牙齿模板制作系统及方法

1.一种牙齿模板，包括一个具有多个腔洞的壳，腔洞的形状可以使之被套在患者的多枚牙齿上，该壳具有能够容纳定位于其中之正畸托槽装置的至少一个开口；该壳包括具有牙齿几何形状的内表面和包括内表面的放大版本的外表面；该至少一个开口适于引导托槽装置定位到其各自的牙齿上并包括向壳的牙龈侧开放的缺口。
2.权利要求1的模板，其中所述壳是聚合物壳。
3.权利要求1的模板，进一步包括开口上的曲线状边缘，以将正畸托槽装置固定在壳上。
4.权利要求1的模板，其中所述壳由多个柔性连接的腔洞铰接而成。
5.权利要求4的模板，其中所述壳是直接制作的。
6.权利要求4的模板，其中所述壳是间接制作的。
7.权利要求1的模板，其中所述模板是一个非铰接单元。
8.权利要求1的模板，其中所述开口包括使得粘结剂可以被涂布于牙齿预定区域的窗口。
9.一种设计和制作牙齿模板的方法，包括：
制作患者牙齿的数字化模型；
制作具有虚拟托槽的患者牙齿的复合性模型，包括在牙齿数字化模型的预定位置上添加虚拟托槽；
制作按比例缩放的牙齿模型，包括按比例放大患者牙齿的数字化模型；
将复合性模型定位于按比例缩放的牙齿模型内；
产生模板模型，所述产生包括从按比例缩放的牙齿模型中去除与复合性模型的体积对应的体积部分以在按比例缩放的牙齿模型内形成容纳牙齿的腔洞，和进一步去除按比例缩放的牙齿模型的部分以形成多个对应于虚拟托槽的位置的开口；和
使用所述模板模型制作用于将该虚拟托槽定位在患者牙齿上的牙齿模板。
10.权利要求9的方法，进一步包括在龈线上、龈线下以及沿着龈线去除数字化结构。
11.权利要求9的方法，进一步包括去除与邻牙接触的邻面结构。
12.权利要求9的方法，其中牙齿模型是实体模型或数字化模型。
13.权利要求9的方法，其中制作过程包括通过快速原型方法获得实体牙齿模板。
14.一种设计和制作牙齿模板的方法，包括：
将患者牙齿数字化以制作患者牙齿的数字化模型；
在数字化牙齿上的预定位置上添加虚拟物体；
移动至少一个物体到预定的轴倾斜角和/或预定的冠倾斜角；
通过放大数字化模型制作按比例缩放的牙齿模型；
将按比例缩放的牙齿模型叠置于具有添加的虚拟物体的原牙齿模型上；和使用所获得的叠置的牙齿模型制作用于将物体定位于患者牙齿上的牙齿模板。
15.一种制作用于将物体定位于患者牙齿上以将牙齿从初始位置移动到目标位置的牙齿模板的方法，包括：
将初始位置的患者牙齿模型数字化；
提供目标位置的牙齿的数字化模型；
将物体放置在目标位置的牙齿模型上；
确定该物体在初始位置牙齿上的位置；
制作初始位置牙齿的按比例缩放的数字化模型；
产生模板模型，所述产生包括从按比例放大的牙齿模型中去除与数字化模型和定位的物体对应的体积部分以在按比例缩放的牙齿模型内形成容纳牙齿的腔洞，和进一步去除按比例缩放的牙齿模型的一部分以形成对应于物体在初始位置所确定的位置的开口；和从所述模板模型制作用于将该物体定位在初始位置患者牙齿上的牙齿模板。
16.权利要求15的方法，其中该物体是托槽。
17.权利要求16的方法，进一步包括定位托槽的沟槽以容纳正畸矫正弓丝。
18.权利要求16的方法，进一步包括：
a、将多个托槽定位在多个目标位置患者牙齿上，每个托槽都有一个沟槽适于容纳穿过的正畸矫正弓丝；和
b、排列托槽以使弓丝在目标位置上的张力最小化。
19.权利要求18的方法，其中目标位置上的弓丝为弓形的，并且初始位置上的弓丝是不规则形的。
20.权利要求15的方法，进一步包括互动地调节物体的位置。
21.权利要求20的方法，进一步包括确定物体与理想位置之间的偏差，并反复调节物体的位置以尽量减少偏差。
22.权利要求15的方法，其中制作过程包括应用快速原型方法获得实体牙齿模板。
23.用于将牙齿从初始牙齿排列重新定位至最终牙齿排列的系统，所述系统包括：一个或多个可拆卸的逐渐调节牙齿位置的矫治器，其形状可以容纳牙齿和依靠弹性将牙齿从第一种排列重新定位在第二种排列；和具有形状形成为容纳托槽的至少一个开口、用于将托槽定位在牙齿上的模板，该模板包括具有多个腔洞的壳，腔洞的形状可以使之被套在患者的多枚牙齿上；该壳包括具有牙齿几何形状的内表面和包括内表面的放大版本的外表面；该至少一个开口适于引导托槽定位在其各自的牙齿上并包括向壳的牙龈侧开放的缺口。
24.根据权利要求23的系统，其中每个牙齿的目标位置来自与牙齿重新定位相关的医生、使用者和计算机。
25.权利要求23的系统，其中由每个相继矫治器上腔洞所限定的牙齿位置与前一个矫治器所限定的位置相差不超过2mm。
26.权利要求23的系统，包括与托槽相连的弓丝，其中在托槽的目标位置处，弓丝是弓形的。
27.权利要求23的系统，包括与托槽相连的弓丝，其中在托槽的初始位置处，弓丝是不规则形的。
28.权利要求23的系统，包括与托槽相连的弓丝，其中在托槽的目标位置处，弓丝是U形的。
29.权利要求23的系统，包括与多个托槽相连的弓丝。
30.权利要求23的系统，包括与托槽相连的弓丝，其中在托槽的目标位置处，弓丝是弓形的，且在托槽的初始位置处，弓丝是非弓形的。
31.权利要求23的系统，包括与托槽相连的弓丝，其中在托槽的目标位置处，弓丝是弓形的，且在初始位置处通过回溯牙齿位置到初始位置来确定弓丝的形状。
32.权利要求23的系统，其中通过从最终位置到初始位置回溯牙齿位置来确定托槽的位置。

牙齿模板制作系统及方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及口腔正畸领域。\n背景技术\n[0002] 口腔正畸的目的，就是将患者的牙齿移动到既具有良好功能又具有充分美观性的位置。正畸医生或者经过一定训练的牙医等治疗提供者将传统矫正器例如钢丝套和弓丝定位于患者的牙齿上。一旦安装在牙齿之上，金属构件在牙齿上施加持续的矫治力逐渐将牙齿移动到最终理想的位置上。每隔一定时间，治疗提供者调整钢丝套和弓丝将牙齿移动到最后的位置上。\n[0003] 正畸托槽通常被直接粘结于患者牙齿表面。一般在每个托槽的底部放置少量粘结剂，然后再将托槽放置到选定的牙齿上。在粘结剂凝固之前，可以将托槽调整到牙齿上所需位置。一旦粘结剂硬化后，托槽就被彻底粘结到牙齿上从而耐受治疗过程中的各种矫治力。这种技术的一个缺点是，对于严重拥挤错位的牙齿，或者在颌闭合过程中粘结表面被对颌牙齿咬合的牙齿而言，到达放置托槽的最佳表面是比较困难的。对于后牙，治疗提供者难以看到托槽相对于牙齿表面的准确位置。在粘结托槽的步骤上花费过多的时间无论是对患者，还是对治疗提供者都不是一件好事情。临床上为了尽量减少唾液的水汽污染，会延长托槽粘结的过程，也势必会过度影响托槽在牙齿上放置的准确性。所有这些因素使得最终粘结结合的强度可能不足以在治疗过程中将托槽保持在牙齿之上。而间接粘结是解决托槽直接放置部分缺点的一种方法。通常，首先获得患者每个牙弓的印膜，然后根据每个印膜分别灌制复制石膏模型或“石头”模型，并将模型密封。应用临时粘合剂将托槽粘结到密封的石头模型上。然后通过将基质材料放置于模型和模型上的托槽之上，制作一个转移托盘。例如，可以将一种已经热化的塑料基质薄膜材料放置在模型和托槽之上并适当加压，这样塑料薄膜就形成使石头模型上复制牙齿的形状与理想位置处的托槽精确匹配的形状。然后再冷却塑料材料使之硬化形成一个托盘。去除临时粘合剂，将永久性粘结剂放置于托盘中每个托槽的底部，然后再将包埋有托槽的托盘放置于患者牙弓的匹配部分。由于托盘的内面形状与患者牙弓的相应部分非常吻合，因此，每个托槽在患者口内牙齿上的最终位置与同一托槽在石头模型上原来的位置完全一致。粘结剂被固化以后，去除基质材料，托槽就被粘结到牙齿的理想位置上了。然而，这种方法比较费时费力。间接方法的另一个问题是，在从牙弓上去除基质材料时托槽容易被带掉。对于严重拥挤错位的牙齿，或者对于干扰对颌牙齿使得托槽无法就位的牙齿来说，正确接近牙齿表面以达到理想放置目的的问题没有解决。\n[0004] 在被共同转让给本发明受让人的美国专利号5,975,893中描述了新方法，可以事先制定治疗计划，然后在治疗的开始阶段就制作多个聚合物壳矫治器。使用聚合物壳矫治器使治疗更加舒适、不明显、患者可摘戴，大大提高了患者的顺应性、舒适度和满意程度。\n[0005] 由于每个患者的个体差异性，一般需要个体化的治疗，有时，一名患者需要同时使用钢丝套/弓丝和壳矫治器。理想情况下，一个装置应该能使托槽被准确放置，在去除基质时使托槽移动的风险最小化，而且使最终放置不受周围牙齿形状影响。换句话说，在治疗初期通过使严重重叠的牙齿不再拥挤而使牙齿表面暴露，然后实现在被遮盖牙齿表面的放置。\n发明内容\n[0006] 一方面，本发明公开了一种牙齿模板以支持物体在患者牙齿上定向定位如下：所有物体作为一个整体排列成使用者定义的理想排列方式。本发明还公开了制作该模板的方法。该方法包括数字化患者的牙齿；添加虚拟物体于数字化牙齿的预定位置；并制作用于将物体定位在患者牙齿上的牙齿模板。\n[0007] 另一方面，本发明公开了一种牙齿模板以支持物体在患者牙齿上定向定位如下：\n所有物体作为一个整体排列成使用者定义的理想排列方式。本发明还公开了制作该模板的方法。该方法包括数字化患者的牙齿；添加虚拟物体于数字化牙齿的预定位置；并制作用于将物体定位在患者牙齿上的牙齿模板。设计牙齿模板使其能够将每个物体以预定的倾斜度或预定的角度定位于患者牙齿上。该牙齿模板可用于蚀刻或者在牙齿上定位托槽。\n[0008] 另一方面，本发明公开了制作如下牙齿模板的系统和方法，其用于将物体定位在患者的牙齿上，使牙齿从初始位置移动到目标位置。该系统将患者初始位置牙齿模型数字化；将物体放置于牙齿模型的目标位置上；确定物体在初始位置处的定位；并制作用于将物体定位于患者牙齿上的牙齿模板。\n[0009] 另一方面，一种在患者牙齿上定位托槽的方法包括，将患者初始牙齿位置的牙齿数字化；确定牙齿的最终位置；将托槽放置在最终牙齿位置上；根据托槽在最终牙齿位置上的位置来确定托槽在初始牙齿位置上的定位；并制作用于将托槽安装于患者牙齿上的牙齿矫正器。\n[0010] 上述各方面的实施可以包括以下一项或多项。该物体可以是托槽，并且该托槽的定位使其槽沟可以容纳正畸矫正弓丝。该方法包括将多个托槽定位于目标位置的患者牙齿上，每个托槽都有一个槽沟用于容纳穿过的正畸矫正弓丝；排列托槽以使弓丝在目标位置上的张力最小化。目标位置上的弓丝是弓形的，而初始位置上的弓丝是不规则形的。该方法包括互动地调节物体的位置。该方法还包括确定物体与理想位置之间的偏差，并反复调节物体的位置以减少偏差。制作过程包括应用快速原型方法获得实体牙齿模板。该物体可以被包埋在牙齿模板中，也可以在被粘结在牙齿上之前被嵌入在牙齿模板上的开口内。目标位置上的弓丝是弓形的，而在初始位置上的弓丝是不规则形的。该模板有多个柔性连接的腔洞，具有铰接结构。通过联合使用活动的和固定的矫治器，该模板可用于治疗牙齿。固定矫治器覆盖一个牙弓(部分牙弓)或整个牙弓上的两个或者更多的牙齿。固定矫治器也可以定位在患者牙齿的舌侧。\n[0011] 另一方面，制作牙齿模板以将物体放置于患者牙齿之上使牙齿从初始位置移动到目标位置的设备包括，一个将患者初始位置的牙齿模型数字化的扫描仪；将物体放置到目标位置牙齿模型上的装置；确定物体在初始位置牙齿上之位置的装置；和制作用于将物体放置在患者牙齿上的牙齿模板的机器。\n[0012] 上述各个方面的实施可能包括以下一项或多项。该机器可以是快速原型机。该设备可以包括用来确定物体与理想位置之间偏差以及反复调节物体的位置以减少该偏差的装置。\n[0013] 该模板可以具有以下一项或者多项优点。该模板可用来进行蚀刻，或者将托槽定位于牙齿上。治疗可以在虚拟状态下进行，可以应用作为可移动向导的模板装置完成托槽的放置。该装置使得可以非常准确地放置托槽，而且，在不受总体牙弓形状的影响下将托槽放置于特定牙齿上。该模板使一些没有经过很好训练或者根本没有经过训练的人更容易地粘结托槽。该系统使距离和角度的感知偏差最小化。该模板对托槽的放置提供了非常精确的控制。由于托槽的放置是成功治疗的关键性因素之一，因此该模板提高了不同患者以及不同牙齿的治疗精度。\n[0014] 该模板还可以具有以下一项或多项优点。上述方法、步骤以及算法用于形成必需的正畸模板数字化形式。除了用于形成所述模板的牙齿文件以外，也可以使用其它特征、物体或者组件数据文件。上述生成方法的元件或者概念均是可以混合或者匹配的。即，可以用一种方法的某些步骤和一个或多个其它方法的其它步骤共同创建一个文件。\n[0015] 无论牙齿表面与为之设计托槽基底的正常表面有多大差异，该模板都可以将标准化的托槽准确定位于牙齿上。治疗可以在虚拟状态下进行，可以应用作为可移动向导的模板装置完成托槽的粘结。该装置使得可以非常准确地放置托槽，而且，在不受总体牙弓形状的影响下将托槽放置于特定牙齿上。该模板使得没有经过很好训练或者根本没有经过训练的人更容易地粘结托槽。该系统使距离和角度的感知偏差最小化。该模板对托槽的放置提供了非常精确的控制。由于托槽的放置是成功治疗的关键性因素之一，因此该模板提高了不同患者以及不同牙齿的治疗精度。\n[0016] 该装置本身不象传统的间接粘结(IDB)模板那样必须含有托槽，而是指导使用者基于形状配合找到应该放置托槽之处的精确位置。\n[0017] 该模板还可以包括以下一项或者多项其它优点。该模板可用来蚀刻或者将托槽定位于牙齿上。治疗可以在虚拟状态下进行，可以应用作为可移动向导的模板装置完成托槽的粘结。该装置使得可以非常准确地放置托槽，而且，在不受总体牙弓形状的影响下将托槽放置于特定牙齿上。该模板使得一些没有经过很好训练或者根本没有经过训练的人更容易地粘结托槽。该系统使距离和角度的感知偏差最小化。该模板对托槽的放置提供了非常精确的控制。由于托槽的放置是成功治疗的关键性因素之一，因此该模板提高了不同患者以及不同牙齿的治疗精度。\n[0018] 附图简述\n[0019] 图1显示制作用于将物体定位于患者牙齿上的牙齿模板的一个示范性方法或者过程。\n[0020] 图2A显示将正畸物放置于患者牙齿上的一个示范性方法或者过程。\n[0021] 图2B显示将正畸物放置于患者牙齿上的第二种方法。\n[0022] 图3A说明了制作牙齿模板的一个示范性过程。\n[0023] 图3B显示提供四个可能模板的制作过程。\n[0024] 图4A-4D显示各种模板的透视图。\n[0025] 图5A和5B说明了铰接模板的两个实施方案。\n[0026] 图6A说明了制作用于将物体定位于患者牙齿使牙齿从初始位置移动到目标位置的牙齿模板的过程。\n[0027] 图6B显示定位于最终位置牙齿上的托槽实例。\n[0028] 图6C显示可以使用户在每个治疗阶段观察牙齿的示范性用户界面。\n[0029] 图6D显示当回溯到其初始位置时的该示范性托槽。\n[0030] 图7为将物体附着于牙齿上的过程图解。\n[0031] 图8为将弓丝安装到牙齿上的过程图解。\n[0032] 图9为说明为附件的放置而标记弓丝的图解。\n[0033] 图10为说明用牙齿模板安装附件的图解。\n[0034] 图11A-11C显示实现托槽基底在牙齿上可控放置的一种实施方案。\n[0035] 图12A-12B显示将正畸物件以理想的角度和/或倾斜度定位于牙齿的其它实施方案。\n[0036] 图13为将正畸物件以预定角度和/或者倾斜度在任意三维位置定位的示范性流程图。\n[0037] 图14-46显示数字化定义及形成牙齿模板的多种实施方案。\n[0038] 具体实施方案\n[0039] 图1显示制作用于将物体定位于患者牙齿上的牙齿模板的一个示范性方法或者过程。首先，该过程将患者的牙齿数字化(10)。然后，在数字化牙齿预定的位置上添加虚拟物体(12)。最后，该方法制作用于将物体放置于患者牙齿上的牙齿模板(14)。图1的一个详细实施方案在下述图3A和3B中描述。\n[0040] 图2A显示将正畸物件放置于患者牙齿上的一个示范性方法或者过程。该过程应用了图1方法中制作的模板。该过程包括将模板放置在患者的牙齿上(20)；将正畸物件安装在模板与牙齿之间(22)；和将正畸物件粘结在牙齿上(24)。在粘结操作中，可以应用化学固化或者光固化粘结剂。在化学固化中，将不同来源的固化成分混合在一起，在托槽被放置于牙齿上之前在托槽基底放置少量混合物。光固化粘结剂含有一种光敏引发剂，一旦粘合剂暴露在充足的光线下就会引发固化反应。应用光固化粘结剂进行直接粘结的一般方法包括如下步骤：将少量粘结剂放置在托槽的基底部，然后将托槽放置于患者牙齿上。然后操作者可以根据需要调整托槽在牙齿上的位置。一旦托槽的位置达到了其预期的准确位置，用从牙齿固化系统产生的光对粘结剂进行一段足够长时间的照射，直到粘结剂完全固化。\n[0041] 图2B显示将正畸物件放置于患者牙齿上的第二种方法。在该过程中，正畸物件被放置在模板内部(30)。然后，该过程包括将含有正畸物件的模板插到患者牙齿上(32)。最后，该过程包括将正畸物件与牙齿粘结(34)。\n[0042] 图3A说明了一个制作牙齿模板的示范性过程。首先，获得患者牙齿的数字化模型(102)。该数字化模型可以通过多种方式获得。例如，可以通过熟知的技术如X线、三维X线、计算机辅助断层成像或者数据集(data sets)、核磁共振成像等对患者的牙齿进行扫描或成像。有很多种采集系统，通常根据采集过程是否需要接触三维物体进行分类。接触型采集系统利用一个具有多倍平移和/或旋转自由度的探测器。通过记录下探测器在样本表面移动时其物理移位信息，制作出该样本物体的计算机可读表达形式。非接触型采集系统可以是反射型也可以是透射型系统。有多种反射型系统可以使用。其中一些反射型系统利用非光学入射能源，例如微波雷达或声纳。其它反射型系统利用光学能源。那些利用反射性光学能源工作的非接触型系统进一步包括特殊的设备来实施某些测量方法(如成像雷达、三角测量和干涉测量方法)。\n[0043] 其次，选择虚拟托槽(104)。这些虚拟托槽是已有托槽的三维模型。这些三维模型可以是计算机辅助设计(CAD)模型，也可以是通过上述扫描仪扫描的模型。利用一个具有适宜图形用户界面(GUI)的计算机或者工作站和适合观察和修改图像的软件，可以将托槽定位于数字化的牙齿上。上述部件识别和部件操作软件被设计成与操作者训练水平相当的复杂程度进行操作。例如，通过提供关于牙齿的计算机许可和计算机禁止操作的反馈机制，部件操作软件能够帮助一个缺乏正畸训练的计算机操作者。另一方面，对于一个具有较高口腔生理学和牙齿移动动力学技能的正畸医生来说，他们则可以不用或者忽视计算机的提示，而仅将部件识别和操作软件作为一个工具使用。\n[0044] 虽然这些方法将依赖数字化数据的计算机操作，牙齿模板或矫治器可以通过非计算机辅助技术进行制作。例如，上述获得的石膏模型可以用刀具、锯子、或者其他切割工具进行切割，这样就可以在原模型内将每个牙齿重新进行排列。被分离开的牙齿可以通过软性石蜡或者其它延展性材料进行固定，利用这种修改了的患者牙齿石膏模型可以准备多个中间状态的牙齿排列。使用这些不同的排列，利用压力或者真空模压技术制作模板。虽然本发明矫治器系统的这种手工制作并非优选，但是这样制作的系统也在本发明的范围之内。\n[0045] 利用CAD工作站，可以制作虚拟托槽和牙齿的联合数字化模型(106)。\n[0046] 在一个实施方法中，可以选择下列四种模板实施方案中的一种：直接铰接型、间接铰接型、直接一体型、间接一体型，它们的具体描述见图3B。\n[0047] 在一个实施方案中，一旦制作了模板，系统就将模板放置在患者牙弓的模型上，或者将模板定位于相应牙齿的大概位置。将一个热塑成形的、浇铸的或者以其它方式成形的柔韧性材料膜附在主体表面。该膜可以与牙齿模板的主体紧密和相对持久地接触。通过对主体的几何形状进行增减使之与材料膜良好贴合，其它多种方式也可以达到上述目的。这种方法可以在工厂或者在正畸诊所里完成。\n[0048] 该系统可同时制作模板主体和牙齿间部分，随后改变各部分的硬度。实现该目的的一种方法是用一个三维打印机制作出整个牙弓，然后将牙齿主体部分与牙齿间部分遮避开，再将牙齿主体包埋在固化性制剂中，而将牙齿间部分包埋在弹性制剂中。\n[0049] 如果需要制作铰接模板，则该过程从108直接到110，如果需要制作直接成形的模板，该过程直接到每个牙齿都进行按比例缩放的114；形成一个腔洞，这样当牙齿模板或者矫治器插在患者牙齿上时可以套在牙齿上。然后，从数字化模型中去除不需要的结构。数字化模型被制作成实体模型。形成柔韧可弯曲的膜，所得组合经过修磨具有极好的舒适性和功能性。\n[0050] 另外一种选择是，如果需要进行非直接成形，该过程从110形成一个隐形矫治器(aligner)，并切除多余的材料(112)。\n[0051] 如果需要间接制作一个非铰接模板(116)，则在108形成一个隐形矫治器并进行修磨(118)。对于直接成形的非铰接模板(116)，该过程进入每个牙齿都按比例缩放的120；\n形成多个腔洞，这样当牙齿模板或者矫治器插在患者牙齿上时可以套在牙齿上。然后，从数字化模型中去除不需要的结构。数字化模型被制作成实体模型。\n[0052] 图3B显示提供四种可能模板的过程。首先，该过程获得牙列的数字化模型，将虚拟托槽添加到牙齿上，形成一个复合性模型(180)。然后，可以从四种可选模板中选择一种。第一个选项是一体化的(或单一部件)一直接制作的选项，其中该过程按比例缩放牙弓(约为105％-150％)，在三维空间内放置原始牙弓和按比例缩放的牙弓，在按比例缩放的牙弓内将原始牙齿腔洞化，去除牙龈部分、牙齿舌侧表面的大部分、覆盖虚拟托槽的颊侧龈面部分，根据数字化模型制作真实的牙弓模型(182)。\n[0053] 在第二个选项中(一体式间接制作)，该过程根据数字化模型制作真实的牙弓模型，在真实牙弓模型上形成可去除的矫治器(隐形矫治器)模板。该模板可以从真实模型上取下，然后，该过程去除牙龈部分、牙齿舌侧表面的大部分、覆盖虚拟托槽的颊侧龈面部分(184)。\n[0054] 在第三个选项中(铰接式直接制作)，该过程按比例缩放每个牙齿(约为\n105-150％)，在同一三维空间内放置每个原始牙齿和其按比例缩放的图像，在其按比例缩放图像内将每个原始牙齿腔洞化，去除牙龈部分、牙齿舌侧表面的大部分、覆盖虚拟托槽的颊侧龈面部分，根据数字化模型制作出真实的牙齿模型，将牙齿定位在合适的位置和角度，在牙齿上形成一层柔韧或可弯曲的材料，最后再从模板上磨除多余的材料(186)。\n[0055] 在第四个选项中(铰接式间接制作)，该方法在牙弓模型上形成一个隐形矫治器样模板。将该模板从模型上取下，修除牙龈部分、牙齿舌侧表面的大部分、覆盖虚拟托槽的颊侧龈面部分。该过程将牙弓模板剪切成单个牙齿的模板。在模板上形成一层柔韧或可弯曲的膜，磨除多余的材料(188)。\n[0056] 而另一个实施方案中，一种方法可以获得牙齿的几何形态。如果采用直接制作方法，该方法实施以下各项：\n[0057] ·可能在105％-150％的范围内，按比例缩放牙齿；\n[0058] ·在同一三维空间内共同放置原始(100％)牙齿和按比例缩放的牙齿。\n[0059] ·将一个虚拟托槽或者其它适当的几何形状，在特定位置和以特定角度放置于需要治疗的牙齿上。\n[0060] ·在按比例缩放的牙齿中将原始牙齿和托槽腔洞化。\n[0061] ·从所得模板或主体上去除将在牙龈线以下的部分。将所得主体在托槽颊侧和齿龈侧的部分去除，将所得主体的舌侧部分大部分或全部去除。\n[0062] ·可能使用快速原型方法(如融合沉积建模法、三维打印法、立体光刻法等)，将该计算机模型转换成一个实体模型。\n[0063] 如果采用间接制作方法，需要利用牙弓模型进行以下操作：\n[0064] ·在有托槽或者其它正确放置于牙齿上的适当几何体的牙弓上形成一个隐形矫治器样的矫治器或者模板。\n[0065] ·从隐形矫治器或者模板上去除那些将位于牙龈线以下或者与邻牙直接邻接接触的部分。将隐形矫治器的托槽颊侧或者齿龈侧部分去除。将隐形矫治器舌侧大部分和全部去除。\n[0066] 完成以后，该过程包括在治疗开始时或需要时将模板、主体或完成的矫正器送至正畸医生处。\n[0067] 图4A显示了在模210上形成的牙齿模板220或者矫治器的一个实施方案。该模板看起来象一个可拆卸矫治器；但是，它有开口222或者类似脚印的“舷孔”、脚印的主要部分、和/或托槽的其它可能几何特征，来引导托槽在其对应牙齿上的精确放置。具有开口\n222或“舷孔”的模板220也可以作为釉质蚀刻处理或放置粘结剂的引导。\n[0068] 模210是通过快速原型方法将数字化模型转化成真实物。在模210上形成一个隆起或者突起212，这样当牙齿模板或矫治器被热成形时，在模板220上形成一个开口222。开口222是模板沿隆起或突起212的边缘切断之处。开口222具有一个托槽支持缘226，其作用将在图4B中进行详细描述。除了支持缘226以外，模板220可以具有一些将使其在牙体解剖学上的固位最小化的特征。例如，该装置的舌侧不具有最大覆盖区。\n[0069] 模210的制作方法采用了快速原型设备，例如立体光刻机或融合沉积建模机。适用的快速原型机是美国加州Valencia 3D系统(3DSystem，Valencia，Calif)的SLA-250/50型快速原型机。快速原型设备将液体或其它软性树脂选择性硬化成一个三维结构，该结构可以从剩余软性树脂中分离出来，经过冲洗，可以直接被用作矫治器或者间接地用做制作矫正器的模型。成型机接收单独的数字化数据集，并制作对应于每个所需矫治器的结构。一般而言，由于立体光刻机可以使用机械性能不是最佳的树脂，并且该树脂不能应用于患者，因此，该成型机制作模210。在阳模准备好后，可以使用传统的压力或真空成型机，用更适宜的材料例如购自美国明尼苏达州罗彻斯特55902Tru-Tain塑料公司(Tru-Tain Plastics，Rochester，Minn.55902.)的0.03英寸热成形牙科材料制作矫治器。适宜的压力成型设备可以购自Great Lakes Orthodontics，Ltd.，Tonawanda，N.Y.14150，商标为BIOSTAR。该成型机可以直接用牙齿阳模和适宜的材料制作每种矫治器。可以从Raintree Essix，Inc.购得适用的真空成型机。\n[0070] 在一个实施方案中，用厚的材料制作模板(如0.03英寸或者更厚)，以便在纵深方向给使用者以引导。此外，厚的模板更容易将托槽排列在牙齿上。\n[0071] 有关牙齿模板或矫治器制作的更多信息在以下专利中公开：USPN 6，499，997“用于制作牙科矫治器的可操纵牙科模型系统”；USPN 6，497，574“改良的牙齿定位矫治器以及其制作方法与系统”；USPN 6，488，499“对预先计划的牙齿重新排列进行矫正偏差的方法”；\nUSPN 6，485，298“释放牙齿正位矫正器的系统和方法”；USPN6，471，511“计算机定义牙齿移动矫正器”；USPN 6，463，344“牙齿模型的有效数据表达”；USPN 6，457，972“确定牙齿最终位置的系统”；USPN 6，454，565“改变弹性模量矫治器的系统与方法”；USPN6，450，807“定位牙齿的系统与方法”；USPN 6，409，504“利用数字化牙列模型形成单独牙列成分的模型”；\nUSPN 6，406，292“确定牙齿最终位置的系统”；USPN 6，398，548“逐渐增加牙齿移动的方法与系统”；USPN 6，394，801“制作牙齿矫治器的可操作牙齿模型系统”；USPN6，390，812“释放牙齿正位矫治器的系统与方法”；USPN 6，386，878“将齿龈从牙齿移开的系统和方法”；\nUSPN 6，386，864“牙齿正位矫治器的应力指示器”；USPN 6，371，761“分离牙齿模型的柔韧性平面”；USPN 6，318，994“牙齿移动路径治疗计划”；USPN 6，309，215“牙齿矫治器的附加装置及方法”；USPN 6，299，440“产生牙齿移动的系统与方法”；USPN 6，277，851“制作牙齿矫治器的可操作牙齿模型系统”；USPN 6，277，850“牙齿观察系统”；USPN 6，217，325“逐渐增加牙齿移动的方法与系统”；USPN 6，210，162“制作患者牙列阳模在形成正畸矫治器中的应用”；USPN 5，975，893“逐渐增加牙齿移动的方法与系统”。其内容在这里引用作为参考。\n[0072] 图4B中，模板220从模210分离出来。开口222使托槽的基底部可以装进开口\n222。用托槽支持缘226将托槽牢固地定位于模板220中。在该实施方案中，托槽支持缘\n226是曲线形的。如果托槽支持缘226的末端是一个简单扁口，该托槽可以被定位于牙齿的X和Y轴面，而Z轴方向(颊-舌方向)是不能被控制的。边缘226在Z方向上对托槽的自由度提供了必要的控制，使托槽能在任何轴面上定位。这些特点使托槽以正确的位置和方向被固定在其相应的牙齿上。根据不同商家或者不同设计，边缘226是可以改变的。\n[0073] 该模板的另一种实施方案可以用来蚀刻患者牙齿上的粘结化学制品。蚀刻模板指导使用者找到预先确定的需要粘结的牙齿表面位置。蚀刻模板可以是一种开窗式的模板也可以是一种具有凹面的模板形式，粘结胶可以被放置或者预先放置在凹面内。\n[0074] 图4C显示的模板中，模板220中的每个开口、切口、孔或者槽孔222被设计成适合特定的托槽4A、4B和4C，每一个托槽适合其在模板上相应的部分。\n[0075] 图4D显示该系统并不被局限于托槽的设计或成型。在图4D中，磨牙管托槽215可以被放置在开口222上。因此，模板220并不局限于任何特定的托槽。此外，位于牙齿上的任何形式的固定正畸矫治器都可以被容纳。\n[0076] 图5A和图5B说明了铰接模板的两个示范性实施方案。图5A显示了两节之间在两个相邻牙齿的邻接区域连接。有多种连接牙齿的方法可供选择，包括从一个邻接区域到下一个邻接区域连接方法变化或交替。此外，连接方法也可以如图5B所示，是覆盖牙齿的其他表面或不同表面的一层或多层。\n[0077] 在图5A中，模板是由数个可活动的模板部件250组成。每个模板部件250都可以被安装在患者的牙齿上以方便托槽粘结。可活动模板部件250通过一层覆盖在部件250上的材料252被物理性连接，这样在从其模型或立体光刻装置(SLA)上取下时部件不会断裂或分开。铰接模板的优点在于它们提供了更大的调节灵活性。\n[0078] 该模板也可以被用作蚀刻模板。蚀刻模板可以使医生能够非常准确地对牙齿将要放置托槽的区域进行蚀刻处理。小的窗口限定了将要被蚀刻的区域，这样可以尽量减少牙齿对蚀刻的敏感性以及不必要的釉质去除。蚀刻模板的另一种形式中没有形成任何切口。\n而是在面向牙齿表面的区域为凹槽。这些凹槽可以含有蚀刻化合物。在将模板放置在牙齿上之前，使用者可以暴光或者活化蚀刻化合物。\n[0079] 模板220可以用含有便于其拆卸的物理性开关的材料制作而成。这些开关可以包括温度敏感性、PH敏感性、湿度敏感性、或者一个各层具有不同物理性能的多层系统。节段\n500(图5B)代表一种柔韧或可弯曲的材料。除此以外，该材料可以是纤维、绳索、纤维网、或者一个纤维强化的固体。该邻接材料可以是同质或异质的。\n[0080] 模板节段252可以用含有便于其拆卸的物理性开关的材料制作而成。这些开关可以包括温度敏感性、PH敏感性、湿度敏感性、或者一个各层具有不同物理性能的多层系统。\n节段252代表了一种柔韧或可弯曲的材料。除此以外，该材料可以是纤维、绳索、纤维网、或者一个纤维加强的固体。该邻接的材料可以是同质或异质的。\n[0081] 在一个应用可拆卸矫治器(如在美国专利6,309,215中描述的)与弓丝和托槽矫治器进行的示范性治疗中，医生在咨询过程中可以观察患者需要治疗的牙弓，然后再选择为实施某阶段治疗他/她将使用的特定弓丝。选择弓丝后，医生将该信息提交给一个虚拟装置系统。在另一个实施方法中，数据采掘可以使用预先储存的数据来预测使用牙齿矫治器进行牙齿移动的成功率与失败率。该数据被分为三个范围来描述成功治疗和牙齿移动的可能性：例如，成功的可能性高；治疗结果成功的可能性低；及成功的可能性很小或者是根本没有成功的可能性。根据这些数据采掘的结果，该系统会推荐一个牙齿矫治器使用的适宜顺序。\n[0082] 确定顺序是根据有效治疗效果的难易度或需求确定首先进行哪种隐形矫治器适宜的移动。一个示范性联合治疗的实施，在治疗早期阶段进行高信度的移动，然后进行较难的移动。这意味着在治疗的最初阶段使用可拆卸矫治器，以后再用附件和弓丝治疗。或者，有的病例可以首先使用附件和弓丝治疗，而在治疗的最后阶段再使用可拆卸矫治器。治疗方法也可以是交替的(即，隐形矫治器、附件和弓丝，然后再用隐形矫治器)，以及同时使用的联合治疗(即，同时使用隐形矫治器和附件和弓丝)。附件和弓丝可以被置于牙齿的颊侧或者舌侧面。与局部的附件和弓丝治疗联合(即，放置在磨牙或者后牙上)，这种矫治器也可以是局部的(例如3-3前弓)。在一个方案中，使用IPR(邻接复位)在牙齿例如患者上颌牙弓的双尖牙上获得间隙。然后，安装弓丝使前牙内收以减少牙弓的尺寸并且关闭邻间的间隙，最后通过隐形矫治器实现3-3的移动。\n[0083] 图6A说明了制作用于将物体(例如托槽)定位于患者的牙齿使牙齿从初始位置向目标位置移动的牙齿模板的过程。该过程包括制作患者牙齿初始位置的数字化模型(602)。然后，确定目标位置(604)。目标位置可以是治疗结束时牙齿的最终位置。\n[0084] 然后，制作完模板后，医生将多个托槽放置在患者目标位置的牙齿上，每个托槽都有一个可以容纳正畸弓丝的槽沟(606)，如图6B中所示，其显示安装于患者牙齿最终位置上的托槽。该过程中选择性地排列托槽使得弓丝在目标位置上的应力最小化(608)。\n[0085] 通过从牙齿的最终位置每次一个阶段地回溯，直到牙齿达到其初始的位置(610)，该过程确定了在初始位置处物体的位置。应用将牙齿从其最终位置移动到其初始位置的坐标变换，确定物体在初始位置处的位置。\n[0086] 图6C显示的是一个示范性用户界面，通过这个界面使用者可以观察到每一个治疗阶段的牙齿情况。在一个实例中，牙齿被每次一个阶段地回溯到其初始位置。由于托槽被固定在牙齿上，因此回溯后托槽的位置也可以被确定。图6D显示了回溯到初始位置时的示范性托槽。该过程也可以确定物体与理想位置的偏差，反复调节该物体的位置使偏差最小化。\n[0087] 再回到图6A，最后，制作牙齿模板使医生能够在患者的牙齿上确定物体的位置(612)。可以应用快速原型方法制作模板。一个或者多个托槽可以被包埋在牙齿模板中，而牙齿模板可以被插入到患者的牙齿上。在另外一种情况下，在被粘结到牙齿上以前，托槽物体可以先被嵌入到牙齿模板的开口中。\n[0088] 图7描述了一种联合治疗的示范性实施。选择一个治疗阶段(步骤702)。该过程作出了给医生提供方便的治疗预测，以选择可拆卸矫治器或者附件和弓丝进行治疗(步骤\n704)。\n[0089] 基于该病例最后的牙齿排列选择适合的附件(步骤706)。一旦确定了附件，就限定了预定的适合值例如牙齿临床冠中心点(FACC点)(步骤708)。确定FACC点的因素包括牙齿、附件及弓丝的抵触。一旦FACC点被确定，数据库就会为医生提供最适合使用的弓丝(步骤710)。牙科从业者在为患者选择弓丝时都有其各自的方法。有些医生只用一种类型的弓丝，而其它医生会从几种不同类型的弓丝中进行选择。另外，也可以使用一种标准弓丝。一旦选定，就在该弓丝上标注附件正确放置的标记(步骤712)。最后，将附件和弓丝安装在患者的牙齿上(步骤714)。\n[0090] 图8描述了步骤710。通过应用一系列简单的最小均方数学公式来确定最适合的弓丝。针对具体的患者情况选择弓丝(步骤722)。用治疗的最终位置(步骤724)计算托槽尖端到弓丝边缘的最短距离(726)。\n[0091] 假设d＝附件与弓丝间的距离，\n[0092] 对于任何i＝1-16或17-32(取决于所选牙齿/颌骨)，\n[0093] di>0\n[0094] di