CN105982742A - 牙齿矫治器及其制造方法、数字化牙齿模型的填倒凹处理 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种牙齿矫治器及其制造方法，以及一种用于对数字化牙齿模型进行数字化填倒凹处理的方法。牙齿矫治器的制造方法包括：提供了一种牙齿矫治器的制造方法。该制造方法包括：获取表示牙齿矫治状态的数字化牙齿模型，其中所述数字化牙齿模型的两颗牙齿之间具有倒凹区域；对所述数字化牙齿模型的倒凹区域进行数字化填倒凹处理；基于所述填倒凹处理后的数字化牙齿模型制造牙齿矫治器的阳模；以及基于所述牙齿矫治器的阳模制造牙齿矫治器。

Description

牙齿矫治器及其制造方法、数字化牙齿模型的填倒凹处理

技术领域

本申请牙齿矫正技术领域，更具体地，涉及一种数字化牙齿模型的填倒凹处理以及牙齿矫治器的制造方法。

背景技术

为了对患者的牙齿进行医学矫正，目前已开发出多种牙齿矫治器械。相对于传统的固定托槽矫治技术，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(也称为壳矫治器)。这种隐形牙齿矫治器由安全的弹性高分子材料制成，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。此外，由于患者可以自行摘戴，口腔卫生可以正常维护，整个矫治过程省时又省力。

具体地，隐形牙齿矫治器是一组具有能够在内部容纳牙齿的空腔的聚合物壳体，其用来容纳牙齿的空腔的几何形状与该牙齿矫治器所要达到的牙齿的修正后状态/排列相适应，因此能通过使用一系列的牙齿矫治器使得牙齿重新定位。一般而言，使得牙齿从基础状态定位到最后状态包括至少4个逐次的步骤，有时需要包括至少20个步骤；对于复杂病例，也有可能需要包括40个或更多的步骤。每一幅隐形牙齿矫治器需要在使用者的牙齿上佩戴一段时间，通过具有弹性的壳矫治器向牙齿施加力以使得牙齿逐渐排列整齐。

在现有的矫治器制造方法中，如图1所示，首先对患者牙齿进行扫描，以获得患者的基础牙齿状态。然后基于患者的基础牙齿状态，通过虚拟矫治设计产生一系列修正后的牙齿状态的数据，例如数字化牙齿模型。进一步地，基于该数据，按照快速成型的方法或者采用数控机床加工的方法制造一系列代表修正后的牙齿状态的实体牙齿模型，再以每一个实体牙齿模型为阳模压制相应的牙齿矫治器。一般而言，对于矫治过程中的每一个矫治步骤，一副牙齿矫治器将被佩戴14天左右。

在上述利用实体牙齿模型压制隐形牙齿矫治器前，需要对实体牙齿模型进行填倒凹处理，以填充实体牙齿模型上相邻牙齿之间的倒凹区域。倒凹区域也即相邻的两颗牙齿和牙龈边缘所限定的凹陷三角区域。目前填倒凹多采用人造石、石膏或石蜡等材料进行人工处理。然而，这种人工进行的填倒凹处理存在着一些问题。例如，为了确保牙齿矫治器的卫生情况，需要使用隔离膜等措施来避免人造石等材料直接接触牙齿矫治器，这增加了工艺处理环节，降低了生产效率，并且还增加了生产成本。此外，由于不同人员填倒凹的填补量不易控制，因此压制得到的牙齿矫治器的质量难以保证，这有可能会影响牙齿矫治器的矫治效果。

发明内容

现有技术的牙齿矫治器制造方法存在生产效率低、产品质量不稳定的问题，因此需要一种改进的牙齿矫治器的制造方法以解决现有技术存在的问题。

在本申请的一个方面，提供了一种牙齿矫治器的制造方法。该制造方法包括：获取表示牙齿矫治状态的数字化牙齿模型，其中所述数字化牙齿模型的两颗牙齿之间具有倒凹区域；对所述数字化牙齿模型的倒凹区域进行数字化填倒凹处理；基于所述填倒凹处理后的数字化牙齿模型制造牙齿矫治器的阳模；以及基于所述牙齿矫治器的阳模制造牙齿矫治器。

由于数字化牙齿模型中的倒凹区域和/或缺陷区域已通过数字化处理方式进行了填充，因而根据处理后的数字化牙齿模型制造的牙齿矫治器的阳模中已经不存在倒凹区域和/或缺陷区域。换言之，不需要采用人造石、石膏或石蜡等材料人工处理对牙齿矫治器的阳模，这有效减少了对牙齿矫治器阳模的污染，从而避免了隔离膜在牙齿矫治器制造过程中的使用。同时，数字化填充倒凹可以较为准确地确定倒凹区域的填补量，从而使得制得的牙齿矫治器的质量稳定性提高。

在一些实施例中，所述数字化填倒凹处理的步骤包括：基于所述数字化牙齿模型生成虚拟倒凹网格；将所述虚拟倒凹网格填充在所述数字化牙齿模型的倒凹区域。

在一些实施例中，所述生成虚拟倒凹网格的步骤包括：在与所述倒凹区域相邻的两颗牙齿上分别选取一组控制点，其中每组控制点形成与其所在牙齿相交的一个控制面；将这两个控制面的边缘相互连接以形成所述虚拟倒凹网格。

在一些实施例中，所述倒凹区域对应的两组控制点具有相同数量的控制点。

在一些实施例中，所述倒凹区域对应的两组控制点中的每一组均有4个控制点。

在一些实施例中，每组控制点包括一对下方控制点以及一对上方控制点，其中所述下方控制点位于对应牙齿表面与牙龈表面的相交线上，所述上方控制点位于所述下方控制点的上方。

在一些实施例中，所述倒凹区域对应的两组控制点分别位于这两颗牙齿靠近所述倒凹区域的一侧。

在一些实施例中，每对上方控制点的间距和每对下方控制点的间距均小于其所在牙齿的唇舌向最大厚度。

在一些实施例中，每对下方控制点的间距等于或小于其所在牙齿的唇舌向最大厚度的1/2，并且每对上方控制点的间距等于或小于其所在牙齿的唇舌向最大厚度的1/2。

在一些实施例中，每个上方控制点的高度小于其所在牙齿的高度。

在一些实施例中，当与所述倒凹区域相邻的两颗牙齿在其牙冠部分不相互重叠时，每个上方控制点的高度等于或小于其所在牙齿的高度的2/3。

在一些实施例中，当与所述倒凹区域相邻的两颗牙齿在其牙冠部分部分重叠时，每对上方控制点位于这两颗牙齿的相交线上，并且其间距等于或小于其所在牙齿的唇舌向最大厚度的1/2。

在一些实施例中，在所述选取控制点之后，所述制造方法还包括：对所述控制面进行面片细化处理和光顺处理。

在一些实施例中，在制造所述牙齿矫治器的阳模的步骤之前，所述制造方法还包括：对所述数字化牙齿模型的缺陷区域进行数字化填补处理。

在一些实施例中，所述缺陷区域包括牙面缺损区域以及牙龈压迫区域。

在一些实施例中，所述缺陷区域的数字化填补处理包括：对数字化牙齿模型中的缺陷区域进行多边形网格化处理，以得到填补所述缺陷区域对应的虚拟缺陷网格；将所述虚拟缺陷网格填充在所述数字化牙齿模型的缺陷区域。

在一些实施例中，所述多边形网格化处理包括扫面线法、随机增量法或分治法。

在本申请的另一个方面，还提供了一种对数字化牙齿模型进行数字化填倒凹处理的方法。该方法包括：获取数字化牙齿模型，其中所述数字化牙齿模型的两颗牙齿之间具有倒凹区域；在与所述倒凹区域相邻的两颗牙齿上分别选取一组控制点，其中每组控制点形成与其所在牙齿相交的一个控制面；将这两个控制面的边缘相互连接以形成虚拟倒凹网格；以及将所述虚拟倒凹网格填充在所述数字化牙齿模型的倒凹区域。

附图说明

本申请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示出了根据现有牙齿矫治器的制造方法；

图2示出了根据本申请一个实施例的牙齿矫治器的制造方法；

图3示出了根据数字化牙齿模型一个例子的示意图；

图4示出了在牙齿的模型上选取的一组控制点；

图5示出了所选取的控制点构成的控制面；

图6示出了数字化牙齿模型中两颗相邻牙齿从牙尖向牙根方向的俯视示意图；

图7示出了图6中两颗相邻牙齿从唇侧或舌侧观察的侧面示意图，其中这两颗牙齿在其牙冠部分未碰撞；

图8示出了两颗相邻牙齿从唇侧或舌侧观察的另一侧面示意图，其中这两颗牙齿在其牙冠部分发生碰撞；

图9示出了对图5的控制面进行面片细化处理和光顺处理后的控制面形状；

图10示出了生成的虚拟倒凹网格；

图11示出了数字化牙齿模型上的一示例性缺陷区域；

图12示出了用于填充该缺陷区域的虚拟缺陷网格。

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，并非意图限制本申请的保护范围。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，这些不同配置都包含在本申请中。

图2示出了根据本申请一个实施例的牙齿矫治器的制造方法200。该方法可以用于制造由高分子材料制成的隐形牙齿矫治器。

如图2所示，在步骤S202，获取表示牙齿矫治状态的数字化牙齿模型。

具体地，“表示牙齿矫治状态的数字化牙齿模型”是指用于指导实体牙齿模型(即阳模)制造的计算机可处理的数字模型，其通常是牙齿状态(也可称为牙齿排列)的虚拟三维模型。这些虚拟三维模型可以利用具有图形用户界面的计算机、工作站或其他数据处理设备进行观察、修改或其他操作。牙齿矫治状态包括一系列修正后的牙齿状态，而每一个牙齿状态对应一颗牙齿的数字模型。每一个牙齿状态包括对应于一个矫治步骤的若干颗牙齿的几何形状和牙齿之间的位置关系，因此每一个相应的数字化牙齿模型包括代表若干颗牙齿的几何形状和牙齿之间的位置关系的数据集。

在一个示例性实施例中，首先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)的状态制作实体牙齿模型(例如借助取印模制作石膏牙齿模型)，再对该实体牙齿模型进行扫描，以生成表示患者牙齿原始状态的虚拟数字化牙齿模型。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，再通过计算机处理以生成牙齿原始状态的虚拟数字化牙齿模型。这个虚拟数字化牙齿模型可以被数字化处理和显示，例如可以显示在计算机的图形用户界面中。

之后，可以基于该原始状态的虚拟数字化牙齿模型和对于患者牙齿的矫治目标，设定至少一个的矫治参数，由计算处理设备按照该原始状态的数字化牙齿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(也可称为牙齿目标排列的数字化牙齿模型或者是牙齿矫治状态的牙齿排列数字模型)。一系列的牙齿矫治状态反映了对原始状态的数字化牙齿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。每一个牙齿矫治状态对应一个数字化牙齿模型，因此可以由计算机系统获得并存储一系列的数字化牙齿模型。

并且，本申请不限于基于原始状态的虚拟牙齿模型和矫治目标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化牙齿模型和代表牙齿目标排列的数字化牙齿模型，由计算处理设备基于牙齿原始状态和目标矫治状态的数字化牙齿模型来产生代表中间矫治状态的一系列数字化牙齿模型的方法来获取本申请中的代表牙齿矫治状态的数字化牙齿模型。

图3即示出了数字化牙齿模型一个例子10的示意图。该数字化牙齿模型包括牙尖部分11、牙冠部分12以及牙周部分13。

如图3所示，通过计算机数据处理，使得数字化牙齿模型10中的各个牙齿大体沿坐标系的XY平面排列，从而使得代表一个牙颌(上颌或者下颌)的若干颗牙齿的数字化牙齿模型10沿Z轴由上往下包括牙尖部分11、牙冠部分12以及牙周部分13。其中，每颗牙齿的牙尖部分11和牙冠部分12均属于口腔中所见到的暴露于牙龈以外的牙齿部分，牙尖部分11代表牙齿的上端，而牙冠部分12则为牙齿中除了牙尖部分之外的暴露于牙龈以外的其它部分。而牙周部分13则代表牙齿周边组织部分，例如牙龈。

由于每个牙齿的形状和高度均不一样，因此对于单个牙齿来说，牙周部分13、牙尖部分11和牙冠部分12的高度各不相同。例如，对于单个牙齿来说，牙冠部分12是与牙周部分13相邻接的、形状相对比较规则的部分(例如牙冠部分12与Z轴垂直的截面的形状基本相同或相似)。牙尖部分11则为与牙冠部分12相邻接的、沿远离牙周部分13的方向开始明显收缩的部分。因此对于一个颌上的若干颗牙齿中的每一颗牙齿而言，其牙周部分13、牙尖部分11和牙冠部分12的高度和截面形状各不相同。

数字化牙齿模型10中每两颗相邻的牙齿之间通常具有倒凹区域14。具体地，由于每个牙齿牙冠部分12的最大截面通常大于其牙根部分(图中未示出)的最大截面，因此对于未相互贴靠的两个牙齿，其间的倒凹区域14大体呈下宽上窄的不规则台体，而对于相互贴靠的两个牙齿，其间的倒凹区域14大体呈倒三棱锥体。换言之，倒凹区域14在数字化牙齿模型10沿近远中方向的截面大体呈梯形或三角形。此外，由于牙冠部分12大体呈圆柱或椭圆柱形，因而越靠近两颗相邻牙齿的中心连线，倒凹区域14近远中方向截面的宽度通常也越小。

仍参考图2，在步骤S204中，对于数字化牙齿模型进行数字化填倒凹处理。

正如上述，由于数字化牙齿模型中存在倒凹区域，因此需要对数字化牙齿模型进行处理以填充其中的倒凹区域。这样，由数字化填倒凹处理的数字化牙齿模型制得的实体牙齿模型的倒凹区域会被实体地填充，从而不需要再采用传统的倒凹填补工艺来对实体牙齿模型进行处理。

具体地，为了填充数字化牙齿模型的每两颗相邻牙齿之间的倒凹区域，需要基于数字化牙齿模型生成一个或多个虚拟倒凹网格，其中每个虚拟倒凹网格对应于一个倒凹区域。在生成虚拟倒凹网格后，可以将虚拟倒凹网格与数字化牙齿模型填充起来，以使得各个虚拟倒凹网格分别占据对应的倒凹区域。这样，数字化牙齿模型中的倒凹区域即被填充。虚拟倒凹网格至少被形成为能够占据对应倒凹区域的形状和大小，以避免因倒凹区域未被充分填充而影响制得的实体牙齿模型的质量。在一些例子中，可以由工作人员手动地绘制(例如通过计算机辅助设计软件)虚拟倒凹网格，例如工作人员可以连接倒凹区域的边缘，以生成对应的虚拟倒凹网格。在另一些例子中，可以由计算机运行预定程序或例程来生成虚拟倒凹网格，其中该预定程序或例程包括绘制或生成虚拟倒凹网格的算法。

图4至图9即示出了一种由计算机运行预定程序来生成虚拟倒凹网格的处理过程。接下来，结合图4至图9对该虚拟倒凹网格生成方法进行说明。

首先，在与倒凹区域相邻的两个牙齿上分别选取一组控制点。图4和图5示出了在一个牙齿上选取的一组控制点20，其中该组控制点20形成与其所在牙齿相交的控制面21。每组控制点20可以包括3个或更多个控制点。例如，图4和图5示出了每组控制点包括4个控制点的例子。可以理解，在实际应用中，每组控制点也可以包括更多个控制点，例如6个、8个或更多个。在一些例子中，与一个倒凹区域对应的两组控制点具有相同数量的控制点。可以理解，在另一些例子中，与一个倒凹区域对应的两组控制点可以具有不同数量的控制点。

图6是数字化牙齿模型中两个相邻牙齿从牙尖向牙根方向的俯视示意图，而图7则示出了这两个相邻牙齿从唇侧或舌侧观察的侧面示意图。需要说明的是，图6和图7中的控制面被显示为基本平行于牙尖-牙根方向，也即平行于图2所示的Z轴方向；但在实际应用中，不同控制点的组形成的控制面可能并不平行于牙尖-牙根方向，其可以与Z轴方向成一定角度，例如小于30度的角度。

如图6和图7所示，每颗牙齿(特别在其牙冠部分)的横截面大体呈椭圆或圆形。牙齿上的控制点所形成的控制面21、22分别与牙齿表面23、24相交，并且将这两个牙齿的表面分割为两个部分。在一些例子中，与倒凹区域对应的两组控制点分别位于两个牙齿靠近倒凹区域的一侧。例如，垂直于两个牙齿的中心(体心)连线25且经过一个牙齿中心26的面将牙齿表面23分割为靠近倒凹区域的侧面23a和远离倒凹区域的侧面23b，控制面21对应的一组控制点即位于侧面23a。类似地，垂直于中心连线25且经过另一牙齿中心27的面将牙齿表面24分割为靠近倒凹区域的侧面24a和远离倒凹区域的侧面24b，控制面22对应的控制点即位于侧面24a。

在一些例子中，每组控制点的选取是基于数字化牙齿模型所进行的。以下以每组控制点包括4个控制点为例对控制点的选取方式进行说明。

参考图6和7，倒凹大体从牙龈区域28向上延伸到牙冠的最大截面处。为了填充倒凹区域，每组控制点可以包括一对下方控制点和一对上方控制点。例如，控制面21对应的一组控制点包括一对下方控制点21a、21b以及一对上方控制点21c、21d；类似地，控制面22对应的一组控制点包括一对下方控制点22a、22b以及一对上方控制点22c、22d(由于图示的原因，部分控制点重合在一起)。其中，下方控制点21a、21b位于牙齿表面23与牙龈表面28的相交线上，而上方控制点21c、21d位于下方控制点21a、21b的上方，例如与(沿图7所示的z轴方向)下方控制点21a、21b相距预定距离。下方控制点22a、22b位于牙齿表面24与牙龈表面28的相交线上，而上方控制点22c、22d位于上方控制点22a、22b的上方。可以看出，一对下方控制点的间距决定了对应的控制面靠近牙龈表面28的边的宽度，而一对上方控制点的间距决定了对应的控制面靠近牙尖的边的宽度，而下方控制点与上方控制点之间的距离决定了对应的控制面的高度(沿图7所示的z轴方向)。

在一些实施例中，每对下方控制点的间距小于预定距离，例如小于其所在牙齿的唇舌向最大厚度。类似地，每对上方控制点的间距小于其所在牙齿的唇舌向最大厚度。下方控制点的间距过大可能会导致倒凹区域过度填充，从而导致制得的牙齿矫治器不能够与佩戴者的牙齿有效接触并且实现矫正牙齿排列的效果。在一些实施例中，每对下方控制点的间距等于或小于其所在牙齿的唇舌向最大厚度的1/2，并且每对下方控制点的间距等于或小于其所在牙齿的唇舌向最大厚度的1/2。在一些优选的实施例中，每对下方控制点的间距等于或大于每对上方控制点的间距。

在实际应用中，可以通过下述算法来计算确定每组控制点中的一对下方控制点。首先，根据两颗相邻牙齿的模型计算这两颗牙齿的中心连线，并且根据每颗牙齿的牙齿表面与牙龈表面来计算牙齿与牙龈的相交线。之后，确定牙齿表面与牙龈表面的相交线上的一对下方控制点，这对下方控制点的间距为其所在牙齿的唇舌向最大厚度的1/2，并且这对下方控制点的连线与两颗牙齿的中心连线相互垂直。这样，每组控制点中的一对下方控制点的位置即可确定。

由于每颗牙齿的牙冠部分的形状不同，并且两颗相邻牙齿之间的相对位置也不同，因此，每组控制点中的一对上方控制点的确定方式不同于下方控制点的确定方式。在一些实施例中，每个上方控制点的高度小于其所在牙齿的高度。其中，上方控制点或牙齿的高度例如是该点到相邻倒凹区域中牙龈表面最高点的水平切平面(与图7中所示的z轴垂直)的距离。在一些实施例中，每个上方控制点的高度等于或小于其所在牙齿高度的2/3。这可以避免倒凹区域在z轴方向上过填充，而倒凹区域的过填充可能会影响矫治器贴合牙尖部分区域的成型。在一些实施例中，每个上方控制点的高度不小于其所在牙齿的高度的1/3。这可以避免倒凹区域不能够被充分填充。类似于下方控制点，每对上方控制点的间距等于或小于其所在牙齿的唇舌向最大厚度的1/2。

一般而言，在表示牙齿矫治状态的数字化牙齿模型中，两颗相邻牙齿在其牙冠部分的根部不会发生碰撞，也即不会在牙冠部分至少部分地重叠。因此，下方控制点通常可以选择牙齿表面与牙龈表面的交线来确定。然而，处于矫治牙齿排列的目的，数字化牙齿模型中两颗相邻牙齿可能不会在其牙冠部分相互重叠(例如图7所示)，但也可能会在牙冠部分靠近牙尖的某些区域相互重叠(例如图8所示)。因此，在一些例子中，可以按照下述方式确定上方控制点。

首先，根据数字化牙齿模型，计算与待填充倒凹区域相邻的两颗牙齿的间距是否小于一预定值，或者直接计算两颗牙齿是否存在交点。如果间距小于或等于预定值或者存在交点，则确定这两颗牙齿的牙冠部分部分重叠；而如果间距大于预定值或者不存在交点，则确定这两颗牙齿的牙冠部分不重叠。

如果两颗相邻牙齿的牙冠部分不重叠，正如图7所示，则通过下述方式确定上方控制点。首先，根据两颗相邻牙齿之间的牙龈表面来计算倒凹区域中牙龈表面最高点的水平切平面。之后，基于所确定的水平切平面，确定高度为2/3牙齿高度的平面，该平面与对应牙齿的牙齿表面具有相交线。然后，在牙齿的牙齿表面与2/3牙齿高度的平面的相交线上确定一对上方控制点，该对上方控制点的间距为其所在牙齿的唇舌向最大厚度的1/2，或者为该相交线上间距最大的一对点(当相交线上的任意一对点的间距均小于唇舌向最大厚度的1/2时)，其中，所确定的上方控制点的连线与两颗牙齿的中心连线相互垂直。

如果两颗相邻牙齿的牙冠部分部分重叠。在此情况下，可以通过下述方式确定上方控制点。首先，根据两颗相邻牙齿的模型计算这两颗牙齿的中心连线，并且根据每颗牙齿的牙齿表面与牙龈表面来计算牙齿与牙龈的相交线。之后，确定两颗牙齿的牙齿表面相交线上的一对上方控制点，这对上方控制点的间距为其所在牙齿的唇舌向最大厚度的1/2，或者为该相交线上间距最大的一对点(当相交线上的任意一对点的间距均小于唇舌向最大厚度的1/2时)，并且这对上方控制点的连线与两颗牙齿的中心连线相互垂直。

这样，每组控制点中的一对下方控制点和一对上方控制点的位置即可确定。在确定每组控制点中的上方控制点和下方控制点之后，对应的控制面即可以确定。在一些例子中，每组控制点可以包括4个以上的控制点。这些多出的控制点可以以类似方式确定，例如根据预定的间距确定。在此不再赘述。

在一些优选的实施例中，在确定控制面之后，还可以对控制面进行面片细化处理和光顺处理。光顺处理例如可以是拉普拉斯光顺处理。图9即示出了对图5的控制面进行面片细化处理和光顺处理后的控制面形状。参考图9，绕控制面的中心并且沿下方控制点0、上方控制点1、上方控制点2以及下方控制点3的连线对控制面进行面片细化处理及光顺处理，从而在该连线附近插入多个插值插入点。这些插值插入点使得控制面的边缘变化变化较为平缓。这有利于倒凹区域的填充。

在得到两个控制面之后，将这两个控制面的边缘相互连接以形成虚拟倒凹网格。例如，可以将控制面上对应位置的控制点相互连接，或者进一步地将控制面上对应位置的控制点及插值插入点相互连接，正如图10所示。这样，即可生成与倒凹区域对应的虚拟倒凹网格。

之后，可以将生成的虚拟倒凹网格填充载数字化牙齿模型中对应的倒凹区域。在此情况下，虚拟倒凹网格可能会与数字化牙齿模型中牙齿的模型部分重叠，但是其应当基本占据数字化牙齿模型中的倒凹区域。这样，即可得到经过数字化倒凹填充处理的数字化牙齿模型。

在一些情况下，数字化牙齿模型中可能存在缺陷区域，其例如包括牙面的缺损区域或者牙龈压迫区域。这些缺陷区域可能会影响制得的牙齿矫治器的质量。因此，在一些实施例中，牙齿矫治器的制造方法还包括对数字化牙齿模型的缺陷区域进行数字化填补的处理。缺陷区域的形状通常较不规则，在一些实施例中，可以由操作人员来辅助进行该数字化填补的处理。在另一些实施例中，也可以通过计算机来处理数字化牙齿模型。例如可以确定缺陷区域的边缘曲率或斜率变化较大的点，并进一步连接这些被确定的点，从而形成对应于该缺陷区域的多边形虚拟缺陷网格。

图11即示出了数字化牙齿模型上的一示例性缺陷区域，而图12则示出了用于填充该缺陷区域的虚拟缺陷网格。

具体地，以手动处理为例，缺陷区域的数字化填补处理可以包括下述步骤：对数字化牙齿模型的缺陷区域进行圈点处理。所谓圈点处理，即操作人员根据其对缺陷区域形状的观察，在缺陷区域的周边或边缘的一系列位置(特别在边缘变化明显的位置)选择一系列控制点。接着，对圈点的缺陷区域进行多边形网格化处理，以得到对应于该缺陷区域的虚拟缺陷网格。其中，多边形网格化处理可以采用扫描线法、随机增量法或分治法。例如，可以将缺陷区域周边的一系列控制点相互连接即可形成虚拟缺陷网格。之后，将生成的虚拟缺陷网格填充在数字化牙齿模型中对应的缺陷区域。这样，数字化牙齿模型的一个缺陷区域即被填补完成。在数字化牙齿模型存在多个缺陷区域的情况下，可以对每个缺陷区域分别进行数字化填补处理。

继续参考图2，在完成数字化填充处理和/或缺陷填补处理之后，在步骤S206中，基于被处理的数字化牙齿模型制造牙齿矫治器的阳模。

优选的，可以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(Three Dimensional Printing，3DP)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方法制造实体牙齿模型，具体而言，为了制造实体牙齿模型，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，最终形成实体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，直到整个实体牙齿模型制造完毕。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。在实体牙齿模型成形后，升降工作台提升并且实体牙齿模型从设备移除。典型地，该初步的实体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，从而得到实体牙齿模型，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，虽然本申请中以激光快速成形SLA方法为例描述了本申请的快速成型处理步骤，但是本申请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实体牙齿模型。

接着，在步骤S208中，基于牙齿矫治器的阳模制造牙齿矫治器。

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实体牙齿模型上进行压制，以形成壳体，从而制得牙齿矫治器。但是本申请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，来基于实体牙齿模型制造牙齿矫治器。

由于数字化牙齿模型中的倒凹区域和/或缺陷区域已通过数字化处理方式进行了填充，因而根据处理后的数字化牙齿模型制造的牙齿矫治器的阳模中已经不存在倒凹区域和/或缺陷区域。换言之，不需要采用人造石、石膏或石蜡等材料人工处理对牙齿矫治器的阳模，这有效减少了对牙齿矫治器阳模的污染，从而避免了隔离膜在牙齿矫治器制造过程中的使用。同时，数字化填充倒凹可以较为准确地确定倒凹区域的填补量，从而使得制得的牙齿矫治器的质量稳定性提高。

多种可替代部件、改良部件或等同部件可以代替上述部件使用。另外，这里描述的技术可以按硬件或软件、也可以按两者的结合实现。该技术也可以在可编程计算机上执行的计算机程序中实现，每个计算机包括一个处理器、一个处理器可读的存储介质(包括易失性和非易失性存储器和/或储存元件)，以及匹配的输入输出装置。程序代码应用于通过输入装置输入的数据，以执行所述功能，并生成输出信息。输出信息可以应用于一个或者多个输出装置。每个程序都可以高级过程或面向对象的编程语言实现，以便与计算机系统协同操作。但如果需要，这些程序也可以通过汇编或者机器语言来实现。任何情况下，语言可以是被编译的或解释的语言。每一个这种计算机程序可以被储存在存储介质或装置中(例如，CD-ROM、硬盘或者磁盘)，这些存储介质或装置是通用或者专用可编程计算机可读的，当被计算机读出以执行所述过程时，可配置并操作计算机。该系统也可以作为一个实现配置有计算机程序的计算机可读存储介质，而这样配置的存储媒介质使计算机以特定的和预定的方式工作。

尽管在此公开了本申请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。本申请意图覆盖本申请的各个实施例的任何和所有修改和变型。本申请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 (29)

1.一种牙齿矫治器的制造方法，其特征在于，所述包括：

获取表示牙齿矫治状态的数字化牙齿模型，其中所述数字化牙齿模型的牙齿之间具有倒凹区域；

对所述数字化牙齿模型的倒凹区域进行数字化填倒凹处理；

基于所述填倒凹处理后的数字化牙齿模型制造牙齿矫治器的阳模；以及

基于所述牙齿矫治器的阳模制造牙齿矫治器。

2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述数字化填倒凹处理的步骤包括：

基于所述数字化牙齿模型生成虚拟倒凹网格；

将所述虚拟倒凹网格填充在所述数字化牙齿模型的倒凹区域。

3.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，所述生成虚拟倒凹网格的步骤包括：

在与所述倒凹区域相邻的两颗牙齿上分别选取一组控制点，其中每组控制点形成与其所在牙齿相交的一个控制面；

将这两个控制面的边缘相互连接以形成所述虚拟倒凹网格。

4.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述倒凹区域对应的两组控制点具有相同数量的控制点。

5.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，所述倒凹区域对应的两组控制点中的每一组均有4个控制点。

6.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，每组控制点包括一对下方控制点以及一对上方控制点，其中所述下方控制点位于对应牙齿表面与牙龈表面的相交线上，所述上方控制点位于所述下方控制点的上方。

7.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述倒凹区域对应的两组控制点分别位于这两颗牙齿靠近所述倒凹区域的一侧。

8.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于，每对上方控制点的间距和每对下方控制点的间距均小于其所在牙齿的唇舌向最大厚度。

9.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于，每对下方控制点的间距等于或小于其所在牙齿的唇舌向最大厚度的1/2，并且每对上方控制点的间距等于或小于其所在牙齿的唇舌向最大厚度的1/2。

10.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于，每个上方控制点的高度小于其所在牙齿的高度。

11.根据权利要求10所述的制造方法，其特征在于，当与所述倒凹区域相邻的两颗牙齿在其牙冠部分不相互重叠时，每个上方控制点的高度等于或小于其所在牙齿的高度的2/3。

12.根据权利要求10所述的制造方法，其特征在于，当与所述倒凹区域相邻的两颗牙齿在其牙冠部分部分重叠时，每对上方控制点位于这两颗牙齿的相交线上，并且其间距等于或小于其所在牙齿的唇舌向最大厚度的1/2。

13.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，在所述选取控制点之后，所述制造方法还包括：

对所述控制面进行面片细化处理和光顺处理。

14.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在制造所述牙齿矫治器的阳模的步骤之前，所述制造方法还包括：

对所述数字化牙齿模型的缺陷区域进行数字化填补处理。

15.根据权利要求14所述的制造方法，其特征在于，所述缺陷区域包括牙面缺损区域以及牙龈压迫区域。

16.根据权利要求14所述的制造方法，其特征在于，所述缺陷区域的数字化填补处理包括：

对数字化牙齿模型中的缺陷区域进行多边形网格化处理，以得到填补所述缺陷区域对应的虚拟缺陷网格；

将所述虚拟缺陷网格填充在所述数字化牙齿模型的缺陷区域。

17.根据权利要求16所述的制造方法，其特征在于，所述多边形网格化处理包括扫面线法、随机增量法或分治法。

18.一种对数字化牙齿模型进行数字化填倒凹处理的方法，其特征在于，包括：

获取数字化牙齿模型，其中所述数字化牙齿模型的两颗牙齿之间具有倒凹区域；

在与所述倒凹区域相邻的两颗牙齿上分别选取一组控制点，其中每组控制点形成与其所在牙齿相交的一个控制面；

将这两个控制面的边缘相互连接以形成虚拟倒凹网格；

将所述虚拟倒凹网格填充在所述数字化牙齿模型的倒凹区域。

19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述倒凹区域对应的两组控制点具有相同数量的控制点。

20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述倒凹区域对应的两组控制点中的每一组均有4个控制点。

21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，每组控制点包括一对下方控制点以及一对上方控制点，其中所述下方控制点位于对应牙齿表面与牙龈表面的相交线上，所述上方控制点位于所述下方控制点的上方。

22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述倒凹区域对应的两组控制点分别位于这两颗牙齿靠近所述倒凹区域的一侧。

23.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，每对上方控制点的间距和每对下方控制点的间距均小于其所在牙齿的唇舌向最大厚度。

24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，每对下方控制点的间距等于或小于其所在牙齿的唇舌向最大厚度的1/2，并且每对上方控制点的间距等于或小于其所在牙齿的唇舌向最大厚度的1/2。

25.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，每个上方控制点的高度小于其所在牙齿的高度。

26.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，当与所述倒凹区域相邻的两颗牙齿在其牙冠部分不相互重叠时，每个上方控制点的高度等于或小于其所在牙齿的高度的2/3。

27.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，当与所述倒凹区域相邻的两颗牙齿在其牙冠部分部分重叠时，每对上方控制点位于这两颗牙齿的相交线上，并且其间距等于或小于其所在牙齿的唇舌向最大厚度的1/2。

28.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，在所述选取控制点之后，所述方法还包括：

对所述控制面进行面片细化处理和光顺处理。

29.一种根据权利要求1-17中的任一项所述的制造方法制造的牙齿矫治器。