ES2751103T3 - Sistema de optimización de la geometría de un alineador dental - Google Patents

Abstract

Un aparato de modelación de un alineador dental y posicionamiento de dispositivos de sujeción para mover un diente, que comprende: una unidad de almacenamiento de datos; una unidad de procesamiento acoplada a la unidad de almacenamiento de datos, en el que la unidad de procesamiento está configurada para determinar una primera posición de un diente (2210), determinar una segunda posición para el diente (2220) en un plan de tratamiento y calcular un vector de movimiento (2130), asociado con una trayectoria geométrica de barrido, para mover el diente de la primera posición a la segunda posición, estando dicha unidad de procesamiento además configurada para: determinar la geometría de una cavidad de un alineador dental para mover el diente a lo largo de la trayectoria geométrica de barrido, estando la geometría de la cavidad configurada para acomodar la unión de todas las posiciones del diente a lo largo de la trayectoria geométrica de barrido entre la primera posición y la segunda posición sin interferencias entre la geometría de la cavidad y la unión de todas las posiciones del diente a lo largo de la trayectoria geométrica de barrido; después de que la unidad de procesamiento determine la geometría de la cavidad, modificar la geometría (2150) de la cavidad para que interactúe con el diente para aplicar una fuerza en el diente en una dirección del vector de movimiento; determinar si la fuerza es adecuada para mover el diente a la posición objetivo, y cuando la unidad de procesamiento determina que la fuerza no es adecuada para mover el diente a la posición objetivo, modificar aún más la geometría de la cavidad para aumentar la fuerza aplicada en el diente.

Description

d e s c r ip c ió n

Sistema de optimización de la geometría de un alineador dental

Campo de la invención

La presente invención se refiere a la ortodoncia y a la odontología asistidas por ordenador.

Antecedentes

En el tratamiento ortodóncico, los dientes de un paciente se mueven de una posición inicial a una final utilizando cualquiera de una variedad de aparatos. Un aparato ejerce fuerza sobre los dientes mediante la cual uno o más de ellos se mueven o se mantienen en su sitio, según resulte apropiado para la fase del tratamiento.

El mecanismo del movimiento ortodóncico, como resultado de una correlación de uno a uno entre la posición del diente y la generación del aparato, los dientes se "meten" en la nueva configuración y se mantienen en su sitio, dejando tiempo suficiente para que los dientes se adapten a la nueva posición, antes de repetir el procedimiento, dado que los dientes se mueven progresivamente a lo largo de las diversas fases de tratamiento de un plan de tratamiento.

En la correlación de uno a uno entre el estado actual del tratamiento y el objetivo posterior o fase n 1 del tratamiento, la adaptación del aparato dental puede incluir interacciones entre el plástico y la geometría del diente que no es óptima para alcanzar la posición n 1 del diente y típicamente no se tienen en cuenta en la correlación. Este puede ser el caso en particular para distancias mayores de un movimiento dental, en las que la cantidad de distorsión del aparato puede conllevar extensiones y tensiones en el aparato de modo que algunas zonas del alineador no están en estrecho contacto con los dientes en zonas críticas y/o deseables. Como resultado, los dientes podrían no moverse a la posición objetivo deseada. Por otro lado, el efecto opuesto también podría existir, en el que los dientes podrían estar en contacto en zonas que son contraproducentes para alcanzar la posición objetivo o deseada.

Además, los ataches dentales se usan principalmente para cambiar la geometría de la corona del diente para asegurar un mejor agarre del aparato dental, tal como un alineador, en la dirección del movimiento deseado. En general, los ataches operan para proporcionar "abultamientos" o "recortes" en la superficie vertical del diente que de otro modo sería difícil agarrarse para el aparato dental.

Los enfoques existentes para alcanzar el movimiento deseado del diente incluyen la fabricación de aparatos dentales para la siguiente posición planeada o n 1 y se colocan sobre los dientes durante la posición actual o n de la fase del tratamiento. Normalmente, se asume que las fuerzas y pares de torsión generados por la deformación del aparato dental o porciones del mismo (como resultado de la diferencia en la posición de los dientes usada para la fabricación del aparato dental y la posición de los dientes sobre los que se ha posicionado) provocará que los dientes se muevan a la siguiente posición planeada de la fase del tratamiento.

En la práctica, sin embargo, las fuerzas y pares de torsión generados pueden no estar orientados en la dirección del movimiento dental previsto, se usen o no ataches dentales en el tratamiento. Asimismo, el movimiento actual del diente puede programarse o configurarse solo para la corona del diente y no tener en cuenta la raíz del diente u otras estructuras anatómicas. La raíz del diente u otras estructuras anatómicas pueden obstaculizar el movimiento de la corona y desplazar el centro de resistencia hacia abajo en el alojamiento óseo del diente. En general, el par de torsión no deseado hacia el centro de resistencia como resultado de la fuerza sobre la corona del diente podría no contrarrestarse fácilmente. Por otro lado, a medida que los dientes se mueven en el transcurso del tratamiento, la deformación del aparato dental disminuye, haciendo que las fuerzas aplicadas también disminuyan.

El documento US 2003/0059736 desvela un tratamiento de ortodoncia en el que se almacena un modelo original de los dientes de un paciente y se seleccionan los aparatos para mover los dientes a una posición deseada, teniendo en consideración las "tensiones, esfuerzos, fuerzas y/o movimientos sobre los aparatos y los dientes y el hueso del paciente.

El documento US5975893 desvela un procedimiento y un sistema para mover dientes progresivamente.

Sumario de la invención

De acuerdo con la invención, se describe un aparato para modelar un alineador dental y posicionar dispositivos de sujeción para mover un diente, que comprende una unidad de almacenamiento de datos; una unidad de procesamiento acoplada a la unidad de almacenamiento de datos, en el que la unidad de procesamiento está configurada para determinar una primera posición de un diente, determinar una segunda posición para el diente en un plan de tratamiento y calcular un vector de movimiento, asociado con una trayectoria geométrica de barrido, para mover el diente de la primera posición a la segunda posición, dicha unidad de procesamiento además está configurada para determinar la geometría de una cavidad de un alineador dental para mover el diente a lo largo de la trayectoria geométrica de barrido, estando la geometría de la cavidad configurada para acomodar la unión de todas las posiciones del diente a lo largo de la trayectoria geométrica de barrido entre la primera posición y la segunda posición sin interferencias entre la geometría de la cavidad y la unión de todas las posiciones del diente a lo largo de la trayectoria geométrica de barrido; después de que la unidad de procesamiento determine la geometría de la cavidad, modificar la geometría de la cavidad para que interactúe con el diente para aplicar una fuerza en el diente en una dirección del vector de movimiento; determinar si la fuerza es adecuada para mover el diente a la posición objetivo, y cuando la unidad de procesamiento determine que la fuerza no es adecuada para mover el diente a la posición objetivo, modificar aún más la geometría de la cavidad para aumentar la fuerza aplicada en el diente.

El atache, tal y como se utiliza en el presente documento, puede ser cualquier forma de material que se pueda sujetar al diente, ya esté preformado, formado utilizando una plantilla o en una forma amorfa que se fija a la superficie del diente. Se puede disponer sobre la superficie del diente utilizando un material adhesivo o el propio material adhesivo puede disponerse sobre la superficie del diente como atache.

Estas y otras características y ventajas de la presente invención se entenderán tras considerar la siguiente descripción detallada de la invención y de los dibujos adjuntos.

Breve descripción de Ios dibujos

La figura 1A muestra un ejemplo de un sistema de minería de datos dentales;

la figura IB muestra un análisis del rendimiento de uno o más aparatos dentales

la figura 1C muestra diversos datos de Tipo de Movimiento utilizados en una realización del sistema de minería de datos;

la figura ID muestra un análisis del rendimiento de uno o más aparatos dentales;

las figuras 1E-1F muestran diversas realizaciones de un agrupador de información para generar planes de tratamiento;

la figura 2A es un diagrama de flujo de un procedimiento que especifica el curso de un tratamiento que incluye un procedimiento secundario para calcular formas del alineador de acuerdo con la invención;

la figura 2B es un diagrama de flujo de un procedimiento para calcular formas del alineador;

la figura 3 es un diagrama de flujo de un procedimiento secundario para crear modelos de elementos finitos; la figura 4 es un diagrama de flujo de un procedimiento secundario para calcular los cambios del alineador; la figura 5A es un diagrama de flujo de un procedimiento secundario para calcular los cambios en las formas del alineador;

la figura 5B es un diagrama de flujo de un procedimiento secundario para calcular los cambios en las formas del alineador;

la figura 5C es un diagrama de flujo de un procedimiento secundario para calcular los cambios en las formas del alineador;

la figura 5D es un esquema que ilustra el funcionamiento del procedimiento secundario de la figura 5B;

la figura 6 es un diagrama de flujo de un procedimiento para computar formas para conjuntos de alineadores; la figura 7 es un ejemplo de diagrama de un modelo estadístico de una raíz;

la figura 8 muestra ejemplos de diagramas del modelado de una raíz;

la figura 9 muestra ejemplos de diagramas de una tomografía dental computarizada;

la figura 10 muestra un ejemplo de interfaz de usuario que muestra unos dientes;

Las figuras 11A-11B ilustran una posición dental inicial con un aparato dental colocado y un vector de fuerza resultante no deseado, respectivamente;

las figuras 11C-11D ilustran la adición de un relieve al aparato dental para contrarrestar el vector de fuerza no deseado alrededor del diente, y la aplicación resultante deseada de la fuerza predeterminada sobre el diente por medio del aparato dental, respectivamente;

la figura 12 ilustra la geometría de un aparato dental modificado, que incluye una modificación adicional de la forma, para así eliminar un hueco entre el aparato dental y el diente;

la figura 13 ilustra la configuración de la geometría de la forma del aparato dental basándose en la geometría de barrido del plan de tratamiento para un diente;

las figuras 14A-14B ilustran el posicionamiento de un atache dental para la rotación de un diente;

la figura 15 ilustra el posicionamiento de un atache dental para la inclinación de un diente;

la figura 16 ilustra el posicionamiento de un atache dental para la angulación de un diente;

Las figuras 17A-17B ilustran el posicionamiento de un atache dental para una traslación vestibular y una traslación lingual, respectivamente;

las figuras 18A-18B ilustran el posicionamiento de un atache dental para unas traslaciones mesial y distal, respectivamente;

Las figuras 19A-19B ilustran el posicionamiento de un atache dental para una extrusión e intrusión, respectivamente;

la figura 20 ilustra un acoplamiento complementario del aparato dental y del atache;

la figura 21 es un diagrama de flujo que ilustra la geometría de forma optimizada del aparato dental;

la figura 22 es un diagrama de flujo que ilustra el posicionamiento del atache dental;

la figura 23 es un diagrama de flujo que ilustra un procedimiento para mover los dientes a una distancia y dirección predeterminadas basándose en el cálculo de las superficies activas de los dientes;

la figura 24 es un diagrama de flujo que ilustra un procedimiento para determinar si es necesario un atache para obtener suficiente área superficial activa de un diente;

la figura 25 es un diagrama de flujo de un procedimiento para calcular la forma de un aparato dental;

la figura 26 muestra las trayectorias de los puntos de corona desde una primera fase hasta una segunda fase; la figura 27 muestra la superficie activa y la superficie de resistencia de un diente;

la figura 28 representa el aumento de superficie activa de un diente mediante la adición de un atache; y la figura 29 muestra una sección transversal de un diente con un atache y un alineador con una cresta que coincide con el atache.

Descripción detallada

Actualmente, los planes de tratamiento digitales son posibles con herramientas de planificación de tratamientos ortodóncicos tridimensionales, tales como el software de Align Technology, Inc. u otro software disponible en eModels y OrthoCAD, entre otros. Estas tecnologías permiten que el especialista clínico utilice la dentadura real del paciente como punto de partida para personalizar el plan de tratamiento. La tecnología de software disponible de Align Technology, Inc., utiliza un modelo digital específico del paciente para trazar un plan de tratamiento y luego utiliza un escáner del resultado del tratamiento logrado o real para evaluar el grado de éxito del resultado en comparación con el plan de tratamiento digital original, tal y como se expone en la Solicitud de Patente de los Estados Unidos con n.0 de serie 10/640.439, presentada el 21 de agosto de 20o3 y la Solicitud de Patente de los Estados Unidos con n.o de serie 10/225.889 presentada el 22 de agosto de 2002. El problema con el plan de tratamiento digital y la evaluación de resultados es la abundancia de datos y la falta de estándares y metodología eficiente para evaluar el "éxito del tratamiento" a nivel de un paciente individual. Para analizar la información, se utiliza un sistema de minería de datos dentales.

La figura 1A muestra un ejemplo de un sistema de minería de datos dentales. En este sistema, el tratamiento dental y los conjuntos 1 de datos de resultados se almacenan en una base de datos o un almacén 2 de información. Los datos son extraídos por el software 3 de minería de datos que genera unos resultados 4. El software de minería de datos puede interrogar la información capturada y/o actualizada en la base de datos 2 y puede generar un flujo de datos de salida que correlaciona un problema dental de un paciente con una solución de un aparato dental. Cabe destacar que lo más ventajoso es que la salida del software de minería de datos pueda alimentarse, autorreflexivamente, como una entrada posterior al menos a la base de datos y al algoritmo de correlación de minería de datos.

El resultado del sistema de minería de datos de la figura 1A se utiliza para definir configuraciones del aparato o cambios en las configuraciones del aparato para mover gradualmente los dientes. Los movimientos dentales serán aquellos normalmente asociados con un tratamiento ortodóncico, incluyendo la traslación en las tres direcciones ortogonales, la rotación de la línea central del diente en las dos direcciones ortogonales con ejes de rotación perpendiculares a una línea central vertical ("angulación de la raíz" y "par de torsión"), así como la rotación de la línea central del diente en la dirección ortodóncica con un eje paralelo a la línea central vertical ("rotación pura").

En una realización, el sistema de minería de datos captura el movimiento planificado del tratamiento en 3-D, la posición dental inicial y la posición final alcanzada. El sistema compara el resultado con el plan, y el resultado puede alcanzarse utilizando cualquier metodología de tratamiento, incluyendo aparatos extraíbles, así como, aparatos fijos, como apliques "bráquets" y alambres de ortodoncia, o incluso otro tratamiento dental, tal como comparando los logros con la planificación para una cirugía ortognática, periodontal y restauradora, entre otras.

En una realización, se utiliza una herramienta de superposición de dientes para correlacionar archivos de tratamiento de cada escáner del arco. El escáner de refinamiento (progreso posterior) se superpone sobre el escáner inicial para llegar a una correlación basada en la anatomía del diente y el sistema de coordenadas del diente. Después de correlacionar los dientes de los dos arcos, la herramienta de superposición solicita una referencia para relacionar el arco superior con el arco inferior. Cuando se selecciona la opción de "filtrado estadístico", la herramienta de superposición mide la cantidad de movimiento para cada diente, eliminando primero como referencia los que se mueven (determinados por la diferencia de posición entre la fase actual y la anterior) más de una desviación estándar, ya sea por encima o por debajo de la media de movimiento de todos los dientes. Los dientes restantes se seleccionan entonces como referencia para medir el movimiento de cada diente.

La figura IB muestra un análisis del rendimiento de uno o más aparatos dentales. El movimiento "Alcanzado" se traza con respecto al movimiento "Meta" en unos gráficos de dispersión, y se generan líneas de tendencia. Se muestran gráficos de dispersión para demostrar dónde están todos los puntos de datos "dispersos", y se generan líneas de tendencia para mostrar el rendimiento de los aparatos dentales. En una realización, las líneas de tendencia se seleccionan para ser lineales (pueden ser curvilíneas); así, las líneas de tendencia se presentan como las líneas rectas con el "mejor ajuste" para todos los datos "dispersos". El rendimiento de los Alineadores se representa como la pendiente de una línea de tendencia. La intersección del eje Y modela el movimiento incidental que se produce cuando se llevan puestos los Alineadores. La previsibilidad está medida por R2 que se obtiene a partir de un cálculo de regresión de los datos "Alcanzado" y "Meta".

La figura 1C muestra diversos datos de Tipo de Movimiento utilizados en una realización del sistema de minería de datos. Los ejemplos de conjuntos de datos cubren la Expansión/Constricción (Traslación /- X), Mesialización/Distalización (Traslación /-Y), Intrusión (Traslación -Z), Extrusión (Traslación Z), Punta/Angulación (Rotación X), Par de torsión/lnclinación (Rotación Y) y Rotación Pura (Rotación Z).

La figura ID muestra un análisis del rendimiento de uno o más aparatos dentales. Para el tipo de movimiento ilustrado por la figura ID, el movimiento alcanzado es aproximadamente un 85 % del movimiento objetivo para ese conjunto particular de datos.

Como se ilustra principalmente en la figura ID, el movimiento dental real generalmente se desfasa del movimiento dental objetivo en muchas fases. En el caso de un tratamiento con secuencias de aparatos poliméricos, tales desfases desempeñan un papel importante en el diseño del tratamiento, porque tanto el movimiento dental y tales resultados negativos, como la incomodidad del paciente, varían positivamente con la magnitud de las discrepancias.

En una realización, los parámetros clínicos en etapas tales como la 170 (figura 2A) y la 232 (figura 2B) se hacen más precisos al permitir una desviación estadística de la posición dental objetivo de la posición real. Por ejemplo, un movimiento objetivo posterior podría reducirse debido a una gran probabilidad calculada de que el movimiento objetivo real del diente no se haya alcanzado adecuadamente, con el resultado de que existe una alta probabilidad de que la fase de movimiento posterior deba completar el trabajo previsto para una fase anterior. De manera similar, el movimiento objetivo podría sobrepasar las posiciones deseadas, especialmente en las fases más tempranas, de modo que el movimiento real esperado esté mejor controlado. Esta realización sacrifica el objetivo de minimizar el tiempo de proinclinación en favor de lograr una mayor probabilidad de alcanzar un resultado final objetivo. Esta metodología se realiza dentro de los planes de tratamiento específicos para grupos de casos similares de pacientes.

La Tabla 1 muestra la agrupación de dientes en una realización. La convención de signos de los movimientos dentales se indica en la Tabla 2. Se han representado diferentes movimientos dentales de los 60 arcos seleccionados en la Tabla 3 con el rendimiento ordenado por orden descendente. El rendimiento del aparato se puede dividir en 4 grupos separados: alto (79-85 %), medio (60-68 %), por debajo de la media (52-55 %) e inadecuado (24-47 %). La Tabla 4 muestra la clasificación de la previsibilidad del movimiento. La previsibilidad se divide en 3 grupos: altamente predecible (0,76-0,82), predecible (0,43-0,63) e impredecible (0,10-0,30). Para el conjunto particular de datos, por ejemplo, las conclusiones son las siguientes:

El rendimiento de intrusión del incisivo y de intrusión anterior es alto. El intervalo de intrusión del incisivo es de aproximadamente 1,7 mm, y de intrusión anterior es de aproximadamente 1,7 mm. Estos movimientos son altamente predecibles.

El rendimiento de intrusión del colmillo, del par de torsión del incisivo, de la rotación del incisivo y del par de torsión anterior, es medio. El intervalo para la intrusión del colmillo es de aproximadamente 1,3 mm, para el par de torsión del incisivo es de aproximadamente 34 grados, para la rotación del incisivo es de aproximadamente 69 grados, y para el par de torsión anterior es de aproximadamente 34 grados. Estos movimientos son predecibles o altamente predecibles.

El rendimiento de la inclinación premolar, la mesialización premolar, la rotación molar y la expansión posterior está por debajo de la media. El intervalo para la mesialización premolar es de aproximadamente 1 milímetro, para la inclinación premolar es de aproximadamente 19 grados, para la rotación molar es de aproximadamente 27 grados y para la expansión posterior es de aproximadamente 2,8 milímetros. La inclinación y la mesialización premolar son impredecibles, mientras que el resto son movimientos predecibles.

El rendimiento de extrusión de la parte anterior y del incisivo, la rotación de los dientes redondos y premolares, la inclinación del colmillo, la distalización molar y el par de torsión posterior son inadecuados. El intervalo de extrusión anterior es de aproximadamente 1,7 milímetros, para la extrusión del incisivo es de aproximadamente 1,5 mm, para la rotación de dientes redondos es de aproximadamente 67 grados, para la rotación premolar es de aproximadamente 63 grados, para la inclinación del colmillo es de aproximadamente 26 grados, para la distalización molar es de aproximadamente 2 milímetros, y para el par de torsión posterior es de aproximadamente 43 grados. Todos son movimientos impredecibles, excepto la rotación premolar, que es predecible (pero con peores resultados en términos de rendimiento).

_________________________t a b l a 1_________________________

Dientes Grupos de dientes estudiados

Incisivos #7, 8, 9, 10, 23, 24, 25, 26

Colmillos #6, 11, 22, 27

Premolares #4, 5, 12, 13, 20, 21,28, 29

Molares #2, 3, 14, 15, 18, 19, 30, 31

Anteriores #6, 7, 8, 9, 10, 11, 22, 23, 24, 25, 26, 27

Posteriores #2, 3, 4, 5, 12, 13, 14, 15, 18, 19, 20, 21,28, 29, 30, 31

Redondos #4, 5, 6, 11, 12, 13, 20, 21, 22, 27, 28, 29

t a b l a 2

Signos convenidos de movimientos dentales

Tipo de Movimiento

Traslación X (Expansión/Constricción) (-) es lingual (+) es vestibular Rotación X (Inclinación)

Cuadrantes superiores e inferiores derechos (-) es distal (+) es mesial Cuadrantes superiores e inferiores izquierdos (-) es mesial (+) es distal Traslación Y (Mesialización/Distalización)

Cuadrantes superior izquierdo e inferior derecho (-) es distal (+) es mesial Cuadrantes superior derecho e inferior izquierdo (-) es mesial (+) es distal Rotación Y (Par de torsión) (-) es coronal lingual (+) es coronal vestibular Traslación Z (Intrusión/Extrusión) (-) es intrusión (+) es extrusión Rotación Z (Rotación Pura) (-) es en sentido horario (+) es en sentido antihorario

t a b l a 3

Clasificación del Indice de Rendimiento del movimiento

Grupo Movimiento Modelo índice de Rendimiento Efecto secundario Previsibil Incisivo Intrusión Lineal 85 % 0,03 0,82 Anterior Intrusión Lineal 79 % 0,03 0,76 Colmillo Intrusión Lineal 68 % -0,10 0,43 Incisivo Par de torsión Lineal 67 % 0,21 0,63 Anterior Par de torsión Lineal 62 % 0,15 0,56 Incisivo Rotación Lineal 61 % -0,09 0,76 Premolar Inclinación Lineal 55 % 0,35 0,27 Molar Rotación Lineal 52 % 0,11 0,58 Posterior Expansión Lineal 52 % 0,11 0,48 Premolar Mesialización Lineal 52 % 0,00 0,30 Premolar Rotación Lineal 47 % 0,28 0,63 Molar Distalización Lineal 43 % 0,02 0,20 Colmillo Inclinación Lineal 42 % 0,10 0,28 Posterior Par de torsión Lineal 42 % 1,50 0,28 Redondos Rotación Lineal 39 % -0,14 0,27 Anterior Extrusión Lineal 29 % -0,02 0,13 Incisivo Extrusión Lineal 24 % 0,02 o,io

t a b l a 4

Clasificación de la previsibilidad del movimiento

Grupo Movimiento Modelo índice de Rendimiento Efecto secundario Previsibil Incisivo Intrusión Lineal 85 % 0,03 0,82 Anterior Intrusión Lineal 79 % 0,03 0,76 Incisivo Rotación Lineal 61 % -0,09 0,76 Incisivo Par de torsión Lineal 67 % 0,21 0,63 Premolar Rotación Lineal 47 % 0,28 0,63 Molar Rotación Lineal 52 % 0,11 0,58 Anterior Par de torsión Lineal 62 % 0,15 0,56 Posterior Expansión Lineal 52 % 0,11 0,48 Colmillo Intrusión Lineal 68 % -0,10 0,43 Premolar Mesialización Lineal 52 % o,oo 0,30 Colmillo Inclinación Lineal 42 % o,io 0,28 Posterior Par de torsión Lineal 42 % 1,50 0,28 Premolar Inclinación Lineal 55 % 0,35 0,27 Redondos Rotación Lineal 39 % -0,14 0,27 (continuación)

Clasificación de la previsibilidad del movimiento

Grupo Movimiento Modelo índice de Rendimiento Efecto secundario Previsibilidad Molar Distalización Lineal 43 % 0,02 0,20 Anterior Extrusión Lineal 29 % -0,02 0,13

Incisivo Extrusión Lineal 24 % 0,02 0,10

En una realización, se pueden aplicar analizadores basados en datos. Estos analizadores basados en datos pueden incorporar una serie de modelos, como modelos estadísticos paramétricos, modelos estadísticos no paramétricos, modelos de agrupación, modelos del vecino más cercano, procedimientos de regresión y redes neuronales diseñadas (artificiales) por ingeniería. Antes de la operación, los analizadores o modelos basados en datos se elaboran utilizando una o más sesiones de entrenamiento. Los datos utilizados para construir el analizador o modelo en estas sesiones normalmente se denominan datos de entrenamiento. Dado que los analizadores basados en datos se desarrollan examinando solo ejemplos de entrenamiento, la selección de los datos de entrenamiento puede afectar significativamente a la precisión y la velocidad de aprendizaje del analizador basado en datos. Un enfoque utilizado hasta ahora genera un conjunto de datos separado, denominado conjunto de prueba con fines de entrenamiento. El conjunto de prueba se utiliza para evitar sobreajustar el modelo o analizador con los datos de entrenamiento. El sobreajuste se refiere a la situación en la que el analizador ha memorizado los datos de entrenamiento tan bien que no es capaz de ajustarse o clasificar datos que no ha visto. Normalmente, durante la elaboración del analizador o modelo, el rendimiento del analizador se prueba con el conjunto de prueba. La selección de los parámetros del analizador o modelo se realiza iterativamente hasta que el rendimiento del analizador en la clasificación del conjunto de prueba alcanza un punto óptimo. En este punto, el procedimiento de entrenamiento se ha completado. Una alternativa al uso de un conjunto independiente de entrenamiento y de prueba es utilizar una metodología llamada validación cruzada. La validación cruzada se puede utilizar para determinar valores de parámetros para un analizador o modelo paramétrico para un analizador no paramétrico. En una validación cruzada, se selecciona un único conjunto de datos de entrenamiento. A continuación, se elaboran varios analizadores o modelos diferentes presentando diferentes partes de los datos de entrenamiento como conjuntos de pruebas a los analizadores en un procedimiento iterativo. Entonces, se determina el parámetro o la estructura del modelo basándose en el rendimiento combinado de todos los modelos o analizadores. Según el enfoque de validación cruzada, el analizador o modelo normalmente se vuelve a entrenar con datos utilizando la estructura del modelo óptimo determinado.

En una realización, el software de minería de datos 3 (figura 1A) puede ser una "araña" o "rastreador" para capturar datos de la base de datos 2 (figura 1A) para indexarlos. En una realización, se realizan operaciones de agrupamiento para detectar patrones en los datos. En otra realización, se utiliza una red neuronal para reconocer cada patrón, ya que la red neuronal es bastante robusta como para reconocer patrones de tratamiento dental. Una vez que se han caracterizado los elementos del tratamiento, la red neuronal compara entonces la información dental introducida con plantillas almacenadas de vocabulario de tratamiento reconocido por el dispositivo de reconocimiento de la red neuronal, entre otros. Los modelos de reconocimiento pueden incluir un modelo oculto de Markov (MOM), un modelo de programación dinámico, una red neuronal, una lógica difusa o un emparejador de plantillas, entre otros. Estos modelos pueden utilizarse solos o combinados.

La programación dinámica considera todas las trayectorias posibles de M "tramas" a través de N puntos, sujeto a los costes especificados para hacer transiciones desde cualquier punto i de cualquier trama k dada hasta cualquier punto j de la siguiente trama k 1. Debido a que la mejor trayectoria desde el punto actual hasta el siguiente punto es independiente de lo que suceda más allá de ese punto, el coste total mínimo [i(k), j(k+1)] de una trayectoria a través de i(k) que termina en j(k+1) es el coste de la propia transición más el coste de la trayectoria mínima a i(k). Preferentemente, los valores de las trayectorias predecesoras pueden mantenerse en una matriz MxN, y el coste acumulado mantenerse en una matriz 2xN para contener los costes acumulados de la posible columna inmediatamente anterior y de la columna actual. Sin embargo, este procedimiento requiere importantes recursos informáticos.

La programación dinámica requiere una gran cantidad de cómputos. Para que el dispositivo de reconocimiento encuentre la alineación temporal óptima entre una secuencia de tramas y una secuencia de modelos de nodos, debe comparar la mayoría de las tramas con una pluralidad de modelos de nodos. Un procedimiento para reducir la cantidad de cómputos requeridos para una programación dinámica es proceder a una purga. La purga finaliza la programación dinámica de una porción dada de la información sobre el tratamiento dental frente a un modelo de tratamiento dado si la puntuación de probabilidad parcial para esa comparación cae por debajo de un umbral dado. Esto reduce en gran medida los cómputos.

Considerado como una generalización de la programación dinámica, se utiliza un modelo oculto de Markov en la realización preferida para evaluar la probabilidad de ocurrencia de una secuencia de observaciones 0 (1), 0 (2), ... O(t), ... , O(T), en el que cada observación O(t) puede ser bien un símbolo discreto bajo el enfoque VQ o bien un vector continuo. La secuencia de observaciones puede modelarse como una función probabilística de una cadena de Markov subyacente que tiene transiciones de estado que no son directamente observables.

En la realización preferida, el modelo de Markov se utiliza para modelar probabilidades para secuencias de observaciones sobre el tratamiento. Las transiciones entre estados están representadas por una matriz de transición A = [a(ij)]. Cada término a(i,J) de la matriz de transición es la probabilidad de realizar una transición al estado J, dado que el modelo está en el estado i. La probabilidad del símbolo de salida del modelo está representada por un conjunto de funciones B = [b(j), en la que el término b(j) de la matriz de símbolos de salida es la función que cuando se evalúa en un valor especificado O(t) devuelve la probabilidad de generar la observación O(t), dado que el modelo está en el estado j. El primer estado siempre está limitado a ser el estado inicial para el primer periodo de tiempo de la cadena de Markov, solo es posible un conjunto prescrito de transiciones de estado de izquierda a derecha. Se define un estado final predeterminado a partir del cual no pueden producirse transiciones a otros estados.

En una realización, las transiciones están restringidas a la reentrada de un estado o entrada a uno de los dos estados siguientes. Dichas transiciones están definidas en el modelo como probabilidades de transición. Por ejemplo, un patrón de tratamiento que actualmente tiene un marco de señales de características en el estado 2 tiene una probabilidad de volver a entrar en el estado 2 de a(2,2), una probabilidad a(2,3) de entrar en el estado 3 y una probabilidad de a(2,4) = 1 - a(2,2) - a(2,3) de entrar en el estado 4. La probabilidad a(2,1) de entrar en el estado 1 o la probabilidad a(2,5) de entrar en el estado 5 es cero y la suma de las probabilidades de a(2,1) hasta a(2,5) es uno. Aunque la realización preferida restringe los gráficos de flujo al estado actual o a los dos estados siguientes, un experto en la materia puede construir un modelo MOM con restricciones de transición más flexibles, aunque la suma de todas las probabilidades de transición de cualquier estado aún deberá ascender a uno.

En cada estado j del modelo, el marco de características actual puede identificarse con uno de un conjunto de símbolos de salida predefinidos o puede etiquetarse probabilísticamente. En este caso, la probabilidad del símbolo de salida b(j) (O(t)) corresponde a la probabilidad asignada por el modelo de que el símbolo del cuadro de características sea o(t). La disposición del modelo es una matriz A = [a(i,j)] de probabilidades de transición y una técnica de computación B = [b(j) (O(t))].

En una realización, el modelo de Markov se forma para un patrón de referencia a partir de una pluralidad de secuencias de patrones de entrenamiento y las probabilidades del símbolo de salida son densidades de probabilidad de función gaussiana multivariadas. La información del tratamiento dental atraviesa el extractor de características. Durante el aprendizaje, la serie de vectores de características resultante es procesada por un estimador de parámetros, cuya salida se proporciona al modelo oculto de Markov. El modelo oculto de Markov se utiliza para derivar un conjunto de plantillas de patrones de referencia, siendo cada plantilla representativa de un patrón identificado en un conjunto de vocabulario de patrones de tratamiento de referencia. Las plantillas de referencia del modelo de Markov se utilizan a continuación, para clasificar una secuencia de observaciones en uno de los patrones de referencia en función de la probabilidad de generar las observaciones de cada plantilla de patrón de referencia del modelo de Markov. Durante el reconocimiento, el patrón desconocido se puede identificar entonces como el patrón de referencia con la mayor probabilidad en la calculadora de probabilidades.

La plantilla del MOM tiene varios estados, que tienen cada uno un valor discreto. Sin embargo, como las características del patrón de tratamiento pueden tener un patrón dinámico en contraste con un valor único, la adición de una red neuronal en el extremo frontal del MOM en una realización proporciona la capacidad de representar estados con valores dinámicos. La capa de entrada de la red neuronal comprende neuronas de entrada. Las salidas de la capa de entrada se distribuyen a todas las neuronas de la capa media. De manera similar, las salidas de la capa media se distribuyen a todas las neuronas de salida, neuronas de salida que se corresponden una a una con los estados internos del MOM. Sin embargo, cada salida tiene probabilidades de transición hacia sí misma o hacia otras salidas, formando así un MOM modificado. Cada estado del MOM así formado es capaz de responder a una señal dinámica particular, resultando en un MOM más robusto. Como alternativa, la red neuronal puede utilizarse sola sin recurrir a las probabilidades de transición de la arquitectura del MOM.

Los flujos de salida o resultados 4 de la FIG. 1A se utilizan como retroalimentación para mejorar el diseño y/o utilización de aparatos dentales por parte de los médicos. Por ejemplo, los resultados de la minería de datos pueden utilizarse para evaluar el rendimiento en función de los enfoques de escenificación, para comparar los índices de rendimiento del aparato basados en enfoques de tratamiento y para evaluar el rendimiento comparando diferentes formas y posiciones de los ataches en los dientes.

La capacidad para estudiar la eficacia específica en el diente y el rendimiento del producto para grandes grupos de resultados de tratamiento permite realizar comparaciones estadísticamente significativas entre dos o más poblaciones de casos. En el caso de que los dos grupos estudiados contengan diferencias en el enfoque del tratamiento, el diseño del aparato o el protocolo de fabricación, las diferencias observadas en el rendimiento del producto, como se muestran en la salida de datos, pueden atribuirse al enfoque, diseño o protocolo de fabricación. El resultado final es un mecanismo de retroalimentación que permite bien al especialista clínico o bien al fabricante tener la capacidad de optimizar el diseño y la utilización del producto en función de los datos de rendimiento a partir de un tamaño de muestra significativamente grande utilizando objetivos mensurables.

No hay consenso universal en torno a la teoría del tratamiento ortodóncico, y el tratamiento y los resultados reales están sujetos a incertidumbres adicionales de medición de las variables del paciente, de relaciones con variables de pacientes no medidas, así como de cumplimiento variable por parte del paciente. Como resultado, diferentes especialistas clínicos podrían preferir diferentes planes de tratamiento para un solo paciente. Por tanto, un solo plan de tratamiento puede no ser aceptado por todos los especialistas clínicos ya que no existe un plan de tratamiento "correcto" universalmente aceptado.

Las siguientes realizaciones permiten una mayor satisfacción del especialista clínico y una mayor satisfacción del paciente al adaptar los parámetros del tratamiento a las preferencias de los especialistas clínicos. El sistema detecta diferencias en las preferencias de tratamiento mediante la observación estadística de los historiales de tratamiento de los especialistas clínicos. Por ejemplo, los especialistas clínicos difieren en cuanto a la probabilidad con la que practicarían una extracción de los premolares en casos comparables de apiñamiento dental. Incluso cuando no hay un registro suficiente de tratamientos pasados para un especialista clínico determinado, la agrupación se puede realizar en función de otras variables predictoras como la ubicación geográfica, variables relacionadas con el entrenamiento, o el tamaño y la naturaleza de la práctica, para observar diferencias estadísticamente significativas en los parámetros de tratamiento.

La minería de datos puede descubrir patrones estadísticamente significativos de diferentes resultados de tratamiento alcanzados por diferentes especialistas clínicos para pacientes comparables. Por ejemplo, los casos de pacientes agrupados pueden tener sistemáticamente menos complicaciones con un especialista clínico en comparación con otro. Tal diferencia detectada por la herramienta de minería de datos podría utilizarse como una señal de retroalimentación para el especialista clínico con peor desempeño, así como una señal para solicitar las diferencias de tratamiento utilizadas por el especialista clínico con mejor desempeño.

En una realización, las técnicas de ago lpamiento se utilizan con casos completados previamente para clasificar las complicaciones y los resultados del tratamiento. Los modelos de probabilidad de riesgo se construyen entonces dentro de cada grupo. Los casos nuevos se asignan a los mismos grupos en función de la similitud de las variables de pretratamiento. Los riesgos dentro de cada grupo de pacientes con tratamientos completados se utilizan entonces con nuevos casos para predecir los resultados del tratamiento y los riesgos de complicaciones. Los pacientes de alto riesgo se marcan para recibir una atención especial, que posiblemente incluya etapas adicionales en el plan de tratamiento o una intervención clínica adicional.

En otra realización, los profesionales se agrupan en grupos según las preferencias de tratamiento observadas del especialista clínico, y los parámetros de tratamiento se ajustan dentro de cada grupo para coincidir más estrechamente con las preferencias de tratamiento observadas. Luego, los profesionales sin historiales observados se asignan a grupos basándose en la similitud de las variables conocidas con las de los grupos con historiales de tratamiento conocidos.

La figura 1E, muestra un ejemplo de procedimiento para las prácticas de ago lpamiento. En primer lugar, el procedimiento agrupa las prácticas de tratamiento en función del historial de tratamientos del especialista clínico, como las preferencias de tratamiento, resultados y variables demográficas y de la práctica (20). A continuación, el sistema modela las restricciones clínicas preferidas dentro de cada grupo (22). A continuación, el sistema asigna los especialistas clínicos sin historial de tratamiento a los grupos de la etapa 20 basándose en las variables demográficas y de la práctica (24). En una realización, el sistema realiza el procedimiento 100 (véase la figura 2A) por separado dentro de cada grupo, utilizando restricciones clínicas específicas de cada grupo (26). Además, el sistema actualiza los grupos y asignaciones de grupos a medida que llegan nuevos datos de tratamiento y de resultados (28).

La figura 1F muestra otra realización de un sistema de minería de datos para generar los tratamientos propuestos. En primer lugar, el sistema identifica/agrupa los historiales de pacientes con un seguimiento detallado (como múltiples escáneres de alta resolución), basado en datos de seguimiento detallados, diagnósticos, parámetros de tratamiento y resultados, así como en variables demográficas (40). Dentro de cada grupo, el sistema modela las discrepancias entre la posición prevista y las posiciones reales obtenidas a partir de los datos de seguimiento (42). Asimismo, dentro de cada grupo, el sistema modela el riesgo de resultados especiales indeseables (44). En un segundo nivel de ago lpamiento, las historias de pacientes con menos datos de seguimiento detallado se agrupan basándose en las variables disponibles. La agrupación de segundo nivel es lo suficientemente parcial como para que cada uno del número más amplio de grupos de segundo nivel pueda bien asignarse a grupos calculados en la etapa 40 o bien considerarse un nuevo grupo (46). El sistema refina los modelos de la etapa 42 con registros adicionales de los grupos (48) de la etapa 46. También puede refinar los modelos de la etapa 44 con registros adicionales de los grupos (5o) de la etapa 48. En un tercer nivel de ago lpamiento, el sistema después asigna nuevos pacientes a los grupos de la etapa 46 basándose en el diagnóstico, la demografía y el físico inicial (52). Dentro de cada grupo de la etapa 52, el sistema modela las discrepancias esperadas entre la posición prevista y las posiciones reales (54). A partir de la etapa 54, el sistema utiliza información revisada de la posición esperada cuando sea relevante (incluyendo 232 y 250, figura 2B) (67). Además, dentro de cada grupo de la etapa 52, el sistema modela el riesgo de resultados indeseables (56). A partir de la etapa 56, el sistema también marca los casos que requieren una atención especial y restricciones clínicas (como en 204 y 160, figuras 2B y 2A) (69). El procedimiento luego personaliza el plan de tratamiento para cada grupo (58) de la etapa 52. A continuación, el sistema recopila datos de manera iterativa (61) y realiza un bucle hacia atrás para identificar/agrupar historias de pacientes (40). Además, los grupos pueden revisarse y reasignarse (63). El sistema también identifica continuamente grupos sin una buena representación para un análisis de seguimiento adicional (65).

En entornos de tratamiento clínico, no es rentable obtener o procesar todos Ios datos posibles de alta resolución en cada fase del movimiento dental. Por ejemplo:

• Los pacientes pueden usar varios aparatos entre visitas a especialistas clínicos.

• Un paciente determinado puede presentar solo un conjunto de impresiones dentales.

• Los problemas de radiación pueden limitar la cantidad de tomografías computarizadas o de rayos X utilizadas. • Los especialistas clínicos generalmente no tienen tiempo para notificar información espacial detallada sobre cada diente en cada visita.

Debido a estas y a otras limitaciones, la planificación del tratamiento se realiza necesariamente basada en información parcial.

En una realización, la información faltante se aproxima sustancialmente haciendo coincidir las características predictivas entre Ios pacientes y una muestra representativa para la que se recopila información de seguimiento detallada. En este caso, Ios pacientes se marcan en función de Ios resultados de tratamiento mal anticipados para las solicitudes de información de seguimiento, como la recopilación y el análisis de conjuntos adicionales de impresiones dentales. La información resultante se utiliza entonces para refinar Ios grupos de pacientes y el tratamiento de Ios pacientes asignados posteriormente a Ios grupos.

En general, Ios datos del paciente se escanean y Ios datos se analizan utilizando el sistema de minería de datos descrito anteriormente. El sistema propone un plan de tratamiento para que el odontólogo lo apruebe. El odontólogo puede aceptar o sugerir modificaciones en el plan de tratamiento. Una vez que se aprueba el plan de tratamiento, la fabricación del o de Ios aparatos puede comenzar.

La figura 2A ilustra el flujo general de un ejemplo de procedimiento 100 para definir y generar aparatos de reposicionamiento para el tratamiento ortodóncico de un paciente. El procedimiento 100 incluye Ios procedimientos y es adecuado para el aparato, de la presente invención, tal y como se describirá. Las etapas informáticas del procedimiento ventajosamente se implementan como módulos de programa informático para su ejecución en uno o más ordenadores digitales.

Como etapa inicial, se obtiene un modelo o escáner de Ios dientes o del tejido bucal del paciente (etapa 110). Esta etapa generalmente implica tomar moldes de yeso de Ios dientes y encías del paciente y también puede implicar tomar mordidas en cera, el escaneo por contacto directo, la obtención de imágenes por rayos X, la obtención de imágenes por tomografía, la obtención de imágenes por ecografía y otras técnicas para obtener información sobre la posición y estructura de Ios dientes, maxilares, encías y otro tejido relevante en términos ortodóncicos. A partir de Ios datos así obtenidos, se deriva un conjunto de datos digitales que representa la disposición inicial (es decir, un tratamiento previo) de Ios dientes y otros tejidos del paciente.

El conjunto de datos digital inicial, que puede incluir tanto datos en bruto de las operaciones de escaneo como datos que representan modelos de la superficie derivados a partir de Ios datos en bruto, se procesa para segmentar Ios constituyentes del tejido entre sí (etapa 120). En particular, en esta etapa, se producen estructuras de datos que representan digitalmente coronas dentales individuales. Ventajosamente, se producen modelos digitales de dientes enteros, incluyendo las superficies ocultas medidas o extrapoladas y las estructuras radiculares, así como Ios huesos y el tejido blando circundantes.

La posición final deseada de Ios dientes, es decir, el resultado final deseado y previsto del tratamiento ortodóncico, puede recibirse de un especialista clínico en forma de prescripción, puede calcularse a partir de principios ortodóncicos o puede extrapolarse informáticamente a partir de una prescripción del especialista clínico (etapa 130). Con una especificación de las posiciones finales deseadas de Ios dientes y una representación digital de Ios propios dientes, puede especificarse la posición final y la geometría de la superficie de cada diente (etapa 140) para formar un modelo completo de Ios dientes al final deseado del tratamiento. En general, en esta etapa, se especifica la posición de cada diente. El resultado de esta etapa es un conjunto de estructuras de datos digitales que representa un reposicionamiento ortodóncicamente correcto de Ios dientes modelados con respecto a tejido presumiblemente estable. Tanto Ios dientes como el tejido están ambos representados como datos digitales.

Teniendo ambos una posición de partida y una posición final para cada diente, el procedimiento define a continuación, una trayectoria dental para el movimiento de cada diente. En una realización, las trayectorias dentales se optimizan en conjunto para que Ios dientes se muevan de la manera más rápida con la menor cantidad de proinclinación, para así mover Ios dientes desde sus posiciones iniciales hasta sus posiciones finales deseadas. (La proinclinación es cualquier movimiento de un diente en cualquier dirección que no sea directamente la posición final deseada. La proinclinación a veces es necesaria para permitir que Ios dientes se muevan Ios unos con respecto a Ios otros.) Se segmentan las trayectorias dentales. Los segmentos se calculan de modo que el movimiento de cada diente dentro de un segmento permanezca dentro de Ios límites de Ios umbrales de traslación lineal y rotacional. De esta manera, Ios puntos finales de cada segmento de trayectoria pueden constituir un reposicionamiento clínicamente viable, y el total de puntos finales de Ios segmentos constituye una secuencia clínicamente viable de posiciones dentales, de modo que el movimiento desde un punto al siguiente de la secuencia no tenga como resultado una colisión de dientes.

Los límites del umbral de la traslación lineal y rotatoria se inicializan, en una implementación, con valores por defecto basados en la naturaleza del aparato que va a utilizarse. Pueden calcularse valores límite personalizados de manera más individual usando datos específicos del paciente. Los valores límite también pueden actualizarse en función del resultado del cálculo de un aparato (etapa 170, descrita más adelante), que puede determinar que en uno o más puntos a lo largo de una o más trayectorias dentales, las fuerzas que puede generar el aparato en la entonces existente configuración de los dientes y tejido es incapaz de efectuar el reposicionamiento que está representado por uno o más segmentos de la trayectoria dental. Con esta información, el procedimiento secundario que define las trayectorias segmentadas (etapa 150) puede recalcular las trayectorias o las trayectorias secundarias afectadas.

En varias fases del procedimiento y, en particular, tras haber definido las trayectorias segmentadas, el procedimiento puede, y por lo general lo hará, interactuar con un especialista clínico responsable del tratamiento del paciente (etapa 160). La interacción con el especialista clínico puede implementarse utilizando un procedimiento cliente programado para recibir posiciones y modelos dentales, así como la información de las trayectorias desde un ordenador del servidor o de un procedimiento en el que se implementan otras fases del procedimiento 100. El procedimiento del cliente está programado ventajosamente para permitir que el dentista visualice una animación de las posiciones y trayectorias y para permitir que el dentista restablezca las posiciones finales de uno o más de los dientes, así como para especificar las restricciones que deben aplicarse en las trayectorias segmentadas. Si el especialista clínico hace alguno de dichos cambios, el procedimiento secundario de definición de las trayectorias segmentadas (etapa 150) vuelve a realizarse de nuevo.

Las trayectorias dentales segmentadas y los datos de posición dental asociados se utilizan para calcular configuraciones del aparato clínicamente aceptables (o cambios sucesivos en la configuración del aparato), que moverán los dientes en la trayectoria de tratamiento definida en las etapas especificadas por los segmentos de la trayectoria (etapa 170). Cada configuración del aparato representa una etapa a lo largo de la trayectoria de tratamiento del paciente. Las etapas se definen y calculan para que cada posición discreta pueda seguir el movimiento dental en línea recta o la rotación simple de las posiciones dentales conseguidas por la anterior etapa discreta, de modo que la cantidad de reposicionamiento requerida en cada etapa implique una cantidad óptima de fuerza, en términos ortodóncicos, sobre la dentadura del paciente. En cuanto a la etapa de definición de la trayectoria, esta etapa de cálculo del aparato puede incluir interacciones e incluso interacciones iterativas con el especialista clínico (etapa 160). La operación de una etapa 200 de procedimiento que implementa esta etapa se describirá de manera más detallada más adelante.

Tras haber calculado las definiciones del aparato, el procedimiento 100 puede proceder hasta la etapa de fabricación (etapa 180), en la que se fabrican los aparatos definidos por el procedimiento, o se genera información electrónica o impresa para que un procedimiento manual o automatizado pueda utilizarla para definir las configuraciones del aparato o Ios cambios en las configuraciones del aparato.

La figura 2B ilustra un procedimiento 200 que implementa la etapa de cálculo del aparato (figura 2A, etapa 170) para Ios alineadores de funda polimérica del tipo descrito en la patente de Ios Estados Unidos n.05.975.893, anteriormente mencionada. Las entradas del procedimiento incluyen la forma inicial 202 del alineador, diversos parámetros 204 de control y una configuración final deseada para Ios dientes, al final del segmento 206 de trayectoria del tratamiento en curso. Otras entradas incluyen modelos digitales de Ios dientes en su posición en el maxilar, modelos del tejido maxilar y especificaciones de una forma inicial del alineador y del material del alineador. Utilizando Ios datos de entrada, el procedimiento crea un modelo de elementos finitos del alineador, Ios dientes y el tejido, con el alineador colocado en Ios dientes (etapa 210). A continuación, el procedimiento aplica un análisis de elementos finitos al modelo de composite de elementos finitos del alineador, Ios dientes y el tejido (etapa 220). El análisis prosigue hasta que se alcanza una condición de salida, momento en el que el procedimiento evalúa si Ios dientes han alcanzado la posición final deseada para el segmento de trayectoria actual o una posición suficientemente cercana a la posición final deseada (etapa 230). Si Ios dientes no han alcanzado una posición final aceptable, el procedimiento calcula una nueva forma posible para el alineador (etapa 240). Si se ha alcanzado una posición final aceptable, se evalúan Ios movimientos de Ios dientes calculados por el análisis de elementos finitos para determinar si son aceptables en términos ortodóncicos (etapa 232). Si no lo son, el procedimiento también procede a calcular una nueva forma posible para el alineador (etapa 240). Si Ios movimientos son aceptables en términos ortodóncicos y Ios dientes han alcanzado una posición aceptable, la forma actual del alineador se compara con las formas del alineador calculadas anteriormente. Si la forma actual es la mejor solución hasta ahora (etapa 250 de decisión), se guarda como la mejor posibilidad hasta el momento (etapa 260). Si no, se guarda en una etapa opcional como posible resultado intermedio (etapa 252). Si la forma actual de alineador es la mejor posibilidad hasta el momento, el procedimiento determina si es lo suficientemente buena como para ser aceptada (etapa 270). Si lo es, el procedimiento se sale. De lo contrario, el procedimiento continúa y calcula otra forma posible (etapa 240) para su análisis.

Los modelos de elementos finitos pueden crearse utilizando un software de una aplicación de programa informático disponible en una variedad de proveedores. Para crear modelos de geometría sólida, pueden utilizarse programas de ingeniería asistida por ordenador (CAE) o de diseño asistido por ordenador (CAD), tales como Ios productos de software AutoCAD® disponibles en Autodesk, Inc., de San Rafael, California. Para crear modelos de elementos finitos y analizarlos, pueden utilizarse productos de programas de varios proveedores, incluyendo el producto PolyFEM disponible en CADSI de Coralville, lowa, el software de simulación Pro/Mechanica disponible de Parametric Technology Corporation de Waltham, Mass., Ios productos de software de diseño l-DEAS, disponibles en Structural Dynamics Research Corporation (SDRC) de Cincinnati, Ohio, y el producto MSC/NASTRAN, disponible en MacNealSchwendler Corporation, de Los Ángeles, California.

La figura 3 muestra un procedimiento 300 para crear un modelo de elementos finitos que puede utilizarse para llevar a cabo la etapa 210 del procedimiento 200 (figura 2). Las entradas en el procedimiento 300 de creación del modelo incluyen datos 302 de entrada que describen los dientes, tejidos y datos 304 de entrada que describen el alineador. Los datos de entrada que describen los dientes 302 incluyen los modelos digitales de los dientes; los modelos digitales de las estructuras tisulares rígidas, si están disponibles; especificaciones de forma y viscosidad para un fluido altamente viscoso que sirve de modelo para el tejido del substrato en el que los dientes están embebidos y al que los dientes están conectados, en ausencia de modelos específicos para estos tejidos; y condiciones límite que especifican los límites inamovibles de los elementos del modelo. En una implementación, los elementos del modelo incluyen solo modelos de los dientes, un modelo de un fluido de substrato de embebido viscoso y condiciones límite que definen, en efecto, un contenedor rígido en el que está contenido el fluido modelado. Cabe destacar que las características del fluido pueden diferir según el grupo de pacientes, por ejemplo, en función de la edad.

Se crea un modelo de elementos finitos de la configuración inicial de los dientes y el tejido (etapa 310) y opcionalmente se almacena en caché para reutilizarlo en iteraciones posteriores del procedimiento (etapa 320). Como se hizo con los dientes y el tejido, se crea un modelo de elementos finitos del alineador de funda polimérica (etapa 330). Los datos de entrada para este modelo incluyen datos que especifican el material del que el alineador está fabricado y la forma del alineador (entrada 304 de datos).

El alineador del modelo se manipula informáticamente para colocarlo sobre los dientes modelados del maxilar del modelo, para así crear un modelo de composite de un alineador colocado (etapa 340). Opcionalmente, las fuerzas necesarias para deformar el alineador para que encaje sobre los dientes, incluyendo cualquier fijación sujeta a los dientes, se computan y utilizan como un factor de mérito para medir la aceptabilidad de la configuración particular del alineador. Opcionalmente, las posiciones dentales utilizadas son las estimadas a partir de un modelo probabilístico basado en las etapas anteriores del tratamiento y en otra información sobre el paciente. En una alternativa más sencilla, sin embargo, la deformación del alineador se modela aplicando suficiente fuerza en su interior para agrandarlo lo suficiente para que se encaje sobre los dientes, colocando el alineador del modelo sobre los dientes del modelo en el modelo de composite, configurando las condiciones de los dientes del modelo y del tejido para que sean enormemente rígidas, y permitiendo que el alineador del modelo se relaje en su posición sobre los dientes fijos. Las superficies del alineador y de los dientes se modelan para que interactúen sin fricción en esta fase, de manera que el modelo de alineador alcance la configuración inicial correcta sobre los dientes del modelo antes de que empiece el análisis de elementos finitos para encontrar una solución al modelo de composite y calcular el movimiento de los dientes por la influencia del alineador deformado.

La figura 4 muestra un procedimiento 400 para calcular la forma del siguiente alineador, que pueda utilizarse en los cálculos del alineador, etapa 240 del procedimiento 200 (figura 2B). Se utiliza una variedad de entradas para calcular la siguiente posible forma del alineador. Estas incluyen entradas 402 de datos, generadas por la solución del análisis de elementos finitos del modelo de composite, y datos 404 definidos por la trayectoria dental actual. Los datos 402 derivados del análisis de elementos finitos incluyen la cantidad de tiempo real transcurrido en el que tuvo lugar el reposicionamiento simulado de los dientes; las posiciones finales reales del diente calculadas mediante el análisis; la fuerza máxima lineal y torsional aplicada en cada diente; la velocidad máxima lineal y angular de cada diente. A partir de la información introducida sobre la trayectoria, los datos 404 introducidos incluyen las posiciones dentales iniciales para el segmento de la trayectoria actual, las posiciones dentales al final del segmento de la trayectoria actual, la velocidad máxima permisible de desplazamiento para cada diente y la fuerza máxima permisible de cada tipo para cada diente.

Si se descubriera que un alineador evaluado previamente incumple una o más restricciones, opcionalmente, el procedimiento 400 puede utilizar datos 406 de entrada adicionales. Estos datos 406 pueden incluir información que identifique las restricciones incumplidas por, y cualquier rendimiento deficiente identificado del alineador evaluado previamente. Además, el procedimiento 400 puede utilizar los datos 408 de entrada relacionados con las restricciones incumplidas por los dispositivos dentales anteriores y un rendimiento deficiente de los mismos.

Tras haber recibido los datos de entrada iniciales (etapa 420), el procedimiento se repite sobre los dientes móviles del modelo. (Algunos de los dientes podrían identificarse o estar limitados como "inamovibles"). Si la posición final y las dinámicas del movimiento del diente, actualmente seleccionado por el alineador anteriormente seleccionado, son aceptables (opción "sí" de la etapa 440 de decisión), el procedimiento continúa seleccionando el siguiente diente para su consideración (etapa 430) hasta que se hayan considerado todos los dientes (opción "hecho" de la etapa 430 a la etapa 470). De lo contrario (opción "no" de la etapa 440), se calcula un cambio en el alineador, en la región del diente actualmente seleccionado (etapa 450). El procedimiento entonces vuelve hacia atrás para seleccionar el siguiente diente al actual (etapa 430) como se ha descrito.

Cuando se han considerado todos los dientes, se evalúa el total de los cambios efectuados en el alineador frente a las restricciones definidas previamente (etapa 470), de las que ya se han mencionado ejemplos. Se pueden definir las restricciones con referencia a una variedad de consideraciones adicionales, tales como la posibilidad de fabricación. Por ejemplo, pueden definirse restricciones para establecer un espesor máximo o mínimo del material del alineador o para establecer una cobertura máxima o mínima del alineador sobre las coronas de los dientes. Si se satisfacen las restricciones del alineador, se aplican Ios cambios para definir una nueva forma de alineador (etapa 490). De lo contrario, se revisan Ios cambios del alineador para comprobar que se satisfacen las restricciones (etapa 480) y Ios cambios revisados se aplican para definir una nueva forma del alineador (etapa 490).

La figura 5A ilustra una implementación de la etapa de cómputo de un cambio en un alineador en una región de un diente actual (etapa 450). En esta implementación, se utiliza un motor 456 de inferencia basado en reglas para procesar Ios datos de entrada descritos previamente (entrada 454) y un conjunto de reglas 452a-452n de una base de reglas 452. El motor 456 de inferencia y las reglas 452 definen un sistema de producción que, cuando se aplica a Ios datos de entrada fácticos, produce un conjunto de conclusiones de salida que especifican Ios cambios que hay que hacer en el alineador, en la región del diente actual (salida 458).

Las reglas 452a...452n tienen una forma convencional en dos partes: una parte "si" que define una condición y luego la parte del "entonces" que define una conclusión o acción que se impone si se satisface la condición. Las condiciones pueden ser sencillas o pueden ser conjunciones o disyunciones complejas de múltiples aseveraciones. Un ejemplo de conjunto de reglas, que define Ios cambios que hay que hacer en el alineador, incluye lo siguiente: si el movimiento del diente es demasiado rápido, añadir material de accionamiento al alineador en la parte opuesta a la dirección deseada de movimiento; si el movimiento del diente es demasiado lento, añadir material de accionamiento para sobrecorregir la posición del diente; si el diente está demasiado lejos de la posición final deseada, añadir material para sobrecorregir; si el diente se ha movido demasiado rápido y se pasa de la posición final deseada, añadir material para endurecer el alineador donde se mueve el diente para así alcanzarlo; si se ha añadido una cantidad máxima de material de accionamiento, añadir material para sobrecorregir el reposicionamiento del diente y no añadir material de accionamiento; si el movimiento del diente es en una dirección distinta a la dirección deseada, retirar y añadir material para reorientar el diente.

En una realización alternativa, como se ilustra en las figuras 5B y 5C, se calcula una configuración absoluta del alineador, en vez de una diferencia gradual. Como se muestra en la figura 5B, un procedimiento 460 computa una configuración absoluta para un alineador en una región de un diente actual. Utilizando Ios datos de entrada que ya se han descrito, el procedimiento computa la diferencia entre la posición final deseada y la posición final alcanzada por el diente actual (462). Utilizando la intersección de la línea central del diente con el nivel de tejido gingival como punto de referencia, el procedimiento computa el complemento de la diferencia en Ios seis grados de libertad de movimiento, en concreto, tres grados de traslación y tres grados de rotación (etapa 464). A continuación, el diente modelo se desplaza de su posición final deseada las cantidades de las diferencias complementarias (etapa 466), lo que se ilustra en la figura 5B.

La figura 5D muestra una vista en planta de un alineador 60 modelo ilustrativo sobre un diente 62 modelo ilustrativo. El diente se encuentra en su posición final deseada y la forma del alineador está definida por el diente en esa posición final. El movimiento real del diente calculado por el análisis de elementos finitos se ilustra como la colocación del diente en la posición 64 en lugar de en la posición 62 deseada. Un complemento de la posición final computada se ilustra como posición 66. La siguiente etapa del procedimiento 460 (figura 5B) define el alineador en la región del diente actual en esta iteración del procedimiento, mediante la posición del diente modelo desplazado (etapa 468) calculada en la etapa (466) anterior. Esta configuración del alineador computada en la región del diente actual se ilustra en la figura 5D como la forma 68, que está definida por el diente modelo recolocado en la posición 66.

Una etapa más del procedimiento 460, que también puede implementarse como una regla 452 (figura 5A), se muestra en la figura 5C. Para mover el diente actual en la dirección de su eje central, el tamaño del diente modelo que define esa región del alineador o la cantidad de espacio disponible en el alineador para el diente, se reduce en la zona alejándose de la zona desde la que el procedimiento ha decidido mover el diente (etapa 465).

Como se muestra en la figura 6, el procedimiento 200 figura 2B) de computación de la forma para un alineador para una etapa de una trayectoria de tratamiento es una etapa de un procedimiento 600 de computación de formas de una serie de alineadores. Este procedimiento 600 empieza con una etapa 602 de inicialización en la que se obtienen Ios datos iniciales, así como Ios valores de control y limitación.

Cuando se ha encontrado una configuración de alineador para cada etapa o segmento de la trayectoria de tratamiento (etapa 604), el procedimiento 600 determina si todos Ios alineadores son aceptables (etapa 606). Si lo son, el procedimiento se ha completado. De lo contrario, el procedimiento emprende opcionalmente un conjunto de etapas 610 en un intento por calcular un conjunto de alineadores aceptables. En primer lugar, se suavizan una o más de las restricciones de Ios alineadores (etapa 612). A continuación, para cada segmento de la trayectoria con un alineador inaceptable, el procedimiento 200 (figura 2B) de conformación de un alineador se realiza con las nuevas restricciones (etapa 614). Si todos Ios alineadores ya son aceptables, el procedimiento 600 se sale (etapa 616).

Los alineadores pueden no ser aceptables por varias razones, algunas de las cuales las gestiona el procedimiento. Por ejemplo, si se requirieran movimientos imposibles (etapa 620 de decisión), es decir, si se requiriera que el procedimiento 200 de cálculo de la forma (figura 2B) efectuara un movimiento para el que no hubiera ninguna regla o ajuste disponible, el procedimiento 600 pasa a ejecutar un módulo que calcula la configuración del atache de una fijación en el diente del sujeto sobre el que pueden aplicarse las fuerzas para efectuar el movimiento requerido (etapa 640). Debido a que añadir una fijación puede tener un efecto que no solo sea local, cuando se añaden fijaciones al modelo, se vuelve a ejecutar el bucle exterior del procedimiento 600 (etapa 642).

Si no se requirieran movimientos Imposibles (opción "no" de la etapa 620), el procedimiento transfiere el control a un procedimiento de definición de trayectoria (como la etapa 150, figura 2A) para redefinir aquellas partes de la trayectoria de tratamiento que tengan alineadores inaceptables (etapa 630). Esta etapa puede incluir tanto cambiar los incrementos del movimiento dental, es decir, cambiar la segmentación, en la trayectoria de tratamiento, como cambiar la trayectoria seguida por uno o más dientes en la trayectoria de tratamiento, o ambas. Después de que se haya redefinido la trayectoria del tratamiento, se ejecuta de nuevo el bucle externo del procedimiento (etapa 632). El recálculo está ventajosamente limitado a recalcular solo estos alineadores en las porciones redefinidas de la trayectoria de tratamiento. Si todos los alineadores ya son aceptables, el procedimiento se sale (etapa 634). Si sigue habiendo alineadores inaceptables, el procedimiento puede repetirse hasta que se encuentre un conjunto de alineadores aceptable o se sobrepase el límite de iteraciones (etapa 650). En este punto, así como en otros puntos de los procedimientos que se describen en la presente memoria descriptiva, tal como el cómputo de fijaciones adicionales (etapa 640), el procedimiento puede interactuar con un operador humano, tal como un especialista clínico o técnico, para solicitar asistencia (etapa 652). La asistencia que proporciona un operario puede incluir la definición o selección de ataches adecuados para fijarlos a un diente o a un hueso, la definición de un elemento elástico añadido para proporcionar una fuerza necesaria para uno o más segmentos de la trayectoria de tratamiento, la sugerencia de una alteración en la trayectoria de tratamiento, bien en la trayectoria de movimiento de un diente o en la segmentación de la trayectoria de tratamiento y aprobar una desviación o relajación de una restricción operativa.

Como se comentó anteriormente, el procedimiento 600 está definido y parametrizado por varios elementos de los datos de entrada (etapa 602). En una implementación, estos datos de inicialización y definición incluyen los siguientes elementos: un límite de iteraciones para el bucle exterior del procedimiento global; una especificación de factores de mérito que se calculan para determinar si un alineador es lo bastante bueno (véase la figura 2B, etapa 270); una especificación del material del alineador; una especificación de las restricciones que la forma o configuración de un alineador deben satisfacer para ser aceptables; una especificación de las fuerzas y movimientos de posicionamiento y de las velocidades que son aceptables en términos ortodóncicos; una trayectoria de tratamiento inicial, que incluye la trayectoria de movimiento para cada diente y una segmentación de la trayectoria de tratamiento en segmentos, teniendo que completar cada tramo un alineador; una especificación de las formas y posiciones de cualquier anclaje instalado en los dientes o de otra forma; y una especificación de un modelo de un hueso maxilar y otros tejidos en o sobre los que se sitúan los dientes (en la implementación que se está describiendo, este modelo consiste en un modelo de un fluido viscoso de sustrato en el que los dientes están embebidos y tiene las condiciones límites que esencialmente definen un contenedor para el fluido).

La figura 7 es un ejemplo de diagrama de un modelo estadístico de una raíz. Como se muestra en la misma, al utilizar los procedimientos de escaneado descritos anteriormente, se identifica una porción 701 superior escaneada de cada diente. La porción superior escaneada, incluyendo la corona, se complementa entonces con una raíz modelada en 3D. El modelo 3D de la raíz puede modelarse estadísticamente. El modelo 3D de la raíz 702 y el modelo 3D de la porción superior 700 forman juntos un modelo completo 3D de un diente.

La figura 8 muestra ejemplos de diagramas de modelado de raíz, mejorados usando información dental adicional. En la figura 8, la información dental adicional es información de rayos X. Se escanea una imagen 710 de rayos X para proporcionar una vista en 2D de las formas completas del diente. Se identifica un perfil del diente objetivo en la imagen de rayos X. El modelo 712 como se ha desarrollado en la figura 7 se modifica de acuerdo con la información adicional. En una realización, el modelo de diente de la figura 7 se transforma para formar un nuevo modelo 714 que se ajusta a los datos de rayos X.

La figura 9 muestra un ejemplo de diagrama de una tomografía dental computarizada. En esta realización, las raíces se derivan directamente de una tomografía dental computarizada de alta resolución CBCT del paciente. Las raíces escaneadas pueden entonces aplicarse a las coronas derivadas de una impresión o usarse con las coronas existentes extraídas a partir de los datos de la tomografía computarizada de haz cónico (CBCT). Una única tomografía CBCT proporciona datos 3D y múltiples formas de datos de tipo rayos X. Se evitan impresiones en PVS.

En una realización, una fuente de haz cónico y un detector de área de 2D escanea la anatomía dental del paciente, preferentemente, sobre un intervalo angular de 360 grados y a lo largo de toda su longitud, mediante uno cualquiera de diversos procedimientos en el que la posición del detector de área es fija con respecto a la fuente y un desplazamiento relativo de rotación y traslación entre la fuente y el objeto proporciona el escaneado (irradiación del objeto mediante una energía de radiación). Como resultado del desplazamiento relativo de la fuente del haz cónico a una pluralidad de posiciones de fuente (es decir, "vistas") a lo largo de la trayectoria de escaneado, el detector adquiere una pluralidad correspondiente de conjuntos secuenciales de datos de proyección de haces cónicos (también denominados en el presente documento datos de haz cónico o datos de proyección), siendo cada conjunto de datos de haz cónico representativo de una atenuación de rayos x provocada por el objeto en una de las posiciones respectivas de la fuente.

La figura 10 muestra un ejemplo de interfaz de usuario que muestra dientes erupcionados, que se pueden mostrar con información raíz en otra realización. Cada diente se puede ajustar individualmente con un mango adecuado. En la realización de la figura 10, el mango permite a un operario mover el diente en tres dimensiones con seis grados de libertad.

El movimiento de los dientes puede guiarse, en parte, utilizando un sistema de secuenciación basado en la raíz. En una realización, el movimiento está limitado por una limitación de área superficial, mientras que, en otra realización, el movimiento está limitado por una limitación de volumen.

En una realización, el sistema determina un área superficial para cada modelo dental. El sistema entonces suma todas las áreas superficiales para todos los modelos dentales a mover. A continuación, el sistema suma todas las áreas superficiales de todos los modelos dentales del arco. Para cada fase de movimiento de los dientes, el sistema comprueba que una relación predeterminada de área o restricción se cumpla mientras se mueven los modelos dentales. En una implementación, la restricción puede consistir en garantizar que las áreas superficiales de los dientes en movimiento sean inferiores al total de áreas superficiales de los dientes de un arco que soporta los dientes que se están moviendo. Si la relación es mayor que un número particular tal como un 50 %, el sistema emite una señal de error a un operario para indicar que los dientes deberían moverse a un ritmo más lento.

En otra realización, el sistema determina el volumen para cada modelo dental. El sistema suma entonces los volúmenes para todos los modelos dentales que se están moviendo. A continuación, el sistema determina el volumen total de todos los modelos dentales del arco. Para cada fase de movimiento de los dientes, el sistema comprueba que una relación predeterminada de volumen o restricción se cumpla mientras se mueven los modelos dentales. En una implementación, la restricción puede consistir en garantizar que el volumen de los dientes en movimiento sea inferior al volumen de todos los dientes de un arco que soporta los dientes que se están moviendo. Si la relación es mayor que un número particular tal como un 50 %, el sistema emite una señal de error a un operario para indicar que los dientes deberían moverse a un ritmo más lento.

Opcionalmente, se añaden otras características a los conjuntos de datos del modelo dental para producir las características deseadas en los alineadores. Por ejemplo, podría ser deseable añadir parches de cera digitales para definir cavidades o rebajes para mantener un espacio entre el alineador y las regiones particulares de los dientes o del maxilar. También podría ser deseable añadir parches de cera digitales para definir formas estriadas u otras formas estructurales para crear regiones que tengan una rigidez particular u otras propiedades estructurales. En los procedimientos de fabricación que dependen de la generación de modelos positivos para producir el aparato de reposicionamiento, si se añade un parche de cera al modelo digital se generará un molde positivo que tiene la misma geometría de parche de cera añadido. Esto puede hacerse globalmente definiendo la forma base de los alineadores o en el cálculo de formas particulares del alineador. Una característica que puede añadirse es un reborde alrededor de la línea de encías, que puede producirse añadiendo un modelo digital de alambre en la línea de encías del modelo de dientes digitales a partir del cual se fabrica el alineador. Cuando se fabrica un alineador mediante el encajado a presión de un material polimérico sobre un modelo físico positivo de los dientes digitales, el alambre a lo largo de las encías hace que el alineador tenga un reborde a su alrededor, proporcionando una rigidez adicional a lo largo de las encías.

En otra técnica de fabricación opcional, se encajan dos láminas de material a presión sobre el modelo dental positivo, donde una de las láminas se corta a lo largo del arco apical del alineador y la otra u otras se superponen en la parte superior. Esto proporciona, al menos, un doble espesor de material del alineador a lo largo de las paredes verticales de los dientes.

Los cambios que pueden realizarse en el diseño de un alineador están limitados por la técnica de fabricación que se utilizará para producirlo. Por ejemplo, si el alineador se va a hacer mediante un encajado a presión de una lámina polimérica sobre un modelo positivo, el espesor del alineador viene determinado por el espesor de la lámina. Como consecuencia, el sistema ajustará, en general, el rendimiento del alineador cambiando la orientación de los dientes modelo, los tamaños de partes de los dientes modelo, la posición y selección de ataches, y la adición o eliminación de material (por ejemplo, añadir alambres o crear hoyuelos) para cambiar la estructura del alineador. Opcionalmente, el sistema puede ajustar el alineador especificando que uno o más de los alineadores se han de hacer de una lámina con un espesor distinto al estándar, para proporcionar más o menos fuerza en los dientes. Por otra parte, si el alineador se va a realizar mediante un procedimiento rápido de creación de prototipos (por ejemplo, procedimiento de litografía estéreo o fotográfica), el espesor del alineador puede variarse localmente y características estructurales como rebordes, hoyuelos y estrías pueden añadirse sin modificar el modelo digital de los dientes.

El sistema también puede utilizarse para modelar los efectos de aparatos más tradicionales, tales como retenedores y correctores, y por lo tanto utilizarse para crear diseños y programas de tratamiento óptimos para pacientes en particular.

Las figuras 11A-11B ilustran una posición dental inicial con un aparato dental colocado y un vector de fuerza resultante no deseado, respectivamente. Con referencia a las figuras, en un ejemplo en el que el diente se muestra moviéndose en una dirección facial a lo largo de la dirección x, al colocar el aparato dental, como el alineador de funda polimérica, sobre el diente, la geometría de la forma del alineador está configurada para aplicar una fuerza predeterminada sobre el diente, para reposicionar el diente de conformidad con un plan de tratamiento para la fase de tratamiento en particular. Por ejemplo, como se muestra en la figura 11B, el aparato dental está configurado para acoplarse al diente y así recolocar el diente en la dirección x mostrada, pero en su lugar, produce la aplicación de una fuerza predeterminada en la dirección x/-z mostrada e ilustrada con la flecha.

En consecuencia, en un aspecto, la geometría de la forma del alineador puede optimizarse para compensar el vector de fuerza resultante, aunque no deseado, para contrarrestar su fuerza y, además, aplicar la fuerza prevista en la dirección en función del plan de tratamiento de la fase de tratamiento en cuestión. Es decir, las figuras 1lC-11D ilustran la adición de un relieve al aparato dental para contrarrestar el vector de fuerza no deseado alrededor del diente, y la aplicación resultante deseada de la fuerza predeterminada sobre el diente por medio del aparato dental, respectivamente. En un aspecto, para compensar la fuerza no deseada (por ejemplo, como la mostrada en la figura 1 lB con la flecha), puede proporcionarse un relieve predeterminado (por ejemplo, pero sin limitarse a ello de 0,1 a 0,3 mm) para evitar el contacto entre el alineador y el diente que produjo el vector de fuerza no deseado, pero que siga manteniendo la fuerza deseada, por ejemplo, a lo largo del eje x, como se ha expuesto anteriormente.

Con referencia a las figuras 11C, el relieve predeterminado sobre el alineador se ilustra con la flecha mostrada, de modo que se elimina el acoplamiento entre el alineador y el diente en la ubicación, que produce la fuerza no deseada mediante la modificación de la forma de la geometría del alineador. De esta manera, en un aspecto y como se muestra en la figura 11D, la fuerza prevista y deseada aplicada sobre el diente, por ejemplo, en la dirección x , se consigue mediante, por ejemplo, la modificación de la geometría de la forma del alineador.

La figura 12 ilustra la geometría de un aparato dental modificado, que incluye una modificación adicional de la forma, para eliminar un hueco entre el aparato dental y el diente. Con referencia a la figura 12, debe observarse que, aunque la modificación de la geometría de forma del alineador (por ejemplo, la expuesta anteriormente en las figuras 11C-11D), provoque la fuerza predeterminada deseada aplicada sobre el diente, tal y como se planeó con el tratamiento dental, puede formarse un hueco o cavidad entre el diente y el alineador, por ejemplo, como se muestra en la figura 12, cerca del área gingival. En un aspecto, para tener en cuenta este hueco o cavidad creado, puede modificarse u optimizarse adicionalmente la geometría de la forma del alineador, por ejemplo, para adaptarla mejor a la dirección que va hacia el diente cuando el alineador esté en un estado activo (o estirado).

Con referencia a la figura 12, la optimización de la geometría de la forma del alineador para abordar el espacio o cavidad que se ha formado está ilustrada con una flecha en una realización, en dirección de la cual, la forma del alineador puede modificarse. Por otro lado, debería observarse que la optimización de la forma del alineador para tener en cuenta el hueco podría afectar potencialmente a la dirección de la fuerza aplicada por el alineador sobre el diente y, por lo tanto, podría ser necesaria una modificación u optimización adicional.

En un aspecto, la modificación de la geometría de la forma del alineador dental con una o más áreas de relieve, así como rehacer el contorno para una adaptación más prieta o más floja, respectivamente, para lograr el vector de fuerza deseado, mientras se evita la fricción y otros vectores de fuerza no deseados, proporciona una forma del alineador mejorada y personalizada para el tratamiento de las afecciones dentales.

En la fabricación de los aparatos dentales, en un aspecto, el molde formado por la creación rápida de prototipos se puede ajustar durante el procedimiento de construcción para adoptar la forma de la geometría deseada en función de, por ejemplo, la adición y/o eliminación de un relieve y/o protuberancia en ubicaciones predefinidas o relevantes del molde.

La figura 13 ilustra la configuración de la geometría de la forma del aparato dental basándose en la geometría de barrido del plan de tratamiento para un diente. Con referencia a la figura 13 ya que la fricción entre el alineador dental y el diente puede imponer limitaciones al tratamiento, la geometría de la forma del alineador se optimiza eliminando todas las interferencias entre la posición actual (en la fase actual del tratamiento) y la siguiente posición (la fase n 1 del tratamiento). Es decir, se genera una geometría de barrido entre la posición actual y la siguiente posición. La geometría de barrido como se ilustra en la figura 13 es la geometría de unión entre la posición actual y el siguiente incremento infinitamente pequeño hacia la siguiente posición (fase n 1 del tratamiento). Al sumar los incrementos infinitamente pequeños, la geometría resultante establece la forma de la geometría de barrido.

Refiriéndose nuevamente a la figura 13, después de determinar la geometría de barrido del alineador para minimizar o eliminar la fricción entre el diente y el alineador dental, se pueden añadir una o más distorsiones o relieves a la forma del alineador para proporcionar el vector de movimiento deseado para aplicar la fuerza deseada en la dirección determinada para la fase de tratamiento particular del plan de tratamiento.

En un aspecto adicional, es posible detectar cuándo el movimiento de un diente será menos probable como resultado de la generación de una fuerza inadecuada. Es decir, la cantidad de área superficial perpendicular a la línea de movimiento deseado (o a la dirección del vector de movimiento) podría ser insuficiente para que el alineador aplique la fuerza necesaria. Por ejemplo, en la dirección extrusiva (a lo largo del eje Z, como se muestra en la figura 12), podría haber presente un rebaje insuficiente para permitir que un diente sea empujado a lo largo de esta dirección. Como resultado, se puede añadir o proporcionar un atache dental en el diente para mejorar la cantidad de área superficial perpendicular a la dirección deseada del movimiento del diente.

En un aspecto, en función del comportamiento determinado de la fuerza a partir de las propiedades del material y de la cantidad de área superficial perpendicular al vector compuesto, que se obtiene del vector de movimiento para la fase particular del tratamiento, se puede añadir una superficie adicional al diente empleando un atache dental específicamente adaptado para el movimiento deseado. De esta manera, en un aspecto, la sección transversal del área superficial puede determinarse para un diente en particular, y el atache dental puede colocarse sobre el mismo, para favorecer o mejorar sobre el área superficial necesaria la cooperación o acoplamiento con el aparato dental para efectuar el vector de movimiento deseado o el nivel predeterminado de fuerza sobre el diente en la dirección correcta para la fase del tratamiento.

De esta manera, en un aspecto, un alineador dental puede fabricarse o simularse utilizando una herramienta o sistema de diseño asistido por ordenador, en el que, primero se modela una representación del diente que se va a mover. A partir de ahí, el alineador que define la posición objetivo del diente se modela con las propiedades geométricas definidas de la forma. A partir de ahí, se modela o determina la fuerza necesaria para reposicionar el diente desde su posición inicial hasta su posición objetivo, por ejemplo, utilizando el modelado a Ef u otras técnicas de modelado y/o cálculo adecuadas. En un aspecto, es posible definir la fuerza utilizando un modelo físico de los dientes conectado a unos sensores de medición de fuerza, de modo que pueden determinarse las fuerzas óptimas utilizando las lecturas obtenidas del modelo físico, alterando así las formas de los ataches y las configuraciones del alineados basándose, al menos en parte, en la retroalimentación del medidor de fuerza física.

Como resultado, se define un vector de movimiento que establece la dirección de la fuerza aplicada, así como el nivel de fuerza y sus propiedades, que son necesarios para reposicionar el diente desde su posición inicial hasta su posición objetivo. En función del vector de movimiento y de la forma del alineador modelado, se vuelve a modificar o reconfigurar el alineador para tener en cuenta el vector de movimiento determinado. Es decir, después de haber definido el vector de movimiento que identifica las propiedades de fuerza necesarias para reposicionar el diente, la forma del aparato dental se altera u optimiza en función del vector de movimiento determinado. Además, la forma del aparato puede optimizarse aún más para contrarrestar las fuerzas no deseadas o Ios componentes de fuerza que podrían producirse basándose en el vector de movimiento definido.

A partir de ahí, el aparato dental modificado u optimizado puede fabricarse mediante un prototipado rápido u otras técnicas adecuadas para lograr el movimiento dental deseado. Asimismo, este procedimiento puede repetirse para optimizar el aparato dental en cada fase de tratamiento del plan de tratamiento, de modo que mejore el rendimiento del alineador y, por tanto, el resultado del plan de tratamiento.

Además, en un aspecto, se proporciona un procedimiento de análisis interactivo donde se introducen minúsculos o pequeños cambios localizados en la geometría de la forma del alineador, y en el que el efecto del perfil de la fuerza resultante se compara con la fuerza deseada, por ejemplo, en cada fase del tratamiento de un plan de tratamiento, y se repite si el resultado está más cerca del perfil objetivo, y se ignora si Ios resultados se alejan o se desvían más del perfil objetivo. Esto puede repetirse para cada fase de tratamiento del plan de tratamiento, de modo que se optimice la forma geométrica respectiva de cada uno de la serie de aparatos o alineadores dentales para mejorar Ios resultados del tratamiento.

En un aspecto adicional, en una realización, la configuración del aparato dental puede basarse en la geometría de barrido expuesta anteriormente para minimizar la fricción entre el aparato dental y el diente respectivo y, además, el aparato dental puede modificarse para crear uno o más puntos de contacto o superficies individuales (por ejemplo, hoyuelos o contactos utilizando ataches unidos a Ios dientes) para generar la fuerza deseada. La geometría resultante del aparato dental, que incluye la geometría de la trayectoria de barrido actual y la posterior (fase n 1), así como Ios movimientos de generación de fuerza como el vector de movimiento expuesto anteriormente, puede modelarse usando, por ejemplo, una herramienta de diseño o modelado asistida por ordenador.

Asimismo, en otro aspecto adicional, la o colocación del atache dental pueden determinarse en función de la ubicación de la cantidad máxima de área superficial disponible, perpendicular a la dirección del movimiento dental deseado. Asimismo, si en el plan de tratamiento, la fuerza sobre cualquier diente determinado se encuentra en o por debajo de un nivel predefinido, se puede añadir el atache en el diente para complementar el área superficial deseada o aumentar el coeficiente de fricción del diente, mejorando así el perfil de fuerza del alineador del diente.

En un aspecto, el conjunto de datos asociado con Ios dientes, las encías y/u otros tejidos o estructuras bucales pueden alterarse de manera intencionada mediante, por ejemplo, la adición, sustracción parcial o total, el escalado uniforme o no uniforme, un algoritmo booleano o no booleano u operaciones geométricas, o una o más combinaciones de Ios mismos, para configurar, modelar y/o fabricar el aparato dental que puede optimizarse para conseguir el fin deseado o previsto del tratamiento.

Por otro lado, con referencia a la exposición anterior sobre Ios ataches, se puede proporcionar una angulación del atache, así como una configuración de la superficie de Ios ataches para mejorar con el vector de movimiento con el fin de optimizar su aplicación en el diente deseado mientras se minimiza la cantidad de vectores de fuerza no deseados o superfluos que puedan estar contrarrestando el vector de movimiento. Además, en un aspecto, puede proporcionarse una serie de ataches colindantes para alterar la dirección de la fuerza o generar el vector de movimiento, que se transmite durante un período de tiempo predeterminado, de manera que, la serie de ataches colindantes puede configurarse para que funcione como levas de movimiento lento, funcionando el aparato dental entonces como seguidor.

En otro aspecto adicional, se puede añadir el rastreo de puntos para tratar y/o seguir Ios puntos dentales a lo largo de las fases del tratamiento, de modo que puede determinarse la relación leva/seguidor deseada o apropiada para alcanzar la posición objetivo o el objeto del tratamiento. En un aspecto, una o más protuberancias sobre la o las superficies interiores del aparato dental pueden configurarse como el seguidor y pueden formarse a partir de puntos de presión virtuales. Los puntos de presión virtuales comprenden, en una realización, espacios creados o diseñados intencionadamente en el molde o modelo de referencia, que está asociado con las porciones correspondientes del alineador que están destinadas a ejercer presión adicional sobre Ios dientes cuando se forma el alineador sobre el molde de referencia.

Las figuras 14A-14B ilustran el posicionamiento de un atache dental para la rotación de un diente. Con referencia a las figuras 14A-14B, un par de ataches se posicionan en las superficies vestibular y lingual de un diente como se muestra, con Ios centros posicionados en un plano que es perpendicular al eje Z con respecto al diente. Con referencia a las figuras, Ios dos ataches se desplazan o empujar en direcciones opuestas, como muestran las flechas respectivas en las figuras, en el plano antes mencionado, para generar un par, que corresponde a un par de torsión con una fuerza neta nula, lo que da como resultado un movimiento de rotación del diente.

La figura 15 ilustra el posicionamiento de un atache dental para la inclinación de un diente. Con referencia a la figura 15, un atache se puede posicionar en la superficie vestibular mientras que otro atache se coloca en la superficie lingual con una diferencia en su altura relativa con el centro o eje colocado en un plano perpendicular al eje Y con respecto al diente. Se aplica una fuerza sobre Ios ataches en la dirección que muestran las flechas, resultando en un par de torsión a lo largo del eje Y relativo a la posición del diente y siendo la fuerza neta resultante nula. En otro aspecto, Ios ataches se pueden colocar en un plano perpendicular al eje Y en relación con el diente. De esta manera, la aplicación de fuerza sobre Ios ataches para trasladar un atache hacia la parte oclusal y el otro en dirección opuesta en el mismo plano da como resultado una inclinación del diente. Este enfoque puede utilizarse, por ejemplo, en la aplicación ortodóncica de un par de torsión a la raíz (inclinación de la raíz lingual), donde el centro de rotación del diente está en la corona y, por lo tanto, la raíz se ladeará o inclinará.

La figura 16 ilustra el posicionamiento de un atache dental para la angulación de un diente. Como se muestra, el par de ataches se posiciona en el diente con las respectivas fuerzas aplicadas sobre el mismo, como muestran las flechas respectivas. Este efecto tiene como resultado la angulación del diente (por ejemplo, en el sentido de las agujas del reloj en la realización mostrada en la figura 16).

Las figuras 17A-17B ilustran el posicionamiento de un atache dental para una traslación vestibular y una traslación lingual, respectivamente. Con referencia a las figuras, el par de ataches como se muestra pueden posicionarse tanto en el lado vestibular como en el lingual en un plano x Y con respecto al diente. Con dos ataches posicionados a diferentes alturas del centro de rotación del diente, el atache que está posicionado más cerca del centro de rotación se empuja más hacia dentro de la corona dental que el atache que está relativamente más alejado del centro de rotación. Por lo tanto, la fuerza total sobre el diente será un valor positivo, pero el par de inclinación puede ajustarse a cero, dado que el componente de palanca de fuerza respecto al centro de rotación de cada uno de Ios dos ataches se puede ajustar para que sean iguales y opuestos entre sí. Este enfoque permite la traslación de la raíz del diente.

las figuras 18A-18B ilustran el posicionamiento de un atache dental para unas traslaciones mesial y distal, respectivamente. Con referencia a las figuras, se puede obtener una traslación mesial y distal del diente, por ejemplo, posicionando el par de ataches como se muestra en las figuras, con la fuerza predeterminada adecuada aplicada sobre Ios mismos.

Las figuras 19A-19B ilustran el posicionamiento de un atache dental para una extrusión e intrusión, respectivamente. Con referencia a las figuras, el par de ataches en este caso se coloca en Ios lados lingual y vestibular del diente, con Ios centros en el plano que también incluye el eje Z. Ambos ataches, como se muestra, están configurados para moverse hacia arriba a lo largo del eje Z para una extrusión o hacia abajo a lo largo del eje Z para una intrusión. La fuerza generada o aplicada sobre Ios dos ataches es diferente en magnitud (por ejemplo, como resultado de diferentes movimientos locales de Ios ataches con respecto a la corona del diente). Cuando la fuerza de Ios ataches resulta en una palanca de fuerza hacia el centro de rotación que son iguales y opuestas, el par de inclinación puede anularse y la fuerza resultante puede incluir la traslación en extrusión o en intrusión del diente.

Además, el movimiento del atache que da como resultado la traslación en extrusión o en intrusión descrita anteriormente puede utilizarse con el movimiento de traslación en la corona dental para obtener un par de contrarrestado. Por ejemplo, el par de inclinación resultante del movimiento vestibular puede contrarrestarse configurando un atache para que se mueva en relación con la corona al plano oclusal en la superficie vestibular.

Además, el movimiento del atache que da como resultado la traslación en extrusión o en intrusión puede utilizarse con alineadores localmente inflados que incluyen superficies de alineador que se abomban sobre algunas coronas dentales de modo que la superficie del alineador no entre en contacto con las coronas dentales en un estado pasivo. Cuando se utiliza un alineador inflado con un movimiento del atache para su rotación, se puede obtener el máximo par de rotación y la fuerza mínima no deseada, porque, por ejemplo, el alineador solo interfiere con Ios ataches para generar un par de rotación con una fuerza total nula.

En otra realización más, pueden utilizarse ataches prefabricados para reducir o eliminar fallos debido a la conformación incorrecta de los ataches.

En consecuencia, en un aspecto, se determina en primer lugar la posición dental sucesiva/objetivo n+1. A partir de ahí, se determina la dirección de movimiento para alcanzar la posición dental objetivo a partir de la posición dental inicial. Tras determinar la dirección de movimiento, se determina la cantidad o magnitud y la dirección de la fuerza y el par de torsión para reposicionar el diente desde su posición inicial hasta la posición objetivo. A partir de ahí, se determina el perfil del atache, como la geometría que proporcionaría el agarre más adecuado en la dirección del movimiento planificado del diente, así como la posición óptima del atache con respecto a la superficie dental.

Habiendo determinado el perfil relevante de los ataches, se determina el desplazamiento del atache para lograr la traslación de posición desde su posición inicial hasta su posición objetivo. Al posicionar el atache sobre el diente, el aparato dental, en la fase de tratamiento posterior, se acopla y entra en contacto con el aparato dental por medio del atache posicionado.

De esta manera, la fuerza/par de torsión generado por el aparato dental se dirige con precisión en la dirección deseada, y también se configura con una magnitud suficiente para mover el diente a la siguiente posición planificada. Por ejemplo, en una realización, los ataches están unidos al diente del paciente. La posición inicial del atache se determina tal y como se ha descrito anteriormente. Los ataches desplazados o reposicionados pueden generar una nueva posición de las cavidades que se adaptan a la forma del atache sobre el aparato dental. Con los ataches sobre las coronas dentales en la fase inicial y desplazándose en la fase posterior del tratamiento objetivo, el aparato dental de la fase de tratamiento objetivo puede interferir con el atache sobre el diente en la fase inicial del tratamiento. La interferencia, a su vez, está configurada para generar la fuerza/par de torsión que produce el movimiento dental deseado.

En un aspecto, la dirección y la magnitud de la fuerza/par de torsión puede modificarse u optimizarse para generar una fuerza/par de torsión de compensación que elimine o minimice el par de inclinación no deseado, para lograr el movimiento de la raíz y similares, ajustando, por ejemplo, la cantidad de desplazamiento del atache en relación con la superficie de la corona. La cantidad de movimiento del atache con respecto a la corona dental también puede estar correlacionada con el movimiento dental para generar un plan de tratamiento basado en el movimiento del atache.

La figura 20 ilustra un acoplamiento complementario del aparato dental y del atache. Con referencia a la figura 20, en un aspecto, se proporciona una protuberancia o un botón en el aparato dental como el que se muestra en la figura 20 (marcado (a)) que en una realización está configurado para acoplarse con una ranura o hoyuelo correspondiente en el atache (marcado (b)) mostrado en la figura 20 y que está posicionado sobre la superficie del diente. De esta manera, con el botón o protuberancia en el aparato dental y la cavidad en el atache para recibir la protuberancia, la posición relativa de la protuberancia puede configurarse para aplicar una fuerza puntual o de área superficial sobre el dispositivo de sujeción.

En consecuencia, la protuberancia en el aparato dental o alineador y la cavidad en el dispositivo de sujeción receptor pueden configurarse para formar una unión o acoplamiento donde se pueda ejercer una fuerza puntual. Asimismo, en el caso de que la posición relativa de la protuberancia en el aparato dental y la cavidad en el atache se modifique localmente (por ejemplo, basándose en una o más traslaciones de movimiento, expuestas anteriormente), la fuerza puntual o de área superficial puede orientarse para provocar el correspondiente movimiento dental.

Por otro lado, en un aspecto de la presente divulgación, el área superficial que está configurada para proporcionar la fuerza puntual alterada frente al diente puede incluir una cresta o una protuberancia plana hacia adentro y hacia el diente. Además, la fuerza también puede incluir un área superficial "reforzada" en la fase n 1, en el que, en un aspecto, la estriación puede implementarse mediante una o más crestas o pliegues, de modo que la superficie interna que está enfrenta del diente permanece en pleno contacto (en lugar de en un punto o cresta) con el diente y está reforzada en el área de soporte localizada de modo que la fuerza no se disipe tan fácilmente como en las zonas donde no están soportadas.

La figura 21 es un diagrama de flujo que ilustra la geometría de forma optimizada del aparato dental. Con referencia a la figura 21, en la etapa 2110, se determina la posición inicial del diente. A partir de ahí, en la etapa 2120, se determina la posición objetivo del diente basándose en el plan de tratamiento. En un aspecto, la posición objetivo puede incluir la posición dental de la siguiente fase o n+1 del tratamiento. Con referencia de nuevo a la figura 21, tras determinar la posición objetivo del diente basándose en el plan de tratamiento, en la etapa 2130, se calcula o determina un vector de movimiento asociado con el movimiento dental desde la posición inicial hasta la posición objetivo. Es decir, se determina un perfil o atributo de fuerza que incluye, por ejemplo, la magnitud de la fuerza y la dirección de la fuerza, por ejemplo, que se asocia con el movimiento dental desde la posición inicial hasta la posición objetivo.

Refiriéndose nuevamente a la figura 21, tras determinar el vector de movimiento asociado con el movimiento dental desde la posición inicial hasta la posición objetivo, en la etapa 2140, se determinan los componentes asociados con el vector de movimiento. Por ejemplo, como se ha expuesto anteriormente, se determina la magnitud de la fuerza asociada con el vector de movimiento para reposicionar el diente desde su posición inicial hasta la posición objetivo. Además, se determina la dirección de fuerza del movimiento dental, así como las fuerzas contrarias que contrarrestan las fuerzas no deseadas o no previstas. A partir de ahí, en función de Ios componentes determinados asociados con el vector de movimiento que está asociado con el movimiento dental, desde la posición inicial hasta la posición objetivo, se modifica la geometría de la cavidad del aparato dental, tal como el alineador.

La figura 22 es un diagrama de flujo que ilustra el posicionamiento del atache dental. Con referencia a la figura 22, en la etapa 2210, se determina la posición dental en una primera fase del tratamiento. En la etapa 2220, se determina la posición dental en la segunda fase o n+1 del tratamiento. A partir de ahí, en la etapa 2230, se determina el vector de movimiento asociado con el movimiento dental desde la primera fase de tratamiento hasta la segunda fase de tratamiento. Tras determinar el vector de movimiento asociado con el movimiento dental, en la etapa 2240, se determina uno o más perfiles de ataches dentales asociado con al vector de movimiento. Es decir, se determinan, por ejemplo, la posición del atache dental, la angulación del atache dental, el área de superficie perpendicular a la dirección de la fuerza desde el aparato dental. A partir de ahí, en la etapa 2250, el uno o más ataches dentales se posicionan en el diente correspondiente durante la primera fase del tratamiento.

De esta manera, en una realización, la fuerza/par de torsión del aparato dental se aplica de manera precisa en el diente, para así reposicionar el diente desde su posición inicial hasta la posición objetivo o posición de la segunda fase del tratamiento.

Con referencia a la figura 23, en la etapa 2310, para una fase de la secuencia de etapas para mover Ios dientes desde una posición inicial hasta una posición final objetivo, se computan las trayectorias de todos Ios puntos de cada superficie dental para un movimiento predeterminado de una fase dada. A partir de las trayectorias, se determinan las superficies activas de Ios dientes 232o. Las superficies activas se calculan para que sean todos Ios puntos p en las superficies dentales, de modo que la proyección de la fuerza normal N(p) a la superficie del diente en el punto p sobre el vector tangente de la trayectoria r P correspondiente al movimiento deseado, sea mayor que un umbral positivo predefinido. Una vez que se han determinado las superficies activas, se calcula una relación entre las superficies activas y la superficie de resistencia de las raíces de Ios dientes 2330 para cada diente del paciente. Si esta relación es mayor que un umbral predefinido, entonces el diente tiene superficies dentales activas adecuadas para el movimiento dental requerido 2340.

Aún con referencia a la figura 23, si la relación entre las superficies activas y las superficies de resistencia de las raíces de Ios dientes no es mayor que un umbral predefinido, entonces se puede realizar una variación mínima de la superficie dental existente 2350. Las variaciones en la superficie dental existente pueden incluir, entre otros, un atache o aparato personalizado para aumentar el número de superficies activas del diente o la adición de un material a la superficie del diente. Las variaciones mínimas de la superficie dental existente deben satisfacer las siguientes restricciones; la superficie modificada proporciona superficies activas para el movimiento requerido con una relación mayor que el umbral entre las superficies activas y las superficies de resistencia, la superficie modificada es una variación de una superficie accesible del diente en su posición actual, y la superficie modificada debe satisfacer Ios requisitos de capacidad de fabricación. Una vez que se modifica la superficie dental existente, la nueva superficie se verifica con el alineador correspondiente para garantizar que exista suficiente área de contacto con la superficie del diente modificada repitiendo Ios pasos 2310-2330 para la superficie dental modificada.

La figura 24 es un diagrama de flujo que ilustra un procedimiento para determinar si es necesario un atache para obtener suficiente área superficial activa de un diente. Con referencia a la figura 24, en la etapa 2410, para una fase de tratamiento dada en la secuencia de fases para un plan de tratamiento para mover Ios dientes desde una posición inicial hasta una posición de destino, se puede determinar una transformación de cuerpo rígido A para un diente. En un aspecto, la transformación de cuerpo rígido A puede incluir una transformación de cuerpo rígido que mueva el diente desde una posición en la fase n hasta una posición en la fase n 1.

Con referencia a la figura 24, a partir de la transformación de cuerpo rígido A, se determina una curva geodésica A(t) en el espacio de transformaciones de cuerpo rígido correlacionando la transformación de cuerpo rígido correspondiente al movimiento nulo I y la transformación de cuerpo rígido A (242o). Por ejemplo, en un aspecto, la transformación de cuerpo rígido correspondiente al movimiento nulo I se correlaciona con donde todos Ios puntos permanecen iguales sin movimiento ni desplazamiento. Para cada vértice V en la superficie del diente, en 2430, se calcula un producto del punto s(V) del vector unitario tangente a la curva A(t)V en t = 0 con el vector unitario interno N normal a la superficie del diente en V.

A partir de ahí, se determinan las superficies activas del diente como el conjunto de todas las caras de la corona que tienen al menos un vértice V donde s(V) es mayor que un umbral predefinido SC (244o). Es decir, en un aspecto, cuando el ángulo entre la dirección del movimiento del punto de la corona y la superficie interior normal en este punto es mayor que el umbral SC predefinido, el punto de la corona puede considerarse como superficie activa de la corona. Refiriéndose nuevamente a la figura 24, se determina la superficie de resistencia del diente como el conjunto de todas las caras de la raíz que tienen al menos un vértice V, donde s(V) es menor que un umbral SR predefinido (245o). En un aspecto adicional, si el ángulo entre la dirección del movimiento del punto de la corona y la superficie interior normal en este punto es mayor que el umbral SR predefinido, entonces se puede considerar que el punto raíz está en la superficie de resistencia de la raíz.

Refiriéndose una vez más a la figura 24, la relación G puede determinarse como la relación de las áreas de las superficies activas y de las superficies de resistencia (2460). S í la relación G es mayor que el umbral predefinido de superficies activas sobre superficies de resistencia AR, entonces no se necesitará ningún atache (2470). Por ejemplo, en un aspecto, si la relación del área de la superficie activa de la corona sobre el área de la superficie de resistencia de la raíz es mayor que el umbral predefinido de superficies activas sobre superficies de resistencia AR, el movimiento puede considerarse factible. Por otra parte, si la relación G no es mayor que Ar , entonces, se hace una adición mínima a la superficie de la corona, de modo que se utiliza la relación recalculada G satisfaga la condición G> AR (248o). Esta adición puede hacerse como un atache, tal como una cresta, protuberancia o hoyuelo, entre otros, y puede estar acoplarse a la corona del diente.

De acuerdo con una realización, se utiliza un procedimiento no iterativo para determinar una forma casi óptima del alineador para el movimiento deseado de acuerdo con un plan de tratamiento. La figura 25 es un diagrama de flujo de este procedimiento 800 no iterativo. Para un elemento con una forma elemental (por ejemplo, un hoyuelo), la magnitud de la fuerza desarrollada por el elemento se calcula en función de la posición del elemento sobre la superficie del alineador y de la prominencia del elemento en la etapa 810. Esta función puede derivarse estadísticamente relacionando la característica geométrica de la ubicación de un elemento (por ejemplo, distancia al límite, distancia a la cresta de inflexión, curvatura, etc.) con el valor de la magnitud de la fuerza generada por el elemento. Para un movimiento dado de un diente desde la fase n hasta la fase n+1, en la etapa 820, se calcula el eje de rotación a través del centro de resistencia y el vector de traslación correspondiente al movimiento dado. A continuación, en la etapa 830, se identifican los puntos de la superficie dental donde se aplicarían las fuerzas, y se calcula la magnitud de las fuerzas de tal manera que, si las fuerzas con estas magnitudes se aplican en los puntos identificados en la dirección de sus trayectorias de movimiento desde la fase n hasta la fase n 1, entonces se cumplen las siguientes condiciones:

a. el eje del par de torsión total a través del centro de resistencia estaría cerca de la dirección del eje de rotación requerida

b. la magnitud del par de torsión total sería suficiente para la rotación del diente

c. la dirección de la fuerza total estaría cerca de la dirección del vector de traslación

d. la magnitud de la fuerza total sería suficiente para la traslación del diente.

Entre los conjuntos de puntos que satisfacen las condiciones anteriores, se identifican entonces los conjuntos de puntos que satisfacen las siguientes restricciones en la etapa 840:

a. el número de puntos es el menor posible

b. los puntos están lo más separados posible

c. Ios puntos están lo más cerca posible de la superficie activa del diente.

Para Ios conjuntos de puntos identificados en la etapa 840, la superficie de Ios ataches necesarios (sí Ios hay) para convertir la ubicación del punto en superficie activa para el movimiento de diente requerido se calcula en la etapa 850. A continuación, en la etapa 860, el conjunto de puntos con no más de un atache, que está en el lado vestibular del diente, que satisface tanto como sea posible las condiciones de la etapa 830. A continuación, en la etapa 870, se crean elementos de forma (por ejemplo, hoyuelos) en el conjunto de puntos identificado con una prominencia correspondiente a las magnitudes de la fuerza deseada. En la etapa opcional 880, sí Ios puntos están situados próximos entre sí, Ios hoyuelos correspondientes se pueden fusionar para formar crestas. El experto en la materia apreciará que Ios hoyuelos y las crestas resultantes son las características de forma de alineador requeridas para el movimiento deseado del diente.

La figura 26 muestra las trayectorias de Ios puntos de corona desde una primera fase del tratamiento hasta una segunda fase del tratamiento de un plan de tratamiento en un aspecto. Con referencia a la figura 26, la corona de un diente 2501 tiene Ios puntos 2511 y 2521 en una posición inicial de una fase del tratamiento del plan de tratamiento. En la fase de tratamiento deseada del plan de tratamiento, Ios puntos equivalentes de la corona de un diente 2501 pueden desplazarse a las ubicaciones objetivo 2512 y 2522. Las trayectorias 2513 y 2523 pueden determinarse y mapearse basándose en las posiciones inicial y objetivo de la corona del diente.

La figura 27 muestra la superficie activa y la superficie de resistencia de un diente. Con referencia a la figura 27, la corona de un diente 2501, tiene superficies activas 2530, o superficies sobre las cuales se puede aplicar una fuerza para mover un diente en una trayectoria deseada 2513 y 2523. Trabajar contra estas superficies activas puede incluir fuerzas aplicadas sobre superficies de resistencia 2540 situadas en la raíz de un diente 2502. Cuando la relación de las superficies activas sobre las superficies de resistencia es mayor que un umbral predefinido, se pueden aplicar las fuerzas correctas, por ejemplo, mediante unos alineadores conformados, para mover el diente a lo largo de la trayectoria deseada 2513 y 2523.

La figura 28 demuestra el aumento de superficie activa de un diente mediante la adición de un atache. Con referencia a la figura 28, en caso de que la relación de superficies activas sobre superficies de resistencia no sea inicialmente superior a un umbral predefinido, puede acoplarse al diente unas adiciones, tales como unos ataches 2550, incluyendo crestas, hoyuelos o protuberancias, para aumentar las superficies activas 2530 de un diente. Al aumentar la cantidad de superficies activas 2530 mediante la utilización de un atache, la relación entre las superficies activa y de resistencia entonces puede ser mayor que el umbral predefinido, permitiendo así que se apliquen fuerzas para el movimiento correcto de un diente a lo largo de una trayectoria deseada 2513.

La figura 29 muestra una sección transversal de un diente con un atache y un alineador con una cresta que coincide con el atache. Con referencia a la figura 29, para lograr el movimiento deseado del diente, a veces se puede utilizar un atache 2550 para aumentar el área superficial activa de la superficie de la corona de un diente 2501. Para que el atache sea efectivo, se deben aplicar las fuerzas correctas al atache 2550 para mover el diente a lo largo de la trayectoria deseada. Estas fuerzas las crean las crestas 2561, o cualquier equivalente, en un alineador conformado 256o que se encaja en el atache 2550. De esta manera, el alineador 2560 aplica las fuerzas correctas directamente en la superficie del diente, así como en el atache 2550 para mover el diente a lo largo de la trayectoria deseada desde una posición inicial hasta una posición objetivo deseada.

De la manera descrita, en un aspecto, se puede generar un plan de tratamiento ortodóncico basándose, al menos en parte, en la dentición inicial del paciente en su posición inicial y el resultado del tratamiento deseado, que incluye, por ejemplo, la ubicación y orientación de los dientes al final del tratamiento. En un aspecto, se puede utilizar el enfoque implementado por un software informático para analizar la trayectoria de cada diente desde su posición inicial hasta su posición final. Todos los movimientos en espacios tridimensionales pueden ser analizados. Por ejemplo, la trayectoria puede describirse como una serie de movimientos increméntales, donde cada incremento puede incluir una combinación de desplazamientos lineales y de rotaciones. Las fuerzas de carga y los momentos necesarios para lograr el movimiento deseado pueden determinarse basándose, por ejemplo, al menos en parte, en las cargas que pueden inducir el movimiento a través del siguiente incremento de movimiento en la trayectoria hasta la posición final objetivo, o pueden inducir un movimiento que abarque el movimiento total desde la ubicación inicial hasta la posición final objetivo.

En un aspecto, la superficie del diente puede analizarse y definirse como una compilación de superficies discretas más pequeñas. Se pueden identificar las superficies con orientaciones deseables para la dirección o la carga requerida. Si tal o tales superficies no existen o no son óptimas para la aplicación de la carga requerida o no se puede acceder a ellas por vía intraoral, la superficie/orientación del diente se puede contornear para mejorarla o alterarla añadiendo material. De esta manera, en un aspecto, el enfoque descrito en el presente documento puede determinar una o más soluciones posibles para aportar la corrección deseada al sistema de fuerzas y determinar una o más soluciones clínicamente viables.

En un aspecto adicional, podría ser necesaria más de una fuerza en más de una superficie para impartir el sistema de fuerzas correcto para el movimiento prescrito. Se entenderá que el aparato dental está configurado para aplicar un sistema de fuerzas sobre un diente y que un sistema de fuerzas comprende al menos uno de entre una fuerza, un momento de una fuerza y un momento de un par. En consecuencia, se pueden hacer variaciones en la geometría del alineador de tal manera que el sistema de fuerzas designado se pueda aplicar en las superficies, según se han identificado, por ejemplo, a través de una o más de las soluciones viables determinadas. Las variaciones en los parámetros geométricos del alineador pueden dar lugar a variaciones en los puntos de contacto del alineador y el diente, y controlar el sistema de fuerzas aplicado al diente en particular. Las variaciones pueden calibrarse para controlar el sistema de fuerzas e iniciar el movimiento del diente. Asimismo, pueden incluirse elementos específicos como nervaduras, pero sin limitarse a ello, para controlar los puntos de contacto en las superficies y proporcionar la carga necesaria.

En otro aspecto adicional, la geometría del alineador puede estar provista de un área en relieve o burbuja para permitir que el diente se mueva sin obstáculos hacia esa área o ubicación. El sistema de fuerzas aplicado al diente por el alineador puede mover el diente sin problemas dentro del espacio abierto abarcado por el alineador.

En otro aspecto adicional, los elementos del alineador pueden diseñarse y fabricarse para limitar el movimiento del diente. Por ejemplo, el alineador puede estar diseñado para ser un límite físico a través del cual el diente no puede moverse, proporcionando seguridad contra movimientos no deseados que pueden ser perjudiciales para la salud del paciente. Asimismo, en otro aspecto, el alineador puede estar configurado para funcionar como una superficie de guía a lo largo de la cual se mueve el diente. De manera más particular, el alineador puede estar configurado para impartir un sistema de fuerzas al diente y el diente puede guiarse hacia una ubicación y orientación específicas con ayuda de la guía del alineador.

De esta manera, la incorporación de una o más características en una geometría o configuración del alineador puede resultar en un cambio posterior de la geometría del alineador, produciendo las alteraciones como resultado unos cambios en la ubicación de las superficies de contacto del diente y del alineador. Los cambios y los efectos de estos cambios geométricos pueden determinarse y compensarse identificando nuevas superficies y cargas para lograr el movimiento deseado. La geometría del alineador puede mejorarse en un procedimiento de diseño iterativo de este tipo ya que cada iteración puede configurarse para considerar cada elemento y su efecto en la geometría del alineador, en las superficies de contacto y en el sistema de fuerzas producido, antes de definir el diseño final del alineador, y también, el plan de tratamiento general, incluyendo las fases del tratamiento.

De la manera descrita, en un aspecto, el enfoque del tratamiento ortodóncico puede incluir la definición de la trayectoria de movimiento de cada diente, el sistema de fuerzas requerido para lograr el movimiento, la determinación de las superficies y las fuerzas que se aplicarán a dichas superficies para impartir el sistema de fuerzas definido, y los diseños geométricos de alineadores que satisfagan tales criterios de tratamiento.

Un procedimiento implementado por ordenador en una realización incluye el establecimiento de una posición inicial de un diente, la determinación de una posición objetivo del diente en un plan de tratamiento, el cálculo de un vector de movimiento asociado con el movimiento dental desde su posición inicial hasta su posición objetivo, la determinación de una pluralidad de componentes correspondientes al vector de movimiento, y la determinación de una o más posiciones correspondientes de uno o más dispositivos de sujeción respectivos en relación con un plano de la superficie del diente de manera que uno o más dispositivos de sujeción se acople con un aparato dental.

El uno o más dispositivos de sujeción pueden configurarse para aplicar una fuerza predeterminada sobre el aparato dental, sustancialmente en el plano de la superficie del diente.

En un aspecto, la pluralidad de componentes puede proporcionar uno o más de un desplazamiento rotacional del diente, un desplazamiento angular del diente, un desplazamiento lineal del diente o una o más combinaciones de los mismos.

El aparato dental puede incluir una funda polimérica.

Asimismo, uno o más de la pluralidad de componentes pueden corresponder a una o más fuerzas o momentos de fuerza respectivos aplicados por el aparato dental en el dispositivo de sujeción respectivo, en el que el uno o más de la pluralidad de componentes puede corresponder a una o más fuerzas o momentos de fuerza respectivos aplicados por el dispositivo de sujeción respectivo en el aparato dental.

El uno o más dispositivos de sujeción pueden incluir una pluralidad de dispositivos de sujeción dental provistos en el diente en una posición colindante entre sí, en el que el aparato dental puede estar configurado para entrar físicamente en contacto con cada uno de la pluralidad de los dispositivos de sujeción dental colindantes de manera secuencial y por separado durante un período de tiempo predeterminado.

Un aparato para modelar un aparato dental en otra realización incluye una unidad de almacenamiento de datos y una unidad de procesamiento acoplada a la unidad de almacenamiento de datos, configurada para determinar una posición inicial de un diente, determinar una posición objetivo del diente en un plan de tratamiento, calcular un vector de movimiento asociado con el movimiento del diente desde su posición inicial hasta su posición objetivo, determinar una pluralidad de componentes correspondientes al vector de movimiento y determinar una o más posiciones correspondientes de uno o más dispositivos de sujeción respectivos en relación con un plano de la superficie del diente, de manera que uno o más dispositivos de sujeción se acople con un aparato dental.

En un aspecto, el uno o más dispositivos de sujeción pueden configurarse para aplicar una fuerza predeterminada sobre el aparato dental, sustancialmente en el plano de la superficie del diente.

Asimismo, la pluralidad de componentes puede proporcionar uno o más de un desplazamiento rotacional del diente, un desplazamiento angular del diente, un desplazamiento lineal del diente o una o más combinaciones de los mismos.

Por otro lado, el aparato dental puede incluir una funda polimérica.

El uno o más de la pluralidad de componentes puede corresponder a una o más fuerzas o momentos de fuerza respectivos aplicados por el aparato dental en el dispositivo de sujeción respectivo, en el que el uno o más de la pluralidad de componentes puede corresponder a una o más fuerzas o momentos de fuerza respectivos aplicados por el dispositivo de sujeción respectivo en el aparato dental.

En un aspecto, el uno o más dispositivos de sujeción pueden incluir una pluralidad de dispositivos de sujeción dental provistos en el diente en una posición colindante entre sí, en el que el aparato dental puede estar configurado para entrar físicamente en contacto con cada uno de la pluralidad de los dispositivos de sujeción dental colindantes de manera secuencial y por separado durante un período de tiempo predeterminado.

Un procedimiento implementado por ordenador de acuerdo con otra realización incluye el establecimiento de una posición inicial de un diente, la determinación de una posición objetivo del diente en un plan de tratamiento, el cálculo de un vector de movimiento asociado con el movimiento dental desde su posición inicial hasta su posición objetivo, la determinación de una pluralidad de componentes correspondientes al vector de movimiento y la modificación de una geometría de la cavidad de un aparato dental para el diente basándose en la pluralidad de componentes.

El vector de movimiento puede determinarse basándose en el modelado AEF. El vector de movimiento también puede basarse en el modelado de la fuerza física.

Asimismo, uno o más de la pluralidad de componentes pueden incluir uno o más vectores de fuerza asociados con el movimiento del diente desde la posición inicial hasta la posición objetivo, donde se pueden diseñar uno o más vectores de fuerza en la geometría de la cavidad del aparato dental para aplicar una fuerza correspondiente o más asociadas con el uno o más vectores de fuerza respectivos sobre el diente.

El procedimiento también puede incluir la actualización de la geometría de la cavidad de la funda polimérica del diente para aplicar la pluralidad determinada de componentes correspondientes al vector de movimiento en el diente para reposicionarlo desde la posición inicial hasta la posición objetivo.

Además, el procedimiento también puede incluir determinar el nivel de fuerza asociado con el vector de movimiento, en el que la determinación del nivel de fuerza puede incluir determinar una o más posiciones en la superficie del diente para aplicar el vector de movimiento, y configurar la geometría de la cavidad de la funda polimérica para que el diente aplique el vector de movimiento en una o más posiciones determinadas en la superficie del diente.

Un procedimiento de fabricación un aparato dental de acuerdo con otra realización más incluye determinar un plan de tratamiento de la situación ortodóncica de un paciente, para cada fase del plan de tratamiento, definiendo una posición inicial de un diente, determinar una posición objetivo del diente, calcular un vector de movimiento asociado al movimiento del diente desde la posición inicial hasta su posición objetivo, determinar una pluralidad de componentes que corresponden al vector de movimiento, y modificar una geometría de cavidad de una funda polimérica para el diente basándose en la pluralidad de componentes.

El procedimiento en un aspecto puede incluir la generación de una representación virtual de la geometría de la cavidad modificada.

Un procedimiento implementado por ordenador de acuerdo con otra realización más puede incluir el establecimiento de una posición inicial de un diente, la determinación de una posición objetivo del diente en un plan de tratamiento, determinar un trayectoria geométrica de barrido entre la posición inicial y la posición objetivo y un vector de movimiento asociado para reposicionar el diente desde la posición inicial hasta la posición objetivo y modificar la geometría de una cavidad de una funda polimérica para el diente en función de la trayectoria geométrica de barrido determinada, en el que la modificación de la geometría de la cavidad puede incluir la definición de uno o más puntos de contacto en una superficie interna de la funda polimérica para que el diente entre en contacto con una o más superficies predeterminadas correspondientes del diente.

Por otro lado, en otro aspecto adicional, la modificación de la geometría de la cavidad puede incluir la definición de una o más protuberancias en una superficie interna de la funda polimérica para el diente, en el que la una o más protuberancias están asociadas con el vector de movimiento.

La una o más protuberancias pueden incluir un hoyuelo.

Por otro lado, la geometría de la cavidad puede modificarse para minimizar la fricción entre una superficie interna de la cubierta polimérica y el diente.

Un procedimiento implementado por ordenador de acuerdo con otra realización adicional puede incluir el establecimiento de una posición inicial de un diente, la determinación de una posición objetivo del diente en un plan de tratamiento, el cálculo de un vector de movimiento asociado con el movimiento dental desde su posición inicial hasta su posición objetivo, la determinación de una pluralidad de componentes correspondientes al vector de movimiento y la determinación de una o más posiciones para la colocación de uno o más dispositivos de sujeción dental correspondientes basándose en la determinación de un área superficial respectiva de cada uno de la pluralidad determinada de componentes correspondientes al vector de movimiento.

En un aspecto, la superficie interna de una funda polimérica asociada con el plan de tratamiento puede configurarse para aplicar una o más fuerzas respectivas correspondientes al componente respectivo de la pluralidad de componentes.

En un aspecto, el procedimiento puede incluir la determinación de un área superficial sustancialmente perpendicular a la dirección del vector de movimiento asociado con el movimiento del diente desde la posición inicial hasta la posición objetivo.

Los aspectos del procesamiento de datos de la invención pueden implementarse en un circuito electrónico digital o en hardware, firmware y software informático, o en combinaciones de los mismos. El aparato de procesamiento de datos de la invención puede implementarse en un producto de programa informático integrado de manera tangible en un dispositivo de almacenamiento legible por una máquina para su ejecución mediante un procesador programable; y las etapas del procedimiento de procesamiento de la invención pueden llevarse a cabo mediante un procesador programable que ejecute un programa de instrucciones, para así realizar las funciones de la invención operando sobre los datos de entrada y generando datos de salida. Los aspectos del procesamiento de datos de la invención pueden implementarse ventajosamente en uno o más programas informáticos que son ejecutables en un sistema programable, que incluye al menos un procesador programable acoplado para recibir datos e instrucciones desde y para transmitir datos e instrucciones a un sistema de almacenamiento de datos, al menos un dispositivo de entrada y al menos un dispositivo de salida. Cada programa informático puede implementarse en un lenguaje de programación orientado a objetos o procedimientos de alto nivel, o en un lenguaje ensamblador o de máquina, si se desea; y, en cualquier caso, el lenguaje puede ser un lenguaje compilado o interpretado. Los procesadores adecuados incluyen, a modo de ejemplo, tanto microprocesadores de propósito general como específico. En general, un procesador recibirá instrucciones y datos de una memoria de solo lectura y/o una memoria de acceso aleatorio. Los dispositivos de almacenamiento adecuados para integrar de manera tangible instrucciones de programas informáticos y datos incluyen todas las formas de memorias no volátiles, incluyendo, a modo de ejemplo, dispositivos de memoria de semiconductor, tal como una EPROM, EEPROM y dispositivos de memoria flash; discos magnéticos, tales como discos duros internos y discos extraíbles; discos magneto-ópticos; discos de CD-ROM. Cualquiera de los anteriores puede complementarse con, o estar incorporados en, ASIC (circuitos integrados de aplicación específica).

Para proporcionar una interacción con un usuario, la invención puede implementarse usando un sistema informático que tenga un dispositivo de visualización tal como un monitor o pantalla LCD (visor de cristal líquido) para mostrar información al usuario y dispositivos de entrada mediante los cuales el usuario puede introducir datos en el sistema informático tal como un teclado, un dispositivo señalador bidimensional, tal como un ratón o rueda de desplazamiento, o un dispositivo señalador tridimensional, tal como un guante de datos o ratón giroscópico. El sistema informático puede programarse para proporcionar una interfaz gráfica de usuario a través de la cual el programa de ordenador interacciona con los usuarios. El sistema informático puede programarse para proporcionar una realidad virtual, una interfaz de visualización tridimensional.

Diversas otras modificaciones y alteraciones en la estructura y en el procedimiento operativo de la presente invención serán evidentes para los expertos en la materia sin apartarse del ámbito y espíritu de la invención. Si bien la invención se ha descrito en relación con realizaciones preferidas específicas, debe entenderse que la invención tal y como se reivindica no debe limitarse indebidamente a tales realizaciones específicas. Se pretende que las siguientes reivindicaciones definan el ámbito de la presente invención.

Claims (19)

r e iv in d ic a c io n e s

1. Un aparato de modelación de un alineador dental y posicionamiento de dispositivos de sujeción para mover un diente, que comprende:

una unidad de almacenamiento de datos;

una unidad de procesamiento acoplada a la unidad de almacenamiento de datos, en el que la unidad de procesamiento está configurada para determinar una primera posición de un diente (2210), determinar una segunda posición para el diente (2220) en un plan de tratamiento y calcular un vector de movimiento (2130), asociado con una trayectoria geométrica de barrido, para mover el diente de la primera posición a la segunda posición, estando dicha unidad de procesamiento además configurada para:

determinar la geometría de una cavidad de un alineador dental para mover el diente a lo largo de la trayectoria geométrica de barrido, estando la geometría de la cavidad configurada para acomodar la unión de todas las posiciones del diente a lo largo de la trayectoria geométrica de barrido entre la primera posición y la segunda posición sin interferencias entre la geometría de la cavidad y la unión de todas las posiciones del diente a lo largo de la trayectoria geométrica de barrido;

después de que la unidad de procesamiento determine la geometría de la cavidad, modificar la geometría (2150) de la cavidad para que interactúe con el diente para aplicar una fuerza en el diente en una dirección del vector de movimiento;

determinar si la fuerza es adecuada para mover el diente a la posición objetivo, y

cuando la unidad de procesamiento determina que la fuerza no es adecuada para mover el diente a la posición objetivo, modificar aún más la geometría de la cavidad para aumentar la fuerza aplicada en el diente.

2. El aparato según la reivindicación 1, en el que la unidad de almacenamiento de datos comprende una base de datos que comprende al menos un historial de tratamiento de un paciente; terapias de ortodoncia, información de ortodoncia y diagnósticos.

3. El aparato según la reivindicación 1, en el que la unidad de procesamiento además está configurada para:

determinar un componente correspondiente al vector de movimiento, y

determinar una posición de uno o más dispositivos de sujeción con respecto a un plano de la superficie del diente, de manera que el uno o más dispositivos de sujeción se acoplen con el alineador dental en un punto de contacto para generar el componente correspondiente al vector de movimiento.

4. El aparato según la reivindicación 3, en el que el uno o más dispositivos de sujeción están configurados para aplicar una fuerza predeterminada sobre el alineador dental, sustancialmente en el plano de la superficie del diente.

5. El aparato según la reivindicación 3, en el que el uno o más dispositivos de sujeción incluyen una pluralidad de dispositivos de sujeción dental provistos en el diente en una posición colindante entre sí, en el que el alineador dental está configurado para entrar físicamente en contacto con cada uno de la pluralidad de dispositivos de sujeción dental colindantes de manera secuencial y por separado durante un período de tiempo predeterminado.

6. El aparato según la reivindicación 3, en el que la pluralidad de componentes proporciona uno o más de un desplazamiento rotacional del diente, un desplazamiento angular del diente, un desplazamiento lineal del diente o una o más combinaciones de los mismos.

7. El aparato según la reivindicación 1, en el que el alineador dental es una funda polimérica.

8. El aparato según la reivindicación 7, en el que la geometría de la cavidad está modificada para formar un hoyuelo.

9. El aparato según la reivindicación 1, en el que la unidad de procesamiento además está configurada para definir un punto de contacto en una superficie interna del alineador dental para entrar en contacto con una superficie predeterminada correspondiente del diente.

10. El aparato según la reivindicación 1, en el que la unidad de procesamiento además está configurada para definir una característica en una superficie interna del alineador dental, en el que la característica está asociada con el vector de movimiento.

11. El aparato según la reivindicación 1, en el que la trayectoria geométrica de barrido es una geometría de unión entre la primera posición y un incremento infinitamente pequeño hacia una posición posterior, en el que sumar los incrementos infinitamente pequeños establece la forma geométrica de barrido.

12. El aparato según la reivindicación 1, en el que el sistema de fuerzas comprende al menos uno de una fuerza, un momento de una fuerza y un momento de un par.

13. El aparato según la reivindicación 1, en el que el vector de movimiento está configurado para establecer un sistema de fuerzas aplicado por el aparato dental al diente para mover el diente desde una primera hasta una segunda posición.

14. El aparato según la reivindicación 1, en el que la unidad de procesamiento además está adaptada para determinar un área de la superficie sustancialmente perpendicular a la dirección del vector de movimiento asociado con el movimiento del diente desde la primera posición hasta la segunda posición.

15. El aparato según la reivindicación 1, en el que la unidad de procesamiento está configurada para modificar la geometría de la cavidad para que interactúe con el diente para guiar el movimiento del diente en una dirección del vector de movimiento.

16. El aparato según la reivindicación 15, en el que el guiado del movimiento del diente está restringido por una limitación de área de superficie o por una limitación de volumen.

17. El aparato según la reivindicación 3, que además está adaptado, después de determinar la posición correspondiente del uno o más dispositivos de sujeción, para determinar un segundo vector de movimiento asociado con el movimiento del diente a una posición posterior.

18. El aparato según la reivindicación 17, que además está adaptado para modificar una forma del alineador dental de manera que el alineador dental está configurado para generar uno o más componentes correspondientes al segundo vector de movimiento.

19. El aparato según la reivindicación 18, que además está adaptado para optimizar una forma del alineador dental para contrarrestar fuerzas o componentes de fuerzas indeseables resultantes de dicho vector de movimiento.