本发明涉及牙齿正畸，特别是涉及一种牙科矫治系统及其设计方法。
背景技术：
1、近年来，在牙齿矫治领域，采用无托槽隐形矫治技术的壳状牙齿矫治器由于其佩戴时具有美观、方便等优点越来越受到人们的欢迎。无托槽隐形矫治技术是患者通过佩戴一系列的透明壳体矫治器，使得患者的牙齿从初始位置移动到目标位置。
2、在现有矫治方案中，首先对患者牙齿进行扫描，获取患者的初始牙齿状态；然后基于所述初始牙齿状态，通过虚拟矫治设计产生一系列代表修正后牙齿状态的数字化牙颌模型；并基于该数字化牙颌模型，利用快速成型的方法先制造一系列代表修正后的牙齿状态的牙齿模型，最后根据该一系列的牙齿模型制造出相应的一系列壳状矫治器，一般来说，每个矫治步骤可对应一副壳状矫治器，一副壳状矫治器可用于佩戴大约两周。
3、然而，每个矫治步骤的牙齿矫治器的矫治能力由于受其结构及材质影响、或与牙齿相互作用产生的力的作用影响，往往会在患者佩戴一定时间后产生矫治力衰减的现象，例如一副壳状矫治器在使用一周后，其弹性应力可能会减弱，因此，患者在佩戴壳状矫治器的每个矫治步骤后期，牙齿移动常常不能达到预先设计的结果，并且，基于矫治过程中的偏差积累，会导致矫治结果的偏离逐渐增大，这种偏离的增大势必会逐步造成后续矫治器佩戴时的不适感，甚至会引起患者的疼痛以及后续矫治器的无法佩戴，从而不得不对原始设计重新进行调整，导致无法佩戴的矫治器造成的人力和材料的大大浪费。
技术实现思路
1、本发明的主要目的在于提出一种牙科矫治系统及其设计方法，旨在避免现有技术的矫治方案均是直接基于第一牙列布局与第二牙列布局获得一系列壳状矫治器进行矫治，在矫治过程中可能会因为每个矫治步骤实际布局与目标布局的偏差积累导致后续壳状矫治器佩戴不适，甚至不能佩戴造成人力和材料浪费的问题。
2、为实现上述目的，本发明实施例提供了一种牙科矫治系统，包括n个壳状矫治器组，所述n个壳状矫治器组中的第1个壳状矫治器组包括基于将第一牙列布局渐进移动到第二牙列布局设计的一系列矫治步骤中矫治顺序在前的若干矫治步骤对应的若干壳状矫治器，第i个壳状矫治器组包括基于将所述第i-1个壳状矫治器佩戴结束时的实际牙齿布局渐进移动到第二牙列布局设计的一系列矫治步骤中矫治顺序在前的若干矫治步骤对应的若干壳状矫治器，其中2≤i≤n。
3、可选地，所述n个壳状矫治器组用于将患者牙列从所述第一牙列布局逐步向所述第二牙列布局移动，其中相邻的壳状矫治器组对应连续的矫治阶段。
4、可选地，所述n个壳状矫治器组中每个壳状矫治器组包括的矫治器数量为5～15。
5、可选地，各壳状矫治器组的矫治器数量相同。
6、可选地，各壳状矫治器组的矫治器数量基于对应矫治阶段中各待移动牙齿设计的牙齿移动方式确定。
7、可选地，对各待移动牙齿具有相同的牙齿移动方式的不同壳状矫治器组的矫治器个数相同。
8、可选地，对各待移动牙齿具有相同的关键牙齿移动方式的不同壳状矫治器组的矫治器个数相同。
9、可选地，对各特征牙具有相同的牙齿移动方式的不同壳状矫治器组的矫治器个数相同。
10、可选地，对各特征牙具有相同的关键牙齿移动方式的不同壳状矫治器组的矫治器个数相同。
11、可选地，第i个的壳状矫治器组的矫治器数量随第i-1个壳状矫治器组的佩戴结果而变化。
12、可选地，所述第i个壳状矫治器组的矫治器数量随第i-1个壳状矫治器组结束时的实际牙齿布局与目标牙齿布局的偏差增大而减少。
13、可选地，当第i-1个壳状矫治器组佩戴结束时的实际布局与目标布局偏差大于第二设定阈值时，所述第i个壳状矫治器组的矫治器数量减少第一预设量，所述第一预设量为1～3。
14、可选地，当第i-1个壳状矫治器组佩戴结束时的实际牙齿布局与目标牙齿布局偏差小于第二设定阈值时，所述第i个壳状矫治器组的矫治器数量增加第二预设量，所述第二预设量为1～3。
15、可选地，相邻壳状矫治器组包含的矫治器数量的差值小于等于3。
16、可选地，每个壳状矫治器组的矫治器数量基于各待移动牙齿的不同牙齿移动方式达到预设达成率的理想矫治步数而确定，所述理想矫治步数通过对不同牙齿的不同移动方式的表达率进行统计获得。
17、可选地，所述表达率通过以下信息中的一项或组合统计得到：临床数据、文献研究数据和有限元模型模拟牙齿长期移动的模拟结果数据。
18、可选地，每个壳状矫治器组的矫治器数量基于对各矫治步骤对应的目标牙颌数字模型的颌间咬合状况的评估结果，和/或，基于对各矫治步骤对应的目标牙颌数字模型与对应的数字化矫治器模拟佩戴的评估结果而确定。
19、可选地，每个壳状矫治器组内的壳状矫治器的弹性一致。
20、可选地，各个壳状矫治器组之间的壳状矫治器的弹性随着矫治阶段的顺序逐渐减小。
21、可选地，各个壳状矫治器组之间的壳状矫治器的弹性随着矫治阶段的顺序逐渐增大。
22、为达到上述目的，本发明还提供一种牙科矫治系统的设计方法，包括以下步骤：
23、步骤s1，获取第一牙颌数字模型以及第二牙列布局，并基于所述第一牙颌数字模型与第二牙列布局形成一系列目标牙颌数字模型，所述一系列目标牙颌数字模型对应于一系列将患者牙齿从所述第一牙颌数字模型对应的牙列布局到所述第二牙列布局逐步渐进的牙齿矫治状态；
24、步骤s2，选取所述一系列目标牙颌数字模型中对应矫治顺序在前的若干连续矫治步骤的目标牙颌数字模型作为第一系列牙颌数字模型，并基于所述第一系列牙颌数字模型获得包含若干壳状矫治器的壳状矫治器组；
25、步骤s3，获取代表所述壳状矫治器组佩戴结束时的实际牙列布局的数字化牙颌模型作为第一牙颌数字模型，并返回步骤s1，直至所述壳状矫治器组佩戴结束时的实际牙列布局与所述第二牙列布局相同。
26、可选地，所述选取所述一系列目标牙颌数字模型中对应矫治顺序在前的若干连续矫治步骤的目标牙颌数字模型作为第一系列牙颌数字模型，包括：
27、根据统计获得各牙齿的不同移动方式在不同矫治步骤下的表达率；
28、基于所述表达率确定各牙齿的各种牙齿移动方式达到预设达成率的理想矫治步数；
29、基于各牙齿的理想矫治步数于所述一系列目标牙颌数字模型中根据各待移动牙齿选择矫治顺序在前的若干目标牙颌数字模型作为所述第一系列牙颌数字模型。
30、可选地，所述基于各牙齿的理想矫治步数于所述一系列目标牙颌数字模型中根据各待移动牙齿选择矫治顺序在前的若干目标牙颌数字模型作为所述第一系列牙颌数字模型，包括：
31、确定各待移动牙齿的不同移动方式的理想矫治步数；
32、选择各待移动牙齿不同移动方式的理想矫治步数中最小的理想矫治步数作为当前待移动牙齿的理想矫治步数；
33、基于各待移动牙齿的理想矫治步数确定当前壳状矫治器组的矫治器数量，以此选择矫治顺序在前的若干目标牙颌数字模型作为所述第一系列牙颌数字模型。
34、可选地，所述基于各待移动牙齿的理想矫治步数确定当前壳状矫治器组的矫治器数量中，选择各待移动牙齿的理想矫治步数中最小的理想矫治步数作为当前壳状矫治器组的矫治器数量。
35、可选地，所述基于各待移动牙齿的理想矫治步数确定当前壳状矫治器组的矫治器数量中，于各待移动牙齿中确定特征牙，确定特征牙的理想矫治步数，将所述特征牙的理想矫治步数作为当前壳状矫治器组的矫治器数量。
36、可选地，所述基于各牙齿的理想矫治步数于所述一系列目标牙颌数字模型中根据各待移动牙齿选择矫治顺序在前的若干目标牙颌数字模型作为所述第一系列牙颌数字模型，包括：
37、确定各待移动牙齿的不同移动方式的理想矫治步数；
38、对各待移动牙齿不同移动方式的理想矫治步数计算均值或加权平均得到平均理想矫治步数，基于该平均理想矫治步数于所述一系列目标牙颌数字模型中选择矫治顺序在前的若干目标牙颌数字模型作为所述第一系列牙颌数字模型。
39、可选地，所述选取所述一系列目标牙颌数字模型中对应矫治顺序在前的若干连续矫治步骤的目标牙颌数字模型作为第一系列牙颌数字模型，包括：
40、依次对所述一系列目标牙颌数字模型中的各目标牙颌数字模型进行矫治状态和/或矫治效果的评估，获取各目标牙颌数字模型的矫治状态和/或矫治效果的评估结果；
41、若对当前目标牙颌数字模型的评估结果不满足预设要求时，将当前目标牙颌数字模型之前矫治步骤对应的所有目标牙颌数字模型作为所述第一系列牙颌数字模型。
42、可选地，所述选取所述一系列目标牙颌数字模型中对应矫治顺序在前的若干连续矫治步骤的目标牙颌数字模型作为第一系列牙颌数字模型，包括：
43、对于第1个矫治阶段，基于预设值从基于第一牙列布局对应的第一牙颌数字模型与第二牙列布局形成的一系列目标牙颌数字模型中选择矫治顺序在前的若干目标牙颌数字模型；
44、对于第i个矫治阶段，计算第i-1个壳状矫治器组佩戴结束时的实际牙齿布局与目标牙齿布局的偏差；
45、基于所述偏差与第一设定阈值、第二设定阈值比较结果，以调整第i个壳状矫治器组预设的矫治器数量；
46、基于调整结果于所述一系列目标牙颌数字模型中选择矫治顺序在前的相应个目标牙颌数字模型作为所述第一系列牙颌数字模型。
47、可选地，所述基于所述偏差与第一设定阈值、第二设定阈值比较结果，以调整第i个壳状矫治器组预设的矫治器数量的步骤中，当第i-1个壳状矫治器组佩戴结束时的实际牙齿布局与目标牙齿布局偏差大于第二设定阈值时，所述第i个壳状矫治器组的矫治器数量根据第一调整参数减少。
48、可选地，所述第一调整参数基于所述第i-1个壳状矫治器组佩戴结束时的实际牙齿布局与目标牙齿布局的偏差和第一设定阈值的差值与基准阈值的关系而确定。
49、可选地，所述基于所述偏差与第一设定阈值、第二设定阈值比较结果，以调整第i个壳状矫治器组预设的矫治器数量的步骤中，当第i-1个壳状矫治器组佩戴结束时的实际牙齿布局与目标牙齿布局偏差小于第二设定阈值时，所述第i个壳状矫治器组的矫治器数量根据第二调整参数增加。
50、可选地，所述第二调整参数基于所述第i-1个壳状矫治器组佩戴结束时的实际牙齿布局与目标牙齿布局的偏差和第二设定阈值的差值与基准阈值的关系确定。
51、与现有技术相比，本发明一种牙科矫治系统及其设计方法，具有如下有益效果：
52、1、本发明通过在每次矫治方案设计后，仅选取矫治方案中矫治顺序在前的若干矫治器作为当前矫治阶段，在当前矫治阶段结束后，再以当前矫治阶段的实际牙齿状态与第二牙列布局重新启动设计矫治方案，以新矫治方案设计并获得对应若干矫治步的若干壳状矫治器继续进行矫治，以避免现有技术中由于直接制造出用于将患者牙齿从第一牙列布局逐步移动到第二牙列布局的一系列壳状矫治器，在矫治过程中可能会因为偏差积累导致后续壳状矫治器佩戴不适甚至不能佩戴造成人力和材料浪费的问题。
53、2、对于各矫治阶段，本发明基于根据统计获得的表达率获得各待移动牙齿的不同牙齿移动方式达到预设达成率的理想矫治步数，并据此确定当前矫治阶段的矫治器数量，使得每个壳状矫治器组的矫治器数量设计更为合理，使得每个矫治阶段的表达率更符合设计要求，提高了每个矫治阶段的矫治效率。
54、3、本发明基于对每个矫治方案对应的一系列目标牙颌数字模型中的各目标牙颌数字模型进行矫治状态和/或矫治效果的评估，根据评估结果确定每个矫治阶段对应的壳状矫治器组的矫治器数量，使得每个矫治阶段的壳状矫治器更符合设计要求，从而提高患者的舒适度与矫治效率。