产生壳状牙齿矫治器的设计方案的方法技术

本申请的一方面提供了一种计算机执行的产生第一矫治步的壳状牙齿矫治器设计方案的方法，其包括：计算前一矫治步所能达成的第一牙齿布局；获取所述第一矫治步的壳状牙齿矫治器的第一设计方案，并计算其所能产生的力系，记为参考力系；计算将所述患者牙齿从所述第一牙齿布局重新定位到所述第二牙齿布局的理想力系，其中，所述第二牙齿布局是所述第一矫治步在矫治方案中的目标牙齿布局；以所述理想力系为目标，基于给定的条件，计算得到优化力系；以及根据所述参考力系和所述优化力系之差修改所述第一设计方案，得到第二设计方案。得到第二设计方案。得到第二设计方案。

【技术实现步骤摘要】
产生壳状牙齿矫治器的设计方案的方法


[0001]本申请总体上涉及一种产生壳状牙齿矫治器的设计方案的方法。

技术介绍

[0002]由于美观、便捷以及利于清洁等优点，以高分子材料制成的壳状牙齿矫治器越来越受欢迎。
[0003]壳状牙齿矫治器的一种设计和制作方法是，在与某一矫治步的目标牙齿布局相吻合的牙齿模型上，将经加热软化的高分子膜片材料压膜形成该矫治步的壳状牙齿矫治器，其为一体的壳状，形成容纳牙齿的空腔。当该壳状牙齿矫治器佩戴于患者牙齿上时，由于患者当前牙齿布局与所述目标牙齿布局之间存在差异，将导致所述壳状牙齿矫治器发生弹性变形，相应地，发生弹性变形的壳状牙齿矫治器在对应的牙齿上施加弹性力，以将患者牙齿移动到所述目标牙齿布局。图1示意性地展示了壳状牙齿矫治器11和对应的牙列13。
[0004]本申请的专利技术人认为，这种壳状牙齿矫治器的设计仍停留在几何设计阶段，缺乏对牙齿在矫治过程中受力情况的分析，尤其缺乏对受力状态下牙齿移动的验证。因此，这种方案可能导致以下问题：(1)单步矫治后牙齿的真实移动位置与设计的位置不一致。目前的一种方案是，将上一矫治步牙齿的设计位姿(即目标位姿)作为下一矫治步排牙设计的输入(即初始位姿)，造成每一矫治步产生的设计位移量与真实位移量的偏差逐步累积。当该偏差累积到一定程度后，会严重影响壳状牙齿矫治器矫治能力的表达。(2)由于排牙设计不考虑壳状牙齿矫治器的力学性能，设计过程中缺乏对牙齿施力的验证，因此，无法完全规避诸如矫治施力过大及施力无法实现等风险。
[0005]为了克服以上问题，出现了一种将牙齿矫治力系纳入考虑的壳状牙齿矫治器的设计方法，其通过改变牙齿移动路径使牙齿受力达到预期。为了满足力学性能，医生在考虑分步时不得不在咬合关系、过程控制等方面进行妥协，这使得临床治疗方案受到限制。
[0006]因此，有必要提供一种新的壳状牙齿矫治器的设计和制作方法，以解决上述问题。

技术实现思路

[0007]本申请的一方面提供了一种计算机执行的产生第一矫治步的壳状牙齿矫治器设计方案的方法，其包括：基于所述第一矫治步的前一矫治步的初始牙齿布局以及壳状牙齿矫治器设计方案，计算所述前一矫治步所能达成的第一牙齿布局；获取所述第一矫治步的壳状牙齿矫治器的第一设计方案，并计算所述第一设计方案的壳状牙齿矫治器佩戴于处于所述第一牙齿布局的患者牙齿上时施加的力系，记为参考力系；基于第二牙齿布局和所述第一牙齿布局计算得到理想力系，所述理想力系是将所述患者牙齿从所述第一牙齿布局重新定位到所述第二牙齿布局，要求壳状牙齿矫治器佩戴于处于所述第一牙齿布局的所述牙齿上时施加的力系，其中，所述第二牙齿布局是所述第一矫治步在矫治方案中的目标牙齿布局；以所述理想力系为目标，基于给定的条件，计算得到优化力系；以及根据所述参考力系和所述优化力系之差修改所述第一设计方案，得到第二设计方案。
[0008]在一些实施方式中，所述力系是静态力系。
[0009]在一些实施方式中，所述给定的条件包括以下之一：(1)在给定材料和厚度的情况下，壳状牙齿矫治器所能实现的矫治力极限值；(2)矫治要求；(3)支抗牙受力极限；以及(4)以上的任意组合。
[0010]在一些实施方式中，所述矫治要求包括以下至少之一：控根要求以及垂直向控制要求。
[0011]在一些实施方式中，修改所述第一设计方案的手段包括以下之一：调整设计量、局部修形、增加点施力结构、局部增厚、局部改性、增加加强筋以及以上的任意组合。
[0012]在一些实施方式中，所述第一设计方案是基于所述第二牙齿布局产生。
[0013]在一些实施方式中，所述第一设计方案的壳状牙齿矫治器的容纳牙齿的空腔的几何形态与处于所述第二牙齿布局的所述牙齿相吻合。
[0014]在一些实施方式中，对所述第一设计方案进行修改以获得所述第二设计方案的过程是以修改后设计方案的力系与所述优化力系各载荷之差的平方和最小为目标函数的迭代过程。
[0015]在一些实施方式中，所述迭代是在给定每一颗牙在每一自由度的边界约束的基础上进行。
[0016]在一些实施方式中，所述迭代是采用顺序最小二乘编程方法进行求解。
[0017]本申请的又一方面提供了一种壳状牙齿矫治器的制作方法，其包括：利用所述第二设计方案控制设备制作壳状牙齿矫治器。
附图说明
[0018]以下将结合附图及其详细描述对本申请的上述及其他特征作进一步说明。应当理解的是，这些附图仅示出了根据本申请的若干示例性的实施方式，因此不应被视为是对本申请保护范围的限制。除非特别指出，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。
[0019]图1示意性地展示了壳状牙齿矫治器和对应的牙列。
[0020]图2为本申请一个实施例中的壳状牙齿矫治器的制作方法的示意性流程图。
具体实施方式
[0021]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之目的，并非意图限制本申请的保护范围。在本申请的启示下，本领域技术人员能够理解，可以采用许多其他实施方式，并且可以对所描述实施方式做出各种改变，而不背离本申请的主旨和保护范围。应当理解的是，在此说明并图示的本申请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，这些不同配置都在本申请的保护范围之内。
[0022]利用壳状牙齿矫治器的牙科正畸治疗，是按秩序佩戴多个逐次的壳状牙齿矫治器，以将患者牙齿从原始布局逐次地重新定位到第一中间布局、第二中间布局
……
最后中间布局直至目标布局。
[0023]为了克服现有的壳状牙齿矫治器的设计方法所存在的不足之处，本申请的一方面
提供了一种新的壳状牙齿矫治器的设计和制作方法。以两个连续的矫治步的壳状牙齿矫治器为例，即用于将牙齿从第一牙齿布局重新定位到第二牙齿布局的第一壳状牙齿矫治器，以及用于将所述牙齿从所述第二牙齿布局重新定位到第三牙齿布局的第二壳状牙齿矫治器，其中，所述第一牙齿布局、第二牙齿布局及第三牙齿布局为逐次的牙齿布局。在一个实施例中，可以利用以下方法产生所述两个连续的矫治步的壳状牙齿矫治器的设计方案。
[0024]首先，基于所述第一牙齿布局和第二牙齿布局产生所述第一壳状牙齿矫治器的原始设计方案。接着，计算得到从所述第一牙齿布局到所述第二牙齿布局所需的第一理想力系，所述第一壳状牙齿矫治器的原始设计方案所能达成的第一参考力系，以及第一优化力系(以所述第一理想力系为目标，基于给定条件计算得到)。然后，根据所述第一优化力系与第一参考力系之差，基于所述第一壳状牙齿矫治器的原始设计方案，产生所述第一壳状牙齿矫治器的优化设计方案。接着，计算所述第一壳状牙齿矫治器的优化设计方案所能达成的第四牙齿布局，其中，该第四布局可能与所述第二布局不同。然后，基于所述第四牙齿布局和第三牙齿布局重复以上操作，获得所述第二壳状牙齿矫治器的优化设计方案。最后，利用所述第一和第二壳状牙齿矫治器的优化设计方案本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种计算机执行的产生第一矫治步的壳状牙齿矫治器设计方案的方法，其包括：基于所述第一矫治步的前一矫治步的初始牙齿布局以及壳状牙齿矫治器设计方案，计算所述前一矫治步所能达成的第一牙齿布局；获取所述第一矫治步的壳状牙齿矫治器的第一设计方案，并计算所述第一设计方案的壳状牙齿矫治器佩戴于处于所述第一牙齿布局的患者牙齿上时施加的力系，记为参考力系；基于第二牙齿布局和所述第一牙齿布局计算得到理想力系，所述理想力系是将所述患者牙齿从所述第一牙齿布局重新定位到所述第二牙齿布局，要求壳状牙齿矫治器佩戴于处于所述第一牙齿布局的所述牙齿上时施加的力系，其中，所述第二牙齿布局是所述第一矫治步在矫治方案中的目标牙齿布局；以所述理想力系为目标，基于给定的条件，计算得到优化力系；以及根据所述参考力系和所述优化力系之差修改所述第一设计方案，得到第二设计方案。2.如权利要求1所述的产生壳状牙齿矫治器设计方案的方法，其特征在于，所述力系是静态力系。3.如权利要求1所述的产生壳状牙齿矫治器设计方案的方法，其特征在于，所述给定的条件包括以下之一：(1)在给定材料和厚度的情况下，壳状牙齿矫治器所能实现的矫治力极限值；(2)矫治要求；(3)支抗牙受力极限；以及(4)以上的任意组合。4.如权利要求3所述的产生壳状牙齿矫治器设计方案的方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：周可拓，郑轶刊，黄雷，
申请(专利权)人：无锡时代天使医疗器械科技有限公司，
类型：发明
国别省市：