获得牙齿目标矫治状态的方法、牙齿矫治器制造方法以及牙齿矫治器的制造方法

获得牙齿目标矫治状态的方法、牙齿矫治器制造方法以及牙齿矫治器的制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种用于获得牙齿目标矫治状态的方法，包括以下步骤：a)获取患者当前的牙齿状态、或者牙齿及其周边组织的状态，由此生成牙齿、或者牙齿及其周边组织的基础虚拟模型；b)基于所述基础虚拟模型确定参考曲线；c)提供至少一个矫治参数；以及d)根据所述至少一个矫治参数和所述参考曲线生成第一虚拟模型，所述第一虚拟模型包括第一组矫治步骤中牙齿的矫治状态，其中所述第一组矫治步骤包括第一至第N步矫治步骤，其中N≥1。本发明还提供了一种基于上述方法确定的目标矫治状态制造牙齿矫治器的方法以及基于上述方法所制造的牙齿矫治器。
【专利说明】获得牙齿目标矫治状态的方法、牙齿矫治器制造方法以及牙齿矫治器
【技术领域】
[0001]本发明总体上涉及口腔临床正畸领域，具体来说，本发明涉及一种用于获得牙齿目标矫治状态的方法。此外，本发明还涉及一种用于基于牙齿目标矫治状态制造牙齿矫治器的方法以及根据所述方法所制造的牙齿矫治器。
【背景技术】
[0002]牙颌畸形是口腔三大疾病之一，有很高的患病率。传统的牙颌畸形矫治方法多采用粘接在牙齿上的固定托槽矫治器，其缺点是钢丝外露，影响美观；同时，由于矫治器长期粘接在牙齿上，整个矫治过程中不能取下，口腔卫生很难得到很好地维护，容易滋生菌斑导致牙齿脱矿、变色；而且矫治过程中医生必须定期手动不断调节矫治器，矫治过程复杂、时间长，而且矫治的效果在很大程度上依赖于医生的技术水平。相对于传统的固定托槽矫治技术而言，新型的隐形矫治技术不需要托槽和钢丝，而是采用一系列隐形矫治器。这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，不会影响日常生活和社交；由于患者可以自行摘戴，口腔卫生可以正常维护；同时，由于没有了粘结托槽、调整弓丝的繁琐步骤，使得临床操作大大简化，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。
[0003]在现有的隐形矫治器设计中，首先例如通过光学或工业CT扫描患者牙颌石膏模型或印模，或直接口内扫描采集患者的当前牙齿状态图像，并由医生根据原始牙齿状态人工地确定最终的牙齿矫治状态，然后借助计算机辅助设计手段，在所述原始牙齿状态和最终牙齿状态之间进行差值计 算，以得到多个中间牙齿状态，由此制造一系列隐形矫治器。这种设计方法的缺点是，一旦确定了最终牙齿状态，一系列中间牙齿状态就已经确定了，很难在矫治过程中针对各种复杂情况(例如为避免相邻牙齿的碰撞，矫治目标或者患者在治疗过程的突发状况)加以调整，也难以为同一牙齿的不同操作单独设置矫治参数。因此，需要由一种同时具备高效和灵活特点的隐形矫治器设计方法。
[0004]在本 申请人:的申请号为201110222246.X，201110322561.X 以及 201310018531.9
的发明专利申请中，提到了借助空间搜索法逐步调整牙齿状态从而设计隐形矫治器的思想，在这种空间搜索法中，可基于上一步骤的牙齿状态从前向后地搜索下一步骤可能的牙齿状态，而无需一开始就确定最终牙齿状态，从而开拓了灵活设计隐形矫治器的可能性。

【发明内容】

[0005]由上述借助空间搜索法设计步骤性矫治状态的思想出发，本发明提出了一种具体的确定牙齿目标矫治状态的方法，其能够与实际矫治需求紧密结合，灵活地确定步骤性牙齿矫治目标，从而设计、制造相应的隐形矫治器。
[0006]相应地，根据本发明的一个方面，提供了一种用于确定牙齿目标矫治状态的方法，其可包括以下步骤:[0007]a)获取患者当前的牙齿状态、或者牙齿及其周边组织的状态，由此生成牙齿、或者牙齿及其周边组织的基础虚拟模型；
[0008]b)基于所述基础虚拟模型确定参考曲线；
[0009]c)提供至少一个矫治参数；以及
[0010]d)根据所述至少一个矫治参数和所述参考曲线生成第一虚拟模型，所述第一虚拟模型包括第一组矫治步骤中牙齿的矫治状态，其中所述第一组矫治步骤包括第一至第N步矫治步骤，其中N > I。
[0011]由此得到的矫治状态有可能是最终所希望的矫治状态，也有可能只是一个步骤性的矫治状态，因而在实际应用中有可能需要对上面所得到的矫治状态作进一步调整，例如避免或调整相邻牙齿间的碰撞、调整牙弓曲线、调整牙齿移动步长、或者调整其它矫治参数等。因此，根据本发明的一个可选实施方式，该方法还可以包括以下步骤:[0012]e)评估当前的第一虚拟模型是否能够满足矫治要求，如果满足，则以所述第一虚拟模型作为所期望的牙齿目标矫治状态；如果不满足，则:
[0013]f)从所述第一组矫治步骤中选择第X步矫治步骤，其中NSXSl;
[0014]g)对所述参考曲线和/或所述至少一个矫治参数进行调整，并且根据所述调整后的至少一个矫治参数和/或参考曲线生成第二虚拟模型，所述第二虚拟模型包括第二组矫治步骤中牙齿的矫治状态，其中所述第二组矫治步骤包括第X至第M步矫治步骤，其中M^X ;以及
[0015]h)由所述第一虚拟模型中的第X步之前的矫治步骤中牙齿的矫治状态和所述第二虚拟模型中的第X至第M步的矫治步骤中牙齿的矫治状态形成当前的第一虚拟模型。
[0016]并且，可选的，还可以包括以下步骤:重复上述步骤e)至h)，直至当前的第一虚拟模型能够满足矫治要求，将当前的第一虚拟模型作为所期望的牙齿目标矫治状态。
[0017]这里，作为评估标准的矫治要求通常是遵循口腔正畸学的标准和临床医生、患者的需要，例如，可以考虑下述医学因素中的一项或多项:牙弓曲线、牙列拥挤度、齿间去釉量、覆盖、覆合、牙弓突度、Spee曲线曲度、Bolton指数、牙弓宽度、牙弓对称度、牙齿扭转度、牙齿轴倾度、牙齿转矩、牙列中线以及面部软组织外形等。
[0018]1、牙弓曲线:在牙床上牙齿沿着牙槽骨依次排列成弓形，连接上颌的所有牙齿的牙弓的曲线为上颌牙弓曲线，而连接下颌的所有牙齿的牙弓的曲线即为下颌牙弓曲线。
[0019]2、牙列拥挤度: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。下颌现有牙弓弧长是从下颌第一磨牙近中接触点沿下颌前磨牙颊尖、下尖牙牙尖经过正常排列的下切牙牙切缘到对侧下颌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，弧线应沿下切牙的牙嵴顶进行测量；上颌现有牙弓弧长也是同样获得。正常的牙列拥挤度应该为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。
[0020]3、齿间去釉量:齿间去釉也称邻面去釉，其作为一种解除牙列拥挤的方法之一，通过多个牙齿的邻面微量磨削、修形，使紧密连接的牙列邻牙接触关系消失，形成牙间隙。而齿间去釉量则表征了去釉的程度。[0021]4、覆盖:也称前牙覆盖，指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。
[0022]5、覆合，也称为前牙覆合，指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，前牙覆合小于下颌前牙唇面的切1/3属于正常。
[0023]6、牙弓突度:一般由特定的切牙位置代表牙弓突度。可通过X线投影测量获得。减小牙弓突度会占用间隙，反之会产生间隙。中国人的下切牙突度均值一般为96.5° ±7.1。
[0024]7、Spee曲线曲度: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。测量双侧下颌牙弓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。
[0025]8、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。方法是测量上下颌牙冠的宽度，得出下列比例:
[0026]前牙比=下颌6个前牙牙冠宽度总和/上颌6个前牙牙冠宽度总和*100%
[0027]全牙比=下颌12个前牙牙冠宽度总和/上颌12个前牙牙冠宽度总和*100%
[0028]Bolton (Bolton, 1958)的正常指数为:
[0029]前牙比为77.2±0.22%
[0030]全牙比为91.3±0.26%
[0031]国人正常的Bolton指数:
[0032]前牙比为78.8% ±1.72%
[0033]全牙比为91.5% ±1.51%。
[0034]根据以上比例可以判断上下牙弓的不调是发生在上颌还是下颌，为前牙或全部牙的宽度异常。
[0035]9、牙弓宽度:牙弓宽度的测量一般分为三段进行，分别是尖牙间宽度、双尖牙间宽度，磨牙间宽度。
[0036](I)尖牙间宽度:反映牙弓前段宽度。测量两侧尖牙牙尖之间的宽度。
[0037](2)双尖牙间宽度:反映牙弓中段宽度。测量两侧第一双尖牙中央窝之间的宽度。
[0038](3)磨牙间宽度:反映牙弓后段宽度。测量两侧第一恒磨牙中央窝之间的宽度。
[0039]10、牙弓对称度:先在上颌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。
[0040]11、牙齿扭转度:一般而言，指牙齿临床牙弓切线与牙轴所组成的角为扭转角。牙齿严重扭转的话，即影响美观也不利于咀嚼功能。
[0041]12、牙齿轴倾度: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。
[0042]13、牙齿转矩:牙齿临床冠切线与合平面垂线所组成的角称为转矩。临床冠切线龈端在合平面垂线的后方为正值，反之为负值。[0043]14、牙列中线:穿过两个上颌或下颌中切牙之间的一条假想线。若上下两条直线重叠，说明上下牙列中线一致；若上下两条直线不重叠，其差值就是上下牙列中线偏斜量。
[0044]15、面部软组织外形:面部的上、下唇形态，鼻唇角、面部侧貌等均属于面部软组织外形。
[0045]在本发明中，所述“参考曲线”可能是空间坐标系内的二维曲线(即忽略曲线宽度)，但也可以扩展到具有一定横截面形状的三维曲线，例如截面为矩形或正方形的三维立体方弓，作为牙齿在三维空间内排列位置的参考。
[0046]根据本发明的一个可选实施例，“参考曲线”可以是基于所述基础虚拟模型的基础牙弓曲线而确定的目标牙弓曲线，以借助该曲线对牙弓形态进行拟合。其中，目标牙弓曲线是基于由计算机拟合而成的基础牙弓曲线，通过手动调节或者计算机根据标准数据自动拟合确定的。
[0047]在本发明中可以选择多种不同的牙弓曲线生成方式。例如，可以基于虚拟模型上多颗牙齿的FA点(即临床牙冠高度的中点)、邻接点、或者咬合接触点拟合出牙弓曲线。
[0048]根据本发明的一个可选实施例，可以在虚拟模型上选择左右第一磨牙及左右中切牙的FA点，作为生成牙弓曲线的四个基准点Pc^PpP2和P3，并可按照下式生成牙弓曲线:
【权利要求】
1.一种用于获得牙齿目标矫治状态的方法，包括以下步骤: a)获取患者当前的牙齿状态、或者牙齿及其周边组织的状态，由此生成牙齿、或者牙齿及其周边组织的基础虚拟模型； b)基于所述基础虚拟模型确定参考曲线； c)提供至少一个矫治参数；以及 d)根据所述至少一个矫治参数和所述参考曲线生成第一虚拟模型，所述第一虚拟模型包括第一组矫治步骤中牙齿的矫治状态，其中所述第一组矫治步骤包括第一至第N步矫治步骤，其中N≥1。
2.如权利要求1所述的方法，还包括: e)评估当前的第一虚拟模型是否能够满足矫治要求，如果满足，则以所述第一虚拟模型作为所期望的牙齿目标矫治状态；如果不满足，则: f)从所述第一组矫治步骤中选择第X步矫治步骤，其中N≥ X≥1 ; g)对所述参考曲线和/或所述至少一个矫治参数进行调整，并且根据所述调整后的至少一个矫治参 数和/或参考曲线生成第二虚拟模型，所述第二虚拟模型包括第二组矫治步骤中牙齿的矫治状态，其中所述第二组矫治步骤包括第X至第M步矫治步骤，其中M > X ;以及 h)由所述第一虚拟模型中的第X步之前的矫治步骤中牙齿的矫治状态和所述第二虚拟模型中的第X至第M步的矫治步骤中牙齿的矫治状态形成当前的第一虚拟模型。
3.如权利要求2所述的方法，还包括:重复上述步骤e)至h)，直至当前的第一虚拟模型能够满足矫治要求，将当前的第一虚拟模型作为所期望的牙齿目标矫治状态。
4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，在评估是否满足矫治要求时考虑下述医学因素中的一项或多项:牙弓曲线、牙列拥挤度、齿间去釉量、覆盖、覆合、牙弓突度、Spee曲线曲度、Bolton指数、牙弓宽度、牙弓对称度、牙齿扭转度、牙齿轴倾度、牙齿转矩、牙列中线、以及面部软组织外形。
5.如权利要求1-3项中任一项所述的方法，其特征在于，所述参考曲线是空间坐标系内的二维曲线或者三维曲线。
6.如权利要求1-3项中任一项所述的方法，其特征在于，所述参考曲线是基于所述基础虚拟模型的基础牙弓曲线而确定的目标牙弓曲线。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，基于所述基础牙弓曲线，通过手动调节或者计算机自动拟合以确定所述目标牙弓曲线。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基础牙弓曲线是基于所述基础虚拟模型上多颗牙齿的FA点、邻接点、或者咬合接触点拟合而成的曲线。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基础牙弓曲线是基于所述基础虚拟模型上多颗牙齿的舌侧临床冠中点拟合而成的舌侧牙弓曲线。
10.如权利要求1-3项中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个矫治参数是从以下参数组中选择的一项或多项参数:矫治引导牙；用于产生一组虚拟模型所需的矫治步骤的数量，在每一矫治步骤中需要移动的牙齿，在每一矫治步骤中牙齿的移动方向和移动量，以及需要去釉的牙齿以及去釉量。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述矫治引导牙是根据所述基础虚拟模型确定的预计移动量最大的一颗或若干颗牙齿。
12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，根据所述基础虚拟模型计算支抗以确定所述在每一矫治步骤中需要移动的牙齿、牙齿的移动方向和移动量。
13.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述至少一个矫治参数进一步包括以下参数组中的一项或多项参数:牙齿可动的自由度限制范围，矫治目标优先级，去釉的时间优先级，间隙获得方式的优先顺序和范围，间隙解除方式的优先顺序和范围，间隙预留方式的优先顺序和范围，中线的调整方向和调整量，以及上下颌的咬合关系。
14.如权利要求1-3项中任一项所述的方法，其特征在于，所述生成第一虚拟模型和第二虚拟模型的步骤包括由计算机基于所述参考曲线和至少一个矫治参数，按照颌内碰撞避让和颌间碰撞避让算法逐步生成一系列矫治步骤中牙齿的矫治状态。
15.如权利要求1-3项中任一项所述的方法，其中，根据所述至少一个矫治参数和所述参考曲线生成第一虚拟模型的步骤包括: i )基于所述基础虚拟模型，根据所述至少一个矫治参数和所述参考曲线生成所述第一步矫治步骤中的牙齿的矫治状态； ii)基于所述第一步矫治步骤中的牙齿的矫治状态，根据所述至少一个矫治参数和所述参考曲线生成第二步矫治步骤中的牙齿的矫治状态；以及 iii)基于第Y步中的牙齿的矫治状态，根据所述至少一个矫治参数和所述参考曲线生成第Y+1步矫治步骤中的牙齿的矫治状态，其中N-1≥ Y ≥ 2，且N≥ 3。
16.一种用于制造牙齿矫治器的方法，其特征在于，根据权利要求1至15中任一项所述的方法获得患者的牙齿目标矫治状态，由该牙齿目标矫治状态确定牙齿矫治器的形状，从而制造出具有相应形状的牙齿矫治器。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述牙齿目标矫治状态的数据被传送至牙齿矫治器制造设备，牙齿矫治器制造设备根据该数据形成牙齿矫治器的阳模，从而由该阳模制造出具有相应形状的牙齿矫治器。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述牙齿矫治器制造设备利用三维打印技术，根据所述牙齿目标矫治状态的数据形成所述牙齿矫治器的阳模。
19.如权利要求16所述的方法，其特征在于，根据所述牙齿目标矫治状态的数据确定相应的牙齿矫治器的数据，并将所述牙齿矫治器的数据传送至牙齿矫治器制造设备，牙齿矫治器制造设备根据所述牙齿矫治器的数据直接形成牙齿矫治器。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述牙齿矫治器制造设备利用三维打印技术，根据所述牙齿矫治器的数据形成所述牙齿矫治器。
21.如权利要求16至20中任一项所述的方法，其特征在于，所述牙齿矫治器由具有弹性的聚合物材料制造。
22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述聚合物材料是透明的聚合物材料。
23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，所述牙齿矫治器制造设备根据所述牙齿目标矫治状态的数据设计出牙齿矫治器的阳模，并通过三维打印机，利用逐层打印的技术直接打印出三维的牙齿矫治器的阳模，从而由该阳模制造出具有相应形状的牙齿矫治器。
24.如权利要求22所述的方法，其特征在于，所述牙齿矫治器制造设备利用所述聚合物材料，根据所述牙齿目标矫治状态的数据确定相应的牙齿矫治器的数据，并根据所述牙齿矫治器的数据通过三维打印机，利用逐层打印的技术直接打印出三维的牙齿矫治器。
25.一种牙齿矫治器，其特征在于，其是根据权利要求16至24中任一项所述的方法制造出的牙齿矫治器。
【文档编号】A61C7/00GK103932807SQ201410006532
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年1月7日 优先权日:2013年1月18日
【发明者】田杰, 凌保国 申请人:无锡时代天使医疗器械科技有限公司