CN114099025A - 牙科器具及其设计方法和制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种牙科器具及其设计方法和制备方法。牙科器具的设计方法包括：获取数字化牙颌模型；矫治计划的设计；设计牙科器具：基于数字化牙颌模型和矫治计划设计牙科器具，牙科器具包括基于数字化牙齿模型设计的壳状本体；设置预处理部：在壳状本体上设置根据矫治计划对应数字化牙齿模型进行预处理的预处理部；设置咬合支撑部：在壳状本体上设置向对颌方向凸起的咬合支撑部；牙科器具佩戴在上颌数字化牙齿模型或下颌数字化牙齿模型上时，咬合支撑部能够支撑对颌，使上下颌保持预定的打开咬合状态。上述设计方法中，通过在壳状本体上设置咬合支撑部，使原本只用于对牙齿进行预处理的牙科器具同时打开上下颌牙齿咬合，佩戴在口中异物感小。
Description
技术领域
本发明属于牙齿矫治技术领域，更确切的说涉及牙齿矫治技术，尤其涉及一种对牙齿矫治前进行预处理的牙科器具及其设计方法和制备方法。
背景技术
现有牙齿矫治的口腔操作中，通常需要患者开口才能进行对应牙齿的矫治操作。如对牙齿表面进行酸蚀处理操作，之后进行附件或托槽的粘贴，或者在进行种植钉的植入时，均需要准确的定位及相对稳定的上下颌相对位置的不动。其中，在隐形矫治中粘贴用于辅助牙齿移动的附件时，首先使用酸蚀模板，在酸蚀模板上的孔洞中涂布酸蚀剂对牙齿表面进行酸蚀处理，接着取下酸蚀模板，将牙齿冲洗并吹干，在牙齿的酸蚀面上涂布粘接剂并进行光固化，接着使用树脂材料填充附件模板，戴入附件模板，对填充树脂材料的位置进行光固化，取下附件模板，去除多余树脂，完成附件安装，最后戴入矫治器。其中使用的酸蚀模板和附件模板在对牙齿表面进行处理时均需要定位准确相应需要处理的位置及尺寸，之后才能较精准的进行附件的粘贴，上述操作中需要长时间的临床椅旁操作才能完成，患者也要长时间保持开口姿势，容易出现关节不适或是嘴巴酸疼等情况，并且不能稳定的保持上下颌相对位置不动的状态，在进行附件粘贴时，不仅容易出现位置偏差，患者还会不自觉的产生闭口现象。临床上为了避免这种情况出现，通常让患者咬住打开咬合用的器具或棉卷，来达到长时间稳定开口的效果，使用打开咬合用的器具或棉卷使患者保持开口状态存在的问题是，使用打开咬合用的器具或棉卷增加了医生的操作步骤和临床操作时间，使用打开咬合用的器具长时间撑开患者的唇部，容易造成口唇麻木和疼痛，使用棉卷的异物感较强，患者的使用舒适度不高。
因此，研究如何设计和制备出更加便捷、患者舒适性更高且定位更加精准的牙科器具，对于节省临床操作时间和提高患者的舒适度具有重要意义。
发明内容
本发明的主要目的是克服现有技术缺陷，提供一种牙科器具及其设计方法和制备方法，解决了现有口腔操作中需要患者保持开口状态时，临床操作时间长，患者的舒适度不高且定位不精准的问题。
本发明提供的技术方案如下：
一种牙科器具的设计方法，包括：
获取数字化牙颌模型：获取一数字化牙颌模型，所述数字化牙颌模型包括数字化牙齿模型；
矫治计划的设计：根据患者口内情况进行矫治计划的设计，所述矫治计划包括对数字化牙齿模型进行预处理的位置信息和尺寸信息；
设计牙科器具：基于所述数字化牙颌模型和矫治计划设计所述牙科器具，所述牙科器具包括基于数字化牙齿模型设计的壳状本体，所述壳状本体具有容纳多颗数字化牙齿模型的腔体；
设置预处理部：在所述壳状本体上设置根据矫治计划对应数字化牙齿模型进行预处理的预处理部；
设置咬合支撑部：在所述壳状本体上设置向对颌方向凸起的咬合支撑部；所述牙科器具佩戴在上颌数字化牙齿模型或下颌数字化牙齿模型上时，所述咬合支撑部能够支撑对颌，使上下颌保持预定的打开咬合状态。
优选地，还包括：分割所述数字化牙颌模型：将所述数字化牙颌模型分割为单颗数字化牙齿模型。
优选地，将所述咬合支撑部设于所述壳状本体后牙区至少一部分的咬合面或设于所述壳状本体前牙区的至少一部分的舌侧。
优选地，当所述咬合支撑部设于所述壳状本体后牙区的至少一部分的咬合面时，将所述咬合支撑部设于所述壳状本体左侧后牙区、所述壳状本体右侧后牙区或所述壳状本体左右两侧后牙区。
优选地，在所述咬合支撑部面向对颌方向的一面上设计与对颌接触的凹凸匹配的结构、与对颌接触的咬合匹配的结构或与对颌接触的增加摩擦的结构。
优选地，将所述咬合支撑部面向对颌方向一面与
平面形成的角度设为与上下颌保持预定的打开咬合状态时的咬合角度吻合。
优选地，所述咬合支撑部包括咬合支撑部近中端面和咬合支撑部远中端面，将所述咬合支撑部近中端面向对颌方向凸出的高度设为大于所述咬合支撑部远中端面向对颌方向凸出的高度。
优选地，当所述咬合支撑部设于所述壳状本体前牙区的至少一部分的舌侧时，将所述壳状本体设为容纳上颌多颗数字化牙齿模型，且所述咬合支撑部与所述壳状本体前牙区舌侧的非龈缘处连接。
优选地，将所述咬合支撑部设为与所述壳状本体前牙区邻近舌窝处连接。
优选地，在所述咬合支撑部上设计能够稳定下颌相对位置的限位部。
优选地，在矢状向截面方向，将所述限位部设为向远离牙齿切嵴方向内凹的结构。
优选地，将所述限位部设为能够容纳下颌前牙区牙齿邻近切缘的一部分。
优选地，在所述咬合支撑部内设计可用于医疗器械口内使用材料的辅助支撑部。
优选地，在所述咬合支撑部上设计与所述辅助支撑部相互配合的公母结构。
优选地，将所述咬合支撑部的弹性模量设为大于所述壳状本体的弹性模量。
优选地，将所述咬合支撑部的硬度设为大于所述壳状本体的硬度。
优选地，将所述咬合支撑部设为多层结构，所述多层结构包括基层和至少一层加强层。
优选地，将所述加强层的弹性模量设为大于所述基层的弹性模量。
优选地，将所述预处理部设为预处理孔或预处理空腔。
优选地，所述矫治计划的预处理包括对牙齿进行酸蚀、在牙齿上安装附件、在牙齿上安装托槽或在牙列上安装种植钉，将所述预处理部的位置设为与所述矫治计划中对数字化牙齿模型进行预处理的位置信息基本对应。
优选地，将所述预处理孔的边缘尺寸设为与在牙齿上进行酸蚀的边缘、在牙齿上安装附件的边缘、在牙齿上安装托槽的边缘或在牙列上安装种植钉的边缘尺寸基本吻合。
优选地，将所述预处理空腔设为凸设于牙齿唇侧面、牙齿舌侧面或牙齿咬合面的空腔。
优选地，将所述预处理空腔设为能够容纳在牙齿上安装的附件。
优选地，将所述在牙齿上安装的附件设为具有扭转牙齿功能的附件、具有水平移动牙齿功能的附件、具有升高或压低牙齿的附件、具有牵引功能的附件、具有调整颌间关系的附件中的一种或几种组合。
优选地，将所述预处理部设于所述壳状本体的舌侧面、唇侧面和/或咬合面。
优选地，将所述预处理部设于所述壳状本体的前牙区和/或后牙区。
一种牙科器具的制备方法，基于上述牙科器具的设计方法对设计出来的牙科器具进行相应的制备，具体的制备方法包括：基于设计的所述牙科器具进行3D打印，制备出实体的牙颌模型，之后在所述实体的牙颌模型上采用热压成型的方式得到包含牙齿形状的壳状本体，之后在所述包含牙齿形状的壳状本体上沿牙龈线或邻近牙龈线处切割得到能够容纳牙齿的牙科器具。
一种牙科器具的制备方法，基于上述牙科器具的设计方法对设计出来的牙科器具进行相应的制备，具体的制备方法包括：采用直接3D打印的方法对设计出来的牙科器具进行打印制备。
一种牙科器具，所述牙科器具为按照上述牙科器具的设计方法设计出来的牙科器具。
通过本发明提供的牙科器具及其设计方法和制备方法，能够带来以下至少一种有益效果：
本发明提供的牙科器具的设计方法中，通过该设计方法设计出来的牙科器具中，在牙科器具的壳状本体上设置咬合支撑部，创造性地结合了用于对牙齿进行预处理的牙科器具的结构特点和稳定上下颌相对位置关系的作用，使原本只用于对牙齿进行预处理的牙科器具同时打开上下颌牙齿咬合，在临床上使用过程中，可以增加医生对于牙齿预处理的精准度，减少医生的操作步骤和操作时间，降低器械成本，在咬合时用咬合支撑部自然支撑对颌，上下颌牙齿处于相对位置稳定的状态，不会由于长时间的开口导致上下颌牙齿相对位置发生位移变化的效果，并且佩戴在口中异物感小，患者舒适度高。
本发明还提供了采用上述设计方法对设计出来的牙科器具进行制备的方法，采用先3D打印，然后热压成型后切割的方法，可以根据患者个性化的矫治需求进行相应壳状牙齿矫治器的制作；或者采用直接3D打印的方法制备牙科器具，对于结构较复杂或成型难度较大的结构可以直接打印成型，制备效率较高，对制备精度能够很好的得到控制。
附图说明
下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
图1是本发明实施例的牙科器具的设计方法的流程示意图。
图2是本发明实施例的用于上颌牙齿的作为酸蚀模板的牙科器具的结构示意图。
图3是本发明实施例的用于上颌牙齿的作为托槽模板的牙科器具的结构示意图。
图4是本发明实施例的用于下颌牙齿的作为种植导板的牙科器具的结构示意图。
图5是本发明实施例的用于上颌牙齿的作为附件模板的牙科器具的结构示意图。
图6为本发明实施例的咬合支撑部设置于后牙区的牙科器具与下颌牙齿咬合时的结构示意图。
图7为本发明实施例的咬合支撑部设置于后牙区的牙科器具与上颌牙齿咬合时的结构示意图。
图8为本发明实施例的咬合支撑部设置于前牙区的牙科器具与下颌牙齿咬合时的结构示意图。
图9为本发明实施例的咬合支撑部设有限位部的牙科器具的结构示意图。
图10为图9的牙科器具沿CC’线的截面示意图。
图11为图9的牙科器具与下颌牙齿相配合时沿CC’线的截面示意图。
图中，10、壳状本体；20、预处理部；30、咬合支撑部；30a、咬合支撑部近中端面；30b、咬合支撑部远中端面；31、限位部；32、公母结构。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
术语“前牙区”和“后牙区”根据北京大学医学出版社出版的《口腔医学导论》第2版第36-38页中对于牙齿的分类进行定义，前牙区包括中切牙、侧切牙和尖牙，以FDI标记法显示为1-3的牙齿，后牙区包括前磨牙以及磨牙，以FDI标记法显示为4-8的牙齿。壳状本体10设置有若干容纳多颗牙齿的空腔，并划分有舌侧面和唇侧面，近中面和远中面。其中，“舌侧面”根据北京大学医学出版社出版的《口腔医学导论》第2版第35-36页中对于牙冠各面的命名，其中唇侧面和颊侧面为前牙的牙冠接近口唇的一面称为唇侧面，后牙的牙冠接近颊的一面称为颊侧面。舌侧面为前牙和后牙的牙冠接近舌的一面统称舌侧面。近中面和远中面为牙冠与邻牙相邻接的两个面，总称邻面。离面部中线较近的一面称为近中面，离面部中线较远的一面称为远中面。《牙体解剖与口腔生理学》第二版第44页中对于牙冠各面名称的说明和图6-8中，“切缘”为前牙行使切咬功能的部分，前牙在舌面圆突隆起形成嵴，称其为“切嵴”；而在唇面一般较平滑，称其为“切缘”。
参照图1至图5，本发明实施例提供一种牙科器具，该牙科器具采用以下设计方法设计，该设计方法包括步骤S11至步骤S15，还可以包括步骤S16。
步骤S11，获取数字化牙颌模型：获取一数字化牙颌模型，数字化牙颌模型包括数字化牙齿模型。
数字化牙颌模型可以是上颌或下颌的数字化牙颌模型，数字化牙颌模型可以通过初始牙颌信息获得，也可以通过治疗过程中的中间状态牙颌信息获得。其中，初始牙颌信息或中间状态牙颌信息可以通过口内扫描获得，或者，通过对用户的牙颌模型的口内取模之后再扫描获得，初始牙齿状态信息具体可以包括：牙齿形状、牙龈位置等，还可以包括由CBCT数据(Cone beam CT，又称为锥形束CT)获得的牙根信息。牙齿形状中进一步还包括牙齿唇侧面、舌侧面、咬合面等形态，更进一步还可以包括有牙齿牙尖、嵴、窝、沟等。
步骤S16，分割数字化牙颌模型：将数字化牙颌模型分割为单颗数字化牙齿模型。
数字化牙颌模型的扫描结果获取后得到的为一体化的数字化牙颌模型，包括数字化牙龈模型、数字化牙冠模型等，为了实现对单颗牙齿模拟牙齿矫治过程，需要将数字化牙颌模型分割成单颗数字化牙齿模型，单颗数字化牙齿模型包括前牙区单颗数字化牙齿模型和后牙区单颗数字化牙齿模型，每个的单颗数字化牙齿模型包括数字化牙冠模型。对数字化牙颌模型进行分割可以采用以下方法中的一种：(1)利用图形图像处理技术提取数字化牙颌模型中牙齿模型间的分割边界并进行分割；(2)在每颗牙齿上进行手动标记，然后基于分水岭算法的分割方法进行交互式分割；(3)基于模型表面平均曲率的单齿分割技术对单颗牙齿进行分割。数字化牙颌模型的分割还可以采用其它的分割形式，现有技术中能够将数字化牙颌模型分割成单颗数字化牙齿模型的方法均可采用。
步骤S12，矫治计划的设计：根据患者口内情况进行矫治计划的设计，矫治计划包括对数字化牙齿模型进行预处理的位置信息和尺寸信息。
预处理可以是在牙齿矫治前对数字化牙齿模型进行的处理。本发明一些实施例中，矫治计划的预处理包括对牙齿进行酸蚀、在牙齿上安装附件、在牙齿上安装托槽或在牙列上安装种植钉，对应地，对数字化牙齿模型进行预处理的位置信息包括对牙齿进行酸蚀的位置信息、在牙齿上安装附件的位置信息、在牙齿上安装托槽的位置信息或在牙列上安装种植钉的位置信息中的任意一种或任意几种的组合形式，对数字化牙齿模型进行预处理的尺寸信息包括对牙齿进行酸蚀的尺寸信息、在牙齿上安装附件的尺寸信息、在牙齿上安装托槽的尺寸信息或在牙列上安装种植钉的尺寸信息中的任意一种或任意几种的组合形式，通过上述位置信息和尺寸信息对数字化牙齿模型进行预处理的尺寸信息例如是对数字化牙齿模型进行预处理位置的形状、面积、深度、高度等信息中的一种或多种。不同患者的口内情况和矫治需求不同或存在差异，因此，对数字化牙齿模型进行预处理的具体的位置信息和尺寸信息需要根据患者口内情况和矫治需求进行确定。
步骤S13，设计牙科器具：基于数字化牙颌模型和矫治计划设计牙科器具。
参照图2至图8，牙科器具包括基于数字化牙齿模型设计的壳状本体10，壳状本体10与用于隐形矫治的壳状牙齿矫治器可以具有相同或相似的结构，壳状本体10具有容纳多颗数字化牙齿模型的腔体，壳状本体10可划分有前牙区和后牙区。
其中矫治计划通常可以为，根据患者初始的口内信息和临床医生根据临床经验确定的目标矫治位置，将口内牙齿的移动路径进行确认，并将其分割为一系列的多个矫治步骤，确保每颗牙齿的单步移动量在一定范围内(如0.3-1.0mm范围内)。矫治计划中要达到最终目标矫治位置，仅通过壳状牙齿矫治器本身的弹性结构是无法直接实现的，为了达到每步的移动效果时，需要在牙齿上粘贴相应的附件或托槽才可以实现，其中附件可以与壳状牙齿矫治器通过接触的端面产生相应的矫治力，而托槽可以与弓丝相互作用产生趋向目标矫治位置效果的矫治力，此时就需要预先的确定需要粘贴附件的形状、尺寸和位置等信息，需要说明的是在进行相应的附件或托槽粘贴之前，需要对粘贴附件或托槽相应位置进行酸蚀。另一种情况是，如果在口内需要安装种植钉时，同样需要根据矫治计划进行预先位置和尺寸的确定。
步骤S14，设置预处理部20：在壳状本体10上设置根据矫治计划对应数字化牙齿模型进行预处理的预处理部20。
可以将预处理部20设为预处理孔或预处理空腔，可选地，还可以将预处理部20设于壳状本体10的舌侧面、唇侧面和/或咬合面，并可以设于壳状本体10的前牙区和/或后牙区。
将预处理部20设为预处理孔时，设计出来的牙科器具可以用作在牙齿上粘贴附件时的酸蚀模板、用作在牙齿上安装托槽时进行定位的托槽模板或用作植入人工牙齿时进行导向和定位的种植导板。具体地说，参照图2至图4，图2是用于上颌牙齿的作为酸蚀模板的牙科器具的结构示意图，图2的牙科器具上的预处理孔设置在壳状本体10部分前牙区和后牙区的唇侧面上，可以用来涂抹酸蚀剂。当然，在另一种实施方式中，预处理孔还可以设置在壳状本体10部分前牙区和后牙区的舌侧面上。图3是用于上颌牙齿的作为托槽模板的牙科器具的结构示意图，图3的牙科器具上的预处理孔设置在壳状本体10前牙区和后牙区的唇侧面上，可以在安装唇侧托槽时对托槽进行定位。当然，在另一种实施方式中，预处理孔还可以设置在壳状本体10部分前牙区和后牙区的舌侧面上，可以用于安装舌侧托槽时对托槽进行定位。图4是用于下颌牙齿的作为种植导板的牙科器具的结构示意图，图4的牙科器具上的前牙区线条较粗区域的预处理孔设置在壳状本体10前牙区的咬合面上，可以在植入人工牙齿时对牙床进行钻孔和安装种植钉，根据需要，还可以将预处理孔设置在壳状本体10后牙区的咬合面上，预处理孔可以是圆孔，也可以为与需要安装的种植钉的边缘形状吻合的孔。
矫治计划的预处理包括对牙齿进行酸蚀、在牙齿上安装附件、在牙齿上安装托槽或在牙列上安装种植钉时，优选将预处理部20的位置设为与矫治计划中对数字化牙齿模型进行预处理的位置信息基本对应，在佩戴设计出来的牙科器具时，通过预处理部20的定位，能够准确对牙齿进行预处理。
图2至图4中牙科器具上的预处理孔的位置和尺寸根据矫治需要进行设置，作为优选方案，将预处理孔的边缘尺寸设为与在牙齿上进行酸蚀的边缘、在牙齿上安装附件的边缘、在牙齿上安装托槽的边缘或在牙列上安装种植钉的边缘尺寸基本吻合。将预处理孔的边缘尺寸设为与在牙齿上进行酸蚀的边缘尺寸基本吻合，使用设计出来的牙科器具过程中，在牙齿表面涂抹酸蚀剂时，酸蚀剂的涂覆面积与粘结相应附件的面积一致或略大于，可以防止涂抹过多的酸蚀剂，对牙齿造成不必要的侵蚀。将预处理孔的边缘尺寸设为与在牙齿上安装附件的边缘尺寸基本吻合，使用设计出来的牙科器具过程中，在牙齿上安装附件时，能够将附件准确安装到预定位置，有利于附件与数字化矫治过程中的矫治目标位置一致。将预处理孔的边缘尺寸设为与在牙齿上安装托槽的边缘尺寸基本吻合，使用设计出来的牙科器具过程中，在牙齿上安装托槽时，能够将托槽准确安装到预定位置，有利于托槽与弓丝相配合对牙齿准确施加矫治力，并实现预期的矫治作用。将预处理孔的边缘尺寸设为与在牙列上安装种植钉的边缘尺寸基本吻合，使用设计出来的牙科器具过程中，有利于在牙床上准确地钻孔和安装种植钉。
参照图5，将预处理部20设为预处理空腔时，预处理空腔可以是凸设于壳状本体10上的空泡，此时，设计出来的牙科器具可以用作在牙齿上粘贴附件的附件模板，将预处理空腔设为能够容纳在牙齿上安装的附件，图5是用于上颌牙齿的作为附件模板的牙科器具的结构示意图，图5的牙科器具上的预处理空腔用来容纳制作附件用的树脂，戴入附件模板后，对附件进行光固化，取下附件模板，可以将附件安装在牙齿表面；或者在牙科器具上的预处理空腔中填充已经光固化成型的附件，戴入附件模板后，利用牙科器具的定位效果将附件粘贴在预定的位置上。
可以将预处理空腔设为凸设于牙齿唇侧面、牙齿舌侧面或牙齿咬合面的空腔，使用设计出来的牙科器具过程中，在牙齿粘贴附件时，根据需要选择在不同位置的预处理空腔的牙科器具，可选择性将附件粘贴在牙齿唇侧面、牙齿舌侧面或牙齿咬合面上。牙科器具的设计方法中，可以将在牙齿上安装的附件设为具有扭转牙齿功能的附件、具有水平移动牙齿功能的附件、具有升高或压低牙齿的附件、具有牵引功能的附件、具有调整颌间关系的附件中的一种或几种组合，从而根据需要实现不同的矫治效果。在临床病例中，附件的形态和作用列举如下：1)椭圆附件：常用于磨牙段，用于矫治器固位，避免矫治器脱位。2)垂直矩形附件：用于解除牙齿的扭转或控根作用，还可以作为增强支抗的作用。3)颌垫附件：用于纠正反颌、锁颌时，抬高咬合，打开锁结关系，避免矫治过程中的颌创伤。4)窗口附件：用于伸长牙齿，解决开颌问题。5)精密控制附件：用于前牙控根移动及尖牙长距离平移的作用。6)鸢尾附件：用于辅助压低前牙，同时升高前磨牙的作用。7)平导附件：用于辅助打开前牙咬合，其中鸢尾附件和平导附件配合使用或单独使用鸢尾附件可以有效解决深覆合。8)舌侧扣和牵引钩：用于配合牵引已达到既定矫治目标。上述列举附件可以单独使用，也可以根据临床病例的需求进行组合使用。
步骤S15，设置咬合支撑部30：在壳状本体10上设置向对颌方向凸起的咬合支撑部30；牙科器具佩戴在上颌数字化牙齿模型或下颌数字化牙齿模型上时，咬合支撑部30能够支撑对颌，使上下颌保持预定的打开咬合状态。
参照图2至图5，咬合支撑部30可以一体成型形成在壳状本体10上，更具体地说，咬合支撑部30与壳状本体10可为一体热压膜成型之后在根据实际矫治需求进行切割制得的结构，或者直接根据数字化模型3D打印出的结构，采用一体成型结构时，制作步骤简单，患者佩戴方便，咬合支撑部30和壳状本体10紧密连接，使得佩戴安全性高，不会因为壳状本体10和咬合支撑部30之间不牢固而发生患者误食造成对患者不必要的伤害。在另一种实施方式中，咬合支撑部30与壳状本体10可为分体成型结构，咬合支撑部30与壳状本体10可以通过黏贴、磁吸、卡接等结构进行分体连接成型；采用分体成型结构，安装方便，可以根据患者的口内实际情况选择适合患者本身口内能够产生的不同矫治效果的咬合支撑部30与壳状本体10进行安装，使得患者具有个性化定制的针对使用和治疗。
参照图6至图8，设计出来的牙科器具佩戴在上颌牙齿或下颌牙齿上时，咬合支撑部30能够支撑对颌，使上下颌保持预定的打开咬合状态。通过在壳状本体10上设置咬合支撑部30，创造性地结合了用于对牙齿进行预处理的牙科器具的结构特点和稳定上下颌咬合关系相对位置的作用，使原本只用于对牙齿进行预处理的牙科器具同时打开了上下颌牙齿的咬合，在临床上使用过程中，可以增加医生对于牙齿预处理的精准度，减少医生的操作步骤和操作时间，降低器械成本，在咬合时用咬合支撑部30自然支撑对颌，上下颌牙齿处于相对位置稳定的状态，不会由于长时间的开口导致上下颌牙齿相对位置发生位移变化的效果，并且佩戴在口中异物感小，患者舒适度高。
咬合支撑部30设于壳状本体10后牙区时，医生的操作可以集中在牙齿的前牙区或者后牙区；咬合支撑部30设于壳状本体10前牙区时，医生的操作可以集中在牙齿的后牙区或前牙区；上述两种方式均可以稳定上下颌牙齿的相对位置关系稳定，医生可以根据患者实际的口内情况和操作使用习惯进行选择。另外如果需要对牙齿的前牙区和后牙区均要进行操作，医生还可以交替使用咬合支撑部30设于壳状本体10前牙区的牙科器具和咬合支撑部30设于壳状本体10后牙区的牙科器具。牙科器具的设计方法中，优选将咬合支撑部30设于壳状本体10后牙区至少一部分的咬合面或设于壳状本体10前牙区的至少一部分的舌侧。在其中一种实施方式中，将咬合支撑部30设于壳状本体10后牙区至少一部分的咬合面，此种设置方式，一方面由于后牙区牙齿具有咬合面，在上下颌牙齿咬合时，接触的面积较大，在进行咬合时，能够更好的稳定上下颌牙齿的相对位置关系；另一方面由于在进行上下颌咬合时，上颌的相对位置不动，下颌以一定角度打开，打开时，前牙区的开口程度大于后牙区的开口程度，当将咬合支撑部30设置在后牙区时，当后牙区牙齿打开咬合后，前牙区牙齿必然打开咬合，并且打开咬合的程度大于后牙区牙齿。在另一种实施方式中，将咬合支撑部30设于壳状本体10前牙区的至少一部分的舌侧，当上下颌相互接触时，下颌前牙区牙齿与上颌前牙区设置的咬合支撑部30接触，使得本应与上颌前牙区牙齿邻近舌侧龈缘接触的地方调整至邻近前牙切缘或切嵴的地方，在上下颌进行咬合时，前牙区牙齿可以打开咬合，使得上下颌咬合时，上下颌牙齿的唇侧面无干扰，可以在唇侧面进行相应的操作。
牙科器具的设计方法中，当咬合支撑部30设于壳状本体10后牙区的至少一部分的咬合面时，可以将咬合支撑部30设于壳状本体10左侧后牙区、壳状本体10右侧后牙区或壳状本体10左右两侧后牙区。此时，咬合支撑部30可以打开单侧牙齿的咬合关系，也可以同时打开双侧咬合的咬合关系，可以根据临床操作需求进行相应的选择。其中，将咬合支撑部30设于壳状本体10左右两侧后牙区是指壳状本体10左右两侧后牙区均设有咬合支撑部30，使牙科器具能够在左右两侧后牙区同时支撑对颌，避免一侧的对颌悬空，降低患者佩戴的不适感。
本发明一些实施例中，参照图2至图5，牙科器具的设计方法中，在咬合支撑部30面向对颌方向的一面上设计与对颌接触的凹凸匹配的结构、与对颌接触的咬合匹配的结构或与对颌接触的增加摩擦的结构，在咬合时，咬合支撑部30面上的上述结构可以使上下颌稳定地咬合，防止对颌打滑、错开或偏离预设的位置，保持稳定的打开咬合状态，方便医生操作。凹凸匹配的结构例如是，对颌牙齿具有凸起结构时，咬合支撑部30面向对颌方向的一面上具有与对颌牙齿凸起结构相匹配的凹陷结构；对颌牙齿具有凹陷结构时，咬合支撑部30面向对颌方向的一面上具有与对颌牙齿凹陷结构相匹配的凸起结构。咬合匹配的结构例如是尖窝咬合匹配，作为示例，咬合支撑部30面向对颌方向的一面上设有与对颌牙齿的尖相匹配的窝，或者，咬合支撑部30面向对颌方向的一面上设有与对颌牙齿的窝相匹配的尖。增加摩擦的结构例如是，在咬合支撑部30面向对颌方向的一面上设置规则或不规则形状的花纹、凹坑、凸起或其他结构，从而与对颌接触时增加两者的摩擦力，防止对颌打滑、错开或偏离预设的位置，保持稳定的打开咬合状态。
本发明一些实施例中，牙科器具的设计方法中，将咬合支撑部30面向对颌方向一面与
平面形成的角度设为与上下颌保持预定的打开咬合状态时的咬合角度吻合，在佩戴牙科器具时，对颌支撑在咬合支撑部30上后，上下颌的实际咬合角度能够与预定的打开咬合状态时的咬合角度相吻合。《牙体解剖与口腔生理学》第2版第三篇136页中对于
平面进行了定义，其中在解剖学研究中，常以下颌牙列为基准定义
平面：从下颌中切牙的近中邻接触点到双侧最后一个磨牙远中颊尖顶所构成的假想平面，称其为结构学
平面。
参照图2和图6，牙科器具的设计方法中，当将咬合支撑部30设于壳状本体10后牙区至少一部分的咬合面时，咬合支撑部30包括咬合支撑部近中端面30a和咬合支撑部远中端面30b，将咬合支撑部近中端面30a向对颌方向凸出的高度设为大于咬合支撑部远中端面30b向对颌方向凸出的高度，使咬合支撑部30的面向对颌方向一面的高度在近中方向上具有增加的趋势，此种设置方式是由于在进行上下颌咬合时，上颌的相对位置不动，下颌以一定角度打开，打开时，前牙区的开口程度大于后牙区的开口程度，当咬合支撑部30设置在后牙区时，当后牙区牙齿打开咬合后，前牙区牙齿必然打开咬合，并且打开咬合的程度大于后牙区牙齿。因此此种设置方式能够使得咬合支撑部30的面向对颌方向一面的各个位置均能支撑对颌牙齿，避免预设被支撑的牙齿悬空。咬合支撑部近中端面30a和咬合支撑部远中端面30b向对颌方向凸出的具体高度可以根据患者口内情况和打开咬合状态时的咬合角度等因素进行设置。
牙科器具的设计方法中，当咬合支撑部30设于壳状本体10前牙区的至少一部分的舌侧时，可以将壳状本体10设为容纳上颌多颗数字化牙齿模型，且咬合支撑部30与壳状本体10前牙区舌侧的非龈缘处连接，优选将咬合支撑部30设为与壳状本体10前牙区邻近舌窝处连接，与壳状本体10前牙区邻近舌窝处连接时，在制备牙科器具时，制作更加简单，仅需将相应位置进行与咬合支撑部30匹配的模型与牙颌模型对应连接即可，并且制作出的牙科器具能够与包裹牙齿的壳状本体10过渡连接顺畅。参照9至图11，牙科器具的设计方法中，在咬合支撑部30上设计能够稳定下颌相对位置的限位部31。在一具体实施方式中，在矢状向截面方向，将限位部31设为向远离牙齿切嵴方向内凹的结构，优选将限位部31设为能够容纳下颌前牙区牙齿邻近切缘的一部分，在咬合时，下颌前牙区牙齿邻近切缘的一部分容纳在限位部31的内凹结构中，在咬合时保持稳定的打开咬合状态。图11为图9的牙科器具与下颌牙齿相配合时沿CC’线的截面示意图，图11中的箭头方向是下颌前牙区牙齿邻近切缘的部分进入牙科器具的咬合支撑部30的限位部31内的方向，咬合后，下颌前牙区牙齿邻近切缘的一部分容纳在限位部31的内凹结构中，以保持稳定的打开咬合状态。
本发明一些实施例中，牙科器具的设计方法中，在咬合支撑部30内设计可用于医疗器械口内使用材料的辅助支撑部(未示出)。用于医疗器械口内使用材料可以是满足医疗器械口内使用材料标准的金属、合金、塑料、橡胶、复合材料等，通过在咬合支撑部30内设置辅助支撑部，可以提高咬合支撑部30的支撑强度，在支撑对颌时防止咬合支撑部30被压扁或产生凹陷，使上下颌保持稳定的打开咬合状态和咬合角度。
更优选的一种实施方式中，在咬合支撑部30上设计与辅助支撑部相互配合的公母结构32，相互配合的公母结构32例如是凹凸匹配结构、挡块配合结构、卡扣配合结构，咬合支撑部30上设置与辅助支撑部相互配合的公母结构32，在将辅助支撑部填充在咬合支撑部30内以后，辅助支撑部不容易脱落，能够起到较佳的辅助支撑作用。
本发明一些实施例中，将咬合支撑部30的弹性模量设为大于壳状本体10的弹性模量，优选将咬合支撑部30的硬度设为大于壳状本体10的硬度，咬合支撑部30的弹性模量和硬度可以根据患者年龄、性别、打开咬合状态时的咬合角度等因素进行设置，根据上述设计方法制备的牙科器具，在上下颌保持打开咬合状态时，对颌施加在牙科器具的作用力集中在咬合支撑部30上，通过增加咬合支撑部30的弹性模量，可以提高咬合支撑部30的支撑强度，在支撑对颌时防止咬合支撑部30被压扁或产生凹陷，使上下颌保持稳定的打开咬合状态。
优选将咬合支撑部30设为多层结构，多层结构包括基层和至少一层加强层，优选将加强层的弹性模量设为大于基层的弹性模量，优选将加强层设置在基层上，咬合支撑部30与对颌接触的一层优选为加强层，加强层的层数、基层和加强层的弹性模量可以根据患者年龄、性别、打开咬合状态时的咬合角度等因素进行设置，通过将咬合支撑部30设置为包括基层和加强层的多层结构，有利于提高的咬合支撑部30的支撑强度，在支撑对颌时防止咬合支撑部30被压扁或产生凹陷，使上下颌保持稳定的打开咬合状态。
本发明实施例还提供一种牙科器具的制备方法，基于上述实施例的牙科器具的设计方法对设计出来的牙科器具进行相应的制备，具体的制备方法包括：基于设计的牙科器具进行3D打印，制备出实体的牙颌模型，之后在实体的牙颌模型上采用热压成型的方式得到包含牙齿形状的壳状本体10，之后在包含牙齿形状的壳状本体10上沿牙龈线或邻近牙龈线处切割得到能够容纳牙齿的牙科器具，再对牙科器具进行清洗、消毒、包装等制备模块进行制备。
更具体的，制备方法中的制备模块也可以是3D打印设备、压膜设备、切割设备、抛光设备、及清洗消毒设备，具体制备过程是首先通过3D打印技术将符合要求的数字化牙颌模型有限元数字模型直接打印出来，其次在打印好的3D牙颌模型上进行压膜操作，最后再对压好膜的壳状本体10进行切割、抛光清洗、消毒等步骤，最终制得牙科器具，使患者能够直接佩戴。
本发明另一实施例还提供一种牙科器具的制备方法，基于上述实施例的牙科器具的设计方法对设计出来的牙科器具进行相应的制备，具体的制备方法包括：采用直接3D打印的方法对设计出来的牙科器具进行打印制备，该制备方法基于数字化的牙科器具模型进行制备，直接3D打印后的牙科器具还可经过抛光、清洗、消毒、包装等过程，使患者能够直接佩戴。
在一种实施方式中，制备方法中的制作模块可以是增材制造机，采用增材制造技术进行牙科器具的制备，即采用3D打印技术将获得的符合要求的牙科器具有限元数字模型后直接打印成牙科器具，3D打印技术可以是SLA(立体光固化成型)或DLP(数字光投影)。
应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (29)
1.一种牙科器具的设计方法，其特征在于，包括：
获取数字化牙颌模型：获取一数字化牙颌模型，所述数字化牙颌模型包括数字化牙齿模型；
矫治计划的设计：根据患者口内情况进行矫治计划的设计，所述矫治计划包括对数字化牙齿模型进行预处理的位置信息和尺寸信息；
设计牙科器具：基于所述数字化牙颌模型和矫治计划设计所述牙科器具，所述牙科器具包括基于数字化牙齿模型设计的壳状本体，所述壳状本体具有容纳多颗数字化牙齿模型的腔体；
设置预处理部：在所述壳状本体上设置根据矫治计划对应数字化牙齿模型进行预处理的预处理部；
设置咬合支撑部：在所述壳状本体上设置向对颌方向凸起的咬合支撑部；所述牙科器具佩戴在上颌数字化牙齿模型或下颌数字化牙齿模型上时，所述咬合支撑部能够支撑对颌，使上下颌保持预定的打开咬合状态。
2.根据权利要求1所述的牙科器具的设计方法，其特征在于，还包括：分割所述数字化牙颌模型：将所述数字化牙颌模型分割为单颗数字化牙齿模型。
3.根据权利要求1所述的牙科器具的设计方法，其特征在于，将所述咬合支撑部设于所述壳状本体后牙区至少一部分的咬合面或设于所述壳状本体前牙区的至少一部分的舌侧。
4.根据权利要求3所述的牙科器具的设计方法，其特征在于，当所述咬合支撑部设于所述壳状本体后牙区的至少一部分的咬合面时，将所述咬合支撑部设于所述壳状本体左侧后牙区、所述壳状本体右侧后牙区或所述壳状本体左右两侧后牙区。
5.根据权利要求4所述的牙科器具的设计方法，其特征在于，在所述咬合支撑部面向对颌方向的一面上设计与对颌接触的凹凸匹配的结构、与对颌接触的咬合匹配的结构或与对颌接触的增加摩擦的结构。
6.根据权利要求4所述的牙科器具的设计方法，其特征在于，将所述咬合支撑部面向对颌方向一面与
平面形成的角度设为与上下颌保持预定的打开咬合状态时的咬合角度吻合。
7.根据权利要求6所述的牙科器具的设计方法，其特征在于，所述咬合支撑部包括咬合支撑部近中端面和咬合支撑部远中端面，将所述咬合支撑部近中端面向对颌方向凸出的高度设为大于所述咬合支撑部远中端面向对颌方向凸出的高度。
8.根据权利要求3所述的牙科器具的设计方法，其特征在于，当所述咬合支撑部设于所述壳状本体前牙区的至少一部分的舌侧时，将所述壳状本体设为容纳上颌多颗数字化牙齿模型，且所述咬合支撑部与所述壳状本体前牙区舌侧的非龈缘处连接。
9.根据权利要求8所述的牙科器具的设计方法，其特征在于，将所述咬合支撑部设为与所述壳状本体前牙区邻近舌窝处连接。
10.根据权利要求9所述的牙科器具的设计方法，其特征在于，在所述咬合支撑部上设计能够稳定下颌相对位置的限位部。
11.根据权利要求10所述的牙科器具的设计方法，其特征在于，在矢状向截面方向，将所述限位部设为向远离牙齿切嵴方向内凹的结构。
12.根据权利要求11所述的牙科器具的设计方法，其特征在于，将所述限位部设为能够容纳下颌前牙区牙齿邻近切缘的一部分。
13.根据权利要求1所述的牙科器具的设计方法，其特征在于，在所述咬合支撑部内设计可用于医疗器械口内使用材料的辅助支撑部。
14.根据权利要求13所述的牙科器具的设计方法，其特征在于，在所述咬合支撑部上设计与所述辅助支撑部相互配合的公母结构。
15.根据权利要求1-14中任一项所述的牙科器具的设计方法，其特征在于，将所述咬合支撑部的弹性模量设为大于所述壳状本体的弹性模量。
16.根据权利要求15所述的牙科器具的设计方法，其特征在于，将所述咬合支撑部的硬度设为大于所述壳状本体的硬度。
17.根据权利要求15所述的牙科器具的设计方法，其特征在于，将所述咬合支撑部设为多层结构，所述多层结构包括基层和至少一层加强层。
18.根据权利要求17所述的牙科器具的设计方法，其特征在于，将所述加强层的弹性模量设为大于所述基层的弹性模量。
19.根据权利要求1所述的牙科器具的设计方法，其特征在于，将所述预处理部设为预处理孔或预处理空腔。
20.根据权利要求19所述的牙科器具的设计方法，其特征在于，所述矫治计划的预处理包括对牙齿进行酸蚀、在牙齿上安装附件、在牙齿上安装托槽或在牙列上安装种植钉，将所述预处理部的位置设为与所述矫治计划中对数字化牙齿模型进行预处理的位置信息基本对应。
21.根据权利要求19所述的牙科器具的设计方法，其特征在于，将所述预处理孔的边缘尺寸设为与在牙齿上进行酸蚀的边缘、在牙齿上安装附件的边缘、在牙齿上安装托槽的边缘或在牙列上安装种植钉的边缘尺寸基本吻合。
22.根据权利要求19所述的牙科器具的设计方法，其特征在于，将所述预处理空腔设为凸设于牙齿唇侧面、牙齿舌侧面或牙齿咬合面的空腔。
23.根据权利要求19所述的牙科器具的设计方法，其特征在于，将所述预处理空腔设为能够容纳在牙齿上安装的附件。
24.根据权利要求21或23中所述的牙科器具的设计方法，其特征在于，将所述在牙齿上安装的附件设为具有扭转牙齿功能的附件、具有水平移动牙齿功能的附件、具有升高或压低牙齿的附件、具有牵引功能的附件、具有调整颌间关系的附件中的一种或几种组合。
25.根据权利要求1所述的牙科器具的设计方法，其特征在于，将所述预处理部设于所述壳状本体的舌侧面、唇侧面和/或咬合面。
26.根据权利要求25所述的牙科器具的设计方法，其特征在于，将所述预处理部设于所述壳状本体的前牙区和/或后牙区。
27.一种牙科器具的制备方法，其特征在于，基于权利要求1-26中任一项所述牙科器具的设计方法对设计出来的牙科器具进行相应的制备，具体的制备方法包括：基于设计的所述牙科器具进行3D打印，制备出实体的牙颌模型，之后在所述实体的牙颌模型上采用热压成型的方式得到包含牙齿形状的壳状本体，之后在所述包含牙齿形状的壳状本体上沿牙龈线或邻近牙龈线处切割得到能够容纳牙齿的牙科器具。
28.一种牙科器具的制备方法，其特征在于，基于权利要求1-26中任一项所述牙科器具的设计方法对设计出来的牙科器具进行相应的制备，具体的制备方法包括：采用直接3D打印的方法对设计出来的牙科器具进行打印制备。
29.一种牙科器具，其特征在于，所述牙科器具为按照如权利要求1-26中任一项所述牙科器具的设计方法设计出来的牙科器具。
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|---|---|
| CN114099025B (zh) | 2024-05-24 |
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