一种精调弓丝的设计方法与流程

1.本发明涉及口腔正畸领域，具体涉及一种精调弓丝的设计方法。


背景技术：

2.目前，很多人由于遗传、疾病、内分泌障碍、营养不良、功能紊乱、口腔不良习惯、替牙障碍以及一些其他因素的影响，导致的牙、颌、面畸形，如牙齿排列不齐、上下牙弓牙合关系的异常、颌骨大小形态位置的异常、面部畸形等称为错牙合畸形。
3.固定矫治技术是错颌畸形的常见方法之一。托槽是固定矫治技术的重要部件，用粘接剂直接粘接于牙冠表面，弓丝通过托槽而对牙施以各种类型的矫治力，托槽由不锈钢、生物陶瓷或复合树脂制成，其主要作用在于固定弓丝，从而使弓丝更好的发挥作用，传递矫治力，以此控制牙齿三维的移动，达到正畸矫治的目的。
4.在临床上，患者在初诊时会设定一个预期的理想矫治目标，并根据这个预期的矫治目标来制定相应的托槽和弓丝。然而，在实际的矫治过程中(尤其已经到了矫治后期)，由于矫治力可能会未完全表达，牙齿的移动控制可能会出现偏差，又或者预期矫治目标设定过高，实际矫治效果与预期矫治目标存在一定的差异，导致预期矫治目标可能根本无法达到，又或者矫治周期会比预想中有较大延长。
5.在这种情形下，如果不及时调整新的矫治目标，仍然继续按照原来的既定目标位进行矫治的话，就会延长临床矫治周期，又或者根本无法实现原有目标。因此，医生从临床实际角度出发，或者考虑到矫治过程中患者的意愿，为了尽快结束矫治，就需要根据目前实际情况来重新制定一个新的(可达到的)矫治目标。这个过程也可视为对牙齿进行二次精细调整。
6.在现有做法下，若要设定一个新的矫治目标，就需要匹配一套新的托槽和弓丝，这无疑大大提高了医疗成本；其中，托槽的经济成本是尤其高的，其占据了正畸总成本的大部分。因此，如何在不重新制作托槽的情况下，使牙齿达到新的矫治目标，从而实现对牙齿的二次精细调整，是本发明所需要解决的问题。


技术实现要素：

7.为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种精调弓丝的设计方法，其可以解决目前对牙齿进行二次精调时必须重新制造新的托槽从而导致高昂医疗成本的问题。
8.本发明通过以下的技术方案来实现：
9.一种精调弓丝的设计方法，包括：重新取模步骤：用口腔扫描仪器采集患者现阶段的牙齿数据，获取重取模；所述重取模包括：患者现阶段目前的牙齿模型、托槽模型以及弓丝模型；获取到的现阶段弓丝模型作为原始弓丝；重新排牙步骤：根据获取得的现阶段实际牙模，结合医生当前矫治预期，对患者进行重新排牙，获取新的矫治目标位；重建弓丝步骤：基于新的矫治目标位，在每颗牙齿上重新绘制与托槽相匹配的弓丝，绘制而成的弓丝模型作为理想弓丝模型；核对弓丝步骤：将所述理想弓丝模型核对至重新取模步骤中取得的重
取牙模上，将理想弓丝模型的槽沟中心点匹配至重取模的托槽槽沟内，使得原始弓丝模型和理想弓丝模型在牙模上的相对位置保持一致；测量差值步骤：通过计算机设计软件，分别对每颗牙齿上的原始弓丝和理想弓丝建立三维坐标系；测量时，以理想弓丝的平面作为参照，原始弓丝向理想弓丝移动的距离和角度为两者间的差值，最终测量出每颗牙齿上弓丝的变化量大小；绘制精调弓丝步骤：利用绘图软件绘制三维的精调弓丝模型，将原始弓丝和理想弓丝的差值添加到原始弓丝上；将每颗牙齿上的弓丝变化量添加至原始弓丝的对应位置上，得到若干段的、对应各个牙齿的精调弓丝段；再根据弓丝的连接原则，进行合理的不同段弓丝连接；得到最终的精调弓丝模型。
10.进一步地，在所述重新取模步骤中：所述新的矫治目标位为与初诊时矫治目标位不同，或者，与初诊时矫治目标位相同。
11.进一步地，在所述测量差值步骤中：所述变化量包括六个方向，分为第一序列弯曲的旋转、水平向平移和失状向平移、第二序列弯曲的轴倾和垂直向平移以及第三序列方向的转矩。
12.进一步地，在所述绘制精调弓丝步骤中：首先绘制水平方向第一序列弯曲变化、再绘制垂直方向第二序列弯曲变化、最后绘制第三序列转矩的变化。
13.进一步地，在所述绘制精调弓丝步骤中：对于绘制水平方向第一序列弯曲变化，先测量每颗牙齿占用的每段弓丝的长度以及弓丝所在槽沟的位置，确定变化后每段弓丝的移动方向和槽沟位置，确定好后利用槽沟中心点为旋转点进行水平方向上包括旋转、矢状向和宽度向的移动；再利用弓丝的连接原则，进行合理的不同段弓丝连接。
14.进一步地，在所述绘制精调弓丝步骤中：对于绘制垂直方向第二序列弯曲变化，测量水平向弓丝的长度，测量好移动后每段弓丝的长度以及槽沟的位置后进行垂直向绘制，其中水平向弓丝的总长度等于垂直向两端点间的距离，同样根据水平向每段弓丝的长度和槽沟位置，还原到垂直向弓丝上；然后再进行第二序列弯曲的轴倾和垂直向平移，同样以槽沟中心点为移动点进行移动，移动后将两端弓丝依据弓丝连接原则进行合理连接。
15.进一步地，在所述绘制精调弓丝步骤中：对于绘制第三序列方向的转矩变化，在绘制好垂直方向第二序列弯曲变化后，在弓丝图上标记第三序列弯曲转矩的变化值，按照数值在相对应的牙位上进行弯制的绘制。
16.进一步地，在所述绘制精调弓丝步骤中：对于弓丝绘制原则，槽沟距离两侧折角不低于0.5mm，每个折角的范围为105～173
°
；需要连接两段弓丝折的，折长度不低于1.2mm。
17.进一步地，在所述绘制精调弓丝步骤中：变化量在3mm和3
°
范围内忽略不计；以及对有效值进行
±
0.3mm和
±3°
范围内的调整。
18.进一步地，在所述绘制精调弓丝步骤中：当平移变化量为0.8mm～1.6mm时，需增加绘制一根过渡丝，所述过渡丝的高度为平移变化量的一半；当平移变化量为1.6～2.4mm时，需增加绘制两根过渡丝；对于后牙矢状向的变化量，不需要增加过渡丝；当转矩变化量为10
°
～20
°
时，需增加绘制一根过渡丝；对于轴倾变化量和旋转变化量，不需要增加过渡丝。
19.相比于现有技术，本发明能达到的有益效果为：
20.通过现阶段的口腔状况进行重新取模，可以得到现阶段的牙齿模型、托槽模型以及弓丝模型。对重取模根据当前矫治目标进行重新排牙，获取到新的矫治目标位，然后基于新的矫治目标位进行重建弓丝，得到理想弓丝模型。通过将理想弓丝模型匹配到重取的牙
齿模型上，即可以直观地显示出原始弓丝和理想弓丝之间三维六向的变化量，即原始弓丝的矫治效果距离达到新的矫治目标位所欠缺的差值大小；通过软件将这个变化量测出，由于托槽和弓丝的相对连接位置(槽沟中心点)是不变的，将该变化量添加至原始弓丝上，并通过绘图软件绘制出添加变化量后的精调弓丝模型，该精调弓丝的矫治效果所对应的即为新的矫治目标位。
21.因此，本发明可以在不更换托槽的前提下，设计出适应新的矫治目标位的精调弓丝，患者在更换该精调弓丝后，使牙齿的矫治方向往新的矫治目标位移动。本发明解决了矫治过程中矫治力不能完全表达的问题，在矫治后期通过及时调整弓丝使牙齿达到预期矫治目标，实现对牙齿的二次精细调整；同时不需更换托槽，节省医疗成本，具备非常高的临床实际应用意义。
附图说明
22.图1所示为本发明的流程步骤图。
具体实施方式
23.下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
24.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
25.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
26.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
27.本发明公开了一种精调弓丝的设计方法，精调弓丝主要是用于口腔矫治的后期。在临床上，由于弓丝的矫治力不能百分百完全表达而导致矫治力不足的问题，导致患者口内弓丝已经无法达到原有预期的矫治目标位。本发明用于在矫治后期及时调整弓丝，对原有弓丝在表达过程中出现的矫正误差量进行补偿，绘制并制出精调弓丝，将精调弓丝替换掉患者原有弓丝，使牙齿通过精调弓丝的作用可以顺利达到矫治目标位。
28.本发明包括以下的流程步骤，参阅图1：
29.s1、重新取模步骤：用口腔扫描仪器采集患者现阶段的牙齿数据，获取到重取模。
重取模的含义在于：患者在初诊时已经取过一次牙模，并根据初诊牙模来确定托槽和弓丝的形状(也就是患者现阶段正在佩戴的托槽和弓丝)；因此，在s1步骤中，患者相当于是第二次进行取牙模，因此称为重取模。重取模包括取得：患者现阶段口腔内的牙齿模型、托槽模型以及弓丝模型；重取到的现阶段弓丝模型作为原始弓丝。
30.从理论上说，原始弓丝在初诊期间所设计出来的矫正量是足够的。但是由于弓丝表达率的问题，在矫治后期，原始弓丝表达出的矫治力往往不足，也就是说，原始弓丝在初诊时所设计的矫正量在临床上实际是不足的，其实际表现出来的矫正量和初诊时预期的矫正量之间存在着一定误差。在矫治后期，原始弓丝带动牙齿的移动量已经微乎其微，其难以再进一步表达出明显的矫治效果。
31.s2、重新排牙步骤：根据s1步骤中获取到的现阶段实际牙模，结合医生当前矫治预期，对患者进行重新排牙，获取新的矫治目标位。
32.需要说明的是，此处所述的新的矫治目标位，可以与患者初诊时的原有矫治目标相同，例如，患者初诊时医生选取了一个最好的排牙结果来制定矫治方案，目前无法通过原始弓丝满足，但患者仍然希望矫治效果能达到原有目标，医生在s2步骤制作出来的排牙结果仍可以与初诊排牙结果相同，通过后续调整弓丝来实现对牙齿的二次精细调整，使精调弓丝可以达到原有预期；又或者，新的排牙结果可以与原有矫治预期不同，例如，在结合当前口内实际情况后，医生发现原有矫治目标已经无法达到，又或者患者意愿希望尽早结束矫治，需要及时调整矫治目标，更换一个可达到的、或更容易达到的矫治目标位。
33.s3、重建弓丝步骤：根据s2步骤中取得的新的矫治目标位，在每颗牙齿上重新绘制与托槽相匹配的弓丝，绘制得出的弓丝作为理想弓丝模型，该理想弓丝模型的矫治预期对应s2步骤中的排牙结果。具体地说，在此步骤中，根据s1重取的托槽模型和s2排牙结果来绘制弓丝，对每颗牙齿分别绘制对应的理想弓丝段(弓丝由若干个牙齿对应的弓丝段和不同弓丝段的连接段组成)，每个弓丝段的形状需和s2的排牙结果相对应，且能够与s1重取的托槽模型的槽沟相匹配，从而保证理想弓丝模型能够被装入重取模的托槽模型内，即通过计算机软件可以将理想弓丝模型适配地装配到托槽模型的槽沟内。
34.s4、核对弓丝步骤：通过计算机设计软件，将s2步骤中得到的理想弓丝模型装配至s1步骤中取得的重取牙模上，并将理想弓丝模型的槽沟中心点匹配到重取模的托槽槽沟内，此时原始弓丝模型和理想弓丝模型在牙模上的相对位置保持一致。由于s1的重取模也包括了原始弓丝模型，因此，此时托槽模型上同时装配了原始弓丝模型和理想弓丝模型。
35.s5、测量差值(变化量)步骤：通过计算机设计软件，分别对每颗牙齿上的原始弓丝和理想弓丝建立三维坐标系，坐标系分别垂直于弓丝的各个平面。测量时，以理想弓丝面作为参照，用软件测量出原始弓丝和理想弓丝之间的距离、角度的差值，即，原始弓丝模型向理想弓丝模型移动的距离和角度，测出来的差值就是原始弓丝所需要补偿的变化量大小。最终，测出每颗牙齿上原始弓丝的变化量。s3、s4步骤采用现有的设计软件creo(pro/e)、soliworks等或其他现有设计软件即可，软件测量上述差值的运行原理和运算逻辑为现有技术，不需赘述。
36.s6、绘制精调弓丝步骤：利用绘图软件绘制三维的精调弓丝模型。将原始弓丝和理想弓丝的差值添加至原始弓丝上，也就是将每颗牙齿上的弓丝变化量添加至原始弓丝的对应位置上，得到若干段的、对应各个牙齿的精调弓丝段；再依据弓丝的连接原则，连接原则
为领域内公知，进行合理的不同段的弓丝连接，得到最终的精调弓丝模型。确定精调弓丝模型后，根据该模型将精调弓丝实体制造出来，制造方法采用领域内已有的工艺即可。
37.上述变化量包括三维上的六个方向：分为第一序列的旋转(扭转)、水平向平移(后牙段颊舌侧平移、前牙段的近远中平移)和失状向平移(前牙段的颊舌向平移，后牙段的近远中)，第二序列弯曲的轴倾和垂直向平移，以及第三序列方向的转矩。上述三维六向的变化含义为正畸领域内的公知常识。
38.在绘制精调弓丝时，依次对三个序列上的变化进行绘制。具体地说，首先绘制水平方向第一序列弯曲变化，再绘制垂直方向第二序列弯曲变化，最后绘制第三序列转矩的变化。更具体地说，先测量每颗牙齿占用的每段弓丝的长度以及弓丝所在槽沟的位置，确定变化后每段弓丝的移动方向和槽沟位置，确定好后利用槽沟中心点为旋转点进行水平方向上包括旋转、矢状向和宽度向的移动；再利用弓丝的连接原则，进行合理的不同段弓丝连接。连接好后测量水平向弓丝的长度，测量好移动后每段弓丝的长度以及槽沟的位置后进行垂直向绘制，其中水平向弓丝的总长度等于垂直向两端点间的距离，同样根据水平向每段弓丝的长度和槽沟位置，还原到垂直向弓丝上；然后再进行第二序列弯曲的轴倾和垂直向平移，同样以槽沟中心点为移动点进行移动，移动后将两端弓丝依据弓丝连接原则进行合理连接。在绘制好垂直方向第二序列弯曲变化后，在弓丝图上标记第三序列弯曲转矩的变化值，按照数值在相对应的牙位上进行弯制的绘制。绘图软件可采用cad软件，或其他现有绘图软件，软件绘制弓丝图的运行原理和运算逻辑为现有技术，不再赘述。
39.本发明通过现阶段的口腔状况进行重新取模，可以得到现阶段的牙齿模型、托槽模型以及弓丝模型。对重取模根据当前矫治目标进行重新排牙，获取到新的矫治目标位，然后基于新的矫治目标位进行重建弓丝，得到理想弓丝模型。通过将理想弓丝模型匹配到重取的牙齿模型上，即可以直观地显示出原始弓丝和理想弓丝之间三维六向的变化量，即原始弓丝的矫治效果距离达到新的矫治目标位所欠缺的差值大小；通过软件将这个变化量测出，由于托槽和弓丝的相对连接位置(槽沟中心点)是不变的，将该变化量添加至原始弓丝上，并通过绘图软件绘制出添加变化量后的精调弓丝模型，该精调弓丝的矫治效果所对应的即为新的矫治目标位。
40.例如，对于某患者病例的某个牙位，在初诊期间，预期矫治目标是使该牙位实现10mm的平移量，原始弓丝按照10mm的理想平移量来设计的(另外，由于牙齿会抵抗没收掉一部分的平移量，设计时往往还要增加一部分的过矫量，此处的10mm往往是已经在考虑了过矫量的前提下进行设计的)，由于弓丝不能百分百完全表达，在临床上往往是不能直接达到理想矫治效果的。假设弓丝的表达率是90％，那么该原始弓丝在实现了9mm的平移量后，就再也难以移动了，牙齿此时是没法达到预期目标的。也就是说，10mm的设计量到最后只能达到9mm的实际矫治量，因此，需通过二次精调来对牙齿实现进一步的移动控制。
41.假设，在s2排牙步骤中，医师不考虑更换矫治目标，仍按原来的10mm平移量作为精调矫治目标位。重新排牙后，所得到的理想弓丝模型是牙齿发生10mm平移量下的弓丝理想形状，将实际9mm平移量的原始弓丝核对至重取模上后，经过测量，可知两者差值为1mm。该差值的具体含义为：按10mm平移量设计的原始弓丝在实际表达之后，距离10mm表达量的理想弓丝形状还欠缺了1mm的平移量；因此，将该1mm的变化量添加到原始弓丝上，得到精调弓丝，该精调弓丝也就对原始弓丝的表达误差量实现了补偿，此时精调弓丝所设计出来的平
移量为11mm。其在考虑了表达率的前提下矫治量仍可达到10mm。(实际上，该变化量在表达时仍然会受到表达率的限制，例如变化部分的表达率仍然是90％，那么将该变化量添加至原始弓丝上之后，精调弓丝的实际表达量为(10*90％+1*90％)＝9.9mm。如此，从理论上说，可通过多次精调来无穷逼近预期目标；但在实际临床上，通过一次精调弓丝，实际矫治量已经非常贴近预期目标，剩余的误差量是非常微小的，临床上可不考虑此部分误差)。
42.当然，重新排牙后的矫治目标也可以更换，例如可以视情况更换成9.5mm，其同样可以通过精调弓丝来实现二次精调，其原理是相同的。
43.因此，本发明可以在不更换托槽的前提下，设计出适应新的矫治目标位的精调弓丝，患者在更换该精调弓丝后，使牙齿的矫治方向往新的矫治目标位移动。本发明解决了矫治过程中矫治力不能完全表达的问题，在矫治后期通过及时调整弓丝使牙齿达到预期矫治目标，实现对牙齿的二次精细调整；同时不需更换托槽，节省医疗成本，具备非常高的临床实际应用意义。
44.具体地，在绘制精调弓丝步骤中，弓丝绘制原则如下：
45.(1)槽沟距离两侧折角不低于0.5mm，每个折角的范围为105～173
°
；需要连接两段弓丝折的，折长度不低于1.2mm；
46.(2)精调弓丝在绘制时可以对测量的数据进行人为修整，变化量在3mm和3
°
范围内可忽略不计，也可以对有效值进行
±
0.3mm和
±3°
范围内的调整。
47.(3)平移变化量为0.8mm～1.6mm时，需增加绘制一根过渡丝，所述过渡丝的高度为平移变化量的一半；当平移变化量为1.6～2.4mm时，需增加绘制两根过渡丝；对于后牙矢状向的变化量，不需要增加过渡丝；当转矩变化量为10
°
～20
°
时，需增加绘制一根过渡丝；对于轴倾变化量和旋转变化量，不需要增加过渡丝。
48.过渡丝的意义在于：二次排牙的目标位与重取模之间有较大的移动范围，数值过大，弓丝不能实现完全入槽，达不到矫治的目的，因此需要使用一根或者多根过渡丝，逐步矫正牙齿。类似于舌侧矫治选用五套丝，由细到粗，由软到硬，逐步矫治，不能一步到位，需要循序渐进。每次牙齿移动的距离要符合牙齿的生物力学要求，移动量不能过大，比如一颗牙齿要移动2mm，那么可以分为10个步骤去完成，10个步骤就需要设计10根弓丝，每根弓丝移动一点距离，这10根弓丝就称之为过渡丝。
49.上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。