壳状牙科器械、壳状牙科矫治器套组及牙科矫治系统的制作方法

1.本实用新型属于牙齿矫治技术领域，更确切地说涉及无托槽隐形矫治技术领域，尤其指一种壳状牙科器械、壳状牙科矫治器套组及牙科矫治系统。


背景技术：

2.扩弓治疗是牙弓宽度不调的常见矫治方法，常见的扩弓方法有固定扩弓器扩弓，四眼簧扩弓，骑士弓扩弓，种植钉辅助扩弓，外科手术辅助扩弓等。隐形矫治器也有一定的扩弓能力，以往有研究显示将螺旋扩弓簧结合隐形矫治器进行扩弓，也取得了不错的疗效。然而，以上矫治方式大都为固定矫治采用的方式，这种方式不仅对患者口腔的损伤较大，还使患者的体验感和舒适感较差。另外，在进行上述矫治过程操作时，需要在患者使用时将扳手伸进口内装置小孔内进行扩弓操作，这大大增加了患者扩弓的不便，也容易在操作时小扳手掉入口内造成呼吸道阻塞等风险。
3.隐形牙齿矫治器由于其佩戴舒适可摘戴，并且美观，被越来越多的人选择，常规的隐形牙齿矫治器扩弓时，会在上颌的壳状矫治器上设计一个扩弓施力部，佩戴时，通过扩弓施力部产生弹性形变后恢复原有形状时施加在牙齿上的反作用力进行扩弓。但是，这种扩弓力度无法达到矫治需求，扩弓效果差，磨牙要依次前后扩弓，使得扩弓周期延长。为了增强扩弓力，现有技术当中会增大扩弓施力部的尺寸，例如专利文献cn211156373u一种上颌扩弓牙套。但是，这个隐形扩弓牙套较大的尺寸会让患者产生较强的异物感，使患者的佩戴舒适性大大的降低。
4.因此，本技术针提供了一种新的解决方案以避免现有技术中存在的上述问题。


技术实现要素：

5.本实用新型解决的技术问题是克服现有技术存在的缺陷，提供了一种新型的具有扩弓功能的壳状牙科器械、壳状牙科矫治器套组及牙科矫治系统。
6.为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
7.一种壳状牙科器械，包括设有多个牙齿收纳腔的壳状本体，所述壳状本体设有使牙弓扩张或收缩的上腭弓，所述上腭弓还设有增强所述上腭弓扩张力或收缩力的加强部，所述加强部为垂直于所述上腭弓表面在所述上腭弓上凸起的一个或多个加强脊，佩戴时，所述加强脊具有将力均匀分布在所述上腭弓上的应力分散结构。所述应力分散结构在确保上腭弓的扩张力或收缩力的前提下，避免了所述上腭弓在形变时发生的应力集中问题，使得施力系统在保证了矫治舒适度的同时给牙齿或牙弓提供矫治期望的力。
8.作为优选，所述应力分散结构为所述加强脊的脊高从邻近牙龈一端到所述上腭弓中线增大的结构。
9.作为优选，所述增大为至少部分连续的增大。
10.作为优选，所述加强脊的脊高在约0mm和3mm之间变化。
11.作为优选，所述脊高的高度关于牙弓中线对称设置。
12.作为优选，所述脊高的高度关于牙弓中线对称设置时，对牙弓两侧的扩张力或收缩力相等。
13.作为优选，所述脊高的高度关于牙弓中线不对称设置。
14.作为优选，所述脊高的高度关于牙弓中线不对称设置时，对牙弓两侧的扩张力或收缩力相等或不相等。
15.作为优选，所述加强脊在矢状面上的截面形状为椭圆形、半圆形、多边形中的一种或上述形状的组合中的一种。
16.作为优选，所述上腭弓的宽度约为5mm和15mm之间。
17.作为优选，佩戴时，所述上腭弓的弧度与上腭的弯曲弧度基本吻合。
18.作为优选，后牙区的所述牙齿收纳腔的舌侧面和/或颊侧面至少部分包覆牙龈。
19.作为优选，所述上腭弓包括腭侧面和舌侧面，佩戴时，所述腭侧面与上腭的距离在约0mm-2mm之间。
20.作为优选，所述上腭弓的所述腭侧面设有辅助所述上腭弓横向扩张的辅助施力部。
21.作为优选，佩戴时，所述辅助施力部与上腭接触，所述辅助施力部挤压所述上腭受到的反作用力通过所述上腭弓作用到后牙区的牙齿上和/或部分牙龈上。
22.作为优选，所述上腭弓与所述壳状本体为一体结构或分体结构。
23.作为优选，所述上腭弓与所述壳状本体一体结构时，所述上腭弓的两端分别与所述壳状本体左右两侧后牙区舌侧的龈缘处或邻近龈缘处相连接设置。
24.作为优选，所述上腭弓与所述壳状本体分体结构时，所述上腭弓以可拆卸的方式连接在所述壳状本体后牙区的舌侧面上。
25.作为优选，可拆卸方式为球接或卡接中的一种。
26.作为优选，所述上腭弓与所述壳状本体分体结构时，所述上腭弓的弹性模量大于所述壳状本体的弹性模量。
27.作为优选，所述加强部与所述上腭弓为一体结构或分体结构。
28.作为优选，所述加强部与所述上腭弓为一体结构时，所述加强部由所述上腭弓向下颌方向凸起形成。
29.作为优选，所述加强部为与所述上腭弓为分体结构时，所述加强部可通过粘接、铆接、焊接中的任意一种方式固定在所述壳状本体上。
30.作为优选，所述上腭弓至少部分为多层结构。
31.作为优选，所述加强部设置于所述多层结构最靠近舌方的一层的表面。
32.作为优选，所述多层结构的每一层均向舌侧向凸起形成加强部。
33.作为优选，所述多层结构的相邻两层之间设有加强丝。
34.作为优选，所述上腭弓和/或牙齿收纳腔还设有颊舌侧方向扩张或收缩的磁体，所述磁体的磁极相同或相反。
35.一种壳状牙科矫治器套组，包括用于上颌的第一壳状本体和用于下颌的第二壳状本体，所述第一壳状本体为如上述中任一项所述的壳状牙科器械，所述第二壳状本体设有多个牙齿收纳腔，所述第一壳状本体和所述第二壳状本体配合使用。
36.一种牙科矫治系统，包括多组壳状牙科器械套组，所述多组牙科器械套组包括至
少一组如上述中所述的牙科器械套组，所述多组牙科器械套组具有使牙齿从初始位置逐渐重新定位至目标矫治位置的几何形状。
37.作为优选，所述壳状牙科器械套组中的上腭弓还设有增强所述上腭弓扩张或收缩的加强部。
38.作为优选，所述加强部为所述上腭弓在矢状方向上凸起的一个或多个加强脊，所述加强脊的脊高根据不同的矫治方案变化。
39.作为优选，随着矫治过程的进行，不同壳状牙科器械套组中的加强脊的脊高的最大高度逐渐减小。
40.通过本实用新型提供的壳状牙科器械、壳状牙科矫治器套组及牙科矫治系统，能够带来的有益效果如下：
41.通过在所述壳状本体的上腭弓上设置的具有应力分散结构的加强部，使得在确保上腭弓的扩张力或收缩力的前提下，将应力均匀地分布在上腭弓上，避免了矫治过程中上腭弓出现的应力集中发生断裂或挤压上腭的问题。同时，所述加强部的设置使得上腭弓能够以较小的尺寸达到预期的矫治力度，确保了患者摘戴方便和佩戴舒适，还能够具有相应的矫治效果。牙科器械套组包括上颌牙齿矫治器和下颌矫治器，分别容纳上颌牙齿和下颌牙齿，能够对上下颌牙齿同时进行矫治。牙科矫治系统包括一系列的牙科器械套组，不仅能够对牙齿弓形进行调整，同时还能够对牙齿进行矫治，使得牙齿由初始位置向目标位置移动。
附图说明
42.下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
43.图1为本实用新型壳状牙科器械的一种实施方式的示意图；
44.图2为图1沿a-a方向的剖视示意图；
45.图3a为本实用新型壳状牙科器械的另一种实施方式的示意图；
46.图3b为本实用新型壳状牙科器械的另一种实施方式的示意图；
47.图3c为本实用新型壳状牙科器械的另一种实施方式的示意图；
48.图4为本实用新型壳状牙科器械的另一种实施方式的示意图；
49.图5为本实用新型壳状牙科器械的另一种实施方式的示意图；
50.图6为本实用新型壳状牙科器械的另一种实施方式的示意图；
51.图7为本实用新型壳状牙科器械的另一种实施方式的示意图；
52.图8为本实用新型壳状牙科器械的另一种实施方式的横截面示意图。
具体实施方式
53.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本实用新型的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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。
54.请参阅图1和图2所示，本实用新型包括壳状牙科器械，其中，所述壳状牙科器械包
括设有多个牙齿收纳腔的壳状本体1，所述牙齿收纳腔至少包裹患者的前磨牙以及磨牙，根据fdi标记法显示为4-8的牙齿。所述壳状本体1设有使牙弓横向扩张或收缩的上腭弓2，所述上腭弓2还设有增强所述上腭弓2扩张力或收缩力的加强部3，所述加强部3为垂直于所述上腭弓2表面在所述上腭弓2上凸起的一个或多个加强脊，佩戴时，所述加强脊具有将力均匀分布在所述上腭弓2上的应力分散结构。优选地，所述加强部3设计在上腭弓2的舌侧面上，提高患者佩戴时的舒适度。
55.在一些实施例中，所述应力分散结构为所述加强脊的脊高从邻近牙龈一端到所述上腭弓中线增大的结构，加强部3可为一条或者多条加强脊。所述增大可设计为如图3a所示的一条加强脊从邻近牙龈一端到上腭弓2中线逐渐连续增大，脊高的最高位置位于上腭弓中线处，患者佩戴壳状牙科器械时，所述上腭弓中线与牙弓中线重合；所述增大也可以是部分连续增大，如图3b中上腭弓2及加强部3的简单轮廓线所示，所述加强部3可由多条加强脊构成，每一条加强脊有至少部分的脊高是从邻近牙龈一端向靠近上腭弓中线处连续增大的。
56.在一些实施例中，参考图4所示，所述壳状牙科器械的扩弓原理根据患者实际上颚或牙弓宽度l，根据有限元分析软件设计的上腭弓2的扩弓宽度为l1，l1大于l。图4中虚线为患者的上腭和/或牙弓简单轮廓线示意图，实线为根据矫治需求设计的上腭弓2的简单轮廓线示意图。将壳状牙科器械戴入口腔中时，上腭弓2两侧受到压缩产生形变，利用上腭弓2恢复其原有形状所释放的弹性势能，向牙弓和/或部分牙龈施加作用力f从而达到扩弓的目的。同样地，在需要缩小牙弓时，上腭弓2设计为宽度小于患者上腭或牙弓的宽度，将壳状牙科器械戴入口腔中时，上腭弓2两侧受到拉伸产生形变，利用上腭弓2恢复其原有形状所释放的弹性势能达到缩小牙弓的目的。
57.在一些实施例中，参考图1-图5所示，加强脊的脊高h(x)设计为使壳状牙科器械在佩戴均匀地分布的分布在加强脊上的高度。优选地，在有限元分析软件中根据加强脊每处应力基本相等的条件设计加强脊向舌侧向(图2中x轴的方向)凸起不同的高度并保持加强脊的宽度b保持不变。脊高的高度可以关于牙弓中线对称设计，使得牙弓两侧受到相等扩张或收缩力度，力度大小2-5n之间，施加的力度可以是指力的水平方向向外或向内的分量，或者是一部分通过牙齿收纳腔作用于牙齿上的水平方向和/或垂直方向的分量的力。所述脊高的高度也可以关于牙弓中线不对称设置，例如图3c中所示，所述使得牙弓两侧受到相等或不相等扩张或收缩力度，力度大小2-5n之间。不相等扩张或收缩力度可通过调整脊高的高度、上腭弓3位移量、上腭弓3的设置方式等其中的一个或多个条件进行设计，例如上腭弓3设置为与上腭接触且相互作用时，上腭施加在上腭弓3上的力使上腭弓3作用在两侧牙齿上的扩张力度不相等。通常可使用材料力学或弹性力学的原理来计算应力或脊高，例如可使用利用材料力学的原理推导出来的脊高与应力的公式
58.在一些实施例中，根据矫治需求和考虑到患者在佩戴过程中的舒适度脊高的高度大小可设计在约0mm和3mm之间变化，脊高的高度最大值hmax可以设计在牙弓中线p-p’附近，所述牙弓中线p-p’与上腭弓中线基本重合，使加强脊的脊高形成从牙弓中线区域逐渐向两侧牙齿方向降低均匀变化的应力分散结构。或者，根据不同的患者牙弓情况或不同的矫治需求加强脊的脊高也可以部根据牙弓中线对称设计。设计均匀变化的脊高的好处在
于，在确保了矫治力度的前提下，避免了矫治过程中上腭弓2由于挤压形变产生的应力集中问题。根据材料力学或弹性力学的原理，避免了应力集中会发生上腭弓2断裂或局部上腭弓2挤压上腭使患者舒适度降低等问题。
59.在一些实施例中，可根据不同的矫治需求需要的扩张或收缩力度设计一条或多条加强脊，最靠近前牙区的加强脊可设计为比远离前牙区的加强脊高度更低和/或宽度更小的结构，例如图1中，加强脊3c的高度和/或宽度低于加强脊3b，加强脊3b的高度和/或宽度低于加强脊3a，这样设计的目的可以减少患者的舌头与加强部3接触过程中的不适感。
60.在一些实施例中，参考图6所示，加强脊在矢状面上的截面形状为椭圆形、半圆形、多边形中的一种或上述形状的组合中的一种。不同截面形状的加强脊可带来不同的矫治力度，同样地，也会使患者佩戴过程中的舒适度不同。设计过程中可综合考虑矫治力度和舒适度这两个因素设计不同结构的加强脊。
61.在一些实施例中，所述壳状牙科器械在带入患者口腔内时，所述上腭弓2的弧度与上腭的弯曲弧度基本吻合，上腭弓2的在矢状轴上宽度约为5mm和15mm之间，使上腭弓2能够以较小的尺寸达到较大的扩张或收缩力度，在保证达到扩张牙弓或缩小牙弓的矫治要求下，减少上腭弓2在患者口腔里的异物感。
62.在一些实施例中，后牙区的所述牙齿收纳腔的舌侧面和/或颊侧面至少部分包覆牙龈。本实用新型里所说的上腭弓2的扩张力或收缩力是指用于移动牙弓、颌骨位置或诱发骨组织改建从而刺激颌骨生长发育的矫治力，与上腭弓2连接设置的多个牙齿收纳腔和/或后牙区的其他牙齿收纳腔包裹牙龈可以使上腭弓2的扩张力或收缩力部分作用在牙龈上，直接能够诱发骨组织改建从而刺激颌骨生长发育，与将矫治力作用于牙冠，通过牙冠的移动刺激牙槽骨改建相比，本技术中的牙齿收纳腔的舌侧面和/或颊侧面至少部分包覆牙龈，矫治力对牙冠与牙槽骨同时施加作用力，从而大大提高矫治效率，达到更好的扩弓/缩弓的治疗效果。
63.在一些实施例中，所述上腭弓2的腭侧面可被设计为与上腭之间存在一定的距离，尤其是对应腭中线骨缝的腭侧面区域，距离大小在约0mm-2mm之间。或者所述上腭弓2的腭侧面可被设计为与上腭基本贴合的匹配结构，这里的匹配结构具体是之上腭弓2的腭侧面与患者上腭的解剖结构(凹槽、脊、谷等)匹配的结构，在这种情况下，上腭施加在上腭弓2上的反作用力也能够施加一定的扩弓力度。
64.在一些实施例中，参见图7所示，所述上腭弓2的所述腭侧面22设有辅助所述上腭弓2横向扩张的辅助施力部4。佩戴时，所述辅助施力部4与上腭接触，所述辅助施力部4靠近上腭的表面可被设计为与上腭基本贴合的匹配结构，这里的匹配结构具体是之上腭弓2的腭侧面与患者上腭的解剖结构(凹槽、脊、谷等)匹配的结构，在这种情况下，所述辅助施力部4挤压所述上腭受到的反作用力通过所述上腭弓2作用到后牙区的牙齿上和/或部分牙龈上实现扩弓的作用。
65.在一些实施例中，所述上腭弓2与所述壳状本体1为一体结构或分体结构。所述上腭弓2与所述壳状本体1一体结构时，所述上腭弓2的两端分别与所述壳状本体1左右两侧后牙区舌侧的龈缘处或邻近龈缘处相连接设置。生产加工时，可以使用热压膜技术制造，生产工艺简单适合大规模生产。当所述上腭弓2与所述壳状本体1分体结构时，所述上腭弓2以可拆卸的方式连接在所述壳状本体1后牙区的舌侧面上，可拆卸方式为球接或卡接中的一种。
参见图8所示，所述上腭弓的两侧可设置球座21，其与壳状本体1的牙齿收纳腔的舌侧面/颊侧面的开口通道11附接在一起，所述开口通道11可允许所述上腭弓接合或移除所述壳状本体1。所述开口通道11的宽度d小于等于所述球座21的宽度d，所述壳状本体1设计为弹性材料，球座21可以进一步地打开开口通道11，从而扩张开口通道11的宽度d，球座21进到开口通道11达到附接位置，开口通道11恢复其原有宽度使上腭弓在使用过程中不会从壳状本体1上脱落。可代替的，所述球座除了圆形或椭圆形外，可设置为三角形、正方形、矩形或其他多边形结构。所述上腭弓2与所述壳状本体1分体结构时，所述上腭弓2的弹性模量大于所述壳状本体1的弹性模量。所述上腭弓2可由聚合物(例如丙烯酸、热塑性材料、热固性材料等)和/或金属材料形成。
66.在一些实施例中，所述加强部设置与上腭弓的舌侧面21，所述加强部3与所述上腭弓2可设置为一体结构或分体结构。所述加强部3与所述上腭弓2为一体结构时，所述加强部3由所述上腭弓2向舌侧向凸起形成。所述加强部3为与所述上腭弓2为分体结构时，所述加强部3可通过粘接、铆接、焊接中的任意一种方式固定在所述壳状本体1上。
67.在一些实施例中，所述上腭弓2至少部分为多层结构，多层结构的设计可以增大上腭弓2的抗弯系数，从而能增大上腭弓2佩戴时释放的弹性势能，增大矫治力度。所述加强部3可设置于所述多层结构最靠近舌方的一层的表面，或者是所述多层结构的每一层均向舌侧向凸起形成加强部3。
68.在一些实施例中，所述多层结构的相邻两层之间设有加强丝。所述加强丝可以是符合口腔医学标准的矫治弓丝，弓丝的设置可以增大上腭弓2的整体刚度和/或抗弯系数从而加强了上腭弓2的扩张力或收缩力，所述上腭弓2和/或牙齿收纳腔还设有颊舌侧方向扩张或收缩的磁体，所述磁体的磁极相同或相反，磁体可以直接粘贴在牙齿收纳腔的外表面，或者直接粘贴在牙齿收纳腔的内表面上，磁体直接将矫治力作用与牙齿表面上。
69.在很多实施例中，可以使用任何合适的扫描仪对患者的牙弓(包括上腭、牙齿和至少一部分牙龈)进行数字扫描，根据生成的数字化牙弓模型设计矫治方案，所述矫治方案包括本技术中的牙科矫治系统，根据矫治方案分配矫治步骤，针对每一步的矫治需求设计壳状牙科器械，其中至少一个步骤包括本技术中的牙科器械套组。所述牙科器械套组包括第一壳状本体1和第二壳状本体1。所述第一壳状本体1为本技术中上述任意一种所述壳状牙科器械，所述第二壳状本体1的壳状本体1设置有若干容纳下颌牙齿的腔体。所述第一壳状本体1的上腭弓2上设置的加强脊可根据合适的有限元分析软件设置不同的脊高。这样子的设计可以减少患者的诊疗次数，使患者自己就能够根据矫治步骤佩戴矫治器。
70.本技术中的牙科矫治系统，包括多组牙科器械套组，每组牙科器械套组可佩戴0.5天－14天，所述多组牙科器械套组包括至少一组本技术实施例中所述牙科器械套组，且具有使牙齿从初始位置逐渐重新定位至目标矫治位置的几何形状，实现在弓形调整的同时进行牙齿矫治。
71.在一些实施例中，所述牙科矫治系统包括应用于第一矫治阶段的第一牙科器械套组和应用于第二矫治阶段的第二牙科器械套组，所述第二矫治阶段在时间上位于所述第一矫治阶段之后。
72.具体的，所述第二牙科器械套组的用于容纳下颌牙齿的壳状本体1与所述第一牙科器械套组的用于容纳下颌牙齿的壳状本体1的几何形状不同，以使下颌牙齿逐渐定位到
所述第二矫治阶段所要达到的目标矫治位置，实现矫治效果。
73.所述第二牙科器械套组的用于容纳上颌牙齿的壳状本体1与所述第一牙科器械套组的用于容纳上颌牙齿的壳状本体1的几何形状不同，以使上颌牙齿逐渐定位到所述第二矫治阶段所要达到的目标矫治位置。且所述第二牙科器械套组的用于容纳上颌牙齿的壳状本体1所连接的上腭弓2的弯曲弧度与所述第一牙科器械套组的用于容纳上颌牙齿的壳状本体1所连接的上腭弓2的弯曲弧度不同，其弯曲弧度随着矫治需求进行调整。
74.以图1所示的所述第一壳状本体1为例，当需要通过所述第一矫治阶段和所述第二矫治阶段达到扩弓的效果，应用于所述第二矫治过程的所述第一壳状本体1的所述第一上腭弓2的弯曲弧度大于应用于所述第一矫治过程的所述第一上腭弓2的弯曲弧度。
75.当需要通过所述第一矫治阶段和所述第二矫治阶段达到缩弓的效果，应用于所述第二矫治过程的所述第一壳状本体1的所述第一上腭弓2的弯曲弧度小于应用于所述第一矫治过程的所述第一上腭弓2的弯曲弧度。
76.本实用新型一些实施例中，所述牙科器械套组中的上腭弓2还设有增强所述上腭弓2扩张或收缩的加强部3，所述加强部3为向舌侧向凸起的一个或多个加强脊，随着矫治过程的进行，不同牙科器械套组中的加强脊的脊高逐渐减小，随着矫治过程的进行，扩弓或缩弓达到一定程度时，仅需要对扩弓或缩弓的结果进行状态维持即可，因此可根据矫治过程的需要进行加强脊脊高的调整。
77.应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。