本技術實施例涉及牙齒正畸，特別涉及一種牙科矯治系統及其設計方法。

背景技術：

1、錯頜畸形是指兒童在生長發育過程中由先天的遺傳因素或后天的環境因素造成的牙齒、頷骨、顱面的畸形。如牙齒的排列不齊、上牙前突、下巴前翹、嘴巴歪偏等，隨著臨床研究的不斷加深，近代錯頜畸形的概念已遠不是只指牙齒的錯位和排列不齊，而是指由牙齒、顱面之間關系不調而引起的多種畸形。錯頜畸形的危害主要體現在功能，美觀，健康和心理四個方面，影響了孩子口腔功能的正常發揮，如咀嚼功能，發音功能，呼吸功能。

2、殼狀牙齒矯治器是一種治療錯頜畸形的裝置，其采用安全的彈性透明高分子材料，使矯治過程幾乎在旁人無察覺中完成。利用殼狀牙齒矯治器進行牙齒正畸治療，一般需要多個逐次的殼狀牙齒矯治器，在一些情況下，對于含有頜位因素的錯頜畸形，在正畸治療的某個或某些階段一般還需要通過頜位重建糾正頜位，將偏離正常位置的下頜糾正恢復到正常位置上。

3、目前，對于含有頜位因素的錯頜畸形，矯治方案通常包括以頜骨矯形為主要目標的頜位重建階段以及在頜位調整結束后再進行以精調為主要目標的咬合精調階段，其中，頜位重建階段主要根據患者牙頜的初始頜位置以及目標頜位置設計頜重定位元件，頜位重建的矯治步可由醫生根據個人經驗確定，利用頜重定位元件逐步將患者牙頜逐步從初始頜位置調整至目標頜位置；咬合精調階段是在頜位調整結束后對牙齒排列的進一步精細調整，其以頜位重建階段結束后的牙齒實際布局與患者的理想目標牙齒布局進行設計，通過設計若干的矯治步將頜位重建階段結束后的牙齒實際布局再次漸進向患者的目標牙齒布局移動。

4、然而，目前的牙齒矯治方案存在如下缺點：1、以頜位調整結束的牙齒實際布局與患者的目標牙齒布局設計咬合精調階段的牙齒矯治計劃，咬合精調階段的矯治步往往仍需要三四十步甚至更多，因此，在頜位調整結束后往往需要患者等待較長的時間才能夠進行咬合精調階段的矯治，延長了患者整體的矯治周期；2、為了加快矯治進程，很多時候在頜位重建的各矯治步，也會考慮牙齒的排齊目標，即對于頜位重建階段，也設定期望的牙齒矯治目標，頜位重建階段的各矯治器，也被設計為將牙齒從初始位置向期望的牙齒矯治目標逐步移動，但是，在頜位重建階段結束時達成的牙齒布局并不穩定，由于肌肉記憶的存在，若等待咬合精調階段的矯治器時間較長，牙齒布局可能會形成回退，會導致后續設計的咬合精調階段的矯治器佩戴不合適，造成患者的不適感以及由此造成的矯治誤差。

技術實現思路

1、本發明的主要目的在于提出一種牙科矯治系統及其設計方法，旨在減少頜位重建階段結束后的等待時間，避免因等待時間過長牙齒布局變化造成咬合精調階段的矯治器佩戴不適感以及矯治誤差。

2、為實現上述目的，本技術實施例提供了一種牙科矯治系統，包括：

3、第一牙科器械，包括用于將患者的頜從初始頜位置逐步調整至目標頜位置的k1個第一殼狀牙齒矯治器，各第一殼狀牙齒矯治器包括用于容納和定位牙齒的第一殼體以及從所述第一殼體的頰側或舌側或咬合表面延伸的頜重定位元件，以逐步重定位患者的未對齊的頜，其中，k1>＝1；

4、第二牙科器械，包括k2個第二殼狀牙齒矯治器，所述第二殼狀牙齒矯治器被設計為將患者牙齒從所述第一牙科器械的階段目標牙齒布局漸進向所述第二牙科器械的目標牙齒布局移動實施的牙齒矯治計劃，所述第二殼狀牙齒矯治器包括第二殼體用于容納和定位牙齒，其中k2>＝1；

5、第三牙科器械，包括用于將患者牙齒從佩戴所述第一牙科器械結束時的實際牙齒布局逐步朝向所述第一牙科器械的階段目標牙齒布局調整的k3個第三殼狀牙齒矯治器，所述第三殼狀牙齒矯治器包括用于容納和定位牙齒的第三殼體，其中k3>＝1。

6、可選地，所述第三牙科器械中各所述第三殼體的彈性相同。

7、可選地，所述第三牙科器械中各所述第三殼體的彈性隨著佩戴順序逐漸減小。

8、可選地，所述第三牙科器械中彈性最小的第三殼體的彈性與所述第二牙科器械中佩戴順序最前的第二殼體的彈性相同。

9、可選地，所述第三殼體的彈性大于所述第一殼體的彈性。

10、可選地，所述第三殼體與所述第一殼體的膜片厚度相同，所述第三殼體膜片的彈性模量小于所述第一殼體膜片的彈性模量。

11、可選地，所述第三殼體與所述第一殼體的膜片的彈性模量相同，所述第三殼體的膜片厚度小于所述第一殼體的膜片厚度。

12、可選地，所述第三殼體膜片的彈性模量小于所述第一殼體膜片的彈性模量，且所述第三殼體的膜片厚度小于所述第一殼體的膜片厚度。

13、可選地，所述第三殼體膜片的彈性模量小于所述第一殼體膜片的彈性模量，且所述第三殼體的膜片厚度大于第一殼體的膜片厚度，或者，所述第三殼體膜片的厚度小于所述第一殼體膜片的厚度，且所述第三殼體膜片的彈性模量大于所述第一殼體膜片的彈性模量。

14、可選地，所述第三殼體的彈性大于或等于所述第二殼體的彈性。

15、可選地，所述第二牙科器械中第二殼體彈性大于或等于所述第一殼體的彈性。

16、可選地，k3的數值小于或等于10。

17、可選地，所述第一牙科器械中各第一殼體的幾何形狀相同，且幾何形狀相同的各第一殼體被設計為不向患者所佩戴牙頜的牙列施加矯治力。

18、可選地，所述第一牙科器械中各第一殼狀本體的幾何形狀不同，各第一殼狀本體被設計為將患者牙齒從初始牙齒布局漸進向所述頜位重建階段的階段目標牙齒布局移動實施牙齒矯治計劃。

19、為達到上述目的，本發明還提供一種牙科矯治系統的設計方法，包括：

20、獲取初始牙頜數字模型以及目標牙齒狀態信息，所述目標牙齒狀態信息包括目標頜位置、頜位重建的階段目標牙齒布局以及咬合精調階段的目標牙齒布局；

21、根據所述初始牙頜數字模型、目標頜位置，設計頜重定位元件模型，具體包括設計所述頜重定位元件的尺寸、形狀及預設位置；

22、基于所述初始牙頜數字模型、所述頜重定位元件模型以及頜位重建階段的階段牙齒布局，生成具有所述頜重定位元件的第一牙頜數字模型；

23、基于所述第一牙頜數字模型設計第一牙科器械，以使所述第一牙科器械具有用于將患者的頜逐步從所述初始頜位置朝向所述目標頜位置調整的k1個第一殼狀牙齒矯治器；

24、基于頜位重建階段的階段目標牙齒布局以及咬合精調階段的目標牙齒布局，生成第二牙頜數字模型；

25、基于所述第一牙頜數字模型設計第二牙科器械，以使所述第二牙科器械具有用于將患者牙齒從所述第一牙科器械的階段目標牙齒布局漸進向患者的咬合精調階段的目標牙齒布局移動的k2個第二殼狀牙齒矯治器；

26、獲取頜位重建階段結束時代表患者實際牙齒布局的中間牙頜數字模型；

27、基于所述中間牙頜數字模型以及所述頜位重建階段的階段目標牙齒布局，生成第三牙頜數字模型；

28、基于所述第三牙頜數字模型設計第三牙科器械，以使所述第三牙科器械具有用于將患者牙齒從所述實際牙齒布局逐步朝向所述頜位重建階段的階段目標牙齒布局調整的k3個第三殼狀牙齒矯治器。

29、可選地，在所述基于所述中間牙頜數字模型以及所述頜位重建階段的階段目標牙齒布局，生成第三牙頜數字模型步驟前，還包括：

30、根據所述中間牙頜數字模型獲取患者佩戴所述第一牙科器械結束時的實際牙齒布局；

31、計算所述實際牙齒布局與階段目標牙齒布局的偏移量；

32、當所述偏移量超過預設閾值時，根據所述中間牙頜數字模型以及階段目標牙齒布局，生成所述第三牙頜數字模型。

33、可選地，所述計算所述實際牙齒布局與階段目標牙齒布局的偏移量，包括：

34、獲取患者牙列各牙齒的實際牙齒坐標信息和階段目標牙齒坐標信息，所述實際牙齒坐標信息與所述階段目標牙齒坐標信息均包括牙齒位置坐標信息和角度坐標信息；

35、基于所述實際牙齒坐標信息與階段目標牙齒坐標信息計算出所述偏移量，所述偏移量包括對應x軸、y軸、z軸的子偏移量及角度的子偏移量。

36、可選地，所述當所述偏移量超過預設閾值時，根據所述中間牙頜數字模型以及階段目標牙齒布局，生成所述第三牙頜數字模型，包括：

37、依次對各牙齒或各關鍵牙齒分別判斷當前牙齒的各子偏移量是否超過對應的設定閾值；

38、當存在某個子偏移量超過對應的設定閾值時，判斷當前牙齒需要進行微調；

39、基于所述中間牙頜數字模型以及階段目標牙齒布局，生成所述第三牙頜數字模型。

40、可選地，所述當所述偏移量超過預設閾值時，根據所述中間牙頜數字模型以及階段目標牙齒布局，生成所述第三牙頜數字模型，包括：

41、確定各牙齒各子偏移量中的關鍵子偏移量；

42、依次對各牙齒或各關鍵牙齒分別判斷當前牙齒的各關鍵子偏移量是否超過對應的設定閾值；

43、當存在某個關鍵子偏移量超過對應的設定閾值時，判斷當前牙齒需要進行微調；

44、基于所述中間牙頜數字模型以及階段目標牙齒布局，生成所述第三牙頜數字模型

45、可選地，所述當所述偏移量超過預設閾值時，根據所述中間牙頜數字模型以及階段目標牙齒布局，生成所述第三牙頜數字模型，包括：

46、依次對各牙齒或各關鍵牙齒，對當前牙齒的各子偏移量進行歸一化處理，獲得歸一化后的各子偏移量；

47、對歸一化后的各子偏移量進行加權求和；

48、基于加權求和結果與綜合閾值進行比較，若大于綜合閾值，判斷當前牙齒需要進行微調；

49、基于所述中間牙頜數字模型以及階段目標牙齒布局，生成所述第三牙頜數字模型。

50、可選地，所述當所述偏移量超過預設閾值時，根據所述中間牙頜數字模型以及階段目標牙齒布局，生成所述第三牙頜數字模型，還包括：

51、對每顆牙齒，基于所述牙齒的偏移量與預設閾值確定需微調的牙齒；

52、統計需微調的牙齒個數；

53、根據所述需微調的牙齒個數與當前牙列的牙齒數量的占比確定是否需要生成所述第三牙頜數字模型。

54、與現有技術相比，本發明一種牙科矯治系統及其設計方法，具有如下有益效果：

55、1、本發明通過設計用于頜位重建階段的第一牙科器械以及以所述第一牙科器械結束時的頜位重建階段的階段目標牙齒布局與目標牙齒布局設計的用于咬合精調階段的第二牙科器械，并在頜位重建階段結束時以實際牙齒布局與頜位重建階段的階段目標牙齒布局設計獲得第三牙科器械，由于第三牙科器械只是被設計以解決頜位重建階段的頜位重建階段的階段目標牙齒布局與牙齒實際布局之間可能存在的微小差異，第三牙科器械對應的矯治步可以限制在設定的矯治步數內，減少了患者的等待時間，從而避免了由于等待時間較長造成的牙齒布局變化導致后續設計的咬合精調階段的矯治器佩戴不合適以及由此造成的矯治誤差等問題；

56、2、本發明通過設計第三牙科器械的各第三殼體的彈性逐漸減小至與所述第二牙科器械中佩戴順序最前的第二殼體的彈性大致相同，使患者在開始佩戴第二牙科器械時不會由于彈性差異過大導致的矯治力差異過大而造成不適感。

57、3、本發明通過在設計第三牙科器械前先計算頜位重建階段結束時的實際牙齒布局與頜位重建階段的階段目標牙齒布局的偏移量，在偏移量未超過預設閾值時，可以不用設計第三牙科器械而直接進入咬合精調階段，進一步減少了患者的等待時間，縮短矯治周期。