正畸裝置制造方法
【專利摘要】提供了一種醫(yī)療儀器(1)，用于在咬合不正和其他牙面缺陷的矯正治療中使用。所述儀器(1)具有至少一個刺激器(14)，至少一個刺激器被配置為向一部分口腔復(fù)合體施加刺激，且包括能夠通過電子信號來控制的至少一個致動器(15)。還提供了一種反饋系統(tǒng)，反饋系統(tǒng)被配置為測量與由至少一個刺激器(14)施加的刺激產(chǎn)生的生物力學(xué)組織反應(yīng)相關(guān)的參數(shù)，通過處理器(12)分析參數(shù)，并通過需要的控制信號調(diào)整由至少一個刺激器(14)施加的刺激，從而施加代表最優(yōu)正畸力的刺激。
【專利說明】正畸裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種正畸設(shè)備。更具體地，本發(fā)明涉及一種用于咬合不正和其他牙面 缺陷的矯正治療中的醫(yī)療儀器。

【背景技術(shù)】
[0002] 正畸學(xué)是牙科學(xué)的分支，處理牙齒和頌部的不規(guī)則的預(yù)防或矯正。這些不規(guī)則可 影響口腔健康，并可能影響受影響者的身體、美觀和/或精神健康。
[0003] 牙齒位置和口面部骨結(jié)構(gòu)目前可使用手動、機(jī)械系統(tǒng)改變，一般包括例如線、支 架、帶、鏈、彈簧和松緊帶的組合，通常稱為"牙齒矯正器"或簡稱為"牙箍"的系統(tǒng)。牙箍通 常用于對單個牙齒或在牙齒之間產(chǎn)生、傳送和保持力、力矢量和力矩，啟動在受影響的組織 內(nèi)的各種生物力學(xué)過程，以促進(jìn)牙齒移動。
[0004] 一般被接受的是，大小為零的力將不引起任何牙齒移動，而過大的力可能破壞牙 齒周圍的細(xì)胞，且還可導(dǎo)致牙根吸收和過度的患者不適。這產(chǎn)生了在為零力與過大的力之 間存在最優(yōu)力的概念，最優(yōu)力能夠引起最大的牙齒移動速度，而不導(dǎo)致任何組織破壞、牙根 吸收，患者不適盡可能小，并且最小程度的另外的不良副作用。
[0005] 傳統(tǒng)的正畸系統(tǒng)具有關(guān)于此最優(yōu)正畸力的若干缺點(diǎn)。首先，大多數(shù)正畸系統(tǒng)完全 依靠機(jī)械部件，其一旦就位就相對不可變。醫(yī)生對機(jī)械部件的放置很大程度上確定了施加 在牙齒上的力，且在不手動改變機(jī)械部件的配置的情況下幾乎無法做出受控的變化。此外， 如以上所述的許多所使用的部件，其中包括彈簧、線和彈性帶，不能在較長的時(shí)間段內(nèi)或者 在特定距離上精確地產(chǎn)生恒定的期望力，主要由于這些部件的物理特性。這使得傳送至牙 齒的力不可能在任意連續(xù)的時(shí)間段內(nèi)代表最優(yōu)力。并非最優(yōu)力的力被施加至口面結(jié)構(gòu)的結(jié) 果能夠?qū)е乱陨咸岬降膯栴}。
[0006] 但是，以上提到的問題不是關(guān)于例如咬合不正和口面結(jié)構(gòu)的其他異常的治療的最 大的顧慮。同等重要的是需要精確地確定將會導(dǎo)致最有效治療的最優(yōu)力，因?yàn)樵撟顑?yōu)力對 于不同的患者可能是不同的。據(jù) 申請人:所知，還不可能定量地描述這種最優(yōu)力。已經(jīng)做出 許多嘗試來描述力大小和由此產(chǎn)生的牙齒移動的速度之間的普遍適用的關(guān)系，但是目前的 科學(xué)知識似乎建議這些關(guān)系更適合基于給定患者的個體來確定，或者甚至基于特定牙齒來 確定。
[0007] 基于來自 申請人:所知的一些研究的數(shù)據(jù)，推斷出檢查的實(shí)驗(yàn)結(jié)果由以下造成負(fù)面 影響，其中包括，無法精確計(jì)算給定牙齒的牙周膜中的壓力、無法控制牙齒移動的類型、在 施力期間牙齒移動的不同階段和大的個體間差異或甚至個體內(nèi)差異。因此，無法推薦精確 的理想力大小。
[0008] 也已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，大的個體間差異存在于在施加相同的力下實(shí)現(xiàn)的牙齒移動的平均速 度。對于此現(xiàn)象已經(jīng)提出的可能的解釋是每個個體可能具有他或她自己的將產(chǎn)生牙齒移動 的最大速度的最優(yōu)力。
[0009] 最近，已經(jīng)被采用的觀點(diǎn)是牙齒的移動是外部施加的機(jī)械刺激和在牙周組織內(nèi)發(fā) 生的隨后的生物反應(yīng)的結(jié)果。機(jī)械刺激固有的各種參數(shù)包括力的大小、方向、施加點(diǎn)、施加 頻率和施加持續(xù)時(shí)間。在考慮非靜態(tài)力時(shí)，更進(jìn)一步的參數(shù)可起到重要作用，諸如力曲線、 振蕩頻率和振蕩幅度。以上的參數(shù)與受影響的一個/多個牙齒固有的解剖特性和生理特性 相結(jié)合導(dǎo)致影響牙齒移動的又進(jìn)一步的因素。施加至特定情況的某一機(jī)械刺激將導(dǎo)致受影 響的組織內(nèi)的細(xì)胞應(yīng)變、切應(yīng)力和壓力變化。這些中的每個可進(jìn)一步影響所導(dǎo)致的牙齒移 動，因此強(qiáng)調(diào)外部施加刺激的重要性。
[0010] 通過低頻脈沖力的施加還已經(jīng)研究了單向微電流在牙齒移動的速度上的影響。已 發(fā)現(xiàn)，脈沖力所施加的牙齒的移動速度大于在相同個體中的限動齒的移動速度。
[0011]清楚的是，力的大小不是影響牙齒移動速度的唯一因素，并且存在各種其他需要 考慮和控制的因素，以引起牙齒移動的最大速度。于是，對于最佳的科學(xué)常識，最優(yōu)正畸力 可被描述為在產(chǎn)生某一正畸治療的期望輸出方面是最有效的。如果施加至一個或多個牙 齒，其可以為將導(dǎo)致牙齒移動的最大速度，而同時(shí)避免任何負(fù)面的短期或長期組織破壞，最 小化患者不適或者有助于實(shí)現(xiàn)任何其他的期望結(jié)果的力。該力可沿任意方向，或者圍繞三 維空間中的任意軸，且可改變大小、方向、頻率、曲線或施加點(diǎn)。最優(yōu)正畸力可為患者特定 的，以及年齡或健康特定的，且可進(jìn)一步對于每個牙齒、每組牙齒、牙齒移動類型或其他治 療類型而不同。
[0012] 在此說明書中的剩余部分中，術(shù)語"最優(yōu)正畸力"應(yīng)當(dāng)解釋為在應(yīng)用在正畸環(huán)境中 的這種最優(yōu)力。術(shù)語"最優(yōu)力"應(yīng)當(dāng)相應(yīng)地解釋為具有對應(yīng)的意思，但能夠應(yīng)用在其中骨或 組織的相對移動通過在一段時(shí)間內(nèi)施加機(jī)械力或力矩而實(shí)現(xiàn)的任意重建或矯正手術(shù)中。另 夕卜，術(shù)語"力"和"刺激"可互換使用，且應(yīng)當(dāng)廣泛地解釋為包括力和力矩的任意組合或任一 單體。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 根據(jù)本發(fā)明，提供了一種醫(yī)療儀器，用于在咬合不正和其他牙面缺陷的矯正治療 中使用，包括：
[0014] 至少一個刺激器，配置為利用至少一個致動器向一部分口腔復(fù)合體施加刺激，所 述致動器能夠通過電子控制信號來控制；
[0015] 附加結(jié)構(gòu)，配置為將所述至少一個刺激器緊固至所述一部分口腔復(fù)合體；
[0016] 反饋系統(tǒng)，包括至少一個傳感器，該至少一個傳感器配置為測量與由所述刺激器 施加的所述刺激產(chǎn)生的生物力學(xué)組織反應(yīng)相關(guān)的參數(shù)；
[0017] 電源，配置為向所述儀器提供電力；和
[0018] 處理器，與所述刺激器和所述反饋系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信，所述處理器被配置為接收來自 所述反饋系統(tǒng)的參數(shù)，以至少一定程度上基于所述參數(shù)調(diào)整所述控制信號，并將調(diào)整后控 制信號傳輸至所述刺激器，使得由所述刺激器施加的所述刺激由于所述調(diào)整后控制信號而 越來越代表最優(yōu)正畸力。
[0019] 本發(fā)明的進(jìn)一步特征提供了所述控制信號導(dǎo)致所述刺激器施加的刺激在大小、頻 率、方向、持續(xù)時(shí)間和施加點(diǎn)中的一個或多個,或這些的組合改變；所述至少一個傳感器被 配置為檢測牙齒或口腔復(fù)合體的其他部分的壓力、力或位置的變化；并且所述至少一個傳 感器被配置為檢測在一段時(shí)間內(nèi)發(fā)生的牙齒移動的變化。
[0020] 本發(fā)明的又一進(jìn)一步特征提供了所述處理器包括與其數(shù)據(jù)通信的存儲器模塊，所 述處理器包括與其數(shù)據(jù)通信的存儲器模塊，在該存儲器模塊上存儲有軟件，該軟件配置為 導(dǎo)致所述處理器接收來自所述傳感器的參數(shù)，以存儲和處理所述參數(shù)，調(diào)整所述控制信號 并將所述控制信號傳輸至所述刺激器。
[0021] 本發(fā)明的另一進(jìn)一步特征提供了一種醫(yī)療儀器，包括通信模塊，使得該醫(yī)療儀器 能夠與外部處理器通信；所述通信模塊被配置為在局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)或因特網(wǎng)通信；通信模 塊通過通用串行總線端口、紅外線模塊、藍(lán)牙模塊和近場通信模塊中的一個或多個可被連 接至通信網(wǎng)絡(luò)；所述軟件通過所述通信模塊被上傳至所述存儲器模塊；由所述處理器接收 并存儲在所述存儲器模塊上的參數(shù)經(jīng)由所述通信模塊被上傳至計(jì)算機(jī)；和所述參數(shù)被上傳 至與所述計(jì)算機(jī)關(guān)聯(lián)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫，用于存檔和/或進(jìn)一步處理。
[0022] 本發(fā)明的進(jìn)一步特征提供了所述儀器的任意數(shù)量的部件被提供有防水保護(hù)殼體； 和該防水保護(hù)殼體配置為使得該儀器能夠在口內(nèi)操作。
[0023] 本發(fā)明的又一進(jìn)一步特征提供了所述儀器將被用于患者的嘴的初步分析，然后從 患者的嘴移除且以替代儀器替換；并且通過從初步分析搜集的數(shù)據(jù)進(jìn)行替代儀器的設(shè)定。
[0024] 本發(fā)明的另一進(jìn)一步特征提供了所述電源和處理器是可從所述儀器拆卸的；所述 至少一個致動器被配置為在所述電源或所述處理器已經(jīng)被拆卸時(shí)施加穩(wěn)定力；并且所述電 源和/或處理器位于口內(nèi)或口外。
[0025] 本發(fā)明的更進(jìn)一步特征提供了所述處理器被進(jìn)一步配置為在一段時(shí)間內(nèi)且對于 數(shù)個不同的力和力矩監(jiān)測并記錄所述參數(shù)，并且至少部分地基于記錄的參數(shù)及其對應(yīng)的施 加的力和力矩來確定最優(yōu)正畸力。
[0026] 本發(fā)明還提供了一種用于在咬合不正和其他牙面缺陷的矯正治療中使用牙，包括 多個如以上限定的醫(yī)療儀器，其中多個醫(yī)療儀器由至少一個中央處理器控制。
[0027] 本發(fā)明的進(jìn)一步特征提供了所述系統(tǒng)包括中央通信模塊，可操作為與遠(yuǎn)程可可訪 問系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫通信被記錄的數(shù)據(jù)。
[0028] 本發(fā)明又進(jìn)一步提供了一種確定用于施加至患者的一部分口腔復(fù)合體的最優(yōu)力 的方法，用于咬合不正和其他牙面缺陷的矯正治療，該方法包括步驟：
[0029] 向所述患者的所述一部分口腔復(fù)合體施加刺激；
[0030] 通過至少一個傳感器收集與由所述刺激的施加導(dǎo)致的所述-部分口腔復(fù)合體的 移動相關(guān)的參數(shù)；
[0031] 將所述參數(shù)傳輸至與所述至少一個傳感器數(shù)據(jù)通信的處理器；
[0032] 參考存儲在與所述處理器關(guān)聯(lián)的存儲器中的參考力曲線分析所述參數(shù)；
[0033] 基于分析反復(fù)調(diào)整所施加的刺激，并收集與由調(diào)整后的刺激的施加導(dǎo)致的所述一 部分口腔復(fù)合體的移動相關(guān)的進(jìn)一步的參數(shù)；并且
[0034] 如果由所述刺激的施加實(shí)現(xiàn)所述一部分口腔復(fù)合體的最優(yōu)移動，則確定施加的所 述刺激為最優(yōu)力。
[0035] 本發(fā)明另外進(jìn)一步提供了一種治療需要治療的患者的咬合不正和其他牙面缺陷 的方法，該方法包括步驟：
[0036] 向所述患者的一部分口腔復(fù)合體施加刺激；
[0037] 通過至少一個傳感器收集與由所述刺激的施加導(dǎo)致的所述一部分口腔復(fù)合體的 移動相關(guān)的參數(shù)；
[0038] 將所述參數(shù)傳輸至與所述至少一個傳感器數(shù)據(jù)通信的處理器；
[0039] 參考存儲在與所述處理器關(guān)聯(lián)的存儲器中的參考力曲線分析所述參數(shù)；
[0040] 基于分析反復(fù)調(diào)整所施加的刺激，并收集與由調(diào)整后的刺激的施加導(dǎo)致的所述一 部分口腔復(fù)合體的移動相關(guān)的進(jìn)一步的參數(shù)，直到實(shí)現(xiàn)所述刺激所施加的所述一部分口腔 復(fù)合體的最優(yōu)移動。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0041] 在附圖中：
[0042] 圖1是緊固至患者的下頜的根據(jù)本發(fā)明的醫(yī)療儀器的圖；
[0043] 圖2是牙齒在已經(jīng)被儀器移動之前的位置的側(cè)面輪廓視圖；
[0044] 圖3是圖2的牙齒在已經(jīng)被儀器移動之后的側(cè)面輪廓視圖；
[0045] 圖4是圖示牙齒位移和施加至牙齒的力之間的相關(guān)性的圖表；
[0046] 圖5是圖不隨著時(shí)間推移的相對牙齒位置的圖表；
[0047] 圖6是圖示隨著時(shí)間推移施加以影響圖5的相對牙齒位置的相對力的圖表；
[0048] 圖7是本發(fā)明的另一實(shí)施例的圖；
[0049]圖8是說明收集與患者對儀器的反應(yīng)相關(guān)的數(shù)據(jù)的多種方式的示意圖；
[0050] 圖9是根據(jù)本發(fā)明的直接反饋系統(tǒng)的示意圖；
[0051] 圖10是本發(fā)明的又一實(shí)施例的透視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0052] 圖1中示出了一種醫(yī)療儀器（1)，用于在咬合不正和其他牙面缺陷的矯正治療中 使用。在圖中，儀器（1)用于咬合不正的矯正治療，且包括兩個部分（3, 5)和反饋系統(tǒng)，兩個 部分（3, 5)每個均包括兩個刺激器（14)，反饋系統(tǒng)包括兩個傳感器（18)。儀器的每個部分 (3, 5)包括基座（13)，每個刺激器（14)的一個端部（11)被緊固至基座（13)。每個刺激器 (14)包括電子線性致動器（I5)，電子線性致動器（I5)包括能夠沿其主軸線延伸和收縮的 機(jī)械臂（17)。每個致動器（I5)的端部（11，I9)被相應(yīng)地緊固至安裝板（16)，安裝板 （16) 相應(yīng)地使用附加結(jié)構(gòu)被附加至需要治療的患者的口腔復(fù)合體的部分，力將被施加在該部分 之間。安裝板包括兩個不同的、配合的部分（16a，16b)，配置為將刺激器（14)緊固在力將 被施加在其間的兩個不同的牙齒之間或者牙齒和頜的一部分之間。刺激器（14)和傳感器 (18)通過電子電路（20)被電子連接至處理器（12)和電源（22)。
[0053]儀器⑴被示出在緊固至患者的下頜（27)上的牙齒（21，23, 25)的手術(shù)位置，第 一部分（3)在兩個鄰近的牙齒（21, 23)之間，第二部分（5)在牙齒（25)和患者的頜（27) 之間。盡管能夠使用任何合適的附加結(jié)構(gòu)用于將部分（3, 5)的安裝板（16)緊固至牙齒或 患者的口腔復(fù)合體的其他部分，可以預(yù)見到臨時(shí)錨固設(shè)備（TADs) (38)可被用于將安裝板 (I6)緊固至患者的頌骨。應(yīng)當(dāng)意識到，附加結(jié)構(gòu)可包括對于口內(nèi)使用安全的合適的粘合劑、 牙科粘固粉等等。 ^
[0054]在使用中，刺激器（14)能夠向牙齒或口腔復(fù)合體的其他部分施加力、力矩、或者 力和力矩，刺激器（14)按需要由單個延伸或收縮機(jī)械臂聯(lián)接至牙齒或口腔復(fù)合體的其他 部分。致動器（15)和機(jī)械臂（Π )通過從處理器（12)傳輸至致動器（15)和機(jī)械臂（17)的 電子信號能夠獨(dú)立控制。由刺激器施加的力響應(yīng)于控制信號可改變例如大小、頻率、方向、 持續(xù)時(shí)間和施加點(diǎn)。
[0055]儀器⑴因此能夠用于在牙齒（21，23)之間施加力或力矩，如部分⑶一樣，或者 如果緊固在可施加的牙齒（25)和患者的頜（27)之間，向單個牙齒（25)施加力或力矩，如 部分（ 5) -樣。替換地，力或力矩也可被施加至特定組的牙齒。組合地，兩個線性致動器可 被用于產(chǎn)生平行于正中平面的各種力矢量或者垂直于正中平面的力矩矢量。相似地，其他 構(gòu)造的線性致動器或者具有多自由度的單個致動器可被用于產(chǎn)生需要的力，以及任意方向 或圍繞三維空間內(nèi)的任意軸線的力和力矩矢量。這具有的優(yōu)點(diǎn)是，諸如力矩-力比率的正 畸中使用的重要參數(shù)可在不改變?nèi)魏尾考蚱錁?gòu)造的情況下被控制。
[0056]應(yīng)當(dāng)立即顯而易見的，刺激器（14)可由能夠向牙齒或口腔復(fù)合體的其他部分施 加力或力矩的任意數(shù)量的不同的致動器組成。由每個刺激器（14)使用的致動器也可改變， 且可包括微致動器或者微電動機(jī)械系統(tǒng)，諸如例如壓電馬達(dá)、磁力馬達(dá)、或能夠產(chǎn)生期望的 刺激的任意其他工具?？梢灶A(yù)見到，刺激器將能夠保持期望的力一段延長的時(shí)間，以確保在 施加的期間可引起牙齒移動或者骨骼重塑。
[0057]如上提到的，與儀器（1)的每個部分（3, 5)關(guān)聯(lián)的反饋系統(tǒng)包括兩個傳感器（18)， 傳感器（18)配置為測量與因由致動器（15)在牙齒（21，23, 25)上施加的力或力矩導(dǎo)致的 生物力學(xué)組織反應(yīng)相關(guān)的參數(shù)。傳感器（18)可例如測量與其所緊固到的相應(yīng)的牙齒或口 腔復(fù)合體的其他部分的壓力、力或位置的變化相關(guān)的參數(shù)。這些變化參數(shù)可在任意一段時(shí) 間內(nèi)被測量，且可通過電路（20)從各傳感器（18)被傳回至處理器（12)。
[0058]處理器（12)依次與刺激器（14)和反饋系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信，且被配置為接收由反饋系 統(tǒng)的傳感器（I8)檢測的變化參數(shù)，以及存儲和處理該變化參數(shù)。典型地，處理器d2)將包 括微處理器（未不出）和存儲器模塊（未示出），以及有助于所接收的數(shù)據(jù)的處理、以及與 刺激器和反饋系統(tǒng)通信的其他電子部件。
[0059]在使用中，處理器（12)被配置為向刺激器（14)傳輸控制信號，這相應(yīng)地導(dǎo)致致動 器（15)向其被連接至的牙齒施加預(yù)定的力或力矩。施加至每個牙齒的力和/或力矩相應(yīng) 地刺激牙齒的牙周膜（"PDL"），這導(dǎo)致牙齒沿需要的方向移動。然后，與牙齒的移動相關(guān) 的各種參數(shù)通過傳感器（18)被收集，且通過電子連接器（20)被傳輸回處理器（12)。一旦 參數(shù)被接收，處理器（12)將其存儲在存儲器模塊中，且參考存儲在存儲器上的參考力曲線 分析該參數(shù)。然后處理器基于測量的參數(shù)調(diào)整控制信號，從而接近最優(yōu)正畸力。調(diào)整的控 制信號相應(yīng)地導(dǎo)致致動器（15)調(diào)整其試圖實(shí)現(xiàn)可施加牙齒的最優(yōu)移動而施加的力和/或 力矩。因此在實(shí)際中，不同的力可由刺激器隨著時(shí)間推移而施加，其在所連接至的牙齒上的 影響可被測量。然后力可被逐漸地調(diào)整，從而接近用于特定患者以及也可用于患者的特定 牙齒的最優(yōu)正畸力。
[0060]處理器（12)可能夠執(zhí)行存儲在存儲器模塊上的軟件指令，使其能夠解釋接收的 參數(shù)，將其與存儲的數(shù)據(jù)和/或表示患者的力曲線的算法關(guān)聯(lián)，以基于接收的參數(shù)、歷史 的、存儲的參數(shù)和/或算法確定用于患者的最優(yōu)力曲線，以調(diào)整控制信號對由致動器（ 15) 施加的力做出合適的調(diào)整，并將調(diào)整后的控制信號傳輸至刺激器（14)。因此，存儲在存儲器 模塊上的軟件可指示處理器（12)處理數(shù)據(jù)、執(zhí)行命令、與其他電子設(shè)備通信、并作為整體 控制電動機(jī)械系統(tǒng)。軟件可能夠整合來自刺激器（14)的信息和來自傳感器（18)系統(tǒng)的反 饋，以建立刺激和導(dǎo)致的生物力學(xué)反應(yīng)之間的關(guān)系，并最終產(chǎn)生接近最優(yōu)正畸力的力曲線。 [0061]軟件也可包括使得設(shè)備能夠與諸如遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)的外部電子設(shè)備通信、以及允許雙 向信息交換的指令。已經(jīng)由反饋系統(tǒng)檢測的且已經(jīng)記錄的參數(shù)可被上傳至計(jì)算機(jī)，以生成 其可見的其用戶友好的圖示。軟件可進(jìn)一步被用于生成與能夠檢查實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)的連 接，使得醫(yī)生能夠連續(xù)地且立即檢查變化的刺激在受影響的組織上的效果，諸如TOL的壓 縮程度。
[0062]電源（22)被配置為向儀器的各種部件提供電力。電源（22)可為電池的形式，其 可為可充電的或者可替換的。電池也可被固定或者可從儀器移除。替代地，電源（22)可為 與外部設(shè)備的任意連接，有線的或者無線的，諸如計(jì)算機(jī)或者能夠向器械提供電力的任何 其他的電子設(shè)備。也可設(shè)想到，電源可為自繞式機(jī)械機(jī)構(gòu)。
[0063]還應(yīng)當(dāng)注意到，儀器的各種部件可能需要為防水的，或者至少適于在口內(nèi)條件下 操作。
[0064]圖2和圖3示出了牙床的周骨（28)，牙齒（10)通過TOL(26)被附接在周骨（28) 中。未壓縮的TOL(26a)在圖2中示出，如圖3所示，由施加于牙齒（10)的恒定力⑶導(dǎo)致 的壓縮的PDL(26b)在圖3中示出。
[0065]圖4示出了由刺激施加的力與力所施加于的牙齒的位移的圖表。應(yīng)當(dāng)注意到，施 加零大小的力不會壓縮TOL，且將相應(yīng)地不刺激任何牙齒的位移。此情況對應(yīng)于圖表上的點(diǎn) A。如果力增加，則牙齒的測量的位移將如點(diǎn)B表示。施加的力的更進(jìn)一步的增加將最終導(dǎo) 致PDL被完全壓縮，在該點(diǎn)，頜的更硬的骨頭將阻止牙齒的進(jìn)一步位移。這種情況對應(yīng)于圖 表上的點(diǎn)C。應(yīng)當(dāng)注意到，對應(yīng)于圖表上的點(diǎn)A和C的力將不引起牙齒移動的最大速度。但 是，可以合理地設(shè)想對應(yīng)于圍繞圖表上的點(diǎn)B的區(qū)域的力導(dǎo)致部分壓縮的PDL，并因此更可 能引起牙齒移動的較高的速度。
[0066]與配置為向牙齒施加單個的、恒定的力并等待移動發(fā)生的傳統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)不同， 本發(fā)明的儀器能夠向期望的牙齒施加多個獨(dú)立的力、接收與可施加的牙齒的作為結(jié)果的移 動相關(guān)的反饋、并基于電子計(jì)算調(diào)整施加于牙齒的力以接近最可能引起牙齒移動的最高速 度或者最有效地實(shí)現(xiàn)任何其他期望的輸出的力。進(jìn)一步地，通過接近最優(yōu)力大小，諸如血流 收縮、組織破壞、牙根吸收等等負(fù)面影響可被至少部分避免。
[0067] 圖5和圖6圖示表示儀器的進(jìn)一步特征的圖表。圖6示出三個不同的力曲線，其可 分別在時(shí)間間隔D、E和F期間被施加于牙齒。圖5依次示出與牙齒關(guān)聯(lián)的傳感器的反饋， 且對應(yīng)于如在相同的時(shí)間間隔期間測量的牙齒位置。在時(shí)間間隔D期間，恒力被施加至牙 齒，且保持該間隔的持續(xù)期間，如在如圖5的對應(yīng)的時(shí)間段中所示的，恒力導(dǎo)致牙齒位置的 變化。在時(shí)間間隔E期間，如圖6所示，低頻脈動力被施加至相同的牙齒，導(dǎo)致牙齒位置的 進(jìn)一步變化，但是具有又如圖5中對應(yīng)的時(shí)間段中所示的更高的牙齒移動速度。最后，如可 再一次在圖6中可見的，高頻脈動力在時(shí)間間隔F期間被施加至牙齒，導(dǎo)致更進(jìn)一步的牙齒 位移，但是以較低的牙齒移動速度。
[0068]應(yīng)當(dāng)明顯的是，通過監(jiān)測在特定力施加至牙齒期間牙齒的位移，使用由反饋系統(tǒng) 中的傳感器提供的反饋，以生成諸如圖5和圖6中表示的數(shù)據(jù)，與以前傳統(tǒng)的系統(tǒng)相比，能 更精確地接近與對于特定的牙齒的最優(yōu)正畸力類似的力。
[0069] 在圖7中所示的本發(fā)明的實(shí)施例中，幾個刺激器（14)被附接至口腔復(fù)合體的多個 部分，且通過中央處理器（12)被控制并通過中央電源（22)被供電。在圖中，與以上參照圖 1描述的那些部件類似的部件以類似的附圖標(biāo)記表示。應(yīng)當(dāng)意識到，形成部分系統(tǒng)⑴的 每個刺激器（14)具有與其關(guān)聯(lián)的至少一個傳感器（18)，以測量并向處理器（12)反饋與其 附接于的口腔復(fù)合體的多個部分的移動相關(guān)的參數(shù)。數(shù)個刺激器被示出為具有保護(hù)殼體 (24)，保護(hù)殼體（24)緊固在刺激器上從而保護(hù)它們、以及患者的嘴的內(nèi)側(cè)，對抗?jié)撛趽p害。 在所示的實(shí)施例中，保護(hù)殼體（24)在患者的牙齒的內(nèi)側(cè)和外側(cè)均可見。也應(yīng)當(dāng)意識到，除 了潛在地遮蔽可導(dǎo)致患者傷害或疼痛的鋒利邊緣，殼體也可由合適的不滲水的物質(zhì)制造， 由此還保護(hù)刺激器、致動器和傳感器免受水的損害。
[0070] 也可預(yù)見到，如果系統(tǒng)也提供有通信模塊（未示出），則上傳至處理器（12)上的軟 件可有利于根據(jù)本發(fā)明的牙科系統(tǒng)和全球數(shù)據(jù)庫之間的雙向信息交互。這可允許由可被緊 固至口腔復(fù)合體的不同部分的系統(tǒng)的各個部分收集的用于特定患者的數(shù)據(jù)被上傳并與關(guān) 于其他患者的數(shù)據(jù)整合。相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)可相應(yīng)地被用于開發(fā)改進(jìn)的一般治療模型。這些 改進(jìn)的模型可相應(yīng)地被下載并用于進(jìn)一步改進(jìn)單獨(dú)儀器的功能性。本發(fā)明的這種實(shí)施例的 操作在圖8的框圖中更詳細(xì)地示出。在圖中，電源（22)向系統(tǒng)的所有部分提供電力，系統(tǒng) 的所有部分被適當(dāng)?shù)鼐o固至患者的口腔復(fù)合體，每個部分包含刺激器（H)和傳感器，且被 緊固以向不同的牙齒或者患者的嘴的其他部分施加力和力矩。多個部分與其反饋系統(tǒng)一起 相應(yīng)地與中央處理單元（12)通信。處理單元（12)通過通信模塊（未示出）相應(yīng)地與計(jì)算 機(jī)系統(tǒng)（30)數(shù)據(jù)通信，從而使得處理器（12)和計(jì)算機(jī)（30)之間能夠雙向信息交互。應(yīng)當(dāng) 意識到，當(dāng)需要與系統(tǒng)通信時(shí)，例如在牙科醫(yī)生工作時(shí)，計(jì)算機(jī)（30)可定位為靠近或相對 接近系統(tǒng)，且在患者為了會診訪問醫(yī)生時(shí)信息可被上傳至系統(tǒng)。
[0071] 計(jì)算機(jī)（30)相應(yīng)地被配置為向全球數(shù)據(jù)庫（36)上傳數(shù)據(jù)。來自這種數(shù)據(jù)庫的數(shù) 據(jù)可再一次被下載，且用于在隨后的階段改變儀器的操作，或者從自多種來源收集的數(shù)據(jù) 創(chuàng)立力曲線，該力曲線被估計(jì)為接近基于客戶標(biāo)準(zhǔn)的最優(yōu)值。
[0072] 通過圖8中的框圖示出的配置使其可以用于醫(yī)生（34)接收實(shí)時(shí)反饋和關(guān)于施加 至患者的牙齒的刺激（力和力矩）以及這些刺激在受影響的組織上的作用。另外，這種數(shù) 據(jù)可在長的時(shí)間段被搜集，其將使得醫(yī)生（34)能夠分析特定患者（32)在拜訪之間發(fā)生的 生物力學(xué)反應(yīng)，以及與存儲在數(shù)據(jù)庫（36)上的其他患者的生物力學(xué)反應(yīng)相比較。當(dāng)患者在 醫(yī)生面前時(shí)，醫(yī)生（34)和儀器之間的雙向信息交互可為直接通過物理連接，但是也可通過 其他遠(yuǎn)程方式進(jìn)行，諸如通過因特網(wǎng)或者其他合適的電信網(wǎng)絡(luò)。這將使得醫(yī)生（ 34)能夠檢 測患者（32)數(shù)據(jù)和制定治療決策，并上傳新的力曲線或者對現(xiàn)存的力曲線做出調(diào)整，而不 需要患者在醫(yī)生面前。另外，其可以允許患者（32)訪問關(guān)于他的或她的進(jìn)展的信息，且在 必需時(shí)生成計(jì)劃以提高患者可塑性。
[0073] 通過使用傳感器系統(tǒng)和反饋至中央處理單元，本發(fā)明能夠產(chǎn)生關(guān)于對牙齒或口腔 復(fù)合體的其他部分的各種刺激的施加的有價(jià)值的數(shù)據(jù)，以及這些如何影響深層的生物力學(xué) 過程。這些信息的可得性可對研究者有價(jià)值，且可通過諸如參照圖8描述的那些系統(tǒng)在全 球?qū)用嫔显卺t(yī)生之間共享。諸如描述的全球數(shù)據(jù)庫能夠用于收集患者、年齡和或由反饋系 統(tǒng)的反饋和本發(fā)明的儀器產(chǎn)生的具體情況數(shù)據(jù)，其相應(yīng)地能夠被用于開發(fā)更高級的生物力 學(xué)模型；據(jù) 申請人:所知，一些研究項(xiàng)目已經(jīng)失敗。
[0074] 本發(fā)明的儀器和系統(tǒng)可被用于確定應(yīng)施加于患者的特定牙齒、或口腔復(fù)合體的其 他部分的最優(yōu)力和力矩，從而允許醫(yī)生手動調(diào)整本儀器，或者甚至更加常見的可用儀器，以 施加這些最優(yōu)力和力矩。然而，本發(fā)明的儀器也可被用于自動地調(diào)整施加的力和力矩，從而 越來越代表最優(yōu)的力曲線。這種自動調(diào)整儀器在圖9中更詳細(xì)地示出。圖中示出包含在儀 器中的直接反饋系統(tǒng)。如之前的，處理器（12)將控制信號提交至刺激器（14)。通過導(dǎo)致致 動器在牙齒或口腔復(fù)合體的一部分上施加力或力矩，刺激器（14)響應(yīng)控制信號。這相應(yīng)地 觸發(fā)生物力學(xué)反應(yīng)，其參數(shù)由傳感器（18)測量。然后傳感器（18)將這些參數(shù)發(fā)送回處理 器（12)，其相應(yīng)地確定是否發(fā)生需要的生物力學(xué)反應(yīng)。然后，基于之前記錄的參數(shù)和/或在 其上編寫的算法，處理器可改變控制信號以改變由致動器施加的力，以便越來越代表最優(yōu) 的正畸力。為了確保正確的生物力學(xué)反應(yīng)，這種直接反饋系統(tǒng)可為必需的，因?yàn)閷μ囟Φ?反應(yīng)在不同的患者之間可能改變。
[0075] 圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的儀器（1)的又一實(shí)施例。如之前的，以上參考圖1和圖 7描述的相似的特征以相似的附圖標(biāo)記表示。在此實(shí)施例中，處理器單元（12)、電源（22)、 或者兩者均能夠從設(shè)備在其操作位置中被移除，且通過連接點(diǎn)或插座（40)與儀器可連接。 這可減小儀器在患者的嘴中需要的空間。如果只有處理器（12)能夠從儀器移除，其可能使 致動器（14)施加如之前由處理器指示的穩(wěn)定的不變的力，直到處理器在隨后的階段被再 一次連接至致動器（14)，在該階段可施加不同的控制信號。因此其有可能使得處理器以固 定的或不規(guī)律的間隔被周期性地插入，以能夠?qū)κ┘拥牧ψ龀隹赡艿男拚?。如果電源?2) 是可移除的，其可能在電源未連接時(shí)使得刺激器（14)鎖定在固定位置，因此確保由刺激器 (14)施加相對恒定的力，只要電源保持未連接。替代地，電源（22)、處理器（I2)、或者兩者 均可定位在口腔外、而非口腔內(nèi)。
[0076] 傳統(tǒng)的正畸學(xué)的一個限制在于不能利用生物力學(xué)反饋，因此忽視諸如PDL中的局 部壓力的深層的生物過程，深層的生物過程有利于骨骼重塑和牙齒移動。典型地，牙箍被放 置和停留直到隨后拜訪醫(yī)生，在牙齒結(jié)構(gòu)的變化被視覺檢查時(shí)，如果需要的話對牙箍進(jìn)行 調(diào)整。在患者拜訪之間的時(shí)間期間，完全缺乏關(guān)于施加的刺激和這種刺激導(dǎo)致的生物力學(xué) 組織反應(yīng)之間的關(guān)系的信息，包括長期和短期的。即使醫(yī)生能夠觀察牙齒移動，有可能導(dǎo)致 此移動發(fā)生的生物力學(xué)過程是小于最優(yōu)的。例如，如果過度的壓力被世界至PDL，骨骼重塑 可通過潛行吸收己經(jīng)發(fā)生，而非優(yōu)選的牙槽骨吸收。
[0077] 如上主要提到的，本發(fā)明的儀器或系統(tǒng)也可僅用于初步評估例如一個人對各種力 的施加的特定生物反應(yīng)。這可提供基于搜集的數(shù)據(jù)或其他計(jì)算的牙齒移動的期望曲線。這 將允許不同的系統(tǒng)或方法被用于修正患者的口腔復(fù)合體。
[0078] 應(yīng)當(dāng)意識到，以上說明僅為示例的方式，且在不超出本發(fā)明的范圍的情況下可對 本發(fā)明描述的實(shí)施例做出多種改進(jìn)。特別地，可預(yù)見到本發(fā)明也可能以稍微改變或特別的 方式，在用于除了關(guān)于口腔復(fù)合體的骨頭和組織之外的骨頭和組織的重塑或重建的矯正過 程中使用。
【權(quán)利要求】
1. 一種醫(yī)療儀器（1)，用于在咬合不正和其他牙面缺陷的矯正治療中使用，包括： 至少一個刺激器（14)，配置為利用至少一個致動器（I5)向一部分口腔復(fù)合體施加刺 激，所述致動器能夠通過電子控制信號來控制； 附加結(jié)構(gòu)，配置為將所述至少一個刺激器（14)緊固至所述一部分口腔復(fù)合體； 反饋系統(tǒng)，包括至少一個傳感器（18)，該至少一個傳感器（18)配置為測量與由所述刺 激器（14)施加的所述刺激產(chǎn)生的生物力學(xué)組織反應(yīng)相關(guān)的參數(shù)； 電源（22)，配置為向所述儀器⑴提供電力；和 處理器（12)，與所述刺激器（14)和所述反饋系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信，所述處理器配置為接收來 自所述反饋系統(tǒng)的參數(shù)，以至少一定程度上基于所述參數(shù)調(diào)整所述控制信號，并將調(diào)整后 控制信號傳輸至所述刺激器（14)，使得由所述刺激器（14)施加的所述刺激由于所述調(diào)整 后控制信號而越來越代表最優(yōu)正畸力。
2. 如權(quán)利要求1所述的醫(yī)療儀器（1)，其中，所述控制信號導(dǎo)致所述刺激器（14)施加 的刺激在大小、頻率、方向、持續(xù)時(shí)間和施加點(diǎn)中的一個或多個改變。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的醫(yī)療儀器（1)，其中，所述至少一個傳感器（18)被配置為 檢測牙齒或口腔復(fù)合體的其他部分的壓力、力或位置的變化。
4. 如權(quán)利要求3所述的醫(yī)療儀器（1)，其中，所述至少一個傳感器（18)被配置為檢測 在一段時(shí)間內(nèi)發(fā)生的牙齒移動的變化。
5. 如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的醫(yī)療儀器（1)，其中，所述處理器（12)包括與 其數(shù)據(jù)通信的存儲器模塊，在該存儲器模塊上存儲有軟件，該軟件配置為導(dǎo)致所述處理器 (12)接收來自所述傳感器（18)的參數(shù)，以存儲和處理所述參數(shù)，調(diào)整所述控制信號并將所 述控制信號傳輸至所述刺激器（14)。
6. 如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的醫(yī)療儀器（1)，包括通信模塊，使得該醫(yī)療儀器 能夠與外部處理器通信。
7. 如權(quán)利要求6所述的醫(yī)療儀器（1)，其中，所述通信模塊被配置為在局域網(wǎng)或廣域網(wǎng) 或因特網(wǎng)通信，且通過通用串行總線端口、紅外線模塊、藍(lán)牙模塊和近場通信模塊中的一個 或多個能被連接至通信網(wǎng)絡(luò)。
8. 如權(quán)利要求6或7所述的醫(yī)療儀器（1)，與權(quán)利要求5聯(lián)合閱讀，其中，所述軟件通 過所述通信模塊被上傳至所述存儲器模塊。
9. 如權(quán)利要求6至8中任一項(xiàng)所述的醫(yī)療儀器（1)，其中，由所述處理器（12)接收并 存儲在所述存儲器模塊上的參數(shù)經(jīng)由所述通信模塊被上傳至計(jì)算機(jī)。
10. 如權(quán)利要求9所述的醫(yī)療儀器（1)，其中，所述參數(shù)被上傳至與所述計(jì)算機(jī)關(guān)聯(lián)的 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫，用于存檔和/或進(jìn)一步處理。
11. 如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的醫(yī)療儀器（1)，其中，所述儀器（1)被提供有防 水保護(hù)殼體，該防水保護(hù)殼體配置為使得該儀器能夠在口內(nèi)操作。
12. 如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的醫(yī)療儀器，其中，所述電源（22)和處理器（12) 是可拆卸的。
13. 如權(quán)利要求12所述的醫(yī)療儀器，其中，所述至少一個致動器（15)被配置為在所述 電源（22)或所述處理器已經(jīng)被拆卸時(shí)施加穩(wěn)定力。
14. 如權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的醫(yī)療儀器，其中，所述處理器被進(jìn)一步配置為在 一段時(shí)間內(nèi)且對于數(shù)個不同的力和力矩監(jiān)測并記錄所述參數(shù)，并且至少部分地基于記錄的 參數(shù)及其對應(yīng)的施加的力和力矩來確定最優(yōu)正畸力。
15. -種用于在咬合不正和其他牙面缺陷的矯正治療中使用的系統(tǒng)，包括多個如前述 權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的醫(yī)療儀器（1)，其中多個醫(yī)療儀器（1)由至少一個中央處理器 (12)控制。
16. 如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，包括中央通信模塊，能操作為與遠(yuǎn)程可訪問系統(tǒng)數(shù)據(jù) 庫通信被記錄的數(shù)據(jù)。
17. -種確定用于施加至患者的一部分口腔復(fù)合體的最優(yōu)力的方法，用于咬合不正和 其他牙面缺陷的矯正治療，該方法包括步驟： 向所述患者的所述一部分口腔復(fù)合體施加刺激； 通過至少一個傳感器（18)收集與由所述刺激的施加導(dǎo)致的所述一部分口腔復(fù)合體的 移動相關(guān)的參數(shù)； 將所述參數(shù)傳輸至與所述至少一個傳感器（18)數(shù)據(jù)通信的處理器（12); 參考存儲在與所述處理器（12)關(guān)聯(lián)的存儲器中的參考力曲線分析所述參數(shù)； 基于分析反復(fù)調(diào)整所施加的刺激，并收集與由調(diào)整后的刺激的施加導(dǎo)致的所述一部分 口腔復(fù)合體的移動相關(guān)的進(jìn)一步的參數(shù)；并且 如果由所述刺激的施加實(shí)現(xiàn)所述一部分口腔復(fù)合體的最優(yōu)移動，則確定施加的所述刺 激為最優(yōu)力。
18. -種治療需要治療的患者的咬合不正和其他牙面缺陷的方法，該方法包括步驟： 向所述患者的一部分口腔復(fù)合體施加刺激； 通過至少一個傳感器（18)收集與由所述刺激的施加導(dǎo)致的所述一部分口腔復(fù)合體的 移動相關(guān)的參數(shù)； 將所述參數(shù)傳輸至與所述至少一個傳感器（18)數(shù)據(jù)通信的處理器（12); 參考存儲在與所述處理器（12)關(guān)聯(lián)的存儲器中的參考力曲線分析所述參數(shù)；> 基于分析反復(fù)調(diào)整所施加的刺激，并收集與由調(diào)整后的刺激的施加導(dǎo)致的所述一部2 口腔復(fù)合體的移動相關(guān)的進(jìn)一步的參數(shù)，直到實(shí)現(xiàn)所述刺激所施加的所述一部分口腔復(fù)合 體的最優(yōu)移動。
【文檔編號】A61C7/00GK104203143SQ201380015317
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2013年2月1日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月15日
【發(fā)明者】蒂姆·武赫 申請人:阿爾弗雷德·麥耶·迪彭納