CN114080197A - 牙科矫正器及相关制造方法 - Google Patents
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Abstract
公开了正畸矫正器及其制造方法。制造矫正器可包括获得与患者牙齿的原始牙齿排列(OTA)相关的位置数据，获得与患者牙齿的期望的最终牙齿排列(FTA)相对应的数据，以及确定OTA数据和FTA数据之间的位移。基于确定的位移，确定正畸矫正器的配置。矫正器包括被配置为邻近牙齿定位的锚固件，以及多个臂，每个臂从锚固件延伸远离并联接到锚固件，这些臂被配置为固定到患者牙齿上。当矫正器被安装时，臂将各个牙齿从OTA推向FTA。
Description
相关申请
本申请要求2019年5月2日提交的第62/842,391号美国临时申请的优先权，其公开内容通过引用完整并入本申请。
本申请还与以下申请相关，每项申请均通过引用完整并入本申请：于2020年1月1日提交的第62/956,290号美国临时专利申请；于2020年5月2日提交的美国专利申请第16/865,323号，标题为牙科矫正器、系统和方法；于2020年5月2日提交的国际专利申请号为PCT/US20/31211，标题为牙科矫正器、系统和方法；于2020年5月2日提交的美国专利申请第15/929,443号，标题为牙科矫正器及相关系统和使用方法；于2020年5月2日提交的美国专利申请第15/929,444号，标题为牙科矫正器及相关系统和使用方法；以及于2020年5月2日提交的国际申请号PCT/US20/70017，标题为牙科矫正器和相关系统及使用方法。
技术领域
本申请涉及正畸学(orthodontics)领域，更具体地，涉及用于设计和制造正畸矫正器(orthodontic appliances)的装置、系统和方法。
背景技术
正畸学的一个常见的目标是将患者牙齿移动到牙齿功能最佳且美观的位置。为了移动牙齿，正畸医生(arthodontist)首先获取患者牙齿的多个扫描(scan)和/或印模(impression)，以确定牙齿的初始位置和理想的最终位置之间的一系列矫正路径。然后，正畸医生使患者安装两种主要矫正器类型中的一种：牙套(brace)或校准器(aligner)。
传统的牙套由托槽(bracket)和横跨牙齿前侧布置的弓丝(archwire)组成，用弹性带(elastic tie)或结扎丝(ligature wire)将弓丝固定至托槽。在某些情况下，可使用自锁托槽代替带或丝。弓丝的形状和刚度以及弓丝与托槽的相互作用决定了施加至牙齿的力，从而决定了牙齿移动的方向和程度。为了在牙齿上施加所需的力，正畸医生经常手动弯曲弓丝。正畸医生通过定期就医来监控患者的治疗进度，在定期就医期间，正畸医生目视评估治疗进度，并手动调整弓丝(诸如进行新的弯曲)和/或更换或重新定位托槽。调整过程对患者来说既耗时又乏味，而且往往会在就医后几天内导致患者不适。此外，牙套在美学上并不美观，并且使刷牙、使用牙线和其他牙齿卫生程序变得困难。
校准器包括透明、可拆卸的聚合物壳体，其具有用于接收和重新定位牙齿以产生最终牙齿排列的腔体。被称为“隐形牙套”的校准器为患者提供了明显优于牙套的美学效果。校准器不需要正畸医生弯曲丝或重新定位托槽，通常比牙套更舒适。然而，与牙套不同，校准器不能有效地治疗所有的咬合不正。使用校准器可能难以或不可能实现某些牙齿重新定位步骤(诸如萌出(extrusion)、平移和某些旋转)。此外，由于校准器是可拆卸的，治疗的成功与否在很大程度上取决于患者的依从性，这可能是不可预测和不一致的。
舌侧牙套是校准器和传统(颊侧)牙套的替代品，近年来越来越流行。现有舌侧牙套的两个例子是IncognitoTM矫正器系统(3M美国)和
(美国加利福尼亚州欧文市斯威夫特卫生系统公司(Swift Health Systems))，每一者都包括托槽和放置在牙齿的舌侧或舌头侧的弓丝。与传统牙套相比，舌侧牙套几乎是隐形的，而且，与校准器不同，舌侧牙套固定在患者牙齿上并迫使患者依从。然而，这些现有的舌侧技术也有一些缺点。最值得注意的是，传统的舌侧矫正器仍然依赖于托槽弓丝系统来移动牙齿，因此需要多次复诊和痛苦的调整。例如，舌侧技术具有相对较短的内部托槽间距，这通常使弓丝的柔度更硬。因此，整个舌侧校准器对弓丝调整更敏感，给患者带来更多疼痛。此外，矫正器的舌侧面会刺激舌头，影响说话，并且使矫正器难以清洁。
因此，需要改进正畸矫正器。
发明内容
根据以下描述的各个方面，包括参考图1A-18，来说明主题技术。为了方便起见，将主题技术的各个方面的示例描述为编号的条(1、2、3等)。这些作为示例提供，并不限制本主题技术。
第1条一种制造正畸矫正器的方法，包括：
获取与患者牙齿的原始牙齿排列(OTA)相对应的数据，
获取与患者牙齿的期望的最终牙齿排列(FTA)相对应的数据；
确定OTA数据和FTA数据之间的位移；
基于确定的位移，确定正畸矫正器的配置，包括：
锚固件，其被配置成位于患者牙齿附近；和
多个臂，每个臂远离锚固件延伸并联接到锚固件，这些臂被配置为固定至患者牙齿，
其中，当矫正器被安装时，臂将患者的各个牙齿从OTA推向FTA。
第2条根据本文中任一条的方法，其中确定正畸矫正器的配置包括应用计算机辅助算法来输入数据，以生成对应于正畸矫正器的配置的输出数据，输入数据包括OTA数据和FTA数据之间的位移。
第3条根据本文中任一条的方法，其中确定正畸矫正器的配置包括应用计算机辅助算法来输入数据，以生成对应于正畸矫正器的配置的输出数据，输入数据包括牙周膜(aperiodontal ligament)的表面或一个或多个牙齿的牙根面积(area)。
第4条根据本文中任一条的方法，其中确定正畸矫正器的配置包括应用计算机辅助算法来输入数据，以生成对应于正畸矫正器的配置的输出数据，输入数据包括患者的骨密度。
第5条根据本文中任一条的方法，其中确定正畸矫正器的配置包括应用计算机辅助算法来输入数据，以生成对应于正畸矫正器的配置的输出数据，输入数据包括从患者的唾液、龈沟液、血液、尿液或粘膜中获得的一个或多个生物决定因素(biologicaldeterminants)。
第6条根据本文中任一条的方法，其中确定正畸矫正器的配置包括应用计算机辅助算法来输入数据，以生成对应于正畸矫正器的配置的输出数据，输入数据包括患者的性别。
第7条根据本文中任一条的方法，其中确定正畸矫正器的配置包括应用计算机辅助算法来输入数据，以生成对应于正畸矫正器的配置的输出数据，输入数据包括患者的种族(ethnicity，人种)。
第8条根据本文中任一条的方法，其中确定正畸矫正器的配置包括应用计算机辅助算法来输入数据，以生成对应于正畸矫正器的配置的输出数据，输入数据包括患者的年龄。
第9条根据本文中任一条的方法，其中确定正畸矫正器的配置包括应用计算机辅助算法来输入数据，以生成对应于正畸矫正器的配置的输出数据，输入数据包括要安装矫正器的颚(jaw)。
第10条根据本文中任一条的方法，其中确定正畸矫正器的配置包括应用计算机辅助算法来输入数据，以生成对应于正畸矫正器的配置的输出数据，输入数据包括要安装矫正器的牙齿的数量。
第11条根据本文中任一条的方法，其中确定正畸矫正器的配置包括应用计算机辅助算法来输入数据，以生成对应于正畸矫正器的配置的输出数据，输入数据包括待移动的牙齿附近的骨骼和组织(嘴唇、舌头和/或牙龈)的机械性能(mechanical property)。
第12条根据本文中任一条的方法，其中确定正畸矫正器的配置包括应用计算机辅助算法来输入数据，以生成对应于正畸矫正器的配置的输出数据，输出数据包括一个或多个臂的设计。
第13条根据本文中任一条的方法，其中确定正畸矫正器的配置包括应用计算机辅助算法来输入数据，以生成对应于正畸矫正器的配置的输出数据，输出数据包括多个臂中一个或多个臂的宽度。
第14条根据本文中任一条的方法，其中确定正畸矫正器的配置包括应用计算机辅助算法来输入数据，以生成对应于正畸矫正器的配置的输出数据，输出数据包括矫正器的厚度尺寸(dimension，维度)。
第15条根据本文中任一条的方法，其中确定正畸矫正器的配置包括应用计算机辅助算法来输入数据，以生成对应于正畸矫正器的配置的输出数据，输出数据包括多个臂中一个或多个臂的机械性能。
第16条根据本文中任一条的方法，其中确定正畸矫正器的配置包括应用计算机辅助算法来输入数据，以生成对应于正畸矫正器的配置的输出数据，输出数据包括锚固件的设计。
第17条根据本文中任一条的方法，其中确定正畸矫正器的配置包括应用计算机辅助算法来输入数据，以生成对应于正畸矫正器的配置的输出数据，输出数据包括锚固件的宽度或厚度。
第18条根据本文中任一条的方法，其中确定正畸矫正器的配置包括应用计算机辅助算法来输入数据，以生成对应于正畸矫正器的配置的输出数据，输出数据包括在矫正器一个或多个段中材料的转换温度。
第19条根据本文中任一条的方法，其中确定正畸矫正器的配置包括应用计算机辅助算法来输入数据，以生成对应于正畸矫正器的配置的输出数据，输出数据包括多个臂和锚固件之间的连接位置。
第20条根据本文中任一条的方法，其中获取OTA数据包括对患者牙齿进行成像。
第21条根据本文中任一条的方法，其中获取OTA数据包括接收患者牙齿的图像数据。
第22条根据本文中任一条的方法，其中获取FTA数据包括从一个或多个远程计算装置接收FTA数据。
第23条根据本文中任一条的方法，其中获取FTA数据包括将牙齿位置从OTA操纵到第二排列，并基于第二排列生成FTA数据。
第24条根据本文中任一条的方法，其中确定位移包括沿六个自由度确定位移。
第25条根据本文中任一条的方法，其中确定位移包括沿咬合牙龈轴线、颊舌轴线或近中远中轴线中至少之一确定纵向位移。
第26条根据本文中任一条的方法，其中确定位移包括沿咬合牙龈轴线、颊舌轴线或近中远中轴线中至少之一确定旋转位移。
第27条根据本文中任一条的方法，其中确定位移包括确定患者牙齿中的每个牙齿的平移。
第28条根据本文中任一条的方法，其中确定位移包括确定患者每个牙齿牙齿中的每个牙齿的旋转。
第29条根据本文中任一条的方法，还包括为患者牙齿中的每个牙齿确定实现确定位移所需的力。
第30条根据本文中任一条的方法，还包括为患者每个牙齿牙齿中的每个牙齿确定实现确定位移所需的扭矩。
第31条根据本文中任一条的方法，其中每个臂配置为联接到患者牙齿中的不同牙齿。
第32条根据本文中任一条的方法，其中确定正畸矫正器的配置包括为患者每个牙齿牙齿中的每个牙齿选择臂配置，所述臂被配置为用于施加所需的力和/或扭矩，以实现相应牙齿的确定位移。
第33条根据本文中任一条的方法，其中确定正畸矫正器的配置包括确定多个臂中的一个臂的配置，所述臂被配置为实现相应牙齿的确定位移。
第34条根据本文中任一条的方法，其中确定正畸矫正器的配置包括从预先确定的臂设计库中选择臂设计。
第35条根据本文中任一条的方法，其中确定正畸矫正器的配置包括设计每个臂的偏压(biasing)部分，以实现相应牙齿的确定位移。
第36条根据本文中任一条的方法，还包括确定用于实现每个牙齿的确定位移的力和力矩，以及选择一个臂以实现确定的力和力矩。
第37条根据本文中任一条的方法，还包括获取对应于在OTA中患者牙齿位置的位置数据，表示多个固定构件(securing member)配置为附接到患者牙齿的位置。
第38条制造正畸矫正器的方法，包括：
获取矫正器的三维(3D)形状数据；
基于3D形状数据生成平面形状数据；
基于平面形状数据形成基本平面构件；
将构件操纵成3D配置；以及
对处于3D配置的构件进行形状固定。
第39条根据本文中任一条的方法，其中3D形状数据对应于最终牙齿排列(FTA)。
第40条根据本文中任一条的方法，其中3D形状数据至少部分对应于热处理夹具(fixture)的表面。
第41条根据本文中任一条的方法，其中3D形状数据限定(定义，define)一个锚固件和从锚固件延伸远离的多个臂，每个臂配置为联接到患者的至少一颗牙齿。
第42条根据本文中任一条的方法，其中平面形状数据包括长形形状数据。
第43条根据本文中任一条的方法，其中平面形状数据包括2D形状数据。
第44条根据本文中任一条的方法，其中生成平面形状数据包括平坦化(flattening)3D形状数据。
第45条根据本文中任一条的方法，其中生成平面形状数据包括将3D形状数据转换为平面形状数据。
第46条根据本文中任一条的方法，其中形成基本平面构件包括至少部分地基于平面形状数据从材料片(sheet)切割基本平面构件。
第47条根据本文中任一条的方法，其中形成基本平面构件包括从金属片切割基本平面构件。
第48条根据本文中任一条的方法，其中形成基本平面构件包括从镍钛诺(Nitinol)片切割基本平面构件。
第49条根据本文中任一条的方法，其中形成基本平面构件包括从厚度在约0.1mm至约1.0mm之间、约0.2mm至约0.9mm之间、约0.3mm至约0.8mm之间、约0.4mm至约0.7mm之间或约0.5mm的材料片切割构件。
第50条根据本文中任一条的方法，其中形成基本平面构件包括从厚度小于约1.5mm、小于约1.4mm、小于约1.3mm、小于约1.2mm、小于约1.1mm、小于约1.0mm、小于约0.9mm、小于约0.8mm、小于约0.7mm、小于约0.6mm、小于约0.5mm、小于约0.4mm、小于约0.3mm、小于约0.2mm或小于约0.1mm的材料片切割构件。
第51条根据本文中任一条的方法，其中形成基本平面构件包括通过激光切割(laser cutting)、铣削(milling)、电火花线切割(wire electrical dischargemachining)、水力喷射(water jetting)、冲孔(punching)或冲压(stamping)中的至少一种方式从材料片上切割基本平面构件。
第52条根据本文中任一条的方法，其中操纵构件包括弯曲构件。
第53条根据本文中任一条的方法，其中操纵构件包括将构件联接至热处理夹具。
第54条根据本文中任一条的方法，其中操纵构件包括使构件符合热处理夹具的表面。
第55条根据本文第53条或第54条的方法，其中热处理夹具包括与3D配置相对应的表面几何形状。
第56条根据本文第53条至第55条的方法，还包括将构件紧固至热处理夹具。
第57条根据本文第56条的方法，其中紧固包括通过一个或多个长形柔性(flexible)元件将构件固定到热处理夹具。
第58条根据本文中任一条的方法，其中对构件进行形状固定形状固定包括对构件进行热定型(heat-setting)。
第59条根据本文中任一条的方法，其中对构件形状固定进行形状设包括将构件加热至至少200摄氏度。
第60条根据本文第58条或第59条的方法，还包括在加热构件后通过液体淬火或空气冷却对构件进行冷却。
第61条根据本文第58条至第60条的方法，还包括从热处理夹具上移除构件。
第62条根据本文第61条的方法，还包括在将构件从热处理夹具上移除后，对构件进行抛光、电解抛光、电镀(electroplating)、涂布(coating)、超声波清洗或消毒。
第63条根据本文中任一条的方法，进一步包括选择性地使平面构件的至少一部分变薄(thining)。
第64条根据本文第63条的方法，其中选择性变薄包括以下一种或多种：研磨、蚀刻或机加工。
第65条根据本文中任一条的方法，进一步包括选择性地增厚平面构件的至少一部分。
第66条根据本文第65条的方法，其中选择性增厚包括在平面构件的至少一部分上进行3D打印、电镀或薄膜沉积。
第67条一种制造用于正畸矫正器的热处理夹具的方法，该方法包括：
获得与期望牙齿排列期望牙齿排列相对应的最终牙齿排列(FTA)数据；
操纵FTA数据以获得限定热处理夹具的几何形状的夹具数据；以及
至少部分地基于夹具数据制造热处理夹具。
第68条根据本文中任一条的方法，其中FTA数据包括固定构件位置，固定构件配置为在所述固定构件位置处放置在每个牙齿上。
第69条根据第68条的方法，其中固定构件配置为与正畸矫正器的臂配合。
第70条根据本文中任一条的方法，其中FTA数据包括表征牙龈的数据，其中操纵修改后的FTA数据包括改变牙龈的尺寸和/或位置。
第71条根据第70条的方法，其中改变牙龈的尺寸和/或位置包括扩展牙龈。
第72条根据第70条或第71条的方法，其中改变牙龈的尺寸包括至少在舌侧方向扩展牙龈。
第73条根据第70条至第72条中任何一条的方法，其中改变牙龈的尺寸或位置包括将牙龈扩展以下距离：小于约1.5mm、小于约1.4mm、小于约1.3mm、小于约1.2mm、小于约1.1mm、小于约1.0mm、小于约0.9mm，小于约0.8mm、小于约0.7mm、小于约0.6mm、小于约0.5mm、小于约0.4mm、小于约0.3mm、小于约0.2mm或小于约0.1mm。
第74条根据本文中任一条的方法，其中操纵FTA数据包括从FTA数据中移除一个或多个牙齿。
第75条根据本文中任一条的方法，其中操纵FTA数据包括添加加强元件。
第76条根据本文中任一条的方法，其中操纵FTA数据包括添加横杆(crossbar)。
第77条根据本文中任一条的方法，其中操纵FTA数据改变热处理夹具的几何形状，以增加其刚度。
第78条根据本文中任一条的方法，其中FTA数据包括表征固定构件的数据，并且其中操纵FTA数据包括修改固定构件数据以改变固定构件的形状。
第79条根据本文中任一条的方法，其中FTA数据包括配置为与正畸矫正器臂配合的固定构件，其中修改FTA数据包括改变固定构件的形状。
第80条根据第79条的方法，其中改变固定构件的形状包括将固定构件成形，使其与正畸矫正器的臂配合，并接收用于将矫正器联接至热处理夹具的长形紧固件。
第81条根据本文中任一条的方法，其中制造热处理夹具包括形成金属或陶瓷材料的热处理夹具。
第82条根据本文中任一条的方法，其中制造热处理夹具包括使用成型、3D打印或铸造中的一种或多种来形成热处理夹具。
第83条根据本文中任一条的方法，还包括将正畸矫正器联接至热处理夹具，并对矫正器和热处理夹具进行加热。
第84条根据第83条的方法，其中对矫正器和热处理夹具进行加热包括加热到至少200摄氏度。
第85条根据第84条的方法，还包括在加热后，通过液体淬火或空气冷却对矫正器和热处理夹具进行冷却。
第86条根据第83条至第85条中任一条的方法，其中将正畸矫正器联接至热处理夹具包括将一个或多个长形紧固件缠绕在正畸矫正器和热处理夹具周围。
第87条一种计算机可读介质，包括被配置为存储指令，当所述指令由一个或多个处理器执行时，所述指令使一个或多个处理器执行本文中任一条的方法。
第88条一装置，包括：
一个或多个处理器；以及
计算机可读介质，包括被配置为存储指令，当所述指令由一个或多个处理器执行时，所述指令使一个或多个处理器执行本文中任一条的方法。
第89条正畸矫正器，根据本文中任一条的方法制造。
第90条热处理夹具，根据本文中任一条的方法制造。
附图说明
参考以下附图可以更好地理解本公开的许多方面。附图中的部件不一定按比例缩放。相反，重点在于清楚地示出本公开的原理。
图1A示出了根据本技术配置的正畸矫正器的示意图，该正畸矫正器安装在患者口腔中患者牙列(dentition)附近。
图1B是根据本技术的实施例配置的连接配置选项的示意图。
图1C是根据本技术的实施例配置的矫正器的一部分的示意图。
图2A和2B是根据本技术的几个实施例配置的矫正器的正视图，该矫正器安装在患者口腔的上下颚中，患者牙齿分别处于原始牙齿排列和最终牙齿排列。
图2C是示出镍钛诺和钢的应力-应变曲线图。
图3描绘了根据本技术制造正畸矫正器的示例方法。
图4是根据本技术的用于制造正畸矫正器的系统的示意方框(block)图。
图5是根据本技术用于设计正畸矫正器的工艺的流程图。
图6示出了扫描患者牙齿以获得原始牙齿排列数据。
图7示出了原始牙齿排列中患者牙齿和牙龈的数字模型的示例。
图8示出了最终牙齿排列中患者牙齿和牙龈的数字模型的示例。
图9示出了固定构件的数字模型的示例。
图10示出了原始牙齿排列中患者牙齿和牙龈以及多个固定构件的数字模型的示例。
图11示出了最终牙齿排列中患者牙齿和牙龈以及多个固定构件的数字模型的示例。
图12示出了热处理夹具的数字模型的示例。
图13示出了基于热处理夹具模型的三维矫正器模板的数字模型的示例。
图14示出了基本上平面的矫正器模板的数字模型的示例。
图15示出了具有基于每个牙齿的确定位移的独特臂几何形状的基本平面的矫正器的数字模型的示例。
图16示出了根据本技术实施例的正畸矫正器的立体图。
图17示出了根据本技术的用于矫正器的热处理夹具的立体图。
图18是根据本技术紧固至热处理夹具上的正畸矫正器的立体图。
具体实施方式
本技术一般涉及配置用于重新定位患者的一颗或多颗牙齿的正畸矫正器和相关系统。在特定实施例中，本技术涉及用于将正畸矫正器附接或固定到牙齿的装置、系统和方法，以及用于设计和制造此类矫正器的相关方法。下面参考图1A-18描述该技术的几个实施例的具体细节。
I、定义
本文中用于提供解剖方向或定向的术语旨在涵盖安装在患者口腔中的矫正器的不同定向，而不管在附图中所述结构是否显示安装在口腔中。例如，“近中侧”指沿患者弯曲牙弓(dental arch)在朝向患者面部中线的方向上；“远侧”指沿患者弯曲牙弓在远离患者面部中线的方向上；“咬合侧”指在朝向患者牙齿咀嚼面的方向上；“牙龈侧”指在朝向患者牙床或牙龈的方向上；“面侧(facial)”指在朝向患者嘴唇或脸颊(此处可与“颊侧”和“唇侧(labial)”互换使用)的方向上；“舌侧”是指在朝向患者舌头的方向上。
在本文中使用时，术语“近端(proximal)”和“远端(distal)”分别指距离给定参考点较近和较远的位置。在许多情况下，参考点是某个连接器，诸如锚固件，“近端”和“远端”是指沿着穿过矫正器的从参考连接器分支(branching)的部分的横截面的质心的线，分别距参考连接器更近和更远的位置。
在本文中使用时，术语“一般(generally)”、“基本(substantially)”、“大约(about)”和类似术语用作近似术语而不是程度术语，旨在说明本领域普通技术人员将认识到的测量值或计算值的固有变化。
在本文中使用时，术语“操作者(operator)”是指临床医生、从业者、技术人员、或设计和/或制造正畸矫正器或其部分和/或帮助矫正器或其部分的设计和/或制造的任何人或机器、和/或与将矫正器安装在患者口腔中和/或对与矫正器相关的患者进行任何后续治疗相关的任何人或机器。
在本文中使用时，术语“力(force)”指力、扭矩或其组合的量级和/或方向。
II.当前技术的正畸矫正器的综述
图1A是根据本技术的实施例配置的正畸矫正器100(或“矫正器100”)的示意图，示出定位于患者口腔中，患者牙齿附近。图1B是矫正器100的一部分的放大图。矫正器100被配置为安装在患者的口腔内，以便在一个或多个牙齿上施加力以重新定位全部或一些牙齿。在一些情况下，矫正器100可以附加地或替代地配置为保持一个或多个牙齿的位置。如图1A和1B所示，矫正器100可包括能变形构件，该能变形构件包括一个或多个附接部分140(每个附接部分用方框(box)示意性地表示)，每个附接部分配置为通过固定构件160直接或间接地固定到牙齿表面。矫正器100还可包括一个或多个连接器102(也示意性地示出)，每个连接器直接在附接部分140之间延伸(“第一连接器104”)、在附接部分140和一个或多个其他连接器102之间延伸(“第二连接器106”)或在两个或更多个其他连接器102之间延伸(“第三连接器108”)。图1A中仅标记了两个附接部分140和两个连接器102，以便于说明。如本文所述，可选择连接器102和附接部分140的数量、构造和位置，以在矫正器100被安装时在一个或多个牙齿上提供所需的力。
附接部分140可配置为可拆卸地联接至固定构件160，该固定构件粘合(bonded)、粘附(adhered)或以其他方式固定至待移动的一个牙齿的表面。在一些实施例中，一个或多个附接部分140可直接粘合、粘附或以其他方式固定到相应的牙齿，而在牙齿处没有固定构件或其他连接接口(interface)。给定矫正器100的不同附接部分140可以具有相同或不同的形状、相同或不同的大小和/或相同或不同的构造。附接部分140可以包括美国专利公开号2017/0156823A1中公开的任何附接部分、托槽连接器和/或公连接器元件，其整体通过引用并入本申请。
矫正器100可以包括任何数量的附接部分140，这些附接部分适合于将矫正器100牢固地附接到患者的一个或多个牙齿，以实现所需的移动。在一些示例中，多个附接部分140可以附接到单个牙齿。矫正器100可包括用于每一牙齿的附接部分、比牙齿少的附接部分或比牙齿多的附接部分140。在这些和其他实施例中，矫正器100的一个或多个附接部分140可被配置为联接到一个、两个、三个、四个、五个或更多个连接器102。
如前所述，连接器102可包括直接在附接部分140之间延伸的一个或多个第一连接器104。当矫正器100被安装在患者的口腔中时，所述一个或多个第一连接器104可沿大致近中远中的(mesiodistal)维度延伸。在这些和其他实施例中，矫正器100可以包括一个或多个第一连接器104，当矫正器100被安装在患者的口腔中时，所述第一连接器沿着大致咬合牙龈的和/或颊舌的(buccolingual)维度延伸。在一些实施例中，矫正器100不包括任何第一连接器104。
另外或备选地，连接器102可包括一个或多个第二连接器106，其在一个或多个附接部分140和一个或多个连接器102之间延伸。当矫正器100被安装在患者的口腔中时，所述一个或多个第二连接器106可以沿着大致咬合牙龈的维度延伸。在这些和其他实施例中，矫正器100可以包括一个或多个第二连接器106，当矫正器100被安装在患者口腔中时，所述一个或多个第二连接器沿着大致近中远中的和/或颊舌的维度延伸。在一些实施例中，矫正器100不包括任何第二连接器106。在这样的实施例中，矫正器100将仅包括在附接部分140之间延伸的第一连接器104。第二连接器106和与之附接的附接部分140可以包括本文中使用的“臂(arm)”(诸如图1A和1B中的臂130)。在一些实施例中，多个第二连接器106可以从相同位置沿着矫正器100延伸到相同附接部分140。在这样的情况下，多个第二连接器106和附接部分140一起包括本申请中使用的“臂”。使用两个或更多个连接器来连接矫正器100上的两个点能够施加更大的力(相对于使用单个连接器连接相同的点)，而不会增加单个连接器上的应变(strain)。鉴于本文中固定位移治疗的空间约束，这种配置尤其有益。
另外或备选地，连接器102可包括一个或多个第三连接器108，所述一个或多个第三连接器在两个或更多个其他连接器102之间延伸。当矫正器100被安装在患者的口腔中时，所述一个或多个第三连接器108可沿大致近中远中的维度延伸。在这些和其他实施例中，矫正器100可以包括一个或多个第三连接器108，当矫正器100被安装在患者的口腔中时，所述一个或多个第三连接器沿着大致咬合牙龈的和/或颊舌的维度延伸。在一些实施例中，矫正器100不包括任何第三连接器108。第三连接器108中的一个、一些或全部可以相对于第一连接器104中的一个、一些或全部牙龈地定位。在一些实施例中，矫正器100包括单个第三连接器108，所述单个第三连接器沿着至少两个相邻牙齿延伸并为两个或更多个第二连接器106提供公共连接。在若干实施例中，矫正器100包括多个不连续的第三连接器108，每个第三连接器均沿着至少两个相邻牙齿延伸。
如图1A所示，在一些实施例中，矫正器100可被配置成当矫正器100被安装在患者口腔内时，一个、一些或全部连接器102的全部或一部分被布置在患者牙龈附近。例如，一个或多个第三连接器108可以被配置为使得所述一个或多个第三连接器108的全部或一部分位于患者牙龈线下方，并且在牙龈附近但与牙龈间隔开。在许多情况下，在第三连接器108和患者牙龈之间提供小间隙(例如，0.5mm或更小)可能是有益的，因为第三连接器108(或矫正器100的任何部分)与牙龈之间的接触会引起刺激和患者不适。在一些实施例中，当矫正器100布置在患者口腔中时，第三连接器108的全部或一部分被配置成与牙龈直接接触。另外或备选地，一个或多个第一连接器104和/或第二连接器106的全部或一部分可被配置为布置在接近牙龈的位置。
根据一些实施例，一个或多个连接器102可在附接部分140或连接器102与接头之间延伸，所述接头包括(a)两个或更多个连接器102、(b)两个或更多个附接部分140、或(c)至少一个附接部分140和至少一个连接器102。根据一些实施例，一个或多个连接器102可在第一接头和第二接头之间延伸，所述第一接头包括(a)两个或更多个连接器102、(b)两个或更多个附接部分140、或(c)至少一个连接构件和至少一个连接器102，所述第二接头包括(a)两个或更多个连接器102、(b)两个或更多个附接部分140、或(c)至少一个附接部分140和至少一个连接器102。在图1B中示意性地描绘了在(a)第二连接器106和第三连接器108之间的接头与(b)第二连接器106和附接部分140之间的接头之间延伸的连接器102的示例，并在该图中标记为109。
每个连接器102可设计为具有所需刚度，以使得单个连接器102或连接器102的组合在一个或多个牙齿上施加所需的力。在许多情况下，由给定连接器102施加的力可以由胡克定律(Hooke’s Law)或者F＝k×x控制，其中F是由连接器102施加的恢复力，k是连接器102的刚度系数，x是位移。在最基本的示例中，如果在矫正器100上的两点之间不存在连接器102，则沿该路径的刚度系数为零，并且没有施加力。在本示例中，本技术的各个连接器102可以具有不同的非零刚度系数。例如，一个或多个连接器102可以是刚性的(即，刚度系数是无限的)，使得连接器102在其两个端点之间不会折曲或弯曲。在一些实施例中，一个或多个连接器102可以是“柔性的”(即，刚度系数非零且为正)，使得连接器102可以变形以在相关联的一个或多个牙齿或其他连接器102上施加(或吸收)力。
在一些实施例中，在两个或更多个牙齿之间包括一个或多个刚性连接器可能是有益的。在本文中刚性连接器102有时称为“刚性杆(rigid bar)”或“锚固件(anchor)”。每个刚性连接器102可具有足够的刚性，以保持和维持其形状并抵抗弯曲。连接器102的刚性可通过选择特定形状、宽度、长度、厚度和/或材料来实现。例如，当待连接到连接器102或臂的牙齿将不移动(或移动有限量)且可用于锚定(anchorage)时，可使用配置为相对刚性的连接器102。例如，臼齿(磨牙，molar teeth)可以提供良好的锚定，因为臼齿的牙根比大多数牙齿都大，因此需要更大的力才能移动。此外，将矫正器100的一个或多个部分锚定到多个牙齿比锚定到单个牙齿更牢固。作为另一示例，当相对于一个或多个其他牙齿移动一组牙齿时，可能需要刚性连接。例如，考虑患者具有五个牙齿与一个牙齿隔开一间隙，并且治疗计划就是封闭间隙。最好的治疗方法通常是使一个牙齿移向五个牙齿，而不是相反。在这种情况下，在五个牙齿之间提供一个或多个刚性连接器可能是有益的。出于所有上述原因和许多其他原因，矫正器100可包括一个或多个刚性第一连接器104、一个或多个刚性第二连接器106和/或一个或多个刚性第三连接器108。
在这些和其他实施例中，矫正器100可以包括一个或多个柔性第一连接器104、一个或多个柔性第二连接器106和/或一个或多个柔性第三连接器108。每个柔性连接器102可以具有特定的形状、宽度、厚度、长度、材料和/或其他参数，以提供所需的柔性度。根据本技术的一些实施例，可通过并入一个或多个弹性的柔性偏压(biasing)部分150来调节给定连接器102的刚度。如图1B示意性地示出，一个、一些或全部连接器102可以包括一个或多个偏压部分150，诸如弹簧，每个偏压部分被配置为用于施加对于其所附接的牙齿来说特定的定制力。
如图1C的示意图所示，偏压部分150可沿相应连接器102的纵向轴线L1的全部或一部分延伸(图1C中仅标记了用于第二连接器106的纵向轴线L1和用于第三连接器108的纵向轴线L2)。由偏压部分150施加在牙齿上的力和扭矩的方向和量级至少部分地取决于偏压部分150的形状、宽度、厚度、长度、材料、形状固定条件和其他参数。因此，偏压部分150的一个或多个方面(包括前述参数)可以改变，以使得当矫正器100被安装在患者的口腔中时，相应的臂130、连接器102和/或偏压部分150产生期望的牙齿移动。每个臂130和/或偏压部分150可设计成在一个、两个或所有三个平移方向(即，近中远中的、颊舌的和咬合牙龈的)和/或在一个、两个或所有三个旋转方向(即颊舌根部扭矩(buccolingual root torque)、近中远中的角度(mesiodistal angulation)和近中外内旋转(mesial out-in rotation))上移动一个或多个牙齿。
本技术的偏压部分150可以具有任何长度、宽度、形状和/或尺寸，足以将相应牙齿移向所需位置。在一些实施例中，一个、一些或全部连接器102沿着相应偏压部分150可以具有一个或多个拐点。连接器102和/或偏压部分150可以具有蜿蜒的构造，使得连接器102和/或偏压部分150在朝向附接部分140延伸之前至少一次或多次自身对折。例如，在一些实施例中，第二连接器106沿着偏压部分150自身对折两次，从而形成相对于彼此面向通常不同方向的第一凹面区域和第二凹面区域。连接器102的与偏压部分150相对应的开环或重叠部分可布置在将臂130和/或连接器102的总宽度W(图1C)平分的平面P(图1C)的任一侧上，使臂130和/或连接器102的额外长度由臂130和/或连接器102的中央(medial)的和/或远侧的(distal)空间接收。这允许臂130和/或连接器102具有更长的长度(与线性臂相比)，以适应更大的牙齿移动，尽管任何相关联的第三连接器108与臂130附接到牙齿的位置之间的咬合-牙龈的或竖直维度中的空间有限。
应当理解，偏压部分150可以具有其他形状或构造。例如，在一些实施例中，连接器102和/或偏压部分150可以包括朝向附接部分140曲折(zig-zag)的一个或多个线性区域。一个、一些或全部连接器102和/或偏压部分150可以仅具有线性段或区域，或者可以具有弯曲区域和线性区域的组合。在一些实施例中，一个、一些或全部连接器102和/或偏压部分150不包括任何弯曲部分。
根据一些示例，单个连接器102可具有沿相应连接器102的纵向轴线串联的多个偏压部分150。在一些实施例中，多个连接器102可沿相同或不同路径在两点之间延伸。在这些实施例中，不同的连接器102可以具有相同的刚度或不同的刚度。
在矫正器100具有带有偏压部分150的两个或更多个连接器102的那些实施例中，除其他特性外，一些、没有或全部连接器102可以具有相同或不同的长度、相同或不同的宽度、相同或不同的厚度、相同或不同的形状，和/或可以由相同或不同的材料制成。在一些实施例中，少于全部的连接器102具有偏压部分150。例如，没有偏压部分150的连接器102可以包括刚性第三连接器108与附接部分140之间的一个或多个刚性连接。在一些实施例中，矫正器100的连接器102中没有一个具有偏压部分150。
根据一些实施例，例如，如图1A中示意性描绘的，矫正器100可以包括单个、连续、基本上刚性的第三连接器(称为“锚固件120”)和延伸远离锚固件120的多个柔性臂130。当矫正器100被安装在患者的口腔中时，每个臂130可以连接到不同的待移动牙齿，并在其相应的牙齿上施加特定的力，从而允许操作者独立地移动每个牙齿。与传统的牙套相比，这种构造提供了显著的改进，在传统的牙套中，所有牙齿都由单个弓丝连接，因此一个牙齿的移动可能会导致一个或多个附近牙齿的意外移动。如本文更详细地讨论的，由本技术的矫正器进行的独立和定制的牙齿移动允许操作者更有效地将牙齿从原始牙齿排列(originaltooth arrangement,“OTA”)移动到最终牙齿排列(final tooth arrangement,“FTA”)，从而避免周期性调整，减少复诊次数，并减少或消除患者不适，以及将整体治疗时间(即，矫正器安装在患者口腔中的时间长度)相对于传统牙套的整体治疗时间减少至少50％。
锚固件120可包括具有任何形状和大小的任何结构，配置为舒适地装配在患者的口腔内，并为一个或多个臂130提供共同支撑件。在许多实施例中，例如，如图1B所示，当矫正器100被安装在患者口腔内时，锚固件120被布置在患者牙龈附近。例如，该矫正器可被设计为使得，当安装在患者口腔中时，锚固件120全部或一部分位于患者牙龈线下方，位于牙龈附近但与之隔开。在许多情况下，在锚固件120(或矫正器100的任何部分)与患者牙龈之间提供小间隙(例如，0.5mm或更小)可能是有益的，因为锚固件120和牙龈之间的接触可能会引起刺激和患者不适。在一些实施例中，当矫正器100布置在患者的口腔中时，锚固件120全部或一部分被配置成与牙龈接触。
锚固件120的刚性可能比臂130大得多，这样，当在其相应牙齿上施加力时，每个臂130承受的相等且相反的力会被锚固件120的刚性和由其他臂130施加的力抵消，并且不会对其他牙齿上的力造成显著影响。因此，锚固件120有效地将每个臂130承受的力与其余臂130隔离，从而实现独立的牙齿移动。
根据一些实施例，例如，如图1A和1B中示意性所示，锚固件120包括长形构件，所述长形构件具有纵向轴线L2(参见图1C)并形成弓形，配置为在矫正器100被安装时沿着患者的下巴延伸。在这些和其他实施例中，锚固件120的形状和尺寸可以设计为在定位在患者口腔中时跨越患者的两个或更多个牙齿。在一些示例中，锚固件120包括刚性线性杆，或者可以包括具有线性段和弯曲段两者的结构。在这些和其他实施例中，锚固件120可横向延伸穿过患者口腔的全部或一部分(例如，穿过上颚的全部或一部分，穿过下颚的全部或一部分等)和/或沿大致前后(anterior-posterior)方向。此外，矫正器100可包括单个锚固件或多个锚固件。例如，矫正器100可以包括多个离散的、间隔开的锚固件，每个锚固件都具有从其延伸的两个或更多个臂130。在这些和其他实施例中，矫正器100可以包括在相邻臂130之间延伸的一个或多个其他连接器。
上文关于锚固件120讨论的任何和所有特征可适用于本文公开的任一第三连接器108。
如图1B所示，每个臂130可以在近端或第一端部分130a和远端或第二端部分130b之间延伸，并且可以具有在第一端部分130a和第二端部分130b之间延伸的纵向轴线L。一个、一些或全部臂130的第一端部分130a可设置在锚固件120处。在一些实施例中，一个、一些或全部臂130与锚固件120整体形成，使得这些臂的第一端部分130a与锚固件120连续。臂130可沿锚固件120的纵向轴线L2以间隔从锚固件120延伸，如图1A所示。在一些实施例中，臂130可沿锚固件120的纵向轴线L2彼此以均匀间隔隔开，或彼此以不均匀间隔隔开。
一个、一些或全部臂130可在第二端部分130b处或附近包括附接部分140。在一些实施例中，例如，如图1A-1C所示，一个或多个臂130从锚固件120悬臂式伸出，使得悬臂式臂130的第二端部分130b具有自由远端部分130b。在这些和其他实施例中，附接部分140的远端可与臂130的远端重合。附接部分140可以被配置成可拆卸地将相应臂130联接到固定构件(例如，托槽)，所述固定构件被粘合、粘附或以其他方式固定到待移动的一个牙齿的表面。在一些实施例中，附接部分140可以直接粘合、粘附或以其他方式固定到相应牙齿，而在牙齿处没有固定构件或其他连接接口。
仍参考图1A和1B，一个、一些或全部臂130可包括一个或多个弹性的柔性偏压部分150，诸如弹簧，每个配置为施加对于其所附接的牙齿来说特定的定制力、扭矩或力和扭矩的组合。偏压部分150可以沿着相应臂130的纵向轴线L1的全部或一部分在锚固件120和附接部分140之间延伸。由偏压部分150施加在牙齿上的力和扭矩的方向和量级至少部分地取决于偏压部分150的形状、宽度、厚度、长度、材料、形状固定条件和其他参数。因此，可以改变臂130和/或偏压部分150的一个或多个方面(包括前述参数)，以使得当矫正器100被安装在患者的口腔中时，臂130和/或偏压部分150产生期望的牙齿移动。每个臂130和/或偏压部分150可设计成在一个、两个或所有三个平移方向(即，近中远中的、颊舌的和咬合牙龈的)和/或在一个、两个或所有三个旋转方向(即颊舌根部扭矩、近中远中的角度和近中外内旋转)上移动一个或多个牙齿。
本技术的偏压部分150可以具有任何长度、宽度、形状和/或尺寸，足以将相应牙齿移向所需FTA。在一些实施例中，一个、一些或全部臂130沿着相应偏压部分150可以具有一个或多个拐点。臂130和/或偏压部分150可以具有蜿蜒的构造，使得臂130和/或偏压部分150在朝向附接部分140延伸之前至少一次或多次自身对折。在图1B中，臂130沿着偏压部分150自身对折两次，从而形成相对于彼此面向通常不同方向的第一凹面区域和第二凹面区域。臂130的与偏压部分150相对应的开环或重叠部分可布置在将臂130的总宽度W平分的平面P的任一侧上，使得臂130的额外长度由臂130的中央的和/或远侧的空间接收。这允许臂130具有更长的长度(与线性臂相比)以适应更大的牙齿移动，尽管锚固件120与臂130附接到牙齿的位置之间的咬合-牙龈或竖直维度中的空间有限。
应当理解，偏压部分150可以具有其他形状或构造。例如，在一些实施例中，臂130和/或偏压部分150可以包括朝向附接部分140曲折的一个或多个线性区域。一个、一些或全部臂130和/或偏压部分150可以仅具有线性段或区域，或者可以具有弯曲区域和线性区域的组合。在一些实施例中，一个、一些或全部臂130和/或偏压部分150不包括任何弯曲部分。
根据一些示例，单个臂130可具有多个偏压部分150。所述多个偏压部分150可以沿相应臂120的纵向轴线L1串联。在一些实施例中，多个臂130可沿相同路径或不同路径在两点之间平行地延伸。在这些实施例中，不同的臂130可以具有相同的刚度或不同的刚度。
在矫正器100具有带有偏压部分150的两个或更多个臂130的实施例中，除其他特性外，一些、没有或全部臂130可以具有相同或不同的长度、相同或不同的宽度、相同或不同的厚度、相同或不同的形状，和/或可以由相同或不同的材料制成。在一些实施例中，少于全部的臂130具有偏压部分150。例如，没有偏压部分150的臂130可以包括锚固件120与附接部分140之间的一个或多个刚性连接。在一些实施例中，矫正器100的臂130中没有一个具有偏压部分150。
本技术的矫正器可包括任何数量的臂130，适合在考虑患者舒适度的同时重新定位患者牙齿。除非在说明书中明确限定为特定数量的臂，否则本技术的矫正器可以包括单个臂、两个臂、三个臂、五个臂、十个臂、十六个臂等。在一些示例中，矫正器的一个、一些或全部臂130可以配置为单独连接到多于一个牙齿(即，单个臂130可配置为同时联接至两个齿)。在这些和其他实施例中，矫正器100可包括配置为同时连接至同一牙齿的两个或更多个臂130。
本技术的矫正器的任何部分可包括偏压部分150。例如，在一些实施例中，其部分(例如，锚固件、臂、偏压部分、附接部分、连杆等)可包括一种或多种超弹性材料。
关于通过偏压部分150(或更一般地，通过臂130)施加的单个定向力的附加细节，在美国专利公开号2017/0156823A1中进行了描述，其公开内容通过整体引用并入本文。
本文公开的矫正器和/或其任何部分(例如，锚固件、臂、偏压部分、附接部分、连杆等)可包括一种或多种超弹性材料。本文公开的矫正器和/或其任何部分(例如，锚固件、臂、偏压部分、附接部分、连杆等)可包括镍钛诺、不锈钢、β钛、钴铬合金、MP35N、35N LT、一种或多种金属合金、一种或多种聚合物、一种或多种陶瓷和/或其组合。
图2A和2B是安装在患者口腔M的上下牙弓两者上的矫正器100的正视图，臂130联接至固定构件160，固定构件附接于牙齿的舌侧表面。应了解，上下牙弓的一者或两者的矫正器100可位于患者牙齿的颊侧附近，并且固定构件160和/或臂130可替代地联接到牙齿的颊侧表面。
图2A显示了处于OTA的牙齿，其中臂130处于变形或加载状态，图2B显示了处于FTA的牙齿，其中臂130处于基本无负载状态。当牙齿处于OTA时，当臂130最初固定到固定构件160时，臂130被压迫采取与其“设计的”构造不同的形状或路径。由于弹性偏压部分150的固有记忆，臂130在牙齿上施加连续的校正力，以使牙齿向FTA移动，FTA是偏压部分150处于其设计的或无负载的构造的位置。因此，使用本技术的矫正器可以使用单个矫正器在单个步骤中完成牙齿重新定位。与牙套相比，本技术的矫正器除了实现更少的复诊和更短的治疗时间外，还大大减少或消除了患者因牙齿移动而经历的疼痛。使用传统的牙套时，正畸医生每次进行调整(诸如安装新的弓丝、弯曲现有弓丝、重新定位托槽等)，受影响的牙齿都会受到很大的力，这对患者来说是非常痛苦的。随着时间的推移，施加的力逐渐减弱，直到最终需要新的弓丝。然而，本技术的矫正器在矫正器被安装时在牙齿上持续施加产生运动的力，这使得牙齿能够以更慢的速度移动，这对患者来说痛苦要小得多(如果有痛苦的话)。即使本文公开的矫正器对牙齿施加较低且痛苦较小的力，因为所施加的力是连续的且牙齿可以独立地移动(因此更有效)，因此本技术的矫正器还比传统的牙套或校准器更快地到达FTA，因为传统的牙套或校准器这两种方案都需要进行中间调整。
在许多实施例中，运动产生力低于传统牙套施加的力。在矫正器包含超弹性材料(诸如镍钛诺)的那些实施例中，超弹性材料在一定应变范围内表现得像恒力弹簧，因此施加的力不会随着牙齿移动而明显下降。例如，如图2C中镍钛诺和钢的应力-应变曲线所示，与钢相比，镍钛诺的曲线相对平坦。因此，本技术的超弹性连接器、偏压部分和/或臂对许多不同的应变水平(例如，偏转(deflection))施加基本相同的应力。因此，在治疗过程中当牙齿移动时，施加至给定牙齿的力保持恒定，至少直到牙齿非常接近或处于最终排列状态。本技术的矫正器被配置为施加刚好处于疼痛阈值以下的力，使得该矫正器在牙齿移动期间始终向该牙齿(或多个牙齿)施加最大的非疼痛力。这将导致最有效(即，最快)的牙齿移动而不疼痛。
在一些实施例中，牙齿复位可能涉及使用多个矫正器逐步执行的多个步骤。涉及多个步骤(或多个矫正器，或两者)的实施例可包括位于原始牙齿排列(OTA)和期望的最终牙齿排列(FTA)之间的一个或多个中间牙齿排列(intermediate tooth arrangement,ITA)。同样，本文公开的矫正器可设计为在第一个或随后使用的矫正器已将牙齿从OTA移动到ITA(或从一个ITA移动到另一个ITA)并随后移除之后安装。因此，本技术的矫正器可设计成将牙齿从ITA移动到FTA(或移动到另一ITA)。另外或替代地，所述矫正器可被设计为在不改变ITA处的矫正器的情况下将牙齿从OTA移动到ITA，或从OTA移动到FTA。
在一些实施例中，本文公开的矫正器可以配置为，使得矫正器一旦被安装在患者牙齿上，患者就不能移除矫正器。在一些实施例中，矫正器可由患者移除。
本文所述的任何示例矫正器或矫正器部分均可由任何合适的材料制成，所述材料诸如但不限于镍钛合金、不锈钢、β钛、钴铬合金或其他金属合金、聚合物或陶瓷，并可制成单一的整体成型结构，或者，替代地，制成多个单独形成的部件，所述部件连接在一起成为单个结构。然而，在具体示例中，根据下面更详细描述的过程，这些示例中描述的矫正器(或矫正器的一部分)的刚性杆、托槽连接器和环形或弯曲特征通过从2D材料片切割出矫正器的二维(2D)形状并将该2D形状弯曲成矫正器的所需三维形状而制成。备选地或替代地，所述矫正器(或矫正器的一部分)可使用任何合适的技术形成，所述技术包括美国专利公开号2017/0156823A1中描述的那些，其整体通过引用并入本申请。
III.用于制造正畸矫正器和夹具的选择方法
图3说明了设计和制造本文其他地方所述的正畸矫正器的示例工艺300。本文所述的特定过程仅为示例性过程，并且可以根据需要进行修改以实现期望的结果(例如，由矫正器施加到每个牙齿上的期望力、矫正器的期望材料特性等)。在各种实施例中，可以使用其他合适的方法或技术来制造正畸矫正器。此外，尽管本文公开的方法的各个方面涉及步骤顺序，但在各种实施例中，步骤可以以不同的顺序执行，两个或更多个步骤可以组合在一起，某些步骤可以省略，并且可以根据需要在过程中包括未明确讨论的附加的步骤。
如上所述，在一些实施例中，正畸矫正器被配置为在牙齿位于原始牙齿排列(OTA)时联接到患者牙齿。在这个位置，矫正器的元件在各个牙齿上施加定制的负载，朝向所需的最终牙齿排列(FTA)推动它们。例如，矫正器100的臂130可以联接至牙齿，并配置为施加力，以便在朝向FTA的期望方向上推动牙齿。在一个示例中，矫正器100的臂130可配置为施加沿面部舌侧轴线(facial-lingual axis)向舌侧推动牙齿的拉力。通过选择臂130的适当尺寸、形状、形状集合、材料特性和其他方面，可以向每个牙齿施加定制的负载，以使每个牙齿从其OTA朝向其FTA移动。在一些实施例中，每个臂130被配置为使得一旦臂130所联接的牙齿到达其FTA，则对该牙齿施加极少力或不施加力。换句话说，矫正器100可以被配置为使得臂130在FTA状态下处于静止。
如图3所示，工艺300可以在方框302从获取表征患者原始牙齿排列(OTA)的数据(例如，位置数据)开始。在一些实施例中，操作者可例如使用光学扫描、锥束计算机断层扫描(CBCT)、患者印模扫描或其他适当的成像技术来获得患者OTA的数字表示，从而获得患者牙齿处于原始或治疗前状态时患者牙齿、牙龈以及可选择其他相邻解剖结构的位置数据。
工艺300在方框304继续，获取表征患者的预期或期望最终牙齿排列(FTA)的数据(例如位置数据)。表征FTA的数据可以包括患者每个牙齿和牙龈的坐标(例如X、Y、Z坐标)。另外或备选地，此类数据可包括患者每个牙齿相对于患者其他牙齿和/或牙龈的定位。在一些实施例中，操作者可以获得患者FTA的数字表示，例如，使用分割(segmentation)软件(例如，iROK digital Dentistry Studio)生成的FTA数字模型，以从OTA数据创建单个虚拟牙齿和牙龈。在一些实施例中，可将固定构件160的数字模型添加到分割的OTA数字模型中(例如，通过操作者选择舌面(或其他合适表面)上的位置以将固定构件160放置在其上)。可以使用合适的软件将附着固定构件160的虚拟牙齿从OTA移动到期望的最终位置(例如FTA)，包括或不包括固定构件的数字模型。
在方框306，可以获得热处理夹具数字模型。在一些实施例中，热处理夹具数字模型可对应于FTA数字模型和/或从FTA数字模型导出。例如，可以通过多种方式修改FTA数字模型(例如，使用MeshMixer或其他合适的建模软件)，以呈现适合制造热处理夹具的模型。在一些实施例中，可修改FTA数字模型，以将固定构件160(其配置为连接至矫正器100的臂130(图2A和2B))替换为钩状构件(其可配置为便于将热处理夹具临时连接至矫正器以进行形状固定)。另外或者可选地，可以修改FTA数字模型，以扩大或加厚牙龈，移动一个或多个牙齿，和/或添加结构部件以增加硬度。在一些实施例中，可以扩大或加厚牙龈，以确保部分基于FTA数字模型制造的矫正器的部分(例如，锚固件)在安装矫正器时不会接合或接触患者的牙龈。因此，可以按照本文所述修改FTA数字模型，以为患者提供较不痛苦的牙齿重新定位体验。
工艺300在方框308继续，获得矫正器数字模型。如本申请所使用的，术语“数字模型(digital model)”和“模型(model)”意指对象(object)或对象集合的虚拟表示。例如，术语“矫正器数字模型”是指矫正器的结构和几何体的虚拟表示，包括其各个组件(例如，锚固件、臂、偏压部分、附接部分等)。在一些实施例中，至少部分地基于热处理夹具数字模型(和/或FTA数字模型)生成矫正器的基本平面数字模型。根据一些示例，可首先生成符合热处理夹具数字模型的表面和附件特征的大致与FTA对应的轮廓或3D矫正器数字模型。在一些实施例中，3D矫正器数字模型可包括通用臂部分和固定构件，而无需特定患者选择或限定的臂的特定几何形状、尺寸或其他特性。然后可展平3D矫正器数字模型以生成基本上平面或基本2D的矫正器数字模型。在一些实施例中，然后可以选择臂130的特定配置(例如，偏压部分150的几何结构、沿锚固件120的位置(图1B)等)，以便施加所需的力以促使相应的牙齿(臂130连接到的牙齿)从其OTA朝向其FTA。如前所述，在一些实施例中，臂被配置成当处于FTA时基本处于静止或基本处于无应力状态。然后，可以替换选定的臂构造，或将其合并到平面的矫正器数字模型中。
在方框310处，可以制造热处理夹具。例如，使用热处理夹具数字模型(方框306)，可以铸造、模制、3D打印热处理夹具，或者使用配置为能够承受对矫正器上的形状固定进行加热的合适材料，以其他方式制造热处理夹具。
在方框312，可以制造矫正器。在一些实施例中，制造矫正器包括首先基于平面的矫正器数字模型在平面配置中制造矫正器。例如，平面矫正器可以从金属或其他合适的材料片上切割而来。在一些实施例中，使用激光切割、水力喷射(water jet)、冲压、化学蚀刻、机加工或其他合适技术从镍钛诺或其他金属片上切割矫正器。矫正器的材料厚度可以变化，例如通过电解抛光、蚀刻、磨削(grinding)、沉积或以其他方式操纵矫正器的材料以实现所需的材料特性。
根据一些示例，平面构件(例如，从金属片上切下)可被弯曲或以其他方式操纵成所需布置(例如，基本上对应于FTA)，以形成波状外形的矫正器。在一些实施例中，在方框310中，可通过将平面矫正器联接到热处理夹具来将平面矫正器弯曲到位。例如，矫正器的臂可以可拆卸地连接到热处理夹具的钩构件，并且任选地，可以使用结扎丝或其他临时紧固件将臂或矫正器的其他部分固定到热处理夹具。然后，可加热所产生的组件(即，固定至热处理夹具的矫正器)，以将矫正器形状固定为最终形状，其可对应或基本对应FTA。因此，矫正器被配置为当处在FTA时处于无应力或接近无应力状态。在操作中，矫正器随后可以被安装在患者的口腔中(例如，在OTA中时弯曲或以其他方式操纵矫正器的臂，将其连接到患者牙齿的托槽)。由于矫正器的形状固定以及臂和锚固件的几何结构，臂会促使每个牙齿远离其OTA并移向FTA。
以下描述了设计和制造矫正器和热处理夹具的其他细节和更多工艺示例。本文公开的特定工艺是示例性的，并且可以根据需要进行修改以实现期望的结果(例如，由矫正器施加到每个牙齿上的期望力、最终矫正器的期望材料特性等)。此外，尽管本文公开的方法的各个方面涉及步骤顺序，但在各种实施例中，步骤可以以不同的顺序执行，两个或多个步骤可以组合在一起，某些步骤可以省略，并且可以根据需要在工艺中包括未明确讨论过的附加步骤。
本文公开的若干方法可以使用图4中示意性示出的制造系统400的一个或多个方面来执行。系统400可以包括可通信地联接到计算设备404的成像设备402。成像设备402可以包括配置为获得患者牙齿、牙龈和其他牙齿解剖结构的图像数据或其他数字表示的任何合适的设备或设备集合。例如，成像设备402可以包括光学扫描设备(例如，由ITERO、3SHAPE和其他公司商业售卖)、锥束(cone-beam)计算机层析扫描仪或任何其他合适的成像设备。在一些实施例中，成像设备402可以是用于获得患者解剖结构的数字表示(例如，OTA)的任何合适设备，即使这种数字表示不是基于并且不会产生患者解剖结构的图形表示。
计算设备404可以是软件和硬件的任何适当组合。例如，计算设备404可以包括专用计算机或数据处理器，该专用计算机或数据处理器被专门编程、配置或构造为执行本文详细解释的一个或多个计算机可执行指令。另外或备选地，计算设备404可包括分布式计算环境，其中任务或模块由远程处理设备执行，所述远程处理设备通过通信网络(例如，无线通信网络、有线通信网络、蜂窝通信网络、互联网、短程无线电网络(例如，通过蓝牙))链接。在分布式计算环境中，程序模块可以位于本地和远程存储设备中。
本技术各方面的计算机执行的指令、数据结构和其他数据可存储或分布在计算机可读存储介质上，包括磁或光可读计算机磁盘，作为半导体存储器上的微码、纳米技术存储器、有机或光学存储器，或其他便携式和/或非暂时性数据存储介质。在一些实施例中，该技术各方面可以在一段时间内通过互联网或其他网络(例如蓝牙网络)分布在传播介质(例如，电磁波、声波)上的传播信号上，或者可以在任何模拟或数字网络(分组交换、电路交换或其他方案)上提供。
系统400还可以包括联接到计算设备404的一个或多个输入设备406(例如，触摸屏、键盘、鼠标、麦克风、照相机等)和一个或多个输出设备408(例如，显示器、扬声器等)。在操作中，用户可以向计算设备404提供指令，并经由输入设备406和输出设备408接收来自计算设备404的输出。
如图4所示，计算设备404可连接到用于制造如本文所述的矫正器、热处理夹具及其任何其他部件和相关工具的一个或多个制造系统410(包括制造机器)。计算设备404可以通过任何合适的通信连接连接到制造系统410，该通信连接包括但不限于直接电子连接、网络连接等。或者，另外可以通过向制造系统410交付物理的、非瞬态的存储介质(来自计算设备404的数据存储在该存储介质上)来提供连接。
正畸矫正器和夹具的设计方法
图5是用于设计正畸矫正器的工艺500的流程图。工艺500从方框502开始，获取表征原始牙齿排列(OTA)的数据。例如，如图6所示，可以通过使用口腔内光学扫描仪600扫描患者牙齿来获得OTA数据。这样的扫描器600可用于扫描患者的上齿和下齿，以生成每个的三维模型。可以使用任何合适的技术来执行扫描，例如牙科锥束CT扫描仪、或磁共振成像(MRI)或类似的设备或技术。在各种示例中，OTA数据可以包括与牙根以及暴露部分相关联的数据，这在设计适当的正畸矫正器中可能是有利的。在一些示例中，可使用由患者的上颚和下颚制成的印模(例如，使用聚乙烯硅氧烷(polyvinyl siloxane)或任何其他合适的印模材料)获得OTA数据。然后可以扫描印模以创建3D数据，所述3D数据可以包括上下颚之间的关系(例如，记录患者的咬合)。在使用印模的示例中，上下牙弓中牙齿之间的关系(牙弓间关系)可以通过对患者正中位置取得蜡咬模(wax bite)来获得。在各种实施例中，可直接(例如，通过使用适当的成像设备对患者的口腔成像)或间接(例如，通过从操作者或另一来源接收预先存在的OTA数据)获得OTA数据。
回到图5，工艺500在方框504继续，获得OTA数字模型。图7是OTA数字模型700的示例的图形表示。数字模型700可以虚拟地表示或表征患者牙齿和牙龈在原始牙齿排列中的排列。如图7所示，OTA中的牙齿可能咬合不良、错位、拥挤或需要正畸矫正。在一些实施例中，OTA中存在的一个或多个牙齿可被指定在使用正畸矫正器之前拔除。
在一些实施例中，获取对应于OTA数据的OTA数字模型可以包括首先获取患者颚的单个复杂3D数据库，然后对其进行分割，将患者牙齿分割成单独的3D本体(例如，单个牙齿或多个牙齿集合)，然后操作者可以对其进行虚拟操作。这种分割可以使用任何合适的技术或软件来执行，例如使用iROK Digital Dentistry Studio或其他合适的软件。分割后，生成的三维数据库中上齿和下齿可以包括牙龈模型和每个牙齿的独立模型。因此，操作者可以操纵OTA数据，以相对于牙龈虚拟地移动牙齿。如本文别处更详细地描述的，可以从OTA向最终牙齿排列(FTA)操纵牙齿。图8示出了最终牙齿排列(FTA)示例。如图8所示，相对于OTA，FTA中的牙齿可以更对齐、更少咬合不良，并且在美学上和功能上得到改进(例如，如数字模型700中所反映的)。在一些实施例中，例如，基于操作者的处方，FTA可以具有期望的或有利的牙弓间(inter-arch)和牙弓内(intra-arch)排列。例如，移动上颚或下颚(或两者)的一个或多个(或全部)牙齿，直到其尖端具有良好的交叉和配合。
返回参考图5，工艺500在方框506中继续，获得固定构件数字模型。如前所述，固定构件(例如，固定构件160、托槽等)可联接到患者牙齿，以允许正畸矫正器(例如，矫正器10)与其匹配。固定构件数字模型可包括固定构件的几何形状和/或其他结构特征的虚拟表示。在各种实施例中，对于每个固定构件，固定构件数字模型可以相同，或者在固定构件之间可以不同。例如，磨牙和门牙可使用不同的固定构件。图9示出了数字模型900的示例性固定构件。
继续参考图5，工艺500在方框508中继续，获得附接有固定构件的OTA数字模型。例如，固定构件数字模型900(图9)可应用于OTA数字模型700(图7)内的患者牙齿上的适当位置。所得数字模型1000如图10所示，其中固定构件900的多个数字模型沿患者牙齿的舌侧面布置。在一些实施例中，在数字模型1000中，患者的每个牙齿都可以具有与其联接的固定构件。如前所述，正畸矫正器可以包括多个具有附接部分的臂，所述附接部分被配置为联接到附接于患者牙齿的固定构件(例如，托槽)。
在一些示例中，可以使用适当的软件(例如，iROK digital Dentistry Studio)将固定构件的数字模型900虚拟地定位在OTA中的牙齿上。在一些实施例中，虚拟的定位固定构件可包括从可用固定构件库中选择特定固定构件的虚拟模型，然后将所选固定构件定位在一个或多个牙齿上。在一些实施例中，托槽定位可以自动指定(例如，通过将托槽自动定位在牙齿的中心或预定义部分)或手动指定(例如，通过操作者选择和/或操纵用于每个固定构件的附接位置)。在一些实施例中，操作者可根据需要改善每个固定构件的位置。例如，可能希望将固定构件定位得尽可能靠近牙龈，以避免在嘴闭合时干扰另一个颚上的固定构件或干扰另一个颚上的牙齿。
在一些实施例中，具有OTA中的牙齿和附接于其上的固定构件的数字模型1000可用于确定粘合托盘(bonding tray)的配置，粘合托盘随后可由操作者用于将固定构件物理地附着于患者牙齿。例如，粘合托盘可以被配置成类似于校准器那样安装在患者牙齿上，并且在每个牙齿侧面上可以包括的凹槽，其大小和配置制定为在其中接收适当的固定构件(例如，托槽)。在各种实施例中，此类凹槽可定位在牙齿的舌侧、颊侧、近中侧/远中侧、咬合侧、牙齿的任何适当表面上，相应的托槽旨在与之粘合。在操作中，适当的固定构件可以放置在每个凹槽中，然后将粘合剂(例如，当紫外线照射时固化的粘合剂)涂抹到每个固定构件的粘合表面。然后可以将托盘放置在患者牙齿上，并且粘合剂固化，以将所有固定构件粘合到每个牙齿上的适当位置。
为了生成这样的粘合托盘，可以使用数字模型1000，该数字模型表征OTA中的带有固定构件的牙齿。例如，可以进一步操纵数字模型1000以去除多余的虚拟牙龈，从而将托盘的尺寸限制为仅将固定构件固定在紧靠患者牙齿的位置所需的尺寸。然后，修剪后的数字模型可用于生成患者牙齿的物理3D模型，固定构件布置在其上，例如使用聚合物树脂3D打印或其他合适技术。
在一些实施例中，合适的材料(例如，透明聚合物树脂)随后可在OTA中的具有固定构件的患者牙齿的物理模型上形成(例如，热成型)。这可以创建类似校准器的托盘，其具有形状和配置制定为在其中接收固定构件的凹槽。然后，可以将固定构件放置在托盘的相应凹槽中，并且可以使用可固化粘合剂将托盘施加到患者牙齿上，以将固定构件附着到OTA中的患者牙齿上。然后可移除托盘，将固定构件留在原位。
在一些实施例中，粘合托盘可以直接3D打印，无需患者牙齿的物理模型，也无需使用热成型。例如，粘合托盘的数字模型可以从数字模型1000导出，该数字模型表征了OTA中的附着有固定构件的牙齿。在一些实施例中，可以生成数字模型1000的底片(negative)，并且可以修剪底片，以提供具有与数字模型1000中的牙齿和固定构件相对应的表面的一般托盘状结构。可以操纵该生成的模型，以提供用于将托槽固定在相应凹槽中的特征。最后，粘合托盘可以基于该数字模型进行3D打印，例如使用可3D打印聚合物树脂或其他合适的材料或沉积技术。
或者，操作者可以将固定构件直接附接到患者牙齿上，而无需托盘的帮助。
再次参考图5，工艺500在方框510继续，获得附接有固定构件900的FTA数字模型1100(图11)。例如，OTA中的带有固定构件900的模型的牙齿的数字模型1000(图10)可用于生成FTA数字模型1100(图11)。在一些实施例中，可操纵数字模型1000以将牙齿置于FTA中。
FTA数字模型1100可至少部分地基于表征FTA中牙齿的数据导出。此类FTA数据可以包括患者牙齿相对于彼此和相对于牙龈的期望最终位置和定向的数字表示。FTA数据可以直接获得(例如，由操作者生成)，也可以从外部来源接收(例如，FTA数据可以由第三方生成，并提供给操作者以设计适当的正畸矫正器)。
在一些实施例中，可以通过操纵OTA数据以虚拟地移动患者牙齿来获得FTA数据。操作者可以使用合适的软件，如iROK Digital Dentastry Studio，将牙齿移动到所需的FTA。在一些实施例中，牙齿相对于OTA的虚拟移动还导致牙龈相对于OTA的移动，以保持牙龈的自然外观，并更准确地反映当牙齿处于FTA处时牙龈的定向和位置。牙龈的这种移动可以通过使用牙龈变形或其他合适的技术来实现。
在一些实施例中，FTA可反映作为治疗过程的部分而可能发生的患者牙齿的变化。例如，作为治疗的一部分，由于供所有牙齿适配在牙弓中的空间不足(或其他原因)，操作者可能会拔掉患者的一颗或多颗牙齿。在这种情况下，可从FTA数据中排除掉拔除的牙齿。如果操作者认为由于空间不足，牙齿需要变小，则可对患者执行邻面去釉(interproximalreduction，缩小牙间隙，IPR)。在这种情况下，可以在FTA中剥离和缩小齿的尺寸，以便与操作者进行的IPR相匹配。
在一些实施例中，建议的FTA可由操作者开发(例如，独立开发或全部或部分基于来自正畸治疗医生的输入)，然后发送给正畸治疗医生进行审查和评论。如果治疗正畸医生有意见，她可以向操作者提供可以通过电子或其他方式传输的输入(例如，书面说明、一个或多个牙齿或固定构件的建议操作等)。然后，操作者可以修改FTA，并将修改后的建议的FTA发送回正畸治疗医生，以供进一步审查和评论。这个迭代(iterative)过程可能会重复，直到正畸治疗医生批准建议的FTA，以及最终的数字模型1100。
另外或备选地，FTA数字模型(例如，如图8所示)可被操纵以获得固定构件900在适当位置联接到牙齿上的数字模型。在一些实施例中，每个固定构件相对于其各自牙齿的相对位置可以从数字模型1000(图10)获得或导出，其中固定构件连接到OTA中的牙齿上。在一些实施例中，固定构件可首先定位在FTA中的牙齿上以生成数字模型1100(图11)，并且该模型可反过来用于生成数字模型1000(图10)，例如通过操纵数字模型1100以将牙齿移动到OTA。
回到图5，工艺500在方框512继续，确定单个牙齿或牙齿组在OTA和FTA之间的位移。例如每个牙齿在OTA和FTA之间的位移可以使用六个自由度来描述(例如，沿X、Y和Z轴线平移，以及围绕相同的三个轴线旋转；或替代地沿近中远中方向、颊舌方向和/或咬合牙龈方向平移，以及以颊舌根部扭矩、使近中远中成角和/或近中侧外内旋转的形式旋转)。在一些实施例中，可以通过计算FTA数据和OTA数据中每个牙齿的位置之间的差异来确定这些值。可以对每个颚中的每个牙齿执行此操作，以生成一个数据集合，所述数据集合中包括每个牙齿沿六个自由度的所需位移。
工艺500在方框514继续，获得热处理夹具数字模型。图12示出了示例的夹具数字模型1200，其可通过操纵附接有固定构件的FTA的数字模型1100(图11)生成。例如，可以操纵数字模型1100以生成用于制造矫正器的夹具(例如，热处理夹具)的数字表示。数字模型1100可以以多种方式被操纵以生成合适的夹具数据。在一些实施例中，可以使用合适的软件执行此类操作，例如，
的MeshMixer。
在一些示例中，数字模型1100中的固定构件可以用适当的固定部分1202进行修改或替换，每个固定部分均被配置为联接到矫正器的臂上，并帮助矫正器到夹具的临时紧固。例如，托槽状的固定构件可以替换为固定部分1202，所述固定部分既包括配置成与矫正器100的附接部分140配合的水平通道1204又包括竖直通道1206。多个突起(protrusion)1208可沿固定部分1202的一个或多个侧表面布置。通道1204和1206以及突起1208一起可提供配置成通过其接收结扎线或其他紧固件的结构。例如，操作者可以将矫正器100联接到夹具，然后通过水平通道1204并且在相邻突起1208之间的空间中缠绕结扎线，以将矫正器100紧靠夹具固定到位。另外或备选地，水平通道1204可配置为与矫正器100的附接部分140配合得例如足够深(例如，比数字模型1100的固定构件900的相应通道深)，以便在其中既接收附接部分140，又接收从中穿过的结扎线或其他紧固件。在一些实施例中，竖直通道1206可配置为与矫正器100的附接部分140的一部分配合，使得单个附接部分140可部分地被接收在水平通道1204内以及部分地被接收在竖直通道1206内。突起1208还可限定沟(groove)或凹槽，所述沟或凹槽配置成接收结扎线或其他长形紧固件。夹具模型1200还可以在每个固定部分1202内限定贯穿通道或孔。这些贯穿通道可允许在热处理已完成且结扎线或其他紧固件已移除后，从固定部分1202的背面插入推具(pushing tool)(例如，穿过夹具模型1200的颊侧面)，以将附接部分40推离固定部分1202。
另外或备选地，可操纵数字模型1100以改变牙龈的形状或配置以生成夹具模型1200。当安装矫正器时，如果矫正器的任何部分撞击牙龈，患者可能会感到相当不适。因此，期望设计一种紧靠患者牙龈而不撞击患者牙龈的矫正器。在一些实施例中，这可以通过扩大数字模型1100的牙龈以生成夹具模型1200来实现。例如数字模型1100中牙龈的舌侧面可被扩展(例如，更向舌侧移动)预定量(例如，小于约1.5毫米、小于约1.4毫米、小于约1.3毫米、小于约1.2毫米、小于约1.1毫米、小于约1.0毫米、小于约0.9毫米、小于约0.8毫米、小于约0.7毫米、小于约0.6毫米、小于约0.5毫米、小于约0.4毫米、小于约0.3毫米、小于约0.2毫米，或小于约0.1毫米)。同样地，当使用夹具数据的表面生成矫正器时(例如，矫正器100可以成形为基本上对应于夹具模型1100的舌侧面的一部分，如下文更详细地描述)，该矫正器的大小和构造可以制定为使其与患者的牙龈保持较短的距离，而不会撞击患者的牙龈。
继续参考方框514，可操纵附接有固定构件的数字模型1100，以移除牙齿或热处理矫正器所不需要的其他结构元件，和/或添加结构特征以加强夹具从而在热处理过程中具有足够的刚度。例如，如图12所示，夹具模型1200不包括任何牙齿，但保留至少一部分牙龈表面1210。此外，夹具模型1200包括稳定横杆1212，该横杆可增强最终夹具的刚度。可以对数字模型1100进行各种其他修改，以实现所需的热处理夹具模型1200。
返回参考图5，工艺500在方框516继续，获得矫正器模板数字模型。图13示出了矫正器模板数字模型1300的示例,此处所示为与夹具模型1200匹配的配置。
模型1300限定了锚固件部分1302、臂部分1304和附接杆部分1306。这些部件可以采用用于矫正器的通用模板的形式，该模板随后针对特定患者进行定制(如下面关于图15的更详细描述)。例如，锚固件部分1302可以对应于完成的矫正器的锚固件120，并且臂部分1304可以用作完成的矫正器的臂130的预留位置(placeholder)。附接杆部分1306采用连接每个臂130的连续条的形式。如图13所示，臂部分1306可配置为被接收在夹具模型1200的固定部分1202的通道1204内。附接杆部分1306可以部分地对应于完成的矫正器的臂130的附接部分140的部分。
在各种实施例中，可以使用夹具模型1200的表面数据生成矫正器模板数字模型1300。例如，矫正器模板数字模型1300可以被配置为基本上对应于夹具模型1200的表面，例如锚固件部分1302对应于夹具模型1200的从表征患者牙龈的数据导出的轮廓(contour)。如前所述，治疗夹具模型1200可以具体通过扩大牙龈等方式相对于OTA模型1100进行修改。因此，当锚固件部分1302接触夹具模型1200的牙龈部分时，锚固件部分1302可被定位为与OTA模型700中表征的实际牙龈稍微隔开。在一些实施例中，矫正器模板模型1300可以没有厚度尺寸，而是对应于遵循夹具模型1200轮廓的三维表面。在一些实施例中，矫正器模板模型1300可以具有至少一些厚度。
在方框518中，可以展平或以其他方式操纵矫正器模板数字模型1300以生成平面矫正器模板模型1400(图14)。平面模板模型1400可以反映与有轮廓的矫正器模板模型1300相对应或至少从所述有轮廓的矫正器模板模型1300导出的二维或基本上平面的数据。例如，可以通过展平、平面化或以其他方式转换数字模型1300而将矫正器模板数字模型1300(图13)转换为平面矫正器模板模型1400(图14)，从而生成平面矫正器模板模型1400。可以使用处理器系统和适当的软件(例如但不限于
Inventor、
或其他适当的软件)执行此类转换。
在方框520处，获得平面矫正器数字模型。图15显示了平面矫正器模型1500的示例。在该阶段中，可以例如通过修改或替换平面模板模型1400(图14)的部分或部件来确定矫正器的臂的特定形状和配置。例如，可以选择矫正器的臂的特定尺寸、几何形状和材料特性，以便施加必要的力和/或扭矩以实现在方框512处确定的期望位移。在一些实施例中，臂设计的预生成库(pre-populated library)可用于选择适当的设计和配置以实现所需位移。在一些实施例中，可以使用有限元分析(FEA)或其他技术来分析预生成库中的臂设计，以确定在偏转特定量(例如，FTA(臂静止时)与OTA之间的偏转量)时此类臂将施加的弹簧力。在一些实施例中，操作者可基于相关标准审查和/或修改全自动或部分自动选择的特定臂设计。例如，如果提议的臂设计包括重叠或以其他方式干涉的臂，则操作者可以手动调整臂的形状和/或配置。
根据确定的位移，可以确定将每个牙齿从OTA移动到FTA所需的力和/或扭矩。移动牙齿所需的力通常在厘牛顿(centiNewtons)范围内，移动的距离通常在毫米范围内。用于使牙齿旋转的力矩(牛顿-毫米)可以通过将施加的力的大小乘以力臂来计算。通常，位移可以是结合了平移运动和旋转运动的3D牙齿运动。
达到FTA所需的力和/或扭矩可能取决于患者的解剖结构，例如所移动的特定牙齿的大小、牙根的解剖结构等。力和/或扭矩也可能取决于其他生理参数(例如，骨密度、生物决定因素、性别、种族、颚(上颌骨或下颌骨)，活动牙齿周围的周围组织(嘴唇、舌头、牙龈和骨骼)的机械性能等)。施加至给定牙齿的特定力和/或扭矩也取决于固定构件(如托槽)的特定定位。例如，在给定作用力下，定位在离牙齿阻抗中心(center-of-resistance)更远的固定构件将比定位在离牙齿阻抗中心更近的固定构件产生更多扭矩。基于所需位移(例如，沿六个自由度)、患者的解剖结构和固定构件的位置，可以选择特定的臂配置，以在目标牙齿上产生所需的力和/或扭矩，从而将牙齿从OTA移动到FTA。通过确定臂和正畸矫正器的其他部件的适当厚度、宽度、形状和配置，而确定向适当牙齿施加力和扭矩以将牙齿移动到FTA的矫正器配置。
在特定示例中，矫正器的设计可由操作者通过处理器系统和适当的设计软件执行，所述设计软件例如但不限于CAD软件，例如但不限于
Inventor、
等。FEA软件(例如但不限于Abaqus、Ansys等)可用于设计弹簧和臂，以便向牙齿施加所需或最佳的力。例如，可以使用这样的软件和处理系统，至少部分地基于臂所连接的牙齿的运动，来设计和改变每个臂的厚度、切割宽度、长度以及总体设计。
在一些示例中，如果牙齿需要移位更长的距离或牙齿更小(例如，下切牙)，则臂130可以设计为使其更具柔性。在一些实施例中，臂130的选择或设计可以考虑基于方向的牙齿移动速度的变化。众所周知，当给定的力施加至牙齿时，牙齿的移动速度因移动方向的不同而不同。例如，对于给定的力，萌出(extrusion)是最快的移动，压入(intrusion)是最慢的移动，近中远中的移动和颊舌的移动介于这两个极端之间。在一个例子中，在相同的作用力下，如果牙齿每月向咬合侧移动2mm，每月向远中侧移动1mm，牙齿将不会沿直线移动，因为咬合侧移动将比远中侧移动更快。咬合侧移动将首先完成，然后牙齿将从那里沿远中侧方向直线移动，直到运动完成。有可能期望使牙齿在特定轨迹上移动，并且因此远中侧施加的力可能不同于咬合侧施加的力。例如，可能期望使牙齿沿直线移动，因此远中侧的力必须大于咬合侧的力，以便形成从OTA到FTA的直线轨迹。
在一些实施例中，由于牙周问题(例如骨吸收(bone resorption)、牙根吸收(roote resorption)或附着丧失(attachment lose))，臂130可设计为在一些或全部牙齿上施加较小的力。定制施加在每个牙齿上的力或扭矩(或两者)的能力可以提供与传统正畸相比显著的优势。在特定示例中，计算机辅助程序(the computer-aided procedure)采用算法，例如从一个或多个预定义选项集合或一个或多个选项范围中选择或配置矫正器的臂或其他特征。因此，例如，可以为与臂或其他特征相关联的一个或多个参数预定义一组选项或选项范围。
与臂130相关联的一个或多个参数可以包括但不限于臂的全长、偏压部分150的形状或配置、托槽连接器40的形状或配置、臂130的一个或多个段(section)的宽度尺寸，臂130的一个或多个段的厚度尺寸等。
获得平面矫正器数字模型1500还可以包括确定锚固件120的形状和配置。例如，可以将锚固件120选择为基本上顺应患者的牙龈而不与其撞击。还可以将锚固件120的厚度、深度或其他特性选择为针对臂产生的力提供足够的刚度。在一些实施例中，锚固件120的设计可以自动生成(例如，通过自动生成以基本上符合患者的牙龈或FTA模型(例如，模型1100)或OTA模型(例如，模型700或1000)中的其他位置)。在一些实施例中，操作者可根据需要而手动选择或修改锚固件的设计和配置。
尽管在所示实施例中，在矫正器模型基本上为平面或2D形式时选择臂130的特定特征，但在其他实施例中，可以基于轮廓与患者解剖结构相对应的数字模型来选择和配置矫正器特征。例如，可以修改3D矫正器模板模型1300(图13)来选择特定臂130、锚固件120或其任何方面以实现期望的矫正器。在一些实施例中，完全省略模板，并且基于OTA模型和/或FTA模型生成定制的矫正器模型，而不使用介入的(intervening)模板模型。
在一些实施例中，平面矫正器模型1500可以是2D的，因此该模型不限定矫正器的厚度。例如，可以使用这样的模型从材料片中切割出矫正器。在这种情况下，厚度可以通过选择材料片以及通过抛光、蚀刻、研磨、沉积或其他用于调整矫正器最终厚度的技术来确定。在一些实施例中，平面矫正器模型1500可以定义厚度尺寸，同时保持基本平面或平坦(flat)。例如，平面矫正器模型1500可以限定矫正器的厚度，该厚度可以是均匀的，或者在一些或全部锚固件120和臂130上可以变化。
在一些实施例中，例如通过将平面矫正器模型1500操纵成弯曲或有轮廓的配置，可以生成3D或有轮廓的矫正器模型。在一些实施例中，3D矫正器模型可对应于安装在OTA中的牙齿上的矫正器(例如，通过使用OTA模型1000(图10)中固定构件900的位置数据操纵平面矫正器模型1500，或通过使用FTA模型1100(图11)中固定构件900的位置数据操纵平面矫正器模型1500)。
一起参考方框516、518和520，在一些示例中，可以使用计算机辅助程序来选择或确定矫正器的臂、锚固件和/或任何其他特征的形状和配置。该程序可被配置为基于一个或多个输入数据选择一个(或多于一个)臂、固定构件、锚固件、或其参数、或矫正器的任何其他方面。例如，输入数据可以包括但不限于牙齿的类型(例如，臼齿、犬齿、门齿(incisor)等)或牙齿的大小。与较小的牙齿(如门齿)相比，较大的牙齿(如臼齿)可能需要更大的臂或更大、更宽或更厚的环形或弯曲特征来提供更大的力。另外或者备选地，输入数据可以包括一个或多个牙齿的牙周膜(PDL)的大小。PDL的大小可以通过任何合适的工艺获得，所述工艺包括但不限于CBCT扫描或其他成像技术。其他输入数据可包括但不限于施加至三维空间中的一个或多个牙齿上的力的数量或方向。例如，期望的牙齿移动方向可能需要臂的一个或多个形状或配置与不同的牙齿移动方向所需的形状或配置不同。其他输入数据可能包括但不限于施加到一个或多个牙齿上的旋转力(或扭矩)的数量或方向。例如，在旋转方向的期望牙齿移动可能需要臂的一个或多个形状或配置与不同的牙齿移动方向所需的形状或配置不同。此外，在一些实施例中，可以将两个或更多个臂附接到单个牙齿，或是通过每个臂联接到独立的固定构件，或者通过两个臂联接到相同的固定构件。在这种情况下，输入数据可以包括联接到每个牙齿的臂和/或固定构件的数量，或者可选地，可以将臂和/或固定构件的数量生成为输出数据。
在一些实施例中，该计算机辅助程序可包括一个算法，该算法包括(但不限于)表示以下一项或多项的一个或多个值作为输入：(a)从OTA到ITA或FTA，或从ITA到另一ITA或FTA，多达三次平移和多达三次旋转移动；(b)牙周膜(PDL)的表面或一个或每个牙齿的牙根面积；(c)患者的骨密度；(d)生物决定因素，例如，从唾液、龈沟液(GCF)、血液、尿液、粘膜或其他来源获得；(e)患者的性别；(f)患者的种族；(g)要安装矫正器的颚(上颌骨或下颌骨)；(i)待安装矫正器的牙齿数；(j)待移动的牙齿的骨骼和周围组织(嘴唇、舌头、牙龈)的机械性能。在各种实施例中，一个或多个这样的输入可以影响将每个牙齿从OTA移动到FTA或朝向FTA移动所需的力(例如，大小、方向、接触点)。
在其他示例中，可以使用其他合适的输入数据。计算机辅助程序使用计算机编程或配置有适当的非瞬态软件、硬件、固件或其组合，以基于一个或多个输入数据生成输出(例如一个或多个选定的臂配置、锚固件配置或固定构件配置)。
计算机辅助程序基于此类输入生成的输出可包括但不限于以下一项或多项：(a)臂的设计；(b)一个或多个此类臂的宽度或切割宽度；(c)整个矫正器的任何矫正器部分或厚度尺寸；(d)此类臂的机械性能，包括但不限于柔性量，或偏压力或回弹(resilience)大小；(e)锚固件的设计；(f)锚固件的宽度或厚度；(g)臂和锚固件之间的连接位置；和/或(h)矫正器的一个或多个(或每个)段中的镍钛诺(或其他材料)的转化温度。如前所述，在一些实施例中，输出可以包括从预生成库中选择的锚固件和/或臂的特定配置。例如，基于输入，可以为每个牙齿确定期望的力(例如，大小和方向)。基于期望的力，可选择适当锚固件构件和/或臂配置，其提供期望的力或其适当的近似值。在一些实施例中，可以独立于任何预生成库来生成矫正器的配置(包括上面列出的任何输出)。在一些实施例中，生成输出可包括使用有限元分析(FEA)或其他技术来分析临时的(provisional)选择或设计以确定性能参数(例如，当偏转特定量(例如FTA(当臂静止时)与OTA之间的偏转量)时此类臂将施加的弹性力)。
在特定示例中，可以使用计算机辅助程序为每个给定患者制作定制的矫正器。在其他示例中，可以基于人群组(a population group)以多个预定义尺寸、形状、配置等制造矫正器。因此，不同的半定制尺寸、形状或配置将被配置为适合人群组的每个不同选择部分。以这种方式，可以制作数量更有限的不同矫正器尺寸、形状和配置，以适应人群中相对较大的那一部分。
根据臂和锚固件的确定的形状和配置，可以生成完整的矫正器形状数据。在一些实施例中，矫正器形状数据可以采用3D数据形式(例如，在热处理或其他合适的定型技术之后处于其定型形式(shape-set form)的矫正器)或平面或基本上2D数据形式(例如，处在例如从材料片上切下的平铺形式(laid-flat form)的矫正器)。
在方框522，可以制造矫正器(例如，基于平面矫正器数字模型1500(方框520))。并且在方框524，可以制造热处理夹具(例如，基于热处理夹具数字模型1200(方框514))。热处理夹具和矫正器的制造将在下面进行更详细的描述。
在一些实施例中，生成完整的矫正器形状数据可包括：获得热处理夹具模型(例如，如下文关于图12的描述)，以及基于热处理夹具模型生成初步矫正器模型。例如，初步矫正器模型可顺应热处理夹具模型的舌侧表面的至少一部分。然后可以修改初步矫正器模型，以包括确定的臂和锚固件，以具有确定的厚度轮廓等。然后可以将修改后的矫正器模型展平，以便在制造中使用，如下所述。
正畸矫正器的制作方法
如上所述，可以生成表征或限定矫正器的一个或多个数字模型(例如，平面矫正器数字模型1500或有轮廓的矫正器数字模型)。在各种实施例中，一个或多个这样的数字模型可用于制造用于患者的矫正器。图16示出了使用本文所述的一个或多个数字模型制造的矫正器100的示例。下文描述了某些示例制造过程。然而，本领域技术人员将理解，可使用任何合适的制造工艺来制造本文所公开的矫正器(或其部件)。
在一些实施例中，可使用平面数字矫正器模型(例如，平面矫正器数字模型1500)制造正畸矫正器100。例如，平面矫正器数字模型可以包括平面或基本上二维的形状数据。可将平面形状数据提供给合适的制造设备(例如，但不限于执行切割、激光切割、铣削、化学蚀刻、电火花线切割(EDM)、水力喷射、冲孔(冲压)等的一台或多台机器)来将材料平片切割成具有与平面矫正器数字模型1500对应的形状的构件。该构件可从任何合适的材料平片上切割，所述材料例如但不限于镍钛诺、不锈钢、钴铬合金(cobalt chrome)或其他类型的金属、聚合物、超弹性材料等。该材料片可具有选择好的厚度，以实现所产生构件的所需材料特性。在各种实施例中，材料片的厚度可以是均匀的或可以变化的(例如，沿着梯度，使用蚀刻、研磨等在特定区域减薄，或者使用沉积等在特定区域增厚)。在一些示例中，材料片的厚度可在约0.1mm至约1.0mm之间、约0.2mm至约0.9mm之间、约0.3mm至约0.8mm之间、约0.4mm至约0.7mm之间或约0.5mm。在一些实施例中，材料片的厚度可小于约1.5mm、小于约1.4mm、小于约1.3mm、小于约1.2mm、小于约1.1mm、小于约1.0mm、小于约0.9mm、小于约0.8mm、小于约0.7mm、小于约0.6mm、小于约0.5mm、小于约0.4mm，小于约0.3mm、小于约0.2mm或小于约0.1mm。
接下来，可将切割构件从其基本平面形状弯曲成有轮廓的布置。图16示出了由平面构件的这种弯曲产生的完成的矫正器100的示例。如图所示，并且如本文别处所述，矫正器100可以包括锚固件120和从锚固件120延伸远离的多个臂130。每个臂130可以包括：配置成与粘附在患者牙齿上的固定构件配合的附接部分40，以及布置在附接部分40与锚固件120之间的偏压部分150。当矫正器100安装在患者的口腔中时，每个臂130可以连接到待移动的牙齿中的不同的一个，并对其相应的牙齿施加特定的力，从而允许操作者独立地移动每个牙齿。
在一些实施例中，平面构件在从材料片上切割或以其他方式形成后，可被弯曲或以其他方式操纵成与FTA配置相对应或基本上相对应的形状或轮廓。例如，该构件可以是从镍钛诺或其他合适材料平片上切割而成的形状，并采用通常的平面配置。该构件可以被弯曲成期望的3D或有轮廓的配置，例如对应于有轮廓的矫正器数字模型1600。在某些示例中，配置了一个或多个夹具，用于将平面构件弯曲成所需的3D形状。在此类示例中，在切割平面构件之后，平面构件可以固定在一个或多个夹具上或之间，并被弯曲或以其他方式操纵以形成所需的3D形状。在一些实施例中，在从材料片上切割构件之前或之后，可以至少在某些部分修改构件的厚度，以实现所需的材料特性。例如，可以使用研磨、化学蚀刻、光刻、电火花线切割或任何其他合适的材料去除工艺来减小构件的至少一些区域的厚度。可以使用薄膜沉积、电镀或任何其他合适的添加技术增加构件的至少一些区域的厚度。在一些实施例中，可以使用3D打印或其他技术来形成平面构件，作为从材料片上切割出平面构件的替代或补充。3D打印可提供某些优点，例如易于控制矫正器不同部分的厚度。在一些实施例中，平面构件可通过3D打印金属、聚合物或可通过3D打印进行添加制造的任何其他合适材料形成。
在一些实施例中，可以将矫正器形状固定为所需的有轮廓的或3D配置(例如，对应于FTA)。在弯曲操作期间或之后，在保持在所需3D形状的同时，可对矫正器施加一个或多个形状固定程序(例如但不限于热处理)，以使所需3D形状定形。包括热处理的形状设定程序可包括在弯曲期间或之后，在加热构件后快速冷却。关于示例热处理和相关夹具的其他详细信息如下所述。
通过使用切割的平面构件，而不是传统的单直径金属丝，与弯曲单直径金属丝制成的形状相比，可以制成更多种类的最终3D形状。切割平面构件可具有设计的或变化的宽度和长度，当弯曲成所需形状时，可使得3D装置的部分在厚度、宽度和长度尺寸上具有变化。以这种方式，可以将平面构件切割成提供矫正器的偏压部分、臂或其他部件的所需厚度、宽度和长度的形状。与弯曲的单直径金属丝相比，通过弯曲定制的切割平面构件可提供更多种类的形状。
在一些示例中，通过将切割的平面构件弯曲成所需的3D形状构件来制造整个矫正器(包括臂和锚固件)。在其他示例中，例如，在弯曲之后，可以将附加部件附着到该3D形状。此类附加部件可包括但不限于附接部分40、偏压部分150、臂130等。此类附加部件可通过任何合适的附接机构附接至3D形构件，所述附接机构包括但不限于粘合材料、焊接、扣件(friction fitting)等。
在一些实施例中，矫正器可以直接3D打印成所需的轮廓或3D形状的配置。在一些实施例中，可以例如使用任何合适的材料3D打印出3D成形构件。在使用镍钛诺来3D打印矫正器的情况下，可能不需要定形(shape-setting)过程(例如热处理)。此外，3D打印可允许使用不同的几何形状(例如，锚固件构件的横截面形状可以是椭圆形而不是矩形，这可增加患者在锚固件的面向牙龈侧和面向舌侧的舒适度)。
正畸矫正器的定形方法
如前所述，在一些实施例中，热处理夹具模型(例如，热处理夹具模型1200(图12))可用于生成矫正器数字模型。例如，可以至少部分地基于热处理夹具模型1200获得平面矫正器数字模型1500。热处理夹具模型1200也可用于制造热处理夹具，然后使用该热处理夹具来定形矫正器(例如，从材料片上切割的平面构件可通过使用热处理夹具形成所需的3D形状)。
图17示出了热处理夹具1700的示例。夹具1700可基于热处理夹具数字模型(例如，夹具数字模型1200(图12))制造。例如，可以将数字模型或相关数据提供给制造系统，以基于夹具模型生成物理(physical)模型。在一个示例中，夹具数据可用于3D打印出蜡制夹具模型。然后，可以使用蜡制模型用黄铜或其他合适的材料熔模铸造夹具。在一些实施例中，夹具可以直接用黄铜或其他合适的材料(例如不锈钢、青铜、陶瓷或其他能够承受热处理所要求的高温的材料)进行3D打印。如图17所示，夹具1700可以包括被配置成与矫正器100的附接部分40配合的固定部分1702。
在一些实施例中，所制造的夹具可用于对矫正器进行加热定形。例如，如图18所示，组合组件1800可包括矫正器100，该矫正器已被弯曲或以其他方式操纵成紧靠热处理夹具1700表面的形状。通过将臂的附接部分放置在夹具的固定部分1702中，可以将矫正器100联接到夹具1700。结扎丝1802或其他合适的紧固件可以在多个位置处缠绕在矫正器100周围，以相对于夹具1700固定矫正器100。接下来，可以施加热以对矫正器100进行加热定形，然后将矫正器100从夹具1700移除。
热处理程序的一个示例可包括将矫正器100加热至选定温度(例如，但不限于525摄氏度)一段选定时间(例如，但不限于20分钟)，然后快速冷却。快速冷却可通过任何合适的冷却程序实现，例如但不限于水淬火或空气冷却。在其他示例中，例如，基于特定的处理计划，热处理的时间和温度可以不同于上面讨论的时间和温度。例如，热处理温度可以在200摄氏度到700摄氏度的范围内，并且热处理时间可以为大约120分钟的范围内的时间。具体而言，热处理程序可在空气炉或真空炉、盐浴(salt bath)、流化砂床(fluidized sandbed)或其他合适系统中进行。完成热处理后，矫正器具有所需的3D形状和配置(例如，基本上对应于热处理夹具和/或所需FTA)。在其他示例中，可采用其他合适的热处理程序，包括但不限于电阻加热或通过使电流流过矫正器结构的金属进行加热。
可在3D成形物上提供一个或多个附加后处理操作，包括但不限于喷砂(abrasivegrit blasting)、喷丸(shot peening)、抛光、化学蚀刻、电抛光、电镀、涂布(coating)、超声波清洗、消毒或其他清洁或去污工艺。
在矫正器由多个部件构成的示例中，可以根据上述方法制造矫正器的一些(或每个)部件，然后将其连接在一起以形成所需的3D矫正器配置。在这些或其他示例中，矫正器(或矫正器的某些或每个部件)可采用其他适当方法制造，包括但不限于：直接打印金属；首先打印蜡构件，然后将蜡构件熔模铸造到金属或其他材料中；打印弹性材料或其他聚合物；切割或加工固体材料；或从金属片上切割出部件，并将其形状固定为所需的3D配置。
如本文所讨论的，一个或多个热处理夹具可被配置成用于将切割的平面构件弯曲成所需的3D形状配置。在特定示例中，为患者的每个颚提供(例如，但不限于定制)一个或多个热处理夹具。例如，可以为每个患者定制热处理夹具的形状和配置，并且可以以任何合适的方式制造，所述方式包括成型、机加工、不锈钢或其他合适金属的直接金属打印、合适材料的3D打印，例如但不限于通过粉末床熔化(powder bed fusion)的不锈钢，或通过粘结成形(binder jetting)的钢/铜混合物，以及首先用蜡打印配置，然后将蜡熔模铸造到各种金属中。在本文描述的各种示例中，热处理夹具可由足以抵抗热处理温度的材料构成。在特定示例中，一个或多个机器人(robot，机械装置)可与一个或多个热处理夹具一起使用或不与一个或多个热处理夹具一起使用，用于将切割的平面构件弯曲成所需的3D形状配置。
在一些实施例中，可以完成单个定形步骤，以将构件从其平面配置变形为其期望的3D配置。然而，在某些实施例中，定形可包括两个或多个定形步骤(例如，两个或多个热处理工艺，可能使用两个或更多个不同的热处理夹具)。在这种情况下，在每个定形步骤内对矫正器施加的变形量可能受到限制，每个后续定形步骤将矫正器进一步向所需的三维配置移动。
然后，可以将完成的矫正器(可选地与粘合托盘和/或固定构件一起)送至临床治疗医生。为了安装矫正器，正畸医生要清洁患者牙齿的舌侧，为粘合做好准备(例如，用浮石粉)。然后可对牙齿表面进行喷砂处理(例如，使用50微米氧化铝)。然后，如本文别处所述，可使用粘合托盘附接固定构件。
在矫正器被制造并且固定构件被附接到牙齿之后，每个臂可联接到其相应的固定构件元件以安装矫正器。安装后，矫正器会在牙齿上施加力和扭矩，以将牙齿移动到所需的FTA。治疗完成后(例如，OTA至FTA、OTA至ITA、ITA至ITA或ITA至FTA)，臂可能被动地置于(sit in)固定构件中，并且不再对牙齿施加力。或者，臂施加的任何残余力可能低于导致牙齿进一步移位的阈值。
患者可以返回进行检查预约(例如，大约2-3个月)，并且如果治疗按计划进行，则在患者按计划时间返回以进行矫正器拆卸之前，不用执行任何操作。在此阶段，可拆除固定构件。如果治疗未按计划进行，则可移除矫正器，重新扫描患者的口腔，并根据修改后的治疗计划设计和安装新矫正器。
结论
尽管上文主要就位于患者牙齿舌侧的正畸矫正器的系统、装置和方法描述了许多实施例，但该技术适用于其他应用和/或其他方法，例如位于患者牙齿面侧的正畸矫正器。此外，除了本文描述的那些实施例之外，其他实施例在本技术的范围内。此外，该技术的几个其他实施例可以具有与本文所述不同的配置、组件或工序。因此，本领域的普通技术人员将相应地理解，该技术可以具有具有附加元件的其他实施例，或者该技术可以具有没有以上参考图1A-18所示和描述的若干特征的其他实施例。
对本技术的实施例的描述并非详尽无遗，也不是将本技术限制在上文所公开的精确形式。如果上下文允许，单数或复数名词也可分别包括复数或单数名词。例如，本文描述为使用多个联接臂的实施例也可以修改为包括更少(例如，一个)或更多(例如，三个)联接臂。尽管上述技术的具体实施例和示例是为了说明目的而描述的，但是如相关领域的技术人员将认识到的，在技术的范围内可以进行各种等效修改。例如，虽然步骤以给定顺序呈现，但替代实施例可以以不同顺序执行步骤。本文描述的各种实施例也可以组合以提供进一步的实施例。
此外，除非“或”一词明确限定为仅指两个或两个以上项目列表中其他项目之外的单个项目，否则在此类列表中使用“或”应解释为包括(a)列表中的任何单个项目，(b)列表中的所有项目，或(c)列表中项目的任意组合。此外，“包括”始终用于表示至少包括所述特征，以便不排除任何更多数量的相同特征和/或其他特征的附加类型。还应理解，为了说明的目的，本文描述了特定实施例，但是可以在不偏离技术的情况下进行各种修改。此外，虽然已经在那些实施例的上下文中描述了与该技术的某些实施例相关联的优点，但是其他实施例也可以展示这些优点，并且并非所有实施例都需要展示这些优点以落入该技术的范围内。因此，本公开和相关技术可以包括本文未明确示出或描述的其他实施例。
Claims (28)
1.一种制造正畸矫正器的方法，包括：
获取与患者牙齿的原始牙齿排列(OTA)相对应的数据，
获取与患者牙齿的期望最终牙齿排列(FTA)相对应的数据；
确定OTA数据和FTA数据之间的位移；
基于确定的位移，确定正畸矫正器的配置，所述正畸矫正器的配置包括：
锚固件，所述锚固件被配置成位于患者牙齿附近；和
多个臂，每个臂从所述锚固件延伸远离并联接到所述锚固件，所述臂被配置为固定至患者牙齿，
其中，当所述矫正器被安装时，所述臂将患者牙齿中的各个牙齿从OTA推向FTA，
其中，确定所述矫正器的配置包括对输入数据应用计算机辅助算法以生成与所述正畸矫正器的配置相对应的输出数据，所述输入数据包括(i)OTA数据和FTA数据之间的位移，以及(ii)至少一个患者特定参数。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个患者特定参数包括牙周膜的表面几何形状或一个或多个牙齿的牙根面积。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个患者特定参数包括患者的骨密度。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个患者特定参数包括从患者的唾液、龈沟液、血液、尿液或粘膜中获得的一个或多个生物决定因素。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个患者特定参数包括与待移动的牙齿相邻的骨骼和组织的机械性能。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个患者特定参数包括以下中的至少一项：患者的性别、患者的年龄、患者的种族、待安装矫正器的颚或待安装矫正器的牙齿数量。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述输出数据包括所述多个臂中的一个或多个臂的设计和所述锚固件的设计。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述输出数据包括所述矫正器的一个或多个段中的材料的转换温度。
9.根据权利要求1所述的方法，其中确定位移包括确定沿六个自由度的位移。
10.根据权利要求1所述的方法，其中确定位移包括确定患者牙齿中的每个牙齿的平移。
11.根据权利要求1所述的方法，其中确定位移包括确定患者牙齿中的每个牙齿的旋转。
12.根据权利要求1所述的方法，还包括为患者牙齿中的每个牙齿确定实现确定位移所需的力。
13.根据权利要求1所述的方法，还包括为患者牙齿中的每个牙齿确定实现所述确定位移所需的扭矩。
14.根据权利要求1所述的方法，其中每个臂被配置为联接到患者牙齿中的不同牙齿。
15.根据权利要求1所述的方法，还包括确定用于实现每个牙齿的确定位移的力和力矩，以及选择或配置臂以实现确定的力和力矩。
16.一种制造用于正畸矫正器的热处理夹具的方法，该方法包括：
获得与期望牙齿排列相对应的最终牙齿排列(FTA)数据；
操纵FTA数据以获得限定热处理夹具的几何形状的夹具数据；和
至少部分基于所述夹具数据制造所述热处理夹具。
17.根据权利要求16所述的方法，其中FTA数据包括固定构件位置，固定构件配置为放置在每个牙齿上所述固定构件位置处。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述固定构件被配置成与正畸矫正器的臂配合。
19.根据权利要求16所述的方法，其中FTA数据包括表征牙龈的数据，并且其中操纵修改后的FTA数据包括改变牙龈的尺寸和/或位置。
20.根据权利要求19所述的方法，其中改变牙龈的尺寸和/或位置包括扩展牙龈。
21.根据权利要求16所述的方法，其中操纵所述FTA数据包括添加加强元件。
22.根据权利要求16所述的方法，其中操纵所述FTA数据改变所述热处理夹具的几何形状以增加其刚度。
23.根据权利要求16所述的方法，其中所述FTA数据包括配置为与正畸矫正器的臂配合的固定构件，并且其中修改FTA数据包括改变所述固定构件的形状。
24.根据权利要求23所述的方法，其中改变所述固定构件的形状包括将固定构件成形为与正畸矫正器的臂配合并接收长形紧固件，所述长形紧固件用于将所述矫正器能拆卸地联接到所述热处理夹具。
25.根据权利要求16所述的方法，还包括将正畸矫正器联接到所述热处理夹具，并对所述矫正器和所述热处理夹具进行加热。
26.权利要求25，其中对所述矫正器和所述热处理夹具进行加热包括加热到至少200摄氏度。
27.根据权利要求25所述的方法，还包括在加热后，通过液体淬火或空气冷却来冷却所述矫正器和所述热处理夹具。
28.根据权利要求25所述的方法，其中将所述正畸矫正器联接到所述热处理夹具包括将一个或多个长形紧固件缠绕在所述正畸矫正器和所述热处理夹具周围。
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