CN113164230A - 对准器损坏的预测和缓解 - Google Patents

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Abstract

实施例涉及对准器损坏解决方案。一种方法包括：获得用于患者牙弓的聚合物对准器的数字设计。聚合物对准器被成形为将力施加到牙弓的牙齿上。该方法还包括使用以下中的至少一项对聚合物对准器的数字设计执行分析：a)经训练的机器学习模型；b)数值模拟；c)几何评估器；或d)规则引擎。该方法还可以包括基于该分析来确定聚合物对准器的数字设计是否包括可能的损坏点，其中，对于可能的损坏点，存在将发生破裂、变形或翘曲的阈值概率。该方法还可以包括：响应于确定聚合物对准器的数字设计包括可能的损坏点，基于可能的损坏点执行校正措施。

Description

对准器损坏的预测和缓解
技术领域
本公开涉及设计牙科器具(例如，聚合物正畸对准器)的领域，并且特别地，涉及根据那些聚合物对准器可以实现的期望的或可接受的制造或临床结果来设计聚合物对准器的物理性质，并预测此类聚合物对准器的故障。
背景技术
正畸学的目的是将患者的牙齿移动到功能和/或美感得到优化的位置。常规上，正畸医生或牙医将诸如牙套之类的器具应用到患者的牙齿上，并且成组的牙套在牙齿上施加连续的力，并逐渐将其推向预期的位置。随着时间推移，并且通过一系列的临床就诊以及对牙套的调整，正畸医生调整器具以将牙齿朝向最终位置移动。
通过常规的固定器具(例如，牙套)进行的常规正畸治疗的替代方案包括：包含一系列预制的对准器的系统。在这些系统中，在将对准器施用于患者和/或对准器重新定位患者的牙齿之前(例如，在治疗开始时)，可以设计和/或制造要由患者佩戴的多个对准器，并且有时是所有对准器。针对患者的定制治疗的设计和/或计划可以利用基于计算机的三维(3D)计划/设计工具。对准器的设计可以依赖于一系列计划的连续牙齿排列的计算机建模，并且各个对准器被设计为佩戴在牙齿上并且将牙齿弹性地重新定位成每个计划的牙齿排列。
一旦完成设计和/或计划，一系列预制的对准器就可以由材料制成，该材料单独地或与患者牙齿上的附件组合地向患者牙齿施加力。示例材料包括一种或多种聚合物材料。制造可涉及使用一系列模具(例如，3D打印模具)热成形对准器和/或直接制造对准器。对于某些热成型制造技术，围绕模具形成壳体以实现模具的阴面。然后从模具移取壳体，以用于各种应用。围绕模具形成壳体并且然后稍后使用的一个示例应用是矫正牙科或正畸治疗。在这种应用中，模具可以是患者牙弓的阳模，并且壳体可以是用于对准患者的一个或多个牙齿的对准器。当使用附件(例如，计划的正畸附件)时，模具还可以包括与附件相关联的特征。
模具可以使用多种技术(例如，铸造或快速原型设备)来形成。例如，3D打印机可以使用增材制造技术(例如，立体光刻)或减材制造技术(例如，铣削)来制造对准器的模具。然后可以使用热成型技术在模具上形成对准器。一旦形成对准器，就可以手动或自动修整该对准器。在一些情况下，使用计算机控制的4轴或5轴修整机(例如，激光修整机或磨机)沿着切割线修整对准器。修整机使用标识切割线的电子数据以修整对准器。此后，可从模具移取对准器并将其交付给患者。作为另一个示例，可以使用例如立体光刻(SLA)、数字光处理(DLP)和/或其他3D打印技术直接制造对准器。
虽然可能期望标识在制造过程中(例如，响应于从模具的移取)和/或使用过程中(例如，响应于从患者牙列的移取)易于变形、翘曲和/或破裂的对准器的特定部分，但是现有技术很难做到这一点。
附图说明
在附图的各图中以示例而非限制的方式示出了本公开。
图1A示出了根据一个实施例的对聚合物对准器的数字设计执行校正分析的方法的流程图。
图1B示出了根据一个实施例的基于对一个或多个对准器的损坏预测来选择一个或多个对准器的制造流程的流程图。
图2A示出了根据一个实施例的训练机器学习模型以预测在正畸对准器的制造过程中正畸对准器是否将被损坏的方法。
图2B示出了根据一个实施例的使用经训练的机器学习模型对正畸对准器的数字设计执行分析的方法的流程图。
图2C示出了根据一个实施例的使用经训练的机器学习模型确定在制造正畸对准器的过程中或之后正畸对准器是否将变为损坏的(例如，破裂)的方法的流程图。
图2D示出了根据一个实施例的使用经训练的机器学习模型确定与患者的治疗计划相关联的正畸对准器的集合中的任何正畸对准器是否将变为损坏的(例如，破裂)的方法的流程图。
图3A示出了根据一个实施例的使用数值模拟对聚合物对准器的数字设计执行分析的方法的流程图。
图3B示出了根据一个实施例的与聚合物对准器的数字设计从牙弓状结构中的移取相关联的示例数值模拟。
图4A示出了根据一个实施例的通过将牙弓的牙齿和粘结附件建模为弹簧而使用数值模拟对聚合物对准器的数字设计执行分析的方法的流程图。
图4B示出了根据一个实施例的将患者牙弓的牙齿建模为弹簧的示例数值模拟。
图5A示出了根据一个实施例的通过将牙弓的牙齿和粘结附件的子集建模为弹簧而使用数值模拟对聚合物对准器的数字设计执行分析的方法的流程图。
图5B示出了根据一个实施例的将患者牙弓的牙齿的子集建模为弹簧的示例数值模拟。
图6A示出了根据一个实施例的使用数值模拟在对准器(例如，聚合物对准器)的数字设计上执行分析的方法的流程图。
图6B示出了根据一个实施例的围绕对准器的区域施加弯曲负荷。
图6C示出了根据一个实施例的围绕对准器的区域施加扭曲负荷。
图6D示出了根据一个实施例的围绕对准器的区域施加单轴拉伸负荷。
图6E示出了根据一个实施例的围绕对准器的区域施加剪切负荷。
图6F示出了根据一个实施例的对准器的薄弱点。
图7A示出了根据一个实施例的使用几何评估器在对准器(例如，聚合物对准器)的数字设计上执行分析的方法的流程图。
图7B示出了根据一个实施例的包括牙齿容纳腔和成对的牙齿容纳腔之间的邻间区域的对准器。
图7C示出了根据一个实施例的从对准器获得的截面切片。
图7D示出了根据一个实施例的围绕图7C的截面切片的第一轴施加的弯曲负荷。
图7E示出了根据一个实施例的围绕图7C的截面切片的第二轴施加的弯曲负荷。
图7F示出了根据一个实施例的围绕垂直于图7C的截面切片的第三轴施加的扭曲负荷。
图7G示出了根据一个实施例的牙弓的三个不同对准器的叠加，其中每个对准器与牙弓的不同治疗阶段相关联。
图8A示出了根据一个实施例的使用数值模拟来在对准器(例如，聚合物对准器)的数字设计上执行分析的方法800的流程图，该数值模拟模拟对准器上的一系列负荷。
图8B示出了根据一个实施例的对准器的应力应变曲线。应力(σ)可以表示力，而应变(ε)可以表示位移。
图8C示出了根据一个实施例的使用与牙齿的咀嚼和/或磨削相关联的数值模拟在对准器(例如，聚合物对准器)的数字设计上执行分析的方法的流程图。
图9示出了用于基于聚合物对准器从牙弓的模拟移取来对聚合物对准器实施一个或多个校正措施的方法的流程图。
图10示出了根据一个实施例的用于使用规则引擎对聚合物对准器的数字设计执行分析的方法的流程图。
图11示出了根据一个实施例的输出过滤后的可能治疗计划的集合的方法的流程图。
图12示出了根据一个实施例的对聚合物对准器的数字设计执行数值模拟以生成用于规则引擎的规则的方法的流程图。
图13示出了根据一个实施例的在聚合物对准器的数字设计上使用规则引擎来标识可能的损坏点，并且然后对聚合物对准器的数字设计执行数值模拟的方法的流程图。
图14示出了根据本公开的实施例的示例计算装置的框图。
图15A示出了根据实施例的牙齿重新定位器具。
图15B示出了根据实施例的牙齿重新定位系统。
图15C示出了根据实施例的使用多个器具的正畸治疗方法。
图16示出了根据实施例的用于设计正畸器具的方法。
图17示出了根据实施例的用于数字化计划正畸治疗的方法。
图18示出了用于基于聚合物对准器从牙弓的模拟移取来对聚合物对准器实施一个或多个校正措施的另一种方法。
具体实施方式
对准器(在本文中也称为“正畸对准器”)可以是应用于患者的牙列并用于治疗牙合不正的一种类型的牙科器具(在本文中也称为“器具”)。对准器和对准器系统的示例可以在图15A和15B中找到。在图15C中示出了使用对准器的示例治疗方法。可以使用间接或直接制造技术由聚合物材料形成对准器，这些制造技术的示例可以结合图15A、15B和15C的讨论找到。如本文中进一步指出的，在对准器的间接制造期间，许多对准器可能经受由于从模具移取所导致的应变/应力。另外，在使用过程中(无论是间接还是直接形成的对准器)，许多对准器可能由于长时间(例如，持续数周每天长达23个小时)驻留在口内环境或者由于从患者的牙列反复移取(例如，持续数周每天若干次)而经受应变/压力。应变/应力可能导致对准器的物理损坏(变形(永久性或其他形式的)、翘曲、破裂、破损、损坏等)。制造过程中的物理损坏可能带来严重的问题，包括材料浪费问题、供应链问题以及无法满足客户需求。使用过程中的物理损坏也可能带来严重的问题，例如，对分阶段方案和/或治疗计划的效果造成不利影响。
本文中的实施例涉及适于在制造之前或期间(例如，响应于从模具的移取)和/或在使用之前或期间(例如，响应于从患者牙列的移取)，预测定制制造的产品(例如，对准器)的变形、翘曲和/或破裂的系统、方法和/或计算机可读介质。还讨论了涵盖解决和/或缓解预测到的损坏点的实施例。本文描述的实施例还涵盖了通过预测易于变形、翘曲、破裂等的对准器的部分，并且通过标识这些特性与期望的和/或实际的临床目标相符的程度，来优化对准器的特性(例如，厚度)的技术。各种实施例还可以使用对准器的优化特性作为有效的对准器制造过程、定制和/或优化的治疗计划等的基础。这些特征可以单独或一起被认为是一个或多个对准器损坏解决方案，例如，适应在制造、使用等过程中对准器的可能物理损坏的解决方案。
更具体地，在一些实施例中，可以在制造之前和/或制造期间在正畸对准器的设计期间实现对准器损坏解决方案系统和方法。设计定制制造的产品可能特别困难，特别是在正畸对准器的制造场景中，在这种场景下，正畸对准器是针对每个单个患者单独定制的。另外，许多正畸治疗计划规定通过为患者制造的一系列对准器进行治疗。与一系列对准器中的其他对准器相比，一系列对准器中的每个对准器可以实现治疗计划的特定阶段，和/或具有独特的特性(例如，形状)。另外，许多正畸治疗计划可以为患者的每个治疗阶段提供成对的对准器，用于治疗上牙弓的一个独特的上对准器和用于治疗下牙弓的一个独特的下对准器。因此，在一些情况下，单一治疗可以包括用于治疗复杂病例的50-60个阶段，这意味着为单个患者设计要制造的100-120个独特的对准器。
此外，对于通过间接制造技术(例如，热成型)制造的对准器，从模具移取对准器可能导致将力和/或力矩施加到对准器上。在一些情况下，由于施加的力，在移取过程中，对准器的聚合物材料可能破裂、翘曲和/或变形。此外，从患者牙齿上移取对准器可能导致在对准器上施加力和/或扭矩，这也会使对准器破裂、翘曲或变形。如果对准器破裂，则患者可能要求更换对准器。因此，制造另一个对准器并将其交付给患者。如可以想到的，随着更换对准器的数量增加，制造成本也随之增加。在一些情况下，可以在制造后手动修改更换对准器，以尝试解决可能的破裂。例如，如果标识出对准器破裂的某个邻间区域，则可以将填充材料添加到对准器中以增强对准器。在制造后手动修改对准器可能是麻烦且缓慢的，尤其是在需要数百、数千或更多的更换对准器的情况下。此外，修改更换对准器是在原始对准器出问题之后执行的反应性过程。因此，本公开的实施例可以提供更具可扩展性、自动化和/或主动的解决方案，其可以在对准器的设计中检测可能的损坏点并在对准器被制造之前执行一个或多个校正措施。实施例可以减少对准器损坏的发生，并且因此还可以减少制造的更换对准器的数量。损坏的这种减少可以降低制造对准器的总成本，并且可以减少技术人员在解决对准器损坏上花费的时间量。
如本文所述，对准器可以由聚合物壳体形成，该聚合物壳体被配置为在特定的治疗阶段容纳患者的上牙弓或下牙弓。每个对准器可以被配置为在正畸治疗的特定阶段将力施加到患者的牙齿上。对准器各自具有牙齿容纳腔，该牙齿容纳腔根据特定的治疗阶段容纳并弹性地重新定位牙齿。每个牙齿容纳腔可被称为“盖(cap)”。牙齿可以由对准器通过例如以下方式进行重新定位：垂直地移动一个或多个牙齿(例如，挤出或挤入牙齿)、旋转一个或多个牙齿(例如，通过施加到牙齿的力矩、通过二次/三次旋转等)、相对于牙弓在横向上移动一个或多个牙齿、和/或相对于牙弓在前后方向上移动一个或多个牙齿。附加地，每个对准器可以包括容纳特征的形状，该特征附着到患者牙列、有助于牙齿重新定位和/或旋转。
实施例可以标识包括可能的故障点的各个对准器，和/或可以标识包括另外一个具有可能的故障点的对准器的对准器集合(例如，针对患者或患者的特定牙弓)。可以基于那些对准器将变成损坏(例如，将发展出损坏点)的可能性来确定对准器的制造流程。还可以基于对准器集合中的任何对准器将变成损坏的或经受故障的概率来确定对准器集合(例如，与患者的治疗计划相关联的所有对准器，或与患者的上牙弓或下牙弓的治疗计划相关联的所有对准器)的制造流程。
如上所述，对于对准器的数字设计的给定集合，实施例可以确定各种可能的损坏点。一个或多个可能的损坏点可能包括破裂、翘曲、变形、故障等中的一个或多个。检测可能的损坏点可以使得能够修改或固定对准器的数字设计，以在制造对准器之前去除可能的损坏点，从而提高成功制造的对准器的良率，减少与对准器故障有关的患者投诉数量，减少更换对准器的制造成本，和/或防止制造包括可能的损坏点的对准器。要注意的是，如本文所使用的，“可能的(probable)”损坏点(与“可能的(likely)”故障点互换使用)可以指的是通过例如制造或使用而引起对准器的给定区域损坏的可能性。可能的损坏点不必通过例如占多数来表示损坏。可能的损坏点可能表明损坏的可能性超过任何指定的阈值，包括通过占多数。
在一些实施例中，可以基于对准器的数字设计来确定可能的损坏点。对准器的数字设计可以指包括对准器的几何形状的对准器的数字模型。在一些实施例中，每个对准器的数字模型可以被包括在与对准器相关联的数字文件中。在一些实施例中，基于扫描对准器(例如，使用口内扫描仪或其他3D扫描仪)并根据扫描的结果生成对准器的数字模型，可以生成对准器的数字模型。在其他实施例中，可以使用患者牙弓的模具的数字模型来生成对准器的数字模型。模具的数字模型可以被补偿(offset)(例如，放大)以生成对准器的数字模型。“对准器的数字设计”和“对准器的数字模型”在本文中可以互换使用。可以使用以下中的至少一项在对准器的数字设计上执行分析：a)经训练的机器学习模型，其被训练为标识具有可能的损坏点的对准器，b)与对准器从患者牙弓的模具的移取相关联的数值模拟，c)与对准器的渐进式损坏相关联的数值模拟，d)模拟对准器中薄弱点(例如，邻间区域)周围的负荷的数值模拟，e)计算并评估对准器的几何形状相关参数(例如，截面参数)的几何评估器(例如，评估与对准器的几何形状相关联的参数的)，或f)规则引擎，其包括与指示损坏点的对准器的参数相关联的一个或多个规则。基于该分析，可以确定对准器的数字设计是否包括一个或多个可能的损坏点。对于可能存在的损坏点，至少存在将发生破裂、变形、翘曲、故障等的阈值概率。响应于确定对准器的数字设计包括一个或多个可能的损坏点，可以基于一个或多个可能的损坏点执行一个或多个校正措施(例如，修改对准器的数字设计，修改对准器的数字设计中的附件，向牙科执业医生提供通知等)。公开的实施例的一些优点可以包括：自动检测对准器中的各种可能的损坏点；自动校正对准器中可能的损坏点；和/或基于对准器中是否存在可能的故障点/损坏点而自动选择对准器的制造流程。实施例还可以减少制造的更换对准器的数量，从而降低制造成本并提高客户满意度。在一些实现方式中，可能的损坏点的确定可以形成具有可变厚度以适应那些损坏点的对准器的设计的基础。可以通过直接制造技术和/或其他技术来形成这种适应损坏点的可变厚度。此外，实施例可以提高制造的没有破裂、翘曲或变形的对准器的数量。
各种软件和/或硬件组件可以用于实现如图14所示的公开的实施例。例如，软件组件可以包括存储在有形的、非暂时性的计算机可读介质中的计算机指令，该计算机指令由一个或多个处理装置执行以在对准器的数字设计上执行对准器损坏解决方案。硬件组件可以包括处理装置、存储装置、网络装置等。
对准器的形状，包括对准器中的每个牙齿容纳腔(盖)的形状、牙齿容纳腔之间的邻间区域的形状、切割线的形状、被形成为容纳患者牙齿上的附件的附加腔的形状等等，都会影响特定的对准器在从牙弓状结构(例如，模具和/或患者的牙列)移取对准器的过程中是否会破裂、翘曲、变形或损坏。如本文所述，可以修改对准器的形状以适应可能的损坏点，并且对准器的形状可以形成具有可变厚度的对准器的基础。具有修改后的形状的对准器可以通过各种技术形成，包括但不限于直接制造技术。
在本文公开的实施例中，可以分析用于治疗计划的每个对准器或治疗计划的特定阶段中的每个对准器的数字设计，以确定在对准器的数字设计的任何位置处是否存在一个或多个可能的损坏点。对准器的每个数字设计可以与患者的处于治疗阶段的牙弓的数字设计相关联。如果针对对准器的数字设计检测到一个或多个可能的损坏点，则可以基于可能的损坏点执行校正措施。
参照对准器和正畸对准器(例如，聚合物对准器和聚合物正畸对准器)来描述实施例。对准器是牙科器具(为方便起见也简称为器具)的一种形式。特别地，如上所述和下面更详细地描述的，对准器可以是用于校正例如咬合不正的聚合物壳体的类型。应当理解，本文参考对准器描述的实施例也适用于其他类型的牙科器具和壳体，并且特别地适用于其他类型的聚合物牙科器具，包括但不限于睡眠呼吸暂停治疗装置、夜间护具等。
一旦设计完成，就可以通过例如间接制造技术或直接制造技术形成聚合物材料以在患者的牙列上实现治疗计划的一个或多个阶段来制造每个对准器。本文关于图15A、15B和15C进一步描述了间接制造技术和直接制造技术的示例。例如，图1A示出了根据一个实施例的对聚合物对准器的数字设计执行校正分析的方法100的流程图。方法100的一个或多个操作由计算装置的处理逻辑来执行。处理逻辑可以包括硬件(例如，电路、专用逻辑、可编程逻辑、微代码等)、软件(例如，由处理装置执行的指令)、固件或其组合。例如，方法100的一个或多个操作可以由执行图14的对准器设计分析模块1450的处理装置来执行。应当注意，可以针对每个患者的治疗计划的每个独特的对准器执行方法100，或者针对治疗计划的一个或多个阶段(例如，关键阶段)下的每个独特的对准器执行方法100。
在框102处，处理逻辑可以获得用于患者牙弓的对准器的数字设计。数字设计中的对准器(例如，聚合物对准器)被成形为将力施加到牙弓的一个或多个牙齿。在一些实施例中，处理逻辑可以接收文件，该文件包括用于创建特定对准器的模具的数字模型。处理逻辑可以操控(例如，放大)模具的数字模型的几何形状，以动态地生成对准器的数字设计。在一些实施例中，处理逻辑可以从另一个系统或通过扫描制造的对准器来接收对准器的数字设计。在一些实施例中，对准器的数字设计是对准器的虚拟三维(3D)模型，其是基于治疗阶段下的牙弓的虚拟3D模型而生成的。
在框104中，处理逻辑可以使用以下中的至少一项对聚合物对准器的数字设计执行分析：a)经训练的机器学习模型，其被训练为标识具有可能的损坏点的聚合物对准器，b)与聚合物对准器从患者牙弓的模具的移取相关联的数值模拟，c)与对准器的渐进式损坏相关联的数值模拟，d)模拟对准器中薄弱点(例如，邻间区域)周围的负荷的数值模拟，e)评估与聚合物对准器的几何形状相关联的参数的几何评估器，或f)规则引擎，其包括与指示损坏点的聚合物对准器的参数相关联的一个或多个规则。下面参考图2A-2D讨论与使用经训练的机器学习模型对聚合物对准器的数字设计执行分析有关的附加细节。下面参考图3A-5B讨论与使用数值模拟对对准器的数字设计执行分析有关的附加细节，该数值模拟与对准器从模具的移取相关联。参照图8A-8C讨论与使用与对准器的渐进式损坏相关联的数值模拟来执行对准器的数字设计的分析有关的附加细节。参照图6A-7G讨论与使用数值模拟和/或几何评估器(其模拟对准器的薄弱点周围的负荷)执行对准器的数字设计的分析有关的附加细节。下面参考图10讨论与使用规则引擎对对准器的数字设计执行分析有关的附加细节。
在框106处，处理逻辑可基于分析确定对准器的数字设计是否包括一个或多个可能的损坏点。可能的损坏点可以是指至少具有破裂、变形或翘曲由于从模具移取对准器、从牙齿移取对准器、使用对准器等而发生的阈值概率的点。在框107处，处理逻辑确定是否标识出任何可能的损坏点。如果标识出至少一个可能的损坏点，则该方法继续进行到框108。否则，该方法可以结束。
在框108处，处理逻辑可以基于一个或多个可能的损坏点执行一个或多个校正措施和/或选择制造流程。在一些实施例中，执行一个或多个校正措施包括修改对准器的数字设计以生成对准器的修改后的数字设计。在一些实施例中，执行一个或多个校正措施包括修改与对准器的数字设计相关联的牙弓的数字设计。由于牙弓的数字设计的变化，对准器的数字设计也可以改变以适应牙弓的数字设计的变化。
如果确定可能的损坏点在对准器的数字设计的切割线处或附近，则修改对准器的数字设计可以包括修改对准器的数字设计的切割线半径。例如，在对准器的数字设计中，可以将切割线降低为更笔直，而不是更尖锐(削弱对准器在该点处的强度)。拉直切割线可以增加对准器在该位置处的强度，并且可以从对准器的数字设计中去除可能的损坏点。如果确定可能的损坏点在两个牙齿之间的邻间区域处或附近，则修改对准器的数字设计可以包括修改对准器的数字设计的一部分的厚度。例如，增加对准器的数字设计的该部分的厚度使得对准器的数字设计的外表面更平坦。使数字设计的该部分加厚可以增强该部分的对准器，并且可以去除对准器的数字设计中可能的损坏点。在一些实施例中，对准器的厚度对于使用3D打印技术直接制造的对准器而言是可控制的，但是对于通过热成型工艺制造的对准器而言是不可控制的。
在一些实施例中，修改对准器的数字设计可以包括在对准器的数字设计中插入指示符。指示符表示用于开始移取对准器的推荐位置。可以在对数字设计执行分析期间确定用于放置指示符的位置。例如，分析可以标识出，与在对准器的数字设计上的任何其他位置处施加力相比，在对准器的数字设计上的特定位置处施加力以移取对准器的数字设计，更不容易导致损坏。因此，指示符可以放置在该特定位置处。
在一些实施例中，如果确定对准器的数字设计中与牙齿的附件相关联的位置处或附近存在可能的损坏点，则执行校正措施可包括修改与牙弓的虚拟3D模型中的一个或多个牙齿上的可能的损坏点相关联的一个或多个附件。修改牙弓的3D模型可能导致基于附件的变化生成修改后的对准器的虚拟3D模型。例如，容纳附件的对准器的腔可以被移动、增加或减小尺寸，或者基于牙弓的3D模型中附件的变化而在修改后的对准器的虚拟3D模型中具有改变后的形状。
在一些实施例中，如果确定可能的损坏点存在于两个牙齿之间的位置处或附近，则执行校正措施可包括添加新的虚拟填充物或将现有的虚拟填充物扩大到与一个或多个可能的损坏点相关联的牙弓的虚拟3D模型上的一个或多个位置。虚拟填充物可以指虚拟模型(例如，牙弓的虚拟模型)的数字特征或添加到虚拟模型的数字特征，该虚拟模型在两个或更多个相邻牙齿之间呈现附加对象。在实施例中，虚拟模型的虚拟填充物改变相应物理模具的几何形状并降低制造问题的可能性。可以基于包括虚拟填充物的牙弓的修改后的虚拟3D模型来生成对准器的修改后的虚拟3D模型。虚拟填充物可导致对准器在两个牙齿之间具有更平坦的表面以容纳虚拟填充物。牙齿之间更平坦的表面可以增加对准器的强度，并从对准器的数字设计中去除可能的损坏点。
在向对准器的数字设计进行任何修改之后，可以基于向对准器的数字设计进行的修改来生成对准器的修改后的虚拟3D模型。处理逻辑可以确定对准器的修改后的数字设计是否包括一个或多个可能的损坏点。响应于确定对准器的修改后的数字设计包括一个或多个可能的损坏点，处理逻辑可以基于可能的损坏点执行一个或多个第二校正措施。可以重复该过程，直到从对准器的数字设计中去除了所有可能的损坏点为止，或者直到对准器的数字设计中仅存在阈值数量的可能的损坏点为止，等等。
在一些实施例中，在正畸治疗的治疗计划阶段期间接收对准器的数字设计。在一些实施例中，当确定对准器的数字设计中存在一个或多个可能的损坏点时，校正措施可包括推荐对患者的一个或多个牙齿上的一个或多个附件进行修改，以降低可能的点将在阈值概率以下发生故障的概率。在一些实施例中，校正措施可以包括推荐修改对准器的数字设计，以使用患者治疗计划的不同阶段中的另一个对准器的另一个数字设计来移动一个或多个牙齿，以降低可能的点将在阈值概率以下发生故障的概率。例如，可以在治疗计划的第一阶段中指定特定的牙齿旋转，并且可以使用特定的附件来实现特定的牙齿旋转。可以修改治疗计划以将特定的牙齿旋转移动到后期治疗阶段，从而使特定附件的使用也移动到后期治疗阶段。
在一些实施例中，校正措施可以包括推荐一个或多个过程以从患者的牙弓适当地移取对准器，以降低可能的点将在阈值概率以下发生故障的概率。在一些实施例中，校正措施可以包括在治疗计划阶段期间通知牙科执业医生该对准器的数字设计具有可能的损坏点。例如，如果不能通过修改对准器的数字设计来去除可能的损坏点，则处理逻辑可以将可能的损坏点通知给牙科执业医生。
在一些实施例中，基于一个或多个可能的损坏点来执行校正措施可以包括：设置与对准器相关联的标志，以指示在制造之后应当对对准器执行质量检查。该标志可以使质量检查以一个或多个可能的损坏点为目标。在一些实施例中，校正措施可以包括推荐通过将通知发送给检查员的系统来执行有针对性的检查。
在一些实施例中，基于一个或多个可能的损坏点来执行校正措施可以包括：设置标志以在制造期间使用易碎的模具或具有薄弱区域的模具。易碎的模具可以指被破碎从而从易碎的模具中移取对准器的模具。在模具破碎的同时，可以将较小的力施加到对准器，并且因此，可以减小对准器在移取过程中发生故障的可能性。
在一些实施例中，基于一个或多个可能的损坏点来执行校正措施可以包括：改变模具的虚拟3D模型的几何形状。例如，模具的虚拟3D模型的一部分可能起泡(bubbled)或变厚。可以基于模具的修改后的虚拟3D模型来生成对准器的修改后的虚拟3D模型，并且由于模具的修改后的3D模型的一部分，修改后的虚拟3D模型的形状可以从对准器的原始虚拟3D模型发生改变。通过数字模型(以及因而对准器)在一个或多个位置处起泡、加厚或扩展，减少了从该位置的模具(或牙弓)移取对准器所需的力的大小。因此，可以缓解该位置处的破裂、翘曲等。
在一些实施例中，基于对对准器的可能的损坏点或故障点的预测，或者基于对准器没有可能的损坏点或故障点，可以在框108处为对准器选择制造流程。
图1B示出了为一个或多个对准器选择制造流程的方法110。方法110的一个或多个操作由计算装置的处理逻辑来执行。处理逻辑可以包括硬件(例如，电路、专用逻辑、可编程逻辑、微代码等)、软件(例如，由处理装置执行的指令)、固件或其组合。例如，方法110的一个或多个操作可以由执行图14的对准器设计分析模块1450的处理装置来执行。应当注意，参考对准器的集合(例如，作为患者治疗计划的一部分的对准器，或者与患者的特定牙弓的治疗计划相关联的对准器)来描述方法110。然而，在实施例中，可以针对每个患者的治疗计划的每个独特的对准器执行方法110，或者针对治疗计划的关键阶段下的每个独特的对准器执行方法110。在实施例中，方法110可以在方法100的框108处执行。
在方法110的框112处，处理逻辑接收关于多个对准器的可能的故障点的数据。该数据可以针对的是与一个或多个患者的一个或多个正畸治疗计划相关联的对准器。关于故障点的概率的数据可能已经通过以下方式输出：a)经训练的机器学习模型，其被训练为标识具有可能的损坏点的对准器，b)与对准器从患者牙弓的模具的移取相关联的数值模拟，c)与对准器的渐进式损坏相关联的数值模拟，d)模拟对准器中薄弱点周围的负荷的数值模拟，e)评估与聚合物对准器的几何形状相关联的参数的几何评估器，或f)规则引擎，其包括与指示损坏点的对准器的参数相关联的一个或多个规则。在一些实施例中，关于故障点的概率的数据可能已经由上述模拟器、规则引擎和/或机器学习模型中的两个或更多个生成。
在框114处，处理逻辑将与相同治疗计划相关联的对准器的数据汇总到一个或多个集合中。在一个实施例中，与治疗计划相关联的所有对准器的故障概率数据被汇总到单个集合中。可替代地，与相同治疗计划相关联的对准器的故障概率数据可以被汇总到两个或更多个集合中。例如，与患者的下牙弓相关联的数据(例如，下牙弓的每个治疗阶段的数据)可以被组合成第一数据集，并且与患者的上牙弓相关联的数据可以被组合成第二数据集。
如果通过两个或更多个不同的技术(例如，通过机器学习模型和模拟输出，或者通过两个模拟输出，或者通过几何评估)提供对准器的点被损坏的概率，则可以组合多个技术的预测结果以提高预测的准确性。例如，可以接收单个对准器的数据，其中，该数据包括由机器学习模型输出的对准器故障的第一概率，并且还包括由数值模拟输出的对准器故障的第二概率。
在框116处，评估一个或多个数据集中的每一个，以确定任何数据集中的所有对准器是否具有低于下限概率阈值的损坏概率/故障概率。下限阈值可以具有例如损坏点/故障点的可能性为2％、5％、10％、15％或20％的值。不包括具有损坏/故障的概率达到或超过下限阈值的点的对准器的对准器集合可以被标识为特别低风险的对准器集合。可以以最少的制造步骤快速跟踪这样的低风险对准器集合，这可以降低制造这样的对准器集合的成本并加速这样的对准器集合的制造过程。因此，如果集合中的所有对准器的故障点的概率低于下限阈值，则该方法前进到框118，并为该对准器集合确定第一制造流程。第一制造流程可以是例如快速跟踪制造流程。在实施例中，快速跟踪制造流程可以在以下假设下操作：将不执行任何异常，在该制造流程中没有对准器将进行返工，并且可以在最小等待下完成制造。然而，如果对准器集合中的任何对准器具有故障/损坏的概率达到或超过下限阈值的任何点，则该方法可以继续至框120。
在一些实施例中，处理逻辑从两个可能的制造流程中进行选择，并且框116的操作被跳过，其中，该方法从框114进行到框120。
在框120处，评估一个或多个数据集中的每一个，以确定任何数据集中的任何对准器是否具有等于或大于上概率阈值的损坏概率/故障概率。上限阈值可以具有例如损坏点/故障点的可能性为45％、50％、55％、60％或65％的值。包括具有损坏/故障的概率达到或超过上限阈值的至少一个点的至少一个对准器的对准器集合可以被标识为特别高风险的对准器集合。这样的高风险对准器集合可能经受更多的检查、较慢的制造、增加的质量控制步骤等等，这可以减少该集合中的对准器变为损坏的机会和/或增加检测到这种对准器集合中的任何损坏的机会。因此，如果对准器集合中没有对准器具有损坏/故障的可能性等于或大于上限阈值的任何点，则该方法继续进行到框122，并且可以选择第二制造流程。如果集合中的一个或多个对准器的故障点的概率高于上限阈值，则该方法进行到框124，并为该对准器集合确定第三制造流程。第二制造流程可以是用于对准器的标准制造流程。第三制造流程可以是质量控制制造流程(例如，其使用基于图像的质量控制的检查站点来检查对准器集合中的一些或所有对准器)。在实施例中，第三制造流程可以由最有经验的技术人员或操作员执行。在一个实施例中，增加第三制造流程的周期时间，以为操作员提供额外的时间来小心地处置对准器(例如，从模具移取对准器)。框118处的第一制造工作流程可以是具有最低复杂度的工作流程。框122处的第二制造工作流程可以是具有中等复杂度的工作流程。框124处的第三制造工作流程可以是具有最大复杂度的工作流程。
图2A示出了根据一个实施例的训练机器学习模型以对对准器的数字设计执行分析的方法200的流程图。根据一个实施例，机器学习模型可以被训练为预测正畸对准器在制造正畸对准器期间是否将被损坏。
方法200的一个或多个操作由计算装置的处理逻辑来执行。处理逻辑可以包括硬件(例如，电路、专用逻辑、可编程逻辑、微代码等)、软件(例如，由处理装置执行的指令)、固件或其组合。例如，方法200的一个或多个操作可以由执行图14的对准器设计分析模块1450的处理装置来执行。
在方法200的框202中，处理逻辑可以预处理多个正畸对准器的数字设计，使得数字设计可以用作训练机器学习模型的训练数据。正畸对准器的一些数字设计可能与已经制造出的正畸对准器相关联。对于这样的数字设计，临床数据存储器可以存储指示每个相关联的相应正畸对准器在制造期间是否被损坏的信息。正畸对准器的其他数字设计可以与尚未制造的正畸对准器相关联。因此，可能没有关于与这种数字设计相关联的正畸对准器在制造期间是否被损坏的信息。
在一个实施例中，框204-208涉及准备尚未制造的正畸对准器(或不存在针对其的损坏信息)的数字设计，以用于训练机器学习模型。在框204处，处理逻辑可以使用一个或多个数值模拟来处理一个或多个正畸对准器的数字设计，以确定相应正畸对准器的可能的损坏点。本文所述的任何数值模拟可用于确定可能的故障点/损坏点。因此，在实施例中，通过使用图3A-8C中阐述的一种或多种方法来处理模型的数字设计，可以确定对准器的数字设计的可能的损坏点。
如上面讨论的以及下面参考图3A-5B进一步讨论的，可以对对准器的数字设计执行数值模拟，以模拟对准器上的一个或多个力和/或位移。在一些实施例中，这些力模拟从牙弓状结构(例如，牙齿或模具)移取对准器。数值模拟可以确定从牙弓状结构移取对准器所需的力的大小何时达到应力或应变/应力或变形能的值，或者对准器上的任何点处的变形能级何时超过阈值，这可能表明该特定点将发生故障。可以基于这些点处的位移、运动或几何形状变化来确定应变，并且可以基于施加到对准器上的力来确定应力。在一些实施例中，可以在数值模拟期间使用应变或应力阈值，以确定对准器的数字设计上的点何时将有可能发生故障。以这种方式，数值模拟可以用作预测模型，该预测模型预测对准器的数字设计上的可能的损坏点。这些模拟可以在对准器的多个数字设计上运行多次，并且数字设计可以包括标签，以指示数字设计是否包括一个或多个可能的损坏点。
在框206中，处理逻辑可以针对每个数字设计确定是否已为相关联的相应正畸对准器预测到可能的损坏点。在框208处，处理逻辑可以将关于可能的损坏点的信息添加到相应正畸对准器的数字设计。在一些情况下，这可以包括添加关于可能的故障点的位置的信息和/或关于每个可能的故障点的损坏概率/故障概率的信息。另外，处理逻辑可以为不具有任何可能的故障点的正畸对准器的数字设计添加关于没有可能的故障点的信息。在实施例中，可能的故障点可以是正畸对准器上具有超过概率阈值(例如，50％、60％或某个其他值)的损坏概率的那些点。可能的故障点和没有可能的故障点可以用作正畸对准器的数字设计的标签。例如，针对其标识出一个或多个可能的故障点的数字设计可以被分配有标签1，表示预测到相关联的对准器在制造过程中将被损坏。针对其没有标识出可能的故障点的数字设计可以被分配有标签0，表示预测到相关联的对准器在制造过程中将不会被损坏。
在一个实施例中，框210-216涉及准备已经制造出并且针对其存在损坏信息的正畸对准器的数字设计，以用于训练机器学习模型。在框210处，处理逻辑可以接收一个或多个正畸对准器的数字设计。在框212处，处理逻辑可接收指示在制造期间被损坏的一个或多个正畸对准器的信息。另外，处理逻辑可接收指示制造的对准器中发生损坏的一个或多个位置和/或发生的损坏的类型(例如，翘曲、破裂、变形等)的信息。在一些实施例中，对准器的实际损坏点可以由制造技术人员、由自动化制造系统和/或由患者报告。
关于对准器是否经受了损坏点的信息还可以从历史患者反馈中获得。例如，患者可以提供指定对准器发生故障的报告和/或可以确定损坏的位置(例如，从该报告、通过扫描对准器等)。而且，患者可以指定在治疗计划的特定阶段哪个对准器(例如，顶部或底部)发生故障。在一些情况下，患者可以将破裂的对准器返回到站点(site)，并且可以在该站点扫描破裂的对准器，以获得包括损坏点的位置的聚合物对准器的数字设计的图像。这样，可以为图像语料库(图像语料库的集合，其可以包括大量图像集)收集破裂的对准器的图像，并将其用作训练数据的一部分。患者提供的有关破裂的对准器的信息或经由扫描的图像确定的信息可以被关联，以确定对准器的ID，该ID然后可以用于获得该特定对准器的数字设计。损坏点的位置可以放置在对准器的数字设计中，并带有标签指示该位置存在损坏点。
在框216处，处理逻辑可以将关于是否发生损坏(例如，关于损坏点)的信息添加到相应的正畸对准器的数字设计。在一些情况下，这可以包括添加关于检测到的故障点/损坏点的位置的信息。另外，处理逻辑可以添加关于制造过程中没有被损坏的正畸对准器的数字设计没有损坏的信息。可能的损坏点和没有损坏点可以用作正畸对准器的数字设计的标签。例如，发生损坏的数字设计可以被分配有标签1，表示相关联的对准器在制造过程中被损坏。没有发生损坏的数字设计可以被分配有标签0，表示相关联的对准器在制造过程中未被损坏。因此，物理对准器上实际的损坏点可以作为标签或元数据被添加到对准器相关联的数字设计中。在一些情况下，数字对准器被标记有指示相关联的物理对准器是否具有一个或多个被损坏的点的信息，但是未指示被损坏的点的实际位置。
在框218处，处理逻辑可以从正畸对准器的数字设计中提取几何特性、治疗相关特性或临床特性中的至少一个。在一个实施例中，通过软件模块提取特性，该软件模块分析牙弓和/或对准器的三维虚拟模型，并基于该分析确定相关联的牙弓和/或对准器的特性。提取的特性可以包括许多不同的特性，包括与对准器是否将变成损坏的无关的特性，以及可能对对准器是否将变成损坏的有影响的特性。几何特性的示例包括一个或多个牙齿的单个牙齿形状、牙弓上的牙齿相对于其他牙齿的位置、颌形等等。治疗相关特性的示例包括治疗阶段的数量、牙齿附件的数量和位置、对准器是主动对准器还是被动对准器等等。临床特性的示例包括牙齿拥挤的量、深咬合、咬合不正的程度等。在实施例中，处理逻辑提取的特性可以被格式化为结构化数据或表格数据。因此，关于与数字设计相关联的对准器的特性可以被表示为结构化数据或表格数据。
在框220处，可以选择每个数字设计的特性的子集。在一个实施例中，相同的特性被包括在每个数字设计的子集中。选择的特性的子集可以是与对准器中的损坏或制造缺陷相关的那些特性。
根据一个实施例，下面的表1标识了可以从牙弓的数字模型或对准器的数字模型中提取的众多特性。对于一个实施例，表1还指示了在框220处，每个特性是否被包括在子集中。表1仅示出了可从牙弓的数字模型或对准器的数字模型中提取的许多不同类型的特性的小样本。尽管所示出的那些特性中的大多数被包括在子集中，但是在一些实施例中，子集中可以包括比提取的特性的总数的一半少(例如，仅一小部分)的特性。
Figure BDA0003087634040000181
Figure BDA0003087634040000191
Figure BDA0003087634040000201
一种可能的提取的特征是Spee曲线(也称为Spee的曲线)，该曲线是从前磨牙开始并且之后为后牙的颊尖，继续到末端磨牙的下颌咬合面的曲率。换句话说，Spee曲线是从下门牙的端部开始，之后为自然前磨牙和磨牙的颊尖，并且继续到支骨的前边界的牙齿的咬合对准的解剖学曲率。测量该曲率背后的想法是在2D空间中的矢状平面中找到圆，或在3D空间中找到最适合下颌的齿尖的集合的球体。连接该圆心与末端磨牙的齿尖和第一门牙的线段之间的半径和角度可以是曲率的度量。可以假定，圆的半径越大且角度越小，颌的曲率就越不明显。
为了在2D空间中找到Spee曲线，可以分别测量颌弓的每侧的曲率。每个齿尖可以投影到颌中线平面(例如，x坐标等于零的平面)上。找到最适合所有点的圆的中心和半径的问题可以如下解决：
1)通过对所有点的x坐标和y坐标求平均来计算初始猜测；
2)例如通过使用最小二乘估计器(例如，基于点与圆之间的欧几里得距离)改善初始猜测；以及
3)给定计算出的残差和成本函数，使用最小二乘法来最终确定成本函数的局部最小值(例如，使用Levenberg-Marquardt方法)，并且然后返回圆的半径和圆心的坐标。
然后，处理逻辑可以找到连接圆心与末端磨牙的齿尖和第一门牙的线段之间的角度。
在框222处，处理逻辑可以基于针对该数字设计确定的特性的子集而为正畸对准器的每个数字设计生成嵌入。在一些实施例中，嵌入可以具有结构化或表格数据格式。
在替代实施例中，可以不执行框218和220的操作。相反，一个或多个高度图可以从对准器的数字设计(例如，从牙弓或对准器的3D数字模型)生成。可以通过从多个不同的角度将3D数字模型投影到多个不同的平面上来生成高度图。在这样的实施例中，在框222处，可以通过组合与对准器的数字设计相关联的多个高度图来生成嵌入。
在框224处，处理逻辑收集包括多个正畸对准器的数字设计的训练数据集。在实施例中，训练数据集可以包括在框222处生成的嵌入。每个嵌入可以与元数据相关联，该元数据指示与嵌入相关联的对准器是被标记为损坏的对准器还是未损坏的对准器。优选地，训练数据集包含数千、数万、数十万或更多的数据点，其中，每个数据点是与不同对准器相关联的数据(例如，嵌入)。在一些实施例中，具有(由真实世界数据提供的)关联的损坏点的对准器的数字设计和具有(由数值模拟的输出提供)关联的可能损坏点的对准器的数字设计可以一起用于生成鲁棒的机器学习模型，该机器学习模型可以从那些对准器的数字模型中预测新对准器的可能的损坏点。在实施例中，机器学习模型或统计模型还可以对损坏的类型、损坏的程度和/或与对准器有关的其他信息进行分类。
在框226处，处理逻辑使用训练数据集训练机器学习模型。机器学习模型可以被训练为处理来自正畸对准器的数字设计的数据(例如，嵌入)，并输出与数字设计关联的正畸对准器在正畸对准器的制造过程中将被损坏的概率、在正畸对准器的临床使用期间将被损坏的概率、在正畸对准器的运送和处置期间将被损坏的概率，等等。在实施例中，机器学习模型被训练为具有例如2％或更小的对期望目标的假阳性率。
机器学习模型可以指由训练引擎使用训练数据集(例如，训练输入和对应的目标输出或标签)创建的模型工件。可以使用包括以下中的至少一项的训练数据集来执行训练：a)第一集合的对准器的数字设计，其带有指示多个第一对准器中的每一个是否经受一个或多个损坏点的标签，或者b)第二集合的对准器的数字设计，其带有指示第二集合的对准器中的每一个是否包括一个或多个可能的损坏点的标签。机器学习模型可以由单个级别的线性或非线性运算(例如，支持向量机(SVM)或单个级别的神经网络)组成，或者可以是由多个级别的非线性运算组成的深度神经网络。深度网络和神经网络的示例包括具有一个或多个隐藏层的卷积神经网络和/或递归神经网络。某些神经网络可能由互连的节点组成，其中，每个节点从前一个节点接收输入，执行一个或多个操作，并将所得到的输出发送到一个或多个其他连接的节点以供将来处理。
卷积神经网络包括可以提供有效图像识别的架构。卷积神经网络可以包括几个卷积层和子采样层，它们将滤波器应用于文本的图像部分以检测某些特征(例如，损坏点)。即，卷积神经网络包括卷积运算，该卷积运算将每个图像片段逐个元素地乘以滤波器(例如，矩阵)，并在输出图像中的相似位置将结果相加。
递归神经网络可以将数据向前传播，并且也可以从后面的处理阶段向后传播到前面的处理阶段。循环神经网络包括处理信息序列并在隐藏层的上下文中存储关于先前计算的信息的功能。这样，递归神经网络可能具有“记忆”。
在一些实施例中，机器学习模型可以是随机森林分类器。随机森林分类器应用集成学习方法，以通过在训练期间构造基于输入数据输出分类决策的多个决策树(例如，数百到数千个决策树)来进行分类。随机森林分类器对多个决策树的决策取平均，并基于平均产生输出。在实施例中，可以在训练数据集的不同部分上训练随机森林分类器中的不同决策树。每个决策树可以是预测模型，其使用关于输入数据的观察(以决策树的分支表示)来得出关于输入数据的结论(以决策树的叶子表示)。例如，每个决策树可以被训练为确定用于对准器的数字设计的分类。在实施例中，可以使用诸如特征装袋(也称为引导聚合(bootstrap aggregating))之类的训练算法来训练随机森林分类器，该训练算法在学习过程中的每个候选分割处选择特征的随机子集。经训练的随机森林分类器的优点是，在进行分类后，处理逻辑或用户可以通过跟踪达到分类决策的一个或多个决策树的分支来准确地确定为什么进行分类。
在一些实施例中，机器学习模型可以是XGBoost分类器。XGBoost分类器是梯度增强决策树的实现方式。在其他实施例中，可以使用其他梯度增强决策树来实现机器学习模型。提升(Boosting)是一种集成技术，其中，添加新模型以校正现有模型所产生的误差。依次添加模型，直到无法进行进一步的改进为止。梯度提升是一种创建新模型的方法，该新模型预测先前模型的残差或误差。然后将多个模型的结果加在一起以做出最终预测。之所以称其为梯度提升，是因为它使用梯度下降算法来最小化添加新模型时的损耗。在一些实施例中，机器学习模型可以是逻辑回归模型。
在从牙弓或对准器的数字模型中提取的特性上训练随机森林分类器或梯度增强决策树分类器(例如，XGBoost分类器)的实施例中，机器学习模型可以被训练为表达特性的联合效应，并标识可能损坏或破裂的对准器。
在一些实施例中，可以使用更新的训练数据集来周期性地重新训练机器学习模型。例如，随着治疗新患者，可以连续地生成关于制造的对准器的附加数据。在某些周期或定期的基础上(例如，每六个月)，处理逻辑可以重复机器学习模型的训练。通过定期地重新训练机器学习模型，可以捕获新信息、技术和/或过程并将其反映在机器学习模型中，例如，更新的软件、更新的制造流程等。在一些实施例中，基于新数据的连续流入，机器学习模型的训练可以是持续的或连续的。在一些实施例中，针对由不同材料形成的对准器、使用不同制造流程制造的对准器和/或具有其他参数(例如，直接制造与热成型)的对准器，训练不同的机器学习模型。例如，第一机器学习模型可以被训练为预测通过将其在模具上热成型而制造的对准器上的可能的损坏点，并且第二机器学习模型可以被训练为预测使用3D打印或其他快速原型技术直接制造的对准器上的可能的损坏点。
图2B示出了根据一个实施例的使用经训练的机器学习模型对对准器的数字设计执行分析的方法230的流程图。方法230的一个或多个操作由计算装置的处理逻辑来执行。处理逻辑可以包括硬件(例如，电路、专用逻辑、可编程逻辑、微代码等)、软件(例如，由处理装置执行的指令)、固件或其组合。例如，方法230的一个或多个操作可以由执行图14的对准器设计分析模块1450的处理装置来执行。应当注意，可以针对每个患者的治疗计划的每个独特的对准器执行方法230，或者针对治疗计划的关键阶段下的每个独特的对准器执行方法230。此外，方法230包括可以在图1A的框104期间执行的操作。
在方法230的框232处，处理逻辑可以使用经训练的机器学习模型对正畸对准器(例如，聚合物正畸对准器)的数字设计执行分析，该机器学习模型可能已经根据方法200进行了训练。使用经训练的机器学习模型对对准器的数字设计执行分析可以包括将对准器的数字设计作为输入应用(框234)于经训练的机器学习模型。此外，使用经训练的机器学习模型对对准器的数字设计执行分析可以包括：通过经训练的机器学习模型，生成(框236)指示对准器的数字设计是否包括一个或多个可能的损坏点的输出。在一些实施例中，如果对准器的数字设计包括一个或多个可能的损坏点，则经训练的机器学习模型的输出可以标识一个或多个损坏点的位置。另外，经训练的机器学习模型的输出可以包括上述校正措施中的一个或多个的推荐。可替代地，经训练的机器学习模型的输出与对准器的数字设计一起可以被输入到另一个系统或模块(例如，另一个经训练的机器学习模型)中。然后，该另一个系统或模块可以基于对准器的数字设计和预测到的损坏点来确定推荐的校正措施。
在一些实施例中，在经训练的机器学习模型确定预测到一个或多个可能的损坏点之后，可以通过对聚合物对准器的数字设计执行数值模拟以验证是否存在一个或多个可能的损坏点来进一步处理包括一个或多个可能的损坏点的对准器的数字设计。数值模拟可以是本文描述的任何数值模拟。例如，在实施例中，数值模拟可以是：a)模拟正畸对准器从患者牙弓的模具的移取，或者b)模拟在正畸对准器中的薄弱点周围的负荷。相比于使用经训练的机器学习模型来处理对准器的数字模型，使用数值模拟来处理对准器的数字模型可能在计算上昂贵并且需要更多的资源。因此，通过以下方式可以最小化资源利用(例如，存储器和/或处理器利用率)：首先使用经训练的机器学习模型处理对准器的数字模型，并且然后将数值模拟的使用限制为测试对准器的数字模型，经训练的机器学习模型针对该对准器的数字模型预测到损坏点。另外，在一些实施例中，经训练的机器学习模型确定一个或多个可能的损坏点的存在，但是不标识这种可能的损坏点的位置。在一些实施例中，通过使用数值模拟处理经训练的机器学习模型已经针对其预测到损坏点的对准器的数字模型，可以标识一个或多个损坏点的位置，并且可以确定校正措施。
图2C示出了根据一个实施例的使用经训练的机器学习模型确定正畸对准器是否将在正畸对准器的制造过程中或之后变成损坏的(例如，破裂)的方法240的流程图。制造后损坏的示例包括在对准器的临床使用期间的损坏、在对准器的运送和处置期间的损坏等。机器学习模型可能已经根据方法200进行了训练。方法240的一个或多个操作由计算装置的处理逻辑来执行。处理逻辑可以包括硬件(例如，电路、专用逻辑、可编程逻辑、微代码等)、软件(例如，由处理装置执行的指令)、固件或其组合。例如，方法240的一个或多个操作可以由执行图14的对准器设计分析模块1450的处理装置来执行。应当注意，可以针对每个患者的治疗计划的每个独特的对准器执行方法240，或者针对治疗计划的关键阶段下的每个独特的对准器执行方法240。此外，方法230包括可以在图1A的框104期间执行的操作。
在方法240的框242处，处理逻辑可以按照以上参考方法200所阐述的方式从正畸对准器的数字设计中提取几何特性、治疗相关特性和/或临床特性。在框244处，处理逻辑可以选择特性的子集。被选择的特性的子集可以对应于用于训练机器学习模型的特性的相同子集。在框246处，处理逻辑可以基于特性的子集为数字设计生成嵌入。
在框248处，处理逻辑使用经训练的机器学习模型处理来自正畸对准器的数字设计的数据。在实施例中，来自数字设计的数据可以包括在框246处生成的嵌入。替代地或附加地，来自数字设计的数据可以包括对准器的三维数字模型或用于制造对准器的牙弓或模具的三维数字模型。替代地或附加地，来自数字设计的数据可以包括一个或多个高度图，该高度图是通过将牙弓或对准器的三维数字模型投影到一个或多个平面上而生成的。
在框250处，经训练的机器学习模型输出与数字模型关联的正畸对准器在对准器的制造期间或在以后使用对准器的过程中将被损坏的概率。该概率可以是范围从0到1的值，其中，1表示对准器将被损坏的机会为100％，而0表示对准器将被损坏的机会为0％。
在一个实施例中，在框252处，机器学习模型还输出标识正畸对准器的特定点或位置将被损坏的概率的信息。例如，可以为正畸对准器上的多个点中的每一个输出从0到1的单独的概率值。
在一个实施例中，在框254处，处理逻辑确定正畸对准器被损坏的概率是否低于第一阈值(或正畸对准器上的所有点被损坏的概率是否低于第一阈值)。如果正畸对准器被损坏的概率低于第一阈值，则该方法继续到框256，并且可以确定该对准器是低风险对准器。如在图1B中，然后可以为该对准器选择用于低风险对准器的第一制造流程。
如果在框254处确定正畸对准器的概率高于第一阈值，则该方法继续至框256。在框256处，处理逻辑确定正畸对准器被损坏的概率是否高于第二阈值(或正畸对准器上任何点被损坏的概率是否高于第二阈值)。第二阈值可以高于第一阈值。例如，第一阈值可以是0.2％、0.5％、1％、2％、5％或10％，而第二阈值可以是15％、20％、25％、30％、40％或50％。如果正畸对准器被损坏的概率高于第二阈值，则该方法继续至框260。否则，该方法继续至框258。
在框258处，可以确定该对准器是标准风险对准器。如图1B中所示，然后可以为该对准器选择用于标准风险对准器的第二制造流程。
在框260处，处理逻辑确定对准器是高风险对准器。如在图1B中，然后可以为该对准器选择用于高风险对准器的第三制造流程。在一个实施例中，在框262处，处理逻辑可以输出包括至少一个点的位置的通知，该至少一个点具有等于或大于第二阈值的损坏概率。例如，如果机器学习模型输出指示对准器上的点的位置以及这些点变成损坏的相关概率的数据，则可以输出这样的通知。
在一些实施例中，如图2C所示，可以基于对准器在制造期间或制造后将被损坏的概率来确定对准器的三种不同分类。这些分类可以包括低风险分类、中等风险或标准风险分类以及高风险分类。在其他实施例中，对准器可以被分类成二元分类，其包括标准风险(或没有预测到损坏)和高风险(或预测到损坏)。在这样的实施例中，框254和256的操作可以省略。
图2D示出了根据一个实施例的使用经训练的机器学习模型确定与患者的治疗计划相关联的正畸对准器的集合中的任何正畸对准器在制造正畸对准器的集合期间或之后是否将被损坏(例如，破裂)的方法264的流程图。机器学习模型可能已经根据方法200进行了训练。方法264的一个或多个操作由计算装置的处理逻辑来执行。处理逻辑可以包括硬件(例如，电路、专用逻辑、可编程逻辑、微代码等)、软件(例如，由处理装置执行的指令)、固件或其组合。例如，方法264的一个或多个操作可以由执行图14的对准器设计分析模块1450的处理装置来执行。应当注意，可以针对每个治疗计划执行方法264，或者针对每个治疗计划的上牙弓和下牙弓执行方法264。
在方法264的框266处，处理逻辑确定对准器集合，其包括与患者的治疗计划相关联的正畸对准器的数字设计。例如，治疗计划可以将患者的正畸治疗划分为一系列阶段，并且可以为每个治疗阶段设计不同的正畸对准器。单个治疗计划可以包括任何数量的阶段以及关联的正畸对准器的数字设计(例如，多达50个阶段)，并且可以为每个阶段的上牙弓和下牙弓生成单独的数字设计。在一个实施例中，对准器集合包括与患者的治疗计划相关联的上牙弓或下牙弓的所有数字设计。在一个实施例中，对准器集合包括与患者的治疗计划相关联的上牙弓和下牙弓的所有数字设计。
在框268处，处理逻辑可以按照以上参考方法200所述的方式从对准器集合中的每个正畸对准器的数字设计中提取几何特性、治疗相关特性和/或临床特性。在框270处，处理逻辑可以选择特性的子集。被选择的特性的子集可以对应于用于训练机器学习模型的特性的相同子集。在框272处，处理逻辑可以基于特性的相应子集为对准器集合中的每个数字设计生成嵌入。
在框274处，处理逻辑使用经训练的机器学习模型处理来自正畸对准器的数字设计的数据。在实施例中，来自数字设计的数据可以包括在框246处生成的嵌入。替代地或附加地，来自数字设计的数据可以包括对准器的三维数字模型或用于制造对准器的牙弓或模具的三维数字模型。替代地或附加地，来自数字设计的数据可以包括一个或多个高度图，该高度图是通过将牙弓或对准器的三维数字模型投影到一个或多个平面上而生成的。
在框276处，对于对准器集合中的对准器的每个数字设计，经训练的机器学习模型输出与相应数字模型关联的对准器(例如，在制造对准器期间或在以后使用对准器的过程中)将被损坏的概率。该概率可以是范围从0到1的值，其中，1表示对准器将被损坏的机会为100％，而0表示对准器将被损坏的机会为0％。
在一个实施例中，在框278处，处理逻辑确定任何正畸对准器被损坏的概率是否低于第一阈值(或正畸对准器上的所有点被损坏的概率是否低于第一阈值)。如果所有正畸对准器被损坏的概率都低于第一阈值，则该方法继续到框280，并且可以确定对准器的集合是低风险对准器集合。如在图1B中，然后可以为该对准器集合选择用于低风险对准器集合的第一制造流程。
如果在框278处确定一个或多个正畸对准器被损坏的概率高于第一阈值，则该方法继续至框282。在框282处，处理逻辑确定至少一个正畸对准器被损坏的概率是否等于或大于第二概率阈值(或至少一个正畸对准器上任何点被损坏的概率是否等于或大于第二阈值)。第二阈值可以高于第一阈值。例如，第一阈值可以是0.2％、0.5％、1％、2％、5％或10％，而第二阈值可以是15％、20％、25％、30％、40％或50％。如果对准器集合中的任何正畸对准器被损坏的概率等于或大于第二阈值，则该方法继续至框286。否则，该方法继续至框284。
在框284处，可以确定该对准器集合是标准风险对准器集合。如图1B中所示，然后可以为该对准器集合选择用于标准风险对准器集合的第二制造流程。
在框286处，处理逻辑确定对准器集合是高风险对准器集合。如在图1B中，然后可以为该对准器集合选择用于高风险对准器集合的第三制造流程。
在一些实施例中，如图2D所示，可以基于对准器集合中的对准器在制造期间或制造后将被损坏的概率来确定对准器集合的三种不同分类。这些分类可以包括低风险分类、中等风险或标准风险分类以及高风险分类。在其他实施例中，对准器集合可以被分类成二元分类，其包括标准风险(或没有预测到损坏)和高风险(或预测到损坏)。在这样的实施例中，框254和256的操作可以省略。
图3A示出了根据一个实施例的使用数值模拟对对准器(例如，聚合物对准器)的数字设计执行分析的方法300的流程图。方法300的一个或多个操作由计算装置的处理逻辑来执行。处理逻辑可以包括硬件(例如，电路、专用逻辑、可编程逻辑、微代码等)、软件(例如，由处理装置执行的指令)、固件或其组合。例如，方法300的一个或多个操作可以由执行图14的对准器设计分析模块1450的处理装置来执行。应当注意，可以针对每个患者的治疗计划的每个独特的对准器执行方法300，或者针对治疗计划的关键阶段下的每个独特的对准器执行方法300。此外，方法300包括可以在图1A的框104期间执行的操作。
在框302处，处理逻辑可以使用与聚合物对准器从齿状或牙弓状结构(例如，模具或患者牙列)的移取相关联的数值模拟来对对准器的数字设计执行分析。数值模拟可以包括有限元方法、有限差分方法、有限体积方法、无网格方法、光滑颗粒方法、这些方法的组合等。有限元方法(也称为有限元分析)可以指用于求解偏微分方程的数值方法，其也可以用于执行对准器的结构分析。将结构(在这种情况下为对准器)的几何结构离散化为域上的多个点或元素，以求解表征对准器材料的本构关系的偏微分方程的集合，并在有限维功能空间中进行求解。有限差分方法可以指一种数值方法，用于通过用差分方程近似微分方程并计算离散点处的近似值来求解微分方程。有限体积方法可以指以代数方程的形式表示和评估偏微分方程的方法。有限体积方法还可计算在对准器的数字设计的网状几何结构上的离散位置处的值(例如，应变、应力、力)。“有限体积”可以指围绕网格上每个点的小体积。无网格方法可以指基于节点或点与所有相邻节点或点的相互作用的方法。换句话说，无网格方法不需要模拟域的节点之间的连接。光滑颗粒伽勒金或流体力学方法可以是无网格方法的形式。
在框304处，处理逻辑可以模拟对准器的数字设计上与对准器从牙弓状结构(例如，模具或患者的牙弓)的移取相关联的一个或多个力和/或位移。模拟对准器的数字设计上的一个或多个力和/或位移可以包括执行框306、308、310、312和314处的操作。在框306处，处理逻辑可以收集对准器的一个或多个材料性质(也称为材料性质信息)。材料性质可以包括在破损、破裂、变形、翘曲等之前材料可以承受的应力和/或应变的量或值。材料的材料性质的一个示例是材料的杨氏模量。在一些实施例中，由于对准器将由相同的材料(例如，聚合物)制成，因此，材料性质在对准器的不同数字设计之间可能不会改变。在实施例中，材料性质可以包括在对准器设计分析模块1450的配置中。
在框308处，处理逻辑可以从对准器的数字设计中收集对准器的第一几何形状。第一几何形状可以对每个患者(以及治疗的每个阶段)是特定的，并且可以基于患者的牙弓来确定。通过操控牙弓状结构(例如，模具或患者的牙弓)的数字模型来生成对准器的数字设计，可以获得第一几何形状。牙弓状结构的数字模型可以表示患者的牙弓。模具的数字模型可以被补偿以近似于对准器的表面并生成对准器的数字设计。这样，对准器的数字设计可以包括被配置为容纳患者的牙齿和/或牙齿上的附件的腔(称为牙齿容纳腔或盖)。
在框310处，处理逻辑可以从牙弓状结构(例如，模具)的数字模型中收集牙弓状结构的第二几何形状。牙弓状结构的数字模型可以从通过在咨询期间对患者进行口内扫描而获得的信息和/或从治疗计划中生成。例如，患者的牙弓可以经由扫描而数字化，并建模为用于制造模具的牙弓。第二几何形状可以包括与患者的牙弓有关的信息，例如牙齿大小、牙齿形状、牙齿取向、牙齿之间的距离、牙齿上的附件、上牙弓、下牙弓等。
在框312处，处理逻辑可以通过将一个或多个负荷(例如，一个或多个力和/或位移)施加到对准器的数字设计上的点集来模拟具有一个或多个材料性质和第一几何形状的对准器从具有第二几何形状的牙弓状结构的移取。所执行的数值模拟可以包括求解一系列偏微分方程，这些方程对于将一个或多个负荷(例如，力和/或位移)施加到具有材料性质和第一几何形状的对准器以从具有第二几何形状的牙弓状结构移取对准器进行建模。此外，偏微分方程可以计算对准器的数字设计上的点集中的每个点处的应力值或应变值，并且可以基于计算出的应力值或应变值以及所施加的力的量来确定点是否是可能的损坏点。偏微分方程可以是弹性静力学或弹性力学的偏微分方程，其计算对准器的数字化设计中的应力或应变状态，并且从而预测破裂、翘曲、变形等。高聚合物应变/应力可能是导致聚合物对准器中的裂纹萌生和破裂、以及翘曲、变形等的因素。偏微分方程可以如下表示：
求出ui
Figure BDA0003087634040000311
使得：
Figure BDA0003087634040000312
i，j＝1，2，3
在边界条件下：
在
Figure BDA0003087634040000313
处，
Figure BDA0003087634040000314
在
Figure BDA0003087634040000315
处，
Figure BDA0003087634040000316
以及初始条件：
在
Figure BDA0003087634040000317
处，ui(x，0)＝ui0(x)
在
Figure BDA0003087634040000318
处，vi(x，0)＝vi0(x)
Figure BDA0003087634040000319
其中，u是3D位移场，
Figure BDA00030876340400003110
是狄里克莱(Dirichlet)边界条件，
Figure BDA00030876340400003111
是诺依曼(Neumann)边界条件，fi是施加的物体力(body force)，ui0、vi0是初始位移和速度，σij和εkl是应力和应变张量，
Figure BDA00030876340400003112
是弹性张量，ρ是材料密度，Ω是关注的域。注意，可以设置
Figure BDA00030876340400003113
并且可以解决弹性静力学问题。
在框314处，对于点集中的每个点，处理逻辑可以执行框316和318处的操作。在框316处，处理逻辑可以通过求解上述偏微分方程确定应力和/或应变的值是否满足每个点的损坏标准。当应力和/或应变的值超过阈值时，可以满足损坏标准。偏微分方程可用于计算点集的每个点处的应变/应力或变形能的值，以及在该点处从模具移取对准器所涉及的阻力的量。因为在数值模拟中使用了牙弓状结构的第二几何形状，所以与附件有关的信息可能与阻力的量相关。在一些实施例中，与在该点移取对准器的数字设计相关联的阻力，以及与点和阻力相关联的牙弓的牙弓状结构的第二几何形状有关的信息(牙齿大小、牙齿形状、牙齿数量、牙齿之间的距离、附件类型、附件大小、附件编号等)可以存储在查找表中。该查找表稍后可以由简化的模型引用，该简化的模型不考虑牙弓状结构的第二几何形状。因此，如下所述，可以在运行依赖于阻力的简化模型作为其计算的一部分之前填充查找表。
在框318处，响应于确定应变和/或应力的值满足损坏标准(例如，局部变形(应变和应力)的值超过阈值(例如，1-20％应变或0.5-20MPa应力))，处理逻辑可以确定该点是可能的损坏点。如果在该点处计算出的由力产生的应变值和/或应力值超过阈值，则可能萌生裂纹并导致破裂，应变/应力或变形能可能导致对准器的翘曲、对准器的变形等。为应变/应力或变形能限定的阈值可能与屈服准则(例如，冯·米塞斯(von Mises))或最大/最小主应力/应变或变形能有关，使得当应变/应力或变形能的值达到标准值时，聚合材料将发生故障，或者可以是任何合适的可配置阈值。
图3B示出了根据一个实施例的与对准器352的数字设计从牙弓状结构354的数字模型中的移取相关联的示例数值模拟350。数值模拟350以图形方式表示了当将一个或多个力和/或位移施加到对准器352的数字设计以从牙弓状结构354的数字模型中移取对准器352的数字设计时偏微分方程的求解。如图所示，点集(在对准器352的数字模型中表示为三角形)被包括在对准器352的数字设计中，并且偏微分方程计算每个点处的应力值或应变值，以及在该点处从牙弓状结构(例如，模具)354的数字模型中移取对准器352的数字设计所涉及的阻力的量。数值模拟350可以使用与应变值或应力值有关的颜色编码阴影。第一颜色、阴影或哈希可以表示低于阈值的应力值或应变值，而第二颜色、阴影或哈希可以表示超过阈值的应力值或应变值。可以使用任何数量的颜色、阴影和/或哈希来表示沿比例尺(along a scale)的各种应变/应力或变形能的值。例如，处理逻辑可以计算低于阈值的点356的应变值，并且因此以第一颜色(例如，蓝色)或第一哈希来阴影化这些点，这表明点356不是可能的损坏点，因为它们的应变值或应力值不超过阈值。在一些实施例中，阴影可以是基于从牙弓状结构(例如，模具)354的数字模型中移取对准器352的数字设计所涉及的阻力的量。如果阻力的量超过阈值，则可以标识成可能的损坏点，并且可以以第二种颜色(例如，红色)或哈希将那些点阴影化。
图4A示出了根据一个实施例的通过将牙弓的牙齿和粘结附件建模为弹簧来使用数值模拟对对准器(例如，聚合物对准器)的数字设计执行分析的方法400的流程图。方法400的一个或多个操作由计算装置的处理逻辑来执行。处理逻辑可以包括硬件(例如，电路、专用逻辑、可编程逻辑、微代码等)、软件(例如，由处理装置执行的指令)、固件或其组合。例如，方法400的一个或多个操作可以由执行图14的对准器设计分析模块1450的处理装置来执行。应当注意，可以针对每个患者的治疗计划的每个独特的对准器执行方法400，或者针对治疗计划的关键阶段下的每个独特的对准器执行方法400。此外，方法400包括可以在图1A的框104期间执行的操作。
在框402处，处理逻辑可以使用与对准器从齿状或牙弓状结构(例如，模具或患者牙列)的移取相关联的数值模拟来对对准器的数字设计执行分析。数值模拟可以包括有限元分析、有限元方法、有限差分方法、有限体积方法、无网格方法、光滑颗粒方法等。
在框404处，处理逻辑可以模拟对准器的数字设计上与对准器从牙弓状结构的移取相关联的一个或多个力和/或位移。模拟对准器的数字设计上的一个或多个力和/或位移可以包括执行框406和408处的操作。在框406处，处理逻辑可以将患者牙弓的每个牙齿建模为附接到聚合物对准器的数字设计的相应腔的潜在易碎连接器(例如，弹簧)。相比于使用模具的数字模型的第二几何形状，将每个牙齿建模为弹簧可以在计算上更便宜并且更省时。建模的弹簧可以用于确定反应应变和应力，并确定这些应变和应力在聚合物对准器的数字设计的各部分处的影响。弹簧参数的校准可以通过各种技术(例如，实验和更详细的计算模型)来确定。
在框408处，对于每个弹簧，处理逻辑可以执行框410、412、414和416处的操作。在框410处，处理逻辑可以基于与被建模的牙齿相关联的阻力以及牙齿和/或与弹簧建模的牙齿相关联的任何附件的几何形状来确定弹簧的刚度。在一些实施例中，可以在不运行参考图3A描述的数值模拟的情况下从上述查找表中获得阻力，该数值模拟使用由牙弓状结构的数字模型表示的牙弓状结构的第二几何形状。例如，查找表可以存储以下信息：从具有0个附件的特定牙齿移取的聚合物对准器的数字设计在施加1牛顿(N)的力时破裂，从具有1个附件的特定牙齿移取的聚合物对准器的数字设计在施加3N的力时破裂，从具有2个附件的特定牙齿移取的聚合物对准器的数字设计在施加5N的力时破裂，等等。在一些实施例中，可以使用参考图3A描述的数值模拟来动态计算阻力。附件和相关联的牙齿的几何形状可包括附件和/或牙齿的底切。附件的底切可以指附件的下表面的高度。附件的底切的高度可以用于确定聚合物对准器的数字设计需要移动以从牙齿上的附件脱离的距离。刚度可以通过将阻力除以底切的距离来确定。确定的刚度可以以牛顿每毫米(N/mm)为单位进行测量。例如，连接器的刚度可以为30N/mm(3N的阻力除以底切0.1mm的距离)。
在框412处，处理逻辑可以通过执行从弹簧上移取对准器的数字设计的数值模拟来确定使弹簧破裂所需的力的量。在一些实施例中，上述偏微分方程可以用于执行从弹簧移取对准器的数字设计的数值模拟。在一些情况下，与弹簧相关联的垂直力在偏微分方程中使用，并且可以使用线性运算，这与参考图3A的方法300描述的偏微分方程中所使用的非线性运算相反。偏微分方程可以输入弹簧刚度和/或对准器的材料性质以确定所需的力。而且，在模拟对准器的数字设计从弹簧移取的同时，偏微分方程可以计算与弹簧相关联的对准器的数字设计的各点处的应变/应力或变形能的值。
在框414处，处理逻辑可以确定在移取的过程期间，弹簧上的力是否大于力的阈值量。如果力大于阈值，则弹簧可能破裂。如果力大于力的阈值量，则对准器的数字设计上的一个或多个点处的一个或多个应变/应力或变形能的值可能超过由过大的力引起的阈值应变/应力或变形能的值。
在框416处，响应于确定对准器上的应力/应变或变形能是否满足损坏标准，处理逻辑可以确定对准器的数字设计上的点是可能的损坏点。当应力/应变或变形能的值超过阈值时，应力/应变或变形能可能满足损坏标准。在实施例中，响应于确定破坏与该点相关联的弹簧所需的力的量超过力的阈值量，处理逻辑可以确定对准器的数字设计上的点是可能的损坏点。响应于确定存在可能的损坏点，可以执行一个或多个校正措施。在一些实施例中，对准器的数字设计可以输入到经训练的机器学习模型中，以验证可能的损坏点。
图4B示出了根据一个实施例的将患者牙弓的牙齿建模为弹簧452的示例数值模拟450。如图所示，每个弹簧452被插入到聚合物对准器454的数字设计的相应腔中，就像当对准器被佩戴或附接到模具上时的牙齿一样。每个弹簧452可以具有刚度，该刚度是基于阻力以及牙齿上的附件的底切的几何形状而确定的，该阻力与从可能具有附件的相应牙齿上移取对准器的数字设计相关联。通过施加一个或多个力和/或位移以从弹簧提起对准器的数字设计，数值模拟可以模拟从每个弹簧移取对准器的数字设计。如果使弹簧破裂所需的力大于力的阈值量，则处理逻辑可以确定在与该弹簧相关联的对准器的数字设计的一部分处存在可能的损坏点。应当理解，在移取对准器的数字设计的同时，针对每个弹簧452同时计算数值模拟。
图5A示出了根据一个实施例的通过将牙弓的牙齿和粘结附件的子集建模为弹簧来使用数值模拟对对准器(例如，聚合物对准器)的数字设计执行分析的方法500的流程图。方法500的一个或多个操作由计算装置的处理逻辑来执行。处理逻辑可以包括硬件(例如，电路、专用逻辑、可编程逻辑、微代码等)、软件(例如，由处理装置执行的指令)、固件或其组合。例如，方法500的一个或多个操作可以由执行图14的对准器设计分析模块1450的处理装置来执行。应当注意，可以针对每个患者的治疗计划的每个独特的对准器执行方法500，或者针对治疗计划的关键阶段下的每个独特的对准器执行方法500。此外，方法500包括可以在图1A的框104期间执行的操作。
在框502处，处理逻辑可以使用与对准器从牙弓状结构的移取相关联的数值模拟来对对准器的数字设计执行分析。数值模拟可以包括有限元分析、有限元方法、有限差分方法、有限体积方法、无网格方法、光滑颗粒伽勒金方法等。
在框504处，处理逻辑可以模拟对准器的数字设计上与对准器从牙弓状结构(例如，模具或患者的牙弓)的移取相关联的一个或多个力和/或位移。模拟对准器的数字设计上的一个或多个力和/或位移可以包括执行框506、508和510处的操作。在框506处，处理逻辑可以将患者牙弓的牙齿的子集建模为弹簧的子集。弹簧的子集中的每个弹簧可以附接到对准器的数字设计的相应腔。应当理解，在该实施例中，并非患者牙弓中的每个牙齿都被建模为弹簧。弹簧的每个子集可以对与弹簧的另一个子集不同的至少一个不同的牙齿进行建模。弹簧的子集在从牙弓状结构移取对准器的不同数值模拟中使用。通过仅使用弹簧的子集执行数值模拟，可以同时执行较少的计算，并且相比于对牙弓的每个牙齿建模的每个弹簧执行数值模拟，该数值模拟的执行速度更快。方法500可以通过对弹簧的不同子集执行数值分析来进行迭代，直到每个弹簧都参与了移取对准器的数字设计的数值模拟为止。
在框508处，处理逻辑可以确定从另一个弹簧连接的牙齿模型(例如，参考图4A中的方法400描述的模型)移动对准器所需的力。在框510处，对于模拟中的弹簧子集的每个弹簧，处理逻辑可以执行框512和514处的操作。在框512处，处理逻辑可以确定从另一个弹簧连接的牙齿模型移动对准器所需的力，并在对准器上施加该力。在框514处，处理逻辑可以确定该负荷下的对准器是否满足损坏标准。损坏标准可以涉及超过阈值的应力/应变或变形能的值。在实施例中，响应于确定破坏与该点相关联的弹簧所需的力的量超过力的阈值量，处理逻辑可以确定对准器的数字设计上的点是可能的损坏点。可以响应于确定存在可能的损坏点而执行一个或多个校正措施。在一些实施例中，对准器的数字设计可以输入到经训练的机器学习模型中，以验证可能的损坏点。
图5B示出了根据一个实施例的将患者牙弓的牙齿的子集建模为弹簧552的示例数值模拟550。如图所示，弹簧552的子集被插入到对准器554的数字设计的相应腔中，就像当对准器被佩戴或附接到模具上时的牙齿一样。在所描绘的数值模拟550中，弹簧不包括在对准器554的数字设计的一些腔中。可以在不同的数值模拟中对弹簧的不同子集进行建模，直到移取对准器554的数字设计的数值模拟涉及到针对每个牙齿的每个建模的弹簧为止。每个弹簧552可具有刚度，该刚度是基于阻力以及牙齿上的附件的底切的几何形状而确定的，该阻力与从可具有附件的相应牙齿上移取对准器的数字设计相关联。通过施加一个或多个力以从弹簧子集中提起聚合物对准器的数字设计，数值模拟可以模拟从弹簧子集移取对准器的数字设计。如果弹簧上任何一点处的应力/应变或变形能的值通过超过阈值来满足损坏标准，则处理逻辑可以确定可能的损坏点存在于与第一弹簧相关联的对准器的数字设计的一部分处。应当理解，在移取对准器的数字设计的同时，针对弹簧子集中的每个弹簧552同时计算数值模拟。
图6A示出了根据一个实施例的使用数值模拟对对准器(例如，聚合物对准器)的数字设计执行分析的方法600的流程图。方法600的一个或多个操作由计算装置的处理逻辑来执行。处理逻辑可以包括硬件(例如，电路、专用逻辑、可编程逻辑、微代码等)、软件(例如，由处理装置执行的指令)、固件或其组合。例如，方法600的一个或多个操作可以由执行图14的对准器设计分析模块1450的处理装置来执行。应当注意，可以针对每个患者的治疗计划的每个独特的对准器执行方法600，或者针对治疗计划的关键阶段下的每个独特的对准器执行方法600。此外，方法600包括可以在图1A的框104期间执行的操作。
在框602处，处理逻辑可以使用数值模拟来对对准器的数字设计执行分析，以确定处于一个或多个负荷条件下的对准器的整体强度。数值模拟可以包括有限元方法、有限差分方法、有限体积方法、无网格方法、光滑颗粒方法、这些方法的组合等。
在框604处，处理逻辑可以收集对准器的一个或多个材料性质(也称为材料性质信息)。材料性质可以包括在破损、破裂、变形、翘曲等之前材料可以承受的应力和/或应变的量或值。材料的材料性质的一个示例是材料的杨氏模量。在一些实施例中，由于对准器将由相同的材料(例如，聚合物)制成，因此，材料性质在对准器的不同数字设计之间可能不会改变。在实施例中，材料性质可以包括在对准器设计分析模块1450的配置中。
在框606处，处理逻辑可以从对准器的数字设计中收集对准器的几何形状。几何形状可以对每个患者(以及治疗的每个阶段)是特定的，并且可以基于患者的牙弓来确定。通过操控牙弓状结构(例如，模具或患者的牙弓)的数字模型来生成对准器的数字设计，可以获得几何形状。牙弓状结构的数字模型可以表示患者的牙弓。牙弓状结构的数字模型可以被补偿以近似于对准器的表面并生成对准器的数字设计。这样，对准器的数字设计可以包括被配置为容纳患者的牙齿和/或牙齿上的附件的腔(称为牙齿容纳腔或盖)。
在框607处，处理逻辑可以收集与对准器(以及对准器的数字设计)相关联的临床信息和/或治疗相关信息。例如，临床信息可以包括牙齿拥挤信息、牙齿底切信息、牙齿几何形状信息、牙齿大小、牙齿形状、牙齿数量或牙齿之间的距离中的至少一个。治疗相关信息可以包括与多个牙齿容纳腔中的一个或多个相关联的附件的数量、与多个牙齿容纳腔中的一个或多个相关联的附件的类型、附件在牙齿上的放置位置、或与一个或多个邻间区域相关联的精确切割信息中的至少一个。在一些实施例中，这样的信息被包括在查找表中，该查找表可以被处理逻辑和/或模拟所引用。
在框608处，处理逻辑可以模拟对准器的数字设计(例如，对准器的数字设计的几何形状)上的一个或多个负荷。模拟的负荷可以包括弯曲负荷、扭曲负荷、单轴拉伸负荷、单轴压缩负荷、剪切负荷和/或另一负荷中的一个或多个。在实施例中，模拟的负荷可以是模拟力、力矩或位移(例如，平移和/或旋转)。模拟对准器的数字设计上的一个或多个负荷可以包括执行框610、614、616和618处的操作。
在框610处，处理逻辑可以选择对准器的数字设计的区域，并且然后可以继续执行框614-618的操作以测试与选择的区域相关联的强度。在框610处，可以选择区域的集合中的每一个，并且可以针对每个区域重复框614-618的操作。选择的区域可以均是对准器的薄弱点，例如，对准器的邻间区域。
图6F示出了根据一个实施例的对准器626的薄弱点655、660、665。薄弱点可对应于对准器的邻间区域。
返回到图6A，在框614处，处理逻辑在选择的区域周围(例如，在薄弱点或邻间区域周围)施加一个或多个负荷条件。如上所述，负荷条件可以包括弯曲负荷、扭曲负荷、单轴拉伸负荷、单轴压缩负荷和/或剪切负荷，其可以单独地或一起施加。在一个实施例中，该负荷是力矩或力，例如提起力、弯曲力、扭曲力、剪切力、拉力或压缩力。在施加力或力矩的这种实施例中，可以计算应变和/或应变能。在一个实施例中，负荷为位移(例如，平移位移和/或旋转位移)，并且可以计算应力。
通过将第一边界条件施加到区域的第一侧上的一个或多个区域并且通过将第二边界条件施加到该区域的第二侧上的一个或多个另外的区域，可以模拟该区域周围的负荷条件。例如，邻间区域周围的负荷条件可以通过以下方式来模拟：将邻间区域的第一侧上的一个或多个第一牙齿容纳腔固定在适当位置，并且向邻间区域的第二侧上的一个或多个第二牙齿容纳腔施加负荷。在一个实施例中，负荷被施加到一个或多个第二牙齿容纳腔的咬合表面上。
临床信息和/或治疗相关信息可以与负荷的大小相关联，该负荷的大小是为了从关联的齿状结构移取对准器的区域(例如，对准器的牙齿容纳腔)所需要施加的。例如，与牙齿容纳腔相邻的一个或多个齿状结构上的附接件的数量可以影响与在牙齿容纳腔处从牙弓移取对准器相关联的阻力。为了在模拟中考虑这种相互作用，围绕区域(例如，围绕邻间区域)施加的负荷量可以是基于与该区域相邻的一个或多个牙齿相关联的附件的数量。其他临床信息和/或治疗相关信息也可以用于调整施加的负荷的大小。这样的信息可以包括例如颌形状、牙齿大小、牙齿形状、牙齿编号、牙齿位置、附件类型、附件大小、附件编号等。
图6B示出了根据一个实施例的围绕对准器626的区域633施加弯曲负荷634。区域633可以是连接第一牙齿容纳腔(盖)628和第二牙齿容纳腔(盖)635的邻间区域。可以围绕穿过区域633的轴632施加弯曲负荷634。例如，邻间区域633处的弯曲负荷634可以通过以下方式来模拟：将邻间区域633的第一侧上的第一牙齿容纳腔628和/或第三牙齿容纳腔627固定在适当位置(例如，通过设置0位移边界条件)，并且向邻间区域633的第二侧上的第二牙齿容纳腔630施加负荷(例如，通过为第二牙齿容纳腔设置力边界条件或位移边界条件)。在一个实施例中，负荷被施加到牙齿容纳腔630，其可以是对准器626的最末端的牙齿容纳腔。在另一个实施例中，弯曲负荷634被施加到与牙齿容纳腔628相邻的牙齿容纳腔635。为了模拟在下一个邻间区域629上施加负荷，可以去除牙齿容纳腔628上的边界条件，并且可以为牙齿容纳腔627设置边界条件。然后可以再次将负荷施加到牙齿容纳腔630。
如所提及的，被施加以确定区域处(例如，邻间区域处)的应变、应力和/或应变能的负荷(其可以包括力、力矩、转矩、位移、旋转等)的大小，可以是基于临床信息和/或治疗相关信息。在一个实施例中，施加于邻间区域633周围的负荷量至少部分地基于与牙齿容纳腔628相关联的附件的数量(例如，放置在将与牙齿容纳腔628配合的牙齿上的附件的数量)和/或与牙齿容纳腔627相关联的附件的数量。与这些牙齿容纳腔627、628相关联的牙齿上的附件的存在可能会增加从模具移取对准器所需的力的量。因此，针对邻间区域633模拟的负荷的量可以基于与牙齿容纳腔627和/或牙齿容纳腔628相关联的附件的数量而增加。在一个实施例中，如果没有与牙齿容纳腔627相关联的附件和/或如果没有与牙齿容纳腔628相关联的附件，则施加1牛顿(N)的力来模拟邻间区域633周围的负荷。在一个实施例中，对于与牙齿容纳腔627相关联的每个附件，所施加的力的大小以1牛顿或其他量进行增加，以测试邻间区域633处的应变。在一个实施例中，对于与牙齿容纳腔628相关的每个附件，该力的大小以1牛顿或其他量进行增加，以测试邻间区域633处的应变。
图6C示出了根据一个实施例的在对准器626的区域周围施加扭曲负荷638。区域633可以是连接第一牙齿容纳腔(盖)628和第二牙齿容纳腔(盖)635的邻间区域。扭曲负荷638可以围绕穿过区域633的轴636施加。例如，邻间区域633处的扭曲负荷638可以通过以下方式来模拟：将邻间区域633的第一侧上的第一牙齿容纳腔628和/或第三牙齿容纳腔627固定在适当位置(例如，通过设置0位移边界条件)，并且向邻间区域633的第二侧上的第二牙齿容纳腔630施加负荷或位移(例如，通过为第二牙齿容纳腔设置力边界条件或位移边界条件)。在一个实施例中，负荷被施加到牙齿容纳腔630，其可以是对准器626的最末端的牙齿容纳腔。在另一个实施例中，扭曲负荷638被施加到与牙齿容纳腔628相邻的牙齿容纳腔635。
图6D示出了根据一个实施例的围绕对准器626的区域633施加单轴拉伸负荷642。区域633可以是连接第一牙齿容纳腔(盖)628和第二牙齿容纳腔(盖)635的邻间区域。单轴拉伸负荷642可以沿着穿过区域633的轴施加。例如，邻间区域633处的单轴拉伸负荷642可以通过以下方式来模拟：将邻间区域633的第一侧上的第一牙齿容纳腔628和/或第三牙齿容纳腔627固定在适当位置(例如，通过设置0位移边界条件)，并且向邻间区域633的第二侧上的第二牙齿容纳腔630施加负荷(例如，通过为第二牙齿容纳腔设置力边界条件或位移边界条件)。在一个实施例中，负荷被施加到牙齿容纳腔630，其可以是对准器626的最末端的牙齿容纳腔。在另一个实施例中，单轴拉伸负荷642被施加到与牙齿容纳腔628相邻的牙齿容纳腔635。
图6E示出了根据一个实施例的在对准器的区域633周围施加剪切负荷646。区域633可以是连接第一牙齿容纳腔(盖)628和第二牙齿容纳腔(盖)635的邻间区域。在示例中，邻间区域633处的剪切负荷646可以通过以下方式来模拟：将邻间区域633的第一侧上的第一牙齿容纳腔628和/或第三牙齿容纳腔627固定在适当位置(例如，通过设置0位移边界条件)，并且向邻间区域633的第二侧上的第二牙齿容纳腔630施加负荷(例如，通过为第二牙齿容纳腔设置力边界条件或位移边界条件)。在一个实施例中，负荷被施加到牙齿容纳腔630，其可以是对准器626的最末端的牙齿容纳腔。在另一个实施例中，剪切负荷646被施加到与牙齿容纳腔628相邻的牙齿容纳腔635。
在实施例中，可以施加的一些负荷可以包括弯曲、扭曲、提起、剪切、压缩和/或拉伸的组合。例如，施加到对准器的一个或多个区域的负荷可以包括沿x轴(例如，在颊方向上)的第一大小、沿y轴(例如，在近中方向上)的第二大小和/或沿z轴(例如，在垂直方向上)的第三大小。例如，负荷可以包括沿x轴0N的力、沿y轴0.2N的力和沿z轴1N的力。附加地或可替代地，示例负荷可以包括围绕x轴、y轴和/或z轴中的一个或多个的旋转力。例如，示例负荷可以包括围绕x轴0N的力，围绕y轴0.2-1.0N的力，以及围绕z轴0N的力。
返回到图6A，在框616处，使用数值模拟来针对每个模拟的负荷条件确定应变、应力和/或应变能(例如，应变能密度)的量。应变、应力和/或应力能的量可以基于负荷条件和材料性质信息来确定。另外，可以从应变、应力和/或应变能密度中得出一个或多个导出值。所执行的数值模拟可以包括求解一系列偏微分方程，这些偏微分方程建模的是向具有材料性质和几何形状的对准器施加一个或多个负荷(例如，力和/或位移)。此外，偏微分方程可以计算在选择的区域处(例如，在薄弱点或邻间区域处)的应力值或应变值。偏微分方程可以是弹性的或弹性力学的偏微分方程，其计算对准器的数字设计内的应力、应变能和/或应变状态，这些可以用于预测破裂、翘曲、变形等。在一个实施例中，针对该区域处的对准器的边缘(例如，在边缘处，该区域与对准器的切割线对接)确定应变、应力和/或应变能的量。
在框618处，处理逻辑基于针对一个或多个模拟的负荷确定的应变、应力和/或应变能(例如，应变能密度)的量来计算该区域(例如，薄弱点或邻间区域)的强度值。附加地或可替代地，强度值可以是基于从应变、应力和/或应变能密度中的至少一个得出的一个或多个导出值。在一个实施例中，该区域的强度值是基于针对多个不同的负荷条件中的每一个计算出的应变、应力和/或应变能密度。例如，该区域的强度值可以是基于来自针对该区域计算的应变、应力和/或应变能密度值的最大应变、应力和/或应变能密度。
可以基于该区域的强度值来确定该区域是否是可能的损坏点或是否包括可能的损坏点。例如，如果该区域的最大计算应力、应变和/或应变能密度超过阈值，则该区域可以被标识为对准器的可能的损坏点。
在框620处，处理逻辑可以确定整个对准器的总体强度值。总体强度值可以是基于每个测试区域所确定的强度值。在一个实施例中，强度值对应于测试区域的最小强度值。
在框622处，处理逻辑可以确定强度值是否满足损坏标准或准则。当应力和/或应变和/或应变能密度的值超过阈值时，可以满足损坏标准。偏微分方程可用于计算每个测试区域处的应变/应力、应变能密度和/或变形能的值。
在框622处，响应于确定强度值满足损坏标准(例如，局部变形(应变和应力)的值超过阈值(例如，1-20％的应变或0.5-20MPa的应力))，处理逻辑可以确定对准器包括一个或多个可能的损坏点。如果在该点处计算出的由力产生的应变值和/或应力值超过阈值，则可能萌生裂纹并且可能导致破裂，应变/应力或变形能可能导致对准器的翘曲、对准器的变形等。为应变/应力、应变能密度和/或变形能限定的阈值可能与屈服准则(例如，冯·米塞斯(von Mises))有关，使得当应变/应力或变形能的值达到临界值时，聚合材料将发生故障，或者可以是任何合适的可配置阈值。
如果对准器具有满足损坏标准的总体强度值(例如，对准器的一个或多个区域具有超过阈值的应变、应力和/或应变能)，则可以确定对准器包括一个或多个可能的损坏点。响应于确定对准器包括一个或多个可能的损坏点，处理逻辑可以为对准器选择用于包括一个或多个可能的故障点的对准器的制造流程，例如参考图1B所描述的。替代地，响应于确定对准器包括一个或多个可能的损坏点，处理逻辑可以执行如上所述的一个或多个校正措施，以便生成对准器的修改后的数字模型。修改对准器的数字模型的一些示例包括：修改对准器的数字模型的切割线半径(例如，在为可能的损坏点的邻间区域处)、修改对准器的数字模型的一部分的厚度(例如，在为可能的损坏点的邻间区域处)、修改对准器的数字模型的几何形状(例如，在为可能的损坏点的邻间区域处或周围)、以及在对准器的数字模型中插入指示符，其中，指示符表示用于开始从牙弓的模具移取对准器的推荐位置。在另一个示例中，处理逻辑可以通过修改牙弓的数字模型中的一个或多个牙齿上的一个或多个附件来生成牙弓的修改后的数字模型，并且然后可以基于牙弓的修改后的数字模型来生成对准器的修改后的数字模型。在另一个示例中，通过将新的虚拟填充物添加到牙弓的数字模型上的位置或将现有的虚拟填充物扩大到牙弓的数字模型上的位置(该位置与作为可能的损坏点的邻间区域相关联)，处理逻辑可以生成牙弓的修改后的数字模型，并且然后可以基于牙弓的修改后的数字模型来生成对准器的修改后的数字模型。
图7A示出了根据一个实施例的使用几何评估器对对准器(例如，聚合物对准器)的数字设计执行分析的方法700的流程图。在实施例中，几何评估器可以被认为是一种类型的数值模拟。方法700的一个或多个操作由计算装置的处理逻辑来执行。处理逻辑可以包括硬件(例如，电路、专用逻辑、可编程逻辑、微代码等)、软件(例如，由处理装置执行的指令)、固件或其组合。例如，方法700的一个或多个操作可以由执行图14的对准器设计分析模块1450的处理装置来执行。应当注意，可以针对每个患者的治疗计划的每个独特的对准器执行方法700，或者针对治疗计划的关键阶段下的每个独特的对准器执行方法700。此外，方法600包括可以在图1A的框104期间执行的操作。
在框702处，处理逻辑可以使用几何评估器(例如，数值模拟)对对准器的数字设计执行分析，以确定对准器的整体强度。在实施例中，几何评估器可以确定在对准器的一个或多个区域处(例如，在对准器的数字设计的一个或多个邻间区域和/或其他薄弱点处)的对准器的数字设计的一个或多个几何性质，并且可以基于一个或多个几何性质和用于制造对准器的材料的材料性质来计算应力或刚度或强度。
在框704处，处理逻辑可以收集对准器的一个或多个材料性质(也称为材料性质信息)。材料性质可以包括在破损、破裂、变形、翘曲等之前材料可以承受的应力和/或应变的量或值。材料的材料性质的一个示例是材料的杨氏模量。在一些实施例中，由于对准器将由相同的材料(例如，聚合物)制成，因此，材料性质在对准器的不同数字设计之间可能不会改变。在实施例中，材料性质可以包括在对准器设计分析模块1450的配置中。
框706处，处理逻辑可以从对准器的数字设计中收集对准器的几何形状。几何形状可以对每个患者(以及治疗的每个阶段)是特定的，并且可以基于患者的牙弓来确定。通过操控牙弓状结构(例如，模具或患者的牙弓)的数字模型来生成对准器的数字设计，可以获得几何形状。牙弓状结构的数字模型可以表示患者的牙弓。牙弓状结构的数字模型可以被补偿以近似于对准器的表面并生成对准器的数字设计。这样，对准器的数字设计可以包括被配置为容纳患者的牙齿和/或牙齿上的附件的腔(称为牙齿容纳腔或盖)。
在框707处，处理逻辑可以确定潜在的薄弱点(例如，对准器的邻间区域)的位置。要注意的是，潜在的薄弱点由于弱连接而通常出现在邻间区域处。但是，在不同的牙列中它可以存在于其他位置中。在一个实施例中，通过首先确定对准器的牙齿容纳腔的中心来确定邻间区域的位置。然后可以计算每对相邻的牙齿容纳腔的中心之间的线。对于每对相邻的牙齿容纳腔，在牙齿容纳腔的中心之间绘制的线的中点可以是连接这两个牙齿容纳腔的邻间区域的中点。连接两个相邻的牙齿容纳腔的邻间区域可以包括围绕线的中点的区域(例如，从沿着该线距离中点的第一方向上的第一偏移到沿着该线距离中点的第二方向上的第二偏移)。
在框708处，处理逻辑可以分析确定的对准器的潜在薄弱点(例如，邻间区域)。潜在薄弱点的分析可包括计算潜在薄弱点的几何值(例如，面积惯性矩)和/或基于施加到潜在薄弱点的一个或多个负荷来计算应力。分析对准器的潜在薄弱点可以包括执行框710、712、714、716和718处的操作。
在框710处，处理逻辑可以选择对准器的数字设计的潜在薄弱点(例如，邻间区域)，并且然后可以继续执行框712-718的操作，以测试与选择的潜在薄弱点关联的强度。在框710处，可以选择潜在薄弱点的集合中的每一个，并且可以针对每个潜在的薄弱点重复框712-718的操作。在一些实施例中，选择的潜在薄弱点可以是对准器的邻间区域。
图7B示出了根据一个实施例的对准器724，其包括牙齿容纳腔和成对的牙齿容纳腔之间的邻间区域730A-M。每个邻间区域730A-M的位置可能已经如上所述那样进行确定。例如，可以确定第一牙齿容纳腔726的中心和第二牙齿容纳腔728的中心。然后可以在第一牙齿容纳腔726的中心与第二牙齿容纳腔728的中心之间绘制线732。然后可以确定邻间区域730D处于线732的中点附近。可以类似地确定其他邻间区域位置。
返回到图7A，在框712处，处理逻辑确定选择的潜在薄弱点的一个或多个截面切片。在一个实施例中，一个或多个截面切片穿过潜在薄弱点的中点(例如，穿过邻间区域的中点)。然后可以沿着线在从中点偏移的位置处截取另外的截面切片。在一个实施例中，生成5、10、15或20个截面切片。替代地，可以生成其他数量的截面切片。
每个截面切片可以限定包括第一轴和第二轴的平面。每个平面的第一轴可以垂直于在所讨论的邻间区域分离的牙齿容纳腔的中心之间绘制的线，并且还可以垂直于z轴(其中，z轴是垂直轴和/或垂直于对准器限定的咬合面的轴)。由截面切片限定的平面的第二轴可以是z轴。替代地，由截面切片限定的一个或多个平面中的平面的第二轴可以与z轴成一定角度。为了确定截面切片，处理逻辑可以确定附加线，该附加线垂直于连接牙齿容纳腔的中心的线并且垂直于z轴。然后可以确定平面，该平面具有由附加线限定的第一轴并且具有平行于z轴或与z轴成角度的第二轴。对准器的数字模型然后可以被平面切片，从而生成截面切片。
图7C示出了根据一个实施例的从对准器734截取的截面切片740。通过在由第一轴738和第二轴737限定的平面736处切穿对准器，在对准器734的邻间区域处截取截面切片740。
返回到图7A，在框714处，对于每个确定的截面切片，计算一个或多个强度值。这样的值可以例如基于应力、应变、应变能或从应力、应变和/或应变能得出的一个或多个导出值。在一个实施例中，为每个切片计算一个或多个面积惯性矩。对于每个关注轴，分别计算对准器的截面的面积惯性矩。例如，截面的面积惯性矩可以参考由截面切片限定的平面的第一轴(例如，x轴或颊舌轴)、参考由截面切片限定的平面的第二轴(例如，z轴或咬合法线轴)、参考垂直于由截面切片限定的平面的第三轴(例如，y轴)和/或参考由截面切片限定的平面上的线(例如，由等式x＝z限定的线)来确定。对准器的截面切片相对于轴的面积惯性矩可通过下式进行计算：
Figure BDA0003087634040000451
其中，I是面积惯性矩，其中，x是从轴到元素dA的垂直距离，其中，dA是元素面积，并且其中，R是任意形状。
对于每个面积惯性矩I，然后可以确定一个或多个应力值σ。与面积惯性矩相关联的应力σ可通过下式进行计算：
Figure BDA0003087634040000461
其中，d是从对准器上的点到轴的距离，并且其中，M是在该点处施加的力矩或力。
可以通过下式为每个面积惯性矩计算最大应力σmax：
Figure BDA0003087634040000462
其中，dmax是从对准器上的任何点到轴的最大距离。在一些实施例中，用于制造对准器的材料的材料性质也可以用于应力和最大应力的计算中。
图7D示出了根据一个实施例的围绕图7C的截面切片740的第一轴738施加的弯曲负荷742。如图所示，在第一轴738处为截面切片740计算面积惯性矩。然后，在第一轴738处使用面积惯性矩来计算围绕轴738的弯曲力或力矩。
图7E示出了根据一个实施例的围绕(例如，图7C的截面切片740的)第二轴737施加的弯曲负荷744。如图所示，在第二轴737处为截面切片740计算面积惯性矩。然后，在第二轴737处使用面积惯性矩来计算围绕轴737的弯曲力或力矩。
图7F示出了根据一个实施例的围绕垂直于图7C的截面切片740的第三轴748施加的扭曲负荷746。如图所示，在第三轴748处为截面切片740计算面积惯性矩。然后，在第三轴748处使用面积惯性矩来计算围绕轴748的弯曲力或力矩。
返回到图7A，在框716处，处理逻辑计算潜在薄弱点的最小强度值。在一个实施例中，基于针对潜在薄弱点计算的最小面积惯性矩和/或最大应力来计算最小强度值。如上所述，为潜在薄弱点生成多个截面切片，并为每个截面切片计算多个面积惯性矩。另外，可以为每个面积惯性矩确定最大应力值。最小面积惯性矩和/或最大应力可以从针对潜在薄弱点计算的多个面积惯性矩和/或多个应力值中确定。最小强度值可以是或可以是基于为潜在薄弱点计算的最小面积惯性矩和/或最大应力。在一个实施例中，为计算出的面积惯性矩的每一个类型选择最小强度值和/或最大应力值。因此，如果计算了四个不同的面积惯性矩，则最小强度值可以基于四个不同的最小面积惯性矩(例如，对于四个不同的轴)的组合和/或基于四个不同的最大应力(例如，对于四个不同的轴)的组合。
在框718处，处理逻辑可以确定潜在薄弱点(例如，邻间区域)的最小强度值是否满足一个或多个损坏标准。损坏标准可以包括应力阈值和/或面积惯性矩阈值。如果最小面积惯性矩低于面积惯性矩阈值和/或如果最大应力等于或大于应力阈值，则可以满足损坏标准。如果满足损坏标准，则处理逻辑可以确定潜在薄弱点是可能的损坏点。
在框720处，处理逻辑可以确定整个对准器的总体强度值。总体强度值可以是基于每个被测试的潜在薄弱点的确定强度值。在一个实施例中，强度值对应于被测试的邻间区域的最小强度值。
在框722处，处理逻辑可以确定强度值是否满足一个或多个损坏标准或准则。当任何潜在薄弱点的最大应力值超过应力阈值时，和/或当任何潜在薄弱点的最小面积惯性矩低于面积惯性矩阈值时，可以满足损坏标准。
如果对准器具有满足损坏标准的总体强度值，则可以确定对准器包括一个或多个可能的损坏点。响应于确定对准器包括一个或多个可能的损坏点，处理逻辑可以为对准器选择用于包括一个或多个可能的故障点的对准器的制造流程，例如参考图1B所描述的。替代地，响应于确定对准器包括一个或多个可能的损坏点，处理逻辑可以执行如上所述的一个或多个校正措施，以便生成对准器的修改后的数字模型。修改对准器的数字模型的一些示例包括：修改对准器的数字模型的切割线半径(例如，在为可能的损坏点的邻间区域处)、修改对准器的数字模型的一部分的厚度(例如，在为可能的损坏点的邻间区域处)、修改对准器的数字模型的几何形状(例如，在为可能的损坏点的邻间区域处或周围)、以及在对准器的数字模型中插入指示符，其中，指示符表示用于开始从牙弓的模具移取对准器的推荐位置。在另一个示例中，处理逻辑可以通过修改牙弓的数字模型中的一个或多个牙齿上的一个或多个附件来生成牙弓的修改后的数字模型，并且然后可以基于牙弓的修改后的数字模型来生成对准器的修改后的数字模型。在另一个示例中，处理逻辑可以通过将新的虚拟填充物添加到牙弓的数字模型上的位置或将现有的虚拟填充物扩大到牙弓的数字模型上的位置(该位置与作为可能的损坏点的邻间区域相关联)来生成牙弓的修改后的数字模型，并且然后可以基于牙弓的修改后的数字模型来生成对准器的修改后的数字模型。
方法700中使用的度量可以用于直接预测对准器/保持器损坏的概率(如上所述)，或者可以用作训练机器学习模型的特征。例如，如上文所讨论的，针对每个邻间区域确定的面积惯性矩和/或应变值可以用作训练机器学习模型的输入以预测可能的损坏点。这些度量可以与先前参考机器学习模型的训练所讨论的度量一起使用或代替其使用。例如，训练数据集中的嵌入可各自包括与对准器的一个或多个邻间区域相关联的面积惯性矩和/或应变值的集合，并且可包括指示对准器是否经受了损坏点和/或指示损坏点的位置(例如，被损坏的特定邻间区域)的标签。
图7G示出了根据一个实施例的牙弓的三个不同对准器的叠加750，其中，每个对准器与牙弓的不同治疗阶段相关联。与第一治疗阶段相关联的第一对准器的第一截面752具有相对较宽的基部和较短的峰部。相比之下，与第十三治疗阶段相关联的第二对准器的第二截面754具有较窄的基部和较高的峰部。在进一步的比较中，与第二十六治疗阶段相关联的第三对准器的第三截面756具有甚至更窄的基部和甚至更高的峰部。对三个不同截面的分析将产生第一截面752的最高面积惯性矩和最低应力，以及第三截面756的最低面积惯性矩和最高应力。因此，在示例中，第三对准器可以被标识为包括可能的损坏点，而第一对准器可以被标识为不包括可能的损坏点。
在对准器的寿命期间存在施加在其上的多个不同的负荷。这样的负荷包括由于从用于形成对准器的模具中一次移取对准器而引起的那些负荷、由于插入患者的牙弓和从患者的牙弓移取对准器而引起的那些负荷、以及由于在佩戴对准器的同时一起咀嚼和/或磨削患者牙齿而引起的那些负荷、以及由于处置和运送而引起的那些负荷。例如，在将对准器从模具的移取过程期间，对准器上的一个或多个点可能会或可能不会发生一些损坏(例如，永久性变形或应变)。在预期的使用过程中，患者可能需要持续从一天到3周不等的特定天数一天几次插入和移取对准器。同样，即使不推荐患者在进食时佩戴对准器，但是他们仍然可以这样做。此外，在佩戴对准器的同时，患者可能磨牙。前述负荷中的每一个都可能对对准器造成少量损坏，这取决于其强度和出现的量。点/区域中损坏的萌生和演化可能最终导致裂纹萌生和扩展，并最终导致故障/破裂。为了预测某个对准器设计是否可能破裂或为了优化对准器的形状以减小损坏和/或故障的概率，可以执行图8A的方法800。
图8A示出了根据一个实施例的使用数值模拟对对准器(例如，聚合物对准器)的数字设计执行分析的方法800的流程图，该数值模拟对对准器上的一系列负荷进行模拟。方法800的一个或多个操作由计算装置的处理逻辑来执行。处理逻辑可以包括硬件(例如，电路、专用逻辑、可编程逻辑、微代码等)、软件(例如，由处理装置执行的指令)、固件或其组合。例如，方法800的一个或多个操作可以由执行图14的对准器设计分析模块1450的处理装置来执行。应当注意，可以针对每个患者的治疗计划的每个独特的对准器执行方法800，或者针对治疗计划的关键阶段下的每个独特的对准器执行方法800。此外，方法800包括可以在图1A的框104期间执行的操作。方法800可以模拟从对准器的初始制造到最终使用的顺序负荷和任何相关联的引起的损坏。这种模拟允许处理逻辑预测损坏的开始、损坏的演变和/或故障/破裂。
在框802处，处理逻辑可以使用数值模拟对对准器的数字设计执行分析。数值模拟可以包括有限元方法、有限差分方法、有限体积方法、无网格方法、光滑颗粒方法、这些方法的组合等。
在框804处，处理逻辑可以收集对准器的一个或多个材料性质(也称为材料性质信息)。材料性质可以包括在破损、破裂、变形、翘曲等之前材料可以承受的应力和/或应变的量或值，例如，弹性模量、泊松比、屈服强度、应变-应力曲线等。在一个实施例中，材料性质包括与材料相关联的未损坏的响应曲线和/或渐进式损坏曲线。在实施例中，材料性质可以包括在对准器设计分析模块1450的配置中。
在框806处，处理逻辑可以从对准器的数字设计中收集对准器的第一几何形状。在实施例中，这可以包括收集对准器的数字设计。第一几何形状可以对每个患者(以及对治疗的每个阶段)是特定的，并且可以基于患者的牙弓来确定。通过操控牙弓状结构(例如，模具或患者的牙弓)的数字模型来生成对准器的数字设计，可以获得第一几何形状。牙弓状结构的数字模型可以表示患者的牙弓。牙弓状结构的数字模型可以被补偿以近似于对准器的表面并生成对准器的数字设计。这样，对准器的数字设计可以包括被配置为接收患者的牙齿和/或牙齿上的附件的腔(称为牙齿容纳腔或盖)。
在框808处，处理逻辑可以从牙弓状结构(例如，模具)的数字模型中收集牙弓状结构的第二几何形状。在实施例中，这可以包括收集牙弓状结构的数字模型。牙弓状结构的数字模型可以从通过在咨询期间对患者进行口内扫描而获得的信息来生成和/或从治疗计划中生成。例如，患者的牙弓可以经由扫描而数字化，并建模为用于制造模具的牙弓。第二几何形状可以包括与患者的牙弓有关的信息，例如牙齿大小、牙齿形状、牙齿取向、牙齿之间的距离、牙齿上的附件、上牙弓、下牙弓等。牙弓状结构可以表示处于治疗阶段的患者的上牙弓或下牙弓。
在框808处，处理逻辑可以从相对的牙弓状结构(例如，模具)的数字模型中另外收集相对的牙弓状结构的第三几何形状。在实施例中，这可以包括收集相对的牙弓状结构的数字模型。相对的牙弓状结构的数字模型可以从通过在咨询期间对患者进行口内扫描而获得的信息来生成和/或从治疗计划中生成。第三几何形状可以包括与患者的相对的牙弓有关的信息，例如牙齿大小、牙齿形状、牙齿取向、牙齿之间的距离、牙齿上的附件、上牙弓、下牙弓等。相对的牙弓状结构可以表示处于治疗阶段的患者的上牙弓或下牙弓。
在框809处，处理逻辑可以模拟对对准器的渐进式损坏以确定对准器的一个或多个区域中的每一个的损坏总量。处理逻辑可以模拟对准器的数字设计上的一系列的一个或多个力和/或位移，这些力和/或位移与对准器从牙弓状结构(例如，模具或患者的牙弓)的移取、对准器在牙弓状结构上的放置、咀嚼等相关联。模拟对准器的数字设计上的一个或多个力和/或位移可以包括执行框810、812、814、816和818处的操作。
在框810处，处理逻辑可以模拟对准器上的负荷。模拟的负荷可以是先前已经讨论过的任何负荷(例如，参考图3A-7G)。另外，可以使用先前讨论过的任何技术和/或数值模拟(例如，参考图3A-7G)来模拟负荷。在一个实施例中，通过将一个或多个负荷(例如，一个或多个力和/或位移)施加到对准器的数字设计上的点集，模拟的负荷可以模拟具有一个或多个材料性质和第一几何形状的对准器从具有第二几何形状的牙弓状结构的移取(例如，如参考图3A-3B、图4A-4B、图5A-5B或图6A-6F所讨论的)。在一个实施例中，模拟的负荷模拟将对准器放置在牙弓状结构上。负荷的这种模拟可以例如使用力的反向来执行，这些力被施加以从牙弓状结构上移取对准器。在一个实施例中，模拟的负荷模拟对准器上的咀嚼力，这在下面参考图8C进行更详细的讨论。在实施例中，施加的负荷包括一个或多个力或力矩。
在框812处，处理逻辑确定对准器的一个或多个区域中的每一个的损坏量。这可以包括确定对准器的每个区域和/或点的损坏量。区域/点的损坏可以通过首先如上所述的(例如，参考图3A-6F)确定每个区域/点处的应变的量来确定。对准器上的点可能能够承受高达阈值量的应变，而不会造成损坏或永久变形。但是，超过阈值量的应变的点处的应变可能在对准器上导致该点的损坏。因此，对准器的点/区域处的测得的应变可以被划分为弹性应变和塑性应变。弹性应变可以是暂时性应变，其在不再将力施加到对准器后减小为0。塑性应变可能是永久性应变，其可能导致对准器的永久性变形。对准器的点/区域处的任何量的塑性应变都可能在该点/区域处造成对该对准器一定量的损坏。损坏量可能基于塑性应变的大小。在一个实施例中，损坏量的值为0到1，其中，0表示没有损坏，而1表示破裂。0损坏值可以表示0％损坏，而1损坏值可以表示100％损坏。
在框814处，处理逻辑可以基于对准器上的相应点处的损坏量(例如，塑性应变量)来更新对准器的数字模型。对于对准器上的每个点/区域，可以记录损坏量。这可以被称为施加到该点的损害初始值。理想情况下，对准器上的大多数或所有区域/点将具有零损坏。可以更新数字模型，使得对准器上的另一个负荷的随后模拟将被应用于对准器的修改后的数字模型，其中，已经发生的任何损坏(例如，塑性应变)在对准器的初始条件中已考虑到，如同包括在对准器的修改后的数字模型中的那样。另外，通过调整数字模型的几何形状以考虑塑性应变并反映对准器的与塑性应变相关联的任何永久性变形，可以更新数字模型。
在框816处，处理逻辑确定是否要模拟对准器上的任何其他负荷。如果将不模拟对准器上的其他负荷，则该方法继续到框818，并且处理逻辑停止模拟对准器上的负荷。如果要模拟对准器上的另一个负荷，则该方法返回到框810，并且模拟对准器上的另一个负荷。在实施例中，可以模拟对准器上一系列许多不同的负荷。在每次模拟中，由于模拟负荷而造成的损坏量可用于更新对准器的数字模型。这可能导致塑性应变在对准器的某些点处累积，这最终可能导致对准器的那些点破裂或变形到使得对准器无法实现其预期目标的大小。在一个实施例中，对准器上的负荷的一系列模拟包括：
1)模拟从用于形成对准器的牙弓的模具上一次移取对准器；
2)重复模拟从患者的牙弓移取对准器并将对准器插入到患者的牙弓上(例如，对准器的移取和插入的10-200次之间的连续模拟)；和/或
3)重复模拟对准器上的咀嚼负荷。
可以依次使用本文所述的不同模拟技术。例如，参考图3A至图3B描述的技术可以首先用于模拟从牙弓的模具移取对准器，并且参考图4A至图4B或图6A至图6F描述的技术可以随后用于模拟将对准器施加到患者的牙弓上和/或从患者的牙弓移取对准器。
在框820处，处理逻辑基于对一个或多个区域中的每一个的损坏总量来确定对准器的至少一个区域/点是否满足损坏标准。在一个实施例中，损坏标准是累积的应变总量。在一个实施例中，损坏标准是0损坏(例如，对准器上的任何点的任何量的损坏导致对准器满足损坏标准)。在一个实施例中，损坏标准是2％的损坏、5％的损坏、10％的损坏、15％的损坏或20％的损坏。如果满足损坏标准，则处理逻辑可以发起一个或多个校正措施和/或可以为对准器选择与具有可能的损坏点的对准器相关联的特定制造流程，如本申请中先前所详细讨论的那样。
在一些实施例中，框820的操作可以在模拟对准器上的每个负荷之后执行。如果在任何时间对准器均满足损坏标准，则可能无法对对准器进行进一步的模拟。这可能使处理逻辑能够跟踪对准器的损坏演变路径，并确定其在对准器使用寿命期间的什么时候可能故障，以及哪些负荷对对准器最不利。
图8B示出了根据一个实施例的对准器的应力/应变曲线822。应力(σ)可以表示力，而应变(ε)可以表示位移。应力/应变曲线822可以包括未损坏的响应曲线824(在点A、B、D和J之间)以及损坏响应曲线(也称为渐进式损坏曲线)826(在点D和F之间)。随着将力施加到对准器的点，应力增大并且应变也根据未损坏的响应曲线824增大，直到应变量达到足以引起损坏萌发(在应力/应变曲线822上标记为D)的量为止。在点A和点B之间，应变根据对准器的材料性质以与弹性模量或杨氏模量(E)相关联的速率(这也是点A和点B之间的应变应力曲线的斜率)而随应力的增加线性增加。如果应变的量等于或小于点B处的应变，则在从对准器移取引起应变的负荷后，应变返回到点A(零应变)。点A和点B之间的区域称为塑性区域，并且点A和点B之间的任何应变均为弹性应变。
当应变超过点B时，该斜率根据未损坏的响应曲线824变化，直到该应变在点D处达到损坏初始值为止。任何超过点B的应变表示塑性应变。因此，点B和点D之间的区域是塑性区域。如果应变在点B和点D之间(例如，在点C处)，则当应力不再被施加到对准器上时，应变基于弹性模量或
Figure BDA0003087634040000531
减小到非零应变。在所示的示例中，在应力导致不再施加达到点C的应变之后，应变减小到点H，其则表示对准器的点处的塑性应变或永久性变形。如果然后施加进一步的应力，则应变从点H增加到点C，并且然后随着应变增加到点D而沿着未损坏的响应曲线824继续增加。
点D和点J之间的未损坏的响应曲线824的部分表示如果不发生损坏，曲线将是什么样子。但是，对准器在过去的点D发生损坏，其遵循点D和点F之间的损坏响应曲线826。点D之后的任何应变都将导致对准器材料的材料性质在损坏的点处发生变化，这包括该点处降低的弹性。这反映在应变应力响应的较不陡峭的斜率上。
在所示的示例中，应变显示为增加到点I。一旦不再施加负荷且应力减小到零，应变就会根据新的斜率从点I减小到点G。可以根据以下等式计算新的斜率：
S＝(1-d)E
其中，S是应变应力曲线的新斜率，d是损坏的量(从0到1)，并且E是弹性模量。这反映出对准器材料在被损坏的点处的弹性的劣化。如果施加进一步的应力，则应变将根据新的斜率S从点G开始增加，直到到达点I为止。应变的进一步增加将导致应变继续遵循损坏响应曲线826。如果应变曾经达到点F，则对准器在该点处破裂或破损。
图8C示出了根据一个实施例的使用与咀嚼和/或牙齿的磨削相关联的数值模拟对对准器(例如，聚合物对准器)的数字设计执行分析的方法830的流程图。方法830的一个或多个操作由计算装置的处理逻辑来执行。处理逻辑可以包括硬件(例如，电路、专用逻辑、可编程逻辑、微代码等)、软件(例如，由处理装置执行的指令)、固件或其组合。例如，方法830的一个或多个操作可以由执行图14的对准器设计分析模块1450的处理装置来执行。应当注意，可以针对每个患者的治疗计划的每个独特的对准器执行方法830，或者针对治疗计划的关键阶段下的每个独特的对准器执行方法830。此外，方法830包括可以在图1A的框104期间执行的操作。
在框832处，处理逻辑可以使用与咀嚼和/或牙齿的磨削相关联的数值模拟对对准器的数字设计执行分析。数值模拟可以包括有限元方法、有限差分方法、有限体积方法、无网格方法、光滑颗粒方法、这些方法的组合等。
在框834处，处理逻辑可以收集对准器的一个或多个材料性质(也称为材料性质信息)。材料性质可以包括在破损、破裂、变形、翘曲等之前材料可以承受的应力和/或应变的量或值。材料的材料性质的一个示例是材料的杨氏模量。在一些实施例中，由于对准器将由相同的材料(例如，聚合物)制成，因此，材料性质在对准器的不同数字设计之间可能不会改变。
在框836处，处理逻辑可以从对准器的数字设计中收集对准器的第一几何形状。在实施例中，这可以包括收集对准器的数字设计。第一几何形状可以对每个患者(以及对每个治疗阶段)是特定的，并且可以基于患者的牙弓来确定。通过操控牙弓状结构(例如，模具或患者的牙弓)的数字模型来生成对准器的数字设计，可以获得第一几何形状。牙弓状结构的数字模型可以表示患者的牙弓。牙弓状结构的数字模型可以被补偿以近似于对准器的表面并生成对准器的数字设计。这样，对准器的数字设计可以包括被配置为容纳患者的牙齿和/或牙齿上的附件的腔(称为牙齿容纳腔或盖)。
在框838处，处理逻辑可以从牙弓状结构(例如，模具)的数字模型中收集牙弓状结构的第二几何形状。在实施例中，这可以包括收集牙弓状结构的数字模型。牙弓状结构的数字模型可以从通过在咨询期间对患者进行口内扫描而获得的信息和/或从治疗计划中生成。例如，患者的牙弓可以经由扫描而数字化，并建模为用于制造模具的牙弓。第二几何形状可以包括与患者的牙弓有关的信息，例如牙齿大小、牙齿形状、牙齿取向、牙齿之间的距离、牙齿上的附件、上牙弓、下牙弓等。牙弓状结构可以表示处于治疗阶段的患者的上牙弓或下牙弓。
在框840处，处理逻辑可以从相对的牙弓状结构(例如，模具)的数字模型中另外收集相对的牙弓状结构的第三几何形状。在实施例中，这可以包括收集相对的牙弓状结构的数字模型。相对的牙弓状结构的数字模型可以从通过在咨询期间对患者进行口内扫描而获得的信息和/或从治疗计划中生成。第三几何形状可以包括与患者的相对牙弓有关的信息，例如牙齿大小、牙齿形状、牙齿取向、牙齿之间的距离、牙齿上的附件、上牙弓、下牙弓等。相对的牙弓状结构可以表示处于治疗阶段的患者的上牙弓或下牙弓。
在框842处，处理逻辑可将与咀嚼负荷(或磨牙负荷)相关联的边界条件应用于患者的上牙弓和下牙弓两者(例如，应用于牙弓状结构的数字模型的第二几何形状以及相对的牙弓状结构的数字模型的第三几何形状)。在实施例中，上牙弓的边界条件是固定的位置(例如，零位移)，而下牙弓的边界条件是将负荷(例如，力)施加到下牙弓上的一个或多个点。在另一个实施例中，下牙弓的边界条件是固定的位置(零位移)，而上牙弓的边界条件是将负荷施加到上牙弓上的一个或多个点。这些施加的边界条件可以模拟上牙弓和下牙弓之间的对准器的压缩。在实施例中，可以在相对牙弓的方向上向一个牙弓施加大约0-2000牛顿的力。取决于牙齿的形状、牙齿的大小、牙齿的高度、患者的性别、患者的年龄等，压缩力以及由此的应变可能在对准器的各个点之间不均匀地分布。
在框844处，处理逻辑可以测量对准器的各个区域或点上的应变。然后，该应变可以用于评估对准器上的任何点是否是可能的损坏点。
图9示出了用于基于对准器上的一个或多个负荷的结果对对准器(例如，聚合物对准器)实施一个或多个校正措施的方法900的流程图。方法900的一个或多个操作由计算装置的处理逻辑来执行。处理逻辑可以包括硬件(例如，电路、专用逻辑、可编程逻辑、微代码等)、软件(例如，由处理装置执行的指令)、固件或其组合。例如，方法900的一个或多个操作可以由执行图14的对准器设计分析模块1450的处理装置来执行。应当注意，可以针对每个患者的治疗计划的每个独特的对准器执行方法900，或者针对治疗计划的关键阶段下的每个独特的对准器执行方法900。此外，方法900包括可以在图1A的框104期间执行的操作。
在框902处，处理逻辑可以使用本文以上阐述的任何技术来模拟对准器上的负荷。例如，处理逻辑可以使用第一数字模型和第二数字模型来模拟从牙弓状结构(例如，模具或患者的牙弓)移取聚合物对准器。第一数字模型表示患者的数字牙弓状结构，并且第二数字模型表示将由牙弓状结构支撑的聚合物对准器，并指定在聚合物对准器的一个或多个区域处聚合物对准器的一个或多个物理形状。
在框904处，处理逻辑可确定一个或多个区域处的一个或多个值将满足一个或多个损坏标准的可能性。该值可以表示应变和/或应力或在对准器上的模拟负荷期间(例如，使用第一数字模型和第二数字模型的聚合物对准器从牙弓的模拟移取期间)从一个或多个区域处确定的那些量中得出的任何其他量。当一个或多个值超过阈值时，可以满足损坏标准。在一个实施例中，可能已经基于经训练的机器学习模型而根据破裂数据确定了阈值。在一个实施例中，框904处的确定可以是基于牙弓状结构与聚合物对准器的一个或多个物理性质的相互作用，并且该相互作用是由于模拟移取引起的。
在框906处，响应于基于确定一个或多个值满足一个或多个损坏标准的可能性来分析对准器的数字模型以得到一个或多个可能的物理损坏点，处理逻辑可以确定是否对对准器实施一个或多个校正措施。如果确定要实施一个或多个校正措施，则处理逻辑可以在对准器上实施一个或多个校正措施。
图10示出了根据一个实施例的使用规则引擎对对准器(例如，聚合物对准器)的数字设计执行分析的方法1000的流程图。方法1000的一个或多个操作由计算装置的处理逻辑来执行。处理逻辑可以包括硬件(例如，电路、专用逻辑、可编程逻辑、微代码等)、软件(例如，由处理装置执行的指令)、固件或其组合。例如，方法1000的一个或多个操作可以由执行图14的对准器设计分析模块1450的处理装置来执行。应当注意，可以针对每个患者的治疗计划的每个独特的对准器执行方法1000，或者针对治疗计划的关键阶段下的每个独特的对准器执行方法1000。此外，方法1000包括可以在图1A的框104期间执行的操作。
规则引擎可以使用基于观察、数值模拟的输出等确定的一个或多个规则。例如，客户可以提供描述对准器在移取期间损坏的报告，制造技术人员可以在从模具移取对准器的过程中观察对准器的损坏，等等。由于施加力而损坏的对准器的数百个或数千个观察可用于确定损坏的对准器中包括的可能导致破裂的特征的图案或组合。可以确定规则，该规则指定当在后续设计中存在特征的图案或组合时存在可能的损坏点。此外，可以执行数值模拟并且将可能的损坏点标识为输出。可以汇总来自数百个或数千个数值模拟的输出，并且可以标识与可能的损坏点相关联的特征的图案或组合。可以确定规则，该规则指定当在后续设计中存在特征的图案或组合时存在可能的损坏点。
在框1002处，处理逻辑可以使用规则引擎对对准器的数字设计执行分析，其可以包括执行框1004和1006处的操作，该规则引擎包括与指示损坏点的对准器的参数相关联的一个或多个规则。规则可以包括与参数的集合(例如，彼此之间在阈值附近的多个特征)和/或与各个参数相关联的规则。在框1004处，处理逻辑可以基于聚合物对准器的数字设计来确定对准器的参数。参数可以包括与患者牙弓的邻间区域相关联的对准器的位置处的切割线的角度、对准器的曲率、对准器的厚度、与患者牙弓的牙齿中的牙齿的附件相关联的底切高度、对准器中是否存在特征、与患者牙弓的牙齿的附件相关联的对准器的特征之间的距离、对准器的特征的数量和/或对准器的特征的组合中的至少一个。这些参数中的任何一个或多个可以指示对准器的数字设计中的可能的损坏点，如根据历史患者反馈、经训练的机器学习模型和/或运行上述任何数值模拟所确定的。可以基于一个或多个参数来创建规则。
在框1006处，对于参数中的每个参数，处理逻辑可以执行框1008和1010处的操作。另外，处理逻辑可以基于参数的一个或多个组合和/或基于所有标识出的参数，执行框1008和1010处的操作。在框1008处，处理逻辑可以确定一个或多个规则是否指示参数(或参数集)满足标准。该标准可以与参数超过阈值或由一个或多个参数指示的某些特征的存在有关。例如，如果某个牙齿上存在附件，而相邻牙齿上存在另一个附件，则规则可以指示两个牙齿之间存在可能的损坏点。在另一个示例中，如果切割线的角度大于阈值角度，则规则可以指示在切割线的位置处存在可能的损坏点。规则也可以与特定的牙齿相关联。例如，针对切割线的不同阈值角度可以与不同牙齿对之间的邻间区域相关联。
因此，在框1010处，响应于确定参数满足一个或多个规则的标准，处理逻辑可以确定与参数相关联的对准器的数字设计的位置是可能的损坏点。可以响应于确定存在可能的损坏点而执行一个或多个校正措施。在一些实施例中，可以将对准器的数字设计输入到经训练的机器学习模型中以验证可能的损坏点，可以在对准器的数字设计上执行上述任何数值模拟，或者两者。
图11示出了根据一个实施例的用于输出过滤后的一组可能的治疗计划的方法1100的流程图。方法1100的一个或多个操作由计算装置的处理逻辑来执行。处理逻辑可以包括硬件(例如，电路、专用逻辑、可编程逻辑、微代码等)、软件(例如，由处理装置执行的指令)、固件或其组合。例如，方法1100的一个或多个操作可以由执行图14的对准器设计分析模块1450的处理装置来执行。
在框1102处，处理逻辑可以确定可能的治疗计划的集合，每个治疗计划包括治疗阶段的集合中的对准器(例如，聚合物对准器)的数字设计的集合。可能的治疗计划的集合可以包括基于由医生提供、由医生修改(例如，医生在特定阶段将附件添加到牙齿上)的患者口腔的口内扫描而动态生成的治疗计划等等。
在框1104处，对于可能的治疗计划的集合的对准器的数字设计的集合中的对准器的每个数字设计，处理逻辑可以执行框1106和1108处的操作。在框1106处，处理逻辑可以对对准器的数字设计执行分析。该分析可以包括使用以下中的至少一项：a)经训练的机器学习模型；b)数值模拟中的任何一个或多个；或c)规则引擎。在一些实施例中，分析可以包括使用规则引擎来标识可能的损坏点，并且然后将对准器的数字设计输入到经训练的机器学习模型中和/或在对准器的数字设计上运行上述任何数值模拟，以验证可能的损坏点。在另一个实施例中，对准器的数字设计可以被输入到经训练的机器学习模型中，该机器学习模型可以输出对准器的数字设计中存在可能的损坏点(以及可选地，可能的损坏点的位置)，并且可以在对准器的数字设计上执行数值模拟，以验证可能的损坏点的存在和/或位置。在另一个实施例中，可以在对准器的数字设计上执行上述任何一个或多个数值模拟，以确定存在可能的损坏点，并且可以将对准器的数字设计输入到经训练的机器学习模型中，以验证可能的损坏点。
在框1108处，处理逻辑可以基于分析来确定对准器的数字设计是否包括一个或多个可能的损坏点。
在框1110处，处理逻辑可以从可能的治疗计划的集合中滤除与具有可能的损坏点的一个或多个对准器的数字设计相关联的治疗计划，以创建过滤后的可能的治疗计划的集合。
在框1112处，处理逻辑可以输出过滤后的可能的治疗计划的集合中的至少一个可能的治疗计划。过滤后的可能的治疗计划的集合可能不具有包括可能的损坏点的对准器的数字设计。在一些实施例中，如果可能的损坏点无法被解决，则可以向医生提供对准器的一个或多个数字设计包括可能的损坏点的通知，并推荐医生提供有关如何正确地移取该对准器以降低损坏机会的指令、有关如何将一个牙齿上的附件移动到治疗计划中的稍后阶段的指令等等。
图12示出了根据一个实施例的对对准器(例如，聚合物对准器)的数字设计执行数值模拟以生成规则引擎的方法1200的流程图。方法1200的一个或多个操作由计算装置的处理逻辑来执行。处理逻辑可以包括硬件(例如，电路、专用逻辑、可编程逻辑、微代码等)、软件(例如，由处理装置执行的指令)、固件或其组合。例如，方法1200的一个或多个操作可以由执行图14的对准器设计分析模块1450的处理装置来执行。
在框1202处，处理逻辑可以多次使用上述任何数值模拟对对准器的数字设计的集合执行分析，以确定与一个或多个可能的损坏点相关联的对准器的特征或参数的图案或者组合。特征或参数的图案或组合可以包括附件过于拥挤、牙齿过于拥挤、切割线角度超过阈值、对准器的厚度太薄等。
在框1204处，处理逻辑可以使用特征或参数的图案或组合来生成规则引擎，以创建一个或多个规则，该一个或多个规则是从多次使用数值模拟对对准器的数字设计的集合执行分析而获得的。在一些实施例中，一旦生成了规则引擎，就可以在执行任何数值模拟或将其输入到经训练的机器学习模型之前，由规则引擎处理对准器的数字设计。如果规则引擎指示对准器的数字设计中包括可能的损坏点，则进一步的分析可以对对准器的数字设计执行数值模拟和/或将对准器的数字设计输入到经训练的机器学习模型中。
图13示出了根据一个实施例的方法1300的流程图，该方法1300在对准器(例如，聚合物对准器)的数字设计上使用规则引擎和/或经训练的机器学习模型，以标识可能的损坏点，并且然后执行对准器的数字设计的数值模拟。方法1300的一个或多个操作由计算装置的处理逻辑来执行。处理逻辑可以包括硬件(例如，电路、专用逻辑、可编程逻辑、微代码等)、软件(例如，由处理装置执行的指令)、固件或其组合。例如，方法1300的一个或多个操作可以由执行图14的对准器设计分析模块1450的处理装置来执行。
在框1302处，处理逻辑可以使用规则引擎对对准器的数字设计执行分析而无需执行数值模拟，该规则引擎包括与指示损坏点的对准器的参数相关联的一个或多个规则。规则引擎可以基于对准器的数字设计的参数来指示存在包括在对准器的数字设计中的可能的损坏点。
在框1303处，处理逻辑可以确定是否存在使用规则引擎和/或经训练的机器学习模型检测到的一个或多个可能的损坏点。如果在对准器中没有检测到一个或多个可能的损坏点，则方法1300可以结束。如果在对准器中检测到一个或多个可能的损坏点，则在框1304处，处理逻辑可以使用数值模拟对对准器的数字设计执行分析，以确认存在包括在对准器中的一个或多个可能的损坏点。
在框1305处，处理逻辑可以确定是否存在使用数值模拟确认的一个或多个可能的点。如果没有，则方法1300可以结束。如果处理逻辑使用数值模拟确认存在一个或多个可能的损坏点，则在框1306处，处理逻辑可以基于一个或多个可能的损坏点执行一个或多个校正措施。
图14示出了以计算装置1400的示例形式的机器的图形表示，该计算装置1400中的一组指令用于使该机器执行本文讨论的任何一种或多种方法(例如，图1-13的方法)。在一些实施例中，机器可以是设计站点的一部分或通信地耦合到设计站点。在备选实施例中，该机器可以连接(例如，联网)到局域网(LAN)、内联网、外联网或因特网中的其他机器。例如，该机器可以联网到设计站点和/或快速成型装置，诸如3D打印机或SLA设备。机器可以在客户端-服务器网络环境中以服务器或客户端机器的能力运行，或者作为对等(或分布式)网络环境中的对等机器运行。该机器可以是个人计算机(PC)、平板计算机、机顶盒(STB)、个人数字助理(PDA)、蜂窝电话、网络设备、服务器、网络路由器、交换机或者桥接器、或能够执行指定该机器要采取的动作的一组指令(顺序地或以其他方式)的任何机器。此外，虽然仅示出了单个机器，但是术语“机器”还应被视为包括单独或联合执行一组(或多组)指令以执行本文讨论的任何一个或多个方法的机器(例如，计算机)的任何集合。
示例计算装置1400(也称为计算装置)包括处理装置1402、主存储器1404(例如，只读存储器(ROM)、闪速存储器、诸如同步DRAM(SDRAM)的动态随机存取存储器(DRAM)、静态存储器1406(例如，闪速存储器、静态随机存取存储器(SRAM)等)和辅助存储器(例如，数据存储装置1428)，它们经由总线1408彼此通信。
处理装置1402表示诸如微处理器、中央处理单元等的一个或多个通用处理器。更具体地，处理装置1402可以是复杂指令集计算(CISC)微处理器、精简指令集计算(RISC)微处理器、超长指令字(VLIW)微处理器、实现其他指令集的处理器、或实现指令集的组合的处理器。处理装置1402也可以是一个或多个专用处理装置，诸如专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、网络处理器等。处理装置1402被配置为执行用于执行本文讨论的操作和步骤的处理逻辑(指令1426)。
计算装置1400还可以包括用于与网络1464通信的网络接口装置1422。计算装置1400还可以包括视频显示单元1410(例如，液晶显示器(LCD)或阴极射线管(CRT))、字母数字输入装置1412(例如，键盘)、光标控制装置1414(例如，鼠标)、以及信号生成装置1420(例如，扬声器)。
数据存储装置1428可以包括机器可读存储介质(或者更具体地，非暂时性计算机可读存储介质)1424，其上存储有体现本文描述的任何一种或多种方法或功能的一组或多组指令1426。非暂时性存储介质是指除载波之外的存储介质。在由计算机装置1400执行指令1426的期间，指令1426还可以完全或至少部分地驻留在主存储器1404内和/或处理装置1402内，主存储器1404和处理装置1402也构成计算机可读存储介质。
计算机可读存储介质1424还可以用于存储对准器和/或牙弓的一个或多个数字模型(也称为电子模型)和/或对准器设计分析模块1450，其可以执行本文所述的方法的一个或多个操作。计算机可读存储介质1424还可以存储软件库，其包含调用对准器设计分析模块1450的方法。虽然计算机可读存储介质1424在示例实施例中被示为单个介质，但是术语“计算机可读存储介质”应被视为包括存储一组或多组指令的单个介质或多个介质(例如，集中式或分布式数据库，和/或相关联的高速缓存和服务器)。术语“计算机可读存储介质”还应被视为包括能够存储或编码一组指令以供机器执行并且使机器执行本公开的任何一种或多种方法的任何介质。因此，术语“计算机可读存储介质”应被视为包括但不限于固态存储器、以及光学和磁性介质。
图15A示出了示例性牙齿重新定位器具或对准器1500，其可以由患者佩戴以便实现颌中各个牙齿1502的逐步重新定位。器具可以包括壳体(例如，连续的聚合物壳体或分段的壳体)，其具有容纳牙齿并弹性地重新定位牙齿的牙齿容纳腔。器具或其部分可以使用牙齿的物理模型间接地制造。例如，可以使用牙齿的物理模型和合适层数的聚合物材料片来形成器具(例如，聚合物器具)。如本文所用，“聚合材料”可以包括由聚合物形成的任何材料。如本文所用，“聚合物”可指由通过共价化学键连接的重复结构单元组成的分子，其通常由相当大数量的重复单元(例如，等于或大于3个重复单元，可选地，在一些实施例中，等于或大于10个重复单元，在一些实施例中，大于或等于30个重复单元)和高分子量(例如，大于或等于10,000Da，在一些实施例中，大于或等于50,000Da或大于或等于100,000Da)来表征。聚合物通常是一种或多种单体前体的聚合产物。术语聚合物包括均聚物，或基本上由单个重复单体子单元组成的聚合物。术语聚合物还包括当两种或更多种不同类型的单体链接在相同聚合物中时形成的共聚物。有用的聚合物包括可以处于无定形、半无定形、结晶或半结晶状态的有机聚合物或无机聚合物。聚合物可以包括聚烯烃、聚酯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乳酸、聚氨酯、环氧聚合物、聚醚、聚(氯乙烯)、聚硅氧烷、聚碳酸酯、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丁二烯、聚(环烯烃)和共聚物。本文提供的系统和/或方法与一系列塑料和/或聚合物相兼容。因此，该列表不全是包含性的，而是示例性的。塑料可以是热固性的或热塑性的。该塑料可以是热塑性的。
适用于本文公开的实施例的材料的示例包括但不限于由阿莱恩技术公司(AlignTechnology)提交的以下公开的和临时的专利申请中描述的那些材料：2017年1月12日公开的美国公开号为2017/0007361的“MULTIMATERIAL ALIGNERS(多种材料的对准器)”；2017年1月12日公开的美国公开号为2017/0007365的“DIRECT FABRICATION OF ALIGNERS WITHINTERPROXIMAL FORCE COUPLING(通过近邻力耦合直接制造对准器)”；2017年1月12日公开的美国公开号为2017/0007359的“DIRECT FABRICATION OF ORTHODONTIC APPLIANCESWITH VARIABLE PROPERTIES(具有可变性质的牙齿对准器具的直接制造)”；2017年1月12日公开的美国公开号为2017/0007366的“DIRECT FABRICATION OF ALIGNERS FOR ARCHEXPANSION(直接制造用于牙弓扩张的对准器)”；2017年1月12日公开的美国公开号为2017/0007368的“DIRECT FABRICATION OF ATTACHMENT TEMPLATES WITH ADHESIVE(使用胶粘剂直接制造附件模板)”；2017年1月12日公开的美国公开号为2017/0007367的“DIRECTFABRICATION OF ALIGNERS FOR PALATE EXPANSION AND OTHER APPLICATIONS(直接制造用于腭扩展的对准器和其他器具)”；2017年1月12日公开的美国公开号为2017/0007360的“SYSTEMS,APPARATUSES AND METHODS FOR DENTAL APPLIANCES WITH INTEGRALLY FORMEDFEATURES(具有整体成型特征的牙科器具的系统、装置和方法)”；2017年1月12日公开的美国公开号为2017/0007363的“DIRECT FABRICATION OF POWER ARMS(直接制造动力臂)”；2017年1月12日公开的美国公开号为2017/0007386的“SYSTEMS,APPARATUSES AND METHODSFOR SUBSTANCE DELIVERY FROM DENTAL APPLIANCE(用于从牙科器具递送物质的系统、装置和方法)”；2017年1月12日公开的美国公开号为2017/0008333的“DENTAL APPLIANCEHAVING ORNAMENTAL DESIGN(具有装饰设计的牙科器具)”；2017年1月12日公开的美国公开号为2017/0007362的“DENTAL MATERIALS USING THERMOSET POLYMERS(使用热固性聚合物的牙科材料)”；2018年5月4日提交的序列号为62/667,354的美国临时申请“CURABLECOMPOSITION FOR USE IN A HIGH TEMPERATURE LITHOGRAPHY-BASEDPHOTOPOLYMERIZATION PROCESS AND METHOD OF PRODUCING CROSSLINKED POLYMERSTHEREFROM(用于基于高温光刻的光聚合过程的可固化组合物及其制备交联聚合物的方法)”；2018年5月4日提交的序列号为62/667,364的美国临时申请“POL YMERIZABLEMONOMERS AND METHOD OF POLYMERIZING THE SAME(可聚合单体及其聚合方法)”；及其任何转换申请(包括出版物和已颁布的专利)，包括其任何分案、续案或部分续案。
尽管本文讨论了聚合物对准器，但是所公开的技术也可以应用于具有不同材料的对准器。本文参考正畸对准器(也简称为对准器)来讨论一些实施例。然而，实施例还扩展到在模具上形成的其他类型的壳体，例如正畸保持器、正畸夹板、口腔插入的睡眠器具(例如，用于最小化鼾声、睡眠呼吸暂停等)和/或用于非牙科应用的壳体。因此，应当理解，本文中涉及对准器的实施例也适用于其他类型的壳体。例如，讨论的原理、特征和方法可以应用于任何应用或处理，在该应用或处理中，对任何合适类型的壳体执行基于图像的质量控制是有用的，该壳体是形式合适的装置(诸如眼镜架、接触镜或玻璃镜片、助听器或插头、人造膝盖、假肢及装置、矫形嵌件)以及保护装置(诸如护膝、移动杯、或肘部、下巴和小腿护具以及其他类似的运动/保护装置)。
对准器1500可以适配在上颌或下颌中存在的所有牙齿上，或少于所有牙齿上。该器具可以被专门设计成容纳患者的牙齿(例如，牙齿容纳腔的形貌与患者牙齿的形貌相匹配)，并且可以基于通过压模、扫描等生成的患者牙齿的阳模或阴模来制造该器具。可选地，该器具可以是被配置为容纳牙齿的通用器具，但不必被定形为与患者牙齿的形貌相匹配。在某些情况下，只有器具所容纳的某些牙齿可以由该器具重新定位，而其他牙齿可以提供一个基部(base)或锚定(anchor)区域，以在该器具对作为重新定位的目标的一个或多个牙齿施加力时将器具保持在适当的位置。在某些情况下，在治疗过程中的某些时候，可能会重新定位部分、大部分或甚至全部的牙齿。所移动的牙齿还可以用作基部或锚点，以在患者佩戴器具时保持器具。通常，将不提供用于将器具保持在牙齿上方的适当位置的线或其他装置。但是，在某些情况下，可能需要或必须为牙齿1502上的单独附件或其他锚定元件1504提供对准器1500中的相应插孔(receptacle)或孔1506，使得器具可以在牙齿上施加选择的力。示例器具(包括在
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系统中使用的那些器具)已在Align Technology公司的许多专利和专利申请(例如包括美国专利号6,450,807和5,975,893)中以及该公司的网站(该网站可在互联网上访问(例如，参见URL“invisalign.com”))上进行了描述。AlignTechnology公司的专利和专利申请中还描述了适合于与正畸器具一起使用的牙齿安装附件的示例，包括例如美国专利号6,309,215和6,830,450。
图15B示出了包括多个器具1512、1514和1516的牙齿重新定位系统1510。在此描述的任何器具可以被设计和/或提供为在牙齿重新定位系统中使用的一组多个器具的一部分。每个器具可被配置成使得牙齿容纳腔具有与打算用于器具的中间或最终牙齿布置相对应的几何形状。通过将一系列逐步位置调整器具放置在患者牙齿上，可以将患者的牙齿从初始牙齿排列逐步重新定位为目标牙齿排列。例如，牙齿重新定位系统1510可以包括对应于初始牙齿排列的第一器具1512、对应于一个或多个中间排列的一个或多个中间器具1514、以及对应于目标排列的最后器具1516。目标牙齿排列可以是在所有计划的正畸治疗结束时为患者的牙齿选择的规划的最终牙齿排列。可替代的，目标排列可以是在正畸治疗过程中患者牙齿的一些中间排列中的一个，该正畸治疗可以包括各种不同的治疗方案，包括但不限于如下情况：建议手术、适合于进行邻面去釉(IPR)、安排进度检查、锚定位置最佳、希望上颚扩展、涉及修复性牙科(例如镶嵌、高嵌体、冠、牙桥、植入物、贴面等)。这样，可以理解，目标牙齿排列可以是遵循一个或多个逐步重新定位阶段的患者牙齿的任何计划的结果排列。同样，初始牙齿排列可以是患者牙齿的任何初始排列，然后是一个或多个逐步重新定位阶段。
在一些实施例中，器具1512、1514、1516或其一部分可以使用间接制造技术来生产，间接制造技术例如是通过在阳模或阴模上热成型。正畸器具的间接制造可以涉及以下：以目标排列方式(例如，通过快速成型制造、铣削等)制造患者牙列的阳模或阴模，以及在模具上对一个或多个片材进行热成型以产生器具壳体。
在间接制造的示例中，患者牙弓的模具可以从牙弓的数字模型来制造，并且壳体可以在模具上形成(例如，通过在牙弓的模具上热成型聚合物片且然后修整热成型的聚合物片)。模具的制造可以通过快速成型机(例如，立体光刻(SLA)3D打印机)来执行。在通过计算装置(例如，图14的计算装置)的处理逻辑处理了器具1512、1514、1516的数字模型之后，快速成型机可以接收牙弓的模具的数字模型和/或器具1512、1514、1516的数字模型。处理逻辑可以包括硬件(例如，电路、专用逻辑、可编程逻辑、微代码等)、软件(例如，由处理装置执行的指令)、固件或其组合。例如，一个或多个操作可以由执行器具设计分析程序或模块1450的处理装置来执行。
为了制造模具，基于治疗计划来确定患者牙弓在治疗阶段的形状。在正畸学的示例中，可以基于要被建模的牙弓的口内扫描来生成治疗计划。可以执行患者牙弓的口内扫描以生成患者牙弓的三维(3D)虚拟模型(模具)。例如，可以执行患者的下颌和/或上颌弓的全扫描以生成其3D虚拟模型。通过从不同扫描站创建多个重叠的口内图像并且然后将口内图像拼接在一起以提供复合3D虚拟模型，可以执行口内扫描。在其他应用中，还可以基于要被建模的对象的扫描或基于计算机辅助绘图技术的使用(例如，用于设计虚拟3D模具)来生成虚拟3D模型。或者，可以从要被建模的实际对象生成初始阴膜(例如，牙齿印模等)。然后可以扫描阴膜以确定将要产生的阳膜的形状。
一旦生成患者牙弓的虚拟3D模型，牙科医生就可以确定包括患者牙齿的最终位置和取向的期望治疗结果。然后，处理逻辑可以确定多个治疗阶段以使牙齿从起始位置和取向进展到目标最终位置和取向。通过计算从初始牙齿放置和取向到最终矫正后的牙齿放置和取向的整个正畸治疗中牙齿移动的进展，可以确定最终虚拟3D模型和每个中间虚拟3D模型的形状。对于每个治疗阶段，可以生成该治疗阶段下患者牙弓的单独的虚拟3D模型。每个虚拟3D模型的形状将有所不同。原始虚拟3D模型、最终虚拟3D模型和每个中间虚拟3D模型是独特的并且为患者定制的。
因此，可以为单个患者生成牙弓的多个不同的虚拟3D模型(数字设计)。第一虚拟3D模型可以是患者当前呈现的患者牙弓和/或牙齿的独特模型，并且最终虚拟3D模型可以是在一个或多个牙齿和/或颌的矫正之后患者牙弓和/或牙齿的模型。可以对多个中间虚拟3D模型进行建模，每个模型可以与先前的虚拟3D模型逐步地不同。
患者牙弓的每个虚拟3D模型可以被用于生成牙弓在特定治疗阶段的独特定制的物理模具。模具的形状可以至少部分地基于该治疗阶段的虚拟3D模型的形状。虚拟3D模型可以被表示在诸如计算机辅助绘图(CAD)文件的文件中或诸如立体光刻(STL)文件的3D可打印文件中。可以将模具的虚拟3D模型发送给第三方(例如，临床医生办公室、实验室、制造工厂或其他实体)。虚拟3D模型可以包括将控制制造系统或装置以便生产具有指定几何形状的模具的指令。
临床医生办公室、实验室、制造工厂或其他实体可以接收模具的虚拟3D模型(即已经如上所述创建的数字模型)。实体可以将数字模型输入到快速成型机。然后，快速成型机使用该数字模型制造模具。快速成型制造机的一个示例是3D打印机。3D打印包括任何基于层的增材制造工艺。可以使用增材工艺来实现3D打印，其中，连续的材料层以规定的形状形成。可以使用挤出沉积、粒状材料粘合、层压、光聚合、连续液体界面生产(CLIP)或其他技术执行3D打印。还可以使用减材工艺(例如铣削)来实现3D打印。
在一些情况下，立体光刻(SLA)(也称为光学制造实体成像)被用于制造SLA模具。在SLA中，通过一个在另一个之上依次打印可光固化材料(例如，聚合树脂)的薄层来制造模具。平台搁置在液体光聚合物或树脂的浴槽中，刚好在浴槽的表面之下。光源(例如，紫外激光)在平台上追踪图案，从而固化光源指向的光聚合物，以形成模具的第一层。平台逐步降低，并且光源在平台上追踪新图案以在每个每次降低时形成模具的另一层。重复该过程，直到完全制造出模具为止。一旦形成模具的所有层，就可以清洁和固化模具。
诸如聚酯、共聚酯、聚碳酸酯、聚碳酸酯、热聚合聚氨酯、聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯和聚乙烯共聚物、丙烯酸、环状嵌段共聚物、聚醚醚酮、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚醚酰亚胺、聚醚砜、聚对苯二甲酸丙二醇酯、苯乙烯嵌段共聚物(SBC)、硅橡胶、弹性体合金、热聚合弹性体(TPE)、热聚合硫化橡胶(TPV)弹性体、聚氨酯弹性体、嵌段共聚物弹性体、聚烯烃共混弹性体、热聚合共聚酯弹性体、热聚合聚酰胺弹性体或其组合等材料可以用于直接形成模具。用于制造模具的材料可以以未固化的形式(例如，作为液体、树脂、粉末等)提供并且可以被固化(例如，通过光聚合、光固化、气体固化、激光固化、交联(crosslinking)等)。固化之前材料的性质可能与固化之后材料的性质不同。
器具可以由每个模具形成，并且当应用于患者的牙齿时，可以提供力以便按照治疗计划所规定的那样来移动患者的牙齿。每个器具的形状是独特的并且针对具体患者和具体治疗阶段而定制。在示例中，器具1515、1514和1516可以在模具上压力成型或热成型。每个模具可以被用于制造器具，该器具将在正畸治疗的具体阶段向患者的牙齿施加力。每个器具1515、1514和1516都具有容纳牙齿并根据具体的治疗阶段弹性地重新定位牙齿的牙齿容纳腔。
在一个实施例中，在模具上压制形成或热成型材料片。该材料片可以是例如聚合物片(例如，弹性热聚合物、聚合物材料片等)。为了在模具上热成型壳体，可以将材料片加热到材料片变得柔软的温度。可以同时对材料片施加压力，以在模具周围形成现在柔软的材料片。一旦材料片冷却，它将具有符合模具的形状。在一个实施例中，在形成壳体之前将脱模剂(例如，不粘材料)施加到模具上。这可以便于随后从壳体移取模具。可以施加力以将器具从模具中提起。在某些情况下，移取力可能导致破裂、翘曲或变形。因此，本文公开的实施例可以在制造之前确定在器具的数字设计中何处可能发生可能的损坏点并且可以执行校正措施。
附加信息可以被添加到器具。附加信息可以是与器具有关的任何信息。这样的附加信息的示例包括部件编号标识符、患者姓名、患者标识符、病例号、序列标识符(例如，指示具体衬垫(liner)是治疗序列中的哪个器具)、制造日期、临床医生姓名、徽标(logo)等。例如，在确定器具的数字设计中存在可能的损坏点之后，可以将指示符插入器具的数字设计中。在一些实施例中，指示器可以表示用于开始移取聚合物器具的推荐位置，以防止在移取期间出现出损坏点。
在一些实施例中，可以建立移取方法/模式的库，并且当在数值模拟中模拟对准器的移取时可以引用该库。不同的患者或生产技术人员可能倾向于以不同的方式移取对准器，并且可能存在一些典型的模式。例如：1)一些患者首先从后方的舌侧提起(先左后右，或者反之亦然)，并且然后从左/右后部向右/左后部围绕牙弓进行；2)与#1相似，但其他一些患者仅提起后部的一侧并且然后围绕牙弓进行；3)与#1类似，但有些患者从颊侧而不是后方的舌侧提起；4)一些患者从前门牙提起并用力拉动以移取对准器；5)其他一些患者抓住后方位置的舌侧和颊侧，并同时拉出两侧；6)其他一些患者在中间抓住随机的牙齿。该库还可以包括由对准器的制造商提供的移取指南。移取方法也可能取决于牙齿上是否存在附件，因为上述方法中的一些可能导致更舒适的移取方式。基于每个牙齿上的附件情况，可以确定每个患者可以如何移取对准器，并在该特定模拟中针对该患者调整该移取过程。
在对于治疗阶段在模具上形成器具之后，随后沿着切割线(也称为修整线)修整该器具，并且可以从模具移取器具。处理逻辑可以确定器具的切割线。可以基于牙弓在具体治疗阶段的虚拟3D模型、基于将在牙弓上形成的器具的虚拟3D模型、或基于牙弓的虚拟3D模型和器具的虚拟3D模型的组合进行(一个或多个)切割线的确定。切割线的位置和形状对于器具的功能(例如，器具将期望的力施加到患者牙齿的能力)以及器具的配合性和舒适性是重要的。对于诸如正畸器具、正畸保持器和正畸夹板等壳体，壳体的修整在壳体对于其预期目的(例如，对准、保持或定位患者的一个或多个牙齿)的功效以及患者牙弓上的壳体的配合性方面起着重要作用。例如，如果对壳体修整太多，则壳体可能失去刚性并且壳体对患者牙齿施加力的能力可能受到损害。如果对壳体修整太多，则壳体可能会在该位置变薄弱，并且在患者从其牙齿上移取壳体或从模具移取壳体时，可能会成为损坏点。在一些实施例中，作为在确定器具的数字设计中存在可能的损坏点时采取的校正措施之一，可以在器具的数字设计中修改切割线。
另一方面，如果对壳体修整太少，则壳体的一些部分可能撞击患者的牙龈并引起不适、肿胀和/或其他牙科问题。另外，如果在一个位置对壳体修整太少，则壳体在该位置可能太硬。在一些实施例中，切割线可以是在牙龈线处、在牙龈线下方或在牙龈线上方的经过器具的直线。在一些实施例中，切割线可以是牙龈切割线，其表示器具与患者牙龈之间的界面。在这样的实施例中，切割线控制器具的边缘与患者的龈线或牙龈表面之间的距离。
]在实施例中，虚拟填充物可以用于减少发生可能的损坏点的可能性。当标识出可能的损坏点时，可以将虚拟填充物添加到与可能的损坏点关联的区域，或者可以扩大该区域处现有的虚拟填充物。例如，可以添加或扩大邻间区域中的虚拟填充物。
每个患者都具有带着独特牙龈的独特牙弓。因此，切割线的形状和位置对于每个患者和每个治疗阶段可以是独特的和定制的。例如，切割线被定制为沿着牙龈线(也称为齿龈线)。在一些实施例中，切割线可以在一些区域中离开牙龈线而在其他区域中处在牙龈线上。例如，在一些情况下，可能希望切割线离开牙龈线(例如，不接触牙龈)，其中，在牙齿之间的邻间区域中，壳体将接触牙齿并且处在牙龈线上(例如，接触牙龈)。因此，沿预定切割线修整壳体是重要的。
在一些实施例中，本文中的正畸器具(或其一些部分)可以使用直接制造来生产，例如增材制造技术(在本文中也称为“3D打印”)或减材制造技术(例如，铣削)。在一些实施例中，直接制造涉及在不使用物理模板(例如，模具、掩模等)来限定对象几何形状的情况下形成对象(例如，正畸器具或其一部分)。增材制造技术可以归类为以下：(1)大桶光固化(vat photopolymerization)(例如，立体光刻)，其中，从成桶的液态光聚合物树脂逐层构造对象；(2)材料喷涂，其中，使用连续或按需滴落(DOD)方法将材料喷涂到构建平台上；(3)粘合剂喷涂，其中，构建材料(例如，基于粉末的材料)和粘合剂材料(例如，液体粘合剂)的交替层通过打印头沉积；(4)熔融沉积成型(FDM)，其中，材料通过喷嘴抽出，被加热并且被逐层沉积；(5)粉末床熔合，包括但不限于直接金属激光烧结(DMLS)、电子束熔化(EBM)、选择性热烧结(SHS)、选择性激光熔化(SLM)和选择性激光烧结(SLS)；(6)片材层压，包括但不限于分层实体制造(LOM)和超声增材制造(UAM)；以及(7)定向能量沉积，包括但不限于激光工程网成形、定向光制造、直接金属沉积和3D激光熔覆。例如，立体光刻可以被用于直接制造器具1515、1514和1516中的一个或多个。在一些实施例中，立体光刻法涉及根据期望的截面形状使用光(例如紫外光)选择性地聚合光敏树脂(例如光聚合物)。通过依次聚合多个对象截面，可以以逐层方式建立对象几何形状。作为另一个示例，可以使用选择性激光烧结直接制造器具1512、1514和1516。在一些实施例中，选择性激光烧结涉及根据期望的截面形状使用激光束来选择性地熔化和融合粉末材料层，以便建立对象几何形状。作为又一个示例，通过熔融沉积成型直接制造器具1512、1514和1516。在一些实施例中，熔融沉积成型涉及以逐层方式熔化并选择性地沉积热塑性聚合物的细丝，以便形成对象。在又一示例中，材料喷涂可以用于直接制造器具1512、1514和1516。在一些实施例中，材料喷涂涉及将一种或多种材料喷涂或挤出到构建表面上，以形成对象几何形状的连续层。
在一些实施例中，本文提供的直接制造方法以逐层的方式建立对象的几何形状，其中，连续的层是在离散的构建步骤中形成的。替代地或组合地，可以使用允许对象几何形状的连续建立的直接制造方法，在本文中被称为“连续直接制造”。可以使用各种类型的连续直接制造方法。作为示例，在一些实施例中，使用“连续液体相间打印”来制造器具1512、1514和1516，其中，通过在对象的构建表面和抑制聚合的“死区”之间形成部分固化的树脂的梯度，从可光聚合树脂的贮存器连续构建对象。在一些实施例中，半透膜被用于控制光聚合抑制剂(例如，氧气)向死区中的输送，以便形成聚合梯度。连续液体相间打印可以实现比其他直接制造方法快约25倍至约100倍的制造速度，并且通过结合冷却系统可以实现快约1000倍的速度。连续液体相间打印在以下文献中进行描述：公开号为2015/0097315、2015/0097316和2015/0102532的美国专利，它们中的每一个的公开内容通过引用整体并入本文。
作为另一个示例，通过构建平台在辐照阶段期间的连续运动(例如，沿着垂直方向或Z方向)，从而使被辐照的光聚合物的硬化深度受运动速度控制，连续直接制造方法可以实现对象几何形状的连续构建。因此，可以实现材料在构建表面上的连续聚合。在美国专利号7,892,474中描述了这类方法，该专利的公开内容通过引用整体并入本文。
在另一个示例中，连续直接制造方法可以涉及挤压由围绕实心股线(solidstrand)的可固化液体材料组成的复合材料。可以沿着连续的三维路径挤压复合材料以便形成对象。这类方法在美国专利公开号2014/0061974中描述，其公开内容通过引用全部并入到本文中。
在又一个示例中，连续直接制造方法利用“螺旋光刻术(heliolithography)”方法，其中，在使构建平台连续旋转和升高的同时，利用聚焦辐射来固化液态光聚合物。因此，可以沿着螺旋构造路径连续地构建对象几何形状。这类方法在美国专利公开号2014/0265034中描述，其公开内容通过引用整体并入到本文中。
本文提供的直接制造方法可与多种材料兼容，包括但不限于以下中的一个或多个：聚酯、共聚酯、聚碳酸酯、热塑性聚氨酯、聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯和聚乙烯的共聚物、丙烯酸、环状嵌段共聚物、聚醚醚酮、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚醚酰亚胺、聚醚砜、聚对苯二甲酸丙二醇酯、苯乙烯嵌段共聚物(SBC)、硅橡胶、弹性体合金、热塑性弹性体(TPE)、热塑性硫化橡胶(TPV)弹性体、聚氨酯弹性体、嵌段共聚物弹性体、聚烯烃共混弹性体、热塑性共聚酯弹性体、热塑性聚酰胺弹性体、热固性材料或其组合。用于直接制造的材料可以以未固化的形式(例如，作为液体、树脂、粉末等)提供并且可以被固化(例如，通过光聚合、光固化、气体固化、激光固化、交联等)，以便形成正畸器具或其一部分。固化之前材料的性质可能与固化之后材料的性质不同。一旦被固化，本文中的材料就可表现出足够的强度、刚度、耐久性、生物相容性等，以用于正畸器具。可以根据器具的对应部分的所需性质来选择所用材料固化后的性质。
在一些实施例中，正畸器具相对刚性的部分可以使用以下一个或多个材料通过直接制造来形成：聚酯、共聚酯、聚碳酸酯、热塑性聚氨酯、聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯和聚乙烯的共聚物、丙烯酸、环状嵌段共聚物、聚醚醚酮、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚醚酰亚胺、聚醚砜和/或聚对苯二甲酸丙二醇酯。
在一些实施例中，正畸器具相对弹性的部分可以使用以下一个或多个材料通过直接制造来形成：苯乙烯嵌段共聚物(SBC)、硅橡胶、弹性体合金、热塑性弹性体(TPE)、热塑性硫化橡胶(TPV)弹性体、聚氨酯弹性体、嵌段共聚物弹性体、聚烯烃共混弹性体、热塑性共聚酯弹性体和/或热塑性聚酰胺弹性体。
机器参数可以包括固化参数。对于基于数字光处理(DLP)的固化系统，固化参数可以包括功率、固化时间和/或整个图像的灰度。对于基于激光的固化系统，固化参数可以包括功率、速度、光束尺寸、光束形状和/或光束的功率分布。对于打印系统，固化参数可以包括材料滴尺寸、粘度和/或固化功率。可以定期监测和调整这些机器参数(例如，每1-x层的某些参数以及每次构建后的某些参数)，作为制造机器上的工艺控制的一部分。工艺控制可以通过在机器上包括传感器来实现，该传感器每层或每几秒钟测量功率和其他光束参数，并通过反馈回路自动对其进行调整。对于DLP机器，根据系统的稳定性，可以在每次构建之前、之中和/或结束时和/或以预定的时间间隔(例如，每n次构建、每小时一次、每天一次、每周一次等)测量并校准灰度等。另外，材料性质和/或光性质可以被提供给制造机器，并且机器工艺控制模块可以使用这些参数来调整机器参数(例如，功率、时间、灰度等)以补偿材料性质的变化。通过对制造机器实施工艺控制，可以降低器具精度和残余应力中的变化。
可选地，本文描述的直接制造方法允许制造包括多种材料的器具，在本文中称为“多材料直接制造”。在一些实施例中，多材料直接制造方法涉及在单个制造步骤中由多种材料同时形成对象。例如，多尖端挤出设备可以用于从不同的材料供应源选择性地分配多种类型的材料，以便由多种不同的材料制造对象。这样的方法在第6,749,414号美国专利号中有所描述，其公开内容通过引用整体并入到本文中。可替代地或组合地，多材料直接制造方法可以涉及在多个顺序的制造步骤中由多种材料形成对象。例如，对象的第一部分可以根据本文的任何直接制造方法由第一材料形成，然后对象的第二部分可以根据本文的方法由第二材料形成，并且以此类推，直到已经形成整个对象为止。
与其他制造方法相比，直接制造可以提供各种优点。例如，与间接制造对比，直接制造允许在不使用任何模具或模板来使器具成形的情况下生产正畸器具，从而减少了所涉及的制造步骤的数量并提高了最终器具几何形状的分辨率和准确性。另外，直接制造允许对器具的三维几何形状，例如器具的厚度，进行精确控制。复杂的结构和/或辅助组件可以在单个制造步骤中与器具壳体一体地形成为单片，而不是在单独的制造步骤中被添加到壳体。在一些实施例中，直接制造被用于生产使用替代制造技术难以创建的器具几何形状，例如具有非常小或精细的特征、复杂的几何形状、底切、邻间结构的器具，具有可变厚度和/或内部结构的壳体(例如，通过减少重量和减少材料使用来提高强度)。例如，在一些实施例中，本文的直接制造方法允许制造特征尺寸小于或等于约5μm，或在约5μm至约50μm的范围内，或在约20μm至约50μm的范围内的正畸器具。
本文所述的直接制造技术可以被用于生产具有基本上各向同性的材料性质(例如，沿所有方向基本上相同或相似的强度)的器具。在一些实施例中，本文的直接制造方法允许生产强度沿所有方向的变化不超过约25％、约20％、约15％、约10％、约5％、约1％或约0.5％的正畸器具。另外，与其他制造技术相比，本文的直接制造方法可以被用于以更快的速度制造正畸器具。在一些实施例中，本文的直接制造方法允许在小于或等于大约1小时、大约30分钟、大约25分钟、大约20分钟、大约15分钟、大约10分钟、大约5分钟、大约4分钟、大约3分钟、大约2分钟、大约1分钟或大约30秒的时间间隔内生产正畸器具。这样的制造速度允许例如在常规预约或检查期间定制器具的快速“椅旁”生产。
在一些实施例中，本文描述的直接制造方法实现用于直接制造系统或装置的各种机器参数的工艺控制，以确保以高精度制造所得器具。这样的精度对于确保将期望的力系统准确地递送到牙齿上以便有效地引起牙齿移动是有利的。可以实施工艺控制以便考虑到由多种来源(例如，材料性质、机器参数、环境变量和/或后处理参数)引起的工艺变化。
材料性质可能根据原材料的性质、原材料的纯度和/或原材料混合期间的工艺变量而变化。在许多实施例中，应在严格的工艺控制下制造用于直接制造的树脂或其他材料，以确保光特性、材料性质(例如，粘度、表面张力)、物理性质(例如，模量、强度、伸长率)和/或热学性质(例如，玻璃化转变温度、热变形温度)中的变化很小。用于材料制造工艺的工艺控制可以通过在混合过程中筛选原材料的物理性质和/或控制温度、湿度和/或其他工艺参数来实现。通过对材料制造程序进行工艺控制，可以降低工艺参数的可变性，并使每批材料的材料性质更均匀。如本文中进一步讨论的，材料性质中的残余变化(Residualvariability)可以通过机器上的工艺控制来补偿。
机器参数可以包括固化参数。对于基于数字光处理(DLP)的固化系统，固化参数可以包括功率、固化时间和/或整个图像的灰度。对于基于激光的固化系统，固化参数可以包括功率、速度、光束尺寸、光束形状和/或光束的功率分布。对于打印系统，固化参数可以包括材料滴尺寸、粘度和/或固化功率。可以定期监测和调整这些机器参数(例如，每1-x层的某些参数以及每次构建后的某些参数)，以作为制造机器上的工艺控制的一部分。工艺控制可以通过在机器上包括传感器来实现，该传感器每层或每几秒钟测量功率和其他光束参数，并通过反馈回路自动对其进行调整。对于DLP机器，可以在每次构建结束时测量并校准灰度。另外，材料性质和/或光特性可以被提供给制造机器，并且机器工艺控制模块可以使用这些参数来调整机器参数(例如，功率、时间、灰度等)以补偿材料性质的变化。通过对制造机器进行工艺控制，可以降低器具精度和残余应力中的变化。
在许多实施例中，将环境变量(例如，温度、湿度、日光或暴露于其他能量/固化源)保持在狭窄的范围内，以减少器具厚度和/或其他特性的变化。可选地，可以调整机器参数以补偿环境变量。
在许多实施例中，器具的后处理包括清洁、后固化和/或支撑物去除过程。相关的后处理参数可以包括清洁剂的纯度、清洁压力和/或温度、清洁时间、后固化能量和/或时间、和/或支撑物去除过程的一致性。可以作为工艺控制方案的一部分对这些参数进行测量和调整。此外，可以通过修改后处理参数来更改器具的物理性质。调整后处理机器参数可以提供另一种方式来补偿材料性质和/或机器性质中的变化。
本文中的正畸器具的配置可以根据患者的治疗计划(例如，涉及连续施用多个器具以逐步地重新定位牙齿的治疗计划)来确定。可以使用基于计算机的治疗计划和/或器具制造方法，以便于器具的设计和制造。例如，可以借助计算机控制的制造装置(例如，计算机数控(CNC)铣削、计算机控制的快速原型制作(例如，3D打印)等)来数字化设计和制造本文所述的一个或多个器具组件。本文提出的基于计算机的方法可以提高器具制造的准确性、灵活性和便利性。
图15C示出了根据实施例的使用多个器具(例如，多个对准器)的正畸治疗的方法1550。可以使用本文描述的任何器具或器具集合来实践方法1550。在框1560中，将第一正畸器具应用到患者的牙齿上，以便将牙齿从第一牙齿排列重新定位到第二牙齿排列。在框1570中，将第二正畸器具应用到患者的牙齿上，以便将牙齿从第二牙齿排列重新定位到第三牙齿排列。可以根据需要使用任何合适数量和组合的顺序器具来重复方法1550，以便将患者的牙齿从初始排列向目标排列逐步地重新定位。可以在同一阶段或成组或分批(例如，在治疗阶段的开始)制造全部这些器具，或者可以一次制造一个器具，并且患者可以佩戴每个器具，直到牙齿不再感觉到每个器具的压力为止，或直到已经达到该给定阶段呈现的最大牙齿移动量为止。在患者佩戴多个器具中的任何一个之前，可以设计并且甚至制造多个不同的器具(例如，一套器具)。在将器具穿戴了适当的一段时间之后，患者可以用该系列中的下一个器具替换当前的器具，直到不再剩余器具为止。所述器具通常不被固定在牙齿上，并且患者可以在治疗期间中的任何时间放置和更换器具(例如，患者可移取的器具)。最终的器具或该系列中的若干器具可以具有被选择用于过度校正牙齿排列的一个或多个几何形状。例如，一个或多个器具可以具有下面这样的几何形状，该几何形状(如果完全实现的话)将各个牙齿移动为超出已经被选择为“最终”的牙齿排列。为了抵消在重新定位方法已经结束之后潜在的复发，这种过度校正可能是合乎需要的(例如，允许各个牙齿朝向其预校正的位置反向移动)。过度校正也可能有利于加快校正速度(例如，具有超出期望的中间位置或最终位置而定位的几何形状的器具可能会将各个牙齿以较大的速率移向该位置)。在这种情况下，可以在牙齿到达器具所确定的位置之前终止该器具的使用。此外，可以故意进行过度校正，以补偿器具的任何不准确性或限制。
图16示出了根据实施例的用于设计将通过直接制造来生产的正畸器具的方法1600。方法1600可以应用于本文描述的正畸器具的任何实施例。方法1600的一些或全部框可以由任何适当的数据处理系统或装置(例如，配置有适当指令的一个或多个处理器)来执行。
在框1610中，确定将一个或多个牙齿从初始排列移动到目标排列的移动路径。初始排列可以由模具或由患者牙齿或口腔组织的扫描来确定，例如使用蜡咬、直接接触扫描、X射线成像、断层成像、超声成像以及用于获取有关牙齿、颌骨、牙龈和其他正畸相关组织的位置和结构的信息的其他技术。从获得的数据中，可以导出代表患者的牙齿和其他组织的初始(例如，治疗前)排列的数字数据集。可选地，对初始数字数据集进行处理以将组织组成彼此分割。例如，可以产生数字地表示各个牙冠的数据结构。有利地，可以产生整个牙齿的数字模型，包括测量的或推算的隐藏表面和牙根结构、以及周围的骨骼和软组织。
牙齿的目标排列(例如，正畸治疗期望和预期的最终结果)可以以处方的形式从临床医生那里接收，可以根据基本正畸原理计算，和/或可以从门诊处方计算性地推算得出。通过指定牙齿的预期最终位置以及牙齿本身的数字表示，可以指定每个牙齿的最终位置和表面几何形状，以在所需的治疗结束时形成牙齿排列的完整模型。
有了每个牙齿的初始位置和目标位置，就可以为每个牙齿的运动定义移动路径。在一些实施例中，移动路径被配置成以具有最少的往返次数的最快方式移动牙齿，以将牙齿从其初始位置带到其期望的目标位置。可选地，可以对牙齿路径进行分段，并且可以计算分段，以使分段内的每个牙齿的运动保持在线性和旋转平移的阈值限度内。这样，每个路径分段的端点可以构成临床上可行的重新定位，并且分段端点的集合可以构成临床上可行的牙齿位置序列，因此从该序列中的一个点移动到下一个不会导致牙齿的冲突。
在框1620中，确定产生一个或多个牙齿沿着移动路径的移动的力系统。所述力系统可以包括一个或多个力和/或一个或多个扭矩。不同的力系统会导致不同类型的牙齿移动，例如倾斜、平移、旋转、挤出、侵入、牙根移动等。生物力学原理、建模技术、力计算/测量技术等(包括畸齿矫正中常见的知识和方法)可用于确定要施加到牙齿上的适当力系统以完成牙齿移动。在确定要施加的力系统时，可以考虑来源，包括文献、通过实验或虚拟建模确定的力系统、基于计算机的建模、临床经验、不需要的力的最小化等。
力系统的确定可以包括对容许的力的约束，例如容许的方向和大小，以及由施加的力引起的期望运动。例如，在制造腭扩展器时，对于不同的患者可能需要不同的移动策略。例如，由于非常年轻的患者可能没有完全定型的缝合处(fully-formed suture)，因此分离腭所需的力的量可能取决于患者的年龄。因此，在没有完整闭合的腭中缝的未成年患者和其他患者中，腭扩展可以通过较小的力来实现。缓慢的腭移动也可以辅助骨骼生长，以填充不断膨胀的缝合处。对于其他患者，可能需要更快速的扩展，这可以通过施加更大的力来实现。这些要求可以根据需要来合并，以选择器具的结构和材料；例如，通过选择能够施加较大力以使腭中缝破裂和/或引起腭快速扩展的腭扩展器。后续的器具阶段可以被设计成施加不同大小的力，例如，首先施加较大的力以使缝合处断裂，并且然后施加较小的力以保持缝合处分离或逐渐扩展腭和/或牙弓。
力系统的确定还可以包括对患者的面部结构(例如颌和腭的骨骼结构)进行建模。例如，腭和牙弓的扫描数据(例如，X射线数据或3D光学扫描数据)可以被用于确定患者口腔的骨骼和肌肉系统的参数，从而确定足以提供腭和/或牙弓的期望扩展的力。在一些实施例中，腭中缝的厚度和/或密度可以被测量或由治疗专家输入。在其他实施例中，治疗专业人员可以基于患者的生理特征选择适当的治疗。例如，还可以基于诸如患者的年龄等因素来评估腭的性质——例如，年轻的青少年患者通常需要比年长的患者更小的力来扩展缝合线，这是因为缝合处尚未完全形成。
在框1630中，确定被配置为产生力系统的正畸器具。正畸器具、器具的几何形状、材料成分和/或性质的确定可以使用治疗或施力模拟环境来执行。模拟环境可以包括例如计算机建模系统、生物力学系统或装置等。可选地，可以产生器具和/或牙齿的数字模型，例如有限元模型。可以使用各种供应商提供的计算机程序应用软件来创建有限元模型。为了创建实体几何模型，可以使用计算机辅助工程(CAE)或计算机辅助设计(CAD)程序，例如可从加利福尼亚州圣拉斐尔市的Autodesk公司获得的
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软件产品。为了创建有限元模型并对其进行分析，可以使用许多供应商的程序产品，包括宾夕法尼亚州佳能斯堡的ANSYS公司的有限元分析软件包，以及马萨诸塞州沃尔瑟姆市公司达索系统的SIMULIA(Abaqus)软件产品。
可选地，可以选择一个或多个正畸器具用于测试或力建模。如上所述，可以标识期望的牙齿移动，以及引起预期的牙齿移动所需或预期的力系统。使用模拟环境，可以对候选正畸器具进行分析或建模，以确定因使用候选器具而产生的实际力系统。可选地，可以对候选器具进行一个或多个修改，并且可以如所述地进一步分析力建模，例如，以便迭代地确定产生期望力系统的器具设计。
在框1640中，产生用于制造结合正畸器具的正畸器具的指令。该指令可以被配置为控制制造系统或设备，以生产具有指定的正畸器具的正畸器具。在一些实施例中，该指令被配置用于根据本文呈现的各种方法，使用直接制造(例如，立体光刻、选择性激光烧结、熔融沉积建模、3D打印、连续直接制造、多材料直接制造等)来制造正畸器具。在可替代实施例中，所述指令可以被配置用于例如通过热成型来间接制造所述器具。
方法1600可以包括附加框：1)在口内扫描患者的上牙弓和腭以生成腭和上牙弓的三维数据；2)确定器具的三维形状轮廓以提供如本文所述的间隙和牙齿啮合结构。
尽管以上框示出了根据一些实施例的设计正畸器具的方法1600，但是本领域技术人员将基于本文所述的教导认识到一些变型。一些框可以包括子框。通常可以根据需要重复执行某些框。方法1600的一个或多个框可以用任何合适的制造系统或设备来执行，例如本文所述的实施例。一些框可以是可选的，并且可以根据需要改变框的顺序。
图17示出了根据实施例用于数字化地规划正畸治疗和/或器具的设计或制造的方法1700。该方法1700可以应用于本文所述的任何治疗程序，并且可以由任何合适的数据处理系统来执行。
在框1710中，接收患者牙弓的数字表示。该数字表示可以包括患者的口内腔(包括牙齿、牙龈组织等)的表面形貌数据。通过使用合适的扫描设备(例如手持式扫描仪、台式扫描仪)直接扫描口内腔、口内腔的物理模型(阳或阴)或口内腔的压痕，可以生成表面形貌数据。
在框1720中，根据牙弓的数字表示生成一个或多个治疗阶段。治疗阶段可以是正畸治疗程序的逐步重新定位阶段，其被设计为将患者的一颗或多颗牙齿从初始牙齿排列移动到目标排列。例如，治疗阶段可以通过以下操作来生成：确定由数字表示指示的初始牙齿排列、确定目标牙齿排列、以及确定实现目标牙齿排列所需要的初始排列中一个或多个牙齿的移动路径。可以基于以下各项来优化移动路径：最小化所移动的总距离、防止牙齿之间的冲突、避免更难实现的牙齿移动、或任何其他合适的标准。
在框1730中，基于生成的治疗阶段来制造至少一个正畸器具(例如，至少一个对准器)。例如，可以制造一组器具，每个器具都根据由治疗阶段之一指定的牙齿排列来成形，使得患者可以依次佩戴这些器具，以将牙齿从初始排列逐步地重新定位到目标排列。器具组可以包括本文描述的一个或多个正畸器具。器具的制造可能包括创建器具的数字模型，以用作计算机控制的制造系统的输入。可以根据需要使用直接制造方法、间接制造方法或其组合来形成器具。
在某些情况下，各种排列或治疗阶段的筹划对于器具的设计和/或制造可能不是必须的。如图17中的虚线所示，正畸器具以及可能的特定正畸治疗的设计和/或制造可以包括使用患者牙齿的表示(例如，在框1710处，接收患者牙齿的数字表示)，然后是基于患者牙齿在由接收到的表示所代表的排列中的表示来设计和/或制造正畸器具。
图18示出了一种用于基于聚合物对准器从牙弓的模拟移取来对聚合物对准器实施一个或多个校正措施的方法1800。方法1800可以应用于本文描述的任何过程，并且可以由包括图14的系统的任何合适的数据处理系统来执行。
在框1802处，可以收集表示患者的牙弓状结构的第一数字模型。牙弓状结构可以包括与聚合物对准器对接的患者的一个或多个齿状结构。如本文所使用的，“牙弓状结构”可以包括与对应于患者牙列的结构相对应的结构。在一些实现方式中，牙弓状结构包括用于形成聚合物对准器的物理模具。牙弓状结构可以包括用于附件、气泡和/或其他粘附(例如，粘结)到牙齿和/或齿状结构上的结构的区域；和/或压力区域、动力桥和/或其他从牙齿和/或齿状结构中减去/移走的结构。在各种实现方式中，牙弓状结构可以包括患者的实际牙列。通过使用物理印模、扫描和/或用于形成物理模具以间接地制造聚合物对准器的技术，可以标识牙弓状结构。因此，在一些实现方式中，第一数字模型表示用作间接地制造对准器的基础的物理模具(预言的、实际的等)。第一数字模型可以包括物理模具的3D表示和/或可以对应于用于制造(例如3D打印)对准器的物理模具的文件(例如，STL文件)。第一数字模型可以指定物理模具的一个或多个材料性质，例如，物理模具的材料的一个或多个表面性质，其将引起与耦接到该物理模具的对准器的摩擦。在各种实现方式中，牙弓状结构的第一模型可以包括可以指定与患者的牙列和/或患者在其牙弓上佩戴聚合物对准器相关联的一个或多个物理性质，例如生物力学阻力、摩擦、其他表面性质等。
在框1804处，可以收集第二数字模型，其表示要由牙弓状结构支撑的聚合物对准器。第二数字模型可以包括聚合物对准器的3D表示和/或可以包括与要在牙弓上实施的力、转矩和/或其他正畸重新定位元件有关的数据。在一些实现方式中，聚合物对准器可以包括一个或多个牙齿容纳腔，其被配置为将重新定位力施加到牙弓状结构的一个或多个齿状结构上。第二数字模型可以指定在聚合物对准器的一个或多个区域处聚合物对准器的至少一些物理性质。如本文所述，物理性质可以对应于聚合物对准器的材料性质，例如，各个区域处可接受的材料应变。第二数字模型可以针对各个区域指定聚合物对准器是否可能遭受物理损坏(例如，变形、翘曲、故障和/或破裂)。在一些实现方式中，第二数字模型可以将对准器细分成有限元，并且可以将物理性质与那些有限元相关联。如本文所述，一个或多个有限元可以通过与特定材料应变相关联的特定材料性质来表征。
在框1806处，使用第一数字模型和第二数字模型来模拟聚合物对准器与牙弓状结构的相互作用。这种相互作用的示例是耦接，但是要注意，聚合物对准器和牙弓状结构可以彼此物理地相互作用而不彼此耦接。第一数字模型的一个或多个空间点可以与第二数字模型的对应空间点对齐，以模拟将聚合物对准器放置到牙弓状结构上。在一些实现方式中，虚拟弹簧力可以用于对聚合物对准器的腔与牙弓状结构中的对应齿状结构之间的相互作用进行建模。在各种实现方式中，可以通过将第二数字模型的有限元与第一数字模型的对应空间元素对齐来对相互作用进行建模。
在框1808处，可以使用第一数字模型和第二数字模型来模拟从牙弓状结构移取聚合物对准器。在一些实现方式中，可以模拟对准器的物理性质和物理模具的第二物理性质之间的相互作用。作为示例，可以模拟在空间中的各个区域处对准器的材料性质与物理模具的材料性质之间的相互作用。在各种实现方式中，可以模拟对准器的物理性质和与患者将对准器佩戴在牙弓上相关联的物理性质(例如，与牙齿施加的生物力学力相关联的性质和/或与口内环境相关联的性质)之间的相互作用。另外，模拟从牙弓状结构移取聚合物对准器可以包括模拟在聚合物对准器的腔和对应的齿状结构之间的弹簧移取力。如本文所述，弹簧移取力可以对应于足以超过虚拟弹簧力(例如，通过模具或牙弓对聚合物对准器的建模力)的力。模拟从牙弓状结构中移取聚合物对准器可以包括模拟从牙弓状结构的第一后齿状结构到牙弓状结构的第二相对后齿状结构的聚合物对准器的顺序移取。注意到，模拟从牙弓状结构移取聚合物对准器可以包括：模拟从前齿状结构，然后是后齿状结构的移取；模拟从牙弓状结构上的附件状结构，然后是其他结构的移取等等。
在框1810处，基于牙弓状结构和一个或多个第一物理性质的相互作用，可以确定一个或多个区域处的一个或多个物理应变将满足一个或多个应变/应力或基于变形能的损坏标准的可能性，其中，相互作用是由于模拟移取引起的。如本文所使用的，“应变/应力或基于变形能的损坏标准”可以包括用于确定对结构的区域的应变/应力是否将满足、超过等指定阈值的标准的集合。应变/应力或基于变形能的标准可以包括数值分数(例如，布尔值和/或十进制值)，或者可以使用各种技术来实现。可以确定表示对准器的物理性质与牙弓状结构的物理性质之间的相互作用的一个或多个值。这些值可以表示由于移取而导致的对准器的各个区域上的物理应变(结构应变、材料应变等)的可能性。如本文所述，每个区域(例如，每个有限元)可以具有与其相关联的值。框1810可涉及减小第二数字模型中表示的聚合物对准器的厚度，直到在聚合物对准器的一个或多个区域处聚合物对准器的一个或多个第一物理性质满足、超过等所述一个或多个区域处的应变/应力或基于变形能的损坏标准为止。
在框1812处，基于一个或多个区域处的一个或多个物理应变的可能性，分析第二数字模型以得到一个或多个可能的结构损坏点。在一些实现方式中，将各个区域处的物理应变的值与那些区域的各个阈值(例如，应变阈值)进行比较。可以标识值低于/达到/超过那些阈值的区域。
在框1814处，响应于分析第二数字模型以得到一个或多个可能的结构损坏点，可以确定是否对聚合物对准器实施一个或多个校正措施。在一些实现方式中，一个或多个校正措施包括修改聚合物对准器的对准器几何形状以适应一个或多个可能的结构损坏点。作为各种示例，一个或多个校正措施可以指导切割线、咬合坡道、动力桥、附件等在第二数字模型中指定的那些位置以外的其他位置处的放置。校正措施可以指导修改对准器的各个区域处的对准器的厚度或密度。校正措施可以包括例如如本文所述的修改对准器的制造的指令和/或如本文中进一步指出的修改治疗方案的指令。
在框1816处，可以生成表示聚合物对准器的第三数字模型。第三数字模型可以是基于第二数字模型和聚合物对准器的一个或多个校正措施。第三数字模型可以表示具有例如修改后的对准器几何形状(修改后的切割线、咬合坡道、动力桥、附件、各个区域的对准器厚度等)的修改后的对准器。修改后的对准器可以用作修改后的制造过程和/或修改后的治疗计划的基础。
在一些实现方式中，可以提供基于第三数字模型来制造修改后的聚合物对准器的制造指令。在一些实现方式中，制造指令可以包括：模具形成指令，其用于使用第三数字模型形成聚合物对准器的物理对准器模具；和/或热成型指令，其用于从放置在物理对准器模具上的聚合物材料片热成型聚合物对准器。如本文所述，第三数字模型可以在相对于第二数字模型的对应点的点处包括一个或多个结构特征，一个或多个结构特征被配置为适应一个或多个校正措施。在各种实现方式中，制造指令包括直接制造指令，其用于使用第三数字模型直接制造聚合物对准器。如本文所述，第三数字模型可以包括相对于第二数字模型的对应区域的厚度经过修改的一个或多个区域，厚度经过修改的一个或多个区域被配置为适应一个或多个校正措施。
应当理解，以上描述旨在是说明性的而非限制性的。在阅读和理解以上描述后，许多其他实施例将是显而易见的。尽管已经参考特定示例实施例描述了本公开的实施例，但是应该认识到，本公开不限于所描述的实施例，而是可以在所附权利要求的精神和范围内通过修改和变更来实践。因此，说明书和附图应被视为说明性的而非限制性的。因此，本公开的范围应该参考所附权利要求以及具有这些权利要求的权利的等同物的全部范围来确定。

Claims (118)

1.一种方法，包括：
收集第一数字模型，所述第一数字模型表示患者的牙弓状结构，其中，所述牙弓状结构包括与聚合物对准器对接的一个或多个齿状结构；
收集第二数字模型，所述第二数字模型表示要由所述牙弓状结构支撑的所述聚合物对准器，其中，所述聚合物对准器包括一个或多个牙齿容纳腔，用于容纳所述牙弓状结构的所述一个或多个齿状结构，并且其中，所述第二数字模型指定在所述聚合物对准器的一个或多个区域处所述聚合物对准器的一个或多个第一物理性质；
使用所述第一数字模型和所述第二数字模型来模拟所述聚合物对准器与所述牙弓状结构的相互作用；
使用所述第一数字模型和所述第二数字模型来模拟所述聚合物对准器从所述牙弓状结构的移取，以获得所述聚合物对准器从所述牙弓状结构的模拟移取；
确定所述一个或多个区域处的一个或多个值将满足一个或多个损坏标准的可能性，所述确定是基于所述牙弓状结构与所述聚合物对准器的所述一个或多个第一物理性质的相互作用，并且所述相互作用由所述模拟移取引起；
基于所述一个或多个值满足所述一个或多个损坏标准的可能性的确定，分析所述第二数字模型以得到一个或多个可能的物理损坏点；以及
响应于分析所述第二数字模型以得到所述一个或多个可能的物理损坏点，确定是否对所述聚合物对准器实施一个或多个校正措施。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一个或多个第一物理性质包括所述聚合物对准器的一个或多个第一材料性质。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一个或多个值包括所述聚合物对准器的一个或多个材料应变、应力或应变能。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括：生成表示所述聚合物对准器的第三数字模型，所述第三数字模型是基于所述第二数字模型和针对所述聚合物对准器的所述一个或多个校正措施。
5.根据权利要求4所述的方法，还包括：基于与所述聚合物对准器相对应的第三数字模型，提供制造所述聚合物对准器的制造指令。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述制造指令包括：
模具形成指令，用于使用所述第三数字模型形成所述聚合物对准器的物理对准器模具；以及
热成型指令，用于从放置在所述物理对准器模具上的聚合物材料片热成型所述聚合物对准器。
7.根据权利要求4所述的方法，其中，所述第三数字模型在相对于所述第二数字模型的对应点的点处包括一个或多个结构特征，所述一个或多个结构特征被配置为适应所述一个或多个校正措施。
8.根据权利要求5所述的方法，其中，所述制造指令包括直接制造指令，用于使用所述第三数字模型直接制造所述聚合物对准器。
9.根据权利要求5所述的方法，其中：
所述第三数字模型包括相对于所述第二数字模型的对应区域的厚度修改后的一个或多个区域，所述厚度修改后的一个或多个区域被配置为适应所述一个或多个校正措施；以及
所述制造指令包括直接制造指令，用于使用所述第三数字模型直接制造所述聚合物对准器。
10.根据权利要求1所述的方法，其中：
所述牙弓状结构包括用于形成所述聚合物对准器的物理模具；
所述第一数字模型指定所述物理模具的一个或多个第二物理性质；以及
模拟所述聚合物对准器从所述牙弓状结构的移取，包括：模拟所述聚合物对准器的所述一个或多个第一物理性质与所述物理模具的所述一个或多个第二物理性质之间的相互作用。
11.根据权利要求1所述的方法，其中：
所述牙弓状结构包括患者的牙弓；
所述第一数字模型指定所述牙弓的一个或多个第三物理性质，所述一个或多个第三物理性质与将所述聚合物对准器佩戴在所述牙弓上相关联；以及
模拟所述聚合物对准器从所述牙弓状结构的移取，包括：模拟所述聚合物对准器的所述一个或多个第一物理性质和所述一个或多个第三物理性质之间的相互作用，所述一个或多个第三物理性质与将所述聚合物对准器佩戴在所述牙弓上相关联。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，模拟所述聚合物对准器与所述牙弓状结构的相互作用，包括：模拟所述聚合物对准器的每个腔与所述牙弓状结构中的所述一个或多个齿状结构中的相应齿状结构之间的虚拟弹簧力。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，模拟所述聚合物对准器从所述牙弓状结构的移取，包括：模拟每个腔与所述相应齿状结构之间的弹簧移取力，所述弹簧移取力的大小足以超过所述虚拟弹簧力。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，模拟所述聚合物对准器从所述牙弓状结构的移取，包括：模拟所述聚合物对准器从所述牙弓状结构的第一后齿状结构到所述牙弓状结构的第二相对后齿状结构的顺序移取。
15.根据权利要求1所述的方法，其中，所述聚合物对准器的所述一个或多个区域对应于所述第二数字模型的有限元，所述有限元中的每一个通过与特定材料应变或特定应力中的至少一个相关联的特定材料性质来表征。
16.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述一个或多个区域处的所述一个或多个值将满足所述一个或多个损坏标准的可能性，包括：迭代地修改在所述第二数字模型、其他几何参数或治疗计划中的至少一个中表示的所述聚合物对准器的厚度分布，直到在所述聚合物对准器的一个或多个区域处所述聚合物对准器的所述一个或多个值通过所述一个或多个区域的损坏标准为止。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述一个或多个第一物理性质包括所述聚合物对准器的一个或多个第一材料性质。
18.根据权利要求16所述的方法，其中，所述一个或多个值在整个所述聚合物对准器中不均匀地分布。
19.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一个或多个校正措施包括修改所述聚合物对准器的对准器几何形状以适应所述一个或多个可能的物理损坏点。
20.根据权利要求19所述的方法，还包括：提供指令以基于所述一个或多个校正措施修改牙弓的治疗计划。
21.一种方法，包括：
获得用于患者的牙弓的聚合物对准器的数字设计，其中，所述聚合物对准器被成形为将力施加到所述牙弓的一个或多个牙齿上；
使用以下中的至少一项对所述聚合物对准器的数字设计执行分析：a)经训练的机器学习模型，其被训练为标识具有可能的损坏点的聚合物对准器，b)第一数值模拟，其模拟所述聚合物对准器从牙弓状结构的移取，c)第二数值模拟，其模拟对所述聚合物对准器的渐进式损坏，d)第三数值模拟，其模拟所述聚合物对准器的一个或多个区域处的负荷，e)几何评估器，其评估与所述聚合物对准器的几何形状相关联的参数，或f)规则引擎，其包括与指示损坏点的所述聚合物对准器的参数相关联的一个或多个规则；
基于所述分析，确定所述聚合物对准器的数字设计是否包括一个或多个可能的损坏点，其中，对于可能的损坏点，至少存在将发生破裂、变形或翘曲的阈值概率；以及
响应于确定所述聚合物对准器的数字设计包括一个或多个可能的损坏点，基于所述一个或多个可能的损坏点执行一个或多个校正措施。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，执行所述一个或多个校正措施，包括：修改所述聚合物对准器的数字设计以生成所述聚合物对准器的修改后的数字设计。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，修改所述聚合物对准器的数字设计，包括以下中的一项或多项：
修改所述聚合物对准器的数字设计的切割线半径；
修改所述聚合物对准器的数字设计的一部分的厚度；或者
在所述聚合物对准器的数字设计中插入指示符，其中，所述指示符表示用于开始移取所述聚合物对准器的推荐位置。
24.根据权利要求22所述的方法，其中，所述数字设计是所述聚合物对准器的虚拟三维3D模型，所述虚拟3D模型是基于治疗阶段下的牙弓的虚拟3D模型而生成的，所述方法还包括：
修改所述牙弓的虚拟3D模型中的一个或多个牙齿上的一个或多个附件；以及
基于对所述牙弓的虚拟3D模型中的所述一个或多个牙齿上的所述一个或多个附件的修改，生成所述聚合物对准器的修改后的虚拟3D模型。
25.根据权利要求22所述的方法，其中，所述数字设计是所述聚合物对准器的虚拟三维3D模型，所述虚拟3D模型是基于治疗阶段下的牙弓的虚拟3D模型而生成的，所述方法还包括：
向所述牙弓的虚拟3D模型上的一个或多个位置添加新的虚拟填充物或将现有的虚拟填充物扩大到所述牙弓的虚拟3D模型上的一个或多个位置，所述一个或多个位置与所述一个或多个可能的损坏点相关联；以及
生成所述聚合物对准器的修改后的虚拟3D模型。
26.根据权利要求22所述的方法，还包括：
确定所述聚合物对准器的修改后的数字设计是否包括所述一个或多个可能的损坏点；
响应于确定所述聚合物对准器的修改后的数字设计包括所述一个或多个可能的损坏点，基于所述一个或多个可能的损坏点执行一个或多个第二校正措施。
27.根据权利要求21所述的方法，其中，使用所述经训练的机器学习模型对所述聚合物对准器的数字设计执行所述分析，包括：
将来自所述聚合物对准器的数字设计的数据作为输入应用于所述经训练的机器学习模型；以及
通过所述经训练的机器学习模型生成输出，所述输出指示所述聚合物对准器的数字设计是否包括所述一个或多个可能的损坏点。
28.根据权利要求21所述的方法，其中，使用所述第一数值模拟、所述第二数值模拟或所述第三数值模拟中的至少一个对所述聚合物对准器的数字设计执行所述分析，包括：
模拟所述聚合物对准器的数字设计上的一个或多个力或位移，所述一个或多个力或位移与所述聚合物对准器从所述牙弓状结构的移取相关联。
29.根据权利要求28所述的方法，其中，通过以下方式执行所述聚合物对准器的数字设计上的所述一个或多个力或位移的模拟：使用有限元分析，并通过求解一系列微分方程以计算每个点的一个或多个值来确定所述一个或多个值，每个值表示每个点处的应变量或应力量。
30.根据权利要求28所述的方法，其中，模拟所述聚合物对准器的数字设计上的所述一个或多个力或位移，包括：
确定所述聚合物对准器的一个或多个材料性质；
从所述聚合物对准器的数字设计确定所述聚合物对准器的第一几何形状；
从所述牙弓状结构的数字模型确定所述牙弓状结构的第二几何形状；
通过向所述聚合物对准器的数字设计上的多个点施加所述一个或多个力，模拟具有所述一个或多个材料性质和所述第一几何形状的聚合物对准器从具有所述第二几何形状的牙弓状结构的移取；以及
对于所述多个点中的每个点，执行包括以下各项的操作：
至少基于所述点处的应变或应力来确定值；
确定所述值是否满足损坏标准；以及
响应于确定所述值满足所述损坏标准，确定所述点是可能的损坏点。
31.根据权利要求28所述的方法，其中，模拟所述聚合物对准器的数字设计上的所述一个或多个力或位移，包括：
将患者的牙弓的每个牙齿建模为弹簧，所述弹簧附接到所述聚合物对准器的数字设计的相应腔；
对于每个弹簧，执行包括以下各项的操作：
基于从另一个数值模拟获得的阻力和与所述弹簧进行建模的牙齿相关联的任何附件的几何形状来确定所述弹簧的刚度，所述另一个数值模拟使用所述聚合物对准器的几何形状和患者的牙弓的牙弓状结构的几何形状来计算与所述聚合物对准器从所述牙弓状结构的位置的移取相关联的所述阻力，所述牙弓状结构的位置与所述弹簧进行建模的牙齿相关联；
基于所述弹簧的刚度来确定使所述弹簧破裂所需的力的大小；以及
确定使所述弹簧破裂的力的大小是否大于力的阈值大小；以及
响应于确定使弹簧破裂所需的力的大小超过力的阈值大小，确定所述聚合物对准器的数字设计上的点是可能的损坏点，所述弹簧与所述聚合物对准器的数字设计上的所述点相关联。
32.根据权利要求28所述的方法，其中，模拟所述聚合物对准器的数字设计上的所述一个或多个力或位移，包括：
将患者的牙弓的第一牙齿子集建模为第一弹簧子集，其中，所述第一弹簧子集中的每个弹簧附接到所述对准器的数字设计的相应腔；
将患者的牙弓的第二牙齿子集建模为第二弹簧子集，其中，所述第二弹簧子集中的每个弹簧附接到所述聚合物对准器的数字设计的相应腔，与所述第一弹簧子集相比，所述第二弹簧子集对至少一个不同的牙齿进行建模，并且所述第一弹簧子集和所述第二弹簧子集在从所述牙弓状结构移取所述聚合物对准器的不同模拟中使用；
对于所述第一弹簧子集和所述第二弹簧子集中的每个弹簧，执行包括以下各项的步骤：
基于从另一个数值模拟获得的阻力和与所述弹簧进行建模的牙齿相关联的任何附件的几何形状来确定所述弹簧的刚度，所述另一个数值模拟使用所述聚合物对准器的几何形状和患者的牙弓的牙弓状结构的几何形状来计算与所述聚合物对准器从所述牙弓状结构的位置的移取相关联的所述阻力，所述牙弓状结构的位置与所述弹簧进行建模的牙齿相关联；
确定使所述弹簧破裂所需的力的大小；以及
确定使所述弹簧破裂的力的大小是否大于力的阈值大小；以及
响应于确定使弹簧破裂所需的力的大小超过力的阈值大小，确定所述聚合物对准器的数字设计上的点是可能的损坏点，所述弹簧与所述聚合物对准器的数字设计上的所述点相关联。
33.根据权利要求21所述的方法，其中，在正畸治疗的治疗计划阶段期间接收所述聚合物对准器的数字设计，并且其中，所述一个或多个校正措施包括以下中的至少一项：
推荐对患者的一个或多个牙齿上的一个或多个附件进行修改，以降低所述可能的点将在所述阈值概率以下发生故障的概率；
推荐修改所述数字设计以使用患者的治疗计划的不同阶段中的另一个聚合物对准器的另一个数字设计来移动一个或多个牙齿，以降低所述可能的点将在所述阈值概率以下发生故障的概率；
推荐一个或多个过程以从患者的牙弓正确地移取所述聚合物对准器，以降低所述可能的点将在所述阈值概率以下发生故障的概率；或者
在治疗计划阶段期间通知医生所述聚合物对准器的数字设计具有可能的损坏点。
34.根据权利要求21所述的方法，其中，所述数字设计是所述聚合物对准器的虚拟三维3D模型。
35.根据权利要求21所述的方法，其中，基于所述一个或多个可能的损坏点来执行所述一个或多个校正措施，包括：设置与所述聚合物对准器相关联的标志，以指示在制造之后需要对所述聚合物对准器执行质量检查。
36.根据权利要求35所述的方法，其中，所述标志使所述质量检查以所述一个或多个可能的损坏点为目标。
37.根据权利要求21所述的方法，其中，所述规则引擎包括与指示损坏点的聚合物对准器的参数相关联的一个或多个规则，使用所述规则引擎对所述聚合物对准器的数字设计执行分析，包括：
基于所述聚合物对准器的数字设计来确定所述聚合物对准器的参数，其中，所述参数包括以下中的至少一项：与患者牙弓的邻间区域相关联的聚合物对准器的位置处的切割线的角度、聚合物对准器的曲率、聚合物对准器的厚度、与患者牙弓的牙齿的附件相关联的底切高度、聚合物对准器中是否存在特征、与患者牙弓的牙齿的附件相关联的聚合物对准器的特征之间的距离、聚合物对准器的特征的数量和/或聚合物对准器的特征的组合；
对于所述参数中的每个参数，执行包括以下各项的操作：
确定所述一个或多个规则是否指示所述参数满足标准，其中，所述标准与所述参数超过阈值或所述参数指示某些特征的存在有关；以及
响应于确定所述参数满足所述一个或多个规则的标准，确定与所述参数相关联的聚合物对准器的位置是可能的损坏点。
38.根据权利要求21所述的方法，包括：
多次使用所述第一数值模拟或所述第三数值模拟中的至少一个对所述聚合物对准器的多个数字设计执行分析，以确定与所述一个或多个可能的损坏点相关联的所述聚合物对准器的特征的图案或组合；以及
使用所述特征的图案或组合来生成所述规则引擎，以创建一个或多个规则，所述一个或多个规则是通过多次使用所述第一数值模拟或所述第三数值模拟中的至少一个对聚合物对准器的所述多个数字设计执行分析而获得的。
39.根据权利要求21所述的方法，包括：
最初使用所述规则引擎或所述经训练的机器学习模型中的至少一个对聚合物对准器的数字设计执行分析；以及
响应于所述规则引擎或所述经训练的机器学习模型中的至少一个指示所述聚合物对准器包括所述一个或多个可能的损坏点，使用第一数值模拟、第二数值模拟或第三数值模拟中的至少一个对所述聚合物对准器的数字设计执行分析。
40.根据权利要求21所述的方法，包括：
确定多个可能的治疗计划，每个治疗计划包括多个治疗阶段下的聚合物对准器的多个数字设计；
对于所述多个可能的治疗计划的聚合物对准器的所述多个数字设计中的聚合物对准器的每个数字设计，执行包括以下各项的操作：
使用以下中的至少一项对所述聚合物对准器的数字设计执行分析：a)经训练的机器学习模型；b)数值模拟；c)几何评估器；或d)规则引擎；
基于所述分析，确定所述聚合物对准器的数字设计是否包括所述一个或多个可能的损坏点；以及
响应于标识出所述聚合物对准器的数字设计包括一个或多个可能的损坏点，从所述多个可能的治疗计划中滤除与所述聚合物对准器的数字设计相关联的治疗计划，以创建过滤后的多个可能的治疗计划；以及
输出所述过滤后的多个可能的治疗计划中的至少一个可能的治疗计划，其中，所述过滤后的多个可能的治疗计划缺少具有可能的损坏点的聚合物对准器的数字设计。
41.根据权利要求21所述的方法，其中，使用所述经训练的机器学习模型对所述聚合物对准器的数字设计执行分析，包括：
从所述数字设计中提取正畸对准器的多个特性，所述多个特性包括被表示为结构化数据或表格数据的几何特性、临床特性或治疗相关特性中的至少一个；
选择所述多个特性的子集；以及
基于所述多个特性的子集生成用于所述数字设计的嵌入，其中，所述嵌入被输入到所述经训练的机器学习模型中。
42.一种方法，包括：
通过经训练的机器学习模型，处理来自正畸对准器的数字设计的数据；
通过所述经训练的机器学习模型，输出与所述数字设计相关联的正畸对准器在所述正畸对准器的制造过程中将被损坏的概率；
将与所述数字设计相关联的正畸对准器在所述正畸对准器的制造过程中将被损坏的概率与概率阈值进行比较；
基于比较的结果，确定所述正畸对准器是否为高风险正畸对准器；以及
响应于确定所述正畸对准器是高风险正畸对准器，执行以下中的至少一项：a)校正措施，或b)选择用于高风险正畸对准器的制造流程，以降低与所述数字设计相关联的正畸对准器在所述正畸对准器的制造过程中将被损坏的概率。
43.根据权利要求42所述的方法，还包括：
对于多个另外的正畸对准器的另外的数字设计中的另外的正畸对准器的每个另外的数字设计，执行以下操作：
通过所述经训练的机器学习模型，处理来自所述另外的正畸对准器的另外的数字设计的数据；
通过所述经训练的机器学习模型，输出与所述另外的数字设计相关联的另外的正畸对准器在所述另外的正畸对准器的制造过程中将被损坏的概率；并且
基于与所述数字设计相关联的正畸对准器在所述正畸对准器的制造过程中将被损坏的概率与所述概率阈值的比较，确定所述另外的正畸对准器是否为高风险正畸对准器；
确定包括所述正畸对准器的数字设计和所述多个另外的正畸对准器的另外的数字设计的对准器集合，其中，所述正畸对准器的数字设计和所述多个另外的正畸对准器的另外的数字设计都与患者的治疗计划相关联；
确定所述对准器集合中表示的任何正畸对准器是否为高风险正畸对准器；以及
响应于确定所述对准器集合中表示的至少一个正畸对准器是高风险正畸对准器，为所述对准器集合选择用于高风险正畸对准器的制造流程，以降低所述对准器集合中的正畸对准器在制造过程中将被损坏的概率。
44.根据权利要求43所述的方法，其中，所述对准器集合中表示的所述正畸对准器和所述多个另外的正畸对准器均与患者的上牙弓或患者的下牙弓相关联。
45.根据权利要求42所述的方法，还包括：
对于多个另外的正畸对准器的另外的数字设计中的另外的正畸对准器的每个另外的数字设计，执行以下操作：
通过所述经训练的机器学习模型，处理来自所述另外的正畸对准器的另外的数字设计的数据；
通过所述经训练的机器学习模型，输出与所述另外的数字设计相关联的另外的正畸对准器在所述另外的正畸对准器的制造过程中将被损坏的概率；并且
基于与所述数字设计相关联的正畸对准器在所述正畸对准器的制造过程中将被损坏的概率与概率阈值的比较，确定所述另外的正畸对准器是否为低风险正畸对准器；
确定包括所述正畸对准器的数字设计和所述多个另外的正畸对准器的另外的数字设计的对准器集合，其中，所述正畸对准器的数字设计和所述多个另外的正畸对准器的另外的数字设计都与患者的治疗计划相关联；
确定所述对准器集合中表示的所有正畸对准器是否都为低风险正畸对准器；以及
响应于确定所述对准器集合中表示的所有正畸对准器都是低风险正畸对准器，为所述对准器集合选择用于低风险正畸对准器的制造流程。
46.根据权利要求45所述的方法，其中，所述对准器集合中表示的所述正畸对准器和所述多个另外的正畸对准器均与患者的上牙弓或患者的下牙弓相关联。
47.根据权利要求42所述的方法，还包括：
通过所述经训练的机器学习模型并且针对所述正畸对准器上的多个点中的每个点，输出所述点在所述正畸对准器的制造过程中将被损坏的概率；
针对所述多个点中的至少一个点，确定所述点在所述正畸对准器的制造过程中将被损坏的概率超过所述概率阈值；以及
输出包括所述至少一个点的位置的通知。
48.根据权利要求42所述的方法，其中，所述正畸对准器的数字设计包括所述正畸对准器的数字模型或用于制造所述正畸对准器的模具的数字模型中的至少一个。
49.根据权利要求48所述的方法，所述方法还包括：
从所述数字设计中提取所述正畸对准器的多个特性，所述多个特性包括被表示为结构化数据或表格数据的几何特性、临床特性或治疗相关特性中的至少一个；
选择所述多个特性的子集；以及
基于所述多个特性的子集来生成用于所述数字设计的嵌入，其中，来自所述数字设计的数据包括所述嵌入。
50.根据权利要求42所述的方法，其中，所述经训练的机器学习模型是随机森林分类器或梯度增强决策树分类器。
51.根据权利要求42所述的方法，其中，执行所述校正措施包括以下中的至少一项：
修改所述正畸对准器的数字设计的对准器几何形状；
修改包括所述正畸对准器的数字设计的治疗计划；
推荐修改患者的一个或多个牙齿上的一个或多个附件；
推荐修改所述正畸对准器的数字设计，以使用患者治疗计划的不同阶段下的另一个正畸对准器的另一个数字设计来移动一个或多个牙齿；
推荐一个或多个过程以从用于制造所述正畸对准器的模具中正确地移取所述正畸对准器；或者
在治疗计划阶段期间通知医生所述正畸对准器是高风险正畸对准器。
52.根据权利要求42所述的方法，还包括：
使用数值模拟处理所述正畸对准器的数字设计，所述数值模拟：a)模拟所述正畸对准器从患者牙弓的模具的移取，或b)模拟所述正畸对准器中的薄弱点周围的负荷；以及
基于所述数值模拟的输出，确定所述正畸对准器的数字设计上的一个或多个可能的损坏点的位置。
53.一种训练机器学习模型以预测对正畸对准器的损坏的方法，所述方法包括：
收集包括多个正畸对准器的数字设计的训练数据集，其中，每个数字设计与所述多个正畸对准器中的相应正畸对准器相关联，并且其中，每个数字设计包括元数据，所述元数据指示相关联的相应正畸对准器在所述相关联的相应正畸对准器的制造过程中是否被损坏；以及
使用所述训练数据集来训练所述机器学习模型，其中，所述机器学习模型被训练为处理来自正畸对准器的数字设计的数据，并输出与所述数字设计相关联的正畸对准器在所述正畸对准器的制造过程中将被损坏的概率。
54.根据权利要求53所述的方法，其中，一个或多个数字设计包括元数据，所述元数据指示所述相关联的相应正畸对准器发生损坏的位置。
55.根据权利要求53所述的方法，其中，收集所述训练数据集，包括：
接收所述多个正畸对准器的数字设计，其中，所述多个正畸对准器的数字设计包括所述多个正畸对准器的数字模型或用于制造所述多个正畸对准器的模具的数字模型中的至少一个；
接收指示所述多个正畸对准器中的一个或多个在制造过程中被损坏的信息；以及
对于与在制造过程中被损坏的正畸对准器相关联的每个数字设计，将所述元数据添加到所述数字设计中，以指示所述正畸对准器在制造过程中被损坏。
56.根据权利要求53所述的方法，其中，所述多个正畸对准器的数字设计包括所述多个正畸对准器的数字模型或用于制造所述多个正畸对准器的模具的数字模型中的至少一个，所述方法还包括针对所述数字设计中的每个数字设计，执行以下操作：
从所述数字设计中提取所述相关联的相应正畸对准器的多个特性，所述多个特性包括被表示为结构化数据或表格数据的几何特性、临床特性或治疗相关特性中的至少一个；
选择所述多个特性的子集；以及
基于所述多个特性的子集，生成用于所述数字设计的嵌入，其中，所述训练数据集包括用于所述多个正畸对准器的数字设计的嵌入。
57.根据权利要求53所述的方法，还包括：
周期性地使用最新制造的正畸对准器的数字设计重复地进行收集和训练。
58.根据权利要求53所述的方法，其中，所述机器学习模型是随机森林分类器或梯度增强决策树分类器。
59.根据权利要求53所述的方法，还包括：
使用第一数值模拟或第二数值模拟处理多个另外的正畸对准器的另外的数字设计，所述第一数值模拟模拟正畸对准器从患者牙弓的模具的移取，所述第二数值模拟模拟所述正畸对准器中的薄弱点周围的负荷；
对于所述多个另外的正畸对准器的另外的数字设计中的每个数字设计，执行包括以下各项的操作：
基于处理的结果确定是否预测到正畸对准器的任何可能的损坏点；以及
将有关所述可能的损坏点的信息作为元数据添加到数字设计中；以及
将所述多个另外的正畸对准器的另外的数字设计添加到所述训练数据集中。
60.一种包括指令的计算机可读存储介质，所述指令在由处理装置执行时，使所述处理装置执行包括以下各项的操作：
对于多个正畸对准器的数字设计中的正畸对准器的每个数字设计，执行以下操作：
通过经训练的机器学习模型，处理来自所述正畸对准器的数字设计的数据；
通过所述经训练的机器学习模型，输出与所述数字设计相关联的正畸对准器在所述正畸对准器的制造过程中将被损坏的概率；以及
基于与所述数字设计相关联的正畸对准器在所述正畸对准器的制造过程中将被损坏的概率与第一概率阈值的比较，确定所述正畸对准器是否为高风险正畸对准器；以及
确定包括所述多个正畸对准器的数字设计的对准器集合，其中，所述多个正畸对准器的数字设计都与患者的治疗计划相关联；
确定所述对准器集合中表示的任何正畸对准器是否为高风险正畸对准器；以及
响应于确定所述对准器集合中表示的至少一个正畸对准器是高风险正畸对准器，为所述对准器集合选择用于高风险正畸对准器的制造流程，以降低所述对准器集合中的正畸对准器在制造过程中将被损坏的概率。
61.根据权利要求60所述的计算机可读存储介质，其中，所述对准器集合中表示的所述多个正畸对准器均与患者的上牙弓或患者的下牙弓相关联。
62.根据权利要求60所述的计算机可读存储介质，还包括另外的指令，所述另外的指令在由所述处理装置执行时，使所述处理装置执行另外的操作，所述另外的操作包括：
对于所述多个正畸对准器的数字设计中的正畸对准器的每个数字设计，执行以下操作：
基于与所述数字设计相关联的正畸对准器在所述正畸对准器的制造过程中将被损坏的概率与第二概率阈值的比较，确定所述另外的正畸对准器是否为低风险正畸对准器；
确定所述对准器集合中表示的所有正畸对准器是否为低风险正畸对准器；以及
响应于确定所述对准器集合中表示的所有正畸对准器是低风险正畸对准器，为所述对准器集合选择用于低风险正畸对准器的制造流程。
63.根据权利要求60所述的计算机可读存储介质，其中，所述正畸对准器的数字设计包括所述正畸对准器的数字模型或用于制造所述正畸对准器的模具的数字模型中的至少一个，所述计算机可读存储介质还包括另外的指令，所述另外的指令在由所述处理装置执行时，使所述处理装置执行另外的操作，所述另外的操作包括：
对于所述多个正畸对准器的数字设计中的正畸对准器的每个数字设计，执行以下操作：
从所述数字设计中提取所述正畸对准器的多个特性，所述多个特性包括被表示为结构化数据或表格数据的几何特性、临床特性或治疗相关特性中的至少一个；
选择所述多个特性的子集；以及
基于所述多个特性的子集，生成用于所述数字设计的嵌入，其中，来自所述数字设计的数据包括所述嵌入。
64.一种方法，包括：
收集表示患者牙弓的对准器的数字模型，其中，所述对准器包括多个牙齿容纳腔和多个邻间区域，其中，所述多个牙齿容纳腔中的每个牙齿容纳腔通过所述多个邻间区域中的邻间区域与所述多个牙齿容纳腔中的相邻牙齿容纳腔间隔开；
接收用于制造所述对准器的材料的材料性质信息；
分析所述对准器的一个或多个区域，其中，分析所述对准器的区域包括：
模拟所述区域周围的负荷的施加；
基于所述材料性质信息和所述负荷，确定由于在所述区域周围施加负荷而导致的所述区域处的应力、应变或应变能密度中的至少一个；
至少部分地基于针对所述区域确定的所述应力、所述应变、所述应变能密度、或从所述应力、所述应变或所述应变能密度中的至少一个得出的导出值中的至少一个，评估所述对准器在所述区域处的强度；以及
基于所述对准器在所述区域处的强度，确定所述区域是否满足损坏标准。
65.根据权利要求64所述的方法，其中，分析所述区域还包括：
确定所述区域处的所述应力、所述应变、所述应变能密度或所述导出值中的至少一个是否超过阈值；以及
响应于确定所述应力、所述应变、所述应变能密度或所述导出值中的至少一个超过所述区域的阈值，确定所述区域是所述对准器的可能的损坏点。
66.根据权利要求65所述的方法，还包括：
响应于确定所述对准器包括可能的损坏点，为所述对准器选择用于包括一个或多个可能的损坏点的对准器的制造流程。
67.根据权利要求65所述的方法，还包括：
响应于确定所述对准器包括可能的损坏点，为所述对准器实施一个或多个校正措施。
68.根据权利要求67所述的方法，其中，实施所述一个或多个校正措施包括修改所述对准器的数字模型以生成所述对准器的修改后的数字模型。
69.根据权利要求68所述的方法，其中，基于牙弓的数字模型生成所述对准器的数字模型，并且其中，修改所述对准器的数字模型包括以下中的一项或多项：
修改所述对准器的数字模型的切割线半径；
修改所述对准器的数字模型的一部分的厚度；
修改所述对准器的数字模型的几何形状；
在所述对准器的数字模型中插入指示符，其中，所述指示符表示用于开始从所述牙弓的模具移取所述对准器的推荐位置；
通过修改所述牙弓的数字模型中的一个或多个牙齿上的一个或多个附件，生成所述牙弓的第一修改后的数字模型，并且基于所述牙弓的第一修改后的数字模型来生成所述对准器的修改后的数字模型；或者
通过在所述牙弓的数字模型上与所述区域相关联的位置处添加或修改虚拟填充物，生成所述牙弓的第二修改后的数字模型，并且基于所述牙弓的第二修改后的数字模型来生成所述对准器的修改后的数字模型。
70.根据权利要求64所述的方法，还包括：对于所述对准器的另外的区域，执行以下操作：
模拟在所述对准器的另外的区域周围施加负荷的；
基于所述材料性质信息和所述负荷，确定由于在所述另外的区域周围施加负荷而导致的所述另外的区域处的应力、应变、应变能密度或导出值中的至少一个；
至少部分地基于针对所述另外的区域确定的所述应力、所述应变、所述应变能密度或所述导出值中的至少一个，评估所述对准器在所述另外的区域处的强度；以及
基于所述对准器在所述另外的区域处的强度，确定所述另外的区域被损坏的概率。
71.根据权利要求64所述的方法，其中，分析所述对准器的区域还包括：
模拟所述区域周围的第二负荷的施加；以及
基于所述材料性质信息和所述第二负荷，确定由于在所述区域周围施加第二负荷而导致的所述区域处的第二应力、第二应变、第二应变能密度、或从所述第二应力、所述第二应变或所述第二应变能密度中的至少一个得出的第二导出值中的至少一个；
其中，所述对准器在所述区域处的强度是基于针对所述区域确定的所述应力和所述第二应力、所述应变和所述第二应变、或所述应变能密度和所述第二应变能密度、或所述导出值和所述第二导出值中的至少一个。
72.根据权利要求64所述的方法，其中，所述负荷包括提起力、弯曲力、扭曲力、剪切力、拉力或压缩力中的至少一个。
73.根据权利要求64所述的方法，其中，模拟所述区域周围的负荷的施加包括：
将边界条件应用于所述区域的第一侧上的一个或多个第一位置，以将所述一个或多个第一位置固定在适当位置；以及
将所述负荷施加到所述区域的第二侧上的一个或多个第二位置。
74.根据权利要求73所述的方法，其中，所述区域包括所述多个邻间区域中的邻间区域，其中，所述一个或多个第一位置包括所述邻间区域的第一侧上的第一牙齿容纳腔，并且其中，所述一个或多个第二位置包括所述邻间区域的第二侧上的第二牙齿容纳腔。
75.根据权利要求74所述的方法，其中，所述第一牙齿容纳腔与所述邻间区域相邻，并且其中，所述第二牙齿容纳腔是在所述邻间区域的第二侧上的最末端的牙齿容纳腔。
76.根据权利要求74所述的方法，还包括：
确定与所述邻间区域的第一侧上的第一牙齿容纳腔或第三牙齿容纳腔中的至少一个相关联的附件的数量；和
至少部分地基于所述附件的数量来确定所述负荷的大小。
77.根据权利要求64所述的方法，其中，所述负荷包括提起、弯曲、扭曲、拉动或压缩所述对准器的数字模型中的至少一个的位移。
78.根据权利要求64所述的方法，还包括：
接收与所述对准器相关联的临床信息或治疗相关信息中的至少一个，其中，所述临床信息包括牙齿拥挤信息、牙齿底切信息或牙齿几何形状信息中的至少一个，并且其中，所述治疗相关信息包括与所述多个牙齿容纳腔中的一个或多个相关联的附件的数量、与所述多个牙齿容纳腔中的一个或多个相关联的附件的类型、或与一个或多个邻间区域相关联的精确切割信息中的至少一个；以及
基于所述临床信息或所述治疗相关信息中的至少一个来确定所述负荷的大小。
79.根据权利要求64所述的方法，其中，分析所述区域还包括：
基于所述对准器在所述区域处的强度，确定所述区域被损坏的概率。
80.根据权利要求64所述的方法，还包括：
生成报告，所述报告指示所述一个或多个区域变为损坏的概率。
81.一种方法，包括：
收集表示患者牙弓的对准器的数字模型，其中，所述对准器包括多个牙齿容纳腔和多个邻间区域，其中，所述多个牙齿容纳腔中的每个牙齿容纳腔通过所述多个邻间区域中的邻间区域与所述多个牙齿容纳腔中的相邻牙齿容纳腔间隔开；以及
分析对准器的所述多个邻间区域中的一个或多个邻间区域，其中，分析对准器的所述多个邻间区域中的邻间区域，包括：
确定所述邻间区域的多个截面切片；
针对所述多个截面切片中的每个截面切片，计算一个或多个强度值；
从针对所述多个截面切片所计算的一个或多个强度值中，确定所述邻间区域的最小强度值；以及
基于所述对准器在所述邻间区域处的最小强度值，确定所述邻间区域是否满足损坏标准。
82.根据权利要求81所述的方法，其中，确定所述多个截面切片中的截面切片的所述一个或多个强度值中的强度值，包括以下中的至少一项：
计算所述截面切片的面积惯性矩；或者
计算与在所述截面切片处施加到所述邻间区域的负荷相关联的应力。
83.根据权利要求82所述的方法，还包括：
接收用于制造所述对准器的材料的材料性质信息；
其中，围绕第一轴计算所述面积惯性矩，并且其中，计算与在所述截面切片处施加到所述邻间区域的负荷相关联的应力，包括：
围绕所述第一轴将所述负荷施加到所述截面切片；以及
基于所述负荷、所述材料性质信息和所述面积惯性矩来确定与所述截面切片相关联的应力。
84.根据权利要求81所述的方法，其中，确定所述一个或多个强度值包括以下中的至少一项：
围绕所述截面切片限定的平面的第一轴计算第一面积惯性矩；
围绕所述截面切片限定的平面的第二轴计算第二面积惯性矩；
围绕垂直于所述截面切片限定的平面的轴计算第三面积惯性矩；或者
围绕所述截面切片限定的平面上的线计算第四面积惯性矩。
85.根据权利要求81所述的方法，还包括：
确定所述多个邻间区域的位置，其中，所述邻间区域的位置基于以下确定：
确定通过所述邻间区域间隔开的第一牙齿容纳腔和相邻的第二牙齿容纳腔的中心；以及
计算所述第一牙齿容纳腔和所述相邻的第二牙齿容纳腔之间的第一线。
86.根据权利要求85所述的方法，其中，确定所述邻间区域的截面切片，包括：
确定与所述第一线和z轴垂直的另一条线；以及
确定具有由所述另一条线限定的第一轴的平面，其中，所述截面切片是所述平面内的邻间区域的切片。
87.根据权利要求86所述的方法，其中，所述平面的第二轴是z轴。
88.根据权利要求85所述的方法，其中，所述多个截面切片中的第一截面切片沿着所述第一线从所述多个截面切片中的第二截面切片偏离。
89.根据权利要求81所述的方法，还包括：
确定所述邻间区域被损坏的概率超过阈值；以及
确定所述对准器的邻间区域是可能的损坏点。
90.根据权利要求89所述的方法，还包括：
为所述对准器选择用于包括一个或多个可能的损坏点的对准器的制造流程。
91.根据权利要求89所述的方法，还包括：
响应于确定所述对准器包括所述可能的损坏点，针对所述对准器实施一个或多个校正措施。
92.根据权利要求91所述的方法，其中，实施所述一个或多个校正措施包括修改所述对准器的数字模型以生成所述对准器的修改后的数字模型。
93.根据权利要求92所述的方法，其中，基于牙弓的数字模型生成所述对准器的数字模型，并且其中，修改所述对准器的数字模型包括以下中的一项或多项：
修改所述对准器的数字模型的切割线半径；
修改所述对准器的数字模型的一部分的厚度；
修改所述对准器的数字模型的几何形状；
在所述对准器的数字模型中插入指示符，其中，所述指示符表示用于开始从所述牙弓的模具移取所述对准器的推荐位置；
通过修改所述牙弓的数字模型中的一个或多个牙齿上的一个或多个附件，生成所述牙弓的第一修改后的数字模型，并且基于所述牙弓的第一修改后的数字模型来生成所述对准器的修改后的数字模型；或者
通过在所述牙弓的数字模型上与所述邻间区域相关联的位置处添加或修改虚拟填充物，生成所述牙弓的第二修改后的数字模型，并且基于所述牙弓的第二修改后的数字模型来生成所述对准器的修改后的数字模型。
94.根据权利要求81所述的方法，其中，分析所述邻间区域还包括：
基于用于所述邻间区域的最小强度值来确定所述邻间区域被损坏的概率。
95.一种方法，包括：
至少收集表示患者牙弓的对准器的第一数字模型，其中，所述对准器包括多个牙齿容纳腔，其中，所述牙弓包括多个牙齿结构，并且其中，所述多个牙齿容纳腔中的每一个被配置为适配在所述多个牙齿结构中的一个上；
模拟对所述对准器的渐进式损坏，以确定对所述对准器的一个或多个区域中的每一个的损坏总量，其中，模拟所述对准器的区域的渐进式损坏，包括：
至少使用所述第一数字模型来模拟所述对准器上的一系列的多个负荷；
对于所述对准器上的所述多个负荷中的负荷的每个模拟，确定对所述对准器的区域的损坏量；以及
在所述对准器上的负荷的每次模拟之后，基于对所述对准器的区域的损坏量来更新所述第一数字模型；
基于对所述对准器的所述一个或多个区域中的每一个的损坏总量，确定所述对准器的所述一个或多个区域中的至少一个区域是否满足损坏标准；以及
响应于确定是否满足所述损坏标准，确定是否针对所述对准器实施一个或多个校正措施。
96.根据权利要求95所述的方法，其中，模拟所述对准器上的一系列的所述多个负荷包括至少使用所述第一数字模型来模拟以下中的至少一项：a)对准器从患者牙弓的一次或多次移取；b)对准器向患者牙弓上的一次或多次放置，或c)对准器上的一个或多个咀嚼负荷。
97.根据权利要求96所述的方法，还包括：
收集表示患者牙弓的第二数字模型；以及
使用所述第一数字模型和所述第二数字模型来模拟所述对准器与牙弓的相互作用；
其中，使用所述第一数字模型和所述第二数字模型来执行所述对准器从患者牙弓的移取的模拟。
98.根据权利要求96所述的方法，其中，所述对准器的第一数字模型还包括多个邻间区域，其中，所述多个邻间区域中的每个邻间区域将所述多个牙齿容纳腔中的牙齿容纳腔与所述多个牙齿容纳腔中的相邻牙齿容纳腔间隔开，并且其中，模拟所述对准器从牙弓的移取，包括：
分析所述对准器的所述多个邻间区域中的一个或多个邻间区域，其中，分析所述多个邻间区域中的邻间区域包括模拟所述邻间区域周围的负荷的施加。
99.根据权利要求96所述的方法，还包括：
收集表示患者牙弓的第二数字模型；以及
收集表示患者的相对牙弓的第三数字模型；
其中，模拟对准器上的所述一个或多个咀嚼负荷中的咀嚼负荷，包括：
将咀嚼负荷施加到所述第三数字模型上的一个或多个点，以在牙弓的第二数字模型和相对牙弓的第三数字模型之间压缩对准器的第一数字模型；以及
测量所述对准器的区域的应变。
100.根据权利要求95所述的方法，其中，确定对所述对准器的区域的损坏量，包括：
确定所述对准器的区域处的应变；以及
确定表示所述区域处的弹性应变的第一应变部分和表示所述区域处的塑性应变的第二应变部分，其中，所述区域处的塑性应变量对应于所述区域处的损坏量。
101.根据权利要求100所述的方法，其中，基于对所述对准器的区域的损坏量来更新所述第一数字模型，包括：将所述区域处的塑性应变量添加到所述对准器的第一数字模型，其中，所述区域处的损坏总量对应于来自所述对准器上的所述多个负荷的模拟的所述区域处的塑性应变累积量。
102.根据权利要求101所述的方法，其中，确定所述至少一个区域是否满足所述损坏标准，包括：确定所述至少一个区域处的塑性应变累积量是否超过塑性应变阈值。
103.根据权利要求95所述的方法，还包括：
响应于确定所述至少一个区域满足所述损坏标准，确定所述至少一个区域包括可能的损坏点。
104.根据权利要求103所述的方法，还包括：
响应于确定所述对准器包括可能的损坏点，为所述对准器选择用于包括一个或多个可能的损坏点的对准器的制造流程。
105.根据权利要求103所述的方法，还包括：
响应于确定所述对准器包括可能的损坏点，针对所述对准器实施一个或多个校正措施。
106.根据权利要求105所述的方法，其中，实施所述一个或多个校正措施包括修改所述对准器的第一数字模型，以生成所述对准器的修改后的数字模型。
107.根据权利要求106所述的方法，其中，基于所述牙弓的第二数字模型来生成所述对准器的第一数字模型，并且其中，修改所述对准器的第一数字模型包括以下中的一项或多项：
修改所述对准器的第一数字模型的切割线半径；
修改所述对准器的第一数字模型的一部分的厚度；
修改所述对准器的第一数字模型的几何形状；
在所述对准器的第一数字模型中插入指示符，其中，所述指示符表示用于开始从所述牙弓的模具移取所述对准器的推荐位置；
通过修改所述牙弓的第二数字模型中的一个或多个牙齿上的一个或多个附件，生成所述牙弓的第一修改后的数字模型，并且基于所述牙弓的第一修改后的数字模型来生成所述对准器的修改后的数字模型；或者
通过在所述牙弓的第二数字模型上的位置处添加或修改虚拟填充物，生成所述牙弓的第二修改后的数字模型，并且基于所述牙弓的第二修改后的数字模型来生成所述对准器的修改后的数字模型。
108.根据权利要求95所述的方法，还包括：
确定用于制造所述对准器的材料的材料性质信息，其中，至少使用所述第一数字模型、所述材料性质信息和施加在所述区域处以从患者牙弓移取对准器的负荷来执行从患者牙弓移取对准器的模拟。
109.一种计算装置，包括：
数据存储器，用于至少存储表示患者牙弓的对准器的第一数字模型，其中，所述对准器包括多个牙齿容纳腔，其中，所述牙弓包括多个牙齿结构，并且其中，所述多个牙齿容纳腔中的每一个被配置为适配在所述多个牙齿结构中的一个上；以及
处理装置，可操作地耦合到所述数据存储器，所述处理装置用于：
从所述数据存储器中至少收集所述第一数字模型；
模拟对所述对准器的渐进式损坏，以确定对所述对准器的一个或多个区域中的每一个的损坏总量，其中，模拟所述对准器的区域的渐进式损坏，包括：
至少使用所述第一数字模型来模拟所述对准器上的一系列的多个负荷；
对于所述对准器上的所述多个负荷中的负荷的每个模拟，确定对所述对准器的区域的损坏量；以及
在所述对准器上的负荷的每次模拟之后，基于对所述对准器的区域的损坏量来更新所述第一数字模型；
基于对所述对准器的所述一个或多个区域中的每一个的损坏总量，确定所述对准器的所述一个或多个区域中的至少一个区域是否满足损坏标准；以及
响应于确定是否满足所述损坏标准，确定是否对所述对准器实施一个或多个校正措施。
110.根据权利要求109所述的计算装置，其中，模拟所述对准器上的一系列的所述多个负荷，包括至少使用所述第一数字模型来模拟以下中的至少一项：a)所述对准器从患者牙弓的一次或多次移取；b)所述对准器向患者牙弓上的一次或多次放置，或c)所述对准器上的一个或多个咀嚼负荷。
111.根据权利要求110所述的计算装置，其中，所述处理装置还用于：
收集表示患者牙弓的第二数字模型；以及
使用所述第一数字模型和所述第二数字模型来模拟所述对准器与牙弓的相互作用；
其中，使用所述第一数字模型和所述第二数字模型来执行从患者牙弓移取对准器的模拟。
112.根据权利要求110所述的计算装置，其中，所述对准器的第一数字模型还包括多个邻间区域，其中，所述多个邻间区域中的每个邻间区域将所述多个牙齿容纳腔中的牙齿容纳腔与所述多个牙齿容纳腔中的相邻牙齿容纳腔间隔开，并且其中，模拟所述对准器从牙弓的移取，包括：
分析所述对准器的所述多个邻间区域中的一个或多个邻间区域，其中，分析所述多个邻间区域中的邻间区域包括模拟所述邻间区域周围的负荷的施加。
113.根据权利要求110所述的计算装置，其中，所述处理装置还用于：
收集表示患者牙弓的第二数字模型；以及
收集表示患者的相对牙弓的第三数字模型；
其中，模拟所述对准器上的一个或多个咀嚼负荷中的咀嚼负荷，包括：
将咀嚼负荷施加到所述第三数字模型上的一个或多个点，以在所述牙弓的第二数字模型和相对牙弓的第三数字模型之间压缩所述对准器的第一数字模型；以及
测量所述牙弓的区域的应变。
114.根据权利要求109所述的计算装置，其中，确定对所述对准器的区域的损坏量，包括：
确定所述对准器的区域处的应变；以及
确定表示所述区域处的弹性应变的第一应变部分和表示所述区域处的塑性应变的第二应变部分，其中，所述区域处的塑性应变量对应于所述区域处的损坏量。
115.根据权利要求114所述的计算装置，其中，基于对所述对准器的区域的损坏量来更新所述第一数字模型，包括：将所述区域处的塑性应变量添加到所述对准器的第一数字模型，其中，所述区域处的损坏总量对应于来自所述对准器上的所述多个负荷的模拟的所述区域处的塑性应变累积量。
116.根据权利要求115所述的计算装置，其中，确定所述至少一个区域是否满足所述损坏标准，包括：确定所述至少一个区域处的塑性应变累积量是否超过塑性应变阈值。
117.根据权利要求109所述的计算装置，其中，所述处理装置还用于：
响应于确定所述至少一个区域满足所述损坏标准，确定所述至少一个区域包括可能的损坏点；以及
对所述对准器实施一个或多个校正措施。
118.一种包括指令的非暂时性计算机可读介质，所述指令在由处理装置执行时，使所述处理装置执行包括以下各项的操作：
至少收集表示患者牙弓的对准器的第一数字模型，其中，所述对准器包括多个牙齿容纳腔，其中，所述牙弓包括多个牙齿结构，并且其中，所述多个牙齿容纳腔中的每一个被配置为适配在所述多个牙齿结构中的一个上；
模拟对所述对准器的渐进式损坏，以确定对所述对准器的一个或多个区域中的每一个的损坏总量，其中，模拟所述对准器的区域的渐进式损坏，包括：
至少使用所述第一数字模型来模拟所述对准器上的一系列的多个负荷；
对于所述对准器上的所述多个负荷中的负荷的每个模拟，确定对所述对准器的区域的损坏量；以及
在所述对准器上的负荷的每次模拟之后，基于对所述对准器的区域的损坏量来更新所述第一数字模型；
基于对所述对准器的所述一个或多个区域中的每一个的损坏总量，确定所述对准器的所述一个或多个区域中的至少一个区域是否满足损坏标准；以及
响应于确定是否满足所述损坏标准，确定是否对所述对准器实施一个或多个校正措施。
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