CN114681079A - 链状壳体矫治器及其设计方法和使用方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种链状壳体矫治器及其设计方法和使用方法，所述链状壳体矫治器用于将多个牙齿从初始牙列布局逐渐移动至目标牙列布局，包括多个用于包裹并卡抱牙齿的壳体和至少一个固定连接相邻的两个壳体的连接部，每个壳体的形状固定，且每个壳体的内壁始终与其对应的牙齿的唇颊侧面、舌侧面和咬合面贴合；所述连接部的形状可变。本申请提供的链状壳体矫治器及其设计方法和使用方法，能够对牙列布局进行精确的矫正，并有效地减少需要更换的矫治器数量。

Description

链状壳体矫治器及其设计方法和使用方法

技术领域

本申请涉及口腔正畸技术领域，特别是涉及一种链状壳体矫治器以及链状壳体矫治器的设计方法和使用方法。

背景技术

随着时代发展，口腔正畸治疗已经得到广泛普及，越来越多的人也更倾向于选择隐形矫正，在接受正畸治疗的过程中兼顾舒适和美观。隐形矫正又叫无托槽隐形矫正，其没有传统矫治过程中的钢丝和托槽，不影响美观等突出优点而广受用户青睐，是现代口腔医学、计算机辅助三维诊断、个性化设计及数字化成型等技术的完美结合。

目前常规的无托槽隐形矫治技术，提供的是与一系列矫正阶段对应的多个透明牙套(壳状矫治器)，每个牙套具有用于容纳患者牙弓中牙齿的一排牙齿空腔，由安全的弹性透明高分子材料制成，通过依次佩戴上述多个牙套，将牙齿分步地逐步移动到最终期望的目标位置。其中，每个矫正阶段所使用的牙套与该矫正阶段开始时的牙列布局之间一般具有微小的形变差异，以便凭借牙套的弹性回复力将牙齿移动到其该矫正阶段的目标位置。

现阶段无托槽壳状矫治器一般所有结构均使用一种材料，且普遍较硬，断裂或损坏的概率较高，形变或变换能力较低，无法根据各结构功能作用的不同精确设计使用不同材料。

无托槽壳状矫治器另一缺点为需要快速替换，一般两周更换一副，根据病例难度的不同，大概具有10副～90副不等的数量，设计、材料、治疗等的成本都较高。

发明内容

本申请的目的在于解决上述现有技术的壳体矫治器存在的缺陷，提供一种能够对牙列布局进行精确的矫正，并有效地减少需要更换的矫治器数量的链状壳体矫治器，以及上述链状壳体矫治器的设计方法和使用方法。

本申请的实施例一方面提供一种链状壳体矫治器，用于将多个牙齿从初始牙列布局逐渐移动至目标牙列布局，包括多个用于包裹并卡抱牙齿的壳体和至少一个固定连接相邻的两个壳体的连接部，具体地，

每个壳体的形状固定，且每个壳体的内壁始终与其对应的牙齿的唇颊侧面、舌侧面和咬合面贴合；

所述连接部的形状可变。

进一步地，所述链状壳体矫治器具有与目标牙列布局匹配的第一形状和与初始牙列布局匹配的第二形状；

所述链状壳体矫治器处于第一形状时，每个连接部均处于非形变状态；

所述链状壳体矫治器处于第二形状时，每个连接部处于正形变状态、负形变状态和非形变状态的其中至少一种状态，并且处于正形变状态和负形变状态的连接部具有回复到非形变状态的趋势。

进一步地，连接部中处于正形变状态的部分沿连接方向的长度大于其处于非形变状态时的长度；

连接部中处于负形变状态的部分沿连接方向的长度小于其处于非形变状态时的长度。

进一步地，处于正形变状态和负形变状态的连接部对其连接的相邻的壳体施力并带动相邻的牙齿发生相对运动。

优选地，每个所述连接部的制造材料为正形变材料和负形变材料中的一种，所述负形变材料的刚性大于所述正形变材料的刚性。

优选地，所述连接部的制造材料还包括非形变材料，所述非形变材料的刚性大于所述负形变材料的刚性。

优选地，所述壳体的制造材料的刚性大于所述连接部的制造材料的刚性。

优选地，所述连接部的制造材料为硅胶材料、具有形状记忆功能的高分子材料中的至少一种。

优选地，至少一个连接部为非一体式离散结构，所述非一体式离散结构包括多个离散连接部。

进一步地，所述离散连接部连接相邻壳体的近牙合端、中间端、近龈端的至少一个位置。

优选地，所述链状壳体矫治器处于第二形状时，所述多个离散连接部处于不同的状态。

本申请的实施例的另一方面提供一种链状壳体矫治器的设计方法，用于设计上述链状壳体矫治器，包括以下步骤：

S100：根据多个牙齿的初始牙列布局确定目标牙列布局；

S200：根据目标牙列布局确定链状壳体矫治器的第一形状；

S300：根据初始牙列布局确定链状壳体矫治器的第二形状；

S400：判断链状壳体矫治器从第一形状变为第二形状时每个连接部的形变类型并计算该连接部的形变量，所述形变类型为正形变和负形变的其中一种；

S500：根据每个连接部的形变量和其对应的两个相邻牙齿的正畸力上限判断每个连接部是否存在可用的制造材料，如每个连接部均存在可用的制造材料，则根据每个连接部的可用的制造材料和壳体的制造材料设计处于第一形状的链状壳体矫治器，如至少一个连接部不存在可用的制造材料，则重新确定目标牙列布局。

进一步地，步骤S500中根据每个连接部的形变量和其对应的两个相邻牙齿的正畸力上限判断每个连接部是否存在可用的制造材料，具体为：

对于任意一个连接部，根据该连接部对应的两个相邻牙齿的正畸力上限和该连接部的形变量确定该连接部的制造材料的弹性模量的上限；

如至少一种可选的制造材料的弹性模量小于所述弹性模量的上限，则从中选择一种制造材料作为该连接部的可用的制造材料，如所有可选的制造材料的弹性模量均大于所述弹性模量的上限，则该连接部不存在可用的制造材料。

优选地，所述从中选择一种制造材料作为该连接部的可用的制造材料，具体为选择弹性模量最大的制造材料。

优选地，至少一个连接部的各个位置在链状壳体矫治器从第一形状变为第二形状时具有不同的形变类型或形变量，所述位置包括近牙合端、中间端和近龈端的至少一种。

优选地，至少一个连接部为非一体式离散结构，所述非一体式离散结构包括多个离散连接部；

所述离散连接部连接相邻壳体的近牙合端、中间端、近龈端的至少一个位置；

所述多个离散连接部在链状壳体矫治器从第一形状变为第二形状时具有不同的形变类型或形变量。

优选地，上述设计方法还包括在所述连接部上标记该连接部的形变类型。

优选地，所述标记该连接部的形变类型的具体方式为赋予不同颜色、生成不同字符形态、生成不同结构形态中的至少一种。

本申请的实施例的再一方面提供一种链状壳体矫治器的使用方法，使用上述链状壳体矫治器将多个牙齿从初始牙列布局逐渐移动至目标牙列布局，包括以下步骤：

A100：获取具有第一形状的链状壳体矫治器，其中，第一形状与目标牙列布局匹配；

A200：依次使多个壳体与对应的牙齿紧密地贴合，并使得连接相邻两个壳体的连接部发生形变。

A300：重复执行步骤A200直到所有壳体均与对应的牙齿紧密地贴合，此时链状壳体矫治器具有第二形状，其中，第二形状与初始牙列布局匹配；

A400：链状壳体矫治器从第二形状逐渐恢复为第一形状，并使多个牙齿从初始牙列布局逐渐移动至目标牙列布局。

本申请的实施例的又一方面提供一种链状壳体矫治器的使用方法，上述链状壳体矫治器将多个牙齿从初始牙列布局逐渐移动至目标牙列布局，其特征在于，包括以下步骤：

B100：获取具有第一形状的链状壳体矫治器，其中，第一形状与目标牙列布局匹配，链状壳体矫治器的连接部由具有形状记忆功能的高分子材料制成；

B200：使连接部的温度处于所述高分子材料的变态温度范围以外并变软；

B300：将链状壳体矫治器佩戴到具有初始牙列布局实体牙颌模型上，使所有壳体均与对应的牙齿模型紧密地贴合，并进一步冷却至室温，其中，室温处于所述高分子材料的变态温度范围以外；

B400：将链状壳体矫治器佩戴到口腔内，使所有壳体均与对应的牙齿模型紧密地贴合，链状壳体矫治器的温度逐渐接近并达到口腔温度，其中口腔温度处于所述高分材料的变态温度范围以内；

B500：链状壳体矫治器从第二形状逐渐恢复为第一形状，并使多个牙齿从初始牙列布局逐渐移动至目标牙列布局。

本申请的实施例提供的一种链状壳体矫治器及其设计方法和使用方法至少具有以下有益效果：

(1)改变了现有壳状矫治器通过整体形变引导牙齿移动的矫正方式，通过将矫治器细分为与牙齿匹配并在矫正过程中形状始终保持不变的壳体以及用于带动壳体并进一步带动牙齿移动的连接部，使整个矫治器形成一种链状的构造，该种链状构造既能够使得壳体的内壁与牙齿更加贴合，提高对牙齿抓抱的牢固程度并降低向牙合面脱位的概率，又能够通过连接部精确地设置矫治力，从而极大地提高了矫正效果，有效地减少完成整个矫正过程所需要更换的矫治器的数量，大大降低了矫治费用；

(2)对连接部的形变状态进行进一步细分，并采用不同类型的形变材料制作连接部，方便地调整施加于牙齿不同部位的矫治力，可以更精准地提高矫正效能，并通过标记实现后续再次精准设计矫治器；

(3)通过精确地计算形变量，能够有效地选取合适的制造材料，从而避免了材料选取不当造成的矫正力过大、佩戴困难等问题，并更加有效地把控产品质量；

(4)将连接部设置为离散结构，有益于更加方便地调整矫正力。

附图说明

图1为现有的无托槽壳状矫治器的示意图；

图2为现有的无托槽壳状矫治佩戴在排列不齐的牙列上的示意图；

图3为根据本申请实施例的链状壳体矫治器佩戴在排列不齐的牙列上的示意图；

图4为对各种楔状隙的解释；

图5为根据本申请实施例的离散结构的连接部和其固定连接的相邻的壳体的示意图；

图6为根据本申请实施例的链状壳体矫治器的设计方法的流程图。

具体实施方式

以下，基于优选的实施方式并参照附图对本申请进行进一步说明。

此外，为了方便理解，放大或者缩小了图纸上的各种构件，但这种做法不是为了限制本申请的保护范围。

单数形式的词汇也包括复数含义，反之亦然。

在本申请实施例中的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是本申请实施例的产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，本申请的描述中，为了区分不同的单元，本说明书上用了第一、第二等词汇，但这些不会受到制造的顺序限制，也不能理解为指示或暗示相对重要性，其在本申请的详细说明与权利要求书上，其名称可能会不同。

本说明书中词汇是为了说明本申请的实施例而使用的，但不是试图要限制本申请。还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的技术人员而言，可以具体理解上述术语在本申请中的具体含义。

为了更加充分地对本申请的技术方案进行说明，我们首先对现有的壳状矫治器的结构及矫治理念进行说明，并分析其使用中存在的问题。

图1为现有的无托槽壳状矫治器的示意图，图2为现有的无托槽壳状矫治佩戴在排列不齐的牙列上的示意图。如图1、图2所示，现有的无托槽壳状隐形矫治器100，其内轮廓与当前矫正阶段开始时的牙列300的形态有微小的形态差异，此微小差异来自虚拟移动牙齿0.2mm左右或/和旋转牙齿2度左右后制得的矫治器得来，由于足够微小，所以依然可以轻松佩戴在现有的牙列300上。

但上述无托槽壳状矫治器在矫正牙齿的过程中存在的问题也较明显，主要体现在以下方面：

其一，一般来说，我们总是希望使用尽量少的牙套就可以尽快地实现一个完整的矫正过程，然而，由于现有的壳状矫治器在佩戴到牙列上时其发生了整体的形变，为了避免由于矫治器的目标形态与牙列的当前形态差异过大所导致的各种问题(上述问题产生的原因可能是多种多样的，例如：当矫治器佩戴到牙列上时，由于形变过大导致其对牙齿施加的矫治力超过了牙齿所能承受的矫治力的上限；或者由于形变过大导致其实际施加于牙齿上的矫治力的方向与理论上的最佳方向产生了无法忽视的偏差)，因此，在每一个矫正阶段通常只能对牙齿进行微小的调整，进而导致整个矫正过程需要制备较多数量的矫治器以及花费较多的矫正时间；

其二，现有的无托槽壳状矫治器一般使用较硬的材料进行制备，其形变量有限，佩戴在牙列上后由于材料工艺的限制无法精确的贴合于牙面，此时的矫治器内轮廓形态本质上即不是初始牙列的形状，也不是目标牙列的形状，而是目标牙列形状强行佩戴于初始牙列上后的一种形变的形态，由于初始设计是微小的形态差异，所以常使人忽略此种形变形态及进一步带来的副作用，如矫治器容易向牙合面脱位，进而需要使用咬胶来不断强行就位。

为了对现有无托槽壳状矫治器的上述缺点进行改进，有必要本申请的一方面提供一种能够对牙列布局进行精确且高效的矫正(即：使得矫治器形变产生的矫治力能够最高效地带动牙齿向目标位置运动)，并有效地减少需要更换的矫治器数量的链状壳体矫治器。

为此，本申请实施例的一方面提供一种链状壳体矫治器，用于将多个牙齿从初始牙列布局逐渐移动至目标牙列布局。

图3示出了根据本申请的一个具体实施例提供的链状壳体矫治器的示意图，如图所示，本申请提供的链状壳体矫治器200包括多个用于包裹并卡抱牙齿的壳体210和至少一个固定连接相邻的两个壳体的连接部220。

具体地，每个壳体210的形状固定，且每个壳体的内壁始终与其对应的牙齿的唇颊侧面、舌侧面和咬合面贴合；连接部220的形状可变。

本申请提供的链状壳体矫治器，改变了现有的壳状矫治器由同一种制造材料(一般为较硬的高分子材料)构成的一体式结构，由能够发生形变的连接部连接相邻的并且形状固定的壳体，从而形成一种链状的结构。相对于现有的壳状矫治器，至少具有以下显著的优势：

(1)本申请实施例的链状壳体矫治器，其形状固定的壳体用于包裹并卡抱住对应的牙齿，并且自矫治器佩戴到处于初始牙列布局(初始牙列布局可以是整个矫正过程开始时真实的牙列布局，也可以是矫正过程中某一阶段开始时真实的牙列布局)的牙齿上至该矫治器将牙齿调整至目标牙列布局(对应地，目标牙列布局可以是整个矫正过程结束时期望的牙列布局，也可以是矫正过程中某一阶段结束时期望的牙列布局)的整个过程中，每个壳体的内壁始终与其对应的牙齿的唇颊侧面、舌侧面和咬合面贴合，从而能够有效地解决现有的壳状矫治器在发生整体形变时，部分包裹牙齿的腔体内壁不可避免地产生与牙齿表面脱离并带动整体矫治器脱离牙齿表面的现象，有效地降低了矫治器发生牙合面脱位的概率。

(2)上述现有的壳状矫治器存在的腔体内壁与牙齿表面无法紧密贴合的问题还将不可避免地产生一种严重的副作用：壳状矫治器通过整体形变所产生的弹性回复力(即用于移动牙齿的矫治力的来源)是无法以最合理、最理想的方式作用于需要移动的牙齿上的，在某些情况下甚至会使得牙齿的受力方向与其期望的移动方向产生无法忽视的偏差，或由于牙齿的受力部位与设计的受力部位不符，导致牙齿的运动变得不可控。本申请所提供的链式结构的矫治器，正是由于壳体在整个矫正过程中始终贴合并卡抱住对应的牙齿，从而使得连接部对于壳体所产生的弹性回复力能够无损失地、精确地传导到对应的牙齿上，这种传导方式能够实现对牙齿的施力位置、施力方向的较精确控制，并能够最大限度地保证实际的矫正效果与设计效果的一致性，从而大大提高了矫正的效率与矫正效果的准确性。

进一步地，在本申请的实施例中，链状壳体矫治器具有与目标牙列布局匹配的第一形状和与初始牙列布局匹配的第二形状；链状壳体矫治器处于第一形状时，每个连接部均处于非形变状态；链状壳体矫治器处于第二形状时，每个连接部处于正形变状态、负形变状态和非形变状态的其中至少一种状态，并且处于正形变状态和负形变状态的连接部具有回复到非形变状态的趋势。

具体地，目标牙列布局代表了整个矫正过程结束时或矫正过程的某一阶段结束时牙齿期望的排列状态，本申请实施例提供的链状壳体矫治器具有与目标牙列布局匹配的第一形状，当链状壳体矫治器处于第一形状时，每个连接部均处于非形变状态。当连接部处于非形变状态时，其内部没有任何应力，即其处于一种松弛的状态，从而不对其连接的壳体施加任何作用力；

相应地，初始牙列布局代表了整个矫正过程开始时或矫正过程的某一阶段开始时牙齿真实的排列状态，本申请实施例提供的链状壳体矫治器还具有与初始牙列布局匹配的第二形状，显然，由于链状壳体矫治器处于第一形状时其每个连接部均处于非形变状态，因此当链状壳体矫治器处于第二形状时，根据初始牙列布局相对于目标牙列布局的差别，每个连接部处于正形变状态、负形变状态和非形变状态的其中至少一种状态。

容易知晓，当链状壳体矫治器处于第二形状时，如果一个连接部处于非形变状态，则代表该连接部连接的两个相邻的壳体所对应的牙齿，在矫正开始时和矫正结束时其相对位置关系不发生改变。

相应地，当链状壳体矫治器处于第二形状时，如果一个连接部处于正形变状态或负形变状态，或一个连接部的至少一部分处于正形变状态或负形变状态，则代表该连接部连接的两个相邻的壳体所包裹的牙齿，在矫正开始时和矫正结束时其相对位置关系发生改变，即：处于正形变状态或负形变状态的连接部具有回复到非形变状态的趋势，该趋势使得处于正形变状态或负形变状态的连接部对其连接的两个相邻的壳体产生弹性回复力(即矫治力)，并进而带动上述壳体包裹的牙齿发生相对运动，该弹性回复力在连接部发生形变时一直存在，直到牙齿从初始牙列布局调整到目标牙列布局。

具体地，连接部中处于正形变状态的部分沿连接方向的长度大于其处于非形变状态时的长度，显然，如果一个连接部处于正形变状态，则意味着其对应的两个相邻牙齿在矫正开始时的距离大于期望的距离，因此将受到连接部施加的使它们逐渐靠近的弹性回复力(即拉力)，一个典型的处于正形变状态的连接部可以用于关闭拔牙产生的拔牙间隙或用于关闭前牙散在间隙；

对应地，连接部中处于负形变状态的部分沿连接方向的长度小于其处于非形变状态时的长度，显然，如果一个连接部处于负形变状态，则意味着其对应的两个相邻牙齿在矫正开始时的距离小于期望的距离，因此将受到连接部施加的使它们逐渐远离的弹性回复力(即推力)，一个典型的处于负形变状态的连接部可以用于实现推磨牙向后的矫正效果。

上述不同的连接部对不同的牙齿或同一牙齿的不同部位所施加的拉力或推力，使得牙齿进行重新排列进而改变位置和姿态，导致不同牙齿的邻接关系发生改变(如接触区和楔状隙形态的变化)，最终使牙齿调整为目标牙列布局。

为了更好地理解，以下补充介绍相关概念。

正常牙齿间接触区的周围均有呈V字形的空隙，称为楔状隙或外展隙。图4为对楔状隙的解释图，如图4所示，在唇颊侧者称为唇楔状隙和颊楔状隙，在舌侧者称为舌楔状隙，在切、牙合方者称为切楔状隙和牙合楔状隙，在龈方者称为邻间隙，包含龈乳头，邻间隙为开放性牙间楔状隙或半开放性牙间楔状隙，或通过挤压牙龈易形成人为开放性楔状隙，此区域可以从侧面(颊舌向或唇舌向)穿通牙列，即非牙合面方向穿通牙列。

由于本申请提供的链状壳体矫治器由形状固定的壳体和形状可变的连接部依次连接构成，因此，在本申请的实施例中，壳体和连接部使用不同的制造材料生成。

在本申请的一些优选的实施例中，所述壳体的制造材料的刚性大于所述连接部的制造材料的刚性。由于壳体在矫正过程中形状始终不变，其包裹牙面的大部分区域，主要起到卡抱牙齿的作用，硬质材料将有助于卡抱牙齿，但刚性过大如完全不能变形，则无法佩戴于牙列上。因此，通过设置壳体的制造材料的刚性大于连接部的制造材料的刚性的方式，能够“对症下药”、“量体裁衣”地进一步提高矫治效能。

在本申请的一些优选的实施例中，每个所述连接部的制造材料为正形变材料和负形变材料中的一种，所述负形变材料的刚性大于所述正形变材料的刚性。

具体地，发生正形变的连接部，由于其对牙齿施加拉力，因此更适合使用柔性形变量大的材料，用于尽可能提供更多的矫治器形变能力，用于增大步幅，降低矫治器数量，并更加贴合于牙齿表面；发生负形变的连接部，由于其对牙齿施加推力，如果使用的制造材料过软，则在推动牙齿的过程中由于形态变粗容易堆叠并导致作用力的丧失，此时更适合使用稍硬质的材料。

在本实施例的一些优选的实施例中，所述连接部的制造材料为硅胶材料、具有形状记忆功能的高分子材料中的至少一种。具体地，硅胶材料，特别是医用硅胶材料形变能力相对较强，可以作为本申请实施例中制造连接部的优选材料；形状记忆功能的高分子材料，由于具有特定环境下可变形且具有恢复形态的功能，也可以作为本申请实施例中制造连接部的优选材料。

在本申请的一些优选的实施例中，所述连接部的制造材料还包括非形变材料，所述非形变材料的刚性大于所述负形变材料的刚性，通过单独选用刚性更大的非形变材料(例如，可以选用壳体的制作材料作为非形变材料)，可以使非形变区域具有支撑性，使得整个矫治器消除不必要的软塌，更加挺阔，多一些骨架，佩戴时可以更好定位，再者，还可以实现一种将多个牙齿进行“打组”的效果，即将初始牙列布局中那些相对位置关系已经较为理想的多个相邻的牙齿作为一个整体，其内部的各个牙齿不再发生相对运动，而统一地相对于其他牙齿发生整体运动，通过使用刚性更大的非形变材料将多个牙齿连接为相对位置较固定的整体，能够使其为其他牙齿的移动提供较强的支抗。

为了实现对矫治力的更加精准的设置，在本申请的一些优选的实施例中，至少一个连接部为非一体式离散结构，所述非一体式离散结构包括多个离散连接部。进一步地，所述离散连接部连接相邻壳体的近牙合端、中间端、近龈端的至少一个位置。

图5示出了根据本申请的一个具体实施例的采用非一体式离散结构的连接部的示意图，如图5所示，连接部包括多条带状结构的离散连接部221，这些离散连接部221分别连接在相邻壳体210的近切端和近龈端。在实际矫正过程中，可以通过二次编辑，如剪掉其中某一个或某几个带状结构，用以调整矫治力，增加灵活性以及矫治器整体的形变能力。

容易想到的是，上述二次编辑也可以是剪掉相应的带状结构，替换为其他制造材料或结构的组件并重新固定连接在原有区域，以便实现功能的转变，如弹力的增加或减小，提供矫治的灵活性及根据不同异常情况进行相应地调整。此外，同样也可以在原来不存在离散连接部的区域增加离散连接部。

采用多个离散连接部构成的非一体式离散结构的连接部的另一个显著的优点在于：当链状壳体矫治器处于第二形状时，同一个连接部的多个离散连接部可以处于不同的状态，例如，连接同一对邻牙的多个离散连接部可以分别处于正形变状态和负形变状态，进而对于同一对邻牙，在不同位置分别施加拉力和推力，通过推拉并用的方式精准实现牙齿的扶正旋转等复杂操作，并有利于简洁明显地二次编辑操作连接部区域用以根据实际情况调整矫治力。

仍以图5为例，图中所示的两个未排齐的中切牙301，其靠近切端的离散连接部221处于正形变状态，靠近龈端的离散连接部221处于负形变状态，即切端相互牵拉，龈端相互推搡，从而逐步摆正牙齿姿态。

本申请实施例的另一方面提供一种链状壳体矫治器的设计方法，用于设计上述链状壳体矫治器，如图6所示，包括以下步骤：

S100：根据多个牙齿的初始牙列布局确定目标牙列布局；

S200：根据目标牙列布局确定链状壳体矫治器的第一形状；

S300：根据初始牙列布局确定链状壳体矫治器的第二形状；

S400：判断链状壳体矫治器从第一形状变为第二形状时每个连接部的形变类型并计算该连接部的形变量，所述形变类型为正形变和负形变的其中一种；

S500：根据每个连接部的形变量和其对应的两个相邻牙齿的正畸力上限判断每个连接部是否存在可用的制造材料，如每个连接部均存在可用的制造材料，则根据每个连接部的可用的制造材料和壳体的制造材料设计处于第一形状的链状壳体矫治器，如至少一个连接部不存在可用的制造材料，则重新确定目标牙列布局。

以下对上述各步骤进行详细说明。

首先，在步骤S100中，根据牙列当前布局(即初始牙列布局)，并结合患者的意愿、医学适应症等信息，进行针对性的为患者定制个性化矫治方案，并形成预先设定的目标牙列布局。

如本说明书之前部分所描述的，在本申请的实施例中，初始牙列布局可以代表在整个矫正过程开始时牙齿真实的排列状态，也可以代表矫正过程的某一阶段开始时牙齿真实的排列状态；对应地，目标牙列布局可以代表在整个矫正过程结束时牙齿期望的排列状态，也可以代表矫正过程的某一阶段结束时牙齿期望的排列状态。即：本方法所设计的链状壳体矫治器可以用于整个矫正过程或矫正过程中任意一个阶段。

在本申请的一些实施例中，牙列布局(包括初始牙列布局、目标牙列布局)可以利用一组描述各个牙齿的几何形状(如对牙齿表面进行拟合得到的空间曲面)以及各个牙齿之间的相对位置关系(如各个牙齿的相对距离及角度差)的数据进行表示；

在本申请的另一些实施例中，牙列布局也可以直接以三维数字模型的形式进行表示，以便于后续矫治器的数字化设计。

在实际的矫治器设计过程中，根据矫治状态的效果及副作用等的考量，可以根据患者需求、医生建议、生物力学分析等进行适应性的调整方案，即可以确定各个不同阶段的中间目标牙列布局，根据目标牙列布局制作的矫治器在矫治过程中需符合个人生物承受能力，以及合理的医学安排，即设计要求需符合实际应用需求的矫治器。

进一步地，在步骤S200中利用目标牙列布局设计得到处于第一形状的链状壳体矫治器。如同前述对于牙列布局的表示形式所作的分析，在本申请的一些实施例中，处于第一形状的链状壳体矫治器可以利用一组描述具有一定厚度并包裹对应牙齿的壳体的几何形状、各个壳体之间的相对位置关系以及依次连接相邻壳体的各个连接部的几何形状、连接位置的数据进行表示；在本申请的另一些实施例中，处于第一形状的链状壳体矫治器也可以直接以匹配目标牙列布局的多个壳体的三维数字模型以及依次连接相邻壳体的连接部的三维数字模型进行表示。

在步骤S300中利用初始牙列布局设计得到处于第二形状的链状壳体矫治器，其具体实施方式与步骤S200相同，在此不再赘述。

在确定了链状壳体矫治器的第一形状与第二形状后，在步骤S400中即可以依次对每一个连接相邻壳体的连接部进行比对，确定其形变类型和形变量。显然，如本说明书之前部分所描述的那样，形变类型可以包括正形变(即当链状壳体矫治器处于第二形状时，该连接部处于正形变状态)，负形变(即当链状壳体矫治器处于第二形状时，该连接部处于负形变状态)，此外，在某些情况下，如果连接部发生的形变量过小，可以近似地认为其不发生形变(即当链状壳体矫治器处于第二形状时，该连接部处于非形变状态)。

在本申请的一些优选的实施例中，至少一个连接部的各个位置在链状壳体矫治器从第一形状变为第二形状时具有不同的形变类型或形变量，所述位置包括近牙合端、中间端和近龈端的至少一种。

在本申请的一些优选的实施例中，如本说明书之前部分所描述的，至少一个连接部为非一体式离散结构，所述非一体式离散结构包括多个离散连接部；所述离散连接部连接相邻壳体的近牙合端、中间端、近龈端的至少一个位置；所述多个离散连接部在链状壳体矫治器从第一形状变为第二形状时具有不同的形变类型或形变量。

在上述优选的实施例中，连接部的不同位置，或者连接部的多个离散连接部分别具有不同的形变类型及形变量，从而能够对相邻牙齿的不同位置分别施加不同方向、大小的矫治力，从而实现对牙齿移动的精准控制，并能够进行更加复杂的矫正动作。

在确定了各个连接部的形变类型及形变量后，通过步骤S500判断是否存在可用的制造材料以实现连接部的上述形变，并根据判断结果决定完成矫治器的设计或重新对矫治器进行优化。具体地，在本申请的一些实施例中，步骤S500中根据每个连接部的形变量和其对应的两个相邻牙齿的正畸力上限判断每个连接部是否存在可用的制造材料，包括以下步骤：

第一步：对于任意一个连接部，根据该连接部对应的两个相邻牙齿的正畸力上限和该连接部的形变量确定该连接部的制造材料的弹性模量的上限；

第二步：如至少一种可选的制造材料的弹性模量小于所述弹性模量的上限，则从中选择一种制造材料作为该连接部的可用的制造材料，如所有可选的制造材料的弹性模量均大于所述弹性模量的上限，则该连接部不存在可用的制造材料。

一般而言，对于每一个连接部，可以有多种可选的制造材料实现其形变类型和形变量，但是由于不同的制造材料的弹性模量不同，因此在实现相同的形变量时，其对牙齿施加的矫治力的大小是不同的。如果某一种制造材料的弹性模量过大，则其施加的矫治力将大于牙齿能够承受的正畸力上限，则该种制造材料不能作为该连接部的可用的制造材料；进一步地，如果对于一个连接部，其所有可选的制造材料所施加的矫治力均大于正畸力上限，则说明基于当前的形变量，该连接部不存在可用的制造材料，此时，应重新调整目标牙列布局以减小形变量，或者在初始牙列布局与目标牙列布局中插入新的中间牙列布局作为过渡的目标牙列布局，使得每一步的形变量减小，从而保证每个连接部均存在可用的制造材料。

通过上述步骤使得每个连接部均存在可用的制造材料后，就可以选择壳体的制造材料，并为每一个连接部确定一种可用的制造材料，从而完成链状壳体矫治器的设计。

在本申请的一些优选的实施例中，如果一个连接部存在多个可选的制造材料，即有多个可选的制造材料均能够实现当前的变形量，且其施加的矫治力均不超过正畸力上限，则从中选择弹性模量最大的制造材料作为该连接部可用的制造材料，用于更好地应对随着变形量的减小，矫治力不断衰减的特征。

对于没有进行过对矫治器利用计算机精密计算的医生眼里，除非是较大量的牙齿移动幅度，否则很难利用肉眼或经验判断矫治器的连接部所处的正形变状态和负形变状态，因此，在本申请的一些优选的实施例中，上述设计方法还包括在所述连接部上标记该连接部的形变类型，以便后续可以再次精准编辑，如根据临床实际情况或变化二次编辑、设计制作矫治器。为了能够让临床医生快速识别结构，所述标记的方法具体可以包括赋予不同颜色、生成不同字符形态、生成不同结构形态中的至少一种。

在完成上述链状壳体矫治器的设计后，可以采用多种制造方式进行本申请提供的链状壳体矫治器的制造。例如，可以首先采用3D打印或模制的方式进行壳体和连接部的制造，然后将每个壳体装配到匹配目标牙列布局的实体牙颌模型的对应牙齿上，最后，按照设计要求，采用粘结等方式将每个连接部粘结到相邻壳体的对应位置；此外，也可以利用能够打印多种材料的3D打印机直接打印生成链状壳体矫治器。上述各种制造方式已为本领域的技术人员所知晓。

本申请的实施例的再一方面提供一种链状壳体矫治器的使用方法，使用上述链状壳体矫治器将多个牙齿从初始牙列布局逐渐移动至目标牙列布局，包括以下步骤：

A100：获取具有第一形状的链状壳体矫治器，其中，第一形状与目标牙列布局匹配；

A200：依次使多个壳体与对应的牙齿紧密地贴合，并使得连接相邻两个壳体的连接部发生形变。

A300：重复执行步骤A200直到所有壳体均与对应的牙齿紧密地贴合，此时链状壳体矫治器具有第二形状，其中，第二形状与初始牙列布局匹配；

A400：链状壳体矫治器从第二形状逐渐恢复为第一形状，并使多个牙齿从初始牙列布局逐渐移动至目标牙列布局。

本申请的实施例的又一方面提供一种链状壳体矫治器的使用方法，上述链状壳体矫治器将多个牙齿从初始牙列布局逐渐移动至目标牙列布局，其特征在于，包括以下步骤：

B100：获取具有第一形状的链状壳体矫治器，其中，第一形状与目标牙列布局匹配，链状壳体矫治器的连接部由具有形状记忆功能的高分子材料制成；

B200：使连接部的温度处于所述高分子材料的变态温度范围以外并变软；

B300：将链状壳体矫治器佩戴到具有初始牙列布局实体牙颌模型上，使所有壳体均与对应的牙齿模型紧密地贴合，并进一步冷却至室温，其中，室温处于所述高分子材料的变态温度范围以外；

B400：将链状壳体矫治器佩戴到口腔内，使所有壳体均与对应的牙齿模型紧密地贴合，链状壳体矫治器的温度逐渐接近并达到口腔温度，其中口腔温度处于所述高分材料的变态温度范围以内；

B500：链状壳体矫治器从第二形状逐渐恢复为第一形状，并使多个牙齿从初始牙列布局逐渐移动至目标牙列布局。

上述链状壳体矫治器的使用方法可以有效地发挥链状壳体矫治器的优良矫治性能，并减少矫治器数量，节省大量成本。

以上对本申请的具体实施方式作了详细介绍，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也属于本申请权利要求的保护范围。

Claims (20)

1.一种链状壳体矫治器，用于将多个牙齿从初始牙列布局逐渐移动至目标牙列布局，包括多个用于包裹并卡抱牙齿的壳体和至少一个固定连接相邻的两个壳体的连接部，其特征在于：

每个壳体的形状固定，且每个壳体的内壁始终与其对应的牙齿的唇颊侧面、舌侧面和咬合面贴合；

所述连接部的形状可变。

2.根据权利要求1所述的链状壳体矫治器，其特征在于：

所述链状壳体矫治器具有与目标牙列布局匹配的第一形状和与初始牙列布局匹配的第二形状；

所述链状壳体矫治器处于第一形状时，每个连接部均处于非形变状态；

所述链状壳体矫治器处于第二形状时，每个连接部处于正形变状态、负形变状态和非形变状态的其中至少一种状态，并且处于正形变状态和负形变状态的连接部具有回复到非形变状态的趋势。

3.根据权利要求2所述的链状壳体矫治器，其特征在于：

连接部中处于正形变状态的部分沿连接方向的长度大于其处于非形变状态时的长度；

连接部中处于负形变状态的部分沿连接方向的长度小于其处于非形变状态时的长度。

4.根据权利要求2所述的链状壳体矫治器，其特征在于：

处于正形变状态和负形变状态的连接部对其连接的相邻的壳体施力并带动相邻的牙齿发生相对运动。

5.根据权利要求1所述的链状壳体矫治器，其特征在于：

每个所述连接部的制造材料为正形变材料和负形变材料中的一种，所述负形变材料的刚性大于所述正形变材料的刚性。

6.根据权利要求5所述的链状壳体矫治器，其特征在于：

所述连接部的制造材料还包括非形变材料，所述非形变材料的刚性大于所述负形变材料的刚性。

7.根据权利要求1所述的链状壳体矫治器，其特征在于：

所述壳体的制造材料的刚性大于所述连接部的制造材料的刚性。

8.根据权利要求1所述的链状壳体矫治器，其特征在于：

所述连接部的制造材料为硅胶材料、具有形状记忆功能的高分子材料中的至少一种。

9.根据权利要求2所述的链状壳体矫治器，其特征在于：

至少一个连接部为非一体式离散结构，所述非一体式离散结构包括多个离散连接部。

10.根据权利要求9所述的链状壳体矫治器，其特征在于：

所述离散连接部连接相邻壳体的近牙合端、中间端、近龈端的至少一个位置。

11.根据权利要求9所述的链状壳体矫治器，其特征在于：

所述链状壳体矫治器处于第二形状时，所述多个离散连接部处于不同的状态。

12.一种链状壳体矫治器的设计方法，用于设计如权利要求1所述的链状壳体矫治器，其特征在于，包括以下步骤：

S100：根据多个牙齿的初始牙列布局确定目标牙列布局；

S200：根据目标牙列布局确定链状壳体矫治器的第一形状；

S300：根据初始牙列布局确定链状壳体矫治器的第二形状；

S400：判断链状壳体矫治器从第一形状变为第二形状时每个连接部的形变类型并计算该连接部的形变量，所述形变类型为正形变和负形变的其中一种；

S500：根据每个连接部的形变量和其对应的两个相邻牙齿的正畸力上限判断每个连接部是否存在可用的制造材料，如每个连接部均存在可用的制造材料，则根据每个连接部的可用的制造材料和壳体的制造材料设计处于第一形状的链状壳体矫治器，如至少一个连接部不存在可用的制造材料，则重新确定目标牙列布局。

13.根据权利要求12所述的一种链状壳体矫治器的设计方法，其特征在于，步骤S500中根据每个连接部的形变量和其对应的两个相邻牙齿的正畸力上限判断每个连接部是否存在可用的制造材料，具体为：

对于任意一个连接部，根据该连接部对应的两个相邻牙齿的正畸力上限和该连接部的形变量确定该连接部的制造材料的弹性模量的上限；

如至少一种可选的制造材料的弹性模量小于所述弹性模量的上限，则从中选择一种制造材料作为该连接部的可用的制造材料，如所有可选的制造材料的弹性模量均大于所述弹性模量的上限，则该连接部不存在可用的制造材料。

14.根据权利要求13所述的一种链状壳体矫治器的设计方法，其特征在于：

所述从中选择一种制造材料作为该连接部的可用的制造材料，具体为选择弹性模量最大的制造材料。

15.如权利要求12所述的一种链状壳体矫治器的设计方法，其特征在于：

至少一个连接部的各个位置在链状壳体矫治器从第一形状变为第二形状时具有不同的形变类型或形变量，所述位置包括近牙合端、中间端和近龈端的至少一种。

16.根据权利要求12所述的一种链状壳体矫治器的设计方法，其特征在于：

至少一个连接部为非一体式离散结构，所述非一体式离散结构包括多个离散连接部；

所述离散连接部连接相邻壳体的近牙合端、中间端、近龈端的至少一个位置；

所述多个离散连接部在链状壳体矫治器从第一形状变为第二形状时具有不同的形变类型或形变量。

17.根据权利要求12所述的一种链状壳体矫治器的设计方法，其特征在于：

还包括在所述连接部上标记该连接部的形变类型。

18.根据权利要求17所述的一种链状壳体矫治器的设计方法，其特征在于：

所述标记该连接部的形变类型的具体方式为赋予不同颜色、生成不同字符形态、生成不同结构形态中的至少一种。

19.一种链状壳体矫治器的使用方法，使用如权利要求1所述的链状壳体矫治器将多个牙齿从初始牙列布局逐渐移动至目标牙列布局，其特征在于，包括以下步骤：

A100：获取具有第一形状的链状壳体矫治器，其中，第一形状与目标牙列布局匹配；

A200：依次使多个壳体与对应的牙齿紧密地贴合，并使得连接相邻两个壳体的连接部发生形变。

A300：重复执行步骤A200直到所有壳体均与对应的牙齿紧密地贴合，此时链状壳体矫治器具有第二形状，其中，第二形状与初始牙列布局匹配；

A400：链状壳体矫治器从第二形状逐渐恢复为第一形状，并使多个牙齿从初始牙列布局逐渐移动至目标牙列布局。

20.一种链状壳体矫治器的使用方法，使用如权利要求1所述的链状壳体矫治器将多个牙齿从初始牙列布局逐渐移动至目标牙列布局，其特征在于，包括以下步骤：

B100：获取具有第一形状的链状壳体矫治器，其中，第一形状与目标牙列布局匹配，链状壳体矫治器的连接部由具有形状记忆功能的高分子材料制成；

B200：使连接部的温度处于所述高分子材料的变态温度范围以外并变软；

B300：将链状壳体矫治器佩戴到具有初始牙列布局实体牙颌模型上，使所有壳体均与对应的牙齿模型紧密地贴合，并进一步冷却至室温，其中，室温处于所述高分子材料的变态温度范围以外；

B400：将链状壳体矫治器佩戴到口腔内，使所有壳体均与对应的牙齿紧密地贴合，链状壳体矫治器的温度逐渐接近并达到口腔温度，其中口腔温度处于所述高分材料的变态温度范围以内；

B500：链状壳体矫治器从第二形状逐渐恢复为第一形状，并使多个牙齿从初始牙列布局逐渐移动至目标牙列布局。

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