专利名称：制造用于调整牙齿位置的牙科器械的方法
技术领域：
本申请是有关口腔正畸领域，尤其是有关计算机辅助制造用于调整牙齿位置的牙科器械的方法。
背景技术：
传统的牙科正畸治疗是通过在牙齿上粘接带环、托槽等装置，利用矫正弓丝、弹簧、皮圈等矫正器械进行牙齿矫正。这种方法具有以下缺点美观度、舒适度差；口腔卫生难以维护；临床医生需要较长时间的培训才能逐步掌握该技术；每次复诊医生都要花费大量时间调节矫治器，矫治过程复杂。相对于传统的托槽矫正器而言，隐形矫治技术不需要托槽和弓丝，采用的是一系列隐形矫治器。该种隐形矫治器由安全的弹性透明高分子材料制成，使矫治过程几乎在旁人无察觉中完成，不影响日常生活和社交。同时，没有了粘结托槽、 调整弓丝的繁琐，临床操作大大简化，整个矫治过程省时又省力。因此目前无托槽隐形矫治方法为越来越多的人所采用。隐形矫治器是计算机辅助设计技术、快速成型技术和新材料相结合的产物。它是一种透明的、可自行摘戴的矫治器。与传统矫治器一样，隐形矫治器也是通过在牙齿上施加适当的、可控制的力来使牙齿移动。施医者可通过计算机模拟矫正过程，并用医用弹性透明高分子材料为每一个过程制作一个矫治器。整个矫治过程就是换用这一系列矫治器，在每次戴用时，牙齿都会有受力的感觉，并向该矫治器设计的位置移动。每过一个周期(比如两周)更换下一副矫治器，牙齿就会从初始的畸形状态逐渐移动至正常排列状态，从而达到矫治效果。隐形矫治器的制作目前有通过手工排牙生成模型后逐个压制，或通过计算机模拟排牙后生成数字模型，通过激光快速成型技术制作。手工排牙是在取得病人牙颂印模并制成石膏模型后，对需要矫治的牙齿进行移位排列，并依照移位后的牙齿排列制成的模型压制隐形矫治器。其缺点是牙齿移动精度不够，生产效率低，难以实现批量定制。目前的计算机模拟排牙方法是先获得最后或者目标牙齿状态，然后根据原始牙齿状态和最后牙齿状态，通过插值法获得多个中间牙齿状态。其缺点是一旦确定最后牙齿状态，中间牙齿状态就已确定，故很难在牙齿矫正过程中避免牙齿碰撞，并很难为同一牙齿的不同操作单独地设置步长。因此，需要一种兼具高效和灵活特点的排牙方法。
发明内容
本申请的一方面提供了一种产生表示牙齿状态的数字数据集的方法，其包括获取表示牙齿第一状态的第一数字数据集；提供至少一个操作符，用于修改表示牙齿状态的数字数据集；以及利用状态空间搜索法和操作符，基于第一数字数据集，产生表示第二牙齿状态的第二数字数据集。在一些实施方式中，牙齿状态可以是上颂或下颂的状态。在一些实施方式中，牙齿状态可以是上颂或下颂的部分的状态。在一些实施方式中，牙齿状态可以是上颂与下颂的状态。在一些实施方式中，牙齿状态可以是上颂与下颂的部分的状态。在一些实施方式中， 牙齿状态可以只包括单颗牙齿。在一些实施方式中，牙齿状态可以包括多颗牙齿。状态空间搜索法把问题求解过程转换为寻找从初始状态到目标状态的路径的过程。可以把状态空间搜索法用三元组来表示[S，0，G]，其中，S是初始状态的集合，0是操作符集合，G是目标状态的集合。对当前状态应用一次操作符，将引起状态的改变，从而达到一个新的状态。所有状态的集合可以用状态图来表示。在状态图中，一些状态是目标状态，如果我们找到了由开始状态到达目标状态的路径，问题就获得了解答。解答就是由开始状态到达目标状态为了进行状态转换所使用的一系列操作符。如果路径是最短的，我们可以把这条路径叫最优解。常用的状态空间搜索有深度优先和广度优先。广度优先是从初始状态一层一层向下找，直到找到目标为止。深度优先是按照一定的顺序先查找完一个分支，再查找另一个分支。前面说的广度和深度优先搜索都是盲目搜索。状态空间搜索法还包括启发式搜索。启发式搜索是在状态空间中的搜索对每一个搜索的节点进行评估，得到最好的节点，再从这个节点进行搜索直到目标。这样可以提高搜索效率。启发式搜索中对节点的估价是用估价函数表示的，估价函数可以用以下方程式来表不f(n) = g (η) +h (η) 方程式(一)其中f (η)是节点η的估价函数，g(n)是在状态空间中从初始节点到η节点的实际代价，h(n)是从η到目标节点最佳路径的估计代价。在这里主要是h(n)体现了搜索的启发信息，而g(n)是已知的。g(n)代表了搜索的广度的优先趋势。但是当h(n) >> g(n) 时，可以省略g (η)，而提高效率。实际应用中，对新生成的一批节点计算估价函数，比较计算结果，取估价值最小的节点作为新的出发点继续搜索，直到达到目标节点。可以用状态空间搜索法来制定正畸治疗计划。其中，初始状态是患者的原始牙齿状态；操作符集合可以包括空操作、拔牙、邻面去釉、平动、旋转等；目标状态集合是符合临床医生制订的矫正要求的牙齿状态的集合。在本申请中，在大部分情况下，节点、状态以及数字数据集可以互换使用。操作符是一种离散计算机运算操作。当在一颗牙齿上应用一个操作符，计算机将对应地修改表示当前牙齿状态的数字数据集，获得表示该牙齿被相应操作后的牙齿状态的数字数据集。比如，当选择在第一牙齿上应用沿X轴正向平移Imm的操作符，计算机将修改表示当前牙齿状态的数字数据集，修改后的数字数据集表示在当前牙齿状态的基础上第一牙齿沿X轴正向平移了 Imm后的牙齿状态。在一些实施方式中，操作符包括以下的至少一个沿X轴正向平移、沿X轴负向平移、沿Y轴正向平移、沿Y轴负向平移、沿Z轴正向平移、沿Z轴负向平移、绕X轴顺时针旋转、绕X轴逆时针旋转、绕Y轴顺时针旋转、绕Y轴逆时针旋转、绕Z轴顺时针旋转、绕Z轴逆时针旋转以及它们的任意组合。在一些实施方式中，操作符还可以包括临面去釉。在一些实施方式中，邻面去釉量可以设定如下。对于上颂前牙0. 05 0. 50mm/釉质面；对于上颂后牙0. 05 0. 80mm/釉质面；对于下颂前牙0. 05 0. 50mm/釉质面；对于下颂后牙0. 05 0. 80mm/釉质面。业界一般技术人员可以理解，邻面去釉量可根据病人具体情况适当调整。在一些实施方式中，上述的方法它还可以包括提供牙齿矫正指标数据；以及判断第二数字数据集是否与矫正指标数据匹配，以判断第二牙齿状态是否符合矫正指标数据所代表的矫正要求。在一些实施方式中，矫正指标数据可以包括以下参数中的至少一个的预定范围或预定值牙弓曲线、拥挤度、前牙覆盖、前牙覆合、牙弓突度、Spee曲线曲度、Bolton指数、牙弓宽度、牙弓对称度、牙齿轴倾度、牙齿转矩以及牙列中线。当矫正指标数据包括一个上述参数的预定范围时，只要牙齿状态的该参数的值位于该预定范围内，就认为该牙齿状态已经符合矫正要求针对该参数的要求。当矫正指标数据包括一个上述参数的预定值时，只要牙齿状态的该参数的值等于该预定值，就认为该牙齿状态已经符合矫正要求针对该参数的要求。1、拥挤度％:牙冠宽度的总和与牙弓现有弧度的长度之差。若该值为正，说明牙弓存在拥挤；若该值为负，说明牙弓存在间隙。若该值为0，说明牙弓不存在拥挤，也不存在间隙。牙冠宽度是指牙冠近远中最大径。牙弓现有弧长即牙弓整体弧形的长度。下颂现有牙弓弧长是从下颂第一磨牙近中接触点沿下颂前磨牙颊尖、下尖牙牙尖经过正常排列的下切牙牙切缘到对侧下颂第一磨牙近中接触点所做弧线的长度。如全部下切牙均向唇侧或舌侧倾斜时，弧线应沿下切牙牙嵴顶进行测量；上颂现有牙弓弧长也是同样获得。正常的牙列的拥挤度应该为0，但也可以根据患者的具体情况设置一个范围，只要该患者牙列的拥挤度在该范围之内就认为符合要求。2、前牙覆盖bn 上切牙切缘到下切牙唇面的水平距离。正常前牙覆盖一般为2 4mm ο3、前牙覆合Cn 下切牙切缘点到上切牙切缘点向下切牙唇面所做垂线的垂足之间的距离。一般而言，前牙覆合小于下颂前牙唇面的切1/3属于正常。4、Spee曲线曲度dn 其定义为，连接下切牙切嵴及其它牙牙尖构成的一条连续凹向上的纵牙合曲线，又称Spee曲线。测量双侧下颂牙弓Spee曲线曲度的方法为，测量牙弓合面最低点到以下切牙切端和最后一个下磨牙的牙尖构成平面的距离。一般而言，正常 Spee曲线曲度为2mm。整平Spee曲线曲度需要消耗间隙，消耗间隙量的计算方法为分别测量左侧和右侧Spee曲线曲度，所得数相加除以2，即为整平牙弓或改正合曲线所需要的间隙。5、Bolton指数 上下前牙牙冠宽度总和的比例关系与上下牙弓全部牙牙冠宽度总和的比例关系。用Bolton指数可以诊断患者上下牙弓中是否存在牙冠宽度不协调的问题。方法是测量上下颂牙冠的宽度，得出下列比例前牙比=下颂6个前牙牙冠宽度总和/上颂6个前牙牙冠宽度总和*100%全牙比=下颂12个前牙牙冠宽度总和/上颂12个前牙牙冠宽度总和*100%Bolton (Bolton, 1958)的正常指数为前牙比为77. 2士0. 22%全牙比为91. 3士0.国人正常的Bolton指数前牙比为78. 8% 士 1. 72%
全牙比为91. 5% 士 1. 51%。根据以上比例可以判断上下牙弓的不调是发生在上颂还是下颂，为前牙或全部牙的宽度异常。6、牙弓对称度fn:先在上颂模型上沿腭中缝确定中线，测量双侧同名牙至中线的宽度，则可了解牙弓左右侧是否对称，双侧各同名牙前、后向是否在同一平面上，如不在同一平面则表明一侧牙有前移。7、轴倾度牙齿临床冠长轴与合平面垂线所组成的角为轴倾角。临床冠长轴的龈端向远中倾斜时轴倾度为正值，向近中倾斜时轴倾度为负值。正常合的轴倾度大都为正值。在一些实施方式中，各牙齿的正常轴倾度如下表所列。
权利要求
1.一种用于产生表示牙齿状态的数字数据集的方法，其包括获取表示牙齿第一状态的第一数字数据集；提供至少一个操作符，用于修改表示牙齿状态的数字数据集；提供状态空间搜索法，以及利用所述状态空间搜索法和所述操作符，基于所述第一数字数据集进行状态空间搜索，产生表示第二牙齿状态的第二数字数据集。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，它还包括提供牙齿矫正指标数据；以及把所述第二数字数据集与所述矫正指标数据进行对比，以判断所述第二牙齿状态是否符合所述矫正指标数据所代表的矫正指标。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，它还包括依次类推，基于第N-I数字数据集进行状态空间搜索，获得表示第N牙齿状态的第N数字数据集，其中，N为大于2的整数；以及把所述第N数字数据集与所述矫正指标数据进行对比，以判断所述第N牙齿状态是否符合所述矫正指标。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，它还包括若所述第N牙齿状态符合所述矫正指标，那么所述第N牙齿状态是期望的牙齿状态，从而获得从所述第二数字数据集到所述第N数字数据集的第一数字数据集序列。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，它还包括选择需要矫正的牙齿。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，它还包括为需要矫正的牙齿选择至少一个操作符。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，它还包括为需要矫正的牙齿设置移动范围。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，它还包括为所述操作符设置步进值。
9.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述牙齿矫正指标数据包括以下参数中的至少一个牙弓曲线、拥挤度、前牙覆盖、前牙覆合、牙弓突度、Spee曲线曲度、Bolton指数、 牙弓宽度、牙弓对称度、牙齿轴倾度、牙齿转矩以及牙列中线。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，它还包括提供估价函数，所述状态空间搜索法为基于该估价函数的启发式搜索法。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述估价函数包括以下参数中的至少一个拥挤度、前牙覆盖、前牙覆合、牙弓突度、Spee曲线曲度、Bolton指数、牙弓宽度、牙弓对称度、牙齿轴倾度、牙齿转矩以及牙列中线。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述操作符包括以下的至少一个沿X轴正向平移、沿X轴负向平移、沿Y轴正向平移、沿Y轴负向平移、沿Z轴正向平移、沿Z轴负向平移、绕X轴顺时针旋转、绕X轴逆时针旋转、绕Y轴顺时针旋转、绕Y轴逆时针旋转、绕 Z轴顺时针旋转、绕Z轴逆时针旋转以及它们的任意组合。
13.—种制造用于调整牙齿位置的牙科器械的方法，其包括利用如权利要求1所述的第二数字数据集生产第二牙齿正模型；以及在所述第二牙齿正模型上形成对应第二负模型，作为调整牙齿位置的牙科器械。
14.一种制造用于调整牙齿位置的牙科器械的方法，其包括利用如权利要求4所述的第一数字数据集序列生产对应的一系列牙齿正模型；以及在所述一系列牙齿正模型上形成对应的一系列负模型，作为调整牙齿位置的牙科器械。
15.一种制造用于调整牙齿位置的牙科器械的方法，其包括利用如权利要求4所述的第一数字数据集序列中若干个数字数据集生产对应的若干个牙齿的正模型；以及在所述若干个牙齿的正模型上形成对应的若干个负模型，作为调整牙齿位置的牙科器械。
全文摘要
本发明公开一种制造用于调整牙齿位置的牙科器械的方法，即一种产生表示牙齿状态的数字数据集的方法，其中，该方法包括获取表示牙齿第一状态的第一数字数据集；提供至少一个操作符，用于修改表示牙齿状态的数字数据集；以及以状态空间搜索法，利用所述操作符，基于所述第一数字数据集进行状态空间搜索，获得表示第二牙齿状态的第二数字数据集；依此类推，获得表示第N牙齿状态的第N数字数据集，其中，N为大于2的整数；以及把第N数字数据集与矫正指标数据进行对比，以判断所述第N牙齿状态是否符合所述矫正指标。
文档编号A61C7/00GK102456089SQ20111032256
公开日2012年5月16日 申请日期2011年10月21日 优先权日2010年10月21日
发明者李忠科, 田杰 申请人:无锡时代天使医疗器械科技有限公司