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CN113749797B - 一种非均匀厚度的隐形矫治器及其设计方法 - Google Patents

一种非均匀厚度的隐形矫治器及其设计方法 Download PDF

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CN113749797B
CN113749797B CN202111055969.5A CN202111055969A CN113749797B CN 113749797 B CN113749797 B CN 113749797B CN 202111055969 A CN202111055969 A CN 202111055969A CN 113749797 B CN113749797 B CN 113749797B
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    • A61C7/002—Orthodontic computer assisted systems
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Abstract

一种非均匀厚度的隐形矫治器，包括上颌牙套和下颌牙套；所述上颌牙套和下颌牙套之间设有调
Figure DDA0003254615960000011
体，调
Figure DDA0003254615960000012
体上下两侧分别形成有与上颌牙套相适配的上配合槽，和与下颌牙套相适配的下配合槽；所述上颌牙套与上配合槽紧密贴合，下颌牙套与下配合槽紧密贴合；与现有技术相比，通过对扭转力矩大的区域进行加厚，可以获得非均匀厚度的牙套，达到精确控制施力位置及大小的目的，同时将磨耗的牙齿与对应牙套内表面有一定距离，可以为磨耗的牙齿提供伸长移动的空间，使上下牙间形成吻合、协调、稳定的咬合接触关系，实现了矫正牙齿与调整咬合关系同时进行的功能。

Description

一种非均匀厚度的隐形矫治器及其设计方法
技术领域
本发明涉及医疗技术及器械领域，具体涉及一种非均匀厚度的隐形矫治器及其设计方法。
背景技术
牙齿磨耗为口腔科常见疾病，指由于机械摩擦作用导致牙体硬组织渐进性丧失而造成咬合面间隙。随着年龄增长，牙齿咬合面与邻面因咀嚼作用会发生不可避免的生理性硬组织损耗。牙齿磨耗是老年人常见的牙体病变,可导致牙齿过敏、牙髓损伤、垂直距离减低、颞颌关节病变等，所以重新恢复正常的生理功能，进行颌重建矫形修复是非常必要的。
利用Smith和Kmight提出的牙齿磨耗指数TWI分度法，进行咬合面评估：0级：无磨耗；Ⅰ级：面和切端少量釉质磨耗；Ⅱ级：釉质磨至牙本质暴露，其范围<1/3面表面积，切牙刚暴露牙本质；Ⅲ级：面牙本质暴露>1/3表面积，切端牙本质磨耗重，未露牙髓；Ⅳ级：已露牙髓或露出继发牙本质。
对于0、Ⅰ、Ⅱ级磨耗，咬合高度尚可，不需要咬合重建修复的患者，可以采取正畸治疗来改善牙列和颜面美观，达到牙、颌、面最佳的形态和功能效果，属于综合性正畸矫治。此时常用的是带托槽的矫治器，矫治器在口内时间过长，会加重口腔卫生负担，由于社会活动影响，患者矫治疗程比较敏感。
对于Ⅲ、Ⅳ级磨耗，可给病人制作垫。过去医生用银面制作垫，让病人进食时戴上，这样可以减少牙齿的磨耗，减轻病人症状，待症状缓解后再去除。但在调查中发现大部分患者不能坚持配戴垫，主要原因是由于银面易破损以及自我感觉不适。牙磨耗过重患者也可义齿修复治疗，根据过渡性义齿垫的最终垂直距离制作永久性修复体，制作烤瓷冠试戴两周后进行永久粘固。但临床上有部分患者因张口有限，采用常规取模技术难以获得全牙列及骨缺损区准确印模，制造的可摘局部义齿支架与口腔结构的契合度相对不理想，固位较差，影响患者咀嚼功能。
无托槽隐形矫治器是一种通过计算机辅助设计和制作的透明弹性材料活动矫正装置，具有美观、舒适、卫生等优点，患者使用方便，易于摘除，就诊时间大大减少，深受患者喜爱。隐形矫治器覆盖住牙齿的颌面从而起到保护屏障作用，可以减轻因夜磨牙习惯而引起的牙齿磨耗。
但现有隐形矫治器存在以下缺点：均匀厚度的隐形正畸膜片制作的矫治器在中切牙处的厚度比其余地方厚度更薄，导致该处的施力较小，随着矫治时间的推移，该处的实际移动量与设计的目标移动值之间的偏差越来越大，严重影响到牙套的矫正效率和佩戴体验，因此均匀厚度材料制作的矫治器在中切牙处施力不够成为业内的痛点之一；隐形矫治器无法提供牙齿轴向力且与牙齿贴合，从而无法使磨耗的牙齿伸长，因此无法仅通过隐形矫治器解决牙齿磨耗问题，取下隐形矫治器后，上下牙间仍无法形成吻合、协调、稳定的咬合接触关系；目前对牙列畸形且存在磨耗的患者，采用正畸与调颌分开进行，尚未发现具有正畸与调颌两种功能的口腔正畸隐形矫治器。
发明内容
本发明是为了克服上述现有技术中的缺陷，提供一种精确控制施力位置，制作精度高，生产工艺流程简便的非均匀厚度的隐形矫治器及其设计方法。
为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种非均匀厚度的隐形矫治器，包括上颌牙套和下颌牙套；所述上颌牙套和下颌牙套之间设有调
Figure BDA0003254615940000021
体，调/>
Figure BDA0003254615940000022
体上下两侧分别形成有与上颌牙套相适配的上配合槽，和与下颌牙套相适配的下配合槽；所述上颌牙套与上配合槽紧密贴合，下颌牙套与下配合槽紧密贴合。
作为本发明的一种优选方案，所述调
Figure BDA0003254615940000023
体中部形成有调/>
Figure BDA0003254615940000028
面，调/>
Figure BDA0003254615940000024
面位于上配合槽和下配合槽之间。
作为本发明的一种优选方案，所述调
Figure BDA0003254615940000025
体为长条状结构，且调/>
Figure BDA0003254615940000026
体包括内壁和外壁，上配合槽和下配合槽位于内壁和外壁之间。
作为本发明的一种优选方案，所述调
Figure BDA0003254615940000027
体设置于上颌牙套和下颌牙套的两侧。
作为本发明的一种优选方案，所述上颌牙套和下颌牙套为抽壳结构，抽壳厚度为0.6至0.8mm。
一种非均匀厚度的隐形矫治器的设计方法，包括以下步骤：
步骤A：通过口内扫描仪直接扫描获取患者口腔数据，对特殊病例进行CT扫描以得到患者颌骨和牙根数据；
步骤B：确定口腔三维模型的参数：将步骤A中获取的患者口腔数据输入正畸治疗排牙软件中，然后根据矫治器材料的力学性能确定矫治器提供的回复力；根据牙齿移动量和矫治器回复力确定单副矫治器的治疗周期，从而得到正畸治疗分阶段的牙列模型；或者参考患者的CT重建模型中的骨骼情况确定牙齿的移动量；
步骤C：矫治全牙列畸形的矫治器整体设计，提取所获取的分阶段的牙列模型的外表面，向牙列模型外围轮廓按预设厚度值抽壳，抽壳厚度值的范围为0.6至0.8mm，在需要扭转力矩大的区域进行加厚，获取扩展后的矫正器的基体模型，同时根据每颗牙齿不同的移动方向及移动量，计算所需的矫治力和力矩的大小和方向，并根据矫治器材料力学性能确定所需要的矫治器的结构或附件的形状和尺寸，并将局部结构与基本模型合并后得到矫治器的初步整体模型；
步骤D：矫治磨耗部位的矫治器局部结构设计，根据牙列磨耗的程度、息止
Figure BDA0003254615940000031
间隙的大小、以及/>
Figure BDA00032546159400000315
曲线的形状，确定咬合面下1/3应恢复的垂直高度及需要/>
Figure BDA0003254615940000032
重建的牙列。进行上下颌关系的记录，并转移咬和关系到/>
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架上，调出前伸和侧向裸导斜度，模拟下颌运动，使/>
Figure BDA0003254615940000034
架作各种/>
Figure BDA0003254615940000035
运动，检查/>
Figure BDA00032546159400000316
间接触关系，确定牙调/>
Figure BDA00032546159400000317
的部位和范围，/>
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Figure BDA0003254615940000037
平面应恢复的位置；
步骤E：导入一系列调
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体放置在调/>
Figure BDA0003254615940000039
后的上颌牙套和下颌牙套的空隙中，使上颌牙套和下颌牙套与调/>
Figure BDA00032546159400000310
体完全贴合，然后将调/>
Figure BDA00032546159400000311
体与上颌牙套和下颌牙套做布尔运算，使调/>
Figure BDA00032546159400000312
体与上颌牙套和下颌牙套无重叠部分，再将布尔运算的结果外形优化后与下颌牙套合并，最后将得到的结果平滑处理；
步骤F：在布尔运算的数据下将下颌牙套内表面向外偏移，增加下磨牙与下颌牙套内表面的距离，获取上下牙咬合面之间的矫治器内表面；制作分阶段的牙列模型，再通过以上方法得到矫治器的精确整体模型；
步骤G：将步骤F中所得到的数据输入3D打印软件中，控制3D打印软件输出对应的加工程序，3D打印机通过利用高分材料，直接打印矫治器。
作为本发明的一种优选方案，所述步骤A中的特殊病例为牙列严重畸形患者。
作为本发明的一种优选方案，所述矫治器为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，步骤B中口腔三维模型的参数包括是否要拔除双尖牙、牙齿移动或旋转、支抗设计。
作为本发明的一种优选方案，所述步骤C中牙列模型的抽壳厚度值的范围为0.6至0.8mm。
作为本发明的一种优选方案，所述步骤E的调
Figure BDA00032546159400000313
体位于上颌牙套和下颌牙套的两侧，且调/>
Figure BDA00032546159400000314
体上下两侧分别形成有与上颌牙套相适配的上配合槽，和与下颌牙套相适配的下配合槽。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、通过对扭转力矩大的区域进行加厚，可以获得非均匀厚度的牙套，达到精确控制施力位置及大小的目的。
2、通过根据每颗牙齿不同的移动方向及移动量，计算所需的矫治力和力矩的大小和方向，使得戴上此牙套可以解决牙齿磨耗造成的所有牙齿咬合时不能同时接触的问题。
3、将磨耗的牙齿与对应牙套内表面有一定距离，可以为磨耗的牙齿提供伸长移动的空间，使上下牙间形成吻合、协调、稳定的咬合接触关系，实现了矫正牙齿与调整咬合关系同时进行的功能。
4、通过增材制造技术直接制作出隐形矫治器，减少了生产工艺流程、大幅度节约了人力物力、提高了制作精度、节省自然资源。
附图说明
图1是患者颌骨示意图；
图2是初步整体模型的俯视图；
图3是初步整体模型的侧视图；
图4是调
Figure BDA0003254615940000041
体的安装示意图；
图5是调
Figure BDA0003254615940000042
体的俯视图；
图6是调
Figure BDA0003254615940000043
体的侧视图；
图7是精准整体模型的俯视图；
图8是精准整体模型的侧视图；
图9是精准下牙套的内表面示意图；
图10是精准下牙套的外表面示意图；
附图标记：上颌牙套1，下颌牙套2，调
Figure BDA0003254615940000044
体3，调/>
Figure BDA0003254615940000045
面3-1，内壁3-2，外壁3-3，上配合槽3-4，下配合槽3-5，初步整体模型4，精确整体模型5，精准下牙套6。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例作详细说明。
如图1-10所示，一种非均匀厚度的隐形矫治器，包括上颌牙套1和下颌牙套2；所述上颌牙套1和下颌牙套2之间设有调
Figure BDA0003254615940000046
体3，调/>
Figure BDA0003254615940000047
体3上下两侧分别形成有与上颌牙套1相适配的上配合槽3-4，和与下颌牙套2相适配的下配合槽3-5；所述上颌牙套1与上配合槽3-4紧密贴合，下颌牙套2与下配合槽3-5紧密贴合。
上颌牙套1和下颌牙套2之间设有至少两个调
Figure BDA0003254615940000048
体3，上颌牙套1嵌入式设置于调/>
Figure BDA0003254615940000049
体3上部，下颌牙套2嵌入式设置于调/>
Figure BDA00032546159400000410
体3下部，调/>
Figure BDA00032546159400000411
体3通过包裹上颌牙套1和下颌牙套2设置，从而可实现对上颌牙套1和下颌牙套2的定位。
调
Figure BDA00032546159400000412
体3中部形成有调/>
Figure BDA00032546159400000413
面3-1，调/>
Figure BDA00032546159400000414
而3-1位于上配合槽3-4和下配合槽3-5之间，调/>
Figure BDA00032546159400000415
面3-1的根据实际需要进行设置，调/>
Figure BDA00032546159400000416
面3-1的厚度就是上颌牙套1和下颌牙套2之间的间隙，从而矫正上颌和下颌之间的间隙。
调
Figure BDA00032546159400000417
体3为长条状结构，且调/>
Figure BDA00032546159400000418
体3包括内壁3-2和外壁3-3，上配合槽3-4和下配合槽3-5位于内壁3-2和外壁3-3之间，调/>
Figure BDA00032546159400000419
体3沿着上颌牙套1和下颌牙套2的长度方向进行设置，调/>
Figure BDA00032546159400000420
体3设置于上颌牙套1和下颌牙套2的两侧，上颌牙套1和下颌牙套2为抽壳结构，抽壳厚度为0.6至0.8mm。
一种非均匀厚度的隐形矫治器的设计方法，包括以下步骤：
步骤A：通过口内扫描仪直接扫描获取患者口腔数据，对特殊病例进行CT扫描以得到患者颌骨和牙根数据，特殊病例如牙列严重畸形患者。
步骤B：确定口腔三维模型的参数：将步骤A中获取的患者口腔数据输入正畸治疗排牙软件中，正畸治疗排牙软件例如medit、SmartV2、autolign等，然后根据矫治器材料的力学性能确定矫治器提供的回复力；根据牙齿移动量和矫治器回复力确定单副矫治器的治疗周期，从而得到正畸治疗分阶段的牙列模型；特殊病例参考患者的CT重建模型中的骨骼情况确定牙齿的移动量，其中口腔三维模型的参数包括是否要拔除双尖牙、牙齿移动或旋转、支抗设计。
步骤C：矫治全牙列畸形的矫治器整体设计，提取所获取的分阶段的牙列模型的外表面，向牙列模型外围轮廓按预设厚度值抽壳，抽壳厚度值的范围为0.6至0.8mm，在需要扭转力矩大的区域进行加厚，获取扩展后的矫正器的基体模型，同时根据每颗牙齿不同的移动方向及移动量，计算所需的矫治力和力矩的大小和方向，并根据矫治器材料力学性能确定所需要的矫治器的结构或附件的形状和尺寸，并将局部结构与基本模型合并后得到矫治器的初步整体模型4。
此时得到的初步整体模型4包括初步上颌牙套和初步下颌牙套。
步骤D：矫治磨耗部位的矫治器局部结构设计，根据牙列磨耗的程度、息止
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体3与上颌牙套1和下颌牙套2无重叠部分，再将布尔运算的结果外形优化后与下颌牙套2合并，最后将得到的结果平滑处理。
调
Figure BDA00032546159400000514
体3位于上颌牙套1和下颌牙套2的两侧，且调/>
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Figure BDA00032546159400000516
体3的作用下可将上颌牙套1和下颌牙套2进行调平，便于进一步对上颌牙套1和下颌牙套2进行优化处理。
步骤F：在布尔运算的数据下将下颌牙套2内表面向外偏移，增加下磨牙与下颌牙套2内表面的距离，使得磨耗的牙齿与对应牙套内表面有一定距离，可以为磨耗的牙齿提供伸长移动的空间，使上下牙间形成吻合、协调、稳定的咬合接触关系，实现了矫正牙齿与调整咬合关系同时进行的功能，通geomagic软件获取上下牙咬合面之间的矫治器内表面；制作分阶段的牙列模型，再通过以上方法得到矫治器的精确整体模型5。
此时得到的精确整体模型5包括精确上颌牙套和精确下颌牙套。
步骤G：将步骤F中所得到的数据输入3D打印软件中，控制3D打印软件输出对应的加工程序，3D打印机通过利用高分材料，直接打印矫治器，矫治器为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，使得矫治器为透明结构。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现；因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
尽管本文较多地使用了图中附图标记：上颌牙套1，下颌牙套2，调
Figure BDA0003254615940000061
体3，调/>
Figure BDA0003254615940000062
面3-1，内壁3-2，外壁3-3，上配合槽3-4，下配合槽3-5，初步整体模型4，精确整体模型5，精准下牙套6等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种非均匀厚度的隐形矫治器的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A：通过口内扫描仪直接扫描获取患者口腔数据，对特殊病例进行CT扫描以得到患者颌骨和牙根数据；
步骤B：确定口腔三维模型的参数：将步骤A中获取的患者口腔数据输入正畸治疗排牙软件中，然后根据矫治器材料的力学性能确定矫治器提供的回复力；根据牙齿移动量和矫治器回复力确定单副矫治器的治疗周期，从而得到正畸治疗分阶段的牙列模型；或者参考患者的CT重建模型中的骨骼情况确定牙齿的移动量；
步骤C：矫治全牙列畸形的矫治器整体设计，提取所获取的分阶段的牙列模型的外表面，向牙列模型外围轮廓按预设厚度值抽壳，在需要扭转力矩大的区域进行加厚，获取扩展后的矫正器的基体模型，同时根据每颗牙齿不同的移动方向及移动量，计算所需的矫治力和力矩的大小和方向，并根据矫治器材料力学性能确定所需要的矫治器的结构或附件的形状和尺寸，并将局部结构与基本模型合并后得到矫治器的初步整体模型(4)；
步骤D：矫治磨耗部位的矫治器局部结构设计，根据牙列磨耗的程度、息止
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间隙的大小、以及/>
Figure QLYQS_5
曲线的形状，确定咬合面下1/3应恢复的垂直高度及需要/>
Figure QLYQS_6
重建的牙列；进行上下颌关系的记录，并转移咬和关系到/>
Figure QLYQS_3
架上，调出前伸和侧向裸导斜度，模拟下颌运动，使
Figure QLYQS_8
架作各种/>
Figure QLYQS_9
运动，检查/>
Figure QLYQS_10
间接触关系，确定牙调/>
Figure QLYQS_1
的部位和范围，/>
Figure QLYQS_4
曲线及/>
Figure QLYQS_7
平面应恢复的位置；
步骤E：导入一系列调
Figure QLYQS_11
体(3)放置在调/>
Figure QLYQS_12
后的上颌牙套(1)和下颌牙套(2)的空隙中，使上颌牙套(1)和下颌牙套(2)与调/>
Figure QLYQS_13
体(3)完全贴合，然后将调/>
Figure QLYQS_14
体(3)与上颌牙套(1)和下颌牙套(2)做布尔运算，使调/>
Figure QLYQS_15
体(3)与上颌牙套(1)和下颌牙套(2)无重叠部分，再将布尔运算的结果外形优化后与下颌牙套(2)合并，最后将得到的结果平滑处理；步骤F：在布尔运算的数据下将下颌牙套(2)内表面向外偏移，增加下磨牙与下颌牙套(2)内表面的距离，获取上下牙咬合面之间的矫治器内表面；制作分阶段的牙列模型，再通过以上方法得到矫治器的精确整体模型(5)；
步骤G：将步骤F中所得到的数据输入3D打印软件中，控制3D打印软件输出对应的加工程序，3D打印机通过利用高分材料，直接打印矫治器。
2.根据权利要求1所述的一种非均匀厚度的隐形矫治器的设计方法，其特征在于，所述步骤A中的特殊病例为牙列严重畸形患者。
3.根据权利要求1所述的一种非均匀厚度的隐形矫治器的设计方法，其特征在于，所述矫治器为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，步骤B中口腔三维模型的参数包括是否要拔除双尖牙、牙齿移动或旋转、支抗设计。
4.根据权利要求1所述的一种非均匀厚度的隐形矫治器的设计方法，其特征在于，所述步骤C中牙列模型的抽壳厚度值的范围为0.6至0.8mm。
5.根据权利要求1所述的一种非均匀厚度的隐形矫治器的设计方法，其特征在于，所述步骤E的调
Figure QLYQS_16
体(3)位于上颌牙套(1)和下颌牙套(2)的两侧，且调/>
Figure QLYQS_17
体(3)上下两侧分别形成有与上颌牙套(1)相适配的上配合槽(3-4)，和与下颌牙套(2)相适配的下配合槽(3-5)。
6.一种非均匀厚度的隐形矫治器，基于权利要求1-5任一项所述的一种非均匀厚度的隐形矫治器的设计方法，包括上颌牙套(1)和下颌牙套(2)；其特征在于，所述上颌牙套(1)和下颌牙套(2)之间设有调
Figure QLYQS_18
体(3)，调/>
Figure QLYQS_19
体(3)上下两侧分别形成有与上颌牙套(1)相适配的上配合槽(3-4)，和与下颌牙套(2)相适配的下配合槽(3-5)；所述上颌牙套(1)与上配合槽(3-4)紧密贴合，下颌牙套(2)与下配合槽(3-5)紧密贴合。
7.根据权利要求6所述的一种非均匀厚度的隐形矫治器，其特征在于，所述调
Figure QLYQS_20
体(3)中部形成有调/>
Figure QLYQS_21
面(3-1)，调/>
Figure QLYQS_22
面(3-1)位于上配合槽(3-4)和下配合槽(3-5)之间。
8.根据权利要求6所述的一种非均匀厚度的隐形矫治器，其特征在于，所述调
Figure QLYQS_23
体(3)为长条状结构，且调/>
Figure QLYQS_24
体(3)包括内壁(3-2)和外壁(3-3)，上配合槽(3-4)和下配合槽(3-5)位于内壁(3-2)和外壁(3-3)之间。
9.根据权利要求6所述的一种非均匀厚度的隐形矫治器，其特征在于，所述调
Figure QLYQS_25
体(3)设置于上颌牙套(1)和下颌牙套(2)的两侧。
10.根据权利要求6所述的一种非均匀厚度的隐形矫治器，其特征在于，所述上颌牙套(1)和下颌牙套(2)为抽壳结构，抽壳厚度为0.6至0.8mm。
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