CN106413623B - 具有弹性体的分段的正畸矫正器 - Google Patents
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Abstract
提供了一种改进的正畸矫正器及其相关的系统和方法。在一个方面中，提供了一种正畸矫正器。该矫正器包括多个离散的壳体区段，每个离散的壳体区段都包括成形为收容至少部分牙齿的一个以上腔体。利用弹性材料连结离散的壳体区段，以形成单个的矫正器壳体。
Description
交叉引用
本申请要求2014年3月21提交的美国临时申请No.61/969,023的权利，该申请通过引用其全文而并入本文。
背景技术
为了矫正咬合不正和/或提升美感，正畸过程通常涉及将患者的牙齿重新定位至期望的排列。为了实现这些目的，诸如支具、固位器、壳形矫正器等这样的正畸矫正器能够由正畸医师应用到患者的牙齿。为了产生期望的牙齿移动，矫正器构造为对一个以上牙齿施加力。为了将牙齿渐进地重新定位至期望的排列，能够通过医师周期性地调整力的施加(例如，通过改变矫正器或使用不同类型的矫正器)。
然而，在某些情况下，当前的正畸矫正器可能不能够有效地产生实现期望的牙齿重新定位所需的力，或者可能无法对施加到牙齿的力提供充分控制。另外，一些现存的矫正器的刚度可能影响矫正器结合到患者牙齿的能力，并且可能增加患者的不适感。
发明内容
提供一种改进的正畸矫正器及其相关的系统和方法。正畸矫正器能够被设计为佩戴在患者的牙齿上，并且包括由弹性材料连结的多个离散的壳体区段。本文描述的矫正器提供了对施加到牙齿的力的加强的控制，从而实现改进的正畸治疗过程。
因此，在一个方面中，正畸矫正器包括多个离散的壳体区段(segment)，每个离散的壳体区段都包括成形为收容至少部分牙齿的一个以上腔体。利用弹性材料连结离散的壳体区段，以形成单个的矫正器壳体。
通过阅读说明书、权利要求书及其附图，本发明的其他目的和特征将变得清晰。
通过引用而并入
在本说明书中提及的所有出版物、专利和专利申请在本文中以与各个单独的出版物、专利或专利申请被具体且独立地表示以通过引用而被并入的相同的程度并入本文。
附图说明
利用附加的权利要求的特性而提出了本发明的新颖的特征。通过参考陈述说明性实施例的以下具体的说明，将获得对本发明的特征和优势效果的更好的理解，在该说明性实施例中，实现了本发明的原理，并且附图如下：
图1A图示了根据很多实施例的牙齿重新定位矫正器。
图1B图示了根据很多实施例的牙齿重新定位系统。
图2图示了根据很多实施例的利用多个矫正器的正畸治疗的方法。
图3A图示了根据很多实施例的分段的正畸矫正器。
图3B图示了放在患者的牙齿上的图3A的矫正器。
图3C图示了在已经产生牙齿重新定位之后的图3B的矫正器。
图4图示了根据很多实施例的另一个分段的正畸矫正器。
图5图示了根据很多实施例的具有形状记忆特性的分段的正畸矫正器。
图6A和6B图示了根据很多实施例的用于创建正畸矫正器的方法。
图7A至7D图示了根据很多实施例的正畸矫正器的制造。
图8图示了根据很多实施例的数字计划正畸治疗的方法。
图9图示了根据很多实施例的数字处理系统的简化的方块图。
具体实施方式
为了重新定位一个以上牙齿，维持一个以上牙齿的当前位置，或者其适当的组合，能够采用本文描述的正畸矫正器及其相关的系统和方法作为正畸治疗过程的一部分。正畸矫正器能够包括多个离散的壳体区段，每个离散的壳体区段都包括成形为收容患者牙齿中的至少部分牙齿的多个腔体，利用弹性材料(本文中还称为“弹性体”)来连结多个离散的壳体区段，以形成单个矫正器壳体。能够选择壳体区段和/或弹性材料的几何结构、构造和材料特性，以至少局部地控制由矫正器施加到牙齿的力的大小和方向。在一些情况下，由于结合区段的弹性材料导致施加的力被全部或者部分地提供。相比于现存的通常采用具有同质的和/或连续的材料特性的单个矫正器壳体的正畸方法，本文描述的矫正器的材料特性(例如，刚度)能够通过弹性体而变化，从而，例如，提供不同的力以施加到患者齿弓的不同的牙齿，并且在一些情况下，提供更加精确地对牙齿施加或传递一个以上的力。另外，本文公开的分段的矫正器可以在一些情况下比传统的不分段的矫正器容纳更大的牙齿移动，从而减少完成正畸治疗过程所需要的不同的矫正器的数量。此外，在一些情况下，相对刚性的壳体区段和相对柔顺(compliant)的弹性结合材料的组合能够改善矫正器配合，并且减轻患者的不适感，同时维持矫正器施加足以重新定位牙齿的力的能力。
从而，在一个方面中，正畸矫正器包括多个离散的壳体区段，各个离散的壳体区段分别包括成形为收容牙齿的至少一部分的一个以上腔体。利用弹性材料连结离散的壳体区段，以形成单个的矫正器壳体。矫正器壳体可以是连续的矫正器壳体。
在一些情况下，多个离散的壳体区段的刚度比弹性材料的刚度大。可以改变壳体区段的设计。在一些情况下，形成矫正器的多个离散壳体区段中的一个以上壳体区段可以被构造为仅收容单个牙齿。在一些实施例中，多个离散壳体区段中的一个以上壳体区段可以被构造为跨越或者收容多个牙齿。关于由区段跨越或者收容的多个牙齿，矫正器可以包括相同或者不同类型的区段。例如，矫正器可以包括：跨越或者收容单个牙齿的一些离散壳体区段；以及跨越或者收容多个牙齿的一些离散壳体区段。
在很多实施例中，弹性材料包括多个离散弹性区段。多个离散弹性区段能够定位在多个离散壳体区段之间。例如，当矫正器佩戴在牙齿上时，多个离散弹性区段能够分别定位为与牙齿之间的邻间区域相近或者相邻。在很多实施例中，多个离散壳体区段嵌入在弹性材料中。
在另一个方面中，本文描述的矫正器可以包括在一系列的矫正器中，从而提供重新定位牙齿的正畸系统。这样的正畸系统能够包括多个正畸矫正器，各个正畸矫正器分别包括壳体，该壳体包括成形为收容至少部分牙齿的一个以上腔体。可以由患者依次佩戴矫正器，以将一个以上牙齿从第一排列移动到第二排列。一个以上矫正器能够包括如本文描述的分段的矫正器。例如，系统的分段的矫正器能够包括：多个离散的壳体区段，各个离散的壳体区段分别包括成形为收容至少部分牙齿的一个以上腔体；以及弹性材料，其连结多个离散的壳体区段以形成单个的矫正器壳体。多个矫正器能够包括具有彼此不同的弹性特性的第一矫正器和第二矫正器。
矫正器能够被设计或者制造为具有期望的刚度，或者对患者牙齿赋予期望的牙齿移动力或一组力。在一些情况下，多个离散的壳体区段的刚度比弹性材料的刚度大。多个离散壳体区段的至少一些壳体区段可以被构造为收容单个牙齿。作为替换或者额外地，多个离散壳体区段的至少一些壳体区段可以被构造为收容多个牙齿。
在很多实施例中，矫正器的弹性材料包括多个离散的弹性区段。在各种不同的区段之间可以使用相同的或者相似的弹性材料，或者可以使用不同的弹性材料。本文中，相似的弹性材料可以例如是指不同的弹性材料，其弹性特性具有与另一个弹性材料的特性的对应值不超过5％的变化，或者与另一个弹性材料的特性的对应值不超过10％的变化。多个离散弹性区段能够定位在多个离散壳体区段之间。例如，当矫正器佩戴在牙齿上时，多个离散弹性区段能够分别定位为与牙齿之间的邻间区域相近或者相邻。多个离散的壳体区段能够以适于在正畸定位中使用的不同的方式连结到弹性材料，如本文所述。离散的壳体区段可以嵌入在弹性材料中，弹性材料可以嵌入在壳体区段的材料中，或者两者的组合。离散的壳体区段和弹性材料还可以粘合、加热成型在一起、机械连接、缝合、铆接、编织在一起、或者以任意其它的方式连接，使得校准器适于如本文所述地使用。
在另一个方面中，本文包括用于创建正畸矫正器的方法。用于创建或者制造矫正器的方法能够包括整体或者局部地设置壳体，该壳体包括成形为收容至少部分牙齿的一个以上腔体。在一些情况下，将壳体制造为多个离散的壳体区段，而后利用弹性材料连结在一起，从而形成单个的或者连续组装的矫正器壳体。在一些情况下，壳体或者其一部分被制造，而后能够被分为多个离散的壳体区段，各个离散的壳体区段分别包括成形为收容至少部分牙齿的一个以上腔体。能够利用弹性材料连结离散的壳体区段，从而形成单个的或者连续组装的矫正器壳体。
在很多实施例中，多个离散的壳体区段的刚度比弹性材料的刚度大。多个离散壳体区段的至少一些壳体区段可以被构造为收容单个的牙齿。作为替换或者附加，多个离散壳体区段的至少一些壳体区段可以被构造为收容多个牙齿。
在很多实施例中，弹性材料包括多个离散弹性区段。利用弹性材料连结多个离散壳体区段能够包括将多个离散的弹性区段定位在多个离散的壳体区段之间。例如，当矫正器佩戴在牙齿上时，多个离散弹性区段能够分别定位为与牙齿之间的邻间区域相近或者相邻。在很多实施例中，利用弹性材料连结多个离散的壳体区段能够包括将多个离散的壳体区段嵌入到弹性材料中。
现在转向附图，其中相同的标号表示在各个附图中的相同的元件，图1A图示了能够由患者佩戴以实现口腔中的各个牙齿102的渐进式(incremental)的重新定位的示例性牙齿重新定位矫正器或者校准器100。矫正器能够包括壳体(例如，连续的聚合壳体或者分段的壳体)，该壳体具有收容和弹性地重新定位牙齿的牙齿收容腔体。矫正器或者其部分可以间接利用牙齿的物理模型而制造。例如，能够利用牙齿的物理模型以及一片适当层的聚合材料而形成矫正器(聚合矫正器)。在一些情况下，例如，利用快速原型制造技术由矫正器的数字模型直接制造物理矫正器。矫正器能够配合在上颚或者下颚中存在的所有牙齿上，或者少于所有的牙齿上。矫正器能够被具体地设计为容纳患者牙齿(例如，牙齿收容腔体的形貌与患者牙齿的形貌匹配)，并且可以基于由印模、扫描等而产生的患者牙齿的阳模或阴模来制造矫正器。或者，矫正器能够是普通的矫正器，其被构造为收容牙齿，而不必须成形为匹配患者牙齿的形貌。在一些情况下，通过矫正器重新定位仅由矫正器收容的指定牙齿，而其它牙齿能够提供基础或者锚点区域，用以在矫正器针对将要重新定位的一个以上牙齿施加力时，适当地保持矫正器。在一些情况下，很多或者大多数以及甚至全部的牙齿将在治疗期间的某时刻重新定位。被移动的牙齿还能够用作基础或者锚点，当矫正器由患者佩戴时，该基础或者锚点用于保持矫正器。典型地，将不设置线或者其它装置来在牙齿上适当地保持矫正器。然而，在一些情况下，期望或者需要在牙齿102上设置附着体或其它锚固元件104并且在矫正器100中设置对应的收容部或者孔隙106，使得矫正器能够对牙齿施加选定的力。包括在
System中使用的矫正器的示例性矫正器在转让给AlignTechnology,Inc.的、包括例如在美国专利No.6,450,807和No.5,975,893的多项专利和专利申请中描述，以及在万维网上可访问的公司网站上(参见，例如，网址“invisalign.com”)描述。适于正畸矫正器使用的牙齿安装的附着体的实例还在转让给Align Technology,Inc.的、包括例如美国专利No.6,309,215和No.6,830,450的专利和专利申请中描述。
图1B图示了包括多个矫正器112、114、116的牙齿重新定位系统110。本文描述的任何矫正器都能够设计和/或设置为在牙齿重新定位系统中使用的一组的多个矫正器的一部分。各个矫正器可以被构造为使得牙齿收容腔体具有与矫正器期望的中间或最终牙齿排列相对应的几何形状。能够通过对患者牙齿放置一系列的渐进式的位置调整矫正器，而使患者的牙齿从初始牙齿排列逐渐地重新定位至目标牙齿排列。例如，牙齿重新定位系统110能够包括：第一矫正器112，其与初始牙齿排列相对应；一个以上的中间矫正器114，其与一个以上的中间排列相对应；以及最终矫正器116，其与目标排列相对应。目标牙齿排列能够是在所有计划的正畸治疗的结束时为患者的牙齿选择的计划最终牙齿排列。或者，目标排列能够是在正畸治疗的过程期间用于患者牙齿的很多中间排列中的一个排列，该正畸治疗可以包括各种不同的治疗方案，包括而不限于下述情况：何处建议手术、何处适合邻间减小(EPR)、何处计划进一步检查、何处锚固放置最优、何处期望颚扩展、何处涉及修复牙科(例如，补牙、镶牙、牙冠、齿桥、植牙、表面镶饰等)等。如此，理解为目标牙齿排列能够是患者牙齿的任意的计划的最终排列，其跟随一个以上渐进式的重新定位阶段。相似地，初始牙齿排列能够是患者牙齿的任意的初始排列，其后伴随一个以上渐进式的重新定位阶段。
图2图示了根据很多实施例的利用多个矫正器的正畸治疗的方法200。能够利用本文描述的任意矫正器或者矫正器组来实践方法200。在过程210中，为了将牙齿从第一牙齿排列重新定位到第二牙齿排列，将第一正畸矫正器应用到患者牙齿。在过程220中，为了将牙齿从第二牙齿排列重新定位到第三牙齿排列，将第二正畸矫正器应用到患者牙齿。为了将患者牙齿从初始排列渐进式地重新定位到目标排列，能够利用任意适当数量的连续矫正器及其组合，根据需要而重复方法200。能够在相同的阶段全部地、或者成组或者分批地(例如，在治疗的开始阶段)、或者一次一个地产生矫正器，并且患者能够佩戴各个矫正器，直至不再能够感觉到各个矫正器对牙齿的压力，或者直至已经实现用于该指定阶段所呈现的牙齿移动的最大量。能够设计多个不同的矫正器(例如，一组)，并且甚至在患者佩戴多个矫正器中的任意矫正器之前制造多个不同的矫正器。在佩戴矫正器适当的时间段之后，患者能够利用在该系列中的下一个矫正器来取代当前矫正器，直至不剩余任何矫正器。矫正器通常不黏在牙齿上，并且患者可以在过程期间在任意时间放置并且替换矫正器(例如，患者可移除矫正器)。在系列中的最终的一个或几个矫正器具有被选择为过度校正牙齿排列的几何形状。例如，一个以上矫正器可以具有这样的几何形状：其将(如果完全实现)使独立的牙齿移动至超过已经被选择为“最终”的牙齿排列。为了补偿在已经终止重新定位方法之后的潜在的恢复原状(例如，允许单独的牙齿向后朝着它们的校正前的位置移动)，这样的过度校正可以是期望的。过度校正还可以有益于加速校正的速度(例如，具有定位为超过期望的中间或最终位置的几何形状的矫正器可以使单独的牙齿以更快的速度朝着位置移位)。在这种情况下，在牙齿到达由矫正器限定的位置之前，能够终止矫正器的使用。此外，为了补偿矫正器的任何不精确或者限制，可以有意施加过度校正。
在很多实施例中，本文提供的正畸矫正器包括多个离散的壳体区段，其能够相对于彼此移动。这样的矫正器能够被称为“分段的”正畸矫正器。各个壳体区段能够被成形为收容至少部分牙齿、单个牙齿或者多个相邻的牙齿。例如，区段能够包括牙齿收容腔体的一部分、单个牙齿收容腔体、多个牙齿收容腔体或者它们的组合。在很多实施例中，相邻的壳体区段收容相邻的牙齿，使得壳体区段共同地覆盖单个齿弓(例如，上齿弓或者下齿弓)中的连续跨度的牙齿。壳体区段之间的分隔能够大致与牙齿之间的自然分隔相对应，例如，位于牙齿收容腔体的邻间区域处或者附近。
为了形成收容连续跨度的牙齿的单个正畸矫正器壳体，能够利用弹性材料而将壳体区段连结在一起。适于本文提供的实施例所使用的示例性的弹性材料包括而不限于异戊二烯橡胶、聚氨酯、共聚多酯、苯乙烯系嵌段共聚物、丁苯橡胶、硅橡胶或者它们的组合。能够使用弹性材料和壳体区段的很多不同的构造。例如，弹性材料能够包括多个离散的部分，各个离散的部分分别装接到壳体区段的子集，并且仅连结壳体区段的子集(例如，各个离散部分仅由两个、三个、四个或多个相邻的区段连结)。作为另一个实例，弹性材料能够是单个连续件，其装接到所有壳体区段并且连结所有的壳体区段。在一个以上离散的装接点处或者遍及一个以上连续的装接区域处，弹性材料能够装接到壳体区段。装接点和/或区域能够位于壳体区段的任意适当的部分，诸如颊侧表面、舌侧表面、咬合表面或者它们的组合。
弹性材料能够变形(例如，通过伸展、压缩、弯曲、折曲)，以使得区段能够彼此移动。弹性材料的构造和/或特性能够影响能够相对移动的程度，例如，限制移动的方向、防止区段分开移位超过指定距离，或者一起移位少于指定的距离等。在很多实施例中，弹性材料连结壳体区段，从而形成具有与目标牙齿排列相对应的几何形状的单个的矫正器壳体，并且该弹性材料被构造为抵抗壳体区段远离目标排列的移位。因此，当由具有与由矫正器指定的目标排列不同的牙齿排列的患者佩戴矫正器时，在目标排列中，壳体区段可以远离它们的原始位置而移位，从而产生弹性材料的变形。壳体区段的刚度能够比弹性材料的刚度大，使得首先在弹性材料中而不是壳体区段中产生变形。例如，壳体区段能够具有从大约10000psi到大约700000psi范围内的弹性模量，并且弹性材料能够具有从大约100psi到大约8000psi或者从大约100psi到大约5000psi的范围内的弹性模量。为了引起朝着由矫正器指定的目标排列重新定位牙齿，弹性材料对这样的变形的阻力能够产生传递到下方的牙齿的力。
图3A至3C图示了根据很多实施例的分段的正畸矫正器300。矫正器300包括多个离散的壳体区段302a、302b以及多个离散的弹性区段304，其连结在一起以形成单个的矫正器壳体306。诸如302a、302b所示的壳体区段能够包括腔体，该腔体成形为分别收容患者齿弓的一个以上牙齿(或者牙齿的一部分)。作为非限制性实例，图示的区段302b分别收容单个的牙齿，而区段302a分别跨越多个牙齿。在另外的实施例中，正畸矫正器能够包括跨越单个牙齿的区段、跨越多个牙齿的区段以及它们的各种组合。在矫正器的构造中，跨越单个牙齿的区段以及跨越多个牙齿的区段不限于在齿弓之内的任意特殊的位置，而能够是在矫正器设计中选择位置。
一些壳体区段可以收容多个牙齿(例如，壳体区段302a)，而其它的壳体区段可以收容单个的牙齿(例如，壳体区段302b)。在很多实施例中，壳体区段302a、302b收容连续跨度的牙齿，并且在牙齿的邻间区域处或者附近互相分离。在前述的邻间区域处或者附近，弹性区段304插置在壳体区段302a、302b之间，并且将相邻的壳体区段互相连结，从而形成单个的矫正器壳体306。在很多实施例中，生成的矫正器壳体306是半透明或者透明的，从而当由患者佩戴时，提高矫正器300的整体美观性。
弹性区段304能够永久地附着到壳体区段302a、302b，使得壳体区段302a、302b与弹性区段304不能够无损地互相拆分。矫正器壳体306可以是连续的壳体，其中，连结的壳体区段302a、302b与弹性材料304连结，而不在相邻的壳体区段之间留下任何间隙或者孔隙。例如，弹性区段304可以跨越矫正器300的颊侧、咬合侧和舌侧表面而延伸，从而形成具有连续的外表面的壳体306。或者，一些弹性区段304可以仅局部地跨越这些表面(例如，仅跨越颊侧和舌侧表面，仅跨越舌侧和咬合表面，仅跨越舌侧表面等)而延伸，使得壳体306在其外表面中包括一个以上间隙或者孔隙。
壳体区段302a、302b能够由相对硬的材料形成，使得壳体区段302a、302b的刚度比弹性区段304的刚度大。壳体区段302a、302b能够成形为与患者牙齿的当前形貌一致。在这样的实施例中，当壳体306置于患者齿弓的牙齿上时，如图3B所示，壳体区段302a、302b刚性地连接到下方的牙齿，并且因此不产生牙齿重新定位力。相反，弹性区段304非刚性地连接到牙齿，并且因此能够产生引起下方牙齿移动的力。当壳体306由患者佩戴时，由于壳体306的几何形状(例如，壳体区段302a、302b和/或弹性区段304的空间排布)与患者牙齿的当前排列之间的故意的不匹配，导致至少这些力的一部分能够由弹性区段304的变形(例如，拉伸)而产生。例如，当壳体306由患者佩戴时，一些壳体区段302a、302b可以从它们的原始位置移位，从而拉伸中间的弹性区段304。弹性区段304能够在连结壳体之前和/或在患者佩戴矫正器之前变形，使得在弹性体中存在初始的“预加载”力或者拉力。或者，在佩戴矫正器之前弹性区段304能够是松弛的，使得在矫正器置于牙齿上之前，不存在预加载的力。弹性区段304对变形的阻力可能在壳体区段302a、302b上施加传递到牙齿的力，从而引起一个以上牙齿关于多达六个自由度运动的移动(例如，平移、转动、内推、挤出、倾斜、扭转等)。随着牙齿被重新定位，壳体区段302a、302b能够返回到它们的原始位置，减小了弹性区段204的变形的程度，并且从而减小了施加到牙齿的力(图3C)。
在一些实施例中，正畸矫正器能够包括嵌入在弹性材料中或者由弹性材料覆盖的多个离散壳体区段，使得弹性材料大致覆盖或者包围区段。壳体区段以与联系本文其它实施例所述的相似方式包括牙齿收容腔体。弹性材料覆盖或者包围壳体区段，从而相对于其它区段以期望的定位保持区段。当使用时，牙齿被收容在矫正器的腔体内，包括由壳体区段形成的腔体。弹性材料可以伸展或者变形，以使得在将矫正器放置在患者牙齿上时，壳体区段能够相对于彼此而移动。伸展或者变形的弹性材料随后能够施加力，该力传递到收容在壳体区段中的牙齿。
图4图示了根据很多实施例的分段的正畸矫正器400。与矫正器300相似，矫正器400包括多个离散的壳体区段402a、402b，各个离散的壳体区段分别成形为收容一个以上牙齿，并且在邻间区域处或者附近互相分离。壳体区段402a、402b嵌入到包围壳体区段402a、402b(例如，覆盖外表面和/或内表面)的弹性材料404的层中，在邻间区域处或者附近，该弹性材料层将壳体区段互相连结，以形成单个矫正器壳体406。虽然弹性材料404在图4中被描述为覆盖整个矫正器400，但是在其他实施例中，弹性材料404可以仅覆盖矫正器400的一部分，诸如在邻间区域处或者附近的部分。如本文之前所述描述的，当壳体406由患者牙齿佩戴时，弹性材料404能够施加力，该力经由壳体区段402a、402b而传递到下方的牙齿用以引起牙齿移动。在很多实施例中，矫正器400使得能够利用较少的壳体区段而产生较大的牙齿移动。
可以考虑各种不同的实施例或者构造用于矫正器，该矫正器以描述的方式具有包围壳体区段的弹性材料。例如，矫正器可以容纳弹性材料的各种不同构造，包括弹性材料的不同组成和/或结构。形成层的弹性材料可以包括单个连续层的弹性材料、或者多层相同弹性材料、多层不同材料、或者一些层的相同材料与一层以上不同的材料的组合。能够基于选择的材料、材料的层和/或弹性层的厚度，来至少局部地确定诸如弹性、弹力、硬度/软度、颜色等这样的弹性材料层的性能。在一些情况下，弹性材料或者层能够被构造为使得一个以上特性沿着弹性体中的一段或者一部分弹性体(或者整个弹性体)是一致的。作为附加或者替换，弹性材料或者层的一个以上特性可以沿着弹性体的一段或者一部分弹性体(或者整个弹性体)而变化。例如，变化(或者变量)可以是指一个以上特性的变化高于弹性材料的对应特性的最高值的10％、25％、或者50％。例如，弹性材料或者层沿着一段或者一部分(或者整个弹性体)具有大体一致的厚度，或者可以沿着一段/一部分(或整个弹性体)变化。大体一致可以是指一个以上特性的变化(例如，关于矫正器的一个特性的任意两个值之间的差的绝对值)不高于弹性材料的对应特性的最高值的50％、25％、或者10％。将被理解为，可以选择弹性体或者层的特性，从而影响施加到患者牙齿的力，或者影响期望的特定治疗的牙齿移动方向。
图5图示了根据很多实施例的具有形状记忆特性的分段的正畸矫正器500。矫正器500包括多个离散的壳体区段502。在很多实施例中，各个壳体区段502成形为收容单个的牙齿。在替换实施例中，正畸矫正器500能够包括跨越单个牙齿的区段、跨越多个牙齿的区段以及它们的各种组合。区段502能够利用图5中描述为线的弹性材料504，而互相连结以形成单个的矫正器500。弹性材料504能够包括多个装接部分506，各个装接部分506例如经由适当的粘合剂或者紧固元件508(本文描述为成对的带)而连结到各自的区段502。在图5的实施例中，弹性材料504具有蛇形形状，且装接部分506位于该蛇形形状的咬合部分附近。在替换实施例中，弹性材料504能够形成有其它的几何形状，例如，直线形、弓形、曲线形等，并且能够根据期望而改变装接部分506的位置。
在很多实施例中，弹性材料504是具有形状记忆特性的材料，诸如形状记忆线、合金或者聚合体。示例性的形状记忆合金包括而不限于镍钛、铜铝镍合金，或者它们的组合。示例性的形状记忆聚合体包括而不限于聚氨酯、环氧树脂、聚烯烃、聚酯或者它们的组合。能够利用具有初始的、未变形的几何形状的弹性材料504来制造矫正器500，该弹性材料504将装接的壳体区段502置于与用于患者牙齿的目标排列相对应的排列中。当患者佩戴矫正器500时，患者的当前牙齿排列与目标排列之间的差异能够引起壳体区段502的移位，并且因此引起弹性材料504远离初始几何形状的变形。弹性材料504能够在施加适当地形状记忆刺激时(例如，温度改变、暴露于光线下、施加电)被激发为返回到其初始的几何形状，这能够对壳体区段502和牙齿施加力，以使牙齿朝着由初始几何形状限定的目标牙齿排列而移动。
本文描述的矫正器能够与安装到一个以上被收容的牙齿上的一个以上附着体组合使用。因此，壳体区段的形貌能够修改为容纳附着体(例如，利用适当的收容部用以收容附着体)。附着体能够接合壳体区段和/或弹性体，以将重新定位力传递到下方的牙齿，如本文之前所述描述的。作为替换或者附加，附着体能够用于将矫正器保持在患者牙齿上，并且防止其无意地变为离开原位。例如，不具有豁口的牙齿(例如，中央牙齿、侧齿)可能需要附着体以确保附着体正确接合到牙齿上，而具有自然豁口的牙齿(例如，臼齿)可能不需要附着体。附着体能够安装到牙齿的适当部分上，诸如牙齿的颊侧或者舌侧表面。
本文描述的矫正器可以对一些或者全部的被收容的牙齿施加力。例如，如本文之前所述，由矫正器收容的一些牙齿能够用作锚点，用以保持矫正器(例如，由壳体区段302a、402a收容的牙齿)，而其它牙齿能够由矫正器重新定位(例如，由壳体区段302b、402b所收容的牙齿)。此外，能够基于壳体区段和/或弹性体的特性，诸如在本文中进一步所述的数量、几何形状、构造、和/或材料特性，来确定施加到牙齿的力的大小和方向(以及从而产生的牙齿移动的大小和方向)。
图6A图示了根据很多实施例的用于创建正畸矫正器的方法600。方法600能够应用到本文描述的正畸矫正器的任意实施例。图7A至7D图示了根据很多实施例的正畸矫正器的制造。
在步骤610中，设置了多个离散的壳体区段，分别包括成形为收容至少部分牙齿的一个以上腔体(参见，例如图7B的壳体区段702、704和706)。在位于邻间区域处或者附近的壳体区段之间具有分隔的情况下，壳体区段能够共同地收容连续跨度的牙齿。能够选择壳体区段的数量和/或形状以容纳期望的牙齿移动。能够单独地制造壳体区段，并且将其设置为离散的部件，或者从较大的壳体分离，如下文所述。用于制造壳体或者离散的壳体区段的示例性的方法包括热成型、快速成型、立体光刻、或者计算机数字控制(CNC)铣削。壳体或者壳体区段的材料能够是半透明的，诸如半透明的聚合体。或者，壳体或者壳体区段能够是透明的、不透明的或者任意其它适当程度的光学透明性。能够基于患者牙齿的物理或者数字模型来制造壳体或者壳体区段。能够根据牙科印模或者(例如，患者的口腔的、患者的口腔的阳模或阴模的、或者由患者的口腔形成的牙科印模的)扫描来产生模型。
在步骤620中，利用弹性材料来连结多个离散的壳体区段，从而形成单个的矫正器壳体。如前文所述，弹性材料能够被设置为多个离散的区段(参见，例如，图7C的弹性区段708)，作为层或者被覆(参见，例如，图7D的弹性层710)、作为细长的蛇形的线或者任意其它适当的构造。弹性材料能够具有可变的光学透明程度。在很多实施例中，弹性材料是透明的、半透明的或者不透明的。弹性材料能够被设置为线、条、带、板、网格、被覆、层或者它们的适当的组合，并且能够由任意适当的材料制造。弹性体的示例性制造方法包括挤出、快速成型、喷射、热成型或者它们的适当的组合。弹性材料的特性(例如，长度、宽度、厚度、面积、形状、截面、刚度等)遍及弹性材料的整块都可以是同质的，或者大致同质的，或者可以是可变的。大致同质可以是指一个以上特性的变化不高于弹性材料的对应特性的最高值的50％、25％或者10％。例如，弹性层710的不同的部分可以具有不同的厚度(例如，相差超过弹性层的最大厚度的10％、25％或者50％)，从而改变矫正器壳体的局部柔顺性。此外，在一些情况下，弹性体能够具有各向异性的特性。作为实例，弹性体可以沿着第一方向而相对柔顺，并且沿着第二方向较不柔顺(或者，非柔顺)。弹性体的方向性够用于控制施加到牙齿的合力的方向。本文描述的矫正器能够使用单个类型的弹性体，或者多个不同类型的弹性体。例如，弹性区段708可以具有不同的刚度，从而改变施加到各个牙齿(或者牙齿组)的力的量。
弹性材料能够利用适当的粘合剂或者结合剂而连结到壳体区段。在一些情况下，弹性材料可以具有粘附特性，从而使得弹性体能够直接连结到壳体区段，而不需要使用额外的外部粘合剂。将弹性体装接到壳体区段的示例性方法包括挤出、喷射、被覆、浸渍、胶合、热成型、机械连接、压合、铆接、编织或者它们的适当的组合。
图6B图示了根据很多实施例的用于创建正畸矫正器的方法650。方法650能够应用到本文描述的正畸矫正器的任意实施例。在步骤660中，设置了壳体，该壳体包括成形为收容至少部分牙齿的一个以上腔体(参见，例如图7A的壳体700)。能够基于患者牙齿并且利用如上所述的适当的方法来制造壳体。在步骤670中，壳体分割为多个离散的壳体区段，各个离散的壳体区段分别包括成形为收容至少部分牙齿的一个以上腔体(参见，例如图7B的壳体区段702、704和706)。能够选择壳体区段的数量和形状以容纳期望的牙齿移动。在很多实施例中，通过例如在一个以上邻间区域处或者附近切割壳体，而将壳体分割为离散的区段。
在步骤680中，利用弹性材料来连结多个离散的壳体区段，从而形成单个的矫正器壳体(参见，例如，图7C和7D)，如本文之前关于图6A的步骤620所述。图7C示出了包括由弹性体708结合的区段的矫正器。图7D示出了包括区段的矫正器，该区段具有层/被覆710以连结区段。再次连结的矫正器壳体的几何形状可以与步骤660中设置的初始壳体的几何形状不同。例如，初始壳体的几何形状可以匹配患者牙齿的当前排列，而再次连结的壳体可以匹配期望的牙齿排列。如本文之前所述，期望的排列与当前排列之间的故意的不匹配能够导致佩戴矫正器时弹性体的变形，从而产生用于将牙齿重新定位至期望的排列的力。
能够利用患者牙齿的一个以上物理或者数字的表示进行矫正器的制造或设计。患者牙齿的表示能够包括处于当前排列的患者牙齿的表示，并且可以进一步包括在一个以上治疗阶段中重新定位的患者牙齿的表示。治疗阶段能够包括患者牙齿的期望或者目标的排列，诸如牙齿的期望的最终排列。治疗阶段还能够包括牙齿的一个以上中间排列(例如，计划的中间排列)，其表示了当牙齿从第一排列(例如，初始排列)朝着第二或者期望的排列(例如，期望的最终排列)进行时的患者牙齿的排列。
图8图示了根据很多实施例的数字计划正畸治疗和/或矫正器的设计或制造的方法800。方法800能够应用到本文描述的任意的治疗过程，并且能够由任意适当的数据处理系统执行。
在步骤810中，接收到患者牙齿的数字表示。数字表示能够包括用于患者口腔(包括牙齿、牙龈组织等)的表面形貌数据。能够通过利用适当的扫描装置(例如，手持扫描仪、台式扫描仪等)直接扫描口腔、口腔的物理模型(阳模或阴模)或者口腔的印模，而产生表面形貌数据。
在步骤820中，基于牙齿的数字表示而产生一个以上治疗阶段。治疗阶段能够是正畸治疗过程的渐进的重新定位阶段，该正畸治疗过程被设计为将一个以上的患者牙齿从初始牙齿排列移动到目标排列。例如，能够通过确定由数字表示表明的初始牙齿排列、确定目标牙齿排列、并且确定实现目标牙齿排列所需的处于初始排列的一个以上牙齿的移动路径，来生成治疗阶段。基于使移动的总距离最小化、防止牙齿之间的碰撞、避免更难以实现的牙齿移动或者任意其它适当的准则，能够使移动路径最优化。
在步骤830中，基于生成的治疗阶段来制造至少一个正畸矫正器。例如，能够制造一组矫正器，其分别成形为容纳由治疗阶段中的一个阶段所指定的牙齿排列，使得患者能够顺次地佩戴矫正器，以将牙齿从初始排列渐进式地重新定位至目标排列。矫正器组可以包括本文描述的一个以上分段的矫正器。能够选择这样的分段的矫正器的壳体区段和弹性体的特性(例如，数量、几何形状、构造、材料特性)，以产生由对应的治疗阶段所指定的牙齿移动。能够经由适当的计算机软件或者其它的基于数字的方法来确定这些特性中的至少一部分。矫正器的制造可以涉及创建矫正器的数字模型，以用作计算机控制的制造系统的输入。
在一些情况下，各种排列的分段或者治疗阶段可以不必须用于矫正器的设计和/或制造。如图8中的虚线所示，正畸矫正器的设计和/或制造以及或许特殊的正畸治疗可以包括患者牙齿的表示的使用(例如，接收患者牙齿810的数字表示)，其后是基于处于由接收到的表示中所表示的排列中的患者牙齿的表示，而进行的正畸矫正器的设计和/或制造。例如，可以基于患者牙齿的表示(例如，如步骤810)来生成壳体，其后是壳体的分段和弹性体的应用，以生成在本文的各个实施例中所述的矫正器。
图9是可以在本文描述的执行方法和处理中使用的数据处理系统900的简化块图。数据处理系统900通常包括至少一个处理器902，该处理器902经由总线子系统904而与一个以上外围装置通信。这些外围装置通常包括存储子系统906(存储器子系统908和文件存储子系统914)、一组用户界面输入和输出装置918、以及与外部网络的接口916。该接口示意性地示出为“网络接口”块916，并且经由通信网络接口924而连结到其它数据处理系统中的对应的接口装置。数据处理系统900能够包括例如一个以上计算机，诸如个人计算机、工作站、主机、便携式电脑等。
用户界面输入装置918不限于任何特殊的装置，并且通常包括例如键盘、定点设备、鼠标、扫描仪、交互显示器、触摸板、操纵杆等。相似地，在本发明的系统中能够采用各种用户界面输出装置，并且能够包括例如打印机、显示(例如，视觉、非视觉)系统/子系统、控制器、投影装置、声音输出等中的一个以上。
存储子系统906维持基础需求的程序编制，包括具有指令(例如，操作指令等)的计算机可读介质以及数据结构。本文讨论的程序模块通常存储在存储子系统906中。存储子系统906通常包括存储器子系统908和文件存储子系统914。存储器子系统908通常包括多个存储器(例如，RAM 910、ROM 912等)，该多个存储器包括：用于在程序执行期间存储固定的指令、指令和数据的计算机可读存储器以及基础输入/输出系统等。文件存储子系统914提供用于程序和数据文件的持续的(非易失性)存储，并且能够包括一个以上可移除或固定的驱动或介质、硬盘、软磁盘、CD-ROM、DVD、光驱等。一个以上存储系统、驱动等可以位于远程位置，经由网络上的服务器或者经由因特网/全球网连结。在上下文中，通常使用术语“总线子系统”，以包括用于使得各种元件和子系统根据期望而互相通信而任意机构，并且能够包括应当已知或视作在其中适合使用的各种适当的元件/系统。认为系统的各种元件能够但不必须处于相同的物理位置，而可以经由各种局域网或者广域网媒介、传送系统等而连接。
扫描仪920包括用于(例如，通过扫描诸如铸模921这样的牙齿的物理模型、通过扫描取自牙齿的印模、或者通过直接扫描口内腔)获得患者牙齿的数字表示(例如，图像、表面形貌数据等)的任意装置，该数据表示能够或者从患者获得，或者从诸如正畸医师这样的治疗人员获得，并且该扫描仪920包括将数字表示提供到数据处理系统900用于进一步处理的装置。扫描仪920可以位于相对于系统的其它元件的远程位置处，并且能够例如经由网络接口924而将图像数据和/或信息传达到数据处理系统900。制造系统922基于治疗计划而制造矫正器923，该治疗计划包括从数据处理系统900所接收的数据组信息。制造机922能够例如位于远程位置处，并且经由网络接口924接收来自数据处理系统900的数据组信息。
如本文使用的A和/或B包含A或B中的一个以上、以及诸如A和B这样的组合。
虽然本文已经示出并且描述了本发明的优选实施例，但是对本领域的技术人员清楚的是：仅通过实例的方式提供这样的实施例。在不背离本发明的情况下，本领域的技术人员现在能够做出众多变形、改变和替换。应当理解为可以在本发明的实践中采用在本文描述的本发明的实施例的各种替代实施例。本文描述的实施例的众多不同的组合也是可以的，并且这样的组合也被认为是本发明的一部分。另外，与本发明的任意一个实施例相关而讨论的特征能够容易地适用于本文的其它实施例。期望下面的权利要求限定了本发明的范围，并且在这些权利要求范围内的方法和结构以及它们的等同体也从而被包含。
Claims (26)
1.一种正畸矫正器，包括：
多个离散的壳体区段，每个所述离散的壳体区段都包括一个以上腔体，所述一个以上腔体成形为将至少部分牙齿收容在其中；以及
弹性材料，该弹性材料连结多个所述离散的壳体区段，从而形成单个的矫正器壳体，
其中，所述弹性材料包括多个离散弹性材料区段，该多个离散弹性材料区段定位在所述多个离散的壳体区段中的相邻的离散的壳体区段之间，并且使所述相邻的离散的壳体区段在所述相邻的离散的壳体区段的连续装接区域上接合，
采用弹性层作为所述弹性材料，并且所述弹性层与所述相邻的离散的壳体区段在所述连续装接区域上面接触。
2.根据权利要求1所述的矫正器，其中，所述矫正器壳体是连续的矫正器壳体。
3.根据权利要求1所述的矫正器，其中，所述多个离散的壳体区段的刚度比所述弹性材料的刚度大。
4.根据权利要求1所述的矫正器，其中，所述多个离散的壳体区段中的至少一些离散的壳体区段被构造为收容单个牙齿。
5.根据权利要求1所述的矫正器，其中，所述多个离散的壳体区段中的至少一些离散的壳体区段被构造为收容多个牙齿。
6.根据权利要求1所述的矫正器，其中，当所述矫正器佩戴在牙齿上时，所述多个离散的弹性区段分别定位在所述牙齿之间的邻间区域的附近或者与所述牙齿之间的邻间区域相邻。
7.根据权利要求1所述的矫正器，其中，所述多个离散的壳体区段嵌入在所述弹性材料中。
8.根据权利要求7所述的矫正器，其中，所述弹性材料包括多层。
9.根据权利要求7所述的矫正器，其中，所述弹性材料包括沿着所述弹性材料中的一段或者一部分的大体一致或者不一致的特性。
10.一种正畸系统，包括：
多个正畸矫正器，每个所述正畸矫正器都包括壳体，该壳体包括成形为收容至少部分牙齿的一个以上腔体，其中，所述矫正器能够由患者依次地佩戴，以使一个以上牙齿从第一排列移动到第二排列，并且其中，所述矫正器的至少一个矫正器包括：
多个离散的壳体区段，每个所述离散的壳体区段都包括一个以上腔体，所述一个以上腔体成形为将至少部分牙齿收容在其中；以及
弹性材料，该弹性材料连结所述多个离散的壳体区段，从而形成单个的矫正器壳体，
其中，所述弹性材料包括多个离散弹性材料区段，该多个离散弹性材料区段定位在所述多个离散的壳体区段中的相邻的离散的壳体区段之间，并且使所述相邻的离散的壳体区段在所述相邻的离散的壳体区段的连续装接区域上接合，
采用弹性层作为所述弹性材料，并且所述弹性层与所述相邻的离散的壳体区段在所述连续装接区域上面接触。
11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述矫正器壳体是连续的矫正器壳体。
12.根据权利要求10所述的系统，其中，所述多个离散的壳体区段的刚度比所述弹性材料的刚度大。
13.根据权利要求10所述的系统，其中，所述多个离散的壳体区段中的至少一些离散的壳体区段被构造为收容单个牙齿。
14.根据权利要求10所述的系统，其中，所述多个离散的壳体区段中的至少一些离散的壳体区段被构造为收容多个牙齿。
15.根据权利要求10所述的系统，其中，当至少一个所述矫正器佩戴在牙齿上时，所述多个离散的弹性区段分别定位在所述牙齿之间的邻间区域的附近或者与所述牙齿之间的邻间区域相邻。
16.根据权利要求10所述的系统，其中，所述多个离散的壳体区段嵌入在所述弹性材料中。
17.根据权利要求10所述的系统，其中，所述多个矫正器包括具有彼此不同的弹性特性的第一矫正器和第二矫正器。
18.一种用于创建正畸矫正器的方法，包括：
设置壳体，该壳体包括成形为收容至少部分牙齿的一个以上腔体；
将所述壳体分割为多个离散的壳体区段，每个所述离散的壳体区段都包括一个以上腔体，所述一个以上腔体成形为将至少部分牙齿收容在其中；以及
利用弹性材料连结所述多个离散的壳体区段，从而形成单个的矫正器壳体，
其中，所述弹性材料包括多个离散弹性材料区段，该多个离散弹性材料区段定位在所述多个离散的壳体区段中的相邻的离散的壳体区段之间，并且使所述相邻的离散的壳体区段在所述相邻的离散的壳体区段的连续装接区域上接合，
采用弹性层作为所述弹性材料，并且所述弹性层与所述相邻的离散的壳体区段在所述连续装接区域上面接触。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述矫正器壳体是连续的矫正器壳体。
20.根据权利要求18所述的方法，其中，所述多个离散的壳体区段的刚度比所述弹性材料的刚度大。
21.根据权利要求18所述的方法，其中，所述多个离散的壳体区段中的至少一些离散的壳体区段被构造为收容单个牙齿。
22.根据权利要求18所述的方法，其中，所述多个离散的壳体区段中的至少一些离散的壳体区段被构造为收容多个牙齿。
23.根据权利要求18所述的方法，其中，利用所述弹性材料连结所述多个离散的壳体区段包括将所述多个离散的壳体区段嵌入所述弹性材料中。
24.一种正畸矫正器，包括：
多个离散的壳体区段，每个所述离散的壳体区段都包括一个以上腔体，所述一个以上腔体成形为将至少部分牙齿收容在其中；以及
弹性材料，该弹性材料连结多个所述离散的壳体区段，从而形成单个的矫正器壳体，
其中，所述弹性材料覆盖所述多个离散的壳体区段的内表面，
采用弹性层作为所述弹性材料，并且所述弹性层与所述相邻的离散的壳体区段在所述相邻的离散的壳体区段的连续装接区域上面接触。
25.一种正畸系统，包括：
多个正畸矫正器，每个所述正畸矫正器都包括壳体，该壳体包括成形为收容至少部分牙齿的一个以上腔体，其中，所述矫正器能够由患者依次地佩戴，以使一个以上牙齿从第一排列移动到第二排列，并且其中，所述矫正器的至少一个矫正器包括：
多个离散的壳体区段，每个所述离散的壳体区段都包括一个以上腔体，所述一个以上腔体成形为将至少部分牙齿收容在其中；以及
弹性材料，该弹性材料连结所述多个离散的壳体区段，从而形成单个的矫正器壳体，
其中，所述弹性材料覆盖所述多个离散的壳体区段的内表面，
采用弹性层作为所述弹性材料，并且所述弹性层与所述相邻的离散的壳体区段在所述相邻的离散的壳体区段的连续装接区域上面接触。
26.一种用于创建正畸矫正器的方法，包括：
设置壳体，该壳体包括成形为收容至少部分牙齿的一个以上腔体；
将所述壳体分割为多个离散的壳体区段，每个所述离散的壳体区段都包括一个以上腔体，所述一个以上腔体成形为将至少部分牙齿收容在其中；以及
利用弹性材料连结所述多个离散的壳体区段，从而形成单个的矫正器壳体，
其中，所述弹性材料覆盖所述多个离散的壳体区段的内表面，
采用弹性层作为所述弹性材料，并且所述弹性层与所述相邻的离散的壳体区段在所述相邻的离散的壳体区段的连续装接区域上面接触。
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