具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应该理解，这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限定本发明的保护范围。在实际应用中本领域技术人员根据本发明做出的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

为了更好的说明本发明，下方结合附图对本发明进行详细的描述。

实施例1

一种牙科器械的设计方法，具体流程图如图1所示，包括步骤：

S100：获取第一初始牙颌数字模型；

S101：获取所述第一初始牙颌数字模型后牙区颊侧面或舌侧面上设置的数字化阻挡部模型，具体包括获取所述数字化阻挡部的特征信息；其中所述特征信息包括所述数字化阻挡部的尺寸、预设位置及形状；

S102：基于所述第一初始牙颌数字模型和所述数字化阻挡部模型，生成具有数字化阻挡部的一体化牙颌数字模型；

S103：基于所述具有数字化阻挡部的一体化牙颌数字模型设计第一壳状牙科器械，通过步骤S103设计的所述第一壳状牙科器械为具有容纳第一牙列的空腔的壳状，及所述第一壳状牙科器械的后牙区颊侧或舌侧设置有阻挡部。

通过上述方法设计第一壳状牙科器械，使得，设计的第一壳状牙科器械的后牙区颊侧或舌侧具有阻挡部，所述阻挡部至少部分覆盖所述壳状本体上相应后牙区的颊侧或舌侧，用于防止后牙区牙齿远移时颊倾；或牙齿本身具有舌倾的现象而进行相应的矫治，不仅能够调整舌体位置，还具有一定的扩弓效果。

根据北京大学医学出版社出版的《口腔医学导论》第2版第36-38页中对于牙齿的分类进行定义，本实施例中“后牙区”包括前磨牙以及磨牙，以FDI 标记法显示为4-8的牙齿，前牙区FDI标记法显示为1-3的牙齿。

下面对上述各步骤进行详细说明。

在步骤S100中，第一初始牙颌数字模型的获取方式可以采用硅橡胶取口内阴模转化为阳模后扫描的方式或采用口内扫描的方式获取第一初始牙颌数字模型。

为防止后牙区牙齿远移时发生颊倾或舌倾，故，在步骤S101中，获取所述第一初始牙颌数字模型后牙区颊侧面或舌侧面上设置的数字化阻挡部模型之前，还包括获取数字化阻挡部的特征信息，包括阻挡部的尺寸大小及预设位置；具体的：

阻挡部尺寸大小及预设位置是根据模拟第一初始牙颌数字模型的实际牙齿远移情况而确定，在本实施例中，阻挡部尺寸大小及在第一初始牙颌数字模型上的预设位置，能够使得，在第一初始牙颌数字模型后牙区的颊侧或舌侧设置该阻挡部后，模拟第一初始牙颌数字模型后牙远移情况时，该阻挡部与发生颊倾或牙齿本身具有舌倾的现象而进行相应的矫治，不仅能够调整舌体位置，还具有一定的扩弓效果时产生的作用力相反，其中，所述阻挡部与颊肌或舌肌接触作用时产生的作用力足以防止相应牙齿颊倾或舌倾，或者该阻挡部与相应牙齿颊倾或舌倾的作用力相反，且该阻挡部与相应牙齿颊倾或舌倾的产生的作用力足以防止相应牙齿颊倾或舌倾，此种情况下的阻挡部的尺寸大小及所在位置即为所需的阻挡部的尺寸大小及预设位置。

根据阻挡部的尺寸大小模拟生成符合要求的数字化阻挡部模型，然后，在步骤S102中基于第一初始牙颌数字模型和数字化阻挡部模型，生成具有数字化阻挡部的一体化牙颌数字模型。其中，所述数字化阻挡部模型为凸块结构，或凸起结构，设置在牙齿后牙区的颊侧或舌侧，并且所述阻挡部覆盖牙齿后牙区1-5个牙齿的宽度。

在步骤S103中，基于所述具有数字化阻挡部的一体化牙颌数字模型设计第一壳状牙科器械，设计的第一壳状牙科器械的外部形态与具有阻挡部的一体化牙颌数字模型的外部形状相似，所述第一壳状牙科器械能够佩戴在所述一体化牙齿模型上，并且一体化牙齿模型的外表面与第一壳状牙科器械的内表面接触时贴合。

通过上述步骤设计第一壳状牙科器械，如所述阻挡部为防止牙齿颊倾的结构，如图2所示，一种壳状牙科器械1，包括壳状本体101，所述壳状本体 101设置若干容纳牙齿的腔体，所述壳状本体101后牙区的颊侧任意位置处设有一防止相应牙齿颊倾的阻挡部2，所述阻挡部2至少部分覆盖所述壳状本体 101上相应后牙区的颊侧。

患者在佩戴壳状牙科器械时，往往是先将前牙区佩戴在牙齿上后，再佩戴后牙区，此时后牙区因为前牙区的就位会发生变形，并且变形的方向是向外变形，因为外部的应力更容易得到释放，此时磨牙会向颊侧偏移，导致颊倾。本实施例通过在所述壳状本体101后牙区的颊侧任意位置处设计阻挡部2，用于防止牙齿颊倾，阻挡部2设置为至少部分覆盖所述壳状本体101上相应后牙区的颊侧，将阻挡部的作用部位设置为至少部分覆盖所述壳状本体101 上相应后牙区的颊侧，以防止相应后牙区牙齿发生颊侧。

参见图3，在其中一种实施方式中，所述阻挡部2为在壳状本体颊侧向颊肌方向凸出的凸起部201，所述凸起部201与颊肌接触作用时产生的作用力与相应牙齿颊倾的作用力相反，且所述凸起部201与颊肌接触作用时产生的作用力足以防止相应牙齿颊倾。凸起部201防止颊倾的作用机理为：所述凸起部201与颊肌接触相互作用，产生作用力，该作用力与相应牙齿颊倾的作用力相反，防止颊倾，由于所述凸起部设于所述后牙区，而后牙区的牙冠长度较短，所述壳状本体弹性材料在有限空间内形成的立体空泡与颊肌作用，产生的作用力足以防止相应牙齿颊倾。

具体的，所述凸起部向颊肌方向凸出的凸起高度为2-8mm。凸起高度 2-8mm，使得凸起部与颊肌接触，并且能够产生相互作用力，达到防止牙齿颊倾的矫治效果。更具体的，所述凸起部可与颊肌面接触，以使颊肌与凸起部的作用面积较大，具体体现形式为，所述凸起部为光滑过渡的立方体结构。

所述凸起部沿牙体长轴方向，距龈缘处的距离为1-3mm，距牙尖处的距离为0-3mm。若凸起部距离龈缘处的距离太短，则此处的壳状本体包裹牙齿的面积减小，且所述凸起部为一面开口的立体结构，若靠近壳状本体龈缘设计，则凸起部即会在壳状本体在沿着龈缘光滑过渡后，会使得所述立体结构的临近开口处的一面过渡形成另一个开口，当凸起部与颊肌作用时，凸起部由于临近龈缘处有开口容易产生形变，及所述凸起高度与预设的高度相比减小，则其防止颊倾的作用力也相应减小，会削弱凸起部防止颊倾的效果，因此凸起部距离龈缘处设有一定的距离为较优选择。

所述凸起部201中设有填充部，填充部用于进一步支撑所述凸起部，防止凸起部与颊肌相互作用而产生的过度的形变使得凸起部作用力不足，填充部的设置进一步确保了凸起部201与颊肌接触作用时产生的作用力使之足以防止相应牙齿颊倾。

进一步的，所述凸起部201与所述壳状本体101为一体结构或分体结构。

参见图4-5，图5为图4沿A-A方向剖开所述凸起部201，所述凸起部201 与所述壳状本体101为一体结构，一体式的凸起部结构简单，一体式的凸起部结构简单可采用热压的方式或直接3D打印的方式制得。

所述凸起部201与所述壳状本体101为分体结构时，所述凸起部201安装在所述壳状本体上。所述凸起部201可通过现有的螺纹连接、卡接、榫卯连接、磁吸连接或粘贴连接等连接方式安装在所述壳状本体上，对于安装方式，不做限制。相较于一体成型，成型后凸起部的尺寸、位置即固定不变，分体式结构，可以根据需要选择需要尺寸的凸起部、以及安装位置，选择上更具有多样性。

进一步的，所述凸起部201沿牙弓方向在壳状本体101的颊侧覆盖后牙区的宽度为牙齿的个数为1-5颗的宽度。根据后牙远移的情况，凸起部201 的宽度可以是牙齿的个数为1-5颗的宽度，以远移1-2颗牙齿为例，相应的，凸起部201的宽度设置为牙齿的个数为1颗和2颗的宽度，具体的：当所述凸起部201沿牙弓方向在壳状本体101的颊侧覆盖后牙区的宽度为牙齿的个数为1颗的宽度时，凸起部201可以全覆盖单颗牙齿，如全覆盖FDI标记法显示为5(即第二前磨牙)的牙齿，凸起部201宽度为此单颗牙齿的宽度，凸起部201也可以是在相邻的牙齿之间设置，如设置在5-6的牙齿之间，即凸起部201部分覆盖5的牙齿、部分覆盖6(即第一磨牙)的牙齿，宽度为一颗牙宽度；当所述凸起部201沿牙弓方向在壳状本体101的颊侧覆盖后牙区的宽度为牙齿的个数为2-3颗的宽度时，参见图1，所述凸起部201沿牙弓方向在壳状本体101的颊侧覆盖FDI标记法显示为5-7的牙齿，即凸起部201部分覆盖5、7(即第二磨牙)的牙齿和全覆盖6的牙齿，或者也可以是，所述凸起部201沿牙弓方向在壳状本体101的颊侧覆盖FDI标记法显示为6-7的牙齿，即凸起部201全覆盖6、7的牙齿。

在其他实施例中，参见图6，所述凸起部201’设置于舌侧。具体结构与上述设置于颊侧的凸起部结构类似，此处不再展开。

在其他实施例中，参见图7，所述阻挡部2为壳状牙科器械后牙区颊侧的加强部202，所述加强部202与相应牙齿颊倾的作用力相反。

加强部202防止颊倾的作用机理为：所述加强部202与发生颊倾的牙齿接触相互作用，产生作用力，该作用力与相应牙齿颊倾的作用力相反，防止颊倾，并且加强部202由于本身的强度，其产生的作用力足以防止相应牙齿颊倾。

所述加强部202沿牙弓方向在壳状本体的颊侧覆盖后牙区的宽度为牙齿的个数为1-5个的宽度。加强部202宽度设置原理与凸起部201设置原理类似，此处不再详述。

进一步的，加强部202为增厚部202A、加强筋202B或加强件。

参见图8，图8为图7沿C-C处剖视图，所述增厚部202A为单层结构，其层厚为1-5mm。增厚部202A层厚若太厚，患者佩戴的舒适性较差异物感较强且容易断裂，若太薄，其产生的作用力不足以防止相应牙齿颊倾，通过设置层厚为1-5mm，确保其产生的作用力足以防止相应牙齿颊倾，同时，增强佩戴舒适体验感。

当然，在其他实施例中，增厚部202A也可为多层结构时(图中未示出)，总厚为1-5mm，此时多层结构可以为壳状本体整体为多层结构或者需要防止牙齿颊倾的地方设置局部多层的结构，增厚部202A总厚若太厚，患者佩戴的舒适性较差异物感较强且容易断裂，若太薄，其产生的作用力不足以防止相应牙齿颊倾，通过设置总厚为1-5mm，确保其产生的作用力足以防止相应牙齿颊倾，同时，增强佩戴舒适体验感。

参见图9，加强部202为加强筋202B。可以在沿牙体长轴方向，设置若干条加强筋202B，加强筋202B至少部分覆盖所述壳状本体上相应后牙区的颊侧。其中，加强筋202B的设置方向还可以与牙体长轴方向垂直的方向设置，或其设置方向为能够防止牙齿颊倾的任意方向均可。图10为图9沿D-D方向的剖视图，壳状本体101在加强筋202B处厚度有所增加，形成所述加强部。

其中，加强件可设置为若干加强的凸点结构或者其他形式的加强结构，使设有加强件的壳状本体具有足够的防止牙齿发生颊倾的作用力，加强件至少部分覆盖所述壳状本体上相应后牙区的颊侧，壳状本体在加强件处的强度足以防止牙齿颊倾。

所述加强部202与所述壳状本体101为一体结构或分体结构。下面以增厚部202A为例进行说明。

参见图10，图10为图9沿D-D方向剖开所述增厚部202A，所述增厚部 202A与所述壳状本体101为一体结构，一体式的增厚部202A结构简单，制备方法也相对简单。

对于多层的增厚部202A，可以通过多层膜片热压形成增厚部202A，也可通过3D打印一体成型形成增厚部202A。

在其他实施例中，所述增厚部202A与所述壳状本体101也可为分体结构，所述增厚部202A安装在所述壳状本体上。所述增厚部202A可通过现有的螺纹连接、卡接、榫卯连接、磁吸连接或粘贴连接等连接方式安装在所述壳状本体上，对于安装方式，不做限制。相较于一体成型，成型后增厚部202A的尺寸、位置即固定不变，分体式结构，可以根据需要选择需要尺寸的增厚部 202A、以及安装位置，选择上更具有多样性。

加强筋202B或加强件分体或者一体设置与增厚部202A类似，此处不再详述。

或者在其他实施例中，加强部202设置于舌侧，用于防止舌倾，即所述阻挡部2为壳状牙科器械后牙区舌侧的加强部202，所述加强部202与相应牙齿舌倾的作用力相反。此处不再具体展开。

实施例2

基于实施例1，本实施例提供一种牙科矫治系统的设计方法，与实施例一不同的是，还需要设计第二壳状牙科器械，使所述第二壳状牙科器械与所述第一壳状牙科器械配合使用。

本实施例的牙科矫治系统的设计方法的流程图如图11所示，具体包括以下步骤。

S200：获取第一初始牙颌数字模型；

S201：获取所述第一初始牙颌数字模型后牙区颊侧面或舌侧面上设置的数字化阻挡部模型；

具体包括获取所述阻挡部的特征信息；其中所述特征信息包括所述阻挡部的尺寸、预设位置及形状；

S202：基于所述第一初始牙颌数字模型和所述数字化阻挡部模型，生成具有数字化阻挡部的一体化牙颌数字模型；

S203：基于所述具有数字化阻挡部的一体化牙颌数字模型设计第一壳状牙科器械；

以使所述第一壳状牙科器械为具有容纳第一牙列的空腔的壳状，及所述第一壳状牙科器械的后牙区颊侧或舌侧设置有阻挡部；

S204：获取第二初始牙颌数字模型；

S205：根据所述第二初始牙颌数字模型设计第二壳状牙科器械；

通过步骤S105设计的第二壳状牙科器械为具有容纳第二牙列的空腔的壳状；

所述第二壳状牙科器械与所述第一壳状牙科器械配合使用，随着矫治过程的进行，所述阻挡部与颊肌或舌肌接触作用时产生的作用力逐渐减小。

S200-S203的具体过程请参考实施例1中步骤S100-S103，此处不再展开。且S204与S201的方法相似，S205与S203的方法相似。

通过上述方法设计第一壳状牙科器械和第二壳状牙科器械，使得，设计的第一壳状牙科器械的后牙区颊侧或舌侧具有阻挡部，用于防止后牙区牙齿远移时颊倾或牙齿本身具有舌倾的现象而进行相应的矫治，及设计的第二壳状牙科器械与所述第一壳状牙科器械配合使用。

可以设计多套包括第一壳状牙科器械和第二壳状牙科器械的壳状牙科器械套组，不同壳状牙科器械套组应用于不同矫治阶段，随着矫治过程的进行，所述阻挡部与颊肌或舌肌接触作用时产生的作用力逐渐减小。

具体的，阻挡部为凸起部时，可以改变凸起部的凸起高度、尺寸或者是覆盖宽度、使用不同弹性材料、或者是填充部的大小等，来改变凸起部的作用力大小，进一步的，随着矫治过程的进行，所述阻挡部与牙齿的作用力根据矫治需求调整。

当所述阻挡部为凸起部时，所述阻挡部与颊肌或舌肌接触作用时产生的作用力随着矫治过程的进行保持不变、逐渐增大或逐渐减小。具体的，随着矫治过程的进行，所述凸起部的形状设置为保持不变、逐渐增大或逐渐减小。

具体的，可以改变凸起部的凸起高度、尺寸或者是覆盖宽度、使用不同弹性材料、或者是填充部的大小等，来改变凸起部的作用力大小，随着矫治过程的进行，所述阻挡部与牙齿的作用力根据矫治需求调整。具体的，所述凸起部的凸起高度在后牙远移过程中逐渐维持不变，直至矫治过程结束，以维持后牙远移过程中牙齿的倾斜程度；也可以设计为随着矫治过程的进行，所述凸起部的凸起高度逐渐减小，其目的是为了后牙远移时，所述随着后牙远移至目标矫治位置，其发生颊倾或舌倾的程度随之降低，所述凸起部的高度设计为逐渐减小；当然，所述凸起部随着矫治过程的进行也可以设计为：矫治初始阶段，所述凸起部与颊肌或舌肌接触产生的作用力较小，具体实施形式为所述凸起部的凸起高度随着矫治过程的进行逐渐增大，以使患者适应所述矫治器的佩戴，随着矫治过程的进行，所述凸起部的凸起高度逐渐增加，且与颊肌或舌肌作用时产生的作用力，能够足以防止所述后牙远移过程中发生颊倾或舌倾，当后牙远移至矫治目标位置时，所述凸起部的凸起高度逐渐减小，以巩固患者防止其后牙发生颊倾或舌倾，最终达到矫治效果。

当所述阻挡部为加强部时，所述阻挡部与牙齿的作用力随着矫治过程的进行保持不变、逐渐增大或逐渐减小。具体的，所述加强部设计为厚度增加的结构，其中所述加强部的厚度在后牙远移过程中逐渐维持不变，直至矫治过程结束，以维持后牙远移过程中牙齿的倾斜程度；也可以设计为随着矫治过程的进行，所述加强部的厚度逐渐减小，其目的是为了后牙远移时，所述随着后牙远移至目标矫治位置，其发生颊倾或舌倾的程度随之降低，所述加强部的厚度设计为逐渐减小；当然，所述加强部随着矫治过程的进行也可以设计为：矫治初始阶段，所述加强部与牙齿颊倾或舌倾时产生的作用力相反，矫治初始阶段加强部的厚度较小，随着矫治过程的进行所述加强部的厚度逐渐增大，以使患者适应所述矫治器的佩戴，随着矫治过程的进行，所述加强部的厚度逐渐增加，且与牙齿颊倾或舌倾时产生的作用力，能够足以防止所述后牙远移过程中发生颊倾或舌倾，当后牙远移至矫治目标位置时，所述加强部的厚度逐渐减小，以巩固患者防止其后牙发生颊倾或舌倾，最终达到矫治效果。当然所述加强部设置加强筋或加强件的设计方法相似，在此不再赘述。另外，还可以改变增厚部单层或者多层的层厚、改变加强筋或加强件的尺寸、使用不同的弹性材料等，来改变加强部的作用力大小。

参见图12A，第一壳状本体为实施例1设计的所述的壳状牙科器械1A，防止颊倾，可以用于上颌或下颌，第二壳状本体为一般的壳状牙科器械3A，所述第二壳状本体设置若干容纳牙齿的第二腔体，所述第二壳状牙科器械3A 与所述第一壳状牙科器械1A配合使用。图12A中，第一壳状牙科器械1A用于上颌，第二壳状本体3A用于下颌；当然，在其他实施例中，防止颊倾的第一壳状本体1A可用于下颌，第二壳状牙科器械3A用于上颌。

在另一实施例中，参见图12B，第一壳状本体为实施例1所述的壳状牙科器械1B，防止舌倾，用于下颌，所述第二壳状本体设置若干容纳牙齿的第二腔体，应用于上颌，所述第二壳状牙科器械3B与所述第一壳状牙科器械 1B配合使用。

实施例3

基于实施例2，本实施例提供一种牙科矫治系统的设计方法，与实施例2 不同的是，设计的第二壳状牙科器械后牙区颊侧面上还设计有阻挡部。具体的，参见图13，包括如下步骤：

S300：获取第一初始牙颌数字模型；

S301：获取所述第一初始牙颌数字模型后牙区颊侧面或舌侧面上设置的数字化阻挡部模型；

具体包括获取所述阻挡部的特征信息；其中所述特征信息包括所述阻挡部的尺寸、预设位置及形状；

S302：基于所述第一初始牙颌数字模型和所述数字化阻挡部模型，生成具有数字化阻挡部的一体化牙颌数字模型；

S303：基于所述具有数字化阻挡部的一体化牙颌数字模型设计第一壳状牙科器械；

以使所述第一壳状牙科器械为具有容纳第一牙列的空腔的壳状，及所述第一壳状牙科器械的后牙区颊侧或舌侧设置有阻挡部；

S304：获取第二初始牙颌数字模型；

S305：获取所述第二初始牙颌数字模型后牙区颊侧面上设置的数字化阻挡部模型；具体包括获取所述数字化阻挡部的特征信息；其中所述特征信息包括所述数字化阻挡部的尺寸、预设位置及形状；

S306：基于所述第二初始牙颌数字模型和所述数字化阻挡部模型，生成具有阻挡部的第二整体牙颌数字模型；

设计的所述第二整体牙颌数字模型后牙区颊侧面上还设有数字化阻挡部模型；

S307：基于所述具有数字化阻挡部的第二整体牙颌数字模型设计第二壳状牙科器械；

步骤S307设计的所述第二壳状牙科器械为具有容纳第二牙列的空腔的壳状，所述第二壳状牙科器械的后牙区颊侧设置有阻挡部；所述第二壳状牙科器械与所述第一壳状牙科器械配合使用。

可以设计多套包括第一壳状牙科器械和第二壳状牙科器械的壳状牙科器械套组，不同壳状牙科器械套组应用于不同矫治阶段，随着矫治过程的进行，所述阻挡部与牙齿的作用力根据矫治需求调整。当所述阻挡部为凸起部时，所述阻挡部与颊肌或舌肌接触作用时产生的作用力随着矫治过程的进行保持不变、逐渐增大或逐渐减小。当所述阻挡部为加强部时，所述阻挡部与牙齿的作用力随着矫治过程的进行保持不变、逐渐增大或逐渐减小。

在另一实施例中，参见图12C，第一壳状本体为实施例1所述的壳状牙科器械1C，防止颊倾，可用于上颌或下颌，第二壳状本体也为实施例1所述的壳状牙科器械4C，防止颊倾，所述第二壳状牙科器械4C与所述第一壳状牙科器械1C配合使用，即上下颌均佩戴具有在颊侧设有阻挡部的壳状牙科器械。

实施例4

一种牙科器械的制备方法，采用3D直接打印的方法或热压的方法制备如实施例1-3任一所述的牙科器械的设计方法设计出的牙科器械。

本实施例提供两种制备方式，一种制备方式是：采用增材制造技术进行壳状牙科器械的制备，即采用3D打印技术将获得的符合要求的壳状牙科器械有限元数字模型后直接打印成壳状牙科器械，该3D打印技术可以是SLA(立体光固化成型)或DLP(数字光投影)。

另一种制备方式是：采用压膜方法制备壳状牙科器械。即首先通过3D打印技术将符合要求的数字化牙颌模型有限元数字模型直接打印出来，之后在打印好的3D牙颌模型上进行加热压膜操作，再对压好膜的壳状牙科器械进行切割、抛光清洗、消毒等步骤，最终制得壳状牙科器械。

通过本实施例的制备方法使制作的牙科器械更加符合矫治设计的最优方案，增加患者矫治的精准性。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。