CN114305748A - 加强部添加位置的设计方法、成型方法及存储介质、系统 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种加强部添加位置的设计方法、成型方法及存储介质、系统，设计方法包括步骤：获取牙颌数字化模型；计算牙颌数字化模型表面目标区域相对于转动轴的惯性矩的参考值；判断参考值与第一阈值的大小，若小于，则记录目标区域的至少部分区域为加强部添加位置，若不小于，则不记录。本发明的牙颌数字化模型表面目标区域相对于转动轴的惯性矩的参考值可用于表征成型之后的牙科正畸矫治器对应区域相对于转动轴的惯性矩，而惯性矩用于表征牙科正畸矫治器抵抗弯曲的能力，后续可在牙科正畸矫治器对应区域形成凸嵴而避免产生变形或断裂；另外，本发明直接通过计算目标区域的惯性矩来确定加强部添加位置，加强部添加位置的选取更加精准可靠。

Description

加强部添加位置的设计方法、成型方法及存储介质、系统

技术领域

本发明涉及牙齿矫治技术领域，尤其涉及一种加强部添加位置的设计方法、成型方法及存储介质、系统。

背景技术

在牙科正畸矫治器使用过程中，需要施加额外的作用力来实现牙科正畸矫治器的重复佩戴及脱卸，当外部作用力很大时，牙科正畸矫治器可能产生变形或断裂，影响牙科正畸矫治器的使用过程，或使得牙科正畸矫治器无法达成矫治效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种加强部添加位置的设计方法、成型方法及存储介质、系统，其可通过合理的加强部添加位置的设计方法大大简化加强部于牙颌数字化模型处的添加流程，且成型的牙科正畸矫治器具有较高的强度以避免产生变形或断裂。

为实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供一种加强部添加位置的设计方法，包括步骤：

获取牙颌数字化模型；

计算所述牙颌数字化模型表面目标区域相对于转动轴的惯性矩的参考值；

判断所述参考值与第一阈值的大小，若小于，则记录所述目标区域的至少部分区域为加强部添加位置，若不小于，则不记录。

作为本发明一实施方式的进一步改进，步骤“计算所述牙颌数字化模型表面目标区域相对于转动轴的惯性矩的参考值”具体包括：

于所述牙颌数字化模型表面选取目标线；

将所述目标线N等分并获取N+1个目标点；

获取经过所述目标点且垂直于所述目标线的N+1个目标截面；

计算N+1个目标截面相对于转动轴的惯性矩的参考值，其中，N≥1。

作为本发明一实施方式的进一步改进，步骤“获取经过所述目标点且垂直于所述目标线的N+1个目标截面”具体包括：

于所述牙颌数字化模型表面形成经过任一目标点且垂直于所述目标线的基准线，所述基准线具有第一宽度；

将所述基准线朝远离所述牙颌数字化模型的方向偏移第一偏移量而得到终止线；

连接所述基准线及所述终止线而得到垂直于所述目标线的目标截面；

重复上述步骤而得到N+1个目标截面。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述第一宽度的范围为0.4mm-20mm，所述第一偏移量大于0.2mm。

作为本发明一实施方式的进一步改进，步骤“计算N+1个目标截面相对于转动轴的惯性矩的参考值”具体包括：

根据每一目标截面的所述第一宽度、所述第一偏移量以及第一高度计算所述目标截面相对于转动轴的惯性矩的参考值，其中，所述第一高度为纵截面上牙齿的咬合面朝向牙龈线的最大高度，所述纵截面经过对应的所述目标点且垂直于近远中方向。

作为本发明一实施方式的进一步改进，步骤“计算N+1个目标截面相对于转动轴的惯性矩的参考值”具体包括：

根据每一目标截面上所有点的坐标计算所述目标截面相对于转动轴的惯性矩的参考值。

作为本发明一实施方式的进一步改进，步骤“判断所述参考值与第一阈值的大小，若小于，则记录所述目标区域的至少部分区域为加强部添加位置，若不小于，则不记录”具体包括：

判断每一惯性矩的参考值与第一阈值的大小；

若小于，则将对应的目标点定义为添加点，若不小于，则将对应的目标点定义为非添加点；

将L个连续的添加点形成的区域定义为一个加强部添加位置而形成M个加强部添加位置，其中，L≥2，M≥1。

作为本发明一实施方式的进一步改进，步骤“将L个连续的添加点形成的区域定义为一个加强部添加位置而形成M个加强部添加位置”之后还包括：

当M≥2时，选取相邻的第K个加强部添加位置及第K+1个加强部添加位置；

计算第K个加强部添加位置及第K+1个加强部添加位置之间的间隔距离；

判断所述间隔距离与第二阈值的大小；

若小于，则连接第K个加强部添加位置及第K+1个加强部添加位置，若不小于，则保持第K个加强部添加位置及第K+1个加强部添加位置相互断开，其中，K≥1。

作为本发明一实施方式的进一步改进，步骤“将L个连续的添加点形成的区域定义为一个加强部添加位置而形成M个加强部添加位置”之后还包括：

当M≥2时，选取相邻的第K个加强部添加位置及第K+1个加强部添加位置；

计算第K个加强部添加位置及第K+1个加强部添加位置之间的非添加点的数量；

判断所述非添加点的数量与第三阈值的大小；

若小于，则连接第K个加强部添加位置及第K+1个加强部添加位置，若不小于，则保持第K个加强部添加位置及第K+1个加强部添加位置相互断开，其中，K≥1。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述设计方法还包括步骤：

遍历所述牙颌数字化模型表面的所有目标区域并记录所有的加强部添加位置。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述加强部添加位置的延伸方向平行于所述牙颌数字化模型的近远中方向、垂直于近远中方向或与近远中方向之间形成的夹角为锐角。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述加强部添加位置位于所述牙颌数字化模型的颊面、舌面或咬合面。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述加强部添加位置对应牙颌数字化模型的前牙区和/或后牙区设置。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述加强部添加位置对应牙颌数字化模型的牙齿表面、邻牙间隙或空泡区的至少其中之一设置。

作为本发明一实施方式的进一步改进，于所述加强部添加位置的延伸方向上，所述加强部添加位置具有第一长度，所述第一长度的范围为0.5mm-150mm。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述牙颌数字化模型包括多个加强部添加位置，多个加强部添加位置间隔分布或相互连接。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述加强部添加位置位于所述牙颌数字化模型的咬合面的邻牙间隙，所述邻牙间隙连接相邻的第一牙的第一咬合面及第二牙的第二咬合面，所述加强部添加位置于其延伸方向上包括靠近所述第一咬合面的第一端点及靠近所述第二咬合面的第二端点。

作为本发明一实施方式的进一步改进，颊面或舌面与牙龈之间形成牙龈线，于所述牙颌数字化模型的颊面朝向舌面的方向上，所述第一端点与牙龈线的对应区域之间具有第一最大间距，所述第二端点与牙龈线的对应区域之间具有第二最大间距，所述第一最大间距及所述第二最大间距的范围均为0.5mm-4mm。

作为本发明一实施方式的进一步改进，颊面或舌面与牙龈之间形成牙龈线，于穿过所述目标线且垂直于颊面朝向舌面的方向的截面上，所述第一咬合面包括靠近所述第二咬合面的第一最高点，所述第二咬合面包括靠近所述第一咬合面的第二最高点，所述第一最高点相较于所述第一端点远离牙龈线，所述第二最高点相较于所述第二端点远离牙龈线。

作为本发明一实施方式的进一步改进，于所述牙颌数字化模型的咬合面朝向牙龈线的方向上，所述第一最高点与牙龈线之间具有第一距离，所述第一端点与牙龈线之间具有第二距离，所述第二最高点与牙龈线之间具有第三距离，所述第二端点与牙龈线之间具有第四距离，所述第二距离与所述第一距离的比值不小于20％，所述第四距离与所述第三距离的比值不小于20％。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述第二距离与所述第一距离的比值不大于95％，所述第四距离与所述第三距离的比值不大于95％。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述第二距离为所述第一距离的40％-80％，所述第四距离为所述第三距离的40％-80％。

为实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供一种加强部添加位置的设计方法，包括步骤：

获取牙颌数字化模型；

获取位于所述牙颌数字化模型表面且经过邻牙间隙的目标区域；

计算所述目标区域相对于转动轴的惯性矩以及邻牙之间的间距；

计算函数f(x,y)的参考值，其中，x为惯性矩，y为邻牙间隙；

判断所述参考值与第四阈值的大小，若小于，则记录所述目标区域为加强部添加位置，若不小于，则不记录。

作为本发明一实施方式的进一步改进，步骤“计算所述目标区域相对于转动轴的惯性矩”具体包括：

于所述牙颌数字化模型表面选取目标线；

将所述目标线N等分并获取N+1个目标点；

获取经过所述目标点且垂直于所述目标线的N+1个目标截面；

计算N+1个目标截面相对于转动轴的惯性矩，其中，N≥1。

为实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上任一项技术方案所述的加强部添加位置的设计方法中的步骤。

为实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供一种加强部的设计系统，设计系统包括存储器和处理器，存储器存储有可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时，实现如上任一项技术方案所述的加强部添加位置的设计方法中的步骤。

为实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供一种牙科正畸矫治器的成型方法，包括步骤：

根据如上任意一项技术方案所述的加强部添加位置的设计方法获取加强部添加位置；

根据加强部添加位置及加强部的结构信息生成牙科正畸矫治器。

作为本发明一实施方式的进一步改进，步骤“根据加强部添加位置及加强部的结构信息生成牙科正畸矫治器”具体包括：

判断所述参考值与第五阈值的大小；

若不小于，则根据加强部的结构信息于所述加强部添加位置处形成加强部，并根据牙颌数字化模型及加强部生成带有空腔的牙科正畸矫治器，所述空腔与所述加强部相互匹配；

若小于，则根据牙颌数字化模型及加强部的结构信息生成带有实心凸嵴的牙科正畸矫治器，所述实心凸嵴与所述加强部相互匹配。

作为本发明一实施方式的进一步改进，步骤“根据牙颌数字化模型及加强部的结构信息生成带有实心凸嵴的牙科正畸矫治器”具体包括：

根据加强部的结构信息于所述加强部添加位置处形成加强部；

根据牙颌数字化模型及加强部生成带有空腔的矫治器本体，所述空腔与所述加强部相互匹配，并于所述空腔内设置填充部而形成实心凸嵴，所述实心凸嵴与所述矫治器本体配合形成牙科正畸矫治器。

作为本发明一实施方式的进一步改进，步骤“于所述空腔内设置填充部而形成实心凸嵴”具体包括：

根据添加的加强部生成填充部；

将所述填充部固定于所述空腔而形成实心凸嵴。

作为本发明一实施方式的进一步改进，步骤“根据牙颌数字化模型及加强部的结构信息生成带有实心凸嵴的牙科正畸矫治器”具体包括：

根据牙颌数字化模型生成矫治器本体，所述矫治器本体上设有指示所述加强部添加位置的标记位置，并于所述标记位置处设置实心凸嵴而得到牙科正畸矫治器。

作为本发明一实施方式的进一步改进，步骤“于所述标记位置处设置实心凸嵴而得到牙科正畸矫治器”具体包括：

根据添加的加强部生成实心凸嵴；

将所述实心凸嵴固定于标记位置处而得到牙科正畸矫治器。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述结构信息包括加强部的尺寸、截面的外轮廓。

作为本发明一实施方式的进一步改进，远离所述牙颌数字化模型的方向上，所述加强部的截面的外轮廓为矩形、梯形、弧形、三角形、多边形或“M”形。

与现有技术相比，本发明一实施方式的有益效果在于：本发明一实施方式的牙颌数字化模型表面目标区域相对于转动轴的惯性矩的参考值可用于表征成型之后的牙科正畸矫治器对应区域相对于转动轴的惯性矩，而惯性矩用于表征牙科正畸矫治器的该区域抵抗弯曲的能力，当参考值较小时，表征该目标区域抵抗弯曲的能力不够，需要在该目标区域添加加强部，后续可在牙科正畸矫治器对应区域形成凸嵴以增加抵抗弯曲的能力，凸嵴的设置可提高牙科正畸矫治器的局部刚度，进而避免牙科正畸矫治器产生变形或断裂；另外，本实施方式直接通过计算牙颌数字化模型表面目标区域相对于转动轴的惯性矩来确定加强部添加位置，加强部添加位置的选取更加精准可靠，进而最终成型的牙科正畸矫治器防变形或断裂的能力更强。

附图说明

图1是本发明一实施方式的加强部添加位置的设计方法的步骤图；

图2是本发明一实施方式的牙颌数字化模型的示意图；

图3是本发明一实施方式的成型的牙科正畸矫治器的示意图；

图4是本发明一实施方式的获取目标截面及计算相对于转动轴的惯性矩的参考值的步骤图；

图5是本发明一实施方式的获取目标截面的步骤图；

图6是本发明一实施方式的获取目标截面的示意图；

图7是本发明一实施方式的确定加强部添加位置的步骤图；

图8是本发明一实施方式的确定加强部添加位置的示意图；

图9是本发明一具体示例的多个加强部添加位置之间的处理步骤图；

图10是本发明另一具体示例的多个加强部添加位置之间的处理步骤图；

图11是本发明一实施方式的牙颌数字化模型经过目标线且垂直于颊面朝向舌面方向的剖视图；

图12是本发明一实施方式的牙颌数字化模型颊面朝向舌面方向剖视图，视图经过第一端点；

图13是本发明一实施方式的牙颌数字化模型颊面朝向舌面方向剖视图，视图经过第二端点；

图14是本发明另一实施方式的加强部添加位置的设计方法的步骤图；

图15是本发明一实施方式的加强部的设计系统的处理器示意框图；

图16是本发明一实施方式的牙科正畸矫治器的成型方法的步骤图；

图17是本发明一实施方式的牙科正畸矫治器的成型方法的示意图；

图18是本发明一实施方式的包括空腔的牙科正畸矫治器的示意图；

图19是本发明一具体示例的牙科正畸矫治器的成型方法的流程图；

图20是本发明另一具体示例的牙科正畸矫治器的成型方法的流程图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

结合图1及图2，本发明一实施方式提供一种加强部添加位置的设计方法，包括步骤：

S100：获取牙颌数字化模型100；

S102：计算牙颌数字化模型100表面目标区域E相对于转动轴的惯性矩的参考值T；

S104：判断参考值T与第一阈值T1的大小，若小于，则记录目标区域E的至少部分区域为加强部添加位置E1，若不小于，则不记录。

这里，“记录目标区域E的至少部分区域为加强部添加位置E1”是指可以是整个目标区域E均记录为加强部添加位置E1，也可以是目标区域E的部分区域记录为加强部添加位置E1。

另外，加强部添加位置E1即为后续对应加强部的位置，当有多个加强部添加位置E1时，后续并非都需要设置加强部，当某些加强部添加位置E1不满足加强部的添加条件(例如，已经无需添加加强部，或者，加强部添加位置E1不适合添加加强部等)时，后续该些加强部添加位置E1可不添加加强部。

在本实施方式中，结合图3，牙颌数字化模型100表面目标区域E相对于转动轴惯性矩的参考值T可用于表征成型之后的牙科正畸矫治器200对应区域的惯性矩，而惯性矩用于表征牙科正畸矫治器200的该区域抵抗弯曲的能力，当参考值T较小时，表征该目标区域E抵抗弯曲的能力不够，需要在该目标区域E添加加强部，后续可在牙科正畸矫治器200对应区域形成凸嵴20以增加抵抗弯曲的能力，凸嵴20的设置可提高牙科正畸矫治器200的局部刚度，进而避免牙科正畸矫治器200产生变形或断裂。

另外，本实施方式直接通过计算牙颌数字化模型100表面目标区域E相对于转动轴的惯性矩来确定加强部添加位置E1，加强部添加位置E1的选取更加精准可靠，进而最终成型的牙科正畸矫治器200防变形或断裂的能力更强。

需要说明的是，在利用牙科正畸矫治器200进行矫治的例子中，通常需要把矫治分成多个逐次的阶段(比如20～40个逐次的阶段)，每一个阶段对应一个牙科正畸矫治器200，可根据不同阶段的具体需求在对应的牙颌数字化模型100上获取不同参数的加强部添加位置E1，参数包括加强部添加位置E1的数量、位置、形态等。

在本实施方式中，结合图4至图6，步骤S102具体包括：

S102a：于牙颌数字化模型100表面选取目标线L1；

这里，目标线L1为贴合牙颌数字化模型100表面的曲线，以目标线L1位于牙颌数字化模型100的咬合面A1的邻牙间隙C为例，目标线L1沿牙颌数字化模型100的近远中方向延伸，邻牙间隙C为相邻的第一牙T1的第一咬合面T11及第二牙T2的第二咬合面T21之间的区域。

S102b：将目标线L1 N等分并获取N+1个目标点P，当然，也可根据实际情况调整目标点P的分布。

S102c：获取经过目标点P且垂直于目标线L1的N+1个目标截面B；

具体的，步骤S102c包括：

S1021c：于牙颌数字化模型100表面形成经过任一目标点P且垂直于目标线L1的基准线L2，基准线L2具有第一宽度；

这里，考虑到目标线L1及基准线L2均为曲线，难以实现整个目标线L1与整个基准线L2相互垂直，故“垂直于目标线L1的基准线L2”是指在经过目标点P的一小段目标线L1及一小段基准线L2相互垂直，第一宽度即为基准线L2于颊面A2朝向舌面A3方向的宽度，第一宽度的范围为0.4mm-20mm。

S1022c：将基准线L2朝远离牙颌数字化模型100的方向偏移第一偏移量L3而得到终止线L4；

S1023c：连接基准线L2及终止线L4而得到垂直于目标线L1的目标截面B；

这里，颊面A2或舌面A3与牙龈之间形成牙龈线A4，“远离牙颌数字化模型100的方向”是指牙颌数字化模型100的牙龈线A4朝向咬合面A1的方向，终止线L4为与基准线L2形状一致的曲线，且终止线L4与基准线L2对应的点之间的间距均为第一偏移量L3。

“连接基准线L2及终止线L4”是指将基准线L2的一端与终止线L4的一端相连，并将基准线L2的另一端与终止线L4的另一端相连，得到的目标截面B垂直于连接该目标点P的一小段目标线L1。

需要说明的是，第一偏移量L3大于0.2mm，第一偏移量L3大致对应的是成型的牙科正畸矫治器200的厚度，而目标截面B大致对应的就是牙科正畸矫治器200的纵截面，该纵截面的剖面方向为牙龈线A4朝向咬合面A1的方向，且该纵截面经过的点对应目标点P，故可用目标截面B相对于转动轴的惯性矩表征牙科正畸矫治器200对应区域相对于转动轴的惯性矩。

S1024c：重复上述步骤S1021c至S1023c而得到N+1个目标截面B。

这里，由于目标线L1为曲线，至少部分目标截面B是不平行的，通过N等分目标线L1可获取不同的目标截面B。

当然，在其他实施方式中，目标截面B也可通过其他方式获取。

S102d：计算N+1个目标截面B相对于转动轴的惯性矩的参考值T，其中，N≥1。

在一具体示例中，步骤S102d具体包括：

根据每一目标截面B的第一宽度、第一偏移量L3以及第一高度h计算目标截面B相对于转动轴的惯性矩的参考值T，其中，第一高度h为纵截面上牙齿的咬合面A1朝向牙龈线A4的最大高度，纵截面经过对应的目标点P且垂直于近远中方向。

在另一具体示例中，步骤S102d具体包括：

根据每一目标截面B上所有点的坐标计算目标截面B相对于转动轴的惯性矩的参考值T。

这里，目标截面B上的所有点在全局坐标系下均有对应的坐标点(x，y，z)，此时，无需获取目标截面B的第一宽度及第一偏移量L3，可直接根据目标截面B上所有点的坐标计算得到目标截面B相对于转动轴的惯性矩的参考值T。

在本实施方式中，结合图7及图8，步骤S104具体包括：

S104a：判断每一惯性矩的参考值T与第一阈值T1的大小；

S104b：若小于，则将对应的目标点P定义为添加点(参考图8中的圆点)，若不小于，则将对应的目标点P定义为非添加点(参考图8中的三角形点)；

S104c：将L个连续的添加点形成的区域定义为一个加强部添加位置E1而形成M个加强部添加位置E1，其中，L≥2，M≥1。

这里，“L个连续的添加点形成的区域”是指该区域的两端的目标点P为非添加点或不存在目标点P，可以理解的是，在一条目标线L1上，可以包括一个或多个加强部添加位置E1。

在一具体示例中，结合图9，步骤S104c之后还包括：

S104d：当M≥2时，选取相邻的第K个加强部添加位置E1及第K+1个加强部添加位置E1；

这里，根据前述定义，此时的第K个加强部添加位置E1及第K+1个加强部添加位置E1是相互断开的。

S104e：计算第K个加强部添加位置E1及第K+1个加强部添加位置E1之间的间隔距离；

这里，第K个加强部添加位置E1具有靠近第K+1个加强部添加位置E1的末端目标点P，而第K+1个加强部添加位置E1具有靠近第K个加强部添加位置E1的始端目标点P，目标线L1在末端目标点P及始端目标点P之间的长度即为第K个加强部添加位置E1及第K+1个加强部添加位置E1之间的间隔距离。

S104f：判断间隔距离与第二阈值T2的大小；

S104g：若小于，则连接第K个加强部添加位置E1及第K+1个加强部添加位置E1，若不小于，则保持第K个加强部添加位置E1及第K+1个加强部添加位置E1相互断开，其中，K≥1。

这里，若小于，则表征第K个加强部添加位置E1及第K+1个加强部添加位置E1之间的非添加点的区域长度较短，可忽略该些非添加点而直接将第K个加强部添加位置E1及第K+1个加强部添加位置E1连接形成一整个加强部添加位置E1；若大于，则表征第K个加强部添加位置E1及第K+1个加强部添加位置E1之间的非添加点的区域长度较长，非添加点不可忽略，此时，不对第K个加强部添加位置E1及第K+1个加强部添加位置E1做处理。

在另一具体示例中，结合图10，步骤S104c之后还包括：

S104d’：当M≥2时，选取相邻的第K个加强部添加位置E1及第K+1个加强部添加位置E1；

S104e’：计算第K个加强部添加位置E1及第K+1个加强部添加位置E1之间的非添加点的数量；

S104f’：判断非添加点的数量与第三阈值T3的大小；

S104g’：若小于，则连接第K个加强部添加位置E1及第K+1个加强部添加位置E1，若不小于，则保持第K个加强部添加位置E1及第K+1个加强部添加位置E1相互断开，其中，K≥1。

本具体示例与上一具体示例的区别在于：本具体示例通过计算第K个加强部添加位置E1及第K+1个加强部添加位置E1之间的非添加点的数量来连接两个加强部添加位置E1或保持两个加强部添加位置E1相互断开，本具体示例的其他说明可参考上一具体示例，在此不再赘述。

在本实施方式中，步骤S104之后还包括：

遍历牙颌数字化模型100表面的所有目标区域E并记录所有的加强部添加位置E1。

也就是说，重复步骤S100至S104获取牙颌数字化模型100表面所有的加强部添加位置E1。

在本实施方式中，结合图11，根据前述加强部添加位置E1的设计方法获取到的加强部添加位置E1于其延伸方向上包括靠近第一咬合面T11的第一端点E11及靠近第二咬合面T21的第二端点E12。

第一端点E11靠近牙颌数字化模型100的颊面A2、舌面A3设置或居中设置，第二端点E12靠近牙颌数字化模型100的颊面A2、舌面A3设置或居中设置。

这里，当第一端点E11及第二端点E12同时靠近牙颌数字化模型100的颊面A2设置，或者同时靠近牙颌数字化模型100的舌面A3设置，又或者同时居中设置时，加强部添加位置E1的延伸方向平行于近远中方向，当然，也可与近远中方向之间存在一个较小的夹角。

当第一端点E11及第二端点E12的其中之一靠近牙颌数字化模型100的颊面A2设置，其中另一靠近牙颌数字化模型100的舌面A3设置时，加强部添加位置E1倾斜设置，加强部添加位置E1的延伸方向与近远中方向之间形成的夹角为锐角。

在本实施方式中，于穿过目标线L1且垂直于颊面A2朝向舌面A3的方向的截面上，第一咬合面T11包括靠近第二咬合面T21的第一最高点G1，第二咬合面T21包括靠近第一咬合面T11的第二最高点G2，第一最高点G1相较于第一端点E11远离牙龈线A4，第二最高点G2相较于第二端点E12远离牙龈线A4。

此时，可有效控制后续成型在牙科正畸矫治器200上的凸嵴20的高度，避免对颌与该牙科正畸矫治器200接触时接触到凸嵴20，进而避免凸嵴20影响正常的咬合过程。

这里，以截面穿过第一牙T1及第二牙T2的牙尖点为例，第一最高点G1对应的是第一牙T1靠近第二牙T2的牙尖R1，第二最高点G2对应的是第二牙T2靠近第一牙T1的牙尖R2。

具体的，于牙颌数字化模型100的咬合面A1朝向牙龈线A4的方向(即大致竖直方向)上，第一最高点G1与牙龈线A4之间具有第一距离H1，第一端点E11与牙龈线A4之间具有第二距离H2，第二最高点G2与牙龈线A4之间具有第三距离H3，第二端点E12与牙龈线A4之间具有第四距离H4，第二距离H2与第一距离H1的比值不小于20％，第四距离H4与第三距离H3的比值不小于20％。

另外，第二距离H2与第一距离H1的比值不大于95％，第四距离H4与第三距离H3的比值不大于95％。

可选的，第二距离H2为第一距离H1的40％-80％，第四距离H4为第三距离H3的40％-80％。

在本实施方式中，结合图12及图13，颊面A2或舌面A3与牙龈之间形成牙龈线A4，于牙颌数字化模型100的颊面A2朝向舌面A3的方向上，第一端点E11与牙龈线A4的对应区域之间具有第一最大间距W1，第二端点E12与牙龈线A4的对应区域之间具有第二最大间距W2，第一最大间距W1及第二最大间距W2的范围均为0.5mm-4mm。

这里，“牙龈线A4的对应区域”是指连接具有凸嵴20的待矫治牙齿的牙龈线A4区域。

可选的，第一最大间距W1及第二最大间距W2的范围均为1mm-2.5mm。

第一间距W1及第二间距W2为颊面A2朝向舌面A3方向上的间距，通过设置合理的第一间距W1及第二间距W2，可提高后续成型的牙科正畸矫治器200对待矫治牙齿的包裹性。

在其他实施方式中，加强部添加位置E1除了位于牙颌数字化模型100的咬合面A1之外，还可位于牙颌数字化模型100的颊面A2或舌面A3。

加强部添加位置E1对应牙颌数字化模型100的前牙区和/或后牙区设置。

加强部添加位置E1对应牙颌数字化模型100的牙齿表面、邻牙间隙或空泡区的至少其中之一设置。

这里，“至少其中之一”是指一个加强部添加位置E1可同时覆盖颌数字化模型100的牙齿表面、邻牙间隙或空泡区中的一个或多个区域。

加强部添加位置E1可有多种延伸方向，例如，加强部添加位置E1的延伸方向平行于近远中方向，或者，加强部添加位置E1的延伸方向垂直于近远中方向，又或者，加强部添加位置E1的延伸方向与近远中方向之间形成的夹角为锐角，且加强部添加位置E1呈直线型或曲线型。

另外，于加强部添加位置E1的延伸方向上，加强部添加位置E1具有第一长度，第一长度的范围为0.5mm-150mm。

牙颌数字化模型100包括多个加强部添加位置E1，多个加强部添加位置E1间隔分布或相互连接。

在本发明另一实施方式中，结合图14，加强部添加位置的设计方法包括步骤：

S200：获取牙颌数字化模型100’；

S202：获取位于牙颌数字化模型100’表面且经过邻牙间隙C的目标区域E；

这里，以目标区域E位于牙颌数字化模型100’的咬合面A1的邻牙间隙C为例，但不以此为限，本实施方式的邻牙间隙C也可位于颊面A2或舌面A3。

S204：计算目标区域E相对于转动轴的惯性矩以及邻牙之间的间距；

S206：计算函数f(x,y)的参考值T’，其中，x为惯性矩，y为邻牙之间的间距；

这里，函数f(x,y)为与参数x、y相关的函数，即x、y均对参考值T’有影响，“邻牙之间的间距”为两颗牙之间的夹缝的宽度。

S208：判断参考值T’与第四阈值T4的大小，若小于，则记录目标区域E为加强部添加位置E1，若不小于，则不记录。

可以看到，本实施方式与上一实施方式的区别在于：本实施方式的参考值T’为函数f(x,y)的数值，即参考值T’不仅受到惯性矩的影响，还受到邻牙之间的间距的影响，通过考虑多个参数(即惯性矩及邻牙之间的间距)可提高加强部添加位置E1的精准性及可靠性，进而进一步提高最终成型的牙科正畸矫治器200的防变形或断裂的能力。

本实施方式的其他说明可参考上一实施方式，例如惯性矩的获取、加强部添加位置E1的获取等等，在此不再赘述。

本发明一实施方式还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上所述的加强部添加位置的设计方法中的步骤。

结合图15，本发明一实施方式还提供一种加强部的设计系统400，设计系统400包括存储器和处理器40，存储器存储有可在处理器上运行的计算机程序，处理器40执行计算机程序时，实现如上所述的加强部添加位置的设计方法中的步骤。

这里，结合前述一实施方式的加强部添加位置的设计方法的说明，处理器40包括如下单元：

获取单元41，用于获取牙颌数字化模型100；

计算单元42，用于计算牙颌数字化模型100表面目标区域E相对于转动轴的惯性矩的参考值T；

处理单元43，用于判断参考值T与第一阈值T1的大小，若小于，则记录目标区域E的至少部分区域为加强部添加位置E1，若不小于，则不记录。

在其他实施方式中，结合前述另一实施方式的加强部添加位置的设计方法的说明，处理器40中的各个单元还可是用于执行如下步骤：

获取单元41用于获取牙颌数字化模型100’，以及获取位于牙颌数字化模型100’表面且经过邻牙间隙C的目标区域E；

计算单元42用于计算目标区域E相对于转动轴的惯性矩以及邻牙之间的间距，以及计算函数f(x,y)的参考值T’，其中，x为惯性矩，y为邻牙之间的间距；

处理单元43用于判断参考值T’与第四阈值T4的大小，若小于，则记录目标区域E为加强部添加位置E1，若不小于，则不记录。

需要说明的是，处理器40的各个单元还可用于执行前述设计方法中的其他步骤，具体可参考前述说明，在此不再赘述。

本发明一实施方式还提供一种牙科正畸矫治器的成型方法，这里，以加强部300位于咬合面A1为例作说明。

结合图16至图18，成型方法包括步骤：

S300：根据如上所述的加强部添加位置的设计方法获取加强部添加位置E1；

S302：根据加强部添加位置E1及加强部300的结构信息生成牙科正畸矫治器200。

这里，加强部300的结构信息包括加强部300的尺寸、截面的外轮廓等，有了加强部添加位置E1和加强部300的结构信息之后，便可通过合适的工艺方法生产牙科正畸矫治器200。

这里，于牙颌数字化模型的颊面A2朝向舌面A3的方向上，加强部300的截面的外轮廓为矩形、梯形、弧形、三角形、多边形或“M”形。

这里，外轮廓是指单个凸嵴10的外轮廓，“M”形是指外轮廓存在一个或多个凹陷，至于凹陷的程度不作限定。

结合图18至图20，步骤S302具体包括：

判断参考值T(或参考值T’)与第五阈值T5的大小；

若不小于，则根据加强部300的结构信息于加强部添加位置E1处形成加强部300，并根据牙颌数字化模型100及加强部300生成带有空腔S的牙科正畸矫治器200，空腔S与加强部300相互匹配；

若小于，则根据牙颌数字化模型100及加强部300的结构信息生成带有实心凸嵴20的牙科正畸矫治器200，实心凸嵴20与加强部300相互匹配。

这里，当参考值T较大时，结合图18，可直接用空腔S作为空心的凸嵴20，空腔S足够用于增大牙科正畸矫治器200的局部强度，进而提高牙科正畸矫治器200抵抗弯曲的能力。

当参考值T较小时，结合图19及图20，需要通过实心凸嵴20来辅助增大牙科正畸矫治器200的局部强度，进而保证牙科正畸矫治器200具有足够强的抵抗弯曲的能力。

在一具体示例中，结合图19，步骤“根据牙颌数字化模型100及加强部300的结构信息生成带有实心凸嵴20的牙科正畸矫治器200”具体包括：

根据加强部300的结构信息于加强部添加位置E1处形成加强部300；

根据牙颌数字化模型100及加强部300生成带有空腔S的矫治器本体201，空腔S与加强部300相互匹配，并于空腔S内设置填充部202而形成实心凸嵴20，实心凸嵴20与矫治器本体201配合形成牙科正畸矫治器200。

其中，步骤“于空腔S内设置填充部202而形成实心凸嵴20”具体包括：

根据添加的加强部300生成填充部202；

将填充部202固定于空腔S而形成实心凸嵴20。

也就是说，填充部202为预成型的填充部202，且填充部202靠近空腔S的外轮廓与空腔S的内壁相互匹配，填充部202及空腔S可配合形成实心凸嵴20。

当然，填充部202也通过填充及固化工艺直接成型于空腔S内。

在另一具体示例中，结合图20，步骤“根据牙颌数字化模型100及加强部300的结构信息生成带有实心凸嵴20的牙科正畸矫治器200”具体包括：

根据牙颌数字化模型100’生成矫治器本体201’，矫治器本体201’上设有指示加强部添加位置E1的标记位置E1’，并于标记位置E1’处设置实心凸嵴20’而得到牙科正畸矫治器200’。

其中，步骤“于标记位置E1’处设置实心凸嵴20’而得到牙科正畸矫治器200’”具体包括：

根据添加的加强部300’生成实心凸嵴20’；

将实心凸嵴20’固定于标记位置E1’处而得到牙科正畸矫治器200’。

也就是说，实心凸嵴20’为预成型的实心凸嵴20’，标记位置E1’位于矫治器本体201’的外表面，可直接将实心凸嵴20’固定于标记位置E1’而形成牙科正畸矫治器200’。

当然，实心凸嵴20’也可通过涂布及固化工艺直接成型于标记位置E1’处。

在本实施方式中，以最终成型的牙科正畸矫治器200为例，对应前述加强部添加位置的设计方法中的加强部添加位置E1的多种具体设计，凸嵴20(包括空腔S、实心凸嵴20、20’)也具有多种具体设计。

例如，凸嵴20对应待矫治牙齿的前牙区和/或后牙区设置，凸嵴20位于矫治器本体201的颊面A2、舌面A3或咬合面A1，凸嵴20对应待矫治牙齿的牙齿表面、邻牙间隙或空泡区的至少其中之一设置。

这里，“牙齿表面”是指每颗待矫治牙齿的靠近颊面的表面、靠近舌面的表面或咬合面，“邻牙间隙”是指相邻的两颗待矫治牙齿之间的区域，“空泡区”是指拔牙区域或者是较大缝隙的区域，“至少其中之一”是指一个凸嵴20可同时覆盖待矫治牙齿的牙齿表面、邻牙间隙或空泡区中的一个或多个区域。

需要说明的是，邻牙间隙具体是指第一牙T1靠近第二牙T2的侧面，以及第二牙T2靠近第一牙T1的侧面，当第一牙T1与第二牙T2之间具有较大的缝隙时，邻牙间隙P不包括该缝隙，该缝隙可定义为空泡区。

凸嵴20可有多种延伸方向，例如，凸嵴20的延伸方向平行于近远中方向，或者，凸嵴20的延伸方向垂直于近远中方向，又或者，凸嵴20的延伸方向与近远中方向之间形成的夹角为锐角，且凸嵴20呈直线型或曲线型。

牙科正畸矫治器200可包括位于矫治器本体201的一个凸嵴20或多个凸嵴20。

当有多个凸嵴20时，多个凸嵴20间隔分布，或者，多个凸嵴20相互连接。

在本实施方式中，矫治器本体201围设形成腔体S’，通过在矫治器本体201上设置朝远离空腔S’的方向凸伸的凸嵴20，可提高整个牙科正畸矫治器200的相对于转动轴的惯性矩，该惯性矩可以提高牙科正畸矫治器200在朝远离空腔S’的方向上抵抗弯曲的能力，而远离空腔S’的方向是牙科正畸矫治器200摘取时主要的施力方向，即凸嵴20的设置可提高正畸矫治器200的局部刚度，进而避免牙科正畸矫治器200产生变形或断裂。

另外，本实施方式的牙科正畸矫治器200直接包括凸嵴20，患者直接佩戴牙科正畸矫治器200即可达到上述效果，使用方便，用户体验较佳。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (34)

1.一种加强部添加位置的设计方法，其特征在于，包括步骤：

获取牙颌数字化模型；

计算所述牙颌数字化模型表面目标区域相对于转动轴的惯性矩的参考值；

判断所述参考值与第一阈值的大小，若小于，则记录所述目标区域的至少部分区域为加强部添加位置，若不小于，则不记录。

2.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，步骤“计算所述牙颌数字化模型表面目标区域相对于转动轴的惯性矩的参考值”具体包括：

于所述牙颌数字化模型表面选取目标线；

将所述目标线N等分并获取N+1个目标点；

获取经过所述目标点且垂直于所述目标线的N+1个目标截面；

计算N+1个目标截面相对于转动轴的惯性矩的参考值，其中，N≥1。

3.根据权利要求2所述的设计方法，其特征在于，步骤“获取经过所述目标点且垂直于所述目标线的N+1个目标截面”具体包括：

于所述牙颌数字化模型表面形成经过任一目标点且垂直于所述目标线的基准线，所述基准线具有第一宽度；

将所述基准线朝远离所述牙颌数字化模型的方向偏移第一偏移量而得到终止线；

连接所述基准线及所述终止线而得到垂直于所述目标线的目标截面；

重复上述步骤而得到N+1个目标截面。

4.根据权利要求3所述的设计方法，其特征在于，所述第一宽度的范围为0.4mm-20mm，所述第一偏移量大于0.2mm。

5.根据权利要求3所述的设计方法，其特征在于，步骤“计算N+1个目标截面相对于转动轴的惯性矩的参考值”具体包括：

根据每一目标截面的所述第一宽度、所述第一偏移量以及第一高度计算所述目标截面相对于转动轴的惯性矩的参考值，其中，所述第一高度为纵截面上牙齿的咬合面朝向牙龈线的最大高度，所述纵截面经过对应的所述目标点且垂直于近远中方向。

6.根据权利要求3所述的设计方法，其特征在于，步骤“计算N+1个目标截面相对于转动轴的惯性矩的参考值”具体包括：

根据每一目标截面上所有点的坐标计算所述目标截面相对于转动轴的惯性矩的参考值。

7.根据权利要求2所述的设计方法，其特征在于，步骤“判断所述参考值与第一阈值的大小，若小于，则记录所述目标区域的至少部分区域为加强部添加位置，若不小于，则不记录”具体包括：

判断每一惯性矩的参考值与第一阈值的大小；

若小于，则将对应的目标点定义为添加点，若不小于，则将对应的目标点定义为非添加点；

将L个连续的添加点形成的区域定义为一个加强部添加位置而形成M个加强部添加位置，其中，L≥2，M≥1。

8.根据权利要求7所述的设计方法，其特征在于，步骤“将L个连续的添加点形成的区域定义为一个加强部添加位置而形成M个加强部添加位置”之后还包括：

当M≥2时，选取相邻的第K个加强部添加位置及第K+1个加强部添加位置；

计算第K个加强部添加位置及第K+1个加强部添加位置之间的间隔距离；

判断所述间隔距离与第二阈值的大小；

若小于，则连接第K个加强部添加位置及第K+1个加强部添加位置，若不小于，则保持第K个加强部添加位置及第K+1个加强部添加位置相互断开，其中，K≥1。

9.根据权利要求7所述的设计方法，其特征在于，步骤“将L个连续的添加点形成的区域定义为一个加强部添加位置而形成M个加强部添加位置”之后还包括：

当M≥2时，选取相邻的第K个加强部添加位置及第K+1个加强部添加位置；

计算第K个加强部添加位置及第K+1个加强部添加位置之间的非添加点的数量；

判断所述非添加点的数量与第三阈值的大小；

若小于，则连接第K个加强部添加位置及第K+1个加强部添加位置，若不小于，则保持第K个加强部添加位置及第K+1个加强部添加位置相互断开，其中，K≥1。

10.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述设计方法还包括步骤：

遍历所述牙颌数字化模型表面的所有目标区域并记录所有的加强部添加位置。

11.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述加强部添加位置的延伸方向平行于所述牙颌数字化模型的近远中方向、垂直于近远中方向或与近远中方向之间形成的夹角为锐角。

12.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述加强部添加位置位于所述牙颌数字化模型的颊面、舌面或咬合面。

13.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述加强部添加位置对应牙颌数字化模型的前牙区和/或后牙区设置。

14.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述加强部添加位置对应牙颌数字化模型的牙齿表面、邻牙间隙或空泡区的至少其中之一设置。

15.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，于所述加强部添加位置的延伸方向上，所述加强部添加位置具有第一长度，所述第一长度的范围为0.5mm-150mm。

16.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述牙颌数字化模型包括多个加强部添加位置，多个加强部添加位置间隔分布或相互连接。

17.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述加强部添加位置位于所述牙颌数字化模型的咬合面的邻牙间隙，所述邻牙间隙连接相邻的第一牙的第一咬合面及第二牙的第二咬合面，所述加强部添加位置于其延伸方向上包括靠近所述第一咬合面的第一端点及靠近所述第二咬合面的第二端点。

18.根据权利要求17所述的设计方法，其特征在于，颊面或舌面与牙龈之间形成牙龈线，于所述牙颌数字化模型的颊面朝向舌面的方向上，所述第一端点与牙龈线的对应区域之间具有第一最大间距，所述第二端点与牙龈线的对应区域之间具有第二最大间距，所述第一最大间距及所述第二最大间距的范围均为0.5mm-4mm。

19.根据权利要求17所述的设计方法，其特征在于，颊面或舌面与牙龈之间形成牙龈线，于穿过所述目标线且垂直于颊面朝向舌面的方向的截面上，所述第一咬合面包括靠近所述第二咬合面的第一最高点，所述第二咬合面包括靠近所述第一咬合面的第二最高点，所述第一最高点相较于所述第一端点远离牙龈线，所述第二最高点相较于所述第二端点远离牙龈线。

20.根据权利要求19所述的设计方法，其特征在于，于所述牙颌数字化模型的咬合面朝向牙龈线的方向上，所述第一最高点与牙龈线之间具有第一距离，所述第一端点与牙龈线之间具有第二距离，所述第二最高点与牙龈线之间具有第三距离，所述第二端点与牙龈线之间具有第四距离，所述第二距离与所述第一距离的比值不小于20％，所述第四距离与所述第三距离的比值不小于20％。

21.根据权利要求20所述的设计方法，其特征在于，所述第二距离与所述第一距离的比值不大于95％，所述第四距离与所述第三距离的比值不大于95％。

22.根据权利要求20所述的设计方法，其特征在于，所述第二距离为所述第一距离的40％-80％，所述第四距离为所述第三距离的40％-80％。

23.一种加强部添加位置的设计方法，其特征在于，包括步骤：

获取牙颌数字化模型；

获取位于所述牙颌数字化模型表面且经过邻牙间隙的目标区域；

计算所述目标区域相对于转动轴的惯性矩以及邻牙之间的间距；

计算函数f(x,y)的参考值，其中，x为惯性矩，y为邻牙间隙；

判断所述参考值与第四阈值的大小，若小于，则记录所述目标区域为加强部添加位置，若不小于，则不记录。

24.根据权利要求23所述的设计方法，其特征在于，步骤“计算所述目标区域相对于转动轴的惯性矩”具体包括：

于所述牙颌数字化模型表面选取目标线；

将所述目标线N等分并获取N+1个目标点；

获取经过所述目标点且垂直于所述目标线的N+1个目标截面；

计算N+1个目标截面相对于转动轴的惯性矩，其中，N≥1。

25.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-24中任意一项所述的加强部添加位置的设计方法中的步骤。

26.一种加强部的设计系统，其特征在于，设计系统包括存储器和处理器，存储器存储有可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时，实现权利要求1-24中任意一项所述的加强部添加位置的设计方法中的步骤。

27.一种牙科正畸矫治器的成型方法，其特征在于，包括步骤：

根据权利要求1-24中任意一项所述的加强部添加位置的设计方法获取加强部添加位置；

根据加强部添加位置及加强部的结构信息生成牙科正畸矫治器。

28.根据权利要求27所述的成型方法，其特征在于，步骤“根据加强部添加位置及加强部的结构信息生成牙科正畸矫治器”具体包括：

判断所述参考值与第五阈值的大小；

若不小于，则根据加强部的结构信息于所述加强部添加位置处形成加强部，并根据牙颌数字化模型及加强部生成带有空腔的牙科正畸矫治器，所述空腔与所述加强部相互匹配；

若小于，则根据牙颌数字化模型及加强部的结构信息生成带有实心凸嵴的牙科正畸矫治器，所述实心凸嵴与所述加强部相互匹配。

29.根据权利要求28所述的成型方法，其特征在于，步骤“根据牙颌数字化模型及加强部的结构信息生成带有实心凸嵴的牙科正畸矫治器”具体包括：

根据加强部的结构信息于所述加强部添加位置处形成加强部；

根据牙颌数字化模型及加强部生成带有空腔的矫治器本体，所述空腔与所述加强部相互匹配，并于所述空腔内设置填充部而形成实心凸嵴，所述实心凸嵴与所述矫治器本体配合形成牙科正畸矫治器。

30.根据权利要求29所述的成型方法，其特征在于，步骤“于所述空腔内设置填充部而形成实心凸嵴”具体包括：

根据添加的加强部生成填充部；

将所述填充部固定于所述空腔而形成实心凸嵴。

31.根据权利要求28所述的成型方法，其特征在于，步骤“根据牙颌数字化模型及加强部的结构信息生成带有实心凸嵴的牙科正畸矫治器”具体包括：

根据牙颌数字化模型生成矫治器本体，所述矫治器本体上设有指示所述加强部添加位置的标记位置，并于所述标记位置处设置实心凸嵴而得到牙科正畸矫治器。

32.根据权利要求31所述的成型方法，其特征在于，步骤“于所述标记位置处设置实心凸嵴而得到牙科正畸矫治器”具体包括：

根据添加的加强部生成实心凸嵴；

将所述实心凸嵴固定于标记位置处而得到牙科正畸矫治器。

33.根据权利要求27所述的成型方法，其特征在于，所述结构信息包括加强部的尺寸、截面的外轮廓。

34.根据权利要求33所述的成型方法，其特征在于，远离所述牙颌数字化模型的方向上，所述加强部的截面的外轮廓为矩形、梯形、弧形、三角形、多边形或“M”形。

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