壳状牙科器械及其设计方法和制备方法技术

本发明专利技术公开了一种壳状牙科器械及其设计方法和制备方法。该设计方法包括：获取数字化牙颌模型；将数字化牙颌模型分割成单颗数字化牙齿模型；基于单颗数字化牙齿模型的初始位置和目标矫治位置，结合单颗数字化牙齿模型的旋转中心进行单颗数字化牙齿模型的位姿变化设计，得到位姿变化后的数字化牙颌模型；基于单颗数字化牙齿模型的位姿变化设计具有容纳数字化牙冠模型的壳状牙科器械，所述壳状牙科器械施加到所述数字化牙冠模型上产生的力矩与数字化牙冠模型施加到壳状牙科器械产生的平衡力矩的比值控制在预定的数值或范围内，以调整数字化牙齿模型的位姿变化。上述设计方法得到的壳状牙科器械在矫治过程中能预期安全移动牙齿。

【技术实现步骤摘要】
壳状牙科器械及其设计方法和制备方法
本专利技术属于牙齿矫治
，更确切地说涉及壳状牙科器械制造技术，尤其涉及一种壳状牙科器械及其设计方法和制备方法。
技术介绍
牙颌畸形是口腔三大疾病之一，有很高的患病率，牙颌畸形对口腔局部甚至全身带来极大的危害，例如影响颌面的发育、影响口腔健康、影响口腔功能、影响容貌外观等，目前对牙颌畸形进行矫治的正畸治疗技术包括传统的基于弓丝、托槽的固定矫治技术和近年来发展起来的隐形矫治技术。正畸治疗中，牙齿移动的类型从力学角度看包括两种基本方式：平移和转动，这两种移动方式取决于阻抗中心和旋转中心的位置关系。其中，阻抗中心是指当力作用于一物体时，该物体周围约束其运动的阻力中心，阻抗中心的位置与牙根长度、形态、牙周组织有关，与施加在牙齿上的矫治力无关；旋转中心是指在外力作用下物体转动所围绕的一个中心，旋转中心随施加在牙齿上的矫治力的大小、作用的方向和作用点的位置的变化而变化。正畸治疗中，矫治器通过对牙齿施加矫治力来实现牙齿的移动。矫治力的转矩的表达与旋转中心位置有关，牙齿移动过程中，旋转中心控制不当将大大增加牙根突破骨壁的风险。在固定矫治技术中，转矩控制通过不同的弓丝以及托槽来施加转矩力，上述方式的实现是依据临床医生的临床经验决定的，很难精确控制转矩角度以及转矩力，因此很难控制旋转中心的位置，尤其对于前牙区的牙齿的唇侧牙槽骨较薄，在进行旋转时，容易存在牙根突破骨壁的风险。对于无托槽的隐形矫治技术来说，对需要转矩移动的牙齿进行转矩控制同样重要，将牙根控制在牙槽骨内的安全位置将直接影响矫治效果。因此，研究如何通过旋转中心的设计指导矫治器的设计，以实现牙齿的安全移动具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是克服现有技术缺陷，提供一种壳状牙科器械及其设计方法和制备方法，解决了在隐形牙齿矫治过程中预先设定牙齿的安全移动路径设计的问题。本专利技术提供的技术方案如下：一种壳状牙科器械的设计方法，包括：获取数字化牙颌模型：获取一数字化牙颌模型，所述数字化牙颌模型包括数字化牙冠模型及数字化牙根模型；分割数字化牙颌模型：将数字化牙颌模型分割成包括数字化牙冠模型和数字化牙根模型的单颗数字化牙齿模型；设计单颗数字化牙齿模型的位姿变化：基于单颗数字化牙齿模型的初始位置和目标矫治位置，结合单颗数字化牙齿模型的旋转中心进行单颗数字化牙齿模型的位姿变化设计，从而控制数字化牙根模型的位姿变化位置，得到位姿变化后的数字化牙颌模型；壳状牙科器械的设计：基于所述单颗数字化牙齿模型的位姿变化设计具有容纳所述数字化牙冠模型的壳状牙科器械，所述壳状牙科器械施加到所述数字化牙冠模型上产生的力矩与所述数字化牙冠模型施加到所述壳状牙科器械产生的平衡力矩的比值控制在预定的数值或范围内，以调整数字化牙齿模型的位姿变化。优选地，所述单颗数字化牙齿模型的旋转中心设计方法包括：判断所述单颗数字化牙齿模型的位姿变化的类型，其中，所述单颗数字化牙齿模型的位姿变化类型包括平移和旋转；之后基于施加到数字化牙冠模型上产生的力矩与施加到所述壳状牙科器械上产生的平衡力矩的比值控制设计旋转中心的位置。优选地，当所述单颗数字化牙齿模型的位姿变化类型为平移时，所述施加到所述数字化牙冠模型上产生的力矩与施加到壳状牙科器械上产生的平衡力矩比值为1。优选地，所述旋转中心位置设计于无穷远处。优选地，当所述单颗数字化牙齿模型的位姿变化类型为旋转时，所述施加到所述数字化牙冠模型上产生的力矩与施加到壳状牙科器械上产生的平衡力矩比值为0，或0到1之间，或大于1。优选地，当所述单颗数字化牙齿模型的位姿变化类型为旋转时，所述施加到所述数字化牙冠模型上产生的力矩与施加到壳状牙科器械上产生的平衡力矩比值为0时，所述旋转中心位置设计于与牙齿的阻抗中心重合的位置。优选地，所述数字化牙根模型的位姿变化为倾斜移动。优选地，当所述单颗数字化牙齿模型的位姿变化类型为旋转时，所述施加到所述数字化牙冠模型上产生的力矩与施加到壳状牙科器械上产生的平衡力矩比值为0和1之间时，所述旋转中心位置设计于远离牙齿的阻抗中心的位置且所述旋转中心与所述阻抗中心不重合。优选地，所述数字化牙根模型的位姿变化为旋转。优选地，当所述单颗数字化牙齿模型的位姿变化类型为旋转时，所述施加到所述数字化牙冠模型上产生的力矩与施加到壳状牙科器械上产生的平衡力矩比值为大于1时，所述旋转中心位置设计于所述数字化牙冠模型临近牙尖的位置。优选地，所述数字化牙根模型的位姿变化为控根移动，所述数字化牙根模型的移动量大于所述数字化牙冠模型的移动量。优选地，所述壳状牙科器械为数字化隐形牙齿矫治器。优选地，所述单颗数字化牙齿模型包括前牙区单颗数字化牙齿模型和后牙区单颗数字化牙齿模型。优选地，还包括获取数字化牙槽骨模型，所述数字化牙根模型的位姿在对应的所述数字化牙槽骨内部调整以避免所述数字化牙槽骨模型发生骨开窗或骨开裂。优选地，所述数字化牙槽骨模型的获取方式包括全颌曲面断层片、口腔CT片或口腔锥形束CT片。优选地，所述壳状牙科器械的设计为数字化壳状牙科器械模型的设计或实体壳状牙科器械的设计。优选地，所述基于所述单颗数字化牙齿模型的位姿变化设计具有容纳所述数字化牙冠模型的壳状牙科器械包括：一个或多个具有使所述单颗数字化牙冠模型由初始位置逐渐重新定位至目标矫治位置的几何形状的壳状牙齿矫治器。一种数字化排牙的设计方法，包括：获取数字化牙颌模型：获取一数字化牙颌模型，所述数字化牙颌模型包括数字化牙冠模型及数字化牙根模型；分割数字化牙颌模型：将数字化牙颌模型分割成包括数字化牙冠模型和数字化牙根模型的单颗数字化牙齿模型；数字化排牙设计：基于单颗数字化牙齿模型的初始位置和目标矫治位置，结合单颗数字化牙齿模型的旋转中心进行单颗数字化牙齿模型的位姿变化设计，完成所述单颗数字化牙齿模型的排牙设计，得到排牙后的数字化牙颌模型。优选地，所述数字化排牙设计还包括：基于所述单颗数字化牙齿模型在整个数字化牙颌模型中的相对位置进行排牙设计。一种壳状牙科器械，所述壳状牙科器械为按照上述的壳状牙科器械的设计方法设计出来的壳状牙科器械。优选地，所述壳状牙科器械包括一个或多个具有使所述单颗数字化牙冠模型由初始位置逐渐重新定位至目标矫治位置的几何形状的壳状牙齿矫治器。一种壳状牙科器械的制备方法，基于上述的壳状牙科器械的设计方法对设计出来的壳状牙科器械进行相应的制备，具体的制备方法包括：基于所述位姿变化后的数字化牙颌模型进行3D打印，制备出实体的牙颌模型，之后在所述实体的牙颌模型上采用热压成型的方式得到包含牙齿形状的壳状牙科器械，之后在所述包含牙齿形状的壳状牙科器械上沿牙龈线或邻近牙龈线处切割得到能够容纳牙齿的壳状牙科器械。一种壳状牙科器械的制备方法，基于上述的壳状牙科器械的设计方法对设计出来的壳状牙科器械进行相应的制备，具体的制备方法包括：采用直接3D打印的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种壳状牙科器械的设计方法，其特征在于，包括：/n获取数字化牙颌模型：获取一数字化牙颌模型，所述数字化牙颌模型包括数字化牙冠模型及数字化牙根模型；/n分割数字化牙颌模型：将数字化牙颌模型分割成包括数字化牙冠模型和数字化牙根模型的单颗数字化牙齿模型；/n设计单颗数字化牙齿模型的位姿变化：基于单颗数字化牙齿模型的初始位置和目标矫治位置，结合单颗数字化牙齿模型的旋转中心进行单颗数字化牙齿模型的位姿变化设计，从而控制数字化牙根模型的位姿变化位置，得到位姿变化后的数字化牙颌模型；/n壳状牙科器械的设计：基于所述单颗数字化牙齿模型的位姿变化设计具有容纳所述数字化牙冠模型的壳状牙科器械，所述壳状牙科器械施加到所述数字化牙冠模型上产生的力矩与所述数字化牙冠模型施加到所述壳状牙科器械产生的平衡力矩的比值控制在预定的数值或范围内，以调整数字化牙齿模型的位姿变化。/n

【技术特征摘要】
1.一种壳状牙科器械的设计方法，其特征在于，包括：
获取数字化牙颌模型：获取一数字化牙颌模型，所述数字化牙颌模型包括数字化牙冠模型及数字化牙根模型；
分割数字化牙颌模型：将数字化牙颌模型分割成包括数字化牙冠模型和数字化牙根模型的单颗数字化牙齿模型；
设计单颗数字化牙齿模型的位姿变化：基于单颗数字化牙齿模型的初始位置和目标矫治位置，结合单颗数字化牙齿模型的旋转中心进行单颗数字化牙齿模型的位姿变化设计，从而控制数字化牙根模型的位姿变化位置，得到位姿变化后的数字化牙颌模型；
壳状牙科器械的设计：基于所述单颗数字化牙齿模型的位姿变化设计具有容纳所述数字化牙冠模型的壳状牙科器械，所述壳状牙科器械施加到所述数字化牙冠模型上产生的力矩与所述数字化牙冠模型施加到所述壳状牙科器械产生的平衡力矩的比值控制在预定的数值或范围内，以调整数字化牙齿模型的位姿变化。


2.根据权利要求1所述壳状牙科器械的设计方法，其特征在于，所述单颗数字化牙齿模型的旋转中心设计方法包括：判断所述单颗数字化牙齿模型的位姿变化的类型，其中，所述单颗数字化牙齿模型的位姿变化类型包括平移和旋转；之后基于施加到数字化牙冠模型上产生的力矩与施加到所述壳状牙科器械上产生的平衡力矩的比值控制设计旋转中心的位置。


3.根据权利要求2所述的壳状牙科器械的设计方法，其特征在于，当所述单颗数字化牙齿模型的位姿变化类型为平移时，所述施加到所述数字化牙冠模型上产生的力矩与施加到壳状牙科器械上产生的平衡力矩比值为1。


4.根据权利要求3所述的所述壳状牙科器械的设计方法，其特征在于，所述旋转中心位置设计于无穷远处。


5.根据权利要求2所述的壳状牙科器械的设计方法，其特征在于，当所述单颗数字化牙齿模型的位姿变化类型为旋转时，所述施加到所述数字化牙冠模型上产生的力矩与施加到壳状牙科器械上产生的平衡力矩比值为0，或0到1之间，或大于1。


6.根据权利要求5所述的壳状牙科器械的设计方法，其特征在于，当所述单颗数字化牙齿模型的位姿变化类型为旋转时，所述施加到所述数字化牙冠模型上产生的力矩与施加到壳状牙科器械上产生的平衡力矩比值为0时，所述旋转中心位置设计于与牙齿的阻抗中心重合的位置。


7.根据权利要求6所述的壳状牙科器械的设计方法，其特征在于，所述数字化牙根模型的位姿变化为倾斜移动。


8.根据权利要求5所述的壳状牙科器械的设计方法，其特征在于，当所述单颗数字化牙齿模型的位姿变化类型为旋转时，所述施加到所述数字化牙冠模型上产生的力矩与施加到壳状牙科器械上产生的平衡力矩比值为0和1之间时，所述旋转中心位置设计于远离牙齿的阻抗中心的位置且所述旋转中心与所述阻抗中心不重合。


9.根据权利要求8所述的壳状牙科器械的设计方法，其特征在于，所述数字化牙根模型的位姿变化为旋转。


10.根据权利要求5所述的壳状牙科器械的设计方法，其特征在于，当所述单颗数字化牙齿模型的位姿变化类型为旋转时，所述施加到所述数字化牙冠模型上产生的力矩与施加到壳状牙科器械上产生的平衡力矩比值为大于1时，所述旋转中心位置设计于所述数字化牙冠模型临近牙尖的位置。


11.根据权利要求10所述的壳状牙科器械的设计方法，其特征在于，所述数字化牙根模型的位姿变化为控根移动，所述数字化牙根模型的移动量大于所述数字化牙冠模型的移动量。


12.根据权利要求2所述的壳状牙科器械的设计方法，其特征在于，所述壳状牙科器械为数字化隐形牙齿矫治器。

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【专利技术属性】
技术研发人员：吴刚，王星星，王梦含，姚峻峰，
申请(专利权)人：上海正雅齿科科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31