[发明专利]对牙龈适应逐步正畸矫治的虚拟建模及相关器具制造方法

说明书

提供了用于生成数字模型的系统和相关联的方法，所述数字模型考虑到适应患者的牙龈形状。该示例性系统使用患者牙龈的初始扫描作为基础模型，该基础模型考虑了牙齿的类型和形态，牙龈内部的牙根的形状、取向和移动以及其他因素，以用于在治疗的每一个步骤中都能更准确地预测牙龈形状的变化。尤其地，该系统前瞻性地确定将由矫正器覆盖的模型的区并防止对这些区的改变，同时改变模型在这些区之外的形状，以使模型的大小最小化并为矫正器的制造添加任何必要特征。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年5月24日提交的美国临时申请US 62/340960号的优先权。

技术领域

本申请涉及一种用于生成数字模型的系统和相关联的方法，该数字模型考虑到适应患者的牙龈形状。

背景技术

正畸矫正器提供了针对传统支具的替代方案，传统支具通常使用由线连接的支架来重新排列牙齿。矫正器适用于牙齿轻度或中度拥挤或牙齿间距较小的患者。使用矫正器进行正畸治疗的患者定期用新的逐步不同的矫正器替换原矫正器，以使牙齿从第一位置逐渐移动到第二位置，并最终移向期望的最终位置。治疗过程可能持续数月至数年，这取决于牙齿错位的严重程度。矫正器可以由诸如丙烯酸的塑料材料制成，这种矫正器例如为由当前受让人，得克萨斯州的Round Rock的制造的那些矫正器。

当前可用于生产在正畸治疗期间使用的塑料矫正器的技术主要基于以下操作：对患者当前牙列的3D扫描，通过在计算机系统中定义牙齿移动来规划治疗过程，打印未来或预期的对应于治疗的每个步骤的牙齿模型，并使用该模型通过热成型打印模型和/或经由其他制造技术(例如，3D打印)来制造塑料矫正器。

生成牙齿模型的最大挑战之一是针对治疗的每个步骤预测和包括患者牙龈(“齿龈”)的真实3D模型。当在计算机系统中在各个治疗阶段期间重新定位和移动牙齿时，牙齿的几何形状不会改变，因为它只是在有限的方向上移动的固态物体。然而，骨骼和牙龈确实会改变形状并在整个治疗过程中发展变化。塑料矫正器覆盖部分牙龈和牙齿；因此，为了能够创建恰当适配患者口腔的矫正器，在创建牙齿的3D模型时准确预测并生成牙龈的精确形状和大小至关重要。

当前存在有助于在移动牙齿以创建治疗计划时生成牙龈模型的各种软件技术。一些现有技术产生完全虚拟的牙龈形状，其表面没有褶皱和扭曲，但不能准确表示患者口腔中牙龈的真实形状；它既不是针对治疗的初始步骤也不是针对治疗的未来步骤。这种系统的范例包括加利福尼亚州圣何塞的Align Technology的其他系统使用患者牙龈的实际形状作为治疗起点，这使得初始模型完美适配，但随着牙齿开始移动，对牙龈形状的更新并不准确，并且会导致牙龈形状的褶皱。这种系统的范例包括丹麦哥本哈根的的Ortho Analyzer(正畸分析仪)。

这些已知的系统将牙龈和牙齿几何形状视为严格缝合并附接在一起的单个网格。因此，当牙齿重新定位时，这些系统以与患者口腔中的实际牙龈变化不匹配的方式更新牙龈形状。结果，即使来自治疗的最初步骤的矫正器恰当地适配，对牙龈形状的不准确更新也将导致矫正器在治疗的后续步骤中在适配方面逐步变差。

发明内容

当使用矫正器时，在正畸治疗中最重要的步骤之一是为治疗计划的每一个步骤预测和生成精确的3D牙齿模型。为了生成这样的模型，需要准确地预测牙齿的未来放置和适应牙龈的未来尺寸/形状。本发明的示例性实施例提供了用于生成数字模型的系统和相关联的方法，该数字模型基于治疗计划、患者记录和牙齿形态而考虑到适应患者的牙龈形状。该示例性系统使用患者牙龈的初始扫描作为基础模型，该基础模型考虑了牙齿的类型和形态，牙龈内部的牙根的形状、取向和移动以及其他因素，以用于在治疗的每一个步骤中都能更准确地预测牙龈形状的变化。尤其地，该系统前瞻性地确定将由矫正器覆盖的模型的区并防止对这些区的改变，同时改变模型在这些区之外的形状，以使模型的大小最小化并为矫正器的制造添加任何必要特征。