具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

本发明提供一种壳状牙齿矫治器的设计方法、制备系统及制备方法，以实现壳状牙齿矫治器的自动化设计与生产。

首先，本实施例提供一种壳状牙齿矫治器的设计方法，其流程图如图1所示，具体包括如下步骤。

S110：获取患者的初始牙列模型信息。

具体的，先基于口内扫描仪先获取患者的口内数据，然后再基于该口内数据获取患者的初始牙列模型信息。

由于通过口内扫描仪获取的口内数据是口内图像信息，因此，需要对该口内图像信息进行解析处理，以得到患者的初始牙列模型信息，该初始牙列模型信息至少包括牙齿信息、牙弓信息和咬合信息。

其中，具体的解析处理包括如下步骤：

基于口内数据获取患者的初始牙列模型，识别初始牙列模型的牙位排列，通过牙位排列确定初始牙列模型中各单颗牙齿的牙齿标号；

基于所述牙位排列和牙齿标号，获取牙弓的相对位置参数，测量并建立牙弓的参数；

获取颌面的咬合参数。

其中，识别初始牙列模型的牙位排列，具体包括步骤，其流程图如图2所示：

S1111：建立第一先验模型；包括采集数据库中已有的牙列模型中每两颗相邻牙齿的间距以及该间距对应的缺牙数量，为不同数量缺失牙齿的间距计算概率分布函数值；

S1112：获取初始牙列模型中相邻两颗牙齿之间的间距；

S1113：基于隐马尔科夫模型确定初始牙列模型的牙位。

在S1111中，构建已有的牙列模型的牙齿状态序列向量，所述牙齿状态序列向量采用K表示；所述牙齿状态序列为向量K，K＝[k₁，k₂，k₃，...，k_2n-1]，n为已有的牙齿模型包含的牙齿数量；向量K包含2n-1个元素，奇数元素的取值为牙齿编号，偶数元素的取值为相邻两颗牙齿之间的缺牙数量。牙齿状态序列K有16！/[n！×(16-n)！]种取值，其中！表示阶乘运算，n为0至16的整数；牙齿状态序列K的每一种取值分别对应牙齿模型的一种牙位排列情况。

作为一种示例，所述牙齿编号为：假定牙齿无缺失，右上智齿往左上智齿方向依次编号1至16，右下智齿往左下智齿方向依次编号17至32。根据这种牙齿编号方式，图3至图6给出了上排牙齿模型的不同牙位排列情况。图中圆圈表示实际存留的牙齿，圆圈中的数字为牙齿编号。图中方框表示相邻两颗存留的牙齿之间的间隙，方框中的数字表示相邻两颗存留的牙齿之间的缺牙数量。

在S1112中，构建所述初始牙列模型的牙齿观察序列向量，所述牙齿观察序列为向量B，B＝[X₁，b₁，X₂，b₂，X₃，b₃，...，b_n-1，X_n]；其中X_i代表第i颗牙齿，采用常数表示，采用常数，i为1至n的整数；b_j表示相邻两颗牙齿之间的间距值，j为1至n-1的整数；n为待测试牙齿模型包含的牙齿数量。

其中，在S1111中还可以增加多个其他的先验模型，以增进计算的精准度。如当进一步增加第二先验模型时，可采集已有的牙齿模型中每颗牙齿的表征位置的特征量，为具有相同编号的牙齿的至少是表征位置的特征量计算概率分布函数值。可选地，所述先验模型二还包括采集已有的牙齿模型中每颗牙齿的表征面积、体积、形状尺寸的特征量的任一种或多种，为具有相同编号的牙齿的表征面积、体积、形状尺寸的特征量分别计算概率分布函数值。则此时，X_i表示第i颗牙齿的特征量。

S1113基于隐马尔科夫模型确定初始牙列模型的牙位。

所述基于隐马尔科夫模型确定待初始牙列模型的牙位是指：基于建立的一个或多个先验模型计算牙齿状态序列的每一种取值与牙齿观察序列同时出现的概率值，将计算出的最大概率值对应的牙齿状态序列的取值所表示的牙位排列情况作为初始牙列模型的牙位。

具体而言，先计算牙齿状态序列K的每一种取值下产生牙齿观察序列B的概率P(B|K)、以及形成牙齿状态序列K的状态转换概率P(K)，再计算牙齿观察序列B和牙齿状态序列K的每一种取值同时出现的概率P(B|K)P(K)；将其中的最大概率值P(B，K)对应的牙齿状态序列K的取值所表示的牙位排列情况作为初始牙列模型的牙位。

例如，采用如下公式计算P(B|K)；

其中∏表示连乘号，P(X_i|k_2i-1)表示编号为k_2i-1的牙齿出现特征量X_i的概率；P(b_j|k_2j)表示缺牙数量为k_2j时出现相邻两颗牙齿之间的间距值为b_j的概率，P(X_i|k_2i-1)可采用均匀分布。

例如，采用如下公式计算P(K)；

其中∏表示连乘号，P(k_2i+1|k_2i-1)代表牙齿编号为k_2i-1的牙齿后面出现牙齿编号为k_2i+1的牙齿的牙位排列情况的概率，P(k_2i+1|k_2i-1)可采用均匀分布。

例如，采用如下公式计算P(B，K)；

其中，max表示取最大值，Q表示向量K的所有取值的集合。

对牙齿牙位排列的精准计算与标号的确定，是后续实现单颗牙齿与参考模型中相应牙齿比对的基础，是后续牙齿特征参数信息可靠与正确的保障，进一步是同时也是基于牙位排列于牙齿标号进行牙弓参数、牙弓特征参数的计算和咬合参数获取的基础。

S120：将初始牙列模型信息与参考模型的牙列信息进行比对，获取患者的牙列特征信息。

其中，所述参考模型包括标准模型、大数据拟合模型、分类模型中的至少一个。

其中所述标准模型可以是Angle理想正常牙颌模型，即保存全副牙齿，牙齿在上下牙弓排列整齐，上下牙尖窝关系完全正确，上下牙弓的牙颌关系非常理想的模型。可以采用理想正常牙颌作为参比的标准，对患者的初始牙列进行比较与计算。

一般正畸过程中，还可以采用大数据拟合模型作为参比标准，大数据拟合模型是基于庞大的数据统计后，以现代人的个别正常牙颌为数据源进行了的拟合，且拟合模型可以在数据过程中不断迭代与更新，具有现实的参考意义。

所述分类模型可以采用以年龄、性别标准作为分类的依据建立相应的模型。例如7-13岁年龄阶段，由于此阶段处于儿童/青少年的替牙期，采用理想正常牙颌模型稍有欠缺，不能真实反映乳牙与恒牙的具体状况，因此可采用该年龄段儿童/青少年的牙齿与牙颌的状态进行大数据拟合与计算，建立适宜于该年龄阶段的患者的参比标准；进一步可统计13-19岁年龄阶段的牙齿与牙颌的状态进行拟合与计算，建立适宜于该年龄阶段的患者的参比标准；依次类推，建立成人模型等。进一步的，还可以根据性别进行划分，或者结合年龄与性别进行牙齿牙颌统计后，进行拟合与计算，建立适宜于该人群的参比标准。

在具体实施方式中，可以根据患者个人信息中的年龄信息、性别信息等选择相适应的参考模型，使得参比标准更具有针对性，从而使得在后续矫治器设计时更适宜。

相应的本发明中所述的数据库也可以根据上述参考模型的分类设置相对应的数据库，在数字化矫治器方案生成中，选择性的在相应的数据库中进行候选数据的筛选，以使矫治方案设计更科学。

其中，该牙列特征信息至少包括单颗牙齿特征参数信息、牙弓特征参数信息。

将初始牙列模型信息与参考模型的牙列信息进行比对，具体可以将初始牙列模型信息与参考模型牙列信息中相对应位置的单颗牙齿信息进行比对，获取患者的单颗牙齿特征参数信息；该单颗牙齿特征参数信息至少包括：根据牙齿标号获取单颗牙齿沿牙弓线方向的距离偏离值、在牙弓平面内沿牙弓线垂线方向的距离偏离值、及各牙齿的牙轴与参考模型的牙轴在沿牙弓平面法线方向上的角度偏离值。

其中，为了方便后续描述单颗牙齿特征参数信息，本实施例中，将单颗牙齿沿牙弓线方向的距离偏离值采用c表示，将单颗牙齿在牙弓平面内沿牙弓线垂线方向的距离偏离值采用d表示，将单颗牙齿的牙轴与参考模型的牙轴在沿牙弓平面法线方向上的角度偏离值采用e表示。以上颌恒牙为例，其与标准模型的比对可以采用差值的方式进行，差值的正负则进一步可以代表其与参考模型在近远中方向上、舌颊侧方向上、或者牙轴的旋转方向上的偏差方向，其可以示意性的记录如下表：

表1：

1号牙齿为右上第三磨牙，偏差为0，表示该牙齿与参考模型的1号牙齿对比基本无偏差；如上表所示，若16号无数据，则表示左上第三磨牙缺失，此处无智齿；参看2号牙齿的数据，其与参考模型相比在牙弓平面内沿牙弓线方向上向远中偏离5mm，在牙弓平面内沿牙弓线垂线方向上向舌侧偏离8mm，牙轴在沿牙弓平面法线方向上的顺时针偏转20°，因此，每颗牙齿可以用其标号和三个比对坐标偏离值进行标识；同理，对每个牙齿进行相应的比对分析，可以获得全口单颗牙齿的比对数据。

将初始牙列模型信息与参考模型的牙列信息进行比对，具体可以将初始牙列模型信息中与参考模型中的牙弓信息进行比对，获取代表患者牙弓的牙弓特征参数信息；该牙弓特征参数信息包括牙弓标号，初始牙列模型信息中的牙弓长度、牙弓宽度、牙弓曲率、以及初始牙列模型信息中牙弓长度、牙弓宽度、牙弓曲率与参考模型相对应的牙弓长度、牙弓宽度、牙弓曲率的偏离值中的至少一个。

基于获得的口内数据，识别整体牙列状况，解析牙位排列和牙齿标号，进一步计算出初始牙弓信息。基础比对信息的计算及获取可以有多种特征值，本实施例中采用：牙弓长度，其从第一象限第三磨牙(即1号牙齿，若1号缺失则为2号牙齿)经尖牙(6号牙齿)到门牙(8号牙齿)记录为第一象限内长度，同理计算第二象限内长度，两长度之和即为上颌牙弓长度，同理计算即为下颌牙弓长度；牙弓宽度，其可记录多个宽度值，本实施例中以第一象限中第二磨牙(2号牙齿)与第二象限中第二磨牙(15号牙齿)之间的距离值进行计算，为了数据的精准性，还可以添加相应尖牙或者其他牙齿之间距离值；进一步地，牙弓曲率，上颌牙弓曲线的计算与识别，在该曲线上对应的牙齿中心点处分别求取该曲线在该点的曲率r_xx(xx为牙齿标号)，选取其中曲率变化最大点作为该牙列曲率特征点r_xx。进一步地，本实施例以尖牙的曲率变化作为特征比对的基准。

上述的初始牙列模型信息中的牙弓长度包括上颌牙弓长度和下颌牙弓长度，及牙弓宽度上颌牙弓宽度和下颌牙弓宽度，其中，为了方便后续描述牙弓特征参数信息，本实施例中，初始牙列模型信息中的上颌牙弓长度采用S表示，下颌牙弓长度采用T表示，上颌牙弓宽度采用U表示，下颌牙弓宽度采用V表示，牙弓曲率采用W表示。进一步的，与参考模型相应的牙弓长度、宽度、曲率进行对比，可以获取其偏离程度值，则牙弓特征参数信息可以采用偏离程度表示，即上颌牙弓长度偏离值采用s表示，下颌牙弓长度偏离值采用t表示，上颌牙弓宽度偏离值采用u表示，下颌牙弓宽度偏离值采用v表示，牙弓曲率偏离值采用w表示。也就是牙弓特征参数可以采用(s、t、u、v、w)表征，如下表2所示意。

表2：

上表中，采用患者牙弓相应参数与参考牙弓的相应参数的比值来表征盐工特征参数。其偏离值越接近1表示与参考模型的牙弓越接近，比值大于1则表示其长度或宽度是比参考模型较大，比值小于1则表示其较小。

上述单颗牙齿特征参数信息中的单颗牙齿与参考模型的单颗牙齿的各种距离偏离值、牙弓特征参数信息中的长度、宽度等与参考模型中相应参数的偏离值可采用比值的形式、差值的形式，也可以采用其他经计算后的比较值。经计算，每颗牙齿与其所在的牙弓信息则可以具有数学模型上的一组数值信息，进一步的可以将上述数值信息反馈至大数据库进行比对。

在本实施例中，通过与参考模型的比对，将患者的牙齿、牙弓进行了类标准化处理，可以在数据库系统中，用包含有牙齿特征参数信息、牙弓特征参数信息的牙列特征信息来表征和/或代表一患者牙列状况、位姿状况等。进行类标准化处理后，可以更方便的进行数据的存储、调取与比较。

为简化数据计算及精准的匹配参考模型，还可以包括一咬合关系分类步骤，具体包括：

获取初始牙列模型信息中的咬合信息；

将咬合信息与参考模型的咬合信息进行比对，获取初始牙列的咬合分类信息；具体的可以将初始牙列的咬合关系粗略的分为安氏一类、安氏二类、及安氏三类，进一步还可以在安氏分类的基础上再进行细致分类。

根据咬合分类信息，筛选与初始牙列咬合关系相应的咬合类型的数据库，用以在该数据库中进行匹配牙列的寻找、比对，矫治后效果的寻找比对等。从而大大的减少设计方案计算过程中的计算量。

在生成当前患者的数字化牙齿矫治方案中所使用的数据库可以是原始的大数据库也可以是经由上述筛选出的相应咬合类型的数据库。

S130：根据牙列特征信息，生成当前患者的数字化牙齿矫治方案。

本实施例提供以下生成当前患者的数字化牙齿矫治方案的方式：

一种数字化牙齿矫治方案的生成方式过程如下，流程图如图7所示：

S1311：获取患者牙弓特征参数信息。

具体的，获取患者的初始牙列模型信息中牙弓长度、牙弓宽度、牙弓曲率与参考模型相对应的牙弓长度、牙弓宽度、牙弓曲率的偏离值：s、t、u、v、w。

S1312：对患者牙弓特征参数信息进行计算。

该步骤中，具体是计算步骤S1311中获取的各偏离值的加权平均值，以加权平均的大小来表征牙弓的偏离和/或畸形程度。

S1313：判断计算结果是否不大于第一预设阈值，若是，执行步骤S1314，若否，执行步骤S1315。

S1312的计算结果是牙弓偏离程度，当偏离程度小于一特定值时，可采参考理想牙弓进行排牙，如果，偏离程度大于该特定值时，则需要进一步对患者的各颗牙齿数据进行计算，故，在该方案中，将该特定值定义为第一预设阈值，进一步，当计算结果小于或等于第一预设阈值，通过步骤S1314选择与患者近似的已矫治患者的牙弓的矫治过程，若计算结果大于第一预设阈值，则需要通过步骤S1315-S1316选择患者的矫治目标牙齿。

S1314：在数据库中选取与计算结果匹配的候选牙弓的矫治过程，并依据候选牙弓的矫治过程设计待矫治牙齿的数字化矫治方案。

S1315：获取患者单颗牙齿特征参数信息。

具体的是获取患者的初始牙列模型信息中单颗牙齿沿牙弓线方向的距离偏离值、在牙弓平面内沿牙弓线垂线方向的距离偏离值、及各牙齿的牙轴与参考模型的牙轴在沿牙弓平面法线方向上的角度偏离值：c、d、e。

S1316：对单颗牙齿特征参数信息进行计算并筛选出矫治目标牙齿。

例如，对单颗牙齿的偏离值进行排序，以单颗牙齿偏离程度进行筛选，筛选出矫治目标牙齿，如，筛选出3-5颗牙齿作为矫治目标牙齿。

S1317：根据矫治目标牙齿的特征参数信息计算并在数据库中筛选出候选牙弓的矫治过程，并依据候选牙弓的矫治过程设计待矫治牙齿的数字化矫治方案。

同样的，也可以对矫治目标牙齿的偏离值加权平均依次排列在数据库中筛选出候选牙弓的矫治过程。

又一种数字化牙齿矫治方案的生成方式过程如下，流程图如图8所示：

S1321：获取患者单颗牙齿特征参数信息。

具体的，获取患者的初始牙列模型信息中单颗牙齿沿牙弓线方向的距离偏离值、在牙弓平面内沿牙弓线垂线方向的距离偏离值、及各牙齿的牙轴与参考模型的牙轴在沿牙弓平面法线方向上的角度偏离值：c、d、e。

S1322：对每颗单颗牙齿特征参数信息进行计算。

具体的，对步骤S1321获取的偏离值c、d、e加权平均。

S1323：判断计算结果是否大于等于第二预设阈值，若是，执行步骤S1324，若否，结束。

S1322的计算结果是每颗单颗牙齿的偏离值，相应的，当单颗牙齿的偏离值大于一特定值时，说明该单颗牙齿需要矫治，故在该方案中，通过将该特定值定义为第二预设阈值，通过计算结果与第二预设阈值进行比较，判断患者的各颗牙齿是否需要矫治，即，当牙齿的计算结果大于等于第二预设阈值时，说明该颗牙齿需要矫治，而当牙齿的计算结果小于第二预设阈值时，说明该颗牙齿不需要矫治，也即是该颗牙齿不是目标矫治牙齿，当经过S1323判断到患者的各颗牙齿均不需要矫治时，则矫治过程结束。

S1324：确定该单颗牙齿为矫治目标牙齿，一般的，经过S1323的判断，通常会确定出不少于一颗的矫治目标牙齿。

S1325：在数据库中选取与矫治目标牙齿匹配的至少一个牙齿矫治后的候选牙齿数据集。

例如，以距离矫治目标牙齿的偏离值的一设定数值范围选取与矫治目标牙齿匹配的一少一个牙齿矫治后的候选牙齿数据集，如，c的设定数值范围可以为[-10，10]，d的设定数值范围可以为[-5，5]，e的设定数值范围可以为[-15，15]，在设定数据范围内选取与矫治目标牙齿匹配的一少一个牙齿矫治后的候选牙齿数据集。

S1326：获取患者牙弓特征参数信息。

具体的，获取患者初始牙列模型信息中的上颌牙弓长度、下颌牙弓长度、上颌牙弓宽度、下颌牙弓宽度、牙弓曲率的偏离值：s、t、u、v、w。

S1327：组合候选牙齿数据集与患者牙弓特征参数信息，获得患者拟矫治后牙齿牙弓的参数信息。

S1328：以矫治目标牙齿为初始态、以拟矫治后牙齿牙弓为目标态，对矫治目标牙齿进行矫治排列，设计待矫治牙齿的数字化矫治方案。

上面提供了两种生成数字化矫治方案的方式中需要说明的是计算中的加权平均值、偏离最大值等都是一种筛选条件，可以相互进行互换的，衍生出多种实施方式，在此不做具体限定。

因上述涉及的第一预设阈值和第二预设阈值根据计算方式或者给定的参数不同，则第一预设阈值和第二预设阈值会产生较大的变化，而该第一预设阈值和第二预设阈值的选取直接影响上述两种方案中设计的数字化矫治方案的结果，进一步，为了验证上述生成的数字化矫治方案，本实施例还包括对待矫治牙齿的数字化矫治方案验证的步骤：

对数字化矫治方案中的每一步矫治目标牙齿移动量，采用有限元算法计算矫治目标牙齿的受力大小和/或力矩大小及方向，判断受力大小和/或力矩大小及方向是否在预设范围内；若是，则输出包含有分步信息的待矫治牙齿的数字化矫治方案；若否，则修正第一预设阈值或第二预设阈值，在数据库中再次筛选相似牙弓或相似牙齿进行设计。

可以预设每一颗牙齿的受力为小于等于60g，而力矩＝力*距离，其中*代表乘，力的大小与作用点的位置、阻抗中心等相关，作用点的距离到阻抗中心距离确定后，则力矩的大小范围也随之确定，即力矩＜＝60*距离，下面以有限元分析矫治目标牙齿的受力大小验证上述数字化牙齿矫治方案是否最佳，其流程图如图9所示，具体包括如下步骤：

S1331：模拟数字化牙齿矫治方案中各个矫治目标牙齿每一步中由初始态移动至该步目标态的移动过程；

S1332：运用有限元分析法确定各个矫治目标牙齿的移动量所对应的受力；

S1333：判断各个矫治目标牙齿的受力是否小于等于60g，若否，执行步骤S1334，若是执行步骤S1335；

S1334：修正第一预设阈值或第二预设阈值，在数据库中再次筛选相似牙弓或相似牙齿进行设计；

S1335：输出包括分布信息的待矫治牙齿的数字化矫治方案。

通过上述的验证，可以获取最佳的数字化牙齿矫治方案。

S140：根据数字化牙齿矫治方案，生成壳状牙齿矫治器数字模型。

为了获取最佳的壳状牙齿矫治器数字模型，进一步，在生成壳状牙齿矫治器数字模型之前，还包括获取医生、患者对该数字化牙齿矫治方案的确认信息，具体包括步骤，其流程图如图10所示：

S141：获取患者个人信息，生成包含有患者待矫治牙齿需求信息的患者档案信息。

该患者档案信息中包含有患者的个人信息，还可以包含有患者针对牙齿矫的具体需求信息。上述个人信息至少包括患者姓名、年龄、性别、联系方式等；还可以进一步包括就医偏好信息，例如距离信息、择医喜好信息等。档案中还包括有患者待矫治牙齿需求信息，至少包括：患者开口照、正面照、侧面照、微笑照、患者口内数据扫描信息等，例如，患者可以通过智能手机拍摄所需的照片，并通过个人信息入口录入个人信息，患者口内数据扫描信息可通过口内扫描仪获得，也可通过CBCT(3D口腔成像系统)获得。

上述患者的个人信息还可以用于在设计方案时用于选择与个人信息相匹配的参考模型、数据库等。例如，在一定年龄阶段可以用某一年龄阶段的参考模型用于计算牙列特征信息。

S142：调取医生信息，将医生信息与待患者档案信息进行匹配，将匹配的医生信息推送至患者。

其中，医生信息包括医生个人信息、资历信息、评价信息等，医生个人信息包括地域、语言、性别等，医生资历信息包括从业年限、资质证照、擅长矫治类型等，医生评价信息包括已矫治用户的评价、业内评价、诊所评价等。

结合患者档案信息中患者的需求信息和医生信息进行匹配计算与推送，例如，可以向患者自动推送，也可以根据条件筛选推送。

其中，自动推送的过程是：根据患者需求信息按某需求特征进行归类(例如，畸齿类型)，调取医生信息，按需求特征计算，向患者推送相关度前N名医生。

根据条件筛选推送的过程是：输入需求条件，根据条件搜索匹配的医生，向患者推送相关度前N名医生。

S143：获取医生、患者对数字化矫治方案的确认信息。

通过步骤S142向患者推送匹配的医生后，患者与医生可以通过交互界面进行沟通，患者可进一步提出细化的设计要求，例如，是否接受拔牙、是否接受邻面去釉、是否接受结合支抗种植，或者是一些时间性的要求，例如计划矫治周期，或者是其他医学上的问题的咨询。

医生针对细化的需求设计矫治方案，并通过相应的平台将方案呈现给患者，供患者确认或选择。在该设计阶段，可以是医生的主观设计，也可以是自动设计，进一步的，还可以是自动设计后再加入医生的修改，该平台采用动态演示的方式提供给患者整个治疗方案的动画演示。

经患者确认后，给患者呈现最终的矫治方案，该最终的矫治方案中，除了矫治方案本身(矫治方法、矫治过程、矫治周期等)，还可以包括其他信息，例如，矫治费用等。

基于本实施所提供的壳状牙齿矫治器的自动化的设计方法，上述的医生、患者之间的交流可以是远程方式，从而使患者足不出户或者就近即可获得牙齿矫治的方案，经医生和患者确认后，即刻获得矫治器的设计方案。

通过本实施例提供的壳状牙齿矫治器的设计方法，至少具有以下效果：

1)将初始牙列模型信息与参考模型的牙列信息进行比对，获取患者的牙列特征信息并设计数字化牙齿矫治方案，由此得到壳状牙齿矫治器数字模型；在完成壳状牙齿矫治器数字模型的建立过程中，无需人工干预，实现了智能化的设计，从患者角度讲提高了患者的可视化的体验度；从医生端讲即时在线的获取患者诊疗参数，节约了设计时间，从供货端讲可以更加系统的全面的掌握患者以及医生的相关数据，从而对于矫治器的设计更加精准。

2)将所述初始牙列模型信息与参考模型牙列信息中相对应标号的单颗牙齿信息进行比对，获取患者的单颗牙齿特征参数信息和代表患者牙弓的牙弓特征参数信息；对初始牙列的类标准化处理，将患者牙列实物和/或图像信息转变为数字信息，用多维度的参量数字，代表一患者信息，这种统一数据形式，不仅使得病患数据存储、对比与调取更容易，而且也为病例的分类统计、自动化设计等带来了便利。基于大数据的统计与分析，使得壳状牙齿矫治器数字模型更加高效、也更符合人性化设计，其制成的壳状牙齿矫治器使患者具有最佳的佩戴舒适度。

3)在初始牙列解析时，采用隐马尔可夫模型确定初始牙列模型的牙齿牙位，并基于此对每一颗牙齿进行标号。相较于现有技术中人工编号，实现了自动化标号，效率高速度快，且为自动化设计提供了良好的基础。对牙齿牙位排列的精准计算与标号的确定，为实现单颗牙齿与参考模型中相应牙齿比对的提供了数据基础，再进一步获取牙齿特征参数信息时更加可靠。

4)对数字化矫治方案中的矫治目标牙齿移动量采用有限元算法计算矫治目标牙齿的受力大小和/或力矩大小及方向，判断受力大小和/或力矩大小及方向是否在预设范围内，若否，调整数字化矫治方案，从而使设计的壳状牙齿矫治器数字模型更加符合个体患者。

5)在生成壳状牙齿矫治器数字模型之前，进一步获取医生、患者对数字化牙齿矫治方案的确认，患者可以以远程的方式挑选匹配的医生，向医生咨询自动化牙齿矫治方案及壳状牙齿矫治器的设计方案。经医生确认、患者接受后，即刻取得壳状牙齿矫治器的设计方案，改变了现有的就医模式，就患者而言，极大的缩短了常规就医时间，就医生而言极大地提高工作效率。且医患双方的互动与参与，同时也提高患者对设计的壳状牙齿矫治器的认知度和接受度。

本发明还提供一种壳状牙齿矫治器的制备系统，其原理框图如图11所示，包括：信息采集模块1、壳状牙齿矫治器设计模块2和制备模块3。

信息采集模块1被配置为用于获取患者的初始牙列模型信息，可以是任何形式的电子接收设备；更进一步的，其可以被配置为获取患者的口内数据，根据口内数据进而获得初始牙列模型信息，此时信息采集模块1可以是口内扫描仪，即通过口内扫描的方式获取患者的口内数据。

壳状牙齿矫治器设计模块2被配置为通过信息采集模块1获取患者的初始牙列模型信息，并采用本发明提供的壳状牙齿矫治器的设计方法，设计生成壳状牙齿矫治器数字模型，具体的设计过程，请参考本发明，此处不作赘述。

制备模块3被配置为基于壳状牙齿矫治器数字模型制备壳状牙齿矫治器。

在一些实施方式中，制备模块3可以是3D打印机，制备模块3基于壳状牙齿矫治器数字模型直接一体打印成壳状牙齿矫治器。

在一些实施方式中，制备模块3也可以是热压膜成型的制备方式，例如，基于壳状牙齿矫治器数字模型生成相应的牙颌模型，然后采用传统热压膜制备工艺基于牙颌模型制备相应的壳状牙齿矫治器。

在本发明中，可以采用壳状牙齿矫治器的设计方法，生成生成壳状牙齿矫治器数字模型，从而直接快速生成制备壳状牙齿矫治器。

本发明还提供一种壳状牙齿矫治器的制备方法，其流程图如图12所示，具体包括以下步骤。

S510：获取患者的初始牙列模型信息。

该初始牙列模型信息至少包括牙齿信息、牙弓信息和咬合信息。

S520：将初始牙列模型信息与参考模型的牙列信息进行比对，获取患者的牙列特征信息。

该牙列特征信息至少包括单颗牙齿特征参数信息和牙弓特征参数信息。

S530：根据牙列特征信息，生成当前患者的数字化牙齿矫治方案。

S540：根据数字化牙齿矫治方案，生成壳状牙齿矫治器数字模型。

S550：根据壳状牙齿矫治器数字模型制备壳状牙齿矫治器。

上述步骤S510-S540的具体实施过程请参考本发明的步骤S110-S140，在此不作具体赘述。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。