本发明涉及医疗器械领域，尤其涉及一种壳状牙科器械系统及其牵引结构设计方法。
背景技术：
由于美观、便捷以及利于清洁等优点，基于高分子材料的壳状牙科器械(如隐形矫治器以及保持器等)越来越受欢迎。
壳状牙科器械进行正畸治疗与正颌治疗时，单纯的壳状牙科器械，有时不能提供足够的矫治力，常常会需要借助牵引结构和/或特殊结构实现对移动牙提供额外的矫治力。
例如，以壳状牙科器械进行正畸治疗时，有时会通过牵引扣、牵引钩、舌侧扣等牵引结构悬挂皮筋牵引，但随着矫治的进行，悬挂皮筋处的牙齿会产生一定移动。如果以移动后的牙齿作为参照重新定位牵引结构的位置，则新的悬挂系统产生的力值和角度会发生相对变化，无法有效固定牵引力值和方向。
鉴于以上，有必要提供一种新的壳状牙科器械系统及其牵引结构设计方法，从而提供稳定的牵引系统。
技术实现要素：
本发明的一方面提供了一种壳状牙科器械系统，包括n个壳状牙科器械，n大于2，其特征在于，每个壳状牙科器械，还包括：壳状本体，为一体的壳状且形成容纳牙齿的空腔；及牵引结构，连接在壳状本体上，其空间位置在m步壳状牙科器械中保持绝对位置基本不变。
在一些实施方式中，所述空腔具有将患者牙齿从第一布局重新定位到第二布局的几何形态。所述空腔的几何形态是基于所述患者牙齿的第二布局确定。并且所述空腔的几何形态与所述患者牙齿的第二布局基本吻合。
在一些实施方式中，所述连接，为采用粘接、焊接或一体成型的方式，将牵引结构固定在壳状本体上。此时牵引结构和壳状本体连接后不可拆卸。进一步，所述一体成型可以是压膜成型，也可以是3d打印成型。
在一些实施方式中，所述m步壳状牙科器械，为至少2步壳状牙科器械。且2步壳状牙科器械至少有一颗牙齿对应的几何形态不同。
在一些实施方式中，所述绝对位置，为在全局坐标系下定义的位置，该位置不随牙齿移动而变化。全局坐标可以是基于面形确定，也可以是基于牙龈确定，或者也可以基于初始位置的牙弓相关形态确定。
在一些实施方式中，所述位置基本不变，为牵引挂钩几何中心在全局坐标系下，移动量绝对值小于3mm。
进一步，牵引挂钩几何中心在全局坐标系下，移动量矢量在矢状面和水平面交线上的投影长度小于0.5mm。
进一步，牵引挂钩几何中心在全局坐标系下，移动量矢量在矢状面的投影长度小于0.5mm。
进一步，牵引挂钩几何中心在全局坐标系下，移动量绝对值小于0.5mm。
本发明的另一方面还提供了牵引结构的设计方法，具体为：第一步，依据设计方案，在第k矫治步中生成牵引结构第一位置；第二步，记录牵引结构第一位置在全局坐标系下的位置信息；第三步，在设计k 1矫治步时，将牵引结构第一位置的位置信息映射到第k 1治步中；第四步，k＝k 1，重复第三步，直至完成该阶段矫治。
在一些实施方式中，所述牵引结构第一位置为牵引结构本身的第一位置，或牵引结构底座的第一位置。进一步，牵引结构是一体成型在壳状本体上的，所述牵引结构第一位置即为牵引结构本身的第一位置；牵引结构是通过壳状本体上的牵引结构底座粘接、焊接在一起，或者可拆卸连接在一起时，所述牵引结构第一位置即为与牵引结构连接的牵引结构底座的第一位置。
在一些实施方式中，所述设计方案，为牙齿移动方案，即将至少一颗牙齿从一个位置或角度移动到另一个位置或角度的方案。
在一些实施方式中，所述映射为将牵引结构第一位置的全局坐标下的位置信息，近似赋值给第k 1矫治步牵引结构的位置。进一步，所述近似赋值为赋值后的位置与第一位置的空间绝对偏差在3mm以内，优选0.5mm以内。
在一些实施方式中，所述该阶段矫治为具有相同的牵引结构设计方案的阶段矫治。
附图说明
以下将结合附图及其详细描述对本申请的上述及其他特征作进一步说明。应当理解的是，这些附图仅示出了根据本申请的若干示例性的实施方式，因此不应被视为是对本申请保护范围的限制。除非特别指出，附图不必是成比例的，并且其中类似的标号表示类似的部件。
图1为本发明提供的一种壳状牙科器械示意图；
图2为解剖学上矢状面和水平面的定义；
图3为现有技术的一种壳状牙科器械系统示意图；
图4为本发明提供的一种壳状牙科器械系统示意图；
图5为现有系统与本发明提供的壳状牙科器械系统在牙齿垂直方向上的受力对比图；
图6为本发明提供的一种牵引结构设计方法流程图。
具体实施方式
以下的详细描述中引用了构成本说明书一部分的附图。说明书和附图所提及的示意性实施方式仅仅出于是说明性之目的，并非意图限制本申请的保护范围。在本申请的启示下，本领域技术人员能够理解，可以采用许多其他实施方式，并且可以对所描述实施方式做出各种改变，而不背离本申请的主旨和保护范围。应当理解的是，在此说明并图示的本申请的各个方面可以按照很多不同的配置来布置、替换、组合、分离和设计，这些不同配置都在本申请的保护范围之内。
经过大量的研发工作，本申请的发明人开发出了一种新的壳状牙科器械，能够可拆卸地安装牵引结构。
如图1所示，示意性地展示了本申请一个实施例中的壳状牙科器械100。
一种壳状牙科器械100，包括壳状本体110，和牵引结构120。
所述壳状本体110为一体的壳状且形成容纳牙齿的空腔，所述空腔具有将患者牙齿从第一布局重新定位到第二布局的几何形态，所述空腔的几何形态是基于所述患者牙齿的第二布局确定，且与与所述患者牙齿的第二布局基本吻合。
所述牵引结构120，连接在壳状本体110上，其空间位置在多步壳状牙科器械中保持绝对位置基本不变。
在一些实施例中，所述连接，为采用粘接、焊接或一体成型的方式，将牵引结构120固定在壳状本体110上。优选的，牵引结构120和壳状本体110连接后不可拆卸。进一步，所述一体成型可以是压膜成型，也可以是3d打印成型。
在一些实施方式中，所述多步壳状牙科器械，为至少2步壳状牙科器械。且2步壳状牙科器械至少有一颗相同的牙齿具有不同设计量。
在一些实施例中，在一些实施方式中，所述绝对位置，为在全局坐标系下的定义，该全局坐标系不随牙齿移动而变化。全局坐标系可以是基于面形确定，也可以是基于牙龈确定，或者也可以基于初始位置的牙弓相关形态确定。
在一些实施方式中，位置所述基本不变为牵引挂钩几何中心在全局坐标系下，移动量绝对值小于3mm。
进一步，牵引挂钩几何中心在全局坐标系下，移动量矢量在矢状面和水平面交线上的投影长度小于0.5mm。
进一步，牵引挂钩几何中心在全局坐标系下，移动量矢量在矢状面的投影长度小于0.5mm。
进一步，牵引挂钩几何中心在全局坐标系下，移动量绝对值小于0.5mm。
如图2所示，所述矢状面和水平面，为解剖学术语。将人体分切为左右两部分，左右切面就是矢状面。水平面将人体分为上，下两部分的断面。
如图3，示意性的展示了现有实施例的一种壳状牙科器械系统200。
本实施例系统200，包含3步矫治s1、s2、s3，及3套壳状牙科器械，每套壳状牙科器械包含上下颌各一个壳状牙科器械。
本实施例系统200，模拟远中移动上颌尖牙。在上颌尖牙处设有豁口201，在下颌第二磨牙处设有牵引结构202。豁口201和牵引结构202中间通过弹性体203连接。
所述弹性体203为皮筋、推簧、拉簧等具有弹性的物体，也可以是具有皮筋、推簧、拉簧的组合装置。所述弹性体203可拆卸地安装在豁口201和牵引结构202上，用于提供正畸所需要的矫治力。
本实施例系统200，在尖牙远中移动过程中，豁口201随尖牙的移动而移动，但是下颌第二磨牙处设有牵引结构202基本不动，所述基本不动，为移动距离小于1mm。在尖牙远中移动的过程中，弹性体203因豁口201位置的变化，其与咬合平面的夹角也发生变化，导致上颌尖牙和下颌第二磨牙在垂直方向上受到的力也会变化，进一步，上颌尖牙和下颌第二磨牙在垂直方向上受力会越来越大，产生不希望的拔牙效应。
如图4，示意性的展示了本发明提供的一种实施例的壳状牙科器械系统300。
本实施例系统300，为与实施例系统200做对比，也包含3步矫治s1、s2、s3，及3套壳状牙科器械，每套壳状牙科器械包含上下颌各一个壳状牙科器械，且设计模拟远中移动上颌尖牙。不同之处在于，系统300包含的壳状牙科器械，都采用牵引结构320，且牵引结构320的位置，在全局坐标系下保持基本不便，即不随着上颌尖牙的移动而移动。
在本实施例中，虽然尖牙发生了远中移动，但上下颌上的壳状牙科器械的牵引结构320基本未发生相对移动，所以连接于牵引结构320中间的弹性体330基本未发生任何变化，其对上颌尖牙和下颌第二磨牙在垂直方向上的施力也未发生变化。
如图5所示，对比了现有壳状牙科器械系统200和本发明提供的壳状牙科器械系统300，在不同阶段，弹性体与咬合平面的夹角变化及对下颌第二磨牙在垂直方向的受力。从图中可以看出，本发明提供的壳状牙科器械系统300，在矫治过程中，可以更好的控制牙齿垂直向受力，即保持牙齿垂直向受力基本不变。
在一些实施例中，本发明提供的牙科器械系统也可以是单颌配合种植钉，进行牵引。单颌上牵引结构的位置基本不变。
如图6所示，本发明的另一方面还提供了牵引结构设计方法，具体步骤为：
s101第一步，依据设计方案，在第k矫治步中生成附件牵引结构第一位置；
s102第二步，记录附件牵引结构第一位置在全局坐标系下的位置信息；
s103第三步，在设计k 1矫治步时，将附件牵引结构第一位置的位置信息映射到第k 1治步中；
s104第四步，k＝k 1，重复第三步，直至完成该阶段矫治。
在一些实施例中，所述牵引结构第一位置为牵引结构几何中心的第一位置，进一步，所述牵引结构是一体压模成型在壳状本体上的。
在一些实施例中，所述牵引结构第一位置为牵引结构对接底座几何中心的第一位置，进一步，所述牵引结构对接底座为壳状本体上压模成型的连接台，所述牵引结构是通过壳状本体上的连接台与牵引结构粘接、焊接在一起，或者可拆卸连接在一起。
在一些实施方式中，所述设计方案，为牙齿移动方案，即将至少一颗牙齿从一个位置或角度移动到另一个位置或角度的方案。
在一些实施方式中，所述映射为将附件牵引结构第一位置的全局坐标下的位置信息，近似赋值给第k 1矫治步附件牵引结构的位置。进一步，所述近似赋值为赋值后的位置与第一位置的空间绝对偏差在3mm以内，优选0.5mm以内。
在一些实施方式中，所述该阶段矫治为具有相同的附件牵引结构设计方案的矫治阶段。
尽管在此公开了本申请的多个方面和实施例，但在本申请的启发下，本申请的其他方面和实施例对于本领域技术人员而言也是显而易见的。在此公开的各个方面和实施例仅用于说明目的，而非限制目的。本申请的保护范围和主旨仅通过后附的权利要求书来确定。
同样，各个图表可以示出所公开的方法和系统的示例性架构或其他配置，其有助于理解可包含在所公开的方法和系统中的特征和功能。要求保护的内容并不限于所示的示例性架构或配置，而所希望的特征可以用各种替代架构和配置来实现。除此之外，对于流程图、功能性描述和方法权利要求，这里所给出的方框顺序不应限于以同样的顺序实施以执行所述功能的各种实施例，除非在上下文中明确指出。
除非另外明确指出，本文中所使用的术语和短语及其变体均应解释为开放式的，而不是限制性的。每“步”壳状牙科器械，也可以等效理解成每“个”壳状牙科器械。在一些实例中，诸如“一个或多个”、“至少”、“但不限于”这样的扩展性词汇和短语或者其他类似用语的出现不应理解为在可能没有这种扩展性用语的示例中意图或者需要表示缩窄的情况。
1.一种壳状牙科器械系统，包括n个壳状牙科器械，n大于2，其特征在于，每个壳状牙科器械，还包括：
壳状本体，为一体的壳状且形成容纳牙齿的空腔；及
牵引结构，连接在壳状本体上，其空间位置在m步壳状牙科器械中保持绝对位置基本不变。
2.如权利要求1所述的壳状牙科器械系统，其特征在于，所述连接，为采用粘接、焊接或一体成型的方式，将牵引结构固定在壳状本体上。
3.如权利要求1所述的壳状牙科器械系统，其特征在于，所述m步壳状牙科器械，为至少2步壳状牙科器械，且m小于等于n。
4.如权利要求3所述的壳状牙科器械系统，其特征在于，所述2步壳状牙科器械，至少有一颗牙齿对应的几何形态不同。
5.如权利要求1所述的壳状牙科器械系统，其特征在于，所述绝对位置，为在全局坐标系下定义的位置，该全局坐标系不随牙齿移动而变化。
6.如权利要求1所述的壳状牙科器械系统，其特征在于，所述基本不变，为牵引挂钩几何中心在全局坐标系下，移动量绝对值小于3mm。
7.如权利要求6所述的壳状牙科器械系统，其特征在于，牵引挂钩几何中心在全局坐标系下，移动量矢量在矢状面和水平面交线上的投影长度小于0.5mm。
8.如权利要求6所述的壳状牙科器械系统，其特征在于，牵引挂钩几何中心在全局坐标系下，移动量矢量在矢状面的投影长度小于0.5mm。
9.如权利要求6所述的壳状牙科器械系统，其特征在于，牵引挂钩几何中心在全局坐标系下，移动量绝对值小于0.5mm。
10.本发明还提供了一种壳状牙科器械系统的牵引结构设计方法，其特征在于：
第一步，依据设计方案，在第k矫治步中生成牵引结构第一位置。
第二步，记录牵引结构第一位置在全局坐标系下的位置信息。
第三步，在设计k 1矫治步时，将牵引结构第一位置的位置信息映射到第k 1矫治步中。
第四步，k＝k 1，重复第三步，直至完成该阶段矫治。
11.如权利要求10所述的壳状牙科器械系统的牵引结构设计方法，其特征在于，所述牵引结构第一位置为牵引结构本身的第一位置，或牵引结构底座的第一位置。
12.如权利要求10所述的壳状牙科器械系统的牵引结构设计方法，其特征在于，所述设计方案，为牙齿移动方案。
13.如权利要求10所述的壳状牙科器械系统的牵引结构设计方法，其特征在于，所述映射为将牵引结构第一位置的全局坐标下的位置信息，近似赋值给第k 1矫治步牵引结构的位置。
14.如权利要求13所述的壳状牙科器械系统的牵引结构设计方法，其特征在于，所述近似赋值为赋值后的位置与第一位置的空间绝对偏差在3mm以内。
15.如权利要求14所述的壳状牙科器械系统的牵引结构设计方法，其特征在于，赋值后的位置与第一位置的空间绝对偏差在矢状面和水平面交线上的投影长度在0.5mm以内。
16.如权利要求14所述的壳状牙科器械系统的牵引结构设计方法，其特征在于，赋值后的位置与第一位置的空间绝对偏差在矢状面的投影长度在0.5mm以内。
17.如权利要求14所述的壳状牙科器械系统的牵引结构设计方法，其特征在于，赋值后的位置与第一位置的空间绝对偏差在0.5mm以内。
18.如权利要求10所述的壳状牙科器械系统的牵引结构设计方法，其特征在于，所述该阶段矫治为具有相同的牵引结构设计方案的阶段矫治。
技术总结