适用于混合牙列的牙齿矫治系统及其制造方法
【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，本发明涉及一种制造牙齿矫治器系统的方法以及根据所述方法所制造的牙齿矫治器系统，以用于矫治混合牙列。
【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。
[0003]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。
[0004]目前开发的不管是固定矫治器还是隐形矫治器，基本都只适用于恒牙全部萌出后进行校正的情况。但是，牙齿全部萌出后，牙列的拥挤或者排列不齐情况已经成型，在这一阶段再进行牙齿矫正的话，耗时耗力，而且效果也不好。
[0005]因此，业内急需一种适合用于矫治混合牙列(即包括已萌牙也包括未萌牙的牙列)的牙齿矫治器以及制作该牙齿矫治器的方法。
【发明内容】
[0006]因此，本发明提出了一种适用于混合牙列的牙齿矫治系统以及其制造方法，从而适用于矫治任何年龄的牙齿，尤其适用于矫治在口腔中同时存在乳牙及或恒牙，或者乳牙和恒牙正在萌出时的换牙期的青少年牙列。
[0007]相应地，根据本发明的一个方面，提供了一种制造适用于混合牙列的牙齿矫治系统的方法，其包括以下步骤:构建代表原始牙齿状态的原始牙列数字模型，所述原始牙齿状态包括至少一个未萌牙；为所述原始牙齿状态中的每一个未萌牙，获取相应的萌出牙标准模型以得到混合牙列数字模型；根据所述混合牙列数字模型产生一系列目标牙列数字模型；以及根据上述产生的一系列目标牙列数字模型制造牙齿矫治器。
[0008]在一种实施方式中，所述构建原始牙列数字模型的步骤包括对患者牙齿的三维模型进行扫描。
[0009]其中，所述获取萌出牙标准模型的步骤包括:检索数据库中存储的萌出牙标准模型集，以选择与原始牙齿状态中的未萌牙相对应的至少一个萌出牙标准模型；以及将所选择的萌出牙标准模型加入到原始牙列数字模型，以得到混合牙列数字模型。
[0010]优选的，所述萌出牙标准模型集为根据恒牙的牙齿平均解剖形状和尺寸所制备的32个恒牙牙冠的数字模型的集合。
[0011]作为替换的，所述萌出牙标准模型集为根据恒牙的牙齿平均解剖形状和尺寸所制备的32个恒牙牙冠的数字模型的集合的子集。
[0012]在一种实施方式中，上述方法还包括:根据所述混合牙列数字模型，向用户显示可视的混合牙列模型的影像。其中，在所述可视的混合牙列模型的影像中，萌出牙的影像为半透明的。而且，所述未萌牙的原始影像和所述萌出牙影像同时可视，使得用户能查看所述萌出牙影像和未萌牙原始影像的对比。
[0013]并且，在一种实施方式中，在选择所述至少一个萌出牙标准模型后，调整所选择的萌出牙标准模型的参数，再将调整参数后的萌出牙模型加入到原始牙列数字模型中以得到混合牙列数字模型。
[0014]作为替换的，在另一种实施方式中，在将所选择的萌出牙标准模型加入到原始牙列数字模型后，调整所加入的萌出牙标准模型的参数，以得到混合牙列数字模型。
[0015]优选的，所述参数包括位置、尺寸、牙体特征、生长速度以及与邻牙的随动关系中的至少一种。且所述调整包括人工手动调整和/或计算机自动调整。
[0016]在一种实施方式中，所述产生一系列目标牙列数字模型的步骤包括:基于所述混合牙列数字模型，确定参考曲线，并且设置矫治参数，按照空间搜索法产生一系列目标牙列数字模型，且所述一系列目标牙列数字模型中的每一个对应于每一个矫治步骤中的目标牙齿状态。
[0017]优选的，所述参考曲线是基于所述混合牙列数字模型的基础牙弓曲线而确定的目标牙弓曲线。
[0018]优选的，所述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。
[0019]在一种实施方式中，所述按照空间搜索法产生一系列目标牙列数字模型的步骤包括由计算机基于所述参考曲线和矫治参数，按照碰撞避让算法或间隙预留算法逐步生成所述一系列目标牙列数字模型。而且，在所述按照碰撞避让算法或间隙预留算法生成一系列目标牙列数字模型中，利用碰撞避让算法或者间隙预留算法检测所述至少一个萌出牙与相邻牙齿的碰撞值或间隙值，并且根据所述检测到的碰撞值或间隙值，获取所述萌出牙与相邻牙齿的间隙值，以确定所述萌出牙在每一个目标牙列数字模型中的随动形态。其中，所述确定萌出牙在每一个目标牙列数字模型中的随动形态包括:确定所述萌出牙在每一个目标牙列数字模型中的缩放值和缩放方向。
[0020]在一种实施方式中，所述制造牙齿矫治器的步骤包括:根据所述一系列目标牙列数字模型，控制一制造设备以制造一系列的牙齿矫治器的阳模，所述牙齿矫治器的阳模包括预测的萌出牙；以及基于所述牙齿矫治器的阳模制造所述矫治器。其中，所述制造设备利用快速成型处理，根据所述目标牙列数字模型制造牙齿矫治器的阳模。
[0021]在另一种实施方式中，所述制造牙齿矫治器的步骤包括:根据所述一系列目标牙列数字模型，确定相应的牙齿矫治器的数字模型，以及将所述牙齿矫治器的数字模型传送至制造设备，以根据所述牙齿矫治器的数字模型直接形成牙齿矫治器。其中，所述制造设备利用快速成型处理，根据所述牙齿矫治器的数字模型直接形成牙齿矫治器。
[0022]根据本发明的另一个方面，还提供了一种适用于混合牙列的牙齿矫治系统，其包括:一系列牙齿矫治器，这些牙齿矫治器具有选定几何形状的将牙齿从原始牙齿状态逐次定位到一系列目标牙齿状态的容纳牙齿的空腔，所述原始牙齿状态包括至少一个未萌牙；其中，所述牙齿矫治器的形状设计为能容纳至少一个萌出牙，所述每一个萌出牙分别与所述原始牙齿状态中的每一个未萌牙相对应。
[0023]在一种实施方式中，所述系统包括至少20个牙齿矫治器。
[0024]在一种实施方式中，所述牙齿矫治器由具有弹性的聚合物材料制造。且所述聚合物材料是透明的聚合物材料。
[0025]根据本发明的又一个方面，还提供了一种由以下步骤制造的适用于混合牙列的牙齿矫治系统:构建代表原始牙齿状态的原始牙列数字模型，所述原始牙齿状态包括至少一个未萌牙；为所述原始牙齿状态中的每一个未萌牙，获取相应的萌出牙标准模型以得到混合牙列数字模型；根据所述混合牙列数字模型产生一系列目标牙列数字模型；以及根据上述产生的一系列目标牙列数字模型制造牙齿矫治器。
[0026]通过上面所述的牙齿矫治系统及其制造方法，能用于矫治包括已萌牙(普通牙)和未萌牙的混合牙列，从而使得在青少年生长发育阶段就能提供牙齿矫正，使得在矫正以萌牙的同时，在未萌牙还没萌出或者正在萌出时就能合理引导其的生长方向，并且为未萌牙的生长预留空间，使得整个矫治过程能省时省力，事半功倍。
[0027]具体而言，本发明具有以下有益效果:
[0028]1、通过合理预测并模拟未萌牙萌出后的形状、尺寸以及生长速度，使得用于每一个矫治步骤的矫治器能够最大程度地容纳牙齿形态，从而达到最佳矫治效果；
[0029]2、通过用和未萌牙相对应的预测性萌出牙来代替未萌牙设计矫治器，从而能尽早打开牙齿萌出通道，为未萌牙的萌出预留足够空间，使得其顺利萌出；以及
[0030]3、通过在青少年萌牙阶段实现青少年错颌畸形的矫治，不仅提供了最佳矫治效果，而且还缩短了矫治周期。
【附图说明】
[0031]本发明的上述及其他特征将通过下面结合附图及其详细描述作进一步说明。应当理解的是，这些附图仅示出了根据本发明的若干示例性的实施方式，因此不应被视为是对本发明保护范围的限制。除非特别说明，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。
[0032]图1示出了恒牙的标准牙位图；
[0033]图2示出了下颌尖牙的标准形状和大小；
[0034]图3示出了根据本发明的一个具体实施例的制造适用于混合牙列的牙齿矫治系统的方法的流程图；
[0035]图4A-4D示出了根据本发明的一个具体实施例的计算机上显示的牙列模型的影像；
[0036]图5示出了根据本发明的一个具体实施例的单颗牙齿的坐标系示意图；以及
[0037]图6示出了根据本发明的一个具体实施例的加工隐形矫治器的形象化过程。
【具体实施方式】
[0038]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，并非意图限制本发明的保护范围。本领域技术人员可以理解，也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发明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，这些不同配置都包含在本发明中。
[0039]一般而言，人的一生有两副牙，即乳牙和恒牙。乳牙一般在恒牙萌出前自行脱落，谓之换牙。各乳牙自行脱落被恒牙替换的时间也就是相应恒牙萌出的时间。其中乳中切牙在6岁被恒牙中切牙替换；乳侧切牙在7岁被恒牙侧切牙替换；而乳尖牙9岁被恒牙尖牙替换；而第一乳磨牙则在10岁被恒牙第一前磨牙替换；而第二乳磨牙将在10岁被恒牙第二前磨牙替换。
[0040]因此，大多数的人，约在六岁左右，第一恒磨牙萌出，此时为混合牙列期的开始。大约到12岁左右乳牙全部被恒牙所替换，则混合牙列期结束。乳齿列共20颗乳牙，所以恒齿列的32颗牙齿中，有20颗恒牙为乳牙继生齿，用以替换乳牙。剩余的12颗则一生只萌发一次，其中第一磨牙因大多在六岁萌出，故又有「六龄齿」之称。第三磨牙有退化趋势，有人有阻生或先天缺失，恒牙数可在28?32个之间。恒牙按形态功能的不同分为切牙、尖牙、双尖牙、磨牙。
[0041]所以青少年约有5-7年的时间处于换牙期，即混合牙列期。一旦超过了这一时期，则牙齿位置和形态基本固定，再进行牙齿矫正的话就会难度加大。所以本发明提出了一