Un método de diseño de dispositivos dentales para reposicionar dientes,

comprendiendo el método:

obtener un primer conjunto de datos digitales que representan una disposición de dientes inicial de un paciente;

generar una representación informatizada del sistema masticatorio de un paciente;

calcular una oclusión de los dientes superiores e inferiores del paciente a partir de la representación informatizada del sistema masticatorio del paciente;

determinar el reposicionamiento requerido de los dientes superiores e inferiores basado en la oclusión calculada;

generar un conjunto digital final sobre la base del reposicionamiento requerido de los dientes superiores e inferiores;

determinar una pluralidad de conjuntos digitales intermedios basados en el conjunto de datos digitales iniciales y en el conjunto de datos digitales finales, correspondiendo dicha pluralidad de conjuntos de datos digitales a una pluralidad de dispositivos dentales, siendo los dispositivos armazones poliméricos que tienen cavidades receptoras del diente con las cavidades de los sucesivos armazones que tienen geometrías diferentes, de forma que, en uso, el desgaste de los sucesivos dispositivos en sucesión reposicione progresivamente los dientes de una disposición a otra disposición sucesiva

Método y aparato para diseñar aparatos ortodóncicos.

Antecedentes

El presente invento está relacionado generalmente con el campo de la ortodoncia, y más particularmente con un sistema y un método para reposicionar los dientes gradualmente.

Un objetivo fundamental en ortodoncia es realinear los dientes de un paciente en posiciones en las que los dientes funcionen óptima y estéticamente. Típicamente, los dispositivos tales como abrazaderas se aplican a los dientes del paciente mediante un tratamiento de ortodoncia. Cada dispositivo ejerce unas fuerzas continuas sobre los dientes, las cuales gradualmente fuerzan a los dientes hacia sus posiciones ideales. A lo largo de un periodo de tiempo el ortodoncista ajusta los dispositivos para mover los dientes hacia su destino final.

El proceso de sujetar las abrazaderas a los dientes es tedioso y doloroso. Adicionalmente, cada visita al ortodoncista lleva tiempo y es cara. El proceso es además complicado por las incertidumbres en la determinación de una disposición final para cada diente. Generalmente, la disposición final del diente está determinada por el ortodoncista que realiza el tratamiento que hace una prescripción. Tradicionalmente, la prescripción está basada en el conocimiento y la experiencia del ortodoncista en la selección de la posición final prevista de cada diente y sin un cálculo preciso de las fuerzas que se están ejerciendo sobre los dientes cuando están en contacto unos con otros.

El documento US-A-5368478 describe un método para formar plantillas para la colocación a la medida de los dispositivos de ortodoncia en los dientes, particularmente para colocar soportes contra las superficies de los dientes, de forma que puedan ser unidos a los dientes. Las plantillas están realizadas con maquinaria controlada numéricamente que desarrolla las instrucciones de formación de la plantilla a partir de la forma digitalizada de datos de los dientes y a partir de representaciones digitales de las posiciones finales de los dientes y del diseño del dispositivo. Las instrucciones que forman la plantilla se deducen preferiblemente de los mismos datos y de información digital a partir de la cual se calculan las posiciones finales de los dientes y la geometría del dispositivo del cliente. La colocación final de los dientes puede en ciertas realizaciones incluir el establecimiento de criterios de elevación de colmillos mediante cálculos rigurosos realizados a partir de datos medidos y estadísticos y atómicos, de forma que la altura de los colmillos y de los otros dientes pueda ser ajustada una con relación a la otra, de forma que los dientes puedan ser colocados para guiar las mandíbulas a una oclusión apropiada.

Resumen

El invento suministra un método de diseño de dispositivos dentales para reposicionar dientes, tal como está especificado en la reivindicación 1.

Las aplicaciones del invento incluyen una o más de las siguientes. La oclusión puede ser una oclusión estática, que está determinada por la realización de un modelo de un conjunto ideal de dientes; que aplica automáticamente el conjunto ideal de dientes a la representación informatizada del sistema masticatorio del paciente; y que optimiza la posición de los dientes del paciente para ajustar al conjunto ideal de dientes. El paso de realización del modelo puede seleccionar una o más formas de arco que especifican el conjunto ideal de dientes. El paso de aplicación puede incluir hacer corresponder un modelo de los dientes superiores e inferiores con un modelo del sistema masticatorio; simular el movimiento de las mandíbulas para generar datos de contacto entre los dientes superiores y los inferiores; y colocar los dientes en una posición final basada en los datos de contacto. El modelo puede ser hecho corresponder usando datos de rayos X, datos de tomografía informatizada, o datos asociados con un modelo mecánico. El paso de simulación puede aplicar la cinemática al modelo de los dientes o un movimiento forzado al modelo del diente. El paso de colocación puede estar basado en una medida de la indeseabilidad de los contactos. La posición del diente puede ser determinada de acuerdo con la medida de indeseabilidad, tal como minimizando la medida de indeseabilidad. La medida de indeseabilidad puede ser una función de una o más mediciones de Clasificación de Evaluación de Peer (PAR), de medición basada en la distancia y de medición basada en la forma. El paso de simulación puede proporcionar un conjunto de movimientos con movimientos hacia afuera, movimientos laterales, o movimientos guiados por los dientes. Se pueden aplicar fuerzas físicas a las mandíbulas del paciente. La representación informatizada del sistema masticatorio puede ser actualizada con nuevos datos del paciente. Los nuevos datos del paciente pueden ser usados con los antiguos datos en la aplicación de una transformación de posición final al segundo modelo de dientes. El paso de adaptación puede comparar las correspondencias entre los modelos de dientes primero y segundo. Las correspondencias incluyen correspondencias de características. La transformación de posición final puede incluir información de una nueva prescripción.

Otras aplicaciones incluyen una o más de las siguientes. El paso de determinación de la oclusión incluye la determinación de uno o más índices basados en la posición del diente; la determinación de un índice de optimalidad a partir de los índices; y la fijación del diente de acuerdo con el índice de optimalidad. El paso de determinación de la optimalidad incluye minimizar el índice de optimalidad. Los índices pueden estar basados en un índice de Clasificación de Evaluación de Peer (PAR), en una medición de la distancia, o en una medición de la forma. La medición de la forma puede ser obtenida a partir de un arco. Los índices pueden estar basados en un índice oclusional o en un índice ortodóncico. La fijación de los dientes puede estar basada en una correspondencia de características del diente, que incluyen una correspondencia de los picos del diente, de las fosas del diente, o de las aristas del diente. El índice de optimalidad puede ser optimizado usando una técnica de esmaltación, una técnica de escalada, una técnica del primer mejor y una técnica de heurística. La aplicación puede determinar si un movimiento del diente reduce el índice. El movimiento del diente puede hacerse a lo largo de cada eje principal y puede incluir rotaciones. La posición del diente puede ser actualizada si el movimiento del diente reduce el índice.

En un segundo aspecto el presente invento proporciona un aparato como el expuesto en la Reivindicación 19.

Las aplicaciones de este aspecto incluyen una o más de las siguientes. La provisión 5 puede determinar una oclusión estática mediante instrucciones para realizar un modelo de un conjunto ideal de dientes; puede aplicar automáticamente el conjunto ideal de dientes a la representación informatizada del sistema masticatorio del paciente; y puede optimizar la posición de los dientes del paciente para ajustarse al conjunto ideal de dientes. La instrucción que determina la oclusión puede también incluir instrucciones para: determinar uno o más índices basados en la posición del diente; determinar un índice de optimalidad a partir de los índices; y fijar el diente de acuerdo con el índice de optimalidad.

Las ventajas del invento incluyen una o más de las siguientes acciones. Cuando se proporciona una prescripción u otra designación final se puede generar y manipular un modelo informático para adaptarse a la prescripción. La prescripción puede ser interpretada automáticamente con el fin de generar una imagen así como un conjunto de datos digitales que representen la disposición final del diente.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 es un diagrama en alzado que muestra la relación anatómica de las mandíbulas de un paciente.

La Figura 2A ilustra con más detalle la mandíbula inferior del paciente y proporciona una indicación general sobre cómo pueden ser movidos los dientes por los métodos y aparatos del presente invento.

La Figura 2B ilustra un único diente de la Figura 2A y define cómo se determinan las distancias de movimiento del diente.

La Figura 2C ilustra la mandíbula de la Figura 2A junto con un dispositivo de ajuste de posición incremental que ha sido configurado de acuerdo con los métodos y aparatos del presente invento.

La Figura 3 es un diagrama de bloques que ilustra un proceso para producir dispositivos de ajuste de posición incremental.

La Figura...

1. Un método de diseño de dispositivos dentales para reposicionar dientes, comprendiendo el método:

obtener un primer conjunto de datos digitales que representan una disposición de dientes inicial de un paciente;

generar una representación informatizada del sistema masticatorio de un paciente;

calcular una oclusión de los dientes superiores e inferiores del paciente a partir de la representación informatizada del sistema masticatorio del paciente;

determinar el reposicionamiento requerido de los dientes superiores e inferiores basado en la oclusión calculada;

generar un conjunto digital final sobre la base del reposicionamiento requerido de los dientes superiores e inferiores;

determinar una pluralidad de conjuntos digitales intermedios basados en el conjunto de datos digitales iniciales y en el conjunto de datos digitales finales, correspondiendo dicha pluralidad de conjuntos de datos digitales a una pluralidad de dispositivos dentales, siendo los dispositivos armazones poliméricos que tienen cavidades receptoras del diente con las cavidades de los sucesivos armazones que tienen geometrías diferentes, de forma que, en uso, el desgaste de los sucesivos dispositivos en sucesión reposicione progresivamente los dientes de una disposición a otra disposición sucesiva.

2. El método de la reivindicación 1, en el que generar la representación informatizada comprende explorar los dientes de un paciente o un modelo físico de ellos, para obtener los datos.

3. El método de la reivindicación 1 ó 2, en el que la oclusión es una oclusión estática y el método comprende además:

hacer un modelo de un conjunto de dientes ideal;

aplicar automáticamente el conjunto ideal de dientes a la representación informatizada del sistema masticatorio del paciente; y

optimizar la posición de los dientes del paciente para adaptarse al conjunto de dientes ideal.

4. El método de la reivindicación 3, en el que el paso de realización de un modelo comprende además el paso de seleccionar una o más formas de arco que especifica el conjunto ideal de dientes.

5. El método de la reivindicación 3 ó 4, en el que el paso de aplicación incluye:

hacer corresponder un modelo de los dientes superiores e inferiores del paciente con un modelo del sistema masticatorio;

simular el movimiento de las mandíbulas para generar datos de contacto entre los dientes superiores e inferiores; y

colocar un diente en una posición final basándose en los datos de contacto.

6. El método de la reivindicación 5, en el que el modelo es registrado usando al menos datos de rayos X, datos de tomografía informatizada y datos asociados con un modelo mecánico.

7. El método de la reivindicación 5 ó 6, en el que el paso de simulación comprende además al menos una de: aplicar la cinemática al modelo de los dientes o aplicar un movimiento forzado al modelo del diente.

8. El método de la reivindicación 5, 6 ó 7, en el que el paso de colocación está basado en una medida de indeseabilidad de los contactos.

9. El método de la reivindicación 8, que además comprende minimizar la medida de indeseabilidad, en el que la medida de indeseabilidad es una función de una o más medidas de Clasificación de Evaluación de Peer (PAR), de una medición basada en la distancia y de una medición basada en la forma.

10. El método de la reivindicación 5, 6, 7, 8 ó 9, en el que el paso de simulación incluye proporcionar un conjunto de movimientos, que incluye al menos uno de un movimiento hacia afuera, un movimiento lateral, y movimientos guiados por los dientes.

11. El método de la reivindicación 1, que además comprende, cuando el paciente tiene un primer modelo de los dientes:

explorar los dientes del paciente para generar un segundo modelo de los dientes;

adaptar el segundo modelo de los dientes con el primer modelo de los dientes;

aplicar una transformación de posición final al segundo modelo de los dientes; y

ajustar la posición de los dientes en el segundo modelo basado en nueva información.

12. El método de la reivindicación 1, en el que el paso que determina la oclusión comprende además:

determinar uno o más índices basándose en la posición del diente;

determinar un índice de optimalidad de los índices; y

fijar el diente de acuerdo con el índice de optimalidad.

13. El método de la reivindicación 12, en el que el paso que determina la optimalidad incluye minimizar el índice de optimalidad.

14. El método de la reivindicación 12 ó 13, en el que los índices están basados en al menos uno de: un índice de Clasificación de Evaluación de Peer (PAR), una medición de distancia, una medición de forma; un índice oclusional; y un índice ortodóncico.

15. El método de la reivindicación 12, 13 ó 14, en el que la fijación del diente está basada en al menos una de: una correspondencia de características del diente; una correspondencia de puntas del diente; una correspondencia de fosas del diente; una correspondencia de aristas del diente.

16. El método de la reivindicación 12, en el que el índice de optimalidad se calcula usando una de: una técnica de esmaltación simulada; una técnica de subida a un monte, una técnica del primer mejor y una técnica heurística.

17. El método de la reivindicación 12, que además comprende determinar si un movimiento del diente reduce el índice y actualizar la posición del diente si el movimiento del diente reduce el índice.

18. El método de cualquier reivindicación anterior, que además comprende fabricar los dispositivos dentales.

19. Un aparato aplicado informáticamente para diseñar dispositivos dentales para reposicionar dientes, comprendiendo el aparato un procesador y un dispositivo de almacenamiento de datos que almacena instrucciones para hacer que el dispositivo de almacenamiento de datos almacene un primer conjunto de datos digitales que representa una primera disposición del diente de un paciente;

y hacer que el procesador:

genere una representación informatizada del sistema masticatorio de un paciente;

determine una oclusión de los dientes superiores e inferiores del paciente a partir de la representación informatizada del sistema masticatorio del paciente;

determine el reposicionamiento requerido de los dientes superiores e inferiores basado en la oclusión determinada;

genere un conjunto de datos digitales final sobre la base del reposicionamiento requerido de los dientes superiores e inferiores;

determine una pluralidad de conjuntos de datos digitales intermedios basada en el conjunto de datos digitales inicial y en el conjunto de datos digitales final, correspondiendo dicha pluralidad de conjuntos de datos digitales a una pluralidad de dispositivos dentales, siendo los dispositivos armazones poliméricos que tienen cavidades receptoras del diente con las cavidades de los sucesivos armazones con geometrías diferentes de forma que, en uso, el desgaste de los sucesivos dispositivos en sucesión progresiva reposicione los dientes a partir de una disposición a otra disposición sucesiva.

20. El aparato de la reivindicación 19, en el que el dispositivo de almacenamiento de datos almacena instrucciones para hacer que el procesador:

realice un modelo de dientes ideal;

aplique de forma automática el conjunto de dientes ideal a la representación informatizada del sistema masticatorio del paciente; y

optimice la posición de los dientes del paciente para ajustarse al conjunto de dientes ideal.

21. El aparato de las reivindicaciones 19 ó 20, en el que el dispositivo de almacenamiento de datos almacena las instrucciones que determinan la oclusión para hacer que el procesador:

determine uno o más índices basándose en la posición del diente;

determine un índice de optimalidad a partir de los índices; y

fije el diente de acuerdo con el índice de optimalidad.

22. El aparato de la reivindicación 19, 20 ó 21, que además comprende un explorador acoplado al procesador para proporcionar datos para realizar un modelo del sistema masticatorio.

23. El aparato de la reivindicación 19, 20, 21 ó 22, que además comprende medios para fabricar los dispositivos dentales.