CN105266905B - 适用于混合牙列的牙齿矫治系统及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种适用于混合牙列的牙齿矫治系统以及制造该牙齿矫治系统的方法，其中该方法包括以下步骤：构建代表原始牙齿状态的原始牙列数字模型，所述原始牙齿状态包括至少一个未萌牙；为所述原始牙齿状态中的每一个未萌牙，获取相应的萌出牙标准模型，以得到混合牙列数字模型；根据所述混合牙列数字模型产生一系列目标牙列数字模型；以及根据上述产生的一系列目标牙列数字模型制造牙齿矫治器。本发明的牙齿矫治系统能校正任何年龄段患者的牙齿，尤其适用于口腔内同时存在乳牙和恒牙的换牙期青少年患者。

Description

适用于混合牙列的牙齿矫治系统及其制造方法

技术领域

本发明总体上涉及口腔临床正畸领域，具体来说，本发明涉及一种制造牙齿矫治器系统的方法以及根据所述方法所制造的牙齿矫治器系统，以用于矫治混合牙列。

背景技术

牙颌畸形是口腔三大疾病之一，有很高的患病率。传统的牙颌畸形矫治方法多采用粘接在牙齿上的固定托槽矫治器，其缺点是钢丝外露，影响美观；同时，由于矫治器长期粘接在牙齿上，整个矫治过程中不能取下，口腔卫生很难得到很好地维护，容易滋生菌斑导致牙齿脱矿、变色；而且矫治过程中医生必须定期手动不断调节矫治器，矫治过程复杂、时间长，而且矫治的效果在很大程度上依赖于医生的技术水平。

相对于传统的固定托槽矫治技术而言，新型的隐形矫治技术不需要托槽和钢丝，而是采用一系列隐形矫治器。这种隐形矫治器由安全的弹性透明高分子材料制成，使矫治过程几乎在旁人无察觉中完成，不会影响日常生活和社交；由于患者可以自行摘戴，口腔卫生可以正常维护；同时，由于没有了粘结托槽、调整弓丝的繁琐步骤，使得临床操作大大简化，整个矫治过程省时又省力。因此，目前无托槽隐形矫治方法为越来越多的人所采用。

目前开发的不管是固定矫治器还是隐形矫治器，基本都只适用于恒牙全部萌出后进行校正的情况。但是，牙齿全部萌出后，牙列的拥挤或者排列不齐情况已经成型，在这一阶段再进行牙齿矫正的话，耗时耗力，而且效果也不好。

因此，业内急需一种适合用于矫治混合牙列(即包括已萌牙也包括未萌牙的牙列)的牙齿矫治器以及制作该牙齿矫治器的方法。

发明内容

因此，本发明提出了一种适用于混合牙列的牙齿矫治系统以及其制造方法，从而适用于矫治任何年龄的牙齿，尤其适用于矫治在口腔中同时存在乳牙及或恒牙，或者乳牙和恒牙正在萌出时的换牙期的青少年牙列。

相应地，根据本发明的一个方面，提供了一种制造适用于混合牙列的牙齿矫治系统的方法，其包括以下步骤：构建代表原始牙齿状态的原始牙列数字模型，所述原始牙齿状态包括至少一个未萌牙；为所述原始牙齿状态中的每一个未萌牙，获取相应的萌出牙标准模型以得到混合牙列数字模型；根据所述混合牙列数字模型产生一系列目标牙列数字模型；以及根据上述产生的一系列目标牙列数字模型制造牙齿矫治器。

在一种实施方式中，所述构建原始牙列数字模型的步骤包括对患者牙齿的三维模型进行扫描。

其中，所述获取萌出牙标准模型的步骤包括：检索数据库中存储的萌出牙标准模型集，以选择与原始牙齿状态中的未萌牙相对应的至少一个萌出牙标准模型；以及将所选择的萌出牙标准模型加入到原始牙列数字模型，以得到混合牙列数字模型。

优选的，所述萌出牙标准模型集为根据恒牙的牙齿平均解剖形状和尺寸所制备的32个恒牙牙冠的数字模型的集合。

作为替换的，所述萌出牙标准模型集为根据恒牙的牙齿平均解剖形状和尺寸所制备的32个恒牙牙冠的数字模型的集合的子集。

在一种实施方式中，上述方法还包括：根据所述混合牙列数字模型，向用户显示可视的混合牙列模型的影像。其中，在所述可视的混合牙列模型的影像中，萌出牙的影像为半透明的。而且，所述未萌牙的原始影像和所述萌出牙影像同时可视，使得用户能查看所述萌出牙影像和未萌牙原始影像的对比。

并且，在一种实施方式中，在选择所述至少一个萌出牙标准模型后，调整所选择的萌出牙标准模型的参数，再将调整参数后的萌出牙模型加入到原始牙列数字模型中以得到混合牙列数字模型。

作为替换的，在另一种实施方式中，在将所选择的萌出牙标准模型加入到原始牙列数字模型后，调整所加入的萌出牙标准模型的参数，以得到混合牙列数字模型。

优选的，所述参数包括位置、尺寸、牙体特征、生长速度以及与邻牙的随动关系中的至少一种。且所述调整包括人工手动调整和/或计算机自动调整。

在一种实施方式中，所述产生一系列目标牙列数字模型的步骤包括：基于所述混合牙列数字模型，确定参考曲线，并且设置矫治参数，按照空间搜索法产生一系列目标牙列数字模型，且所述一系列目标牙列数字模型中的每一个对应于每一个矫治步骤中的目标牙齿状态。

优选的，所述参考曲线是基于所述混合牙列数字模型的基础牙弓曲线而确定的目标牙弓曲线。

优选的，所述矫治参数是从以下参数组中选择的一项或多项参数：矫治引导牙；用于产生一组虚拟模型所需的矫治步骤的数量，在每一矫治步骤中需要移动的牙齿，在每一矫治步骤中牙齿的移动方向和移动量，以及需要去釉的牙齿以及去釉量。

在一种实施方式中，所述按照空间搜索法产生一系列目标牙列数字模型的步骤包括由计算机基于所述参考曲线和矫治参数，按照碰撞避让算法或间隙预留算法逐步生成所述一系列目标牙列数字模型。而且，在所述按照碰撞避让算法或间隙预留算法生成一系列目标牙列数字模型中，利用碰撞避让算法或者间隙预留算法检测所述至少一个萌出牙与相邻牙齿的碰撞值或间隙值，并且根据所述检测到的碰撞值或间隙值，获取所述萌出牙与相邻牙齿的间隙值，以确定所述萌出牙在每一个目标牙列数字模型中的随动形态。其中，所述确定萌出牙在每一个目标牙列数字模型中的随动形态包括：确定所述萌出牙在每一个目标牙列数字模型中的缩放值和缩放方向。

在一种实施方式中，所述制造牙齿矫治器的步骤包括：根据所述一系列目标牙列数字模型，控制一制造设备以制造一系列的牙齿矫治器的阳模，所述牙齿矫治器的阳模包括预测的萌出牙；以及基于所述牙齿矫治器的阳模制造所述矫治器。其中，所述制造设备利用快速成型处理，根据所述目标牙列数字模型制造牙齿矫治器的阳模。

在另一种实施方式中，所述制造牙齿矫治器的步骤包括：根据所述一系列目标牙列数字模型，确定相应的牙齿矫治器的数字模型，以及将所述牙齿矫治器的数字模型传送至制造设备，以根据所述牙齿矫治器的数字模型直接形成牙齿矫治器。其中，所述制造设备利用快速成型处理，根据所述牙齿矫治器的数字模型直接形成牙齿矫治器。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种适用于混合牙列的牙齿矫治系统，其包括：一系列牙齿矫治器，这些牙齿矫治器具有选定几何形状的将牙齿从原始牙齿状态逐次定位到一系列目标牙齿状态的容纳牙齿的空腔，所述原始牙齿状态包括至少一个未萌牙；其中，所述牙齿矫治器的形状设计为能容纳至少一个萌出牙，所述每一个萌出牙分别与所述原始牙齿状态中的每一个未萌牙相对应。

在一种实施方式中，所述系统包括至少20个牙齿矫治器。

在一种实施方式中，所述牙齿矫治器由具有弹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。

根据本发明的又一个方面，还提供了一种由以下步骤制造的适用于混合牙列的牙齿矫治系统：构建代表原始牙齿状态的原始牙列数字模型，所述原始牙齿状态包括至少一个未萌牙；为所述原始牙齿状态中的每一个未萌牙，获取相应的萌出牙标准模型以得到混合牙列数字模型；根据所述混合牙列数字模型产生一系列目标牙列数字模型；以及根据上述产生的一系列目标牙列数字模型制造牙齿矫治器。

通过上面所述的牙齿矫治系统及其制造方法，能用于矫治包括已萌牙(普通牙)和未萌牙的混合牙列，从而使得在青少年生长发育阶段就能提供牙齿矫正，使得在矫正以萌牙的同时，在未萌牙还没萌出或者正在萌出时就能合理引导其的生长方向，并且为未萌牙的生长预留空间，使得整个矫治过程能省时省力，事半功倍。

具体而言，本发明具有以下有益效果：

1、通过合理预测并模拟未萌牙萌出后的形状、尺寸以及生长速度，使得用于每一个矫治步骤的矫治器能够最大程度地容纳牙齿形态，从而达到最佳矫治效果；

2、通过用和未萌牙相对应的预测性萌出牙来代替未萌牙设计矫治器，从而能尽早打开牙齿萌出通道，为未萌牙的萌出预留足够空间，使得其顺利萌出；以及

3、通过在青少年萌牙阶段实现青少年错颌畸形的矫治，不仅提供了最佳矫治效果，而且还缩短了矫治周期。

附图说明

本发明的上述及其他特征将通过下面结合附图及其详细描述作进一步说明。应当理解的是，这些附图仅示出了根据本发明的若干示例性的实施方式，因此不应被视为是对本发明保护范围的限制。除非特别说明，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。

图1示出了恒牙的标准牙位图；

图2示出了下颌尖牙的标准形状和大小；

图3示出了根据本发明的一个具体实施例的制造适用于混合牙列的牙齿矫治系统的方法的流程图；

图4A-4D示出了根据本发明的一个具体实施例的计算机上显示的牙列模型的影像；

图5示出了根据本发明的一个具体实施例的单颗牙齿的坐标系示意图；以及

图6示出了根据本发明的一个具体实施例的加工隐形矫治器的形象化过程。

具体实施方式

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的目的，并非意图限制本发明的保护范围。本领域技术人员可以理解，也可以采用许多其他的实施方式，并且可以对所描述实施方式做出各种改变，而不背离本发明的主旨和保护范围。应当理解的是，在此说明并图示的本发明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，这些不同配置都包含在本发明中。

一般而言，人的一生有两副牙，即乳牙和恒牙。乳牙一般在恒牙萌出前自行脱落，谓之换牙。各乳牙自行脱落被恒牙替换的时间也就是相应恒牙萌出的时间。其中乳中切牙在6岁被恒牙中切牙替换；乳侧切牙在7岁被恒牙侧切牙替换；而乳尖牙9岁被恒牙尖牙替换；而第一乳磨牙则在10岁被恒牙第一前磨牙替换；而第二乳磨牙将在10岁被恒牙第二前磨牙替换。

因此，大多数的人，约在六岁左右，第一恒磨牙萌出，此时为混合牙列期的开始。大约到12岁左右乳牙全部被恒牙所替换，则混合牙列期结束。乳齿列共20颗乳牙，所以恒齿列的32颗牙齿中，有20颗恒牙为乳牙继生齿，用以替换乳牙。剩余的12颗则一生只萌发一次，其中第一磨牙因大多在六岁萌出，故又有「六龄齿」之称。第三磨牙有退化趋势，有人有阻生或先天缺失，恒牙数可在28～32个之间。恒牙按形态功能的不同分为切牙、尖牙、双尖牙、磨牙。

所以青少年约有5-7年的时间处于换牙期，即混合牙列期。一旦超过了这一时期，则牙齿位置和形态基本固定，再进行牙齿矫正的话就会难度加大。所以本发明提出了一种适合在在混合牙列期应用的牙齿矫治系统，其适用于既包括已萌牙(也可称为普通牙)又包括未萌牙的混合牙列，使得在矫正普通牙的同时，在未萌牙还没萌出或者正在萌出时就能合理引导其的生长方向，并且为未萌牙的生长预留空间，使得整个矫治过程能省时省力，事半功倍。

因此，本发明提供了一种适用于混合牙列(例如：在口腔中同时存在乳牙及或恒牙，或者乳牙和恒牙正在萌出时)的牙齿矫治器系统以及制作方法。即本发明适用于口腔中既存在正常已萌出的牙齿又同时存在一部分未萌或者正在萌出的牙齿的状况。其中，已萌牙是指那些基本上从齿龈突入到口腔中并与相对的颌上的牙齿形成了完全咬合关系的牙齿。而其余的没有从齿龈突出的，或者虽然已经从齿龈突出，但是还未形成完全咬合关系的牙齿则属于未萌出的或正在萌出的牙齿(为了简略，在下文和权利要求中将这些牙齿统称为“未萌牙”)。而本发明的矫治器不仅能对需要矫正的已萌牙进行矫治，而且未萌牙也可以通过本发明的矫治器被“正确”地引导到口腔中，从而不仅能尽早打开未萌牙的萌出通道，而且使得这些未萌牙完全萌出时，已经消除了牙列不齐等问题，从而使得矫治效果能一步到位。

萌出牙标准模型以及参数调整

为了制造能与患者的口腔结构、目标牙齿排列状态相适应的矫治器，需要对未萌牙(包括没有从齿龈突出的，或者虽然已经从齿龈突出的牙齿)的尺寸、位置和形状等。即需要预测与该未萌牙相对应的萌出牙的形状、尺寸和位置等。本发明采用了一种萌出牙标准模型与参数调整相结合的方式来预测与患者的具体未萌牙相对应的萌出牙的形状、尺寸和位置等。在介绍本发明的制造矫治器的方法之前，先详细介绍如何建立萌出牙标准模型与进行参数调整的方法。

首先，预先构建一萌出牙标准模型集并存储在数据库中。该数据库既可以是存储于用于设计和展示牙列数字模型的计算机上的本地数据库，也可以是存储于和该计算机相连接的其他计算机、服务器或者独立的计算机记录媒体(例如光盘或者U盘)上的远程或移动数据库，本发明对此不作限制。

该萌出牙标准模型集按照根据统计数据中的牙齿群体平均解剖形状得到各颗牙齿的形状/尺寸来构建。在一种实施方式中，该萌出牙标准模型集为根据恒牙的牙齿平均解剖形状和尺寸所制备的32个恒牙牙冠的数字模型的集合，或者在另一种实施方式中，为根据恒牙的牙齿平均解剖形状和尺寸所制备的32个恒牙牙冠的数字模型的集合的子集，具体构建方法如下文所述。

图1为恒牙的标准牙位分布图，其中口腔内共有恒牙32个，每侧各16个。图1中的1、2象限表示上颌牙齿，因此上颌牙齿的编号包括11-18以及21-28；而图1中的3、4象限表示下颌牙齿，因此下颌牙齿的编号包括31-38以及41-48。其中11和12牙位上的牙齿之间具有上颌牙列中线，而31和41牙位上的牙齿之间具有下颌牙列中线。其中按照11-18的次序，分别为第一象限的中切牙，侧切牙，尖牙，第一双尖牙(也称第一前磨牙)，第二双尖牙(也称第二前磨牙)，第一磨牙，第二磨牙，第三磨牙。而类似的，21-28，31-38以及41-48也分别依次为2，3，4象限的中切牙，侧切牙，尖牙，第一双尖牙，第二双尖牙，第一磨牙，第二磨牙，第三磨牙。

而每一种恒牙具有其特定的形状，即每一颗恒牙均具有其特定的平均解剖形状，例如附图2为一下颌尖牙(即附图1中的编号为13和23的牙齿)的形状示意，可以从图(从左到右依次为唇面、舌面、近中面、远中面以及牙尖的形状示意图，其中实线为牙冠部分，虚线为牙根部分)中发现其牙冠的特点为：(1)唇面为窄长五边形，切颈径明显大于近远中径，较平坦，颈嵴、唇轴嵴及发育沟不如上颌尖牙明显。近中缘最长，约与牙体长轴接近平行，远中缘较短，近中斜缘短，远中斜缘长，两者长度之比约为1：2，近、远中斜缘的交角大于90°。唇面观察下颌尖牙，冠与根的近中缘相连约成直线。(2)舌面小于唇面，略凹，舌轴嵴不如上颌尖牙明显，外形高点在舌隆突。(3)邻面似三角形，邻面观察下颌尖牙，冠与根两者的唇缘相连约成弧线。(4)牙尖不如上颌尖牙明显，牙尖顶偏近中更明显。

而上颌尖牙与下颌尖牙形态相似，但是其较下颌尖牙宽而厚，故牙体显得略为短宽。具体而言，其牙冠具有以下特点：(1)唇面：似圆五边形，五条边分别为颈缘、近中缘、近中斜缘、远中斜缘和远中缘。颈缘呈弧形，近中缘长，近中斜缘短，远中斜缘长，远中缘短。其中近中斜缘与近中缘相连形成近中切角；远中斜缘与远中缘相连形成远中切角。尖牙初萌出时，近、远中斜缘在牙尖顶端相交呈的角约90°。唇面中部由牙尖顶伸至颈1/3的突起形成唇轴嵴，唇轴嵴两侧各有一条发育沟，该嵴将唇面分为近中唇斜面和远中唇斜面。唇面的外形高点在中1/3与颈1/3交界处的唇轴嵴上。(2)舌面：与唇面外形相似，但略小。近中边缘嵴较远中边缘嵴长而直，近中牙尖嵴短，远中牙尖嵴长，舌面隆突显著。由牙尖伸向舌隆突有一纵嵴称为舌轴嵴，舌窝被舌轴嵴分成较小的近中舌窝和较大的远中舌窝。(3)邻面：似三角形，较切牙邻面突出。远中面比近中面更突且短小。近中接触区距距近中切角较近，远中接触区则距远中切角稍远。(4)牙尖：牙尖由四条嵴和四个斜面组成。四条嵴为近中牙尖嵴、远中牙尖嵴、唇轴嵴、舌轴嵴，其中远中牙尖嵴大于近中牙尖嵴，牙尖顶偏近中。四斜面为近中唇斜面、远中唇斜面、近中舌斜面和远中舌斜面。

因此，每一种恒牙在按照牙科学的研究，均具有其特定的平均形状特点和尺寸，所以可以根据每种恒牙的平均解剖形状特点和平均尺寸在计算机内构建并存储，每种恒牙的标准的数字数据模型，即萌出牙的标准模型。而且，例如针对的患者目标群为中国患者的话，可以根据亚洲人，尤其基于中国人的成年牙齿的尺寸和形状的统计数据来构建和存储萌出牙标准模型。

具体而言，预先构建和存储上下颌左右两侧的中切牙，侧切牙，尖牙，第一双尖牙，第二双尖牙，第一磨牙，第二磨牙，第三磨牙的牙冠的标准数据模型，并且可以牙位编号(例如：13)或者牙齿名称(上颌右侧尖牙)为文件名进行存储在数据库中。

在一个示例性实施例中，按照平均解剖形状特点和平均尺寸生成共32颗的标准恒牙牙冠的数据模型以作为萌出牙标准模型集，并存储在数据库中以供调用。在另一个示例性实施例中，按照青少年的萌牙规律，例如一般而言，尖牙、第一、第二双尖牙以及第二磨牙为青少年期矫正时的主要未萌出牙，因此考虑到实际工作量，只选取上述牙齿，以按照平均解剖形状特点和平均尺寸生成上述牙齿的标准恒牙数据模型(即13-15以及17；23-25以及27；33-35以及37；和43-45以及47牙位编号的牙齿)以作为萌出牙标准模型集，并存储在数据库中以供调用。但是本发明并不限制标准牙齿数据模型集中所包含的标准牙齿数据模型的个数和类型，可以根据实际情况选取和构建该标准牙齿数据模型集(也称为萌出牙标准模型集)。

在构建萌出牙标准模型集后，该萌出牙标准模型集就被存储于数据库中，被根据需要以调用。即在患者的原始牙齿状态中存在未萌牙时，可以根据存在根据患者口腔的尺寸、患者牙弓的尺寸，患者的乳牙和已萌出的牙齿的形状尺寸等，来对将要加入或者已经加入牙列模型中的萌出牙标准模型进行手动或者自动的参数调整，使得其能更加贴近将要萌出的牙齿的实际形态。该参数调整的过程也可以称为“预测萌出牙”的过程。

可以采用包括以下方法的很多方法来预测萌出牙的形状和大小，其中因为在正畸治疗中，由于萌出顺序的影响，切牙一般首先萌出，常发生尖牙的阻生和迟萌，所以，尖牙冠宽对治疗方案的制定有较大影响,故有必要预测尖牙冠宽。目前现存下列方法预测尖牙牙冠宽度：

(一)以已萌牙牙冠宽度为基础的预测法：研究者们测量已完全萌出的尖牙、双尖牙的牙冠宽度，统计分析后发现，下颌恒切牙牙冠宽度与尖牙、双尖牙牙冠总宽度之间存在一定的相关性。因此基于此，推导出以下颌切牙宽度来预测未萌尖牙、双尖牙总宽度的回归方程，建立预测值表，主要有Moyers预测表、BU法(Boston university predictionapproach)和Tanaka-Johnston预测方程等。此类方法因操作简单，至今仍为临床应用。关于上述方法的具体介绍可参考：Bishara S E,Jakobsen JR.Comparison of two nonradiographic methods of predicting permanent tooth size in the mixeddentition.Am J Ortho Dentofacial Orthop,1998,114:573-576，以及Wangpichit K,Huntington NL,Kapala JT.Comparison of three non-radiographic methods of mixeddentition analysis in cleft lip and palate patien ts.Pediatr Den t,2001,23:476-480。对于这三种方法所测量的预测值之间有差异，但均与实际值明显相关。

(二)以测量X线片中未萌牙牙冠宽度为基础的预测法：Bull等对混合牙列期之根尖片，以第一磨牙或乳牙在X线片上的牙冠宽度测量值与牙齿模型上实际测量值求得X线片放大率，再测量X线片上未萌恒牙的宽度，计算出预测值。此类方法相关性较高，但准确性受到X片质量影响。

(三)以已萌牙牙冠宽度与X线片中未萌牙牙冠宽度相结合的预测法1958年Hixon和Oldfather分析研究了41名混合牙列期儿童的牙列模型和X线片，建立了未萌尖牙、双尖牙牙冠总宽度的预测方程:Y＝0.6474X+3.493。其中Y代表下颌未萌尖牙、双尖牙牙冠总宽度，X代表同一象限内下颌切牙宽度和X线片中双尖牙宽度之和。1980年Staley以83名混合牙列期的高加索儿童为对象，对同一个体在尖牙、双尖牙萌出前后分别取模，拍摄根尖片。结果显示，下颌切牙牙冠宽度和X线片中双尖牙牙冠宽度之和与萌出后尖牙、双尖牙牙冠总宽度高度相关，男性r值为0.95～0.96,女性r值为0.89～0.93。同时制定出未萌尖牙、双尖牙牙冠总宽度预测值表。经Staley和Kerber修订，此法的准确性最高，缺点是要联合牙列模型和X线片分析进行预测。

虽然国际上已经建立起上述预测牙齿宽度的方法，但是在实际应用中，需要考虑影响预测结果的有关因素，比如：种族。因为遗传、环境等因素作用，不同人种间牙冠大小存在差异。另外，还要考虑性别，例如有研究表明：男性尖牙大于女性。例如，根据参考文献(Yuen KK,Tang EL,SoLL.Mixed dentition analysis for Hong Kong Chinese.AngleOrthod,1998,68:21-28)记载：通过分析112名中国香港人的牙列模型，报道未萌尖牙、双尖牙牙冠总宽度的线性回归方程:男性上颌Y＝7.97+0.66X；男性下颌Y＝8.22+0.58X；女性上颌Y＝8.30+0.61X；女性下颌Y＝6.66+0.64X。其中Y代表同一象限内未萌尖牙、双尖牙牙冠总宽度，X代表下颌恒切牙牙冠总宽度。

而对于最后萌出的磨牙，也存在一些预测方法。例如，在参考文献(第二磨牙和第三磨牙近远中径的预测，口腔正畸学2001年第8卷第4期，168-170，彭惠等)中，通过对汉族青年通过对汉族青年牙冠测量，利用多元同归分析，建立汉族男人和女人的第二磨牙和第三磨牙的预测方程。例如，其中所利用的磨牙预测方程如下：第二磨牙预测方程：以上颌第一双尖牙(UPl)、第二双尖牙(UP2)、第一磨牙(UM1)的近远中径，预测上颌第二磨牙近远中径(Y)：上颌男y＝1.42+0.31(UP1)+0.21(UP2)+0.45(UM1)；女y＝0.94+0.29(UP1)+0.19(UP2)+0.51(UM1)等。

所以，在预测未萌牙的尺寸、形状和生长速度时，可以由操作人员或者医师根据未萌牙的具体类型(例如上颌的第一双尖牙)在选取和患者情况相适应的萌出牙标准模型后，然后根据患者的原始牙齿状态来将具体数值来根据经验人工预测萌出牙的尺寸、位置和生长速度等，从而手动调整相对应的萌出牙的尺寸、位置和生长速度等的参数，或者由计算机根据上述预测方程计算得到预测的未萌牙的尺寸、位置和生长速度等的参数。

需要注意的是，本文中虽然列举了如上所述的多种用于预测未萌牙参数的统计方程，但是本领域技术人员可以理解，上述预测方程是示例性的而非限制性的，本发明并没有限制只使用上述方程来预测未萌牙的参数，可以根据患者的种族、性别等选择合适的计算方程。

制作牙齿矫治系统的方法流程

以下，将结合图3详细介绍根据本发明的制作适用于混合牙列的牙齿矫治系统的方法。

图3示出了根据本发明的一种具体实施方式的用于制造适用于混合牙列的牙齿矫治系统的方法。

在步骤S101中，构建代表原始牙齿状态的原始牙列数字模型，所述原始牙齿状态包括至少一个未萌牙。

在一种具体实施方式中，这里的原始牙齿状态为青少年患者的牙列。所以，需要获取青少年患者的原始牙齿状态的三维数据。这里的原始牙齿状态包括已萌牙和至少一颗未萌牙。例如在对于一示例性的患者，其具有拥挤的切牙、尖牙以及未萌出的第二磨牙和第三磨牙。可以根据患者当前的牙齿状态、或者牙齿及其周边组织(如牙龈、面部软组织)的状态提取牙模，即制作物理牙齿模型(例如借助取印模制作石膏牙齿模型)，再对该物理的三维牙齿模型进行扫描，以生成代表患者牙齿的原始状态的虚拟牙齿模型(对应于基础牙齿状态)。当然，也可通过光学扫描、三维照相、三维摄像或医用CT扫描直接获得牙齿、或者牙齿及其周边组织的图像，以获得原始牙齿状态的三维数据。

然后，通过计算机处理，利用上述原始牙齿状态的三维数据，生成原始牙列数字模型。即通过采集到的牙齿状态、或者牙齿及其周边组织状态转换成牙齿状态数据集，由此可得到牙齿在三维空间内的X、Y、Z坐标。优选的，其可以在计算机系统的图形界面上可视化显示并加以操控(例如平移或旋转等)。这里，原始牙列数字模型可以包括原始牙齿状态的上颌牙列和/或原始牙齿状态的下颌牙列。

原始牙列数字模型是完全按照原始牙齿状态来构建的。例如，如附图4A所示，其中未萌牙(13，15和23牙位)的牙冠尚未长全。但是本发明的未萌牙并不限于牙冠尚未长全的牙齿，也包括还没有牙冠长出的牙齿。

然后，在步骤S102中，为所述原始牙齿状态中的每一个未萌牙，获取相应的萌出牙标准模型以得到混合牙列数字模型。即在步骤S102中，根据原始牙列数字模型和萌出牙标准模型集来构建与该原始牙列数字模型相对应的未萌牙的数字模型，以构建预测后的包括已萌牙和未萌牙的混合牙列数字模型。该步骤具体包括：检索数据库中存储的萌出牙标准模型集，以选择与原始牙齿状态中的未萌牙相对应的至少一个萌出牙标准模型；以及将所选择的萌出牙标准模型加入到原始牙列数字模型，以得到混合牙列数字模型。

根据一种具体实施方式，在步骤S102中，选取与未萌牙相对应的特定的萌出牙标准数字模型，并将其插入患者的原始牙列数字模型中以得到混合牙列数字模型。优选的，该混合牙列数字模型可以在计算机上以可视化的形式来展示给用户。例如，图4A所示的原始牙齿状态中牙位编号为13、15和23的牙齿属于未萌牙，因此，从计算机中存储的萌出牙标准模型集中选择相对应的牙位编号为13、15和23的标准牙齿数据模型，将其加入患者的原始牙列数字模型以得到如图4B所示的混合牙列数字模型。并且将上述牙齿的类型设定为萌出牙，而其余的牙齿的类型为普通牙。所以，在本发明中，“萌出牙”是指：通过对于原始牙列数字模型中包括的未萌牙，将相应的萌出牙标准模型插入至该未萌牙的位置，并进行参数调整(或者在插入之前就进行参数调整)而得到的牙齿模型。并且萌出牙的牙冠同时具有普通牙的牙冠的所有操作，即其可以和普通牙的牙冠一样在矫治步骤中移动，并且萌出牙的牙冠的尺寸还可以随着矫治步骤中牙列的变化而变化(即随动，具体将在下文中进一步介绍)。

其中在该步骤中，既可以在如4A所示的已有部分牙冠的牙位上插入标准萌出牙模型，而且还可以在本来应该有牙齿的但现在还没出现牙冠的位置上插入标准萌出牙模型。

并且，根据本发明的一种示例性实施方式，萌出牙的颜色或者灰度级可以和普通牙不同。而且优选的，萌出牙设计为以半透明的方式来展示，以便于查看与原始牙冠的对比。例如，在图4B中，不仅可以看到13，15和23的萌出牙的牙冠形状，而且原始牙冠的形状依旧保留，使得临床医生在浏览整个数字模型的设计过程中能够实时查看与患者原有牙冠的对比状态。

因此，上述半透明设计避免了数字模型在向临床医生展示的过程中只有替换后的萌出牙预计的形态从而临床医生在查看数字模型时往往需要对比患者的口内照片进行对比的情况。从而，本发明满足了临床医生在浏览整个数字模型的设计过程中能够实时查看与患者原有牙冠的对比状态的要求。

当然，在混合牙列模型中，原始牙冠虽然可见，但是不具有标准牙齿的所有操作功能，因此原始牙冠不能选取，不能移动，不参与矫治，只用于整个数字模型设计过程中的参考。而萌出牙冠虽以半透明的方式展示，以便于查看与原始牙冠的对比；但萌出牙的牙冠同时具有标准牙冠的所有操作，即其可以和已萌的普通牙牙冠一样在矫治步骤中移动。

并且，根据本发明的一种示例性实施方式，在步骤S102中进一步包括步骤调整所插入的萌出牙的参数的子步骤，即对于混合牙列数字模型中所包含的牙齿类型为萌出牙的牙齿，还可以进行自动或者手动的参数设置，以设置其大小、位置、牙体特征、生长速度、和周边牙的随动关系等。

并且，根据本发明的一种示例性实施方式，在插入对应的牙齿标准数据模型之前，可以根据患者的口腔结构，原始牙齿的状态，例如已萌牙的大小和位置，先对标准牙齿数据模型集中的特定牙齿进行参数调整，以得到合适的牙齿模型，然后再插入患者的原始牙列数字模型中。即参数调整和将萌出牙标准模型加入到原始牙列数字模型的次序可以互换。

对于萌出牙的参数设置，包括但不限于位置、尺寸、牙体特征、以及生长速度以及随动关系的设置，并且既可以人工调整，也可以由计算机自动调整。例如，对于每一颗牙齿，位置参数的设置包括：旋转和偏移。具体可包括沿X轴的平移量、沿Y轴的平移量、沿Z轴的平移量、围绕X轴的旋转角度、围绕Y轴的旋转角度、围绕Z轴的旋转角度等。

图5示出了在混合牙列模型上移动单萌出牙的一个示例。图中示出了单颗萌出牙在三维笛卡尔空间内的位置，其可通过X、Y、Z三个坐标轴上的坐标点来表示，原点O位于该牙齿的几何中心，该坐标系也称为牙齿模型的局部坐标系。通过设置位置参数，可以使该牙齿在三个坐标轴方向上进行平移和/或旋转，包括：沿X轴正向平移、沿X轴负向平移、沿Y轴正向平移、沿Y轴负向平移、沿Z轴正向平移、沿Z轴负向平移、沿X轴顺时针旋转、沿X轴逆时针旋转、沿Y轴顺时针旋转、沿Y轴逆时针旋转、沿Z轴顺时针旋转以及沿Z轴逆时针旋转。例如，可以通过手动输入位置参数使得混合牙列模型中的选定的萌出牙在X轴方向上移动0.2mm，或者围绕X轴逆时针旋转2°。

并且，还可以对于每颗萌出牙设定尺寸，对于每一颗牙齿，尺寸参数的设置包括：在X轴，Y轴以及Z轴的缩放比例。医生或者操作人员可以手动根据经验以及临床实际情况调整标准牙齿模型的缩放比例，将标准牙齿模型的尺寸变为和患者的原始牙列相适应的情况。例如，如果标准牙齿模型中的15号牙位上的牙齿的标准高度为8mm，当该标准牙齿模型插入到原始牙列数字模型后，医生和设计人员可以根据手动将其调整为任何高度，例如5mm。当调整尺寸时，保持标准牙齿模型的基本形状不变，但是三维比例可以任意调节。

萌出牙齿的这种移动过程和缩放过程，可以在显示屏上直观地显示出来，使得便于操作人员确认这种移动或者缩放是否能使其满意。

而牙体特征则代表牙齿的解剖学特征，例如形状等。可以根据患者的实际情况和医生的经验在标准牙齿模型的基础上作进一步调整。

对于生长速度参数的设置和调整，则可以根据未萌牙的具体生长状况来预测。例如可以根据X光照片、部分牙冠的高度以及青少年的年龄等来预测经过一个完整的矫治周期(例如10个月)后的萌出牙高度，并且结合每一个矫治步骤中牙齿矫治器的佩戴时间(例如2个星期)来预测其生长速度，从而设置该参数。

对于随动关系参数的设置和调整，则可以设定为萌出牙随着与相邻牙齿之间的间隙和碰撞关系变化，其尺寸会进行缩放。例如在排牙过程(即产生一系列目标牙列数字模型的过程)中，如果萌出牙与相邻牙齿之间的间隙扩大，该萌出牙的尺寸将会变化，例如其高度维持不变，但是牙冠半径会随着增大，以填满间隙。反之，如果萌出牙与相邻牙齿之间的间隙缩小，该萌出牙的尺寸也会变化，例如其高度维持不变，但是牙冠半径会随着缩小。通过设置随动关系参数，使得该虚拟的萌出牙的尺寸在矫治步骤中会随着牙列的排列状态变化发生变化，从而使得能更好地适应于实际矫治过程，使得矫治力的大小达到最佳程度的匹配，并且充分打开萌出牙的萌出通道。

并且，关于该萌出牙齿的参数调整，还提供了一种自适应模式(也可称为自动模式)。即根据原始牙列的萌出牙的尺寸参数来由计算机自动计算萌出牙的参数。具体方法可以参考上文中所述的预测方程等。

接下来，在步骤S103中，基于混合牙列数字模型逐步产生代表一系列目标牙列数字模型。

例如，在一种示例性实施方式中，基于该混合牙列数字模型和对于患者牙齿的矫治目标，确定参考曲线，并设定至少一个的矫治参数，按照本申请人在申请号为201410006532.6的中国专利申请中提出的空间搜索法由计算机系统按照该该混合牙列数字模型和所设定的至少一个矫治参数自动地形成一系列逐步渐进的牙齿矫治状态(也可称为期望牙齿状态或者是目标牙列数字模型)。所述一系列的牙齿矫治状态反映了对初始的混合牙列模型进行一系列矫治步骤后的对牙齿结构或排列的有利改变。一般而言，整个矫治过程包括至少一个的矫治步骤(例如包括20-40个矫治步骤)，每一个矫治步骤对应于一个目标牙齿矫治状态，而每一个牙齿矫治状态对应一个牙列数字模型，因此可以由计算机系统获得并存储一系列的牙列数字模型。

具体而言，该参考曲线可以为目标牙弓曲线，即最终牙齿矫治状态的牙弓曲线。这里，先根据混合牙列数字模型中的牙齿原始状态，生成基础牙弓曲线，然后进一步基于该基础牙弓曲线生成目标牙弓曲线。这里，操作人员可以根据临床矫治要求，将计算机图形界面上所形成的基础牙弓曲线进行人工微调，通过调整牙弓形态以及牙弓长度(唇展、扩弓、推磨牙远移)以形成目标牙弓曲线，也可以由计算机按照基于病例数据库所形成的标准目标牙弓曲线集中选择合适的标准目标牙弓曲线，以作为当前病例的目标牙弓曲线。所述调节过程和目标牙弓曲线均可通过计算机图形界面动态地显示，使得操作人员可以观察目标牙弓曲线是否符合临床矫治要求。

得到目标牙弓曲线后，使初始的混合牙列数字模型基于该目标牙弓曲线和至少一个矫治参数进行第一次排列，从而得到第一组矫治步骤中牙齿的矫治状态。然后判断这些矫治状态是否符合临床矫治要求。如符合临床矫治要求，则将其作为所期望的目标状态；如果不符合，则需要进一步调整目标牙弓曲线和矫治参数，直至达到临床矫治要求，得到所期望的目标状态，并由此加工矫治器。

上述至少一个矫治参数包括从以下参数组中选择的一项或多项参数：矫治引导牙；用于产生一组虚拟模型所需的矫治步骤的数量，在每一矫治步骤中需要移动的牙齿，在每一矫治步骤中牙齿的移动方向和移动量，以及需要去釉的牙齿以及去釉量。

所述至少一个矫治参数进一步包括以下参数组中的一项或多项参数：牙齿可动的自由度限制范围，矫治目标优先级，去釉的时间优先级，间隙获得方式的优先顺序和范围，间隙解除方式的优先顺序和范围，间隙预留方式的优先顺序和范围，中线的调整方向和调整量，以及上下颌的咬合关系。

根据本发明的具体实施方式，对于上述矫治参数中的每一项，均可以通过计算机图形界面由操作人员进行设定，组合所设定的矫治参数，并且应用到牙列数字模型上。并且，在实际应用中，可以结合病例的具体情况选择其中的一项或多项参数进行设置。其中每一步矫治步骤中的牙齿的矫治状态均是根据上述参考曲线和所述至少一个矫治参数，基于上一步矫治步骤中的牙齿的矫治状态而生成的。具体而言，是由计算机基于所述参考曲线和至少一个矫治参数，按照碰撞避让算法或间隙预留算法逐步生成一系列矫治步骤中牙齿的矫治状态。

并且，在所述按照碰撞避让算法或间隙预留算法生成一系列目标牙列数字模型中，利用碰撞避让算法或者间隙预留算法检测所述至少一个萌出牙与相邻牙齿的碰撞值或间隙值，并且根据所述检测到的碰撞值或间隙值，获取所述萌出牙与相邻牙齿的关系，以确定所述萌出牙在每一个目标牙列数字模型中的随动形态。

而所述确定萌出牙在每一个目标牙列数字模型中的随动形态包括：确定所述萌出牙在每一个目标牙列数字模型中的缩放值和缩放方向。

综上所述，在空间搜索法中，基于参考曲线和所设定的矫治参数，逐步搜索牙齿状态的最佳位置，从而“从前往后”地逐步确定每一步矫治步骤中牙齿的矫治状态，实现排牙过程的自动化。并且，针对混合牙列数字模型中包括萌出牙的特点，对该萌出牙设置随动形态，使得其能够随着与相邻牙齿之间的间隙增大，其尺寸也能增大，而随着与相邻牙齿之间的间隙减小，其尺寸也能减小。而普通牙(已萌牙)的大小在排牙过程中基本不变，除非有去釉操作发生。

图4C和4D分别为图4B所对应的初始混合牙列数字模型经过10步和20步虚拟矫治步骤后的牙齿排列状态的计算机上所显示的影像。

总之，通过上述计算机的虚拟“排牙过程”，能够基于初始混合牙列数字模型得到一系列的目标牙列数字模型。

并且，本发明不局限于基于空间搜索法逐步产生代表牙齿的目标矫治状态的方法，还可以通过其它的方法，例如通过先确定牙齿原始状态的数字模型和代表牙齿最后状态的数字模型，由计算机系统基于牙齿原始状态和最后状态的数字模型来产生代表中间的一系列牙齿状态的数字模型的方法来获取本发明中的代表牙齿矫治状态的数字模型。

接下来，在步骤S104中，根据上述产生的一系列目标牙列数字模型制造牙齿矫治器。

图6形象地示出了根据本发明所述的方法加工矫治器的一个示例性的过程。其中，例如在步骤501中先根据患者牙齿的实际状态制作物理牙模(例如借助取印模制作石膏牙模)，再在步骤502中对该物理牙模进行扫描，以生成虚拟的牙颌状态。当然，也可通过光学扫描、三维照相、三维摄像或医用CT扫描直接获得虚拟牙齿模型。这个虚拟牙齿模型可以被数字化处理和显示。上述步骤502和503即为步骤S101的形象化示意。

接下来，例如在步骤503中按照图4所示的S102和S103步骤通过计算机系统对原始牙列数字模型进行处理，以生成一系列的目标牙列数字模型，从而确定实用的矫治方案。

在步骤503中所执行的方法可以用例如计算机软件、硬件或者其组合来在计算机可读介质中实现。对于硬件实现而言，这里所述的实施例可以在专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、设计成执行这里所述功能的其它电子单元或者其选择性组合内的一个或多个来实现。

对于软件实现而言，这里所述的实施例可以用单独的软件模块，诸如过程和功能来实现，其每一个都执行一个或多个这里所述的功能和操作。软件代码可以用任何适当的编程语言编写的软件应用来实现，并且可以存储在专用的计算机系统的存储器或者其他计算机可读介质中，并且由计算机系统的处理器来执行，也可以安装在具备数据存储和处理功能的其他电子设备中，如带有触摸屏的平板电脑、智能移动设备等。

为了实现与矫正医生等用户的互动操作，本发明的计算机系统还包括用于向用户显示信息的显示设备以及输入设备，使得用户可以向计算机系统提供输入。常用的输入设备包括鼠标，键盘，触摸屏以及语音输入设备，或者其它类型的用户界面输入装置。

并且，所述计算机系统被编程为提供图形用户界面(GUI)以及三维显示界面，以便于用户通过计算机系统确定各组虚拟模型中的牙齿矫治状态，并且进行参数的设置。

在确定了矫治方案后，可以在步骤S104(其包括图6的504-507步骤)中，根据上述产生的一系列目标牙列数字模型制造牙齿矫治器。

即在图6所示的一种具体实施方式中，在步骤504中将相应的牙齿目标状态数据传送到制造设备中。这里的数据传输可以通过软盘、硬盘、光盘、记忆卡、闪存等存储设备来实现，也可以借助有线或无线的网络连接传送到快速成型设备。在步骤505，所述制造设备可根据该牙齿目标状态数据制造出具有相应形状的阳模(正模型)。作为替代，也可以使用数控机床，基于所述牙齿目标数据生成聚合物、金属、陶瓷或石膏材质的阳模。

优选的，基于快速成型处理来制造牙齿矫治器的阳模。快速成型技术可分为以下几种典型的成形工艺：激光快速成形(Stereo lithography Apparatus，SLA)、分层实体制造(Laminated Object Manufacturing，LOM)、激光选区烧结(Selected Laser Sintering，SLS)、熔融沉积制造(Fused Deposition Modeling，FDM)、三维打印制造(ThreeDimensional Printing，4DP)等。在成形材料上，目前主要是有机高分子材料，比如光固化树脂、尼龙、蜡等。其中激光快速成形SLA是采用激光逐点照射光固化树脂，诱导材料发生化学变化从而固化的方法成形，而分层实体制造LOM则是采用激光切割箔材(纸、陶瓷箔、金属箔等)，箔材之间靠热熔胶在热辊的压力和传热作用下实现粘接，一层层叠加成形；选择性激光烧结SLS是采用激光逐点照射粉末材料使得材料粉末熔融，或使得包覆于粉末材料外的固体粘接剂熔融实现材料的联接成形，而熔融沉积制造FDM是将热塑性成形材料连续地送入喷头后在其中加热熔融并喷出，逐步堆积成形。而三维打印制造SDP是采用类似喷墨打印的方法喷射熔融材料堆积成形或逐点喷洒粘接剂粘接粉末材料的方法成形。

在一个具体实施例中，采用SLA方法制造牙齿模型，具体而言，为了制造牙齿模型，以光敏树脂的聚合反应为基础，在计算机控制下的激光，沿着牙齿模型各分层截面轮廓，对液态树脂进行逐点扫描，使被扫描的树脂薄层产生聚合反应，由点逐渐形成线，最终形成牙齿模型的一个薄层的固化截面，而未被扫描到的树脂保持原来的液态。当一层固化完毕，升降工作台移动一个层片厚度的距离，在上一层已经固化的树脂表面再覆盖一层新的液态树脂，用以进行再一次的扫描固化。新固化的一层牢固地粘合在前一层上，如此循环往复，直到整个牙齿模型制造完毕。典型地，使用机械刀扫过光敏树脂表面，保证下一层为平坦的树脂层。在牙齿模型成形后，升降工作台提升并且牙齿模型从设备移除。典型地，该初步的牙齿模型随后在溶剂例如丙酮中清洗，该溶剂溶解未固化液态树脂并且不会溶解已经固化的固态介质。随后部件置于高强度紫外线照射下，以完成固化过程，从而得到牙齿模型，即用于制造牙齿矫治器的正模型或者称阳模。

需要注意的是，虽然本发明中以激光快速成形SLA方法为例描述了本发明的快速成型处理步骤，但是本发明不仅仅局限于激光快速成形SLA方法，而是可以应用其它的快速成型方法来制造牙齿模型。

在形成阳模后，例如在步骤506，可基于该阳模制造由透明聚合物材料构成的矫治器

在一种具体实施方式中，借助热压成形设备，通过正压压膜技术，将由透明聚合物材料(具有弹性的聚合物，例如聚碳酸酯)构成的矫治器膜片在上述牙齿模型上进行压制，以形成壳体，。再经过打磨修整，以得到无托槽的隐形矫治器(步骤507)。但是本发明的基于牙齿模型制造矫治器的方法并不局限于热压成型，还可以利用其他方法，来基于牙齿模型制造牙齿矫治器。

图6所示矫治器制造过程仅仅是一种示例性的工艺，本领域技术人员可以对其做出各种改变。例如，也可以基于所述牙齿目标状态数据生成阴模(负模型)的数据(即牙齿矫治器的数据)，借助三维打印技术基于所获得牙齿矫治器的数据直接生成具有相应形状的隐形矫治器。

即，首先可基于牙齿目标矫治状态数据，通过传统的计算机数据处理的方法，例如计算机辅助设计(CAD)的方法，通过从每个牙齿的牙冠表面偏移出或者距离约0.05mm或者更多，来获得代表与该牙齿目标矫治状态的外轮廓基本相“吻合”的牙齿矫治器的内表面的数字模型。具体而言，首先，可根据代表牙齿目标矫治状态的数字模型获得代表矫治器空腔的内表面几何形状的基础数字数据，进一步，确定矫治器的厚度，例如，可设定矫治器的厚度为0.3-0.6毫米，但是该厚度可以根据制作材料和患者要求的不同而不同。

进一步，所述牙齿矫治器的数据可被作为快速成型设备(例如，三维打印机)的源数据，由三维打印机利用聚合物材料，通过逐层打印的技术直接打印出三维的牙齿矫治器，或者根据所述牙齿目标矫治状态的数据设计出牙齿矫治器的阳模，并通过三维打印机，利用阳模材料，通过逐层打印的技术直接打印出三维的牙齿矫治器的阳模，从而由该阳模制造出具有相应形状的牙齿矫治器。

综上所述，可以通过上述方法制备一种适用于混合牙列的牙齿矫治系统，其包括：一系列牙齿矫治器，这些牙齿矫治器具有选定几何形状的将牙齿从原始牙齿状态逐次定位到一系列目标牙齿状态的容纳牙齿的空腔，所述原始牙齿状态包括至少一个未萌牙。并且其中，所述牙齿矫治器的形状设计为能容纳至少一个萌出牙，所述每一个萌出牙分别与所述原始牙齿状态中的每一个未萌牙相对应。

通过上面所述的牙齿矫治系统及其制造方法，能用于矫治包括已萌牙(普通牙)和未萌牙的混合牙列，从而使得在青少年生长发育阶段就能提供牙齿矫正，使得在矫正以萌牙的同时，在未萌牙还没萌出或者正在萌出时就能合理引导其的生长方向，并且为未萌牙的生长预留空间，使得整个矫治过程能省时省力，事半功倍。

尽管在此公开了本发明的各个方面和实施例，但其他方面和实施例对于本领域技术人员而言也是显而易见的。在此公开的各个方面和实施例仅用于说明目的，而非限制目的。本发明的保护范围和主旨仅通过后附的权利要求书来确定。

同样，各个图表可以示出所公开的方法和系统的示例性架构或其他配置，其有助于理解可包含在所公开的方法和系统中的特征和功能。要求保护的发明并不限于所示的示例性架构或配置，而所希望的特征可以用各种替代架构和配置来实现。除此之外，对于流程图、功能性描述和方法权利要求，这里所给出的方框顺序不应限于以同样的顺序实施以执行所述功能的各种实施例，除非在上下文中明确指出。

除非另外明确指出，本文中所使用的术语和短语及其变体均应解释为开放式的，而不是限制性的。在一些实例中，诸如“一个或多个”、“至少”、“但不限于”这样的扩展性词汇和短语或者其他类似用语的出现不应理解为在可能没有这种扩展性用语的示例中意图或者需要表示缩窄的情况。

Claims (30)

1.一种制造适用于混合牙列的牙齿矫治系统的方法，其包括以下步骤：

构建代表原始牙齿状态的原始牙列数字模型，所述原始牙齿状态包括至少一个未萌牙；

为所述原始牙齿状态中的每一个未萌牙，获取相应的萌出牙标准模型以得到混合牙列数字模型；

根据所述混合牙列数字模型产生一系列目标牙列数字模型；以及

根据上述产生的一系列目标牙列数字模型制造牙齿矫治器；

其中，所述方法还包括：调整所述萌出牙标准模型的参数，所述参数包括所述萌出牙标准模型在每一个所述目标牙列数字模型中的随动形态；

其中调整萌出牙标准模型在每一个所述目标牙列数字模型中的随动形态包括：根据所述萌出牙标准模型与其相邻牙齿的数字模型之间的间隙，调整所述萌出牙标准模型的尺寸。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述构建原始牙列数字模型的步骤包括对患者牙齿的三维模型进行扫描。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取萌出牙标准模型的步骤包括：

检索数据库中存储的萌出牙标准模型集，以选择与原始牙齿状态中的未萌牙相对应的至少一个萌出牙标准模型；以及

将所选择的萌出牙标准模型加入到原始牙列数字模型，以得到混合牙列数字模型。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述萌出牙标准模型集为根据恒牙的牙齿平均解剖形状和尺寸所制备的32个恒牙牙冠的数字模型的集合。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述萌出牙标准模型集为根据恒牙的牙齿平均解剖形状和尺寸所制备的32个恒牙牙冠的数字模型的集合的子集。

6.如权利要求1所述的方法，还包括：根据所述混合牙列数字模型，向用户显示可视的混合牙列模型的影像。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述可视的混合牙列模型的影像中，萌出牙的影像为半透明的。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述未萌牙的原始影像和所述萌出牙影像同时可视，使得用户能查看所述萌出牙影像和未萌牙原始影像的对比。

9.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在选择所述至少一个萌出牙标准模型后，调整所选择的萌出牙标准模型的参数，再将调整参数后的萌出牙模型加入到原始牙列数字模型中以得到混合牙列数字模型。

10.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在将所选择的萌出牙标准模型加入到原始牙列数字模型后，调整所加入的萌出牙标准模型的参数，以得到混合牙列数字模型。

11.如权利要求9或者10所述的方法，其特征在于，所述参数包括位置、尺寸、牙体特征、生长速度以及与邻牙的随动关系中的至少一种。

12.如权利要求9或者10所述的方法，其特征在于，所述调整包括人工手动调整和/或计算机自动调整。

13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述产生一系列目标牙列数字模型的步骤包括：基于所述混合牙列数字模型，确定参考曲线，并且设置矫治参数，按照空间搜索法产生一系列目标牙列数字模型，且所述一系列目标牙列数字模型中的每一个对应于每一个矫治步骤中的目标牙齿状态。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述参考曲线是基于所述混合牙列数字模型的基础牙弓曲线而确定的目标牙弓曲线。

15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述矫治参数是从以下参数组中选择的一项或多项参数：矫治引导牙；用于产生一组虚拟模型所需的矫治步骤的数量，在每一矫治步骤中需要移动的牙齿，在每一矫治步骤中牙齿的移动方向和移动量，以及需要去釉的牙齿以及去釉量。

16.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述按照空间搜索法产生一系列目标牙列数字模型的步骤包括由计算机基于所述参考曲线和矫治参数，按照碰撞避让算法或间隙预留算法逐步生成所述一系列目标牙列数字模型。

17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，在所述按照碰撞避让算法或间隙预留算法生成一系列目标牙列数字模型中，利用碰撞避让算法或者间隙预留算法检测所述至少一个萌出牙与相邻牙齿的碰撞值或间隙值，并且根据所述检测到的碰撞值或间隙值，获取所述萌出牙与相邻牙齿之间的间隙值，以确定所述萌出牙在每一个目标牙列数字模型中的随动形态。

18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述确定萌出牙在每一个目标牙列数字模型中的随动形态包括：确定所述萌出牙在每一个目标牙列数字模型中的缩放值和缩放方向。

19.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述制造牙齿矫治器的步骤包括：

根据所述一系列目标牙列数字模型，控制一制造设备以制造一系列的牙齿矫治器的阳模，所述牙齿矫治器的阳模包括预测的萌出牙；以及

基于所述牙齿矫治器的阳模制造所述矫治器。

20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述制造设备利用快速成型处理，根据所述目标牙列数字模型制造牙齿矫治器的阳模。

21.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述制造牙齿矫治器的步骤包括：

根据所述一系列目标牙列数字模型，确定相应的牙齿矫治器的数字模型；以及

将所述牙齿矫治器的数字模型传送至制造设备，以根据所述牙齿矫治器的数字模型直接形成牙齿矫治器。

22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述制造设备利用快速成型处理，根据所述牙齿矫治器的数字模型直接形成牙齿矫治器。

23.一种适用于混合牙列的牙齿矫治系统，其特征在于，所述牙齿矫治系统是根据权利要求1所述的方法制造的，所述牙齿矫治系统包括：

一系列牙齿矫治器，这些牙齿矫治器具有选定几何形状的将牙齿从所述原始牙齿状态逐次定位到一系列目标牙齿状态的容纳牙齿的空腔；

其中，所述牙齿矫治器的形状设计为能容纳至少一个萌出牙，所述每一个萌出牙分别与所述原始牙齿状态中的每一个未萌牙相对应。

24.如权利要求23所述的系统，其特征在于，所述系统包括至少20个牙齿矫治器。

25.如权利要求23所述的系统，其特征在于，所述牙齿矫治器由具有弹性的聚合物材料制造。

26.如权利要求25所述的系统，其特征在于，所述聚合物材料是透明的聚合物材料。

27.一种由以下步骤制造的适用于混合牙列的牙齿矫治系统：

构建代表原始牙齿状态的原始牙列数字模型，所述原始牙齿状态包括至少一个未萌牙；

为所述原始牙齿状态中的每一个未萌牙，获取相应的萌出牙标准模型以得到混合牙列数字模型；

根据所述混合牙列数字模型产生一系列目标牙列数字模型；以及

根据上述产生的一系列目标牙列数字模型制造牙齿矫治器；

其中，制造所述牙齿矫治系统的步骤还包括：调整所述萌出牙标准模型的参数，所述参数包括所述萌出牙标准模型在每一个所述目标牙列数字模型中的随动形态；

其中调整萌出牙标准模型在每一个所述目标牙列数字模型中的随动形态包括：根据所述萌出牙标准模型与其相邻牙齿的数字模型之间的间隙，调整所述萌出牙标准模型的尺寸。

28.如权利要求27所述的系统，其特征在于，所述产生一系列目标牙列数字模型的步骤包括：基于所述混合牙列数字模型，确定参考曲线，并且设置矫治参数，按照空间搜索法产生一系列目标牙列数字模型，且所述一系列目标牙列数字模型中的每一个对应于每一个矫治步骤中的目标牙齿状态。

29.如权利要求27所述的系统，其特征在于，所述制造牙齿矫治器的步骤包括：

根据所述一系列目标牙列数字模型，控制一制造设备以制造一系列的牙齿矫治器的阳模，所述牙齿矫治器的阳模包括预测的萌出牙；以及

基于所述牙齿矫治器的阳模制造所述矫治器。

30.如权利要求27所述的系统，其特征在于，所述制造牙齿矫治器的步骤包括：

根据所述一系列目标牙列数字模型，确定相应的牙齿矫治器的数字模型；以及

将所述牙齿矫治器的数字模型传送至制造设备，以根据所述牙齿矫治器的数字模型直接形成牙齿矫治器。