適用于混合牙列的牙齒矯治系統(tǒng)及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及口腔臨床正畸領(lǐng)域，具體來說，本發(fā)明涉及一種制造牙齒矯治器系統(tǒng)的方法以及根據(jù)所述方法所制造的牙齒矯治器系統(tǒng)，以用于矯治混合牙列。
【背景技術(shù)】
[0002]牙頜畸形是口腔三大疾病之一，有很高的患病率。傳統(tǒng)的牙頜畸形矯治方法多采用粘接在牙齒上的固定托槽矯治器，其缺點(diǎn)是鋼絲外露，影響美觀；同時(shí)，由于矯治器長期粘接在牙齒上，整個(gè)矯治過程中不能取下，口腔衛(wèi)生很難得到很好地維護(hù)，容易滋生菌斑導(dǎo)致牙齒脫礦、變色；而且矯治過程中醫(yī)生必須定期手動(dòng)不斷調(diào)節(jié)矯治器，矯治過程復(fù)雜、時(shí)間長，而且矯治的效果在很大程度上依賴于醫(yī)生的技術(shù)水平。
[0003]相對(duì)于傳統(tǒng)的固定托槽矯治技術(shù)而言，新型的隱形矯治技術(shù)不需要托槽和鋼絲，而是采用一系列隱形矯治器。這種隱形矯治器由安全的彈性透明高分子材料制成，使矯治過程幾乎在旁人無察覺中完成，不會(huì)影響日常生活和社交；由于患者可以自行摘戴，口腔衛(wèi)生可以正常維護(hù)；同時(shí)，由于沒有了粘結(jié)托槽、調(diào)整弓絲的繁瑣步驟，使得臨床操作大大簡化，整個(gè)矯治過程省時(shí)又省力。因此，目前無托槽隱形矯治方法為越來越多的人所采用。
[0004]目前開發(fā)的不管是固定矯治器還是隱形矯治器，基本都只適用于恒牙全部萌出后進(jìn)行校正的情況。但是，牙齒全部萌出后，牙列的擁擠或者排列不齊情況已經(jīng)成型，在這一階段再進(jìn)行牙齒矯正的話，耗時(shí)耗力，而且效果也不好。
[0005]因此，業(yè)內(nèi)急需一種適合用于矯治混合牙列(即包括已萌牙也包括未萌牙的牙列)的牙齒矯治器以及制作該牙齒矯治器的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]因此，本發(fā)明提出了一種適用于混合牙列的牙齒矯治系統(tǒng)以及其制造方法，從而適用于矯治任何年齡的牙齒，尤其適用于矯治在口腔中同時(shí)存在乳牙及或恒牙，或者乳牙和恒牙正在萌出時(shí)的換牙期的青少年牙列。
[0007]相應(yīng)地，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種制造適用于混合牙列的牙齒矯治系統(tǒng)的方法，其包括以下步驟:構(gòu)建代表原始牙齒狀態(tài)的原始牙列數(shù)字模型，所述原始牙齒狀態(tài)包括至少一個(gè)未萌牙；為所述原始牙齒狀態(tài)中的每一個(gè)未萌牙，獲取相應(yīng)的萌出牙標(biāo)準(zhǔn)模型以得到混合牙列數(shù)字模型；根據(jù)所述混合牙列數(shù)字模型產(chǎn)生一系列目標(biāo)牙列數(shù)字模型；以及根據(jù)上述產(chǎn)生的一系列目標(biāo)牙列數(shù)字模型制造牙齒矯治器。
[0008]在一種實(shí)施方式中，所述構(gòu)建原始牙列數(shù)字模型的步驟包括對(duì)患者牙齒的三維模型進(jìn)行掃描。
[0009]其中，所述獲取萌出牙標(biāo)準(zhǔn)模型的步驟包括:檢索數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的萌出牙標(biāo)準(zhǔn)模型集，以選擇與原始牙齒狀態(tài)中的未萌牙相對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)萌出牙標(biāo)準(zhǔn)模型；以及將所選擇的萌出牙標(biāo)準(zhǔn)模型加入到原始牙列數(shù)字模型，以得到混合牙列數(shù)字模型。
[0010]優(yōu)選的，所述萌出牙標(biāo)準(zhǔn)模型集為根據(jù)恒牙的牙齒平均解剖形狀和尺寸所制備的32個(gè)恒牙牙冠的數(shù)字模型的集合。
[0011]作為替換的，所述萌出牙標(biāo)準(zhǔn)模型集為根據(jù)恒牙的牙齒平均解剖形狀和尺寸所制備的32個(gè)恒牙牙冠的數(shù)字模型的集合的子集。
[0012]在一種實(shí)施方式中，上述方法還包括:根據(jù)所述混合牙列數(shù)字模型，向用戶顯示可視的混合牙列模型的影像。其中，在所述可視的混合牙列模型的影像中，萌出牙的影像為半透明的。而且，所述未萌牙的原始影像和所述萌出牙影像同時(shí)可視，使得用戶能查看所述萌出牙影像和未萌牙原始影像的對(duì)比。
[0013]并且，在一種實(shí)施方式中，在選擇所述至少一個(gè)萌出牙標(biāo)準(zhǔn)模型后，調(diào)整所選擇的萌出牙標(biāo)準(zhǔn)模型的參數(shù)，再將調(diào)整參數(shù)后的萌出牙模型加入到原始牙列數(shù)字模型中以得到混合牙列數(shù)字模型。
[0014]作為替換的，在另一種實(shí)施方式中，在將所選擇的萌出牙標(biāo)準(zhǔn)模型加入到原始牙列數(shù)字模型后，調(diào)整所加入的萌出牙標(biāo)準(zhǔn)模型的參數(shù)，以得到混合牙列數(shù)字模型。
[0015]優(yōu)選的，所述參數(shù)包括位置、尺寸、牙體特征、生長速度以及與鄰牙的隨動(dòng)關(guān)系中的至少一種。且所述調(diào)整包括人工手動(dòng)調(diào)整和/或計(jì)算機(jī)自動(dòng)調(diào)整。
[0016]在一種實(shí)施方式中，所述產(chǎn)生一系列目標(biāo)牙列數(shù)字模型的步驟包括:基于所述混合牙列數(shù)字模型，確定參考曲線，并且設(shè)置矯治參數(shù)，按照空間搜索法產(chǎn)生一系列目標(biāo)牙列數(shù)字模型，且所述一系列目標(biāo)牙列數(shù)字模型中的每一個(gè)對(duì)應(yīng)于每一個(gè)矯治步驟中的目標(biāo)牙齒狀態(tài)。
[0017]優(yōu)選的，所述參考曲線是基于所述混合牙列數(shù)字模型的基礎(chǔ)牙弓曲線而確定的目標(biāo)牙弓曲線。
[0018]優(yōu)選的，所述矯治參數(shù)是從以下參數(shù)組中選擇的一項(xiàng)或多項(xiàng)參數(shù):矯治引導(dǎo)牙；用于產(chǎn)生一組虛擬模型所需的矯治步驟的數(shù)量，在每一矯治步驟中需要移動(dòng)的牙齒，在每一矯治步驟中牙齒的移動(dòng)方向和移動(dòng)量，以及需要去釉的牙齒以及去釉量。
[0019]在一種實(shí)施方式中，所述按照空間搜索法產(chǎn)生一系列目標(biāo)牙列數(shù)字模型的步驟包括由計(jì)算機(jī)基于所述參考曲線和矯治參數(shù)，按照碰撞避讓算法或間隙預(yù)留算法逐步生成所述一系列目標(biāo)牙列數(shù)字模型。而且，在所述按照碰撞避讓算法或間隙預(yù)留算法生成一系列目標(biāo)牙列數(shù)字模型中，利用碰撞避讓算法或者間隙預(yù)留算法檢測(cè)所述至少一個(gè)萌出牙與相鄰牙齒的碰撞值或間隙值，并且根據(jù)所述檢測(cè)到的碰撞值或間隙值，獲取所述萌出牙與相鄰牙齒的間隙值，以確定所述萌出牙在每一個(gè)目標(biāo)牙列數(shù)字模型中的隨動(dòng)形態(tài)。其中，所述確定萌出牙在每一個(gè)目標(biāo)牙列數(shù)字模型中的隨動(dòng)形態(tài)包括:確定所述萌出牙在每一個(gè)目標(biāo)牙列數(shù)字模型中的縮放值和縮放方向。
[0020]在一種實(shí)施方式中，所述制造牙齒矯治器的步驟包括:根據(jù)所述一系列目標(biāo)牙列數(shù)字模型，控制一制造設(shè)備以制造一系列的牙齒矯治器的陽模，所述牙齒矯治器的陽模包括預(yù)測(cè)的萌出牙；以及基于所述牙齒矯治器的陽模制造所述矯治器。其中，所述制造設(shè)備利用快速成型處理，根據(jù)所述目標(biāo)牙列數(shù)字模型制造牙齒矯治器的陽模。
[0021]在另一種實(shí)施方式中，所述制造牙齒矯治器的步驟包括:根據(jù)所述一系列目標(biāo)牙列數(shù)字模型，確定相應(yīng)的牙齒矯治器的數(shù)字模型，以及將所述牙齒矯治器的數(shù)字模型傳送至制造設(shè)備，以根據(jù)所述牙齒矯治器的數(shù)字模型直接形成牙齒矯治器。其中，所述制造設(shè)備利用快速成型處理，根據(jù)所述牙齒矯治器的數(shù)字模型直接形成牙齒矯治器。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，還提供了一種適用于混合牙列的牙齒矯治系統(tǒng)，其包括:一系列牙齒矯治器，這些牙齒矯治器具有選定幾何形狀的將牙齒從原始牙齒狀態(tài)逐次定位到一系列目標(biāo)牙齒狀態(tài)的容納牙齒的空腔，所述原始牙齒狀態(tài)包括至少一個(gè)未萌牙；其中，所述牙齒矯治器的形狀設(shè)計(jì)為能容納至少一個(gè)萌出牙，所述每一個(gè)萌出牙分別與所述原始牙齒狀態(tài)中的每一個(gè)未萌牙相對(duì)應(yīng)。
[0023]在一種實(shí)施方式中，所述系統(tǒng)包括至少20個(gè)牙齒矯治器。
[0024]在一種實(shí)施方式中，所述牙齒矯治器由具有彈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]根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，還提供了一種由以下步驟制造的適用于混合牙列的牙齒矯治系統(tǒng):構(gòu)建代表原始牙齒狀態(tài)的原始牙列數(shù)字模型，所述原始牙齒狀態(tài)包括至少一個(gè)未萌牙；為所述原始牙齒狀態(tài)中的每一個(gè)未萌牙，獲取相應(yīng)的萌出牙標(biāo)準(zhǔn)模型以得到混合牙列數(shù)字模型；根據(jù)所述混合牙列數(shù)字模型產(chǎn)生一系列目標(biāo)牙列數(shù)字模型；以及根據(jù)上述產(chǎn)生的一系列目標(biāo)牙列數(shù)字模型制造牙齒矯治器。
[0026]通過上面所述的牙齒矯治系統(tǒng)及其制造方法，能用于矯治包括已萌牙(普通牙)和未萌牙的混合牙列，從而使得在青少年生長發(fā)育階段就能提供牙齒矯正，使得在矯正以萌牙的同時(shí)，在未萌牙還沒萌出或者正在萌出時(shí)就能合理引導(dǎo)其的生長方向，并且為未萌牙的生長預(yù)留空間，使得整個(gè)矯治過程能省時(shí)省力，事半功倍。
[0027]具體而言，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0028]1、通過合理預(yù)測(cè)并模擬未萌牙萌出后的形狀、尺寸以及生長速度，使得用于每一個(gè)矯治步驟的矯治器能夠最大程度地容納牙齒形態(tài)，從而達(dá)到最佳矯治效果；
[0029]2、通過用和未萌牙相對(duì)應(yīng)的預(yù)測(cè)性萌出牙來代替未萌牙設(shè)計(jì)矯治器，從而能盡早打開牙齒萌出通道，為未萌牙的萌出預(yù)留足夠空間，使得其順利萌出；以及
[0030]3、通過在青少年萌牙階段實(shí)現(xiàn)青少年錯(cuò)頜畸形的矯治，不僅提供了最佳矯治效果，而且還縮短了矯治周期。
【附圖說明】
[0031]本發(fā)明的上述及其他特征將通過下面結(jié)合附圖及其詳細(xì)描述作進(jìn)一步說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，這些附圖僅示出了根據(jù)本發(fā)明的若干示例性的實(shí)施方式，因此不應(yīng)被視為是對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。除非特別說明，附圖不必是成比例的，并且其中類似的標(biāo)號(hào)表示類似的部件。
[0032]圖1示出了恒牙的標(biāo)準(zhǔn)牙位圖；
[0033]圖2示出了下頜尖牙的標(biāo)準(zhǔn)形狀和大?。?br>[0034]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的制造適用于混合牙列的牙齒矯治系統(tǒng)的方法的流程圖；
[0035]圖4A-4D示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的計(jì)算機(jī)上顯示的牙列模型的影像；
[0036]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的單顆牙齒的坐標(biāo)系示意圖；以及
[0037]圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的加工隱形矯治器的形象化過程。
【具體實(shí)施方式】
[0038]以下的詳細(xì)描述中引用了構(gòu)成本說明書一部分的附圖。說明書和附圖所提及的示意性實(shí)施方式僅僅出于是說明性的目的，并非意圖限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，也可以采用許多其他的實(shí)施方式，并且可以對(duì)所描述實(shí)施方式做出各種改變，而不背離本發(fā)明的主旨和保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)理解的是，在此說明并圖示的本發(fā)明的各個(gè)方面可以按照很多不同的配置來布置、替換、組合、分離和設(shè)計(jì)，這些不同配置都包含在本發(fā)明中。
[0039]一般而言，人的一生有兩副牙，即乳牙和恒牙。乳牙一般在恒牙萌出前自行脫落，謂之換牙。各乳牙自行脫落被恒牙替換的時(shí)間也就是相應(yīng)恒牙萌出的時(shí)間。其中乳中切牙在6歲被恒牙中切牙替換；乳側(cè)切牙在7歲被恒牙側(cè)切牙替換；而乳尖牙9歲被恒牙尖牙替換；而第一乳磨牙則在10歲被恒牙第一前磨牙替換；而第二乳磨牙將在10歲被恒牙第二前磨牙替換。
[0040]因此，大多數(shù)的人，約在六歲左右，第一恒磨牙萌出，此時(shí)為混合牙列期的開始。大約到12歲左右乳牙全部被恒牙所替換，則混合牙列期結(jié)束。乳齒列共20顆乳牙，所以恒齒列的32顆牙齒中，有20顆恒牙為乳牙繼生齒，用以替換乳牙。剩余的12顆則一生只萌發(fā)一次，其中第一磨牙因大多在六歲萌出，故又有「六齡齒」之稱。第三磨牙有退化趨勢(shì)，有人有阻生或先天缺失，恒牙數(shù)可在28?32個(gè)之間。恒牙按形態(tài)功能的不同分為切牙、尖牙、雙尖牙、磨牙。
[0041]所以青少年約有5-7年的時(shí)間處于換牙期，即混合牙列期。一旦超過了這一時(shí)期，則牙齒位置和形態(tài)基本固定，再進(jìn)行牙齒矯正的話就會(huì)難度加大。所以本發(fā)明提出了一