示施加到一顆或多顆牙齒的所 述一個或多個的力以及期望力。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，還包括：將一個或多個期望力與相對應(yīng)的預(yù)估的實(shí)際力 比較，并且經(jīng)由用戶界面顯示所述結(jié)果。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，期望力和預(yù)估的實(shí)際力包括以下中的至少一個：牙 齒和牙科器具之間接觸的點(diǎn)、所述牙科器具的點(diǎn)接觸力的相對大小、在所述牙科器具上的 應(yīng)力的量，以及所述牙科器具的獨(dú)立接觸。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，治療方案具有復(fù)數(shù)個牙科器具，并且其中，所述器 具包括矯正器和附件。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，判定期望力的參數(shù)包括來自患者的口腔、正畸操作 訓(xùn)練模具數(shù)據(jù)和掃描得到的所述牙科器具數(shù)據(jù)中至少一個的數(shù)據(jù)。
8. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述牙科器具的材料性質(zhì)和特征包括：所述牙科器 具的厚度、在所述牙科器具中的陷窩，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)和用于構(gòu)造所述牙科器具的材料的強(qiáng)度。
9. 一種用于虛擬確定作用在牙齒上的力的系統(tǒng)，包括： 處理器； 存儲器，該存儲器具有可由所述處理器執(zhí)行的指令，用于： 接收患者的牙齒的初始正畸數(shù)據(jù)（IOD); 基于代表治療方案的所述IOD，確定所述牙齒的虛擬目標(biāo)牙模型； 確定在所述治療方案中利用的一個或多個虛擬創(chuàng)建的牙科器具； 計(jì)算所述牙科器具的一個或多個期望力的參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)所述治療方案的特定段的最終 位置；以及 預(yù)估由所述虛擬創(chuàng)建的牙科器具產(chǎn)生的施加到一顆或多顆牙齒的實(shí)際力，并且驗(yàn)證所 述虛擬創(chuàng)建的牙科器具將期望力的參數(shù)施加到所述一顆或多顆牙齒。
10. 如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述期望力的參數(shù)和預(yù)估的存在的實(shí)際力包括： 所述牙科器具的點(diǎn)接觸力的相對大小、在所述牙科器具上的應(yīng)力的量和所述牙科器具的獨(dú) 立接觸中的至少一個。
11. 如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述點(diǎn)接觸力的相對大小作為示出方向和大小 的力和力矩矢量箭頭被顯示在用戶界面上。
12. 如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，在所述牙科器具上的所述應(yīng)力的量作為色度被 顯示在用戶界面上。
13. 如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述牙科器具的所述獨(dú)立接觸被顯示為箭頭。
14. 如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，呈現(xiàn)在所述虛擬創(chuàng)建的牙科器具上的所預(yù)估的所 述實(shí)際力被顯示在用戶界面上。
15. 如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫包括以下中的至少一個： 牙齒形狀、器具形狀、器具特征、固定材料特征、牙齒結(jié)構(gòu)和口腔結(jié)構(gòu)。
16. -種非暫時性的計(jì)算設(shè)備可讀介質(zhì)，該介質(zhì)具有可執(zhí)行的指令，該指令能夠由處理 器執(zhí)行，以使所述計(jì)算設(shè)備進(jìn)行一種虛擬確定作用在牙齒上的力的方法，該方法包括： 接收牙齒的初始正畸數(shù)據(jù)（IOD); 接收治療方案的期望的牙齒位置，該治療方案用于包括在所述IOD中的所述牙齒； 計(jì)算期望力和期望的力矩，以施加到所述牙齒，從而達(dá)到所述期望的牙齒位置；以及 設(shè)計(jì)優(yōu)化的牙科器具形狀和位置，以使所述牙齒移動到所述期望的牙齒位置。
17. 如權(quán)利要求16所述的介質(zhì)，其中，設(shè)計(jì)優(yōu)化的牙科器具形狀和位置包括： 計(jì)算由所述牙科器具施加到所述牙齒的預(yù)估的實(shí)際力和力矩； 對所述期望力和力矩與所預(yù)估的所述實(shí)際力和力矩進(jìn)行比較；以及 基于所述比較，反復(fù)地虛擬檢測和調(diào)整所述牙科器具，以試圖達(dá)到將特定牙齒從初始 位置移動到期望的位置的所述期望力和力矩。
18. 如權(quán)利要求17所述的介質(zhì)，還包括： 通過所述用戶界面顯示所述期望力和所述期望的力矩；以及 通過所述用戶界面顯示由所述牙科器具施加到所述牙齒的所預(yù)估的所述實(shí)際力和力 矩。
19. 如權(quán)利要求17所述的介質(zhì)，其中，如果沒有獲得所述期望力和力矩，則所述用戶利 用所述用戶界面修改所述牙科器具的位置、形狀和方向中的一個。
20. 如權(quán)利要求16所述的介質(zhì)，其中，計(jì)算位置、形狀和方向中的新的一個，并且通過 所述用戶界面將位置、形狀和方向中的所述新的一個建議給用戶。
【文檔編號】A61C19/04GK104093375SQ201380007617
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2013年2月1日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月2日
【發(fā)明者】瓦季姆·馬托夫, 伊戈?duì)枴しɡ陆芊? 巴斯琴·佩森蒂, 謝爾蓋·哲恩, 康斯坦丁·滕茲恩 申請人:阿萊恩技術(shù)有限公司