用于牙科治疗计划的软件和方法

专利名称：用于牙科治疗计划的软件和方法
技术领域：
本发明通常涉及正畸领域，并且更具体地说，涉及正畸治疗计划 和器械的计算机自动开发。
背景技术：
对病人进行正畸治疗的基本目的是使病人口中的病人牙齿复位 或者重新排列到下述位置，在该位置它们一起最佳地起作用并且占据了用 于定义一对相对平面和协作平面或者几乎平的平滑弓的相对位置和方向。 当处于最佳或者理想位置时，上颚牙齿的上颌弓和下颚牙齿的下颌弓这两 个牙弓沿着下述表面与相对弓的牙齿啮合，所述表面通常是平坦的或者略 微向上的凹形并且通常将其称为咬合平面。应用于已被诊断为牙齿不能充分地接近理想位置而需要正畸矫 治的病人的治疗包括初始或者粗的过程以克服牙齿位置的较严重缺陷，继 之以设计为使牙齿尽可能或者实际接近它们的理想位置的最终治疗。粗治 疗通常包含通过使用正牙医生所执行的多个认可技术中的任何一个来使某 些牙齿移动，并且有时包含诸如口腔外科医生拨出某些牙齿或者对病人的 颚执行外科手术这样的过程。在最终治疗中，正牙医生将器械施加到病人的牙齿上以将不断的 力作用于病人牙齿上以逐步地推动它们朝着它们理想位置的方向。最普通 的但不是唯一类型的器械是由托槽和弓丝所组成的一组牙套。这类器械的 应用通常包括利用将粘合剂施加到牙齿上或者将带子固定到牙齿周围而将托槽附加在牙齿上。每个托槽通常提供有弓丝通过其进行延伸的槽。 一个 弓丝是为上牙提供的并且一个是为下牙提供的。典型地，托槽中的槽具有 矩形横截面并且弓丝具有矩形横截面。安装在托槽的槽之中的弓丝通过托 槽使牙齿互连并且使力作用于牙齿上以使它们朝着正牙医生所预想的最终 位置平移或旋转。在一般的牙科过程并且更具体地说在正畸过程中，需要病人牙齿 的模型以便在例如牙套、齿冠、齿桥等的设计过程中做出治疗决策并且可 对牙科过程进行监控。特别重要的是对相对颚上的牙齿之间的距离与空间 关系的了解。需要了解相对颚上的牙齿的位置以及牙齿之间的距离的牙科过 程通常使用在下文中被称为"牙科模型"的牙齿模型。典型地，使用石膏 牙科模型，该石膏牙科模型是通过将石膏铸模成由适当模具中的牙齿所形 成的反面印模。然而，牙科模型可以是由任何适宜材料制成的。然而，该方法具有许多主要缺点。第一，在咬合状态下很难看到 上下颚的相对牙齿的面对表面之间的关系。第二，在牙科模型中移动牙齿 或者增加牙齿或者改变牙齿的构成时，不容易看得见受影响牙齿是否影响 了咬合。第三，牙科模型所提供的与相对颚中的相对牙齿的接近度有关的 信息典型地仅仅是在咬合状态下相对牙齿的某些点是否接触。当改变牙科 模型的一个或多个牙齿时，为了能够达到牙齿的最佳闭合，需要对受影响 牙齿进行物理建模这样的相当长且烦人的处理以便确保在咬合状态下相对 颚上的相对牙齿之间很相配。已认识到，在正畸器械的设计和应用的过程中理想设计的且安装 的正畸器械将，例如，在最初收纳下述预成形弓丝的位置处呈现出托槽的 狭缝，所述预成形弓丝弹性变形以将矫治力作用于牙齿上以推动它们朝着 它们的最终位置的方向。当处于它们的最终位置时，理想设计的器械的弓 丝不再弹性变形，并且不再将力作用于牙齿上。现有技术的某些问题阻碍 了实现该目的。现有技术所呈现出的一个问题是设计并制造出当前正畸产品以
使骨骼结构正常。其结果是，正牙医生面临必须选择他们认知到什么托槽 和弓丝具有与特定病人所需的最接近的设计，并且为了治疗该病人必须修改设计。当最初安装器械时执行一些修改，但是在治疗病人的过程中需要 几乎不可避免的修改。该修改采取替换托槽的形式，但是随着治疗进行， 最通常需要对弓丝进行周期性弯曲和再成形。因此，对病人的治疗变为手 动反馈系统，在该系统中正牙医生对病人的治疗进展进行监控，并且此后 通常通过使弓丝弯曲来对器械进行重调，以对施加到牙齿上的力进行校正 以将牙齿带到它们的终了位置，该位置不是理想的。其结果是，病人在下 述时段内要受到治疗，所述时段长于如果器械初始为最佳设计时所需的时 段。此外，正牙医生要完成治疗所需的时间比如果对器械的修改是不必要 的情况要大若干倍。因此，正牙医生能治疗更少的病人并且治疗病人或者 正牙医生的成本增加了。在现有技术中器械与牙齿的连接点的位置也呈现出问题。典型
地，将托槽绑到牙齿上并且此后通过安装弓丝而互连。由于正牙医生仅具 有牙齿的最终位置或者放置托槽以使牙齿移动到那些最终位置情况下的思 维影像，因此当牙齿处于它们错位咬合位置时执行该过程。为了更有效地 使用器械并且更容易地清洗牙齿，正牙医生喜欢使托槽和弓丝与齿龈远离。 然而，如果将它们放置到靠近齿尖，那么当牙齿接近它们的最终位置时它 们妨碍相对弓的牙齿。阻碍对病人的理想正畸器械的选择或设计的现有技术的另一问 题是很难达到牙齿的理想最终位置的表示。正牙医生典型地制作病人嘴的 模型并且利用该模型以及X射线的帮助来确定治疗以使牙齿移动到最终牙 齿位置。该处理是费时的并且呈现出误差和错误源。根据测量并且基于正 牙医生的判断，选择器械部件以实现处方治疗。实际上，在大多数情况下 对病人的治疗具有比学科更多的技术，其结果是从劣到极好并且通常是变 化的。—些人已认识到需要定制制造的正畸器械并且使用自动设计技 术，同时其他人鉴于缺少对该技术的实际定制器械制造以及自动器械设计 系统的认知而提倡依照标准部件和手动技术。对自动定制器械设计系统的开发遇到了一些困难。这些困难包括 开发下述自动系统的任务，所述自动系统包括可靠且有效的用于自动确定 牙齿的理想最终位置的决策算法及技术。此外，这些困难包括达到对自动器械制造设备所有效生成的器械几何结构的明确表示。此外，现有技术没 有提供根据器械设计而精确地制造出各不相同的器械的方式。自动设计和 制造正畸器械过程中的附加问题在于很难考虑到下述专业认定参数和标准 来设计定制设计系统，所述专业认定参数和标准是多年来从实践和临床正 牙医生的知识和阅历所取得的并且诊疗是基于此的。在Am. J, Orthod. Oral. Surg. 31:297-304 (1945)和32:285-293 (1946)中Kesling描述了用于完成正畸治疗的牙齿定位器。在Warunek等 人(1989)的J. Clin. Orthod. 23:694-700中描述了利用硅树脂定位器来对病 人牙齿进行综合正畸重排。用于完成并保持牙齿位置的透明塑料保持器是 Raintree Essix，Inc.,New Orleans,La, 70125以及Tru-Tain Plastics,Rochester, Minn. 55902大批供应的。在美国专利Nos. 5,186,623、 5,059,118、 5,055,039、 5,035,613、 4,856,991、 4,798,534、以及4,755,139中描述了正畸定位器的制 造。描述了牙科定位器的制造和使用的其他公开包括Kleemann和 Janssen (1996) J Clin. Orthodon. 30:673-680; Cureton (1996) J Clin. Orthodon. 30:390-395; Chiappone (1980) J Clin. Orthodon. 14:121-133; Shilliday (1971) Am. J. Orthodontics 59:596-599; Wells( 1970)Am. J. Orthodontics 58:351-366; 以及Cottingham (1969) Am. J. Orthodontics 55:23-31 。 Kuroda等人(1996)的Am. J. Orthodontics 110:365-369描述了 用于对石膏牙科模型进行激光扫描以生成该模型的数字图像的方法。还参 见美国专利No. 5,605,459。受让给Ormco公司的美国专利Nos. 5，533，895、 5,474,448、 5，454. 717、 5,447,432、 5,431,562、 5,395,238、 5,368,478、以及5,139,419描述了 用于对牙齿的数字图像进行操作以设计出正畸器械的方法。美国专利No. 5,011,405描述了用于使牙齿数字成像并且确定正 畸治疗的最佳托槽位置的方法。在美国专利No. 5,338,198中描述了对建模 的牙齿进行激光扫描以生成三维模型。美国专利No. 5,452,219描述了用于 对牙齿模型进行激光扫描并且对牙齿模型进行碾磨的方法。在美国专利Nos. 5,607,305和5,587,912中描述了对牙齿轮廓的数字计算机操作。在美国专利 Nos. 5，342，202和5,340,309中描述了对颚进行计算机化数字成像。其他感兴趣专利包括美国专利Nos. 5，549，476、 5,382,164、 5,273,429、 4,936,862、 3,860,803、 3,660,900、 5,645,421、 5，055，039、 4,798,534、 4,856,991、 5，035，613、 5,059,118、 5,186,623以及4,755,139。随着功能强大的计算机以及先进计算机辅助设计技术的出现，三 维虚拟牙科模型有助于缓和石膏牙科模型所遇到的问题。通过对牙齿和齿 龈进行扫描并使其数字化可"直接"实现将计算机虚拟牙科模型存储到计 算机上，或者通过利用石膏牙科模型或者反面印模可"间接"实现将计算 机虚拟牙科模型存储到计算机上。在1997年2月6日公布的、PCT申请号 No. PCT/IL 96/00036 、 PCT公开号No. WO 97/03622中公开了后者方法， 在下文中通过参考引入此。然而，没有一个现有虚拟计算机牙科模型可提 供与相对颚上的相对牙齿之间的距离有关的工具。

发明内容
以下发明的某些方面通过提供一种可将数字化的且扫描的牙齿 的数字图像从它们的原始位置操作到最佳位置的软件建模工具来解决这些 及其他问题。该工具可使治疗正牙医生根据对牙齿在建模工具中的移动的 估计来开发治疗计划。软件建模工具通过可使正牙医生对下列项进行调节而在操作牙 齿位置的过程中帮助正牙医生。正牙医生可以通过沿着弓形对牙齿进行调 节来调节笑齿(即人微笑时最明显的前四个牙齿)的位置。正牙医生为了 最佳牙齿放置可以通过下颌来调节下颌中的牙齿空间以及与曲线拟合相对 应的它们的相对位置。正牙医生可以利用横切牙齿的工具，可使他/她对上 下牙之间的调准冲突进行检査。正牙医生可以按照六个不同自由度对各个 牙齿进行调节以将牙齿放置在其最佳位置或者可与其他牙齿更好移动的位 置。正牙医生还具有复查在牙齿处于它们的当前和新位置的情况下的咬合 点的模拟表示的能力以有助于开发治疗计划。软件建模工具还可以通过作为治疗处理一部分的可使他将注释 增加到牙齿上来帮助正牙医生。软件建模工具可以向正牙医生指出哪个牙 齿从其原始位置移动。当正牙医生开发治疗计划时，这可使正牙医生撤消 以及重做牙齿移动。软件建模工具可使正牙医生创建从其原始位置移动到其最终位置的牙齿的动画序列并且将那些动画保存到下述适当文件中，该 适当文件可以被办公室存档乃至作为销售工具给予病人以向他们示出治疗 效果。对于本领域普通技术人员来说，根据上述公开以及其后对各种优 选实施例的更详细说明可显而易见地得知本发明提供了开发正畸治疗计划 的技术的显著发展。在这点上尤其显著的是，本发明提供了下述可能性， 即用于提供正牙医生以模拟牙齿移动并且在开始治疗计划之前对适当调准 进行检查。考虑到下面提供的详细说明可更好地理解各种优选实施例的附 加特点和优点。


参考以下说明和附图可显而易见地得知本发明的这些及进一步 的特征，其中-图1包含示出了对笑弓的调节的软件的代表性屏幕快照；
图2包含示出了向下调节的笑弓的软件的代表性屏幕快照；
图3包含示出了向上调节的笑弓的软件的代表性屏幕快照；
图4包含示出了对下颌槽(mantmugh)的调节的软件的代表性 屏幕快照；图5包含示出了向外调节的下颌槽的软件的代表性屏幕快照；
图6包含示出了向内调节的下颌槽的软件的代表性屏幕快照；
图7包含示出了利用平面移动穿过牙齿的剪辑平面的软件的代 表性屏幕快照；图8包含示出了利用平面移动穿过牙齿的剪辑平面的软件的另 一代表性屏幕快照；图9包含示出了利用平面保持固定并且牙齿移动穿过平面的剪 辑平面的软件的代表性屏幕快照；图10包含示出了利用平面保持固定并且牙齿移动穿过平面的剪 辑平面的的软件的另 一代表性屏幕快照；图11包含示出了利用平面保持固定并且牙齿移动穿过平面的剪 辑平面的软件的另一代表性屏幕快照；
图12包含示出了利用平面保持固定并且牙齿移动穿过平面的剪 辑平面的软件的另一代表性屏幕快照；图13包含示出了利用平面保持固定并且牙齿移动穿过平面的剪 辑平面的软件的另一代表性屏幕快照；图14包含示出了手动操控牙齿的位置的软件的代表性屏幕快昭.
八、、*图15包含示出了上下调节的牙齿的软件的代表性屏幕快照；
图16包含示出了通过前后扭曲所调节的牙齿的软件的代表性屏 幕快照；图17包含示出了通过左右移动所调节的牙齿的软件的代表性屏 幕快照；图18包含示出了移动的咬合一牙龈(Occlusal-Gingival)平动 自由度的软件的特写屏幕快照；图19包含示出了移动的内一外(In-Out)平动自由度的软件的特 写屏幕快照；图20包含示出了移动的近一远(Mesio-Distal)平动自由度的软 件的特写屏幕快照；图21包含示出了移动的旋转(Rotation)转动自由度的软件的特 写屏幕快照；图22包含示出了移动的尖端(Tip)转动自由度的软件的特写屏 幕快照；图23包含示出了移动的转矩(Torque)转动自由度的软件的特 写屏幕快照；图24包含示出了利用相关注释标记的牙齿的软件的代表性屏幕 快照；图25包含示出了利用相关注释标记的交替牙齿的软件的代表性 屏幕快照；图26包含示出了当从右边菜单选择注释时牙齿上的相应注释的 软件的代表性屏幕快照；图27包含示出了高亮显示已从它们的原始位置移动的牙齿的软件的代表性屏幕快照；图28包含示出了高亮显示已从它们的原始位置移动的牙齿的软
件的另一代表性屏幕快照；图29包含示出了对咬合点的模拟的软件的代表性屏幕快照；
图30包含示出了覆盖住当前模型的错位咬合模型的软件的代表
性屏幕快照；图31包含示出了可并排对模型进行比较的软件的代表性屏幕快昭.
'、"，图32包含示出了病人的实际牙齿与计算机模型之间的比较的软 件的代表性屏幕快照；图33包含示出了多级撤消功能的软件的代表性屏幕快照；
图34包含示出了保存动画序列的能力的软件的代表性屏幕快昭.
" 、，图35包含示出了包括有托槽和弓丝的下颌中的牙齿的软件的代 表性屏幕快照；图36A包含示出了治疗首选项的菜单的软件的部分的代表性屏 幕快照；以及图36B包含图36A所示的具有扩展的一些治疗首选项菜单的软 件的部分的代表性屏幕快照。
具体实施例方式申请人:已提议了使用计算机以对病人的牙齿进行建模并且设计 出正畸治疗和器械的系统和方法，在于2003年9月26申请的国际申请Nos. PCT/US2003/030917以及于2000年12月29日申请的国际专利申请No. PCT/USOO/35558中公开了其示例，通过引用的方式将这两个申请整体明确 地并入到这里。这些类型的典型系统提供了下述界面，治疗正牙医生或者 他人可以通过该界面传送治疗和设计首选项及数据。如在这里所阐述的， 本发明提供了可提高上述系统的功能和实用性的对上述系统的改进。遍历包括有计算机实现方法的软件的功能，并且现在参考图1至 3，在拾取笑弧(Smile Arc)图标50时，用户随着笑弧52可在正面看到两个组件(上颌40和下颌42)。笑弧52是通过上颌门牙的BC点所插入的且 从左犬牙开始直至右犬牙所绘制的对称曲线。犬牙56上的两个点是固定的， 然而两个中间点54是灵活的并且可移动。当用户选择可移动控制点54中 的一个并且向上/向下拖放控制点以修改笑弧52时，上门牙将随着该曲线而 向上移动/向下移动。应用内/夕卜(In/out)校正以避免与下部组件的冲突。 以不同颜色显示出笑弧52的定位点56。在微笑时只有人嘴中的一些牙齿是可见的。被称为"笑齿"的这 些牙齿主要是由前面4个上牙组成的。可沿着平缓弧线对这些4个牙齿进 行调节这可给与更好微笑的印象而无需对所有牙齿进行调节。为了确定对 笑齿的调节，软件包包括可使用户沿着弧线型路径对前面4个牙齿进行调 节这样的特征。调节弧线永久地附着于左上和右上犬齿上。被称为该软件 中的笑弧52的调节弧线还包括位于定位点56之间的若干控制点54。这些 控制点54可使用户通过使控制点54在纵向上移动来对笑弧52进行调节。 当控制点54移动时，前面4个上牙也遵循对笑弧52的调节而移动。最初用户通过选择编辑(Edit)然后选择笑弧(SmileArc)而从 工具条或者菜单系统选择笑弧(Smile Arc)图标50。为了使控制点54移动， 用户利用他的鼠标选择笑弧52上的可移动控制点54并且在按下鼠标左键 的同时，拖放控制点54，这依次使相应牙齿移动到新的期望位置。在该点 上用户释放鼠标键并且在它们的新位置对牙齿进行设置。如果需要进一步 调节，那么用户遵循选择控制点54中的一个然后按下鼠标左键这样的相同 过程进行调节。预定限度设置限制了对前面4个牙齿的调节。现在参考图4至6，通过选择编辑下颌槽(EditMantrough)，显 示区变为单层窗。随着下颌槽曲线可见清晰的牙齿。用户可沿着下颌槽(表 示病人的下颌槽)选择一个可用的控制点并且拖放它。当拖动该控制点时， 相应地将修改下颌槽曲线的形状，并且将对下颌42以及上颌40的牙齿进 行修改以反映出那些变化。编辑下颌槽(EditMantrough)示出了 BC线64之间的距离。每 个BC线64将示出诸如31.9 (1.3)这样的距离值。在该示例中31.9是设置 的BC距离并且括号内的值是与初始值的偏离。该软件的编辑下颌槽(Edit Mantrough) i^寺性可使用户改变下颌槽的形状。计算病人牙齿的正畸设置的方法包括计算包括有沿着下门牙的
定点66的对称弓，以使下门牙边缘对准可放置上门牙的最佳拟合颊尖曲线。 该曲线是由中线上的测量距离的点计算的，以从而定义先前贝塞尔曲线控 制柄的源，并且定义作为后面的贝塞尔曲线控制柄的下颌磨牙的中间脸尖。 在美国专利Nos. 6,015,289、 6,244,861、以及6,616,444中描述了利用贝塞尔 曲线控制柄的方法，通过引用的方式将其整体明确地并入到这里。为了改变下颌槽的形状，用户可以通过选择编辑(Edit)然后选 择编辑下颌槽(EditMantrough)而从工具条或者菜单系统选择编辑下颌槽 (EditMantrough)图标60。随着多个牙齿至牙齿距离测量而显示牙齿40、 42以及曲线62。将曲线62固定到两个最后面的牙齿并且在该软件中称其 为控制点(Control Points) 67、 68或者有时为曲率结点的一系列贝塞尔曲 线控制柄可使用户对曲线62进行调节。为了对曲线62进行调节，用户利 用他的鼠标选择控制点67、 68中的一个并且在按下鼠标左键的同时，将控 制点67、 68拖放到新位置，由此改变了曲线62的形状。当曲线62形状变 化时，牙齿40、 42自动地实时遵循曲线62，这可使用户图示地看到曲线 62形状的变化怎样影响牙齿40、 42的位置。控制点67、 68可在横向和/或纵向上移动。预置限度限制了控制 点67、 68可移动的距离。当控制点67、 68移动时，随着两个牙齿相对于 它们的原始位置的移动的距离而显示了就牙齿线64而言更新了的牙齿以及 距离测量。当控制点67、 68移动时，还可以交替颜色连续地显示原始曲线 62'，这可使用户看到与原始位置的偏离。可以将控制点移动设置成相应控 制点67、 68遵循相同但是移动的其对方的镜像以便进行对称调节。或者， 控制点67、 68可以彼此无关以进行不对称调节。现在参考图7和8，剪辑平面功能提供了牙齿的剖视图。平面(剪 辑平面72)用于对牙齿进行剖面。用户可在下述之间切换
方法1:剪辑平面72与屏幕平行&当用户通过利用滑动条/拖动鼠标而 使平面72移动时，组件40、 42将旋转以使平面与屏幕保持平行。
方法2:当前有效的视图，其中剪辑平面72相对于组件40、 42移动。单击"切换侧(Toggle Side)"按钮78将在剪辑平面72的任一 侧上交替示出组件40、 42。
剪辑平面72可以向用户提供牙齿的交互横切。剪辑平面72按照 如上所述的两种模式进行操作。在第一模式中，牙齿40、 42保持固定不动 而剪辑平面72与下颌槽曲线相垂直地移动。在第二模式中，剪辑平面72 与屏幕平行并且保持固定，因为牙齿40、 42绕着平面旋转。为了利用剪辑 平面72，用户从工具条选择剪辑交互作用(Clipping Interaction)图标70 或者从菜单中选择视图(View)和剪辑交互作用(Clipping Interaction)。用 户具有可在任一模式中显示剪辑平面72的表示这样的选择。如果用户选择 观看平面72,那么当平面72移动穿过牙齿40、 42时，在屏幕上动态地显 示平面72的清晰的轮廓图示。滑条79用于使剪辑平面72沿着下颌槽曲线 移动。以除了牙齿40、 42或者根部分所使用的颜色之外的颜色来显示牙齿 40、 42的切面74、 76以可使用户很容易识别出切断面。在第一模式中，在剪辑平面72交互作用之前或者期间牙齿40、 42可以面向任何位置。如果牙齿40、 42的位置妨碍观看横切面74、 76， 那么用户可以选择切换侧(Toggle Side)按钮78，这可使牙齿40、 42显示 于其上的剪辑平面72的侧交替，因此消除了妨碍。现在参考图9至13，剪辑平面72的操作的交替模式使剪辑平面 72与屏幕平行然后使牙齿40、 42移动穿过平面。剪辑平面72的这种操作 模式的优点在于一点也不妨碍剪辑平面72。对于在已调节了牙齿40、 42之 后确定咬入条件和牙齿重叠的用户而言剪辑平面的平行定向也可以是有用 的。与第一操作模式一样，用户可以开启剪辑平面72的图示或者使剪辑平 面72的图示可视。现在参考图14至23，通过选择手动操控(Manual Override) 80， 用户可以双击或者否则选择任何牙齿以得到六个自由度82的图形显示以进 行调节。选择自由度82中的一个并且拖动它可使牙齿方向变化。当用户将 鼠标移动到自由度82上时，将因此示出了提示(tool-tip) 84。从软件包中 的任何地方双击任何牙齿将自动地使用户对功能进行手动操控。手动操控功能可使用户单独地操作牙齿40、 42。为了激活手动 操控功能，用户可以从工具条选择手动操控(Manual Override)图标80或 者从菜单系统选择编辑(Edit)然后选择手动操控(Manual Override)。用 户还可以简单地双击牙齿以从特定牙齿的任何视图进入手动操控(ManualOverride)模式。当已选择了手动操控(Manual Override)的牙齿时，显示 该牙齿的移动的六个自由度82的图解表示。咬合一牙龈(Occlusal-Gingival) 102、内一外(In-Out) 104以及近一远(Mesio-Distal) 106这三个平动自由 度使牙齿沿着直线移动。旋转(Rotation) 103、尖端(Tip) 105以及转矩 (Torque) 107这三个转动自由度使牙齿绕着平移轴转动。通过利用鼠标选 择适当自由度然后在按下鼠标左键的同时对牙齿进行操作来实现牙齿在任 何方向上的移动。通过双击牙齿而使该功能随时可用的优点对于用户而言 有助于使该处理简化并且可以除去必须离开特定功能以开始手动操控 (Manual Override)功能然后必须回到先前功能这样的附加步骤。可以通过手动操控菜单上的检查框86来对六个自由度82的图解 表示进行操作。如图17中的自由度82'的图示可见，仅显示所检查的那些 自由度。通过在菜单上选择"应用对称变化(Apply Symmeiicc Change)" 88 而同时将手动操控应用于两个牙齿上。当己选择时，对牙齿的任何操作将 自动地应用于相应牙齿上，这会导致两个牙齿的对称移动。现在具体参考图18至23，当激活手动操控(Manual Override) 功能时，在所选牙齿上显示牙齿移动的六个自由度82的图解表示。通过用 户所选的图解箭头102-107来表示这些自由度的每一个。当利用鼠标选择了 自由度时，显示包括有对该自由度的说明以及该自由度的相对移动的数值 的提示84。按下鼠标左键可使用户在鼠标移动的方向拖动箭头。这依次使 牙齿移动。当箭头和牙齿移动时，实时更新该自由度的相对移动的数值。 预定限度限制了每个自由度的移动。当到达该移动的限度时，移动停止并 且警告用户该操作将超过最大允许限度。如上面所描述的且在图18至23 中所见的，可调节的六个自由度是咬合一牙龈(Occlusal-Gingival) 102、放 大一縮小(In-Out) 104以及近一远(Mesio-Distal) 106这三个平动自由度 以及旋转(Rotation) 103、尖端(Tip) 105以及转矩(Torque) 107这三个 转动自由度。现在参考图24至26，用户可以将图解链接注释添加到独立的牙 齿上。为了添加或查看注释，用户可以从工具条选择后注释(PostedNotes) 图标90或者从菜单选择编辑(Edit)然后选择后注释(Posted Notes)。 一 旦处于后注释(PostedNotes)菜单，用户可以添加新注释(Add New Note)91，新注释91将提示用户注释标题和摘要，在该摘要中用户可以包括他/ 她想要的与牙齿有关的任何类型的文本信息。为了添加注释，用户在牙齿 上选择锚点位置并且拖动引导线离开牙齿以创建文本框94、 96。然后用户 可以在文本框94、 96中键入文本。在已将注释键入到文本框94、 95之后， 将文本添加到注释列92。 一旦已键入了多个注释，用户可以从可用的注释 列中根据其标题94'、 96'选择注释。现在参考图27和28，主工具条中的"H"按钮46将根据相对于 它们的原始设置而言它们的位置是否变化来对牙齿40、42的颜色进行切换。 在一个方向上所观看到的牙齿移动，当在交替方向上显示该牙齿时，对于 用户而言可能不是显而易见的。如果牙齿的移动非常轻微，那么这尤其如 此。为了帮助用户确定已对哪个牙齿进行了调节，H工具将高亮48显示已 从上次保存的位置移动了的任何牙齿。为了实现高亮显示功能，用户可以 从工具条选择切换变化的牙齿高亮显示(Toggle Changed Tooth Highlighting)图标46或者从菜单选择视图(View)然后选择切换变化的牙 齿高亮显示(Toggle Changed Tooth Highlighting)。第一次选择该选项将使 该特征切换到进行。当高亮显示特征进行时，使根据上次保存的配置不处 于其原始位置的任何牙齿显示与未移动的其他牙齿40、 42不同的颜色。一 旦对已移动的牙齿进行了标识，那么用户可以通过再次从工具条选择切换 变化的牙齿高亮显示(Toggle Changed Tooth Highlighting)图标46或者从 菜单选择视图(View)然后选择切换变化的牙齿高亮显示(Toggle Changed Tooth Highlighting)而取消牙齿高亮显示，这将高亮显示特征切换到取消。 当切换到进行高亮显示特征时，任何时候牙齿发生了移动，牙齿的颜色将 自动变化。不必使高亮显示在进行与取消之间切换以更新已移动的牙齿的 颜色。现在参考图29，咬合图(Occlusogram)工具用作下颌42与上颌 40组件的牙齿块之间的冲突量112的图示。可通过从工具条选择咬合图 (Occlusogram)图标110或者通过从菜单系统选择视图(View)然后选择 咬合图(Occlusogram)来访问该工具。该图示示出了牙齿之间的交叉点的 不同标高。该工具可以用于取代或者扩增当前利用碳纸检査牙齿校准这样 的手动实施。结合剪辑平面工具使用该工具可以有助于软件用户在牙齿错误地重叠或者交错时确定牙齿校准并且进行校正，错误地重叠或交错会最 终影响咬这一动作。现在参考图30，可以利用重叠图标120选择重叠功能或者通过 选择视图(View)然后选择重叠组件来选择重叠功能。该选项可以用于示 出原始组件40'、 42'以及在彼此重叠的治疗40、 42之后的组件以进行视觉 比较。图31和32示出了用于比较的另一方法。当用户选择比较设置 (Compare Setup)图标130时激活并排比较。对半划分视图区域，然后用 户可以选择在每一半中将示出什么。可以从视图菜单132、 134中选择模型 数据。可选择地，该视图中的一个可以示出实际病人图片以通过从最好如 图32所示的菜单136做出选择来进行比较。现在参考图33，在用户执行任何编辑操作之后，撤消140和重 做142按钮变为活动。利用下拉菜单144，用户利用一个鼠标拾取可以撤消 /重做多次编辑。用户可以使用顺序撤消功能。该软件可按照它们创建的反顺序撤 消所有动作直至保存配置的最后点。用户可以通过菜单通过选择编辑(Edit) 然后选择撤消(Undo)使用撤消(Undo)功能。用户还可以通过选择工具 条上的撤消(Undo)图标140来使用撤消(Undo)功能。用户利用工具条 上的图标的优点在于图标140还具有下拉菜单144，该下拉菜单144可使用 户使用从上次保存以来的所有用户动作列表。如果用户选择了列表中间的 一个动作，那么该软件将撤消直至并包括该动作的所有动作。该功能帮助 用户撤消已导致令人不满意的结果的一组动作。结合该顺序撤消(Undo),用户反过来还可使用与撤消功能一样 工作的顺序重做功能。也可以通过菜单系统通过选择编辑(Edit)然后选择 重做(Redo)来使用重做(Redo)功能。用户也可使用工具条上的重做(Redo) 图标142。与撤消(Undo)图标140—样，重做(Redo)图标142也可以 包括列出所执行的所有命令的下拉菜单(未示出)。如果用户使用下拉菜单 144以从撤消下拉菜单144撤消多个命令然后认识到他/她错误地得太远， 那么用户可以使用重做(Redo)图标142和下拉菜单以重建无意撤消的命 令。当在显示器上对对象进行操作时，撤消和重做命令的能力，伴随着从执行命令列表拾取并且使软件撤消回到那点或者重做直至那点的能力为用 户提供了强大功能和灵活性。现在参考图34，用户可以创建牙齿40、 42从原始位置移动到新 调节位置的动画序列以便使病人可以看到已调节的牙齿的效果。作为增加 的益处，用户可以将该动画序列保存到计算机兼容电影文件中，用户然后 可以将该文件发到病人家中。该特征可以用作使用该软件程序的办公室的 销售工具，因为可将它视为办公室为其病人提供的增加服务。该软件可以配置有视图工具条160，该视图工具条可帮助用户快 速地从一个方向或者视图变为另一个。通过切换上颌图标162可以显示或 者移除上颌齿40。类似地，通过切换下颌图标164可以显示或者移除下颌 齿42。可以对托槽167的图标166进行切换以显示最好如图35所示的牙齿 42上的托槽167。同样地，可以对弓丝169的图标168进行切换以显示还 如图35所示的牙齿42上的弓丝。如图36A和36B所示，可以在治疗首选项的菜单170中设置与 托槽和弓丝相关的用于治疗病人的首选项以及任何其他可用器械。该菜单 具有可扩展的类别，在交送软件包之前或者在其他实施例中可以对该可扩 展的类别进行调节，可扩展的类别可以直接是用户。这些首选项此后将是 为特定情况所做设计的首选项并且在一些实施例中该首选项可以不被医生 的默认首选项改写。虽然己通过对各种实施例的描述对本发明进行了说明并且虽然 已对这些实施例进行了非常详细地描述，但是申请人并不意欲对所附权利 要求的范围进行限制或者以任何方式将所附权利要求的范围局限于该细 节。对于本领域普通技术人员来说可显而易见地得知附加优点和修改。因 此在其更广方面的本发明并不局限于特定细节、代表性装置和方法以及所 示出且描述的说明性示例。因此，在不脱离申请人的一般发明构思的精神 或范围的情况下可以偏离这些细节。另一方面，对各种实施例本身的描述和说明包括新颖的且创新的 细节、特征以及其子组合，申请人保留了在国际和随后国家申请或者与此 相关的分案或其他申请的起诉中的索赔权。
权利要求
1、一种用于识别人类主体的牙齿的正畸治疗计划的计算机实现方法，所述方法包括从用户接收与计算机显示器上的多个牙齿的表示的交互作用；以及根据数学上的指定图案生成所述多个牙齿的协调移动，其中，生成所述治疗计划包括根据供人类用户选择的所述多个牙齿的所述协调移动的图形显示来选择所述多个牙齿的所述协调移动。
2、 根据权利要求1所述的方法，还包括 将弧线的第一端点固定到第一犬牙； 将所述弧线的第二端点固定到第二犬牙；穿过第一和第二上颌门牙上的两个附加点而插入所述弧线，其中，所 述弧线跨越4个门齿；在所述弧线上提供控制点，其中，所述控制点可以用于对所述弧线的形状进行调节；以及响应于用户向上或者向下移动所述控制点调节所述弧线的形状，其中， 所述第一与第二犬牙之间的所述4个门齿的位置移动到与所述弧线的形状 相对应的新位置。
3、 根据权利要求2所述的方法，其中，对所述弧线的形状的调节受到 预定限度的限制。
4、 根据权利要求1所述的方法，还包括 显示下颌中的多个牙齿；利用数学方法使牙弓形态曲线覆盖所述多个牙齿； 定义多个控制点以对所述曲线进行调节；响应于用户对所述控制点的移动调节所述曲线的形状，其中，所述多 个牙齿的位置移动到与所述曲线的新形状相对应的新位置。
5、 根据权利要求4所述的方法，其中，随着对所述曲线的调节而实时 出现所述多个牙齿的移动。
6、 根据权利要求4所述的方法，其中，所述控制点的移动受到预定限 度的限制。
7、 根据权利要求4所述的方法，还包括 显示所述下颌相对侧上的相应牙齿之间的距离。
8、 根据权利要求7所述的方法，还包括在已对所述曲线进行了调节之后，显示根据所述相应牙齿之间的第一、 原始距离和所述相应牙齿之间的第二距离的距离变化。
9、 根据权利要求4所述的方法，还包括除了显示所调节的曲线之外，还同时显示所述原始曲线的原始表示。
10、 根据权利要求4所述的方法，其中，所述控制点的移动是对称的。
11、 一种用于估计人类病人的牙齿的正畸条件的计算机实现方法，所述方法包括利用与下颌槽曲线垂直的平面来定义牙弓形态； 使所述牙弓形态与所述人类病人的所述牙齿的表示交错； 显示与所述平面交错的所述牙齿的所述表示的横断面；以及 显示所述平面的第一侧上的所述牙齿的表示。
12、 根据权利要求ll所述的方法，还包括 使所述平面沿着所述下颌槽曲线移动；更新与所述平面交错的所述牙齿的所述表示的所述横断面的所述显 示；以及更新所述平面的所述第一侧上的所述牙齿的所述表示的所述显示。
13、 根据权利要求12所述的方法，还包括将所述牙齿的所述表示的所 述显示从所述平面的所述第一侧切换到所述平面的第二侧。
14、 根据权利要求ll所述的方法，还包括使所述平面与所述显示平行；使所述牙齿的所述表示沿着下颌槽曲线移动穿过所述平面； 更新与所述平面交错的所述牙齿的所述表示的所述横断面的所述显 示；以及更新所述平面的所述第一侧上的所述牙齿的所述表示的所述显示。
15、 根据权利要求ll所述的方法，还包括以与所述牙齿的所述表示不 同的颜色显示所述横断面。
16、 一种用于显示适用于人类病人的牙齿的正畸治疗的计算机实现方 法，所述方法包括显示所述病人的牙齿的表示； 通过用户输入选择目标牙齿；在所述目标牙齿上显示移动的六个自由度的表示； 通过用户输入选择移动的第一自由度；以及响应于指示设备在所述目标牙齿上的移动而使所述牙齿在所述第一 自 由度的方向上移动。
17、 根据权利要求16所述的方法，还包括 通过用户输入选择移动的第二自由度；以及 使所述牙齿的表示在所述第二自由度的方向上移动。
18、 根据权利要求16所述的方法，还包括使所述方法对于所述计算机 实现方法的用户来说可从作为所述计算机实现方法的一部分的所述另一应 用程序得到。
19、 一种用于对适用于人类病人的牙齿的正畸治疗进行编档的计算机实现方法，所述方法包括显示所述病人的牙齿的表示；通过用户输入接收图解链接注释的键入文本；以及 接收与所述图解链接注释的文本相链接的牙齿的区域的选择。
20、 根据权利要求19所述的方法，还包括通过文本的用户输入选择而 显示图解链接注释的之前键入文本的符号。
21、 根据权利要求19所述的方法，其中，对所述文本的所述选择包括 对没有与所述牙齿图解链接的文本的选择。
22、 根据权利要求16所述的方法，还包括 把移动的所述六个自由度显示为分离的箭头； 从用户接收箭头选择以选择自由度；当已选择时显示所选自由度的名称；使所述牙齿的表示在所选自由度的箭头方向上实时移动；以及 利用表示从其原始位置变化的值来更新所选自由度的名称。
23、 根据权利要求22所述的方法，还包括使所述牙齿的所述位置在所 述自由度的方向上的所述移动受到预定限度的限制。
24、 一种用于对适用于人类病人的牙齿的正畸治疗进行描述的计算机 实现方法，所述方法包括显示受到正畸治疗的所述病人的牙齿的表示； 重新得到牙齿的初始位置； 找到所述牙齿在正畸治疗之后的位置； 确定所述当前位置是否与所述原始位置不同；以及 如果所述当前位置与所述原始位置不同，那么高亮显示所述牙齿。
25、 根据权利要求24所述的方法，还包括当高亮显示时使牙齿的所显 示的表示变为不同颜色。
26、 根据权利要求24所述的方法，还包括实时地高亮显示所述牙齿的 表示，只要它从所述原始位置移动到新位置。
27、 根据权利要求1所述的方法，还包括 显示下颌与上颌组件的牙齿块之间的冲突量的图示。
28、 根据权利要求1所述的方法，还包括显示第一和第二牙齿模型的所述量的图示，其中，在所述第二牙齿模 型上以透明颜色显示所述第一牙齿模型。
29、 根据权利要求28所述的方法，其中，所述第一牙齿模型是病人牙 齿处于它们的原始位置的模型。
30、 根据权利要求28所述的方法，其中，所述第二牙齿模型是病人牙 齿在应用了治疗计划之后的当前模型。
31、 根据权利要求1所述的方法，还包括.-显示第一和第二牙齿模型的图示，其中，在所述第二牙齿模型旁边显 示所述第一牙齿模型，其中，所述第一和第二牙齿模型这两者均是可视的 且在所述表示中处于相同方向。
32、 根据权利要求31所述的方法，其中，所述第一牙齿模型是病人牙 齿处于它们的原始位置的模型。
33、 根据权利要求31所述的方法，其中，所述第一牙齿模型是病人牙 齿处于它们的最终位置的模型。
34、 根据权利要求31所述的方法，其中，所述第一牙齿模型是病人牙 齿基于所述治疗计划而处于它们的当前位置的模型。
35、 根据权利要求31所述的方法，其中，所述第一牙齿模型是病人牙 齿的实际图片。
36、 根据权利要求31所述的方法，其中，所述第二牙齿模型是病人牙 齿处于它们的原始位置的模型。
37、 根据权利要求31所述的方法，其中，所述第二牙齿模型是病人牙 齿处于它们的最终位置的模型。
38、 根据权利要求31所述的方法，其中，所述第二牙齿模型是病人牙 齿基于治疗计划而处于它们的当前位置的模型。
39、 根据权利要求1所述的方法，还包括-显示符合所述治疗计划的牙齿模型上的器械的图示。
40、 一种用于计划适用于人类病人的牙齿的正畸治疗的计算机实现方 法，所述方法包括显示所述病人牙齿的表示；通过用户输入对所述病人牙齿的位置进行编辑；当用户执行编辑操作时，对所述编辑操作进行记录；保持多个所记录的编辑操作的顺序列表；可使所述用户回到所述顺序列表中的先前记录的编辑操作，其中，撤 消当前编辑操作。
41、 根据权利要求40所述的方法，还包括可使用户向前移动到所述顺序列表中的所记录编辑操作，其中，再次执行所撤消的编辑操作。
42、 根据权利要求40所述的方法，向所述用户提供控制以选择所述顺 序列表中的任何地方的先前记录的编辑操作，这可撤消所有中间编辑操作。
43、 根据权利要求41所述的方法，向所述用户提供控制以选择顺序列 表中已撤消的先前记录的操作，这可再次执行所有中间编辑操作。
44、 一种用于对适用于人类病人的牙齿的正畸治疗进行描述的计算机 实现方法，所述方法包括显示处于第一位置的所述病人的多个牙齿； 制作所述多个牙齿移动到第二位置的动画；对所述多个牙齿从所述第一位置移动到所述第二位置的所述动画序列 进行记录；以及将所记录的动画保存在计算机文件中以在随后时间重新显示。
45、 结合了上述权利要求中的任何两个或多个的方法。
全文摘要
用于计划、显示以及估计正畸治疗计划的计算机实现方法。可以根据数学上定义的图案使计算机显示器上的表示中的多个牙齿(40、42)同时移动。可用于生成治疗途径的软件工具可以包括对笑齿进行调节；使牙齿沿着拟合到下颌中的点(66、68)的曲线(62)移动；使牙齿独立地移动、进行横切(74、76)以检查咬合点(112)的冲突和模拟；高亮显示从它们的原始位置移动的牙齿(48)；在牙齿上进行注释(94、96)；以及生成并保存在治疗之前和之后的牙齿位置的动画(152)序列。
文档编号G06F19/00GK101427256SQ200780014056
公开日2009年5月6日 申请日期2007年2月28日 优先权日2006年2月28日
发明者C·A·安德烈科 申请人:奥姆科公司