一种用于下颌骨异常重定位的矫治器制备方法与流程

本发明属于牙齿矫正领域，具体涉及一种用于下颌骨异常重定位的矫治器制备方法。

技术背景

在口腔正畸领域的错颌畸形的分类中，对于骨性ⅱ类的患者除了患有牙列的拥挤之外，还存在着下颌骨的发育异常，其下颌骨的发育相对于上颌骨程后退的状态，其第一磨牙呈现远中关系，这样的患者存在下颌后缩的症状。对于骨性iii类的患者除了患有牙列的拥挤之外，其下颌骨的发育相对于上颌骨程前伸的状态，其第一磨牙呈现近中关系，这样的患者存在下颌发育过度的症状。骨性的畸形对患者的面型美观存在着较大影响。

骨性ⅱ类和骨性iii类的错颌畸形矫治需采用功能性矫治或正颌手术进行治疗，传统的功能矫治器可以与固定矫治的托槽同时使用，实现牙齿排列整齐的同时进行功能矫治。

透明可摘带隐形矫治器由于其隐形、便捷、可自行摘带的优点，已经被较多的使用于正畸过程中的牙齿排列整齐中。但透明可摘带的隐形矫正器用于治疗功能矫正尚无明确、清晰的诊断和设计方法。

技术实现要素：

为了解决

背景技术：
中的问题，本发明提供了一种用于下颌骨异常重定位的矫治器制备方法，通过识别和诊断下颌骨异常，设计和定位下颌骨的理想目标位置，并使用透明可摘带隐形矫治器，设计重定位矫形器的引导面和颌垫进行下颌重定位和位置保持，并在矫正过程中逐步降低颌垫高度，设计促进磨牙伸长建立新的磨牙咬合关系，加速下颌骨的定位保持。

本发明采用的技术方案如下：

一、一种用于下颌骨异常重定位的矫治器制备方法

包含以下步骤：

步骤1)获取患者初始牙颌模型，初始牙颌模型包括患者上下牙列咬合关系的模型扫描数据，初始牙颌模型中上下牙列的咬合关系作为模型初始相对位置p0；

步骤2)根据模型初始相对位置p0对患者下颌进行重定位后确定下颌重定位模型p1；

步骤3)根据下颌重定位模型p1，设计上颌磨牙颌垫组m及引导斜面模型组b，对上颌磨牙颌垫组m及引导斜面模型组b的结构进行融合后得到用于生产矫治器的打印模型组mb；

步骤4)设计黏结于牙齿唇面或舌面的矫形器附件模型组a；

步骤5)将下颌重定位模型p1、打印模型组mb以及矫形器附件模型组a进行合并，得到上颌模型组序列u和下颌模型组序列l；根据上颌模型组序列u和下颌模型组序列l进行3d打印得到上颌模型和下颌模型，将打印后的模型通过热压膜成型和裁剪后得到用于下颌重定位的矫形器。

所述步骤1)中通过对患者进行口内扫描，或通过获取患者的硅橡胶印模再进行印模或石膏扫描获得患者初始牙颌模型。

所述步骤2)具体为：通过调整模型初始相对位置p0中下述五个要素得到下颌重定位模型p1；所述的五个要素分别为：上下切牙的矢状向位置关系要素t1；下颌骨前段垂直向位置要素t2；上下磨牙的垂直向位置关系要素t3；下颌骨水平向对齐要素t4；下颌骨水平向对称要素t5。

下颌重定位模型p1为表现下颌重定位后下颌位置及方向的模型，下颌重定位模型p1的上颌位置及方向与模型初始相对位置p0相同。

通过调整模型初始相对位置p0中的五个要素得到下颌重定位模型p1的过程具体为：

(1)调整所述上下切牙的矢状向位置关系要素t1为使下颌切牙的前后位置切线ll与上颌切牙的前后位置切线lu前后对齐；

所述上颌切牙的前后位置切线lu通过经上颌切牙切端做垂直于咬合平面op的垂线得到

所述下颌切牙的前后位置切线ll通过经下颌切牙的切端做垂直于咬合平面op的垂线得到；所述咬合平面op为通过上下第一恒磨牙覆合中点与上下中切牙覆合中点的平面；

(2)所述下颌骨前段垂直向位置要素t2为上下颌切牙切端在垂直方向上的距离值df；所述下颌骨后段垂直向位置要素t3为上下颌第一磨牙颌面在垂直方向上的距离值db；调整下颌骨前段垂直向位置要素t2和下颌骨后段垂直向位置要素t3具体为：对于下颌前伸重定位的的病例类型，设计距离值db大于距离值df；对于下颌后退重定位的病例类型，设计距离值db小于距离值df；

(3)调整所述下颌骨水平向对齐要素t4为使患者下颌骨中线与面中线lmid调整至同一条直线上；所述下颌骨中线为过下颌唇系带特征点plmid做平行于面中线lmid的垂线；

(4)调整所述下颌骨水平向对齐要素t4为使患者下颌合平面与头颅平面lh平行；所述头颅平面lh通过患者正面照中两眼之间的平面提取，所述患者下颌合平面通过下颌第一恒磨牙颊尖与下中切牙切端所拟合的平面表示。

所述步骤3)中上颌磨牙颌垫组模型m由一系列颌垫模型{m0,m1,m2,,…,mn}组成；

颌垫模型m0的获取过程为：首先得到初始颌垫模型m-init，初始颌垫模型m-init的上端面覆盖上颌第一前磨牙及远中所有牙齿的颌面，下端面pm0与下颌磨牙的功能尖接触且与下颌重定位模型p1的下颌颌面平行，高度根据下颌重定位模型p1中牙齿垂直向的高度设计；由于透明矫治器的材料厚度影响，需对初始颌垫模型m-init的高度进行修整，以达到与预先设计的p1模型一致的上下颌垂直向打开高度，通过将初始颌垫模型m-init的下端面延垂直于下端面pm0并向上的方向平移距离α得到新的下端面pm0’，下端面pm0’与初始颌垫模型m-init相交于p点，使平面pm0’与初始颌垫模型m-init相交并取上模型部分，得到颌垫模型m0；所述距离α为牙套厚度。

通过调整颌垫模型高度获取颌垫模型{m1,m2,,…,mn}以适应牙齿矫正过程中下颌磨牙的自然伸长，颌垫模型{m1,m2,,…,mn}的获取过程为：颌垫模型{m1,m2,,…,mn}对应的下端切平面分别为{s1,s2,,…,sn}，切平面s1过颌垫模型m0中的p点且与下颌重定位模型p1的下颌颌面平行或上颌颌面平行，切平面sn通过将颌垫模型mn-1的下端面向上平移δn得到，δn的数值根据患者下颌磨牙的伸长情况设定；使切平面sn与初始颌垫模型m-init相交并取上模型部分，得到颌垫模型mn。

所述步骤3)中的斜面模型组b主要由上颌斜面模型bu与下颌斜面模型bl组成；上颌斜面模型bu上端面覆盖第二前磨牙远中至上颌第一磨牙中央窝，下端面与下颌第一磨牙功能尖接触；下颌斜面模型bl下端面覆盖下颌第一前磨牙至下颌第一磨牙，上端面与上颌不接触；上颌斜面模型bu与下颌斜面模型bl的纵截面分别为倒梯形和正梯形，梯形斜面与咬合平面之间的夹角为θ，θ角度≥75°。

所述步骤3)中的打印模型组mb主要由斜面模型组b(包括上颌斜面模型bu与下颌斜面模型bl)分别与颌垫组模型m中的一系列颌垫模型{m0,m1,m2,,…,mn}融合得到，颌垫模型mn与上颌斜面模型bu以各自的侧面为融合面融合后得到打印模型mbn；颌垫模型m0与上颌斜面模型bu高度相同，除m0之外的颌垫模型mn与斜面模型组b存在高度差，因此需对打印模型mbn底面进行抹平处理；

所述抹平处理的操作过程为：对于打印模型mbn，设颌垫模型mn与上颌斜面模型bu的融合后底部的交界线为ao，上颌斜面模型bu底部靠近颌垫模型mn一侧的侧边线为bp，计算交界线ao与侧边线bp之间的距离，距离设为h，在颌垫模型mn底面上取与交界线ao平行且相距为h的重构线mp，在重构线mp与侧边线bp之间构建新平面，完成打印模型mbn底面的抹平处理，使打印模型mbn底面平滑。

所述矫形器附件模型组a主要由由一系列固位模型{a1,a2,a3,…an}组成，固位模型an为黏结于单颗牙齿唇面或舌面且采用复合树脂制备的凸起结构。

固位模型an截面为规则形状或不规则形状。

所述步骤5)中的矫形器在固位模型an的牙齿黏结位置预留有与固位模型an大小相同的空泡，在矫形器放置于患者牙齿上时，空泡与固位模型an完全紧密贴合，增强矫形器在牙齿上的固位效果。

固位模型an用于辅助牙齿加力和移动时，固位模型an上端与矫形器的空泡留有空隙，空泡与固位模型an下端的接触面形成主动加力面，主动加力面给予固位模型an底面一作用力，从而实现固位模型an对牙齿的加力。

本发明的有益效果是：

本发明通过数字化设计，针对下颌骨位置异常进行分析，提出了一种定位下颌正常位置的方法，同时使用透明矫治器材料作为重定位装置，对下颌的位置进行调整和保持，在下颌重定位矫治过程中，也可以进行牙齿的移动设计，实现了隐形矫治和功能矫治的同时进行。

附图说明

图1为下颌重定位的矫正流程说明；

图2为颌骨位置异常分类中正常颌骨关系情况说明；

图3为颌骨位置异常分类中下颌发育不足情况说明；

图4为颌骨位置异常分类中下颌发育过度情况说明；

图5为下颌重定位时前后及垂直向确定要素说明；

图6为牙齿咬合平面确定说明；

图7为下颌重定位时前后及垂直向定位效果图；

图8为下颌重定位时水平向定位效果图；

图9为下颌重定位时水平向定位效果图；

图10为上颌磨牙颌垫组构建说明；

图11为上颌磨牙颌垫组应用效果图；

图12为斜面组模型构建说明；

图13为打印模型组mb构建说明；

图14为打印模型组模型mbn优化说明；

图15为打印模型组mb最终效果图；

图16为不同类型和形态的附件装置；

图17为附件作为矫形器固位装置说明；

图18为附件作为矫形器辅助加力装置说明；

图19为牙套矫形器佩戴效果示意图；

图20为牙套矫形器佩戴效果示意图；

图21为牙套矫形器佩戴效果示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

步骤1)获取患者初始牙颌模型，模型包括了牙齿的上下牙列的3维数字模型数据，并记录其初始相对位置为p0，患者初始牙颌模型可通过对患者进行口内扫描获得，或通过获取患者的硅橡胶印模，再进行印模或石膏扫描获得。模型初始相对位置p0反映出了患者当前口内的咬合情况。

步骤2)患者下颌的重定位，根据模型初始相对位置p0，确定下颌重定位模型p1。

对于某一个患者的下颌重定位模型的确定，其目的是通过调整下颌的位置，使其达到正常的上颌骨的前后向位置。下颌骨的位置相对于上颌骨的位置，分为3种情况：(1)图2所示为颌骨错颌分类中的正常颌骨关系示例，其下颌骨相对于上颌骨属于正常的前后位置关系。(2)图3所示为颌骨错颌分类中的下颌发育不足示例，其下颌骨相对于上颌骨属于相对偏后的前后位置关系。(3)图4所示为颌骨错颌分类中的下颌发育过度示例，其下颌骨相对于上颌骨属于相对过前的前后位置关系。

对于下颌发育不足和下颌发育过度的病例，则需要重新确定其下颌位置，使其最终位置达到理想的正常颌骨关系。对于下颌骨发育不足的病例，需要设计其下颌骨的前伸；对于下颌骨发育过度的病例，则需要设计其下颌骨的后退，而受人的上下颌骨解剖结构影响，其下颌骨的髁突与上颌骨关节窝在患者咬合状态下是接触的，故针对于下颌骨发育异常病例，为了使下颌骨实现前伸或后退的移动，需要设计患者适当地咬合打开，使下颌骨髁突与上颌骨关节窝产生不接触或轻接触(无压迫接触)，并在此状态下，设计下颌骨的前伸或后退位置。

图5-图7介绍了确定下颌重定位后的模型p1的前后向和垂直向要素：(1)下颌骨前后的位置要素t1；(2)下颌骨前段垂直向位置要素t2；(3)下颌骨后段垂直向位置要素t3。

如图5中下颌骨前后的位置要素t1所示。下颌骨前后的位置要素t1决定了下颌骨最终要达到的前后位置，其具体实施方式是通过确定下颌切牙垂直向的前后位置垂线ll，确定下颌切牙相对于上颌切牙的前后位置，从而确定下颌骨的前后目标位置。确定下颌切牙的前后位置垂线ll可以通过侧位片及口外照的测量，提取上颌切牙的前后位置切线lu，其中lu与ll垂直于患者的咬合平面op，在具体设计过程中，上颌切牙的前后位置切线lu的定义可以为：过上颌切牙的切段，做垂直于合平面的垂线。与之对应，下颌切牙前后位置切线ll的定义可以为：过下颌切牙的切段，做垂直于咬合平面op的垂线。下颌骨理想的前后位置为上颌切牙的前后位置切线lu与下颌切牙的前后位置切线ll的前后位置对齐，

咬合平面op的确定如图6所示，本方法中所使用的咬合平面的确定方法参照临床上的解剖颌平面的提取方法，即通过上下第一恒磨牙覆合中点与上下中切牙覆合中点的连线。

下颌骨前段垂直向位置要素t2决定了下颌骨前段的垂直打开间隔，其具体实施方式为确定上下颌切牙切端在垂直向上的距离值df。下颌骨后段垂直向位置要素t3决定了下颌骨后段的垂直打开间隔，其具体实施方式为确定上下颌第一磨牙颌面在垂直向上的距离值db。根据人体生长发育的规律，下颌的前伸重建需要遵循“向下-向前”旋转的原则，故对于需要下颌前伸重定位的病例类型，需要设计距离值db大于距离值df，以符合人体生长发育的规律；与之对应下颌的后退重建需要遵循“向上-向后”旋转的原则，则对于需要下颌后退重定位的病例类型，则需要设计距离值db小于距离值df。通过以上步骤，确定模型p1的前后和垂直向位置。

图8-图9介绍了确定下颌重定位模型p1的水平向要素：(1)下颌骨水平向对齐要素t4；(2)下颌骨水平向对称要素t5。

下颌骨水平向对齐要素t4决定了下颌骨最终在水平向的左右位置，其具体的实施方式为确定患者的面中线lmid，并使下颌骨中线与面中线lmid在同一条直线上。下颌骨中线为能够反映下颌骨左右中心的一条直线，其确定的方法可以通过获取下颌唇系带特征点plmid，并过此点做平行于面中线lmid的垂线获得，下颌骨唇系带特征点plmid的位置定义如图9所示。

下颌骨水平向对称要素t5决定了下颌骨最终在水平向的左右高度对称情况，对于下颌骨需要重新定位的病例，存在部分下颌骨左右高度不对称情况，此时需要纠正其下颌骨左右高度，使下颌骨平面与患者头颅平面平行。其具体的实施方式为确定患者头颅平面lh，使患者的下颌合平面与头颅平面lh平行，患者头颅平面lh反应了患者头部的对称性，其可以通过患者正面照中两眼之间的连线提取，患者下颌平面可以通过下颌第一恒磨牙颊尖与下中切牙切端所拟合的平面表示。图9反应了下颌重定位水平向定位效果图。

通过调整模型初始相对位置p0中t1-t5的要素，确定患者理想的下颌重定位模型p1。

步骤3)根据下颌重定位后位置模型p1，设计上颌磨牙颌垫组m及引导斜面模型组b。上颌磨牙颌垫组模型m由一系列的颌垫模型{m0,m1,m2,,…,mn}组成。

图10介绍了上颌磨牙颌垫组构建说明，在矫治器上设计颌垫的作用是维持患者在治疗过程中的上下颌的垂直打开距离，其具体制作方式为设计数字化三维颌垫模型组m，m由一系列的数字化颌垫模型{m0,m1,m2,,…,mn}组成，对应了患者不同治疗阶段所需的颌垫形状。通过将颌垫模型组m中的颌垫模型分别与上颌重定位模型p1依次融合，形成每一阶段的整体3d打印模型组，后经过3d打印和热压膜成型得到每一步的矫形器。

初始颌垫模型m-init为根据重定位模型p1中牙齿垂直向的高度设计的初始颌垫模型，初始颌垫模型m-init上端面覆盖上颌第一前磨牙及远中所有牙齿的颌面，下端面pm0与下颌磨牙的功能尖接触。同时在实际的治疗过程中，考虑到透明矫治器在颌面的材料厚度影响，需要对m-init的模型高度进行修整，以达到与预先设计的p1模型一致的垂直向打开高度，其具体实施方式为设置补偿参数α，其数值与所采用的的透明矫治器厚度相关，将m-init下端平面pm0延垂直于下端平面并向上的方向平移α距离得到新的下端平面pm0’，下端面pm0’与初始颌垫模型m-init相交于p点，使平面pm0’与初始颌垫模型m-init相交并取上模型部分，得到颌垫模型m0。

颌垫模型用于维持患者在治疗过程中上下颌的垂直打开距离，同时在矫正过程中根据需要逐步调整颌垫高度，使下颌磨牙与上颌磨牙出现开颌，促进下颌磨牙伸长，下颌磨牙的伸长可以通过其生理性的自然伸长，也可以通过透明可摘带隐形矫治器辅助其伸长。颌垫模型则需要根据患者下颌磨牙的伸长情况逐步调整高度，使颌垫模型下端面与下颌磨牙之间预留间隙，使下颌磨牙可以伸长。

上颌颌垫模型组后续颌垫{m1,m2,m3,m4…}的过程，首先要获取每一步颌垫模型对应的切平面{s1，s2，s3，s4…}，然后通过每一步对应的切平面与模型m-init相交，取上模型部分，得到每一步颌垫模型。如图10所示，切平面{s1，s2，s3，s4…}的方向平行，本实施例中切平面sn与上颌模型颌面平行，切平面{s1，s2，s3，s4…}之间的固定平面距离为δ，根据不同病例情况及后续矫形器每一步佩戴间隔，δn的数值根据患者下颌磨牙的伸长情况调整。

图11介绍了颌垫上颌颌垫模型组的前后向切面示意图，上颌磨牙1101与下颌磨牙1102通过颌垫1103保持垂直打开距离，其中初始模型m-init设计为其下端平面与下颌颌面接触并平行。后续颌垫组{m1,m2,m3,m4…}则会逐步预留间隙，使得下颌磨牙1102可以自然伸长。

图12介绍了斜面模型组b的设计过程，模型bu与模型bl分别为上颌斜面模型与下颌斜面模型。斜面模型组b主要由上颌斜面模型bu与下颌斜面模型bl组成，模型bu上端面覆盖第二前磨牙远中至上颌第一磨牙中央窝，下端面与下颌第一磨牙功能尖接触；模型bl下端面覆盖下颌第一前磨牙至第一磨牙。1201与1202为下颌重定位斜面，其目的为保持患者下颌重定位后的前后向位置。斜面1201与1202之间的平面距离为d，d的设置同样也是考虑到了材料厚度的影响，其数值与所采用的的透明矫治器厚度相关。斜面1201与1202的倾斜度与θ角度有关，θ角度定义为斜面角度与患者咬合平面之间的夹角，θ角度大于等于75°。

图13介绍了斜面模型组b与颌垫模型组m融合的过程，通过斜面模型组b与颌垫模型的一一融合，得到一系列的用于生产矫治器的打印模型组mb。

图14介绍了斜面模型组模型b与颌垫模型组模型mi融合得到打印模型mbn；的过程，在一些情况下，融合后的mbn模型会出现较大的“台阶”，即模型bu的底面与mn的底面存在较大高度差，此时则需要对模型进行“抹平”处理，其实施方式可以为，设bu模型与mn模型融合后底部的交界线为ao，计算交界线ao距离模型bu底面拐线bp的距离并记为h；在mn模型底面取重构线mp，使重构线mp与ao的距离等于h，在mp与bp之间构建新的平面，使颌垫模型mbi更加平滑。

图15展示了打印模型组mb的效果图，上颌颌垫模型1401与上颌模型融合形成上颌打印模型，下颌斜面模型1201与下颌模型融合形成下颌打印模型。

步骤4)设计矫形器附件装置模型组a，固位模型组a由一系列固位模型{a1,a2,a3,…an}组成。透明可摘带隐形矫治器在很多情况下，需要通过“附件”来辅助矫治器的固位和加力，附件通常为黏结于牙齿唇面或舌面的复合树脂结构，其目的是增强隐形矫治器控制牙齿的能力，如图16所示，展示了不同类型和形态的附件1601，在本方法中，矫形器同样需要设计附件装置及固位模型an来增加矫形器对于牙齿的固位和控制能力。

图17展示了附件作为固位装置，帮助矫形器更好的服帖与患者牙冠表面。附件用于固位时，附件黏结于上颌第一磨牙和第二磨牙、下颌第一前磨牙和第二前磨牙。图中1701为粘贴在牙齿上的附件装置，在矫形器1702上会预留出与附件1701同样大小的空泡，在矫形器放置在患者牙齿上时，空泡与附件装置完全紧密贴合，增强矫形器在牙齿上的固位效果。

图18展示了附件作为辅助加力装置，帮助矫形器更好的对牙齿进行力的控制，在一些情况下，矫形器除了要维持下颌重定位位置之外，还要辅助进行牙齿的加力和移动。附件用于辅助加力时，附件黏结于下颌第二磨牙，用于辅助下颌第二磨牙的伸长。在这种情况下，需要设计辅助加力的附件装置1801，当矫形器1802与牙齿贴合时，矫形器上的空泡1803会给予附件1801特定的加力效果，具体为空泡1803与附件1801的特定面进行加力接触，形成主动加力面1804，通过对附件1801的加力，实现对于牙齿的加力。

步骤5)制作矫形器，将患者下颌重定位后模型p1，与生产矫治器的打印模型组mb，以及矫形器固位装置模型组a进行合并操作，得到上颌模型组序列u和下颌模型组序列l；根据上颌模型组序列u和下颌模型组序列l进行3d打印得到上颌模型和下颌模型，将打印后的模型通过热压膜成型和裁剪后得到透明的用于下颌重定位的矫形器。

下颌矫形器根据其设计磨牙伸长的方式有两种制作方法：如图19所示，当矫形过程依赖磨牙自然伸长时，矫治器仅包裹到斜面模型的远中末端，附件黏结于上颌第一磨牙和第二磨牙、下颌第一前磨牙和第二前磨牙，1901为牙套佩戴后效果图。如图20所示，当矫形过程依赖辅助加力装置帮助磨牙伸长时，则矫治器包裹到全牙列，附件黏结于上颌第一磨牙和第二磨牙、下颌第一磨牙和第二磨牙，2001为牙套佩戴后的效果图，2002为辅助加力附件，通过牙套对附件的辅助加力，帮助磨牙的伸长。

上颌矫形器在设计过程中，为了能够更加快速的实现后牙咬合建立，也可通过设计辅助加力装置附件，帮助进行上颌后牙的伸长，如图21所示，附件黏结于上颌第一磨牙和第二磨牙、下颌第一前磨牙和第二前磨牙，2101为牙套佩戴后效果图，2102为辅助加力附件，通过牙套对附件的辅助加力，帮助上颌磨牙的伸长。