CN113208751A - 壳状矫治器及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本申请的一方面提供了一种壳状矫治器制作方法，包括：获取表示第一壳状矫治器的第一三维数字模型；利用计算机，基于所述第一三维数字模型，计算佩戴所述第一壳状矫治器时的支抗分布；根据所述计算的结果以及预先设定的支抗分布要求，修改所述第一三维数字模型的侧壁的局部厚度，得到第二三维数字模型；以及利用3D打印技术，基于所述第二三维数字模型，制作第二壳状矫治器。

Description

壳状矫治器及其制作方法
技术领域
本申请总体上涉及壳状矫治器及其制作方法，尤其是关于能够使支抗力合理分布的壳状矫治器及其制作方法。
背景技术
由于美观、便捷以及利于清洁等优点，基于高分子材料的壳状矫治器越来越受欢迎。
当前，壳状矫治器一般是以热压膜成型工艺制作获得，由于该工艺本身的特点，制作得到的壳状矫治器各部分厚度基本一致。本申请的发明人经过大量研究发现，在一些情况下，佩戴这样的壳状矫治器，可能使得支抗力的分布不合理，从而可能导致矫治达不到期望的效果，支抗无法得到充分利用，以及支抗牙周边组织受到损伤等严重的后果。
鉴于以上，有必要开发一种新的壳状矫治器及其制作方法。
发明内容
本申请的一方面提供了一种壳状矫治器，为一体的壳状，形成容纳牙齿的空腔，该空腔的几何形态使得所述壳状矫治器能够利用变形产生的回弹力把牙齿从第一布局重新定位到第二布局，其中，所述第二布局不同于所述第一布局，其特征在于，所述壳状矫治器侧壁的厚度分布如此配置，使得所述壳状矫治器佩戴于处于所述第一布局下的牙齿上时，支抗分布符合预先设定的要求。
在一些实施方式中，所述壳状矫治器与第一支抗牙相对应的部分的侧壁的厚度大于所述壳状矫治器的平均厚度，以提高所述第一支抗牙承受的支抗力。
在一些实施方式中，所述壳状矫治器与所述第一支抗牙相对应的部分包括包裹所述第一支抗牙的部分。
在一些实施方式中，所述壳状矫治器与所述第一支抗牙相对应的部分还包括包裹所述第一支抗牙与邻牙连接处的部分，其中，所述邻牙是接收所述支抗的移动牙方向的邻牙。
在一些实施方式中，所述壳状矫治器对应与第一移动牙相邻的多颗连续的支抗牙的部分的侧壁的厚度自多颗连续的支抗牙中最靠近所述第一移动牙的一颗处至所述多颗支抗牙最远离所述第一移动牙的一颗处逐渐增加，使得对所述第一移动牙的支抗在所述多颗连续的支抗牙之间更均匀地分配。
在一些实施方式中，所述侧壁包括唇颊侧侧壁和舌侧侧壁至少之一。
本申请的又一方面提供了一种壳状矫治器制作方法，包括：获取表示第一壳状矫治器的第一三维数字模型；利用计算机，基于所述第一三维数字模型，计算佩戴所述第一壳状矫治器时的支抗分布；根据所述计算的结果以及预先设定的支抗分布要求，修改所述第一三维数字模型的侧壁的局部厚度，得到第二三维数字模型；以及利用3D打印技术，基于所述第二三维数字模型，制作第二壳状矫治器。
在一些实施方式中，所述第一三维数字模型厚度均匀。
在一些实施方式中，所述第二壳状矫治器，为一体的壳状，形成容纳牙齿的空腔，该空腔的几何形态使得所述壳状矫治器能够利用变形产生的回弹力把牙齿从第一布局重新定位到第二布局。
在一些实施方式中，所述侧壁包括唇颊侧侧壁和舌侧侧壁的至少之一。
在一些实施方式中，所述第一三维数字模型和所述第二三维数字模型可以是参数化三维数字模型。
在一些实施方式中，所述参数化三维数字模型可以是参数化壳单元模型。
在一些实施方式中，所述参数化三维数字模型同时以几何数据和参数化描述表达几何形态。
在一些实施方式中，所述几何参数可以包括厚度，所述第二三维数字模型可以通过修改所述第一三维数字模型的厚度参数而得到。
在一些实施方式中，所述的壳状矫治器制作方法还可以包括：基于所述第二三维数字模型产生3D打印数字文件；以及利用所述3D打印数字文件控制3D打印设备制作所述壳状矫治器。
在一些实施方式中，所述3D打印数字文件可以是STL文件。
在一些实施方式中，所述计算可以是基于有限元分析。
附图说明
通过下面说明书和所附的权利要求书并与附图结合，将会更加充分地清楚理解本申请内容的上述和其他特征。应当理解，这些附图仅描绘了本申请内容的若干实施方式，因此不应认为是对本申请内容范围的限定，通过采用附图，本申请内容将会得到更加明确和详细地说明。
图1为本申请一个实施例中的壳状矫治器制作方法的示意性流程图；
图1A为本申请一个实施例中基于牙齿的三维数字模型产生壳状矫治器的参数化三维数字模型的示意性流程图；
图2示意性地展示了本申请一个实施例中的通过增加局部厚度实现局部支抗加强的壳状矫治器；
图3示意性地展示了本申请一个实施例中的通过厚度渐变实现支抗均匀分布的壳状矫治器；及
图4示意性地展示了本申请一个实施例中牙齿在近远中方向和颊舌方向所承受的壳状矫治器的作用力值与壳状矫治器截面积之间的关系。
具体实施方式
在下面的详细描述中，参考了构成其一部分的附图。在附图中，类似的符号通常表示类似的组成部分，除非上下文另有说明。详细描述、附图和权利要求书中描述的例示说明性实施方式不意在限定。在不偏离本文所述的主题的精神或范围的情况下，可以采用其他实施方式，并且可以做出其他变化。应该很容易理解，可以对本文中一般性描述的、在附图中图解说明的本申请内容的各个方面进行多种不同构成的配置、替换、组合，设计，而所有这些都在明确设想之中，并构成本申请内容的一部分。
本申请的发明人经过大量研究发现，利用传统的壳状矫治器(各部分厚度基本一致)进行牙科正畸治疗时，在很多情况下，越靠近移动牙的支抗牙，其所承受的支抗力越大。假设壳状矫治器为绝对刚性，其能够施加给每颗牙齿的力无限大，在这种情况下，大部分支抗力将作用于移动牙的邻牙。然而，现实中的壳状矫治器是弹性的，受力发生变形，降低了其能够施加/传递给发生变形处的牙齿的力的最大值。壳状矫治器包裹移动牙的邻牙的部分(包括与支抗力来源方向的邻牙的连接部分)受力发生变形，向该邻牙施加其能够施加的最大支抗力(与其发生变形而产生的回弹力相当)，剩余的支抗力将沿着牙列继续向远处传递。在本申请的启示下，可以理解，牙齿承受的支抗力与壳状矫治器包裹它的部分(包括与靠移动牙方向的邻牙的连接部分)的刚度相关，刚度越大，该部分能够施加给该牙齿的支抗力越大。而壳状矫治器的刚度又与其厚度相关，在材料和结构相同的前提下，厚度越大，刚度越大。
在一些情况下，牙科正畸治疗极为复杂，例如，有的牙齿不应承受特定方向的支抗力，有的牙齿由于本身的问题所能承受的支抗力小于同类牙等等。为了解决这些问题，在设计传统壳状矫治器时，不得不作出一些妥协(例如，降低移动牙齿的步长，减少同时移动的牙齿的数量等)，这极大影响了正畸治疗的效率。
再者，传统壳状矫治器无法对支抗分布(支抗力在牙列中不同牙齿上的分布情况)进行控制，这限制了对支抗的充分利用(例如，支抗力无法有效传递到支抗承受能力较大的牙齿，如磨牙，在一些情况下，只能降低移动牙齿的步长，以降低施加于移动牙的邻牙上的支抗力，从而防止损伤其牙周组织)，进而限制了正畸治疗的效率。
对于壳状矫治器的设计，希望达到的理想的支抗分布是：不应承受支抗力的牙齿不承受支抗力，以及根据支抗牙承受支抗力的能力分配支抗力。
本申请的发明人经过大量研究，开发出了一种壳状矫治器，通过控制壳状矫治器的局部厚度，控制支抗力的分布，使其与传统的厚度均匀的壳状矫治器相比较，支抗分布更接近理想状况。
壳状矫治器为一体的壳状，形成容纳牙齿的空腔，该空腔的几何形态使得它能够利用变形产生的弹力将牙齿从第一布局重新定位到第二布局。
请参图1，为本申请一个实施例中基于3D打印技术的壳状矫治器制作方法100的示意性流程图。
在101中，基于牙齿的三维数字模型产生壳状矫治器的参数化三维数字模型。
在一个实施例中，牙齿的三维数字模型是非参数化三维数字模型。
非参数化三维数字模型仅以几何数据表达几何形态，不具有对几何特征的参数化描述。例如，非参数化三维数字模型一般以顶点、面片、法向量等几何数据来表达几何形态，以STL(Stereolithography)文件为例，其几何数据包括每个三角面片的顶点，以及所有顶点在世界坐标系中的坐标值。
参数化三维数字模型同时以几何数据和参数化描述来表达几何形态。参数化三维数字模型中的几何参数可以包括可变参数和不变参数。几何参数的例子包括厚度、曲率、半径、位置关系等。
对非参数化三维数字模型的几何形态的修改，只能通过直接修改几何数据来实现，无法直观地、精确地控制几何特征(例如，厚度、曲率、半径等)，这使得对三维数字模型的几何形态有目标性的修改(例如，获得特定的厚度、曲率、半径等)变得非常困难。相对而言，由于参数化三维数字模型不仅包含几何数据，还包含描述几何特征的参数，因此，对参数化三维数字模型的修改，可以通过修改相应的参数，而直观地、精确地获得目标几何形态，这使得对三维数字模型几何形态的控制变得非常便捷、直观以及精确。
请参图1A，为本申请一个实施例中101的示意性流程图。
在1011中，获取牙齿的三维数字模型。
在一个实施例中，牙齿的三维数字模型可以是处于对应矫治步的目标布局的牙列(例如，上颌牙列或下颌牙列)的三维数字模型。由于壳状矫治器是利用变形产生的弹力重新定位牙齿，通常，重新定位实际达到的牙齿布局与目标布局之间存在微小的差距。
利用壳状矫治器进行牙科正畸治疗，通常需要把矫治分成多个逐次的矫治步(例如，20～40个逐次的矫治步)，每一矫治步对应一个壳状矫治器，用于把牙齿从该矫治步的初始布局重新定位到该矫治步的目标布局。
在一个实施例中，可以基于对应矫治步的目标布局下的牙列的三维数字模型制作壳状矫治器。
在一个实施例中，可以基于正畸治疗之前原始布局下的牙列的三维数字模型，产生一系列逐次的矫治步的目标布局。
在一个实施例中，可以通过直接扫描患者的牙颌，以获取原始布局下的牙列的三维数字模型。在又一实施例中，可以通过扫描患者牙颌的实体模型，例如石膏模型，以获取原始布局下的牙列的三维数字模型。在又一实施例中，可以通过扫描患者牙颌的咬模，以获取原始布局下的牙列的三维数字模型。
在一个实施例中，在获得原始布局下的牙列的三维数字模型后，可以将其进行分割，使得该三维数字模型中各牙齿之间相互独立，从而能够单独移动每颗牙齿。
在一个实施例中，可以基于原始布局和期望布局产生一系列逐次的中间布局，即一系列逐次的矫治步的目标布局。
在一个实施例中，可基于经分割的原始布局下的牙列的三维数字模型，获得期望布局下的牙列的三维数字模型。在一个实施例中，可人工操作经分割的原始布局下的牙列的三维数字模型，将各牙齿移动到期望的位置，获得期望布局下的牙列的三维数字模型。在又一实施例中，可利用计算机，基于经分割的原始布局下的牙列的三维数字模型，自动将各牙齿移动到期望的位置，获得期望布局下的牙列的三维数字模型。
在一个实施例中，在获得原始布局和期望布局后，可以基于两者进行插值计算，获得一系列逐次的矫治步的目标布局。
在又一实施例中，可以手动操作原始布局下的牙列的三维数字模型，直接获得一系列逐次的矫治步的目标布局。
在又一实施例中，可以利用计算机，采用特定的方法(例如，空间搜索法)，基于原始布局下的牙列的三维数字模型，自动产生一系列逐次的矫治步的目标布局。
牙齿的三维数字模型较常用的格式是STL模型(或STL文件)，下文均以采用STL格式的牙齿的三维数字模型为例对本申请的各实施例进行说明。STL文件格式是由3DSYSTEMS公司于1988年制定的接口协议，是一种为快速原型制造技术服务的三维图形文件格式。STL文件由多个三角形面片的定义组成，每个三角形面片的定义包括三角形各个顶点的三维坐标及三角形面片的法矢量。STL模型实质上是由封闭的表面围成的三维形体，其不具有厚度定义。
在1013中，基于牙齿的三维数字模型产生壳状矫治器的非参数化三维数字模型。
在一个实施例中，牙齿的三维数字模型可以是牙颌的三维数字模型去除牙龈部分后仅保留牙冠部分的三维数字模型。
在一个实施例中，可以对牙齿的三维数字模型进行包裹操作，产生包裹牙齿三维数字模型的第一三维数字模型，将该第一三维数字模型的表面与牙冠对应的部分作为壳状矫治器三维数字模型的内表面。然后，基于第一三维数字模型沿法向外扩预定距离(即设定的壳状矫治器的厚度)，得到第二三维数字模型。接着，联合第一三维数字模型和第二三维数字模型的表面，产生第三三维数字模型，作为壳状矫治器三维数字模型。在一个实施例中，壳状矫治器三维数字模型可以是STL模型。
在1015中，将壳状矫治器的非参数化三维数字模型转换为参数化三维数字模型。
在一个实施例中，参数化三维数字模型可以采用IGES(Initial GraphicsExchange Specification)或STEP(Standard for the Exchange of Product ModelData)格式。
在一个实施例中，壳状矫治器的参数化模型可以是参数化壳单元模型。
在有限元分析中，有两种常用的模型，一种是实体单元模型，另一种是壳单元模型。对于薄壁结构的有限元分析，采用壳单元模型可以比较容易地收敛到一个稳定解。由于壳状矫治器也是薄壁结构，在产生壳状矫治器的参数化模型时，可以借鉴有限元分析中的壳单元模型，同时可以赋予其厚度参数，这样可以方便控制壳状矫治器各部分的厚度。
在一个实施例中，可以利用Geomagic、HyperMesh、3-matic等软件，基于壳状矫治器的STL模型生成IGES或STEP格式的具有厚度参数的参数化壳单元模型。
在又一实施例中，可以利用HyperMesh、LSTC、Abaqus或Ansys等CAE软件，直接对壳状矫治器的STL模型进行编辑，改变其数据结构并赋予其包括厚度在内的参数，得到参数化壳单元模型。
在又一实施例中，可以基于壳状矫治器的STL模型的点云数据，直接生成壳状矫治器的参数化壳单元模型。
在本申请的启示下，可以理解，除了以上提及的壳单元参数化模型之外，还可以采用其他适用的参数化三维数字模型，此处不再穷举。
在103中，检验壳状矫治器的参数化三维数字模型。
在一个实施例中，可以利用计算机，基于壳状矫治器的参数化三维数字模型以及对应的牙齿的三维数字模型，计算佩戴该壳状矫治器时的支抗分布，并基于计算获得的支抗分布判断该壳状矫治器的参数化三维数字模型是否合格。在本申请的启示下，可以理解，针对不同的病例，可以设定不同的支抗分布要求。
在一个实施例中，可以采用有限元分析法检验壳状矫治器的参数化三维数字模型。
在一个实施例中，可以先基于壳状矫治器的参数化三维数字模型和牙颌的三维数字模型，分别生成壳状矫治器和牙颌的有限元模型。然后，可以在有限元仿真环境下，把壳状矫治器的有限元模型佩戴到牙颌的有限元模型上(可以设定牙齿为刚性元件，即静止不动)，基于各牙齿所承受的支抗力和预先设定的支抗分布要求，判断壳状矫治器的参数化三维数字模型是否合格。
利用有限元分析对壳状矫治器进行检验的具体方法可参考无锡时代天使医疗器械科技有限公司于2017年3月7日申请的中国专利申请第201710130613.0号《基于热压膜成型技术的壳状牙科器械制作工艺的验证方法》，于2017年3月7日申请的中国专利申请第201710130668.1号《基于热压膜成型技术的壳状牙科器械制作工艺的验证方法》，于2017年1月26日申请的中国专利申请第201710057418.X号《基于计算机有限元分析的壳状牙科器械的检验方法》，于2017年1月26日申请的中国专利申请第201710057403.3号《基于计算机有限元分析的壳状牙科器械的附件的检验方法》，以及于2017年4月27日申请的中国专利申请第201710286619.7号《计算机辅助牙科正畸矫治器械的检验方法》。
在本申请的启示下，可以理解，除了以上所述的有限元方法，还可以采用简化的数值模型、有限体积法(Finite Volume Method)、有限差分法(Finite Difference Method)、区域分解法、有限点法、边界元法等方法对壳状矫治器的三维数字模型进行检验。
如果检验结果显示参数化三维数字模型所代表的壳状矫治器合格，那么跳至107，否则跳至105。
在105中，根据检验结果修改壳状矫治器的参数化三维数字模型的局部厚度。
下面以两个简单的例子说明如何通过控制壳状矫治器的局部厚度而控制支抗分布。
在一个例子中，希望一颗移动牙的支抗主要由该移动牙的两颗邻牙承担，以降低支抗力对其他牙齿的影响。如果检测发现由于壳状矫治器壁厚较薄，使得该两颗邻牙所承受的支抗力不够，那么可以根据具体情况，增加壳状矫治器包裹该两邻牙的部分一侧或者两侧的侧壁壁厚。
请参图2，示意性地展示了本申请一个实施例中的通过增加局部厚度实现局部支抗加强的壳状矫治器。
壳状矫治器201包裹牙齿203、205以及207，其中，牙齿205是移动牙，牙齿203和207是支抗牙。为使得牙齿203和207能够承受更多对牙齿205的支抗，可以分别增加壳状矫治器201包裹牙齿203和207的部分唇颊侧的侧壁的壁厚至虚线209和211处。
在一个例子中，希望一颗移动牙的支抗在其一侧几颗依次邻接的牙齿间较为均匀地分布，可以自该移动牙至这几颗牙中离移动牙最远的一颗，使得壳状矫治器的一侧或两侧侧壁的厚度逐渐增加。
请参图3，示意性地展示了本申请一个实施例中的通过厚度渐变实现支抗均匀分布的壳状矫治器。
壳状矫治器301包裹依次邻接的牙齿303、305、307以及309，其中，牙齿303为移动牙，牙齿305、307以及309为支抗牙。壳状矫治器301唇颊侧侧壁的厚度自牙齿303的位置到牙齿309的位置逐渐变厚，以使得牙齿303的支抗能够在牙齿305、307以及309之间较为均匀地分配。
在本申请的启示下，可以理解，通过控制壳状矫治器壁厚而控制支抗分布，可以仅控制其唇颊侧侧壁的壁厚，可以仅控制其唇侧侧壁的壁厚，也可以同时控制其两侧侧壁的壁厚。
本申请的发明人发现，壳状矫治器施加于牙齿的力与壳状矫治器的截面形态与截面积有直接关系。在壳状矫治器截面形态不发生较大变化的前提下，牙齿在近远中方向和颊舌方向所承受的壳状矫治器的作用力值与壳状矫治器截面积之间的关系可以通过统计学方法获得。请参图4，展示了本申请一个实施例中，在壳状矫治器截面形态不发生较大变化的前提下，牙齿在近远中方向和颊舌方向所承受的壳状矫治器的作用力值与壳状矫治器截面积之间的关系。其中，曲线401表示牙齿在近远中方向所承受的壳状矫治器的作用力值与壳状矫治器截面积之间的关系，曲线403表示牙齿在颊舌方向所承受的壳状矫治器的作用力值与壳状矫治器截面积之间的关系。它能够为壳状矫治器壁厚的量化控制提供指导。
修改完成后，再跳转至103，对经修改的壳状矫治器的参数化三维数字模型进行检验，如此循环，直至得到合格的(即支抗分布符合预先设定的要求)壳状矫治器的参数化三维数字模型。
在107中，基于通过检验的壳状矫治器的参数化三维数字模型产生3D打印数字文件。
目前，较常用的3D打印数字文件有STL和STP格式文件。虽然一些厂商的3D打印设备支持OBJ、BREP、MAX、3DM、3DS、X_T、SKP、SLDPRT、PRT、ASM、F3D、FBX、RVT、WIRE等格式文件，但较为罕见。下面的实施例就以壳单元模型转STL文件为例进行说明。
在一个实施例中，若壳单元为三角形，那么可以利用HyperMesh、LSTC、Abaqus及Ansys等CAE商业软件的前处理软件，通过导入、转化、导出，实现壳单元模型到STL文件的转化。
当参数化模型转化为STL文件之后，表面和曲线被取代并转换成网状，形成一系列的三角形面片和点云数据，代表原型的精确几何含义。
在一个实施例中，在利用STL文件控制3D打印设备执行3D打印之前，可以对其进行检测以及修复，以保证这些三角面片形成一个全封闭的表面。
在本申请的启示下，可以理解，除了可以通过修改壳状矫治器的参数化三维数字模型的局部厚度，实现对壳状矫治器局部厚度的修改之外，还可以通过修改壳状矫治器的非参数化三维数字模型的局部厚度，实现对壳状矫治器局部厚度的修改。
例如，在Geomagic Studio软件环境下，可以对壳状矫治器的STL模型的表面进行膨胀、腐蚀以及平滑等操作。膨胀操作用于使得选定区域的表面向外隆起设定的距离(即使得选定区域的厚度增加)，并且可以设置隆起区域与边缘之间的过渡的平缓程度。腐蚀操作用于使得选定区域的表面内凹设定的距离(即使得选定区域的厚度降低)，同样可以设置内凹区域与边缘之间的过渡的平缓程度。平滑操作用于对选中的区域的表面进行平滑处理，使其更加平缓。
在109中，利用3D打印数字文件控制3D打印设备制作壳状矫治器。
当前，适用于制作壳状矫治器的3D打印设备包括光固化成型(StereoLithography Appearance，SLA)设备(如3D Systems公司所提供的设备)、数字光处理(Digital Light Procession，DLP)设备(如Envision TEC公司所提供的设备)以及聚合物喷射(PolyJet)设备(如Stratasys公司所提供的设备)等。
在获得3D打印数字文件后，就可以利用它控制3D打印设备制作壳状矫治器。
尽管在此公开了本申请的多个方面和实施例，但在本申请的启发下，本申请的其他方面和实施例对于本领域技术人员而言也是显而易见的。在此公开的各个方面和实施例仅用于说明目的，而非限制目的。本申请的保护范围和主旨仅通过后附的权利要求书来确定。
同样，各个图表可以示出所公开的方法和系统的示例性架构或其他配置，其有助于理解可包含在所公开的方法和系统中的特征和功能。要求保护的内容并不限于所示的示例性架构或配置，而所希望的特征可以用各种替代架构和配置来实现。除此之外，对于流程图、功能性描述和方法权利要求，这里所给出的方框顺序不应限于以同样的顺序实施以执行所述功能的各种实施例，除非在上下文中明确指出。
除非另外明确指出，本文中所使用的术语和短语及其变体均应解释为开放式的，而不是限制性的。在一些实例中，诸如“一个或多个”、“至少”、“但不限于”这样的扩展性词汇和短语或者其他类似用语的出现不应理解为在可能没有这种扩展性用语的示例中意图或者需要表示缩窄的情况。

Claims (17)

1.一种壳状矫治器，为一体的壳状，形成容纳牙齿的空腔，该空腔的几何形态使得所述壳状矫治器能够利用变形产生的回弹力把牙齿从第一布局重新定位到第二布局，其中，所述第二布局不同于所述第一布局，其特征在于，所述壳状矫治器侧壁的厚度分布如此配置，使得所述壳状矫治器佩戴于处于所述第一布局下的牙齿上时，支抗分布符合预先设定的要求。
2.如权利要求1所述的壳状矫治器，其特征在于，所述壳状矫治器与第一支抗牙相对应的部分的侧壁的厚度大于所述壳状矫治器的平均厚度，以提高所述第一支抗牙承受的支抗力。
3.如权利要求2所述的壳状矫治器，其特征在于，所述壳状矫治器与所述第一支抗牙相对应的部分包括包裹所述第一支抗牙的部分。
4.如权利要求3所述的壳状矫治器，其特征在于，所述壳状矫治器与所述第一支抗牙相对应的部分还包括包裹所述第一支抗牙与邻牙连接处的部分，其中，所述邻牙是接收所述支抗的移动牙方向的邻牙。
5.如权利要求1所述的壳状矫治器，其特征在于，所述壳状矫治器对应与第一移动牙相邻的多颗连续的支抗牙的部分的侧壁的厚度自多颗连续的支抗牙中最靠近所述第一移动牙的一颗处至所述多颗支抗牙最远离所述第一移动牙的一颗处逐渐增加，使得对所述第一移动牙的支抗在所述多颗连续的支抗牙之间更均匀地分配。
6.如权利要求1所述的壳状矫治器，其特征在于，所述侧壁包括唇颊侧侧壁和舌侧侧壁至少之一。
7.一种壳状矫治器制作方法，包括：
获取表示第一壳状矫治器的第一三维数字模型；
利用计算机，基于所述第一三维数字模型，计算佩戴所述第一壳状矫治器时的支抗分布；
根据所述计算的结果以及预先设定的支抗分布要求，修改所述第一三维数字模型的侧壁的局部厚度，得到第二三维数字模型；以及
利用3D打印技术，基于所述第二三维数字模型，制作第二壳状矫治器。
8.如权利要求7所述的壳状矫治器制作方法，其特征在于，所述第一三维数字模型厚度均匀。
9.如权利要求7所述的壳状矫治器制作方法，其特征在于，所述第二壳状矫治器，为一体的壳状，形成容纳牙齿的空腔，该空腔的几何形态使得所述壳状矫治器能够利用变形产生的回弹力把牙齿从第一布局重新定位到第二布局。
10.如权利要求7所述的壳状矫治器制作方法，其特征在于，所述侧壁包括唇颊侧侧壁和舌侧侧壁的至少之一。
11.如权利要求7所述的壳状矫治器制作方法，其特征在于，所述第一三维数字模型和所述第二三维数字模型是参数化三维数字模型。
12.如权利要求11所述的壳状矫治器制作方法，其特征在于，所述参数化三维数字模型是参数化壳单元模型。
13.如权利要求11所述的壳状矫治器制作方法，其特征在于，所述参数化三维数字模型同时以几何数据和参数化描述表达几何形态。
14.如权利要求13所述的壳状矫治器制作方法，其特征在于，所述几何参数包括厚度，所述第二三维数字模型是通过修改所述第一三维数字模型的厚度参数而得到。
15.如权利要求11所述的壳状矫治器制作方法，其特征在于，它还包括：
基于所述第二三维数字模型产生3D打印数字文件；以及
利用所述3D打印数字文件控制3D打印设备制作所述壳状矫治器。
16.如权利要求15所述的壳状矫治器制作方法，其特征在于，所述3D打印数字文件是STL文件。
17.如权利要求7所述的壳状矫治器制作方法，其特征在于，所述计算是基于有限元分析。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090191502A1 (en) * 2008-01-29 2009-07-30 Align Technology, Inc. Orthodontic repositioning appliances having improved geometry, methods and systems
EP2581062A2 (en) * 2011-10-12 2013-04-17 Ormco Corporation Direct manufacture of an orthodontic aligner
CN105310786A (zh) * 2014-07-04 2016-02-10 上海时代天使医疗器械有限公司 复合型牙齿矫治系统及其制造方法
CN109199611A (zh) * 2018-11-02 2019-01-15 青岛达芬奇科技有限公司 一种自定义牙套及制备方法
CN109820609A (zh) * 2019-03-04 2019-05-31 上海正雅齿科科技股份有限公司 一种隐形矫治器、其制备方法及重新排列牙齿的方法
CN110101469A (zh) * 2019-06-17 2019-08-09 河北科技大学 一种变厚度的隐形矫治器的设计方法
CN110192923A (zh) * 2018-02-27 2019-09-03 无锡时代天使医疗器械科技有限公司 壳状矫治器及其制作方法
CN209884371U (zh) * 2018-11-14 2020-01-03 该美生物科技（上海）有限公司 一种隐形矫治器

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090191502A1 (en) * 2008-01-29 2009-07-30 Align Technology, Inc. Orthodontic repositioning appliances having improved geometry, methods and systems
EP2581062A2 (en) * 2011-10-12 2013-04-17 Ormco Corporation Direct manufacture of an orthodontic aligner
CN105310786A (zh) * 2014-07-04 2016-02-10 上海时代天使医疗器械有限公司 复合型牙齿矫治系统及其制造方法
CN110192923A (zh) * 2018-02-27 2019-09-03 无锡时代天使医疗器械科技有限公司 壳状矫治器及其制作方法
CN109199611A (zh) * 2018-11-02 2019-01-15 青岛达芬奇科技有限公司 一种自定义牙套及制备方法
CN209884371U (zh) * 2018-11-14 2020-01-03 该美生物科技（上海）有限公司 一种隐形矫治器
CN109820609A (zh) * 2019-03-04 2019-05-31 上海正雅齿科科技股份有限公司 一种隐形矫治器、其制备方法及重新排列牙齿的方法
CN110101469A (zh) * 2019-06-17 2019-08-09 河北科技大学 一种变厚度的隐形矫治器的设计方法

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