用于模拟牙齿矫正效果的牙科器械及其制作方法与流程

本申请总体上涉及口腔临床正畸领域，具体来说，涉及用于模拟牙齿矫正效果的牙科器械及其制作方法。

背景技术：

在临床牙科正畸矫治中，存在在治疗开始之前预测矫正效果的需求。比如，患者可能需要在治疗前了解矫正后面容和/或笑容的变化；再比如，患者可能需要在治疗前了解矫正后牙齿与舌和/或唇的干涉情况。因此需要提供一种能够模拟牙齿矫正效果的牙科器械。

技术实现要素：

本申请的一方面提供了一种用于模拟牙齿矫正效果的牙科器械，该牙科器械的几何形状如此，当佩戴于患者牙列上时，其靠第一待矫正牙齿矫正方向一侧的轮廓与所述第一待矫正牙齿处于目标位置时的牙齿布局基本吻合。

在一些实施方式中，所述牙科器械的几何形状如此，当佩戴于所述患者牙列上时，所述牙科器械基本不发生变形。

在一些实施方式中，所述第一待矫正牙齿原始位置与目标位置之间的距离大于单个无托槽隐形矫治器所能承受的最大变形量。

在一些实施方式中，所述牙科器械为一体的壳状，具有容纳多颗牙齿的空腔。

在一些实施方式中，所述空腔与所述第一待矫正牙齿对应的部分，其几何形状使得其既能容纳处于原始位置的所述第一待矫正牙齿，也能容纳处于所述目标位置的所述第一待矫正牙齿。

在一些实施方式中，所述空腔与所述第一待矫正牙齿对应的部分，其靠所述矫正方向一侧的轮廓与所述第一待矫正牙齿处于所述目标位置时的牙齿布局基本吻合，其与所述矫正方向相反的另一侧的轮廓与所述第一待矫正牙齿处于所述原始位置的牙齿布局基本吻合。

在一些实施方式中，所述空腔与所述第一待矫正牙齿对应的部分，其几何形状与所述第一待矫正牙齿从原始位置移动到目标位置的轨迹基本吻合。

在一些实施方式中，所述空腔对应多颗其他牙齿的部分的几何形状与这些牙齿的原始布局基本吻合。

本申请的又一方面提供了一种用于模拟矫正效果的牙科器械的制作方法，其包括：获取复合型牙齿数字模型，其表示多颗牙齿的原始布局以及至少一颗待矫正牙齿从原始位置移动到目标位置的轨迹；以及利用所述复合型牙齿数字模型控制设备制作所述牙科器械。

在一些实施方式中，所述方法还包括：获取表示所述多颗牙齿与所述至少一颗待矫正牙齿原始布局的原始数字模型；获取表示所述至少一颗待矫正牙齿从原始位置移动到目标位置的移动轨迹的移动轨迹数字数据组；以及基于所述原始数字模型和所述移动轨迹数字数据组，产生所述复合型牙齿数字模型。

在一些实施方式中，所述方法还包括：基于所述至少一颗待矫正牙齿的原始位置和目标位置产生所述移动轨迹数字数据组。

在一些实施方式中，所述方法还包括：利用所述复合型牙齿数字模型控制设备制作相应的复合型阳模；以及利用热压膜成型技术在所述复合型阳模上形成对应的阴模，作为所述牙科器械。

附图说明

以下将结合附图及其详细描述对本申请的上述及其他特征作进一步说明。应当理解的是，这些附图仅示出了根据本申请的若干示例性的实施方式，因此不应被视为是对本申请保护范围的限制。除非特别指出，附图不必是成比例的，并且其中类似的标号表示类似的部件。

图1为本申请一个实施例中用于模拟矫正效果的牙科器械制造方法的流程图；

图2a示意性地展示了本申请一个实施例中牙列的原始布局；

图2b示意性地展示了本申请一个实施例中图2a所示牙列的第一布局；

图2c示意性地展示了本申请一个实施例中基于图2a所示牙列的复合型阳模；

图3示意性地展示了本申请一个实施例中用于模拟图2a所示牙列矫正效果的牙科器械；

图4示意性地展示了图3所示牙科器械佩戴在图2所示牙列上时沿a-a方向的截面；

图5示意性地展示了本申请又一实施例中牙科器械佩戴在图2所示牙列上时沿a-a方向的截面；

图6示意性地展示了本申请又一实施例中牙科器械佩戴在图2所示牙列上时沿a-a方向的截面；

图7示意性地展示了本申请又一实施例中牙科器械佩戴在图2所示牙列上时沿a-a方向的截面；

图8示意性地展示了本申请又一实施例中牙科器械佩戴在图2所示牙列上时沿a-a方向的截面。

具体实施方式

以下的详细描述中引用了构成本说明书一部分的附图。说明书和附图所提及的示意性实施方式仅仅出于是说明性的目的，并非意图限制本申请的保护范围。在本申请的启示下，本领域技术人员能够理解，可以采用许多其他的实施方式，并且可以对所描述实施方式做出各种改变，而不背离本发明的主旨和保护范围。应当理解的是，在此说明并图示的本申请的各个方面可以按照很多不同的配置来布置、替换、组合、分离和设计，这些不同配置都在本申请的保护范围之内。

图1为本申请一个实施例中用于模拟矫正效果的牙科器械制造方法100的流程图。

在101中，获取表示多颗牙齿和至少一颗待矫正牙齿原始布局的原始数字模型ts。其中，所述多颗牙齿和至少一颗待矫正牙齿是属于同一牙列，比如上颌牙列或下颌牙列。

在一些实施例中，所述多颗牙齿和至少一颗待矫正牙齿是连续的牙齿。

在一些实施例中，所述多颗牙齿和至少一颗待矫正牙齿可以是一个完整的牙列，也可以是部分牙列。

在一些实施例中，原始位置和原始布局可以是指进行任何矫正前的位置和布局，也可以是在经过一部分矫正后的当前位置和布局。

在一些实施例中，可以只模拟部分待矫正牙齿的矫正后效果，也可以模拟全部待矫正牙齿的矫正后效果。

在一些实施例中，可以通过层析x射线扫描(cat扫描)、数字化断层x线扫描(ct)、锥束ct扫描(cbct)、核磁共振造像(mri)、口内光学扫描等手段获得原始数字模型ts。

在又一些实施例中，可以先用常规手段制作患者牙齿的铸件，比如石膏铸件，再利用扫描设备，比如激光扫描设备、ct扫描设备，扫描该铸件，获得原始数字模型ts。

获得的原始数字模型ts可被输入计算机，以供下一步处理。

请参图2a，其示意性地展示了本申请一个实施例中原始数字模型ts所表示的牙列200的原始布局。其中，牙齿201、203、205以及207内凹严重，矫正的目标是将其往唇侧移动。由于矫正量较大，矫正后的牙列可能会明显改变患者的面部尤其是唇部的外观。因此，存在在矫正前预测这样的矫正对面部外观影响的需求。

在103中，获取表示所述至少一颗待矫正牙齿从原始位置移动到目标位置的轨迹的移动轨迹数字数据组p。

在一些实施例中，移动轨迹数字数据组p可以是坐标数据组，其可以包括所述至少一颗待矫正牙齿从原始位置移动到目标位置的过程中各阶段的坐标。

在又一些实施例中，移动轨迹数字数据组p可以包括所述至少一颗待矫正牙齿从原始位置移动到目标位置的过程中各阶段的三维模型。

在一些实施例中，可以基于所述至少一颗待矫正牙齿的原始位置和目标位置，产生表示其从原始位置移动到目标位置的轨迹的移动轨迹数字数据组p。比如，可参照由矫正技术公司于1998年6月19日申请的中国专利第98806354.9号(以下简称354号专利)所披露的方法。

在一些实施例中，牙科医生可以根据图2a所示的牙列200的原始布局，设计牙齿201～207的目标位置。操作人员可以通过人机交互界面，根据牙科医生的设计，在计算机上操作原始数字模型ts，以获得表示牙列200第一布局的数字模型t1。图2b示意性地展示了牙列200的第一布局，其中，牙齿201～207位于目标位置，而牙列200的其他牙齿仍位于原始位置。

然后，按一定的规则分割牙齿201～207的原始位置和目标位置之间的差距，比如距离和/或角度，以获得离散的表示牙齿201～207从原始位置移动到目标位置的轨迹的数字数据组p。

在又一些实施例中，可以基于牙齿201～207的原始位置，手动控制计算机逐步地产生表示牙齿从原始位置移动到目标位置的轨迹的移动轨迹数字数据组p。比如，可参照由无锡时代天使医疗器械科技有限公司于2011年8月4日申请的中国专利申请第201110222246.x号(以下简称246号专利申请)所披露的方法。可以通过人机界面，在计算机上手动操作原始数字模型ts，一步一步地把牙齿201～207从原始位置移动到目标位置，记录下这个离散的移动轨迹，获得表示牙齿201～207从原始位置移动到目标位置的轨迹的移动轨迹数字数据组p。

在又一些实施例中，可以基于牙齿的原始位置，控制计算机自动地逐步产生表示牙齿201～207从原始位置移动到目标位置的轨迹的移动轨迹数字数据组p。比如，可参照由无锡时代天使医疗器械科技有限公司于2011年10月21日申请的中国专利第201110322561.x号(以下简称561号专利申请)所披露的方法。可以控制计算机利用状态空间搜索法，自动操作原始数字模型ts，逐步地把牙齿201～207从原始位置移动到目标位置，记录下这个离散的移动轨迹，获得表示牙齿201～207从原始位置移动到目标位置的轨迹的移动轨迹数字数据组p。

在105中，基于原始数字模型ts和移动轨迹数字数据组p产生复合型牙齿数字模型tc，该复合型牙齿数字模型tc表示所述多颗牙齿的原始布局以及所述至少一颗待矫正牙齿从原始位置移动到目标位置的轨迹。

在一些实施例中，移动轨迹数字数据组p可以包括牙齿201～207从原始位置移动到目标位置的过程中每个阶段的坐标。

在一些实施例中，可以在原始数据模型ts的基础上，对于牙齿201～207的每一颗，在其每一阶段的坐标处设置其三维模型，即可获得代表包括牙列200原始布局的三维模型以及牙齿201～207的移动轨迹的三维模型的复合型牙齿数字模型tc。

在一些实施例中，可以对复合型牙齿数字模型tc中表示牙齿201～207移动轨迹的部分进行平滑处理。

在107中，利用复合型牙齿数字模型tc控制设备制作用于模拟矫正效果的牙科器械。

在一些实施例中，可以先利用复合型牙齿数字模型tc控制设备，比如光固化设备或3d打印设备等，制作复合型阳模200a；再通过热压膜技术把聚合物薄片材料在复合型阳模200a上形成薄壳状的牙科器械300。

图2c示意性地展示了本申请一个实施例中利用复合型牙齿数字模型tc制作获得的阳模200a。其中，201a、203a、205a以及207a分别为牙齿201、203、205以及207从原始位置移动到目标位置的轨迹/通道。

图3示意性地展示了本申请一个实施例中用于在矫正前模拟矫正效果的牙科器械300。牙科器械300大致为薄壳状，具有容纳牙齿的空腔301。其中，空腔301包括第一部分3011、第二部分3013、第三部分3015以及第四部分3017，其几何形状分别与牙齿201～207的从原始位置移动到目标位置的轨迹/通道201a～207a基本吻合。空腔300的其余部分的几何形状与牙列200除牙齿201～207外的其他牙齿的原始布局基本吻合。

请参图4，其示意性地展示了图3所示牙科器械佩戴在牙列200上时，在a-a处的截面。牙科器械300的空腔301的第一部分3011的几何形状与牙齿201从原始位置移动到目标位置201’的轨迹基本吻合。

在一些实施例中，牙科器械300的平均厚度为0.2～2mm。

在又一些实施例中，可以利用复合型牙齿数字模型tc控制设备，比如3d打印设备或数控机床等，直接制作出薄壳状的牙科器械300。比如，在设定好厚度后，就可以利用复合型牙齿数字模型tc控制3d打印设备直接打印出薄壳状的牙科器械300。

在又一些实施例中，可以基于原始数字模型ts和牙齿201～207的目标位置产生复合型牙齿数字模型tc1。其中，复合型牙齿数字模型tc1表示的三维形状包括处于原始布局的牙列200以及处于目标位置的牙齿201～207。

然后，可以利用复合型牙齿数字模型tc1控制设备，比如光固化设备或3d打印设备等，制作复合型阳模；再通过热压膜技术把聚合物薄片材料在该复合型阳模上形成如图5所示的薄壳状的牙科器械300a。

请参图5，其示意性地展示了牙科器械300a佩戴在牙列200上时沿a-a方向的截面。牙科器械300a的空腔对应牙齿201的部分3011a既可容纳处于原始位置的牙齿201，也可容纳处于目标位置201’的牙齿201。因此，牙科器械300a可佩戴于牙列200，并且可模拟牙齿201被矫正到目标位置201’时对患者面部形态以及对唇部触感的影响。

在又一些实施例中，在预先设定厚度以后，可以利用复合型牙齿数字模型tc1控制设备，比如3d打印设备或数控机床等，直接制作出薄壳状的牙科器械300a。

在又一些实施例中，可以利用原始数字模型ts以及复合型数字模型tc控制设备，比如3d打印设备或数控机床等，直接制作出如图6所示的牙科器械300b。请参图6，其示意性地展示了牙科器械300b佩戴在牙列上时沿a-a方向的截面。牙科器械300b的空腔301b的几何形状与牙列200的原始布局基本吻合，而牙科器械300b实体部分303b的几何形状与牙齿201～207从原始位置移动到目标位置的轨迹除牙齿201～207处于原始位置的部分外的剩余部分基本吻合。

在又一些实施例中，可以利用第一数字模型t1控制设备，比如光固化设备或3d打印设备等，制作第一阳模。接着，通过热压膜技术把聚合物薄片材料在该第一阳模上形成薄壳状中间牙科器械。再把该中间牙科器械靠与矫正方向相反一侧的侧壁的相应部分切割去除，使得其能够佩戴在处于原始布局的牙列200上，获得如图7所示的牙科器械300c。

请参图7，其示意性地展示了牙科器械300c佩戴在牙列200上时沿a-a方向的截面。当牙科器械300c佩戴于处于原始布局的牙列200上时，牙齿201是位于牙科器械300c的空腔301c之外。除牙齿201～207之外，牙列200中的其他牙齿是收容于空腔301c之内。并且当牙科器械300c佩戴于处于原始布局的牙列200上时，其靠牙齿201～207一侧的轮廓与牙列200第一布局的相同侧的几何形状基本吻合。

在又一些实施例中，预先设定厚度以后，可以利用第一数字模型t1控制设备，比如3d打印设备或数控机床等，直接制作出所述中间牙科器械，再把该中间牙科器械靠与矫正方向相反一侧的侧壁的相应部分切割去除，获得牙科器械300c。

在又一些实施例中，可以利用原始数字模型ts和第一数字模型t1控制设备，比如3d打印设备或数控机床等，直接制作出如图8所示的牙科器械300d。

请参图8，其示意性地展示了牙科器械300d佩戴在牙列200上时沿a-a方向的截面。牙科器械300d的空腔301d的几何形状与牙列200的原始布局基本吻合，而牙科器械300d实体部分303d的几何形状与牙齿201处于目标位置时与处于原始位置时不重叠的部分相吻合。这样，牙科器械300d可佩戴在处于原始布局的牙列200上，并且其靠牙齿201矫正方向一侧的轮廓与牙齿201处于目标位置时的布局相吻合，从而可模拟牙齿201矫正到目标位置后的效果。

尽管在此公开了本申请的多个方面和实施例，但在本申请的启发下，本申请的其他方面和实施例对于本领域技术人员而言也是显而易见的。在此公开的各个方面和实施例仅用于说明目的，而非限制目的。本申请的保护范围和主旨仅通过后附的权利要求书来确定。

同样，各个图表可以示出所公开的方法和系统的示例性架构或其他配置，其有助于理解可包含在所公开的方法和系统中的特征和功能。要求保护的内容并不限于所示的示例性架构或配置，而所希望的特征可以用各种替代架构和配置来实现。除此之外，对于流程图、功能性描述和方法权利要求，这里所给出的方框顺序不应限于以同样的顺序实施以执行所述功能的各种实施例，除非在上下文中明确指出。

除非另外明确指出，本文中所使用的术语和短语及其变体均应解释为开放式的，而不是限制性的。在一些实例中，诸如“一个或多个”、“至少”、“但不限于”这样的扩展性词汇和短语或者其他类似用语的出现不应理解为在可能没有这种扩展性用语的示例中意图或者需要表示缩窄的情况。