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。

利用壳状牙齿矫治器进行牙齿正畸治疗，需要一系列逐次的壳状牙齿矫治器，按顺序依次佩戴这些壳状牙齿矫治器，以将患者牙列从原始布局依次重新定位到第一中间布局、第二中间布局......最后中间布局，直至目标布局。

每一个壳状牙齿矫治器对应一个矫治步，用于将患者牙列从该矫治步的初始布局重新定位到该矫治步的目标布局。通常，壳状牙齿矫治器为一体的壳状，形成容纳牙齿的空腔，该空腔的几何形态与对应矫治步的目标布局基本匹配，壳状牙齿矫治器正是基于各矫治步的目标牙齿布局而制作。

在很多情况下，单纯依靠壳状牙齿矫治器本身难以保证对牙齿施加大小和方向适宜的矫治力系。此时，就需要在牙齿上通过粘贴等方法额外固定具备一定外形的凸起的附件，并在壳状牙齿矫治器上形成相应的容纳该附件的腔体，通过腔体与附件之间的挤压和摩擦作用，对该牙齿施加辅助力系，使得对该牙齿施加的总的矫治力系更接近希望的力系。

当前，附件在牙齿上固定方位的设计仅考虑附件与固定该附件的牙齿的绝对位移，认为壳状牙齿矫治器保持原状态不动。

请参图1，示意性地展示了一种现有的附件方位设计方案。

在该现有的设计方案中，附件101是单施力面的弧面附件，用于牙齿103的平移控根和正轴。附件固定方位的设计是基于这样的假设：牙齿103发生平移时，附件101随牙齿103的倾倒发生绕阻抗中心105的转动，在此过程中，壳状牙齿矫治器容纳附件的附件收容腔保持不动。因此，使附件101在绕阻抗中心105转动的圆周切向上与附件收容腔发生挤压。挤压产生的阻抗力F₁产生绕阻抗中心105的阻抗力矩t₁。为了充分发挥附件101的作用，将附件101设置在远离阻抗中心105的位置，即位于靠近颌面的位置。同时，附件101的施力面1011的朝向垂直于附件101位置到阻抗中心105的连线。

请参图1A，示意性地展示了基于现有设计方案的假设，牙齿103发生移动前附件101与附件收容腔107之间的关系，此时，附件101的施力面1011和附件收容腔107的侧壁之间未接触，即壳状牙齿矫治器此时还未对附件101的施力面1011施加作用力。

请参图1B，示意性地展示了基于现有设计方案的假设，牙齿103发生移动后，图1A所示的附件101与附件收容腔107之间的位置关系，此时，附件101的施力面1011和附件收容腔107的侧壁之间相接触，壳状牙齿矫治器对附件101的施力面1011施加阻抗力F₁，从而产生对应的阻抗力矩t1，以对抗牙齿103倾倒。

本申请的发明人经过大量研究和实验发现，利用壳状牙齿矫治器矫正牙齿的过程中，不仅牙齿会产生位移，壳状牙齿矫治器的一些部分也会因为变形以及牙齿移动等因素而产生位移。如果附件收容腔正好也在这些部分之中，那么，基于在矫正过程中附件收容腔保持不动的假设而设计的附件固定方位就不一定合理，进而不一定能获得期望的矫治力系。

请参图1C，示意性地展示了一种情况下，牙齿103发生移动后，图1A所示的附件101与附件收容腔107之间的实际位置关系。在该例子中，以实线表示的附件收容腔107为附件收容腔的实际方位，而以虚线表示的附件收容腔107’为基于现有方案的假设下附件收容腔的方位。由图1C可知，与附件收容腔107’相比，附件收容腔107发生了向上的偏移和沿顺时针方向的偏转，因此，其实际对附件101施加的阻抗力为F₂，与图1B所示的设计的F₁有较大偏差，未能最大化利用附件101产生对抗牙齿103倾倒的阻抗力矩。

为了克服现有的附件和壳状牙齿矫治器的设计方案所存在的上述问题，本申请的发明人开发出了一种新的具有附件收容腔的壳状牙齿矫治器及其制作方法。

请参图2，为本申请一个实施例中具有附件收容腔的壳状牙齿矫治器的制作方法200的示意性流程图。

在201中，确定壳状牙齿矫治器与牙齿的相对位移趋势。

可以理解，由于壳状牙齿矫治器是弹性体，在矫治步开始与结束时，其各部分与对应牙齿的相对位移很可能不同。为了设计附件与附件收容腔之间的配合关系，需要了解的是固定该附件的牙齿的表面与覆盖其的壳状牙齿矫治器的部分之间的相对位移。

在一个利用壳状牙齿矫治器的牙齿正畸治疗方案中，通常存在若干被称为关键帧的矫治步，若某一矫治步是任一牙齿的一种空间变换或移动方式的启动或停止步，那么，该矫治步就是关键帧。

在一个实施例中，在一颗牙齿的一种空间变换方式的启动到停止的过程中，可以认为该牙齿与壳状牙齿矫治器覆盖该牙齿的部分的相对移动趋势是不变的。因此，可以选择该过程中的任一矫治步，基于该矫治步确定该牙齿与壳状牙齿矫治器覆盖该牙齿的部分的相对移动趋势。

在一个实施例中，可以利用有限元分析方法确定牙齿与壳状牙齿矫治器覆盖该牙齿的部分的相对移动趋势。

在一个例子中，可以采用由无锡时代天使医疗器械科技有限公司于2017年3月7日申请的标题为《基于热压膜成型技术的壳状牙科器械制作工艺的验证方法》的第201710130613.0号中国专利申请所披露的方法，基于壳状牙齿矫治器的制作工艺数据，产生无附件收容腔的壳状牙齿矫治器的有限元模型。

接着，可以采用由无锡时代天使医疗器械科技有限公司于2017年4月27日申请的标题为《计算机辅助牙科正畸矫治器械的检验方法》的第201710286619.7号中国专利申请所披露的方法，将所述无附件收容腔的壳状牙齿矫治器的有限元模型佩戴至表示对应矫治步初始牙齿布局的牙齿有限元模型上，对壳状牙齿矫治器与牙齿间的相互作用进行有限元模拟，达到平衡后，即可获得从所述对应矫治步开始到结束时，任一牙齿与所述壳状牙齿矫治器覆盖其的对应部分之间的相对位移，可以将该相对位移作为对应牙齿与壳状牙齿矫治器覆盖其的对应部分之间的相对位移趋势。

在一些实施例中，还可以基于已有的案例数据和/或经验来确定一颗牙齿与壳状牙齿矫治器覆盖其的对应部分之间的相对位移趋势。

请参图3A，示意性地展示了一个例子中牙齿301发生移动前与壳状牙齿矫治器303之间的位置关系。

在一个实施例中，可以利用有限元分析方法，将壳状牙齿矫治器303的有限元模型佩戴于牙齿301未安装附件的牙列的刚性有限元模型(各牙齿固定不动)之上，通过有限元模拟能够得到牙齿301与壳状牙齿矫治器303之间的位置关系。在一个实施例中，可以采用无附件收容腔的壳状牙齿矫治器的有限元模型。

在该例子中，壳状牙齿矫治器303被设计成将牙齿301向右平移，在牙齿301平移的过程中，需要防止其倾倒(即绕阻抗中心305发生顺时针旋转)，为达到这个目的，需要在牙齿301上设置附件，相应地，需要在壳状牙齿矫治器303对应部分形成附件收容腔，通过所述附件和附件收容腔的配合，防止牙齿301在平移过程中发生倾倒。

请参图3B，示意性地展示了一个例子中图3A所示的牙齿301发生移动后(在壳状牙齿矫治器303的作用下)与壳状牙齿矫治器303之间的位置关系。

在一个实施例中，可以利用有限元分析方法，基于牙齿301未安装附件的牙列的有限元模型以及壳状牙齿矫治器303的有限元模型，通过模拟得出牙列和壳状牙齿矫治器303相互作用达到平衡后，牙齿301与壳状牙齿矫治器303的相对位移，这个相对位移可以被当做牙齿301与壳状牙齿矫治器303的相对位移趋势。

如图3B所示，牙齿301和壳状牙齿矫治器303之间的相对位移如虚线所示，相当于牙齿301以点307为中心顺时针旋转了一定角度，也就是说，在没有附件和附件收容腔的作用下，牙齿301和壳状牙齿矫治器303将发生这样的相对位移。

可以理解，若将相对位移趋势的至少一个分量进行束缚(例如，通过附件和附件收容腔的啮合进行束缚)，壳状牙齿矫治器将产生沿该分量的反弹力。在一个实施例中，可以基于牙齿与壳状牙齿矫治器覆盖该牙齿的部分之间的相对位移趋势进行附件设计，以附件和附件收容腔的配合束缚该相对位移趋势的至少一个分量，利用壳状牙齿矫治器因此而产生的反弹力，产生希望的力和/或力矩。

在203中，基于壳状牙齿矫治器与牙齿的相对位移趋势确定附件固定方位。

请再参图3B，牙齿301与壳状牙齿矫治器303的相对位移量在沿平移方向的远端最大，将附件311固定在牙齿301沿平移方向的远端，能够充分利用牙齿301与壳状牙齿矫治器303的相对位移趋势，如虚线所示的区域309之内。

请参图3C，其示意性地展示了本申请一个实施例中附件311的固定方位。

在牙齿301长轴与牙弓近远中方向组成的平面上，设附件311投影周线顶端与牙齿301投影周线颌面边沿的垂直距离为Dv，设附件311投影周线移动方向远端边沿距离牙齿301投影周线移动方向远端边沿的水平距离为Dh，附件311顶部朝牙齿301的平移方向倾斜，施力面3113与水平面(或者咬合平面)夹角为θ。

本申请的发明人经过大量实验发现，采用附件311防止牙齿在平移过程中发生倾倒，当0.5mm≤Dv≤3.0mm，0.5mm≤Dh≤3.5mm，以及5°≤θ≤45°时，能够获得较好的效果。在又一实施例中，当10°≤θ≤40°时，能够获得较好的效果。

在一个实施例中，可以采用如图3B所示的附件311，它具有两个基本相互垂直的施力面3113和3115。

请参图4，示意性地展示了图3B所示的附件311。

附件311是由底面3111、邻接的施力面3113和3115以及引导面3117包围形成的封闭的三维体。

附件311是通过底面3111固定于牙齿，例如，通过粘固的方式，因此，底面3111也可被称为安装面。在该实施例中，底面3111的轮廓大致为矩形。

在一个实施例中，底面3111可以是内凹的弧面，以容纳更多的粘合剂，从而更好将附件311固定在牙齿上。

在一个实施例中，底面3111上可以形成加强粘合的结构，例如，多个凸点和/或凹坑，以增加底面3111与粘合剂接触的表面积，从而更好将附件311固定在牙齿上。

施力面3113和3115供壳状牙齿矫治器施力，附件311将这些力传递给其所在的牙齿。其中，施力面3113和3115是邻接的，并且其与底面3111的角度较陡，以利于壳状牙齿矫治器对其施力。

在一个实施例中，施力面3113和3115是平面，两者相互垂直，并且与底面3111的法向平行。

引导面3117用于引导壳状牙齿矫治器的附件收容腔就位，卡入附件311，因此，引导面3117与底面3111的角度较为平缓，以利于壳状牙齿矫治器的佩戴和摘取。引导面3117可以包括多个区域，每个区域可以有不同的形态，例如，引导面3117与施力面3115相对的部分为弧面，引导面3117与施力面3113相对的部分也是弧面，引导面3117与底面3111相对的部分为平面。

引导面3117与底面3111之间一部分直接相接，其余的部分由两个邻接的施力面3113和3115连接。

在一个实施例中，附件311可以是实体；在又一实施例中，附件311也可以是中空的。

为了阻止牙齿301在向右平移时发生倾倒，可以按以下方位固定附件311，使其施力面3113朝向与壳状牙齿矫治器303相对牙齿301绕点307旋转趋势的切向相反的方向(或者说朝向与壳状牙齿矫治器303在固定附件311处相对牙齿301的移动趋势相反的方向)。

请参图3D，示意性地展示了壳状牙齿矫治器303的附件收容腔3031与附件311的配合关系。按上述方位固定附件311，一方面，当牙齿301开始倾倒时，附件收容腔3031的侧壁与施力面3113抵靠，壳状牙齿矫治器303相对于牙齿301的运动趋势将驱使附件收容腔3031的侧壁在施力面3113上产生垂直于施力面3113的作用力F₃，由F₃产生的以阻抗中心305为力矩中心的力矩与牙齿301的倾倒方向相反，因此能够抵抗牙齿301的倾倒。另一方面，当牙齿301开始倾倒时，附件收容腔3031的侧壁还与施力面3115抵靠，壳状牙齿矫治器303相对于牙齿301的运动趋势将驱使附件收容腔3031的侧壁在施力面3115上产生垂直于施力面3115的作用力F₄，由F₄产生的以阻抗中心305为力矩中心的力矩与牙齿301的倾倒方向相反，也能够抵抗牙齿301的倾倒。在该例子中，壳状牙齿矫治器303相对于牙齿301的位移趋势被充分利用，以抵抗牙齿发生倾倒。

可以理解，附件的设计方案包括附件种类的选择和固定方位的确定，对于不同形状/类型的附件，要达到类似的目的，其固定方位可能不同。

在205中，基于附件固定方位制作壳状牙齿矫治器。

在一个实施例中，在确定了附件的固定方位后，可以在相应的牙列三维数字模型(例如，表示对应矫治步的目标牙齿布局的三维数字模型)上相应地添加附件的三维数字模型，然后，利用这个包括附件的牙列三维数字模型控制设备制作壳状牙齿矫治器。

在一个实施例中，可以先利用所述包括附件的牙列三维数字模型控制设备制作阳模(例如，利用光固化三维打印的技术制作阳模)，然后，以热压膜成型工艺在该阳模上压膜制得壳状牙齿矫治器。

可以理解，附件收容腔3031和附件311的相互作用/配合取决于附件311在牙齿301上的固定方位以及附件收容腔3031在壳状牙齿矫治器303上的方位。当附件311在牙齿301上的固定方位确定之后，可以直接基于这个固定方位制作壳状牙齿矫治器303(即用于制作壳状牙齿矫治器303的三维数字模型上的附件方位不变)，也可以基于希望获得的力系，调整用于制作壳状牙齿矫治器303的三维数字模型上的附件方位。

在一个实施例中，可以通过有限元分析或者牙齿受力测量平台(如申请人为无锡时代天使医疗器械科技有限公司，申请日为2016年11月10日，标题为《牙齿受力测量装置及方法》的中国专利申请第201610990813.9号所披露的牙齿受力测量平台)检验附件设计的效果。

在以上的实施例中，所采用的附件311的施力面3111和3113是相互邻接且垂直的施力面，然而，在一些情况下，施力面3111和3113相互垂直可能并非最佳设置，因此，在一个实施例中，可以根据需要产生的力或力矩的方向来确定施力面3111和3113的朝向(或者两者之间的角度)。

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。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。