计算机化的正畸诊断以及正畸矫治器发放器的制作方法

专利名称：计算机化的正畸诊断以及正畸矫治器发放器的制作方法
背景技术：
本发明涉及一种装置，用以诊断各种正畸问题。建议或取消治疗，并且，如果适当的话，测量牙齿的尺寸，并向病人发放一个治疗用的正畸矫治器以及发出各项指示。
在世界的许多地区，对排列不整齐的牙齿进行适当正畸治疗是办不到的，并且如果办得到的话，就需要由一名在本领域中受过专门训练的、有资格的牙科医生来作出诊断，并且对大多数病人来说，通常是费用高昂的。然而，排列良好的牙齿对预防颞下颌关节疾病、牙龈疾病、蛀牙，牙齿的松动和缺失等方面来说是极端重要的。
由本诊断与发放装置的发明人所发明的各种型号和尺寸的预制的牙齿矫正治疗装置，如果配戴得当的话，就能矫正大多数的咬合不齐的牙齿。在矫正多种类型(特别是从6岁的儿童到成年人)的牙齿排列不整齐的情况中，这些装置已经被证明是有效的。这些装置也已经显著地降低了提供正畸治疗所需的费用，传统上，这样的治疗需要就诊多次，以便对安装在病人口腔里面的复杂的矫治器进行调整。
一个问题是，虽然这些正畸矫治器是可得到的和有效的，它们仍然需要针对某一种咬合不齐的可用性作出透彻的诊断，并且针对一个特定的病人来确定适当尺寸的正畸矫治器。在世界的许多地区，由于那里缺乏可用的牙科设备，对病人来说，这样的诊断是难以实现的，甚至是不可能的。另一个问题就是，在世界上的偏远地区，在最好的情况下，针对一次诊断和治疗的结帐步骤以及获得支付款项可能是很困难的。一种能够提供综合诊断，在适当的情况下发放矫正治疗装置，用适当的语言给出指示，并且能够具有一种让病人向各项服务以及向有待于获得补偿的各项服务的提供者支付费用的有效途径的装置将是有利的。
本发明就是为了提供一种方法与装置，用以诊断和发放标准化的正畸矫治器。
本发明的装置包括一个外部保护壳，其上具有一个用户接口，用以接收来自该装置的用户的信息，以及向用户传递信息。本装置还包括一部或多部数码相机，例如一部电荷耦合器件或CCD照相机，这是一种超高分辨率类型的数码相机。可以从松下工业照相机部，美国楚利公司，数据单元图像制造公司，JVC，索尼电子公司以及伊斯特曼柯达公司等处买到CCD数码相机。类似地，可以从伊斯特曼柯达公司，数据单元公司，美国东芝公司，以及卡尔蔡斯公司等处买到超高分辨率视频设备。这些照相机最好能移动，以便能够从两个或多个视图获得面部的图像以及5种口腔内的牙齿视图。另一种不太希望采用的方法就是配备静止照相机，并且让病人改变他们的位置，以便获得适当的各种视图。这些照相机或者拍摄病人的面部和口部的活动的数字视图，或者拍摄含有类似信息的静止数字视图。
对数字信息进行处理，以便获得下列信息乳齿或恒齿的存在或缺失，牙列拥挤与变位的程度，牙龈组织的状况，前牙与后牙的角度，严重蛀牙的出现以及牙弓长度的缺失，基于上、下中央门齿的尺寸的全部牙齿的尺寸，过度咬合，过度突出，开式咬合，颌部关系，臼齿关系，间隙，颏外牙的出现，交叉咬合，反咬合的出现，中线排齐，大笑期间的树胶肿状笑肉(gummy smile during highsmile)，面部高度，口腔的最大开度，针对拥挤程度而出现的牙弓空间量，前牙的变色，临床门齿齿冠的长度，以及面部轮廓的图样，其中包括唇、鼻、上下颌畸形或者相对于其他面部结构的后缩。
计算机还向病人询问几个问题，涉及姓名，地址，年龄，性别，身高，兄、姐和双亲的身高，以及其他相关的家族特征。本装置以两种不同方法中的一种来处理这些信息。第1种方法是计算机部分就上述的病人的面部与牙齿的各项特征，并结合年龄、性别、身高以及其他家族模式，通过一个逻辑的判决序列来决定拒绝或接受该病人作为该正畸矫治器的一个可行的候选者。第2种分析方法是让计算机比较从病人面部和口部拍摄的数字图像的各种视图，并把这些(视图)跟其他病人的、计算机所能比较的、表明接受或拒绝的程度的数百张视图加以比较。在一个有序的序列中，每一种特征被判定为接受或拒绝，直到就该病人是否可以作为施行此项专门技术的一个可行的候选者作出最后决定为止。
若该病人被接受，则照相机对牙齿进行测量，并在计算机图像上试戴各种尺寸的正畸矫治器，以确定适当型号的正畸矫治器及其尺寸。正畸矫治器的型号取决于出现在口腔中的牙齿，并且其尺寸取决于对上和/或下恒门齿的测量(结果)。正畸矫治器被自动地发放，并且针对病人的专门的指示被打印出来，其内容包括每天所配戴的型号，主动治疗应持续多长时间，为了保持矫正作用，应当如何配戴相同的正畸矫治器，以及需要配戴多长时间。还可以用打印的图画来表示，当正畸矫治器的配戴可以逐渐地取下来时，以及最后不继续配戴时，牙齿将会变成甚麽样子。此项信息结合于病人的年龄，配戴正畸矫治器时正在冒出的恒齿的数目，特别是当它应用于先天性过度咬合、覆盖和牙列拥挤等症状时，咬合不齐的严重程度。
关于诸附图

图1是本发明的方法与装置所使用的一种正畸矫治器的一份透视图。
图2是根据本发明而构成的一种正畸诊断和正畸矫治器发放器的一份透视图。
图3是关于本发明的装置的工作(原理)的一份简化的概略图，图4-11是本装置用于大约5-8岁的年龄范围的病人时的诊断步骤的一份流程图。
图12-22是本装置用于大约7岁以上的年龄范围的病人时的诊断步骤的一份流程图。
图1表示一个正畸矫治器10，其细节在我的好几项专利中已经公开，包括示例性的美国专利第3，898，736号；第3，939，598号；第4，073，061号；以及第5，037，295号。根据特定病人的牙齿大小、牙齿间隔，以及牙齿的排齐状况，以不同的标准化尺寸来生产这些正畸矫治器。也根据存在于口腔之中的后面的牙齿的数目，以不同的样式来提供这些正畸矫治器。一般地将它们设计成适合于5到7岁、8到12岁，以及成年人。每一种型号都有若干种分等级的尺寸，以便适应任何人群中的大多数。本发明旨在提供一种方法和装置，用以诊断特定病人的正畸需求，选择用以矫正正畸状况的适当的正畸矫治器及其尺寸，并且发放所选定的正畸矫治器。
图2表示根据本发明的一个实施例而构成的一种装置20的一份视图。本装置包括一个外部保护壳21，它可以采取任何数目的配置和结构，但是必须是一种相对地牢靠和安全的结构，以避免该装置里面的物品被盗或者乱改该装置。例如，外壳21可以是一种通过焊接或用螺钉固定而成的钢结构，以便将本装置的其余部分包容在外壳里面。
一个用户接口22被安置于外壳21的一个外表面之上，以便由用户操作本装置20。用户接口22包括一个数据输入表面24，用户可以通过它输入为正确地操作本装置所需的信息。用户接口22还可以包括一个显示器26，例如一个发光二极管(LED)或液晶(LCD)显示器，用以将信息从本装置传递到用户那里。数据输入表面24可包括用于人工数据输入的多个字母和数字输入键，或者可以是一个触摸屏或其他合适的结构。
装置20还包括安装在外壳里面的诊断硬件40。该硬件40适用于从用户的口部收集数据，并将该数据发送到装置20的内部电子电路中去。在一个实施例中，诊断硬件40包括一个安装于外壳21之上的视频或数字的静止照相机42，用以对用户的面部和口部拍摄一系列的视频图像或照片。照相机42最好是通过硬件接线连接到装置20的内部电子电路，以便向其发送为诊断该特定用户的正畸需求所需的视频图像信息。
一个下巴支撑部件44以及一个颏支撑部件45被定位于外壳21上面靠近照相机42的地方，以便在使用装置20来获得精确的诊断时能适当地定位病人的头部并保持静止。外壳21还可以包括一张座椅46，当进行诊断时可以让病人坐在它上面。
有必要让照相机42从多种角度来获得病人的面部和牙齿的各种静止数字图像，或者各种连续的视频数字图像。这些图像应当包括牙齿的咬合视图以及从唇和颊面方向观察的视图。最好是这样来拍摄图像，使得本装置能测定面部的对称性、面部的长度、轮廓和唇的外形、下巴和鼻的外形，以及该病人面部的可能的其他的必要的各方面，以及门齿的内远侧间宽度，以便提供适当的和完整的诊断。
在一个实施例中，装置20可以提供(或者在其附近放置一个供纸器来提供)一种专门的校准纸，用户将其润温之后，置于上前牙齿之上。这使装置20能够计算出适当的正畸矫治器尺寸。在另一个实施例中，在不使用这种校准纸的条件下，数码相机的自动聚焦可以计算出牙齿的尺寸。
装置20在外壳21里面还包括一个存放箱(未示出)，用以保存适量的不同尺寸的预制的正畸矫治器10。装置20在外壳21中还包括一个发放机构(未示出)以及一个发放槽54，用以向用户发放适当的正畸矫治器。
在另一个实施例中，本发明的装置20可以仅用于诊断各病人的正畸需求和要求，因此不包括一个装满正畸矫治器10的存放箱，也不包括一个发放机构或者发放槽54。
在另一个实施例中，本装置20在外壳21中还纳入了一个可由用户使用的付费装置60。在不离开本发明的范围的前提下，付费装置60可以采用多种不同的结构和配置。付费装置60最好适用于能接受一张具有业界所熟知的一根磁条的信用卡或转帐卡。
图3表示本装置20的电子电路的一份简化的概略图。病人将信息输入到用户接口22之中。该接口可以包括一个键盘24，它将数据发送到预编程的电路以及电子装置51。一旦病人提供了所有必要的信息之后，电子装置51就向用户接口22的显示器26发送数据，以便跟病人进行通信。因此，电子装置51向照相机42发送信息，以便拍摄病人的口部、牙齿和面部的各种数字图像。必要时，电子装置还可以连续地询问各种问题，或者指示病人如何移动，以便获得所有的适当的视频图像。
随后，照相机42将代表对口部和面部拍摄的诸图像的各种数字信号发送到预编程的电子装置51。电子装置基于数字图像、预编程信息以及由病人输入的信息，进行必要的计算和诊断。诊断一旦完成，电子装置将通知病人，他们是使用正畸矫治器进行治疗的候选者，或者他们被拒绝。经由一份硬拷贝例如一份打印输出55或者经由用户显示器26，向用户提供关于使用方面的各项指示。电子装置还发出一组信号，以便通过槽54来发放适当的正畸矫治器，并且从转帐卡中扣除适当的费用或经由信用卡支付费用。
正如专业人士所了解的那样，图3是表示装置20的各个部件和部分如何互相关联的一份非常基本的概略图。在不离开本发明的范围的前提下，本装置的结构、用于诊断正畸问题以及用于装置20的运行的硬件和软件的特定的构成和配置可以大不一样。
计算机化的正畸诊断软件的两部分被使用第1部分是根据下颚恒门齿以及某些上颚恒门齿是否充分冒出，来对大约5到8岁的儿童进行诊断；第2部分是，对从7或8岁直到成年人进行诊断，包括那些多数上、下恒门齿都已充分冒出的病人。
在开始进行病人的诊断分析之前，本装置被这样编程，使之能向病人提问并从病人那里接收某些信息，并在作出诊断之前向病人发布关于这种诊断与治疗方式的潜在危险和限制的信息。本装置被这样编程，使之仅在被一个成年人所接受的前提下，才进行诊断以及发放一种正畸矫治器。随着诊断的进行，根据从数字图像所得到的某些有疑问的诊断信息，可以向家长征询是否愿意进行(某种治疗)的问题。可以向病人给出某些信息，例如可能的蛀牙或者牙弓长度的缺损，并且给出要首先处理某些事情、并在做完这些事情之后再来(就诊)的建议。必要时，本装置甚至能提醒病人去求助于本地区的牙科医生。
可接受的尺寸参数，诸如跟性别和年龄有关的面部高度、颌部关系、过度咬合、覆盖或牙列拥挤的程度，以及对乳臼齿的测量将在软件中使用，以帮助适当的诊断以及病人对治疗的可接受性，并确定估计的疗程长度、成功的程度，以及保持时间的长短。
上面已经显示和说明了一个预先形成的实施例，在本发明的范围内，可以对诊断原则进行修改、改变或添加，以及对诊断和程序的效率和完整性作出其他改变，这对专业人士来说，将是显而易见的。也可能以如上所述的相同方式，发放单一尺寸的或者一物多用的正畸矫治器。作者指望这样的修改和改变都被所附的权利要求书所覆盖。
权利要求
1．一种用于对一个病人的口腔的正畸状况进行诊断的装置，该装置包括一个外壳；一个被设置在外壳上面的用户接口，它适用于向病人提供信息并从病人那里接收信息；被置于外壳里面的诊断硬件包括至少一部数码相机，它适用于从多个角度拍照病人的牙齿和口腔的图像；用代表(大量)样本的正牙状况的统计数据进行预编程的电子电路，统计数据用于跟由诊断硬件所收集的、代表病人的正牙状况的、并且被发送到所述电子电路的实际数据进行比较，该电子电路适用于诊断出病人的正畸状况是否可矫正的；以及用以发布指示的装置，它经由用户接口将诊断结果通知病人、并指示如何去矫正正畸状况。
2．根据权利要求1所述的装置，其中，至少一部数码相机安装在外壳里，并且它相对于外壳中的预编程部分是可移动的，以便拍摄多幅图像。
3．根据权利要求1所述的装置，其中，该至少一部数码相机相对于外壳来说是静止的，并且病人移动以获得多种角度。
4．根据权利要求1所述的装置，其中，用户接口包括一个显示屏幕，用以向病人提供信息。
5．根据权利要求1所述的装置，其中，用户接口包括一个安装在外壳之上的小键盘，用以从病人那里接收信息。
6．根据权利要求5所述的装置，其中，用户接口还包括一个安装在外壳之上的显示屏幕，用以向病人显示信息。
7．根据权利要求4所述的装置，其中，显示屏幕是一个触摸屏，它适用于向病人提供信息，并从病人那里接收信息。
8．根据权利要求1所述的装置，其中，统计数据代表着来自不同年龄、性别以及不同正畸状况的许多病人的典型的多种正畸状况。
9．根据权利要求1所述的装置，其中，统计数据代表着针对一个群体中的每一个人的上下限，或者由本装置诊断出来的各种正畸状况。
10．根据权利要求1所述的装置，其中，统计数据包括各种实际的数字模型，它们代表着来自不同年龄、性别以及不同正畸状况的许多病人的典型的大量的正畸状况。
11．根据权利要求1所述的装置，还包括一个安装在外壳里面的正畸矫治器存放箱，其中存放着多个不同大小的预制的正畸矫治器。
12．根据权利要求1所述的装置，还包括一个正畸矫治器发放器，它适用于能够根据已诊断的病人的正畸状况来选择一个预制的正畸矫治器，并将所选定的预制的正畸矫治器发放给病人。
13．根据权利要求1所述的装置，还包括一个安装在外壳里面的正畸矫治器存放箱，其中存放着多个适用于所有情况的单一尺寸的正畸矫治器，以及适于发放各正畸矫治器的发放器。
14．根据权利要求1所述的装置，还包括一个安装在外壳之上的付费装置，用以从病人那里接收付费信息。
15．根据权利要求14所述的装置，其中，该付费装置包括一个磁卡读出器，用以读出在其上贴有一根磁条的一张付费卡。
16．根据权利要求15所述的装置，其中还对电子电路进行预编程，以便从磁卡读出器那里接收付费信息，并且电子电路还适用于跟用户接口进行通信，以便向病人提供付费信息。
17．根据权利要求15所述的装置，其中，该付费装置适用于从具有一根磁条的一张信用卡中提取费用。
18．根据权利要求15所述的装置，其中，该付费装置适用于从具有一根磁条的一张转帐卡中提取费用。
19．根据权利要求1所述的装置，其中，对电子电路进行预编程，使之至少能诊断病人的下列正畸状况，诸如恒齿的存在或缺失，乳齿的存在或缺失，过度咬合，覆盖，交叉咬合，反咬合，开式咬合，树胶肿状笑肉，牙列拥挤，牙齿转位以及牙齿间隙。
20．根据权利要求19所述的装置，其中，对电子电路进行预编程，以便将每一个病人的实际的正畸状况跟针对每一种正畸状况的统计信息加以比较。
21．根据权利要求1所述的装置，还包括安装在外壳上的一张让病人坐在上面的可调节的座椅，使得病人的口腔和牙齿相对于诊断硬件能适当地定位。
22．根据权利要求1所述的装置，还包括安装在外壳上的一个支撑，使得病人的口腔和牙齿相对于诊断硬件能适当地定位。
23．根据权利要求22所述的装置，其中，该支撑包括一个下巴托架和一个颏托架。
24．一种用于诊断病人的正畸状况的方法，本方法包括下列诸步骤提供一部诊断装置，它具有诊断硬件，包括至少一部数码相机，它适用于拍摄病人的牙齿和口腔的多幅图像；在该装置上提供一个用户接口，以便向病人显示信息，并从病人那里接收信息；提供在该装置里面的电子电路；用代表(大量)样本的正畸状况的统计数据对电子电路进行预编程；让病人相对于诊断硬件进行定位；从诊断硬件拍摄多幅代表该病人正畸状况的实际数据的病人的牙齿以及口腔的图像；将实际数据跟在电子电路中预编程的统计数据加以比较；经由该装置确定病人的正畸状况是否可矫正的；并从本装置向病人发出指示，告诉病人如何矫正由本装置所诊断出来的正畸状况。
25．根据权利要求24所述的方法，还包括下列诸步骤在本装置里面存放多个预制的正畸矫治器，从多个预制的正畸矫治器中选择一个，将选定的预制的正畸矫治器发放给病人并给以指示，使病人能正确地配戴，以便矫正由本装置诊断出来的正畸状况。
26．根据权利要求24所述的方法，其中的诊断步骤还包括通过本装置的用户接口来确定病人的年龄，随后，根据病人的年龄，进入电子电路的第1或第2诊断程序。
27．根据权利要求26所述的方法，其中的诊断步骤还包括诊断病人的正畸状况，其中至少包括乳齿的存在或缺失，恒齿的存在或缺失，过度咬合，覆盖，开式咬合，交叉咬合，反咬合，牙齿间隙，牙列拥挤以及牙齿转位，并将病人的每一种正畸状况跟针对每一种各自的正畸状况的预编程统计数据的一个对应的部分进行比较，并确定病人的每一种正畸状况是否可矫正的。
全文摘要
一种用于诊断一个病人的正畸状况的方法和装置。本装置包括一个外壳以及安装于外壳之上的用以跟病人进行通信的一个用户接口。本装置还具有诊断硬件,其包括至少一部置于外壳里面的数码相机,它适用于拍摄病人的牙齿和口腔的多幅图像。本装置还具有电子电路,用统计数据对它进行预编程,用以跟由诊断硬件所收集的、并发送到电子电路的实际数据进行比较。本电路还适用于诊断该病人是否具有可矫正的正畸状况。本装置还适用于向病人发出关于接受适当的正畸矫正治疗的指示。本发明的方法包括提供一种装置,它适用于拍摄该病人的牙齿和口腔的各种数字图像。电子电路对各种数字图像进行分析,并且跟在本装置中预编程的统计数据进行比较,以便诊断该病人是否具有可矫正的正畸形状况。本方法还包括下列诸步骤:将他们的正畸状况是否可矫正这一情况通知病人,并指示病人如何矫正已被诊断的正畸状况,以及发放一个适当的正畸矫治器。
文档编号A61C7/14GK1280474SQ98811767
公开日2001年1月17日 申请日期1998年10月28日 优先权日1997年10月30日
发明者伊尔O·博格森 申请人:奥色坦公司