包括可弯曲翼片和弧形构件的可移除牙科器具的制作方法

1.本公开涉及基于聚合物的可移除牙科器具诸如对准托盘。


背景技术：

2.正畸领域涉及重新定位患者的牙齿以改善功能和美学外观。正畸装置和治疗方法通常涉及施加力，以将牙齿移动到适当的咬合构造或咬合。作为一个示例，正畸治疗涉及使用被称为托槽的开槽器具，该开槽器具固定到患者的前牙、尖牙和双尖牙。弓丝通常安置在每个托槽的狭槽中并且用作轨道来引导牙齿移动到期望的取向。弓丝的端部通常接收在固定到患者的臼齿的被称作颊面管的器具中。此类牙科器具保持在患者口中，并且由正畸医生定期调节以检查该过程并保持对牙齿的适当力水平，直至实现正确对准。
3.正畸治疗还可涉及使用基于聚合物的牙齿对准托盘诸如透明托盘矫治器(cta)。例如，使用cta的正畸治疗包括形成具有联接一颗或多颗牙齿的壳体的托盘。每个壳体被构造成处于从牙齿的初始位置(例如错位咬合位置)变形的位置。cta的相应壳体的变形位置朝向牙齿的期望位置向相应牙齿施加力，该期望位置是在初始位置与由正畸治疗产生的最终位置之间的中间位置。


技术实现要素：

4.本公开的一个或多个实施例的细节在附图和以下描述中进行阐述。从说明书和附图、以及从权利要求书中，本公开的其他特征、目标和优点将显而易见。
附图说明
5.图1a至图1e示出示例性可移除牙科器具的颊侧视图、斜视图和近中横剖视图，该可移除牙科器具包括壳体和可弯曲翼片，该可弯曲翼片包括被构造成向患者的牙齿施加力的弧形构件；
6.图2a和图2b是示出包括具有螺旋构造的可弯曲翼片的示例性可移除牙科器具的概念图；
7.图3a至图3c是示出示例性可移除牙科器具的概念图，该示例性可移除牙科器具包括翼片和在该翼片的相对两端上的一对弹簧波纹管；
8.图4a至图4c是示出示例性可移除牙科器具的概念图，该可移除牙科器具包括可弯曲翼片和包括在与器具主体的表面相切的平面中的跳线的桥接件；
9.图5a和图5b是示出示例性可移除牙科器具的概念图，该可移除牙科器具包括从开槽铰链轴延伸的可弯曲翼片和在与器具主体的表面相切的平面中桥接翼片边界区域的与该铰链轴相对的多个跳线；
10.图6a和图6b是示出示例性可移除牙科器具的概念图，该可移除牙科器具包括从围绕整个翼片边界区域延伸的弹簧波纹管延伸的可弯曲翼片；
11.图7a和图7b是示出示例性可移除牙科器具的概念图，该可移除牙科器具包括可弯
曲翼片和桥接翼片边界区域的多个跳线；
12.图8a和图8b是示出示例性可移除牙科器具的概念图，该可移除牙科器具包括可弯曲翼片和围绕整个翼片边界区域延伸的连续弹簧波纹管；
13.图9是示出示例性计算机环境的框图，在该示例性计算机环境中，诊所和制造设施在整个牙科器具制造过程中传送信息；
14.图10是示出生成数字牙科解剖结构数据的示例性过程的流程图；
15.图11是示出经由网络连接到制造设施以生成数字牙科解剖结构数据的客户端计算装置的示例的框图；
16.图12是示出用于构造可移除牙科器具的示例性计算机辅助制造系统的框图；
17.图13是示出在制造设施处开展的用于构造一组可移除牙科器具的过程的流程图；并且
18.图14是示出使用一组有序的可移除牙科器具进行的治疗的逐次迭代的流程图。
具体实施方式
19.本公开描述了可移除牙科器具，该可移除牙科器具包括与器具主体一体形成的至少一个翼片和设置在壳体和相应翼片之间的相应翼片边界区域中的至少一个桥接件，该至少一个桥接件可以是弧形构件。该翼片可形成为从铰链轴延伸。用可移除牙科器具的正畸治疗包括使用至少一个翼片和翼片边界区域中的至少一个桥接件，以允许更好地控制施加到患者牙齿上的力矢量。当可移除牙科器具被患者佩戴时，翼片和桥接件向牙齿施加力，以引起牙齿朝向期望位置移动。例如，翼片的静止位置可内凸到由牙齿的期望位置限定的空间中。壳体可以包括表面，该表面限定位于壳体内部并且被成形为在期望位置接纳牙齿的空隙。在使用可移除牙科器具时，翼片和桥接件被牙齿移位到变形位置以产生力，而周围的壳体保持基本上未变形。变形的翼片和桥接件将力施加到牙齿的与空隙相背对的一侧，以引起牙齿朝向空隙移动。以这种方式，包括翼片和桥接件以及任选的铰链的可移除牙科器具可被构造成将变形集中在翼片、铰链轴或桥接件中的至少一者中。
20.通过将变形集中在翼片、铰链轴或桥接件中的至少一者中，壳体可保持与牙齿更高度地接合。例如，当可移除牙科器具处于变形状态(例如，被患者佩戴)时，与不具有翼片的可移除牙科器具相比，壳体可具有与相应牙齿的更多接触点、在相应牙齿上的更大接触表面积等。以这种方式，可移除牙科器具可改善牙齿在壳体中的接合，将变形集中在翼片和桥接件中，或两者。通过将力产生构件(例如，翼片和桥接件)和接合构件(例如，壳体)分开，可移除牙科器具允许更大程度地控制施加到患者牙齿上的力。相比之下，对于不包括至少一个翼片和桥接件或其他类似特征部的可移除牙科器具，器具主体既与相应牙齿接合，并且也在正畸治疗过程中产生移动牙齿所需的力。牙齿的接合程度(例如，壳体/牙齿接触的数量和位置)影响对施加到牙齿的力的控制。
21.翼片和桥接件被构造成控制施加到相应牙齿上的力的量值、方向和表现长度。例如，翼片和/或桥接件的位置、形状和尺寸中的至少一者可在相应牙齿上产生期望的力矢量。该力矢量可以一定的方向和量值施加到牙齿，在没有翼片和桥接件的情况下不可能以该方向或量值施加到牙齿。与依赖于器具的壳体的变形来表现力的可移除牙科器具相比，翼片和桥接件还允许在更大的距离上表现力。例如，翼片的静止位置可以延伸到在牙齿的
期望位置由牙齿限定的空间中，使得当牙齿移动到被成形为在期望位置接纳牙齿的空隙中时，翼片继续表现足以引起齿槽骨重塑的力。牙齿的移动导致翼片和/或桥接件的弯矩部分松弛。一些残余应力可保持在翼片和/或桥接件中，以确保在整个表现范围内的正向力水平。以这种方式，可移除牙科器具可改善对力矢量方向、量值或表现长度中的至少一者的控制，以与其他正畸治疗相比实现下列各项中的至少一项：在不具有翼片的情况下可能无法实现的期望的牙齿移动、在缩短的治疗时间内的期望的牙齿移动、在一组可移除牙齿器具中具有较少可移除牙科器具进展的期望的牙齿移动等。
22.在一些示例中，例如，与不具有翼片和桥接件(例如，弧形构件)的可移除牙科器具相比，一组有序的可移除牙科器具中的每个可移除牙科器具可导致更大的挤压，这是由于器具的净形状(例如，托盘和单独空腔中的至少一些单独空腔的弧形形状)在每个治疗阶段的过程中保持相对恒定。因为翼片和桥接件可产生与个体牙齿隔离的力致动器，所以仅器具的这些聚焦部分(翼片和/或桥接件)需要变形以便将定向力施加到牙齿。因此，器具的所有其他部分可被制成相当刚性的，从而提供用于牙齿移动的导槽以及在不期望移动的地方提供支撑以抵抗变形。单个可移除牙科器具可实现的挤压量可受到每个牙齿接纳空隙的深度和每个可弯曲翼片可能的弯曲的弹性极限的限制。例如，挤压量可大于0.25毫米(mm)的牙冠移动，诸如大于0.5mm的牙冠移动或大于1mm的牙冠移动。与常用的热塑性塑料相比，当与在较长的体内时间段内保持其美观和机械性能的稳固材料联接时，更大的挤压和控制可减少实现选定牙齿移动所需的一组有序的可移除牙科器具中的可移除牙科器具的数量，例如由于每个可移除牙科器具更多的挤压；减少就诊次数，例如由于医生对治疗进展的信心提高；减少治疗持续时间，例如由于更连续且可控的牙齿接合力和减少的往返；并且能够进行更准确的修整，例如由于在整个运动范围内的较高器具刚度和正向力施加。
23.图1a至图1e示出示例性可移除牙科器具100的一部分的颊侧视图、斜颊侧视图和近中横剖视图，该可移除牙科器具包括多个壳体104a
‑
104d(统称为“壳体104”)，壳体104c包括被构造成向患者的牙齿103c施加力107c的翼片108c和桥接件109c。如图所示，桥接件109c是弧形构件，并且将参考图1a至图1e如此识别。可移除牙科器具100包括器具主体102，该器具主体被构造成至少部分地包围患者的下颌弓101的多颗牙齿103a
‑
103d(统称为“牙齿103”)。器具主体102包括壳体104。壳体104可被构造成接纳牙齿103。翼片108c和弧形构件109c可被构造成当可移除牙科器具100被患者佩戴时向牙齿103c施加力107c，以引起牙齿103c朝向牙齿103c的期望位置移动。该期望位置可包括正畸治疗之后初始位置和最终位置之间的中间位置。
24.在一些示例中，翼片108c和弧形构件109c可被构造成向牙齿103c上的附接件施加力107c，以引起牙齿103c朝向期望位置移动。该附接件可以包括自然底切，例如，尖头顶端、颈部轮廓等、人工底切、突出部、旋钮、柄部等。通过经由翼片108c和弧形构件109c向牙齿103c施加力107c，可移除牙科器具100可改善对力矢量方向、量值或表现长度中的至少一者的控制，以与其他正畸治疗相比实现下列各项中的至少一项：在不具有翼片108c和弧形构件109c的情况下可能无法实现的期望的牙齿移动、在缩短的治疗时间内的期望的牙齿移动、在一组可移除牙科器具中具有较少可移除牙科器具进展的期望的牙齿移动等。
25.为了说明的目的，在图1a至图1e中仅示出牙齿103、壳体104和翼片108c，但器具主体102可包括被构造成至少部分地包围任何数量的牙齿103的任何数量的壳体104、任何数
量的翼片108和/或任何数量的弧形构件109。例如，牙弓101上的牙齿103的数量可以是十四颗、少于十四颗(例如，一颗或多颗牙齿被拔出的患者)或多于十四颗(例如，具有智齿或多牙症的患者)。壳体104的数量可以是十四个、少于十四个(例如，被构造成包围多于一颗牙齿的至少一个壳体)或多于十四个(例如，被构造成包围一颗牙齿的多于一个的壳体部分)。附加地或另选地，器具主体102可包括在相同或不同壳体104上的多个翼片108。附加地或另选地，翼片108中的每个可弯曲翼片的一个或多个可弯曲翼片可包括一个或多个弧形构件109。
26.器具主体102被构造成至少部分地包围上颌牙弓的牙齿103，或者如图1a至图1e中所示，患者的下颌牙弓101。例如，器具主体102可以包围牙齿103的颊侧表面、舌侧表面和咬合面中的至少一者，与患者齿龈的一部分重叠等。在一些示例中，器具主体102可包围不同牙齿103的不同部分。
27.器具主体102包括壳体104。在一些示例中，器具主体102可以包括用于牙齿103的每个相应牙齿的壳体104的相应壳体。在其他示例中，器具主体102可以包括比牙齿103少的壳体，例如，壳体可接纳多于一颗牙齿，或者多颗牙齿103可不被器具主体102包围。在其他示例中，器具主体102可以包括比牙齿103更多的壳体104，例如，两个或更多个壳体104可包围牙齿103的至少一颗牙齿的至少一部分。壳体104的每个相应壳体可被成形为接纳牙齿103中的至少一个相应的牙齿。在一些示例中，壳体104可包围牙齿103的颊侧部分、舌侧部分和咬合部分。在其他示例中，壳体104可包围牙齿103的较少部分，例如仅牙齿103的颊侧部分和舌侧部分，或者仅颊侧部分和舌侧部分之一。例如，壳体104a、104b、104c和104d可被成形为分别包围牙齿103a、103b、103c和103d的舌侧部分、咬合部分和颊侧部分。在一些示例中，壳体104可限定多个空隙。例如，器具主体102可限定被构造成在选定位置接触牙齿103的框架。该选定位置可包括例如相邻牙齿之间的邻间区域的部分、牙齿的咬合面的部分或牙齿的齿龈边缘的部分。该框架可包括根据需要集中在区域中或沿线集中的材料，以抵抗由内应力引起的变形。这些内应力起因于作用在器具主体102上的作用力和反作用力两者，其中作用力通常是可弯曲翼片108在它们接触牙齿时弹性变形的结果，并且反作用力通常是器具主体102的其他部分(例如，壳体104)接触与作用力相背对的牙齿表面及其相应接触点的结果。使用框架的关键有益效果可包括例如减少材料、减少材料成本、减少制造时间、增加美观和增加唾液流动。此类框架还具有比具有恒定厚度的器具更具刚性的潜力，前提条件是增加的厚度用于力线集中以在器具材料中引起应力增加的区域中。因此，经历较低或最小应力的材料区域被移除。这基本上是生成式设计的过程，尽管通常在连续迭代之后评估应力并细化设计是迭代的，直到在朝向特定目标(诸如最大刚度、最小体积或它们的组合)的优化方面实现收益递减(达到阈值)。以这种方式，壳体104可限定多个空隙以限定框架，该框架接触相应牙齿近中的第一邻间区域、相应牙齿远中的第二邻间区域、相应牙齿的咬合面或相应牙齿的齿龈边缘中的至少一者的至少一部分。
28.在一些示例中，相应壳体可不包括翼片(例如，壳体104a、104b和104d)。在一些示例中，相应壳体可以通过相应壳体的变形将力施加到相应的接纳的牙齿。例如，当由患者佩戴时，壳体104a、104b和104d可能会变形。当相应壳体朝向未变形的构型移动时，该变形可产生恢复力。可以经由相应壳体和相应牙齿之间的一个或多个接触点来将恢复力传递到相应牙齿。以这种方式，可移除牙科器具100可以将包括翼片的一些壳体104与变形以将牙齿
103移动到牙齿103的期望位置的一些壳体104结合。在其他示例中，相应壳体可被构造成足够坚硬以便不变形。不变形的相应壳体可为相邻壳体(例如包括翼片108的壳体)提供锚固。选择哪些壳体104包括翼片108可取决于施加在相应牙齿103上的力、相应的齿103的移动或两者。例如，当相应壳体104的变形不妨碍要施加在相邻牙齿103上的力或相邻牙齿103的移动时，相应壳体104可不包括翼片108。相反，当相应壳体104的变形确实妨碍了要施加在相邻牙齿103上的力或相邻牙齿103的移动时，相应壳体104可包括翼片108以减小相应壳体104的变形。
29.在一些示例中，器具主体102可以包括一个或多个锚固壳体，所述一个或多个锚固壳体被构造成接纳一颗或多颗锚固牙齿。在一些示例中，锚固牙齿可以包括一颗或多颗磨牙、前磨牙或两者。在其他示例中，锚固牙齿可以包括一颗或多颗前牙、或一颗或多颗前牙和后牙的组合。锚固壳体可被构造成允许器具主体102变形以产生足以移动选定牙齿的力(例如，足以引起齿槽骨重塑的力)，而不会产生足以移动相应锚固牙齿的力。
30.壳体104c可被成形为在牙齿103c的初始位置接合牙齿103c。为了接合牙齿103c的初始位置，壳体104c的内表面可以接触牙齿103c的至少一个选定位置、选定表面区域或两者。例如，如图1c所示，壳体104c的表面111c可以接触处于初始位置的牙齿103c的咬合面和舌侧表面的至少一部分。接触的位置、接触的表面积或两者均可影响可弯曲翼片108c施加到牙齿103c的力107c、牙齿103c的所产生的移动或两者。
31.壳体104c也可被成形为在牙齿103c的期望位置接纳牙齿103c。牙齿103c的期望位置可以是在力107c已经施加在牙齿103c上以将牙齿103c移动到壳体104c中可能的程度之后的位置。例如，表面111c可限定壳体104c内部的空隙119c。如图1c所示，空隙119c包括楔形的空隙，该空隙在牙齿103c的齿龈边缘附近具有最大深度，该深度在牙齿103c的切缘处逐渐减小到旋转轴116c附近的最小值。当牙齿103c朝向由表面111c限定的期望位置移动时，空隙119c的楔形形状可与牙齿103c的路径一致。牙齿103c可穿过空隙119c朝向期望位置移动，直至牙齿103c接触表面111c。以这种方式，表面111c可以防止牙齿103c移动超出期望位置。
32.可移除牙科器具100包括至少一个翼片108c。通常，可在任何数量的壳体104上定位任何数量的翼片。翼片108c可与器具主体102的外壳104c一体形成以从铰链110c延伸，使得翼片108c成为可弯曲翼片，因为翼片108c可围绕外壳104c中的铰链弯曲。在下文中，在一个或多个桥接件、铰链点、区段或轴线处拴系到壳体的翼片可被描述为可弯曲翼片。铰链110c沿壳体104c的切缘在近中
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远中方向上延伸。一般来讲，相应可弯曲翼片108可从沿相应壳体的任何部分延伸的相应铰链轴110在任何方向上延伸。通过选择相应铰链轴110的长度和取向，可移除牙科器具100可被构造成经由相应可弯曲翼片108向相应牙齿的任何部分施加相应力。
33.如图1a至图1e所示，可弯曲翼片108c从器具主体102的颊侧表面上的铰链轴110c延伸，并且被定位在可移除牙科器具100的颊侧面。器具主体102限定翼片边界区域113c，该翼片边界区域围绕可弯曲翼片108c从第一端部114c延伸到第二端部112c。翼片边界区域113c可包括与器具主体102的周围部分相比减小的剪切应力和拉伸应力的区域。例如，翼片边界区域113c的至少一部分包括桥接件，此处为弧形构件109c。
34.与周围器具主体102相比，桥接件109c可增加器具主体102在翼片边界区域113c处
的柔韧性。如图1a至图1e所示，桥接件109c可包括弹簧波纹管(例如，材料条带)，该弹簧波纹管围绕翼片边界区域113c的至少一部分延伸并且联接到壳体104c和可弯曲翼片108c。在一些示例中，桥接件109c可包括多个弹簧波纹管。在其他示例中，桥接件109c可包括一个或多个跳线(例如，材料杆)，该一个或多个跳线在与壳体104c的表面相切的平面中限定弧，或者延伸到与壳体104c的表面相切的平面之外，并且联接到壳体104c和可弯曲翼片108c。弹簧波纹管和跳线是示例性弧形构件。在一些示例中，桥接件109c可包括一个或多个弹簧波纹管、一个或多个跳线或一个或多个剪切力减小区域的任何合适的组合。桥接件109c连同铰链110c一起用作翼片108c和壳体104c之间的至少一个连接。在下文更详细地探索的其他实施方案中，一个或多个桥接件用作将翼片拴系到外壳的唯一结构。
35.桥接件109c可在与壳体104c的表面相切的平面和/或与壳体104c的表面相切的平面垂直的平面中具有弧形、正弦曲线形、锯齿形、脉冲波、螺旋形、盘旋形、螺线形或折叠横截面。桥接件109c的位置(例如，相对于壳体104c和可弯曲翼片108c)和形状可被选择成当可移除牙科器具100被患者佩戴时允许可弯曲翼片108c的悬臂运动以及经由可弯曲翼片108c将选定力107c施加到牙齿103c。
36.在一些示例中，桥接件109c可由与壳体104c相同的材料制成。例如，桥接件109c可与壳体104c一体形成。在一些示例中，桥接件109c可通过激光切割器具主体102的部分以限定桥接构件109c来形成。附加地或另选地，桥接件109c可通过重塑(例如，加热并施加力)器具主体102的部分或将附加材料联接到器具主体102的表面(例如，通过粘附、热焊接、超声焊接等)来形成。在一些示例中，桥接件109c的至少一部分可比壳体104c薄，以允许例如弹簧波纹管或跳线的更大柔韧性。在一些示例中，桥接件109c的至少一部分可比壳体104c厚，以允许弹簧波纹管或跳线的更大刚度或韧性。在一些示例中，桥接件109c可包括不同的材料或附加材料，诸如相对于器具主体102的材料具有更高模量的材料、金属(线材、条带或片材)等。桥接件109c的材料和制造可被选择成当可移除牙科器具100被患者佩戴时允许可弯曲翼片108c的悬臂运动以及经由可弯曲翼片108c将选定力107c施加到牙齿103c。
37.在桥接件109c包括一个或多个弹簧波纹管的示例中，弹簧波纹管可包括器具主体102的连续或不连续曲线部分，例如，弧形、半波、全波形状、锯齿形、正弦曲线形、脉冲波或螺线形。在一些示例中，弧形位移可包括至少一个折叠以增加弹簧波纹管的长度和/或柔韧性。弹簧波纹管的长度可被选择成当可移除牙科器具100被患者佩戴时提供由弹簧波纹管的变形产生的选定力。
38.在弹簧波纹管包括连续曲线的示例中，弧形位移可限定外曲率半径，例如，弹簧波纹管的最外表面。在一些示例中，外曲率半径可介于约0.5毫米和约3毫米之间，或者约0.75毫米和约1.5毫米之间，或者为约1.0毫米。该曲率半径可以是基本上恒定的，或者可以沿着邻间边界曲线变化。弹簧波纹管还可限定在翼片边界区域113c的中线和弹簧波纹管的中线之间延伸的位移距离。在一些示例中，位移距离可小于约3毫米，或者小于约1毫米，或者小于约0.75毫米，或者为约0.5毫米。该位移距离可以是基本上恒定的，或者可沿翼片边界区域113c变化。
39.弹簧波纹管的厚度可小于壳体104c和可弯曲翼片108c的厚度，使得弹簧波纹管比壳体104c和可弯曲翼片108c变形更多以将压缩、张力、剪切力、弯曲或扭转集中在弹簧波纹管中。弹簧波纹管的厚度可介于约0.025毫米和约1.0毫米之间，或者介于约0.1毫米和约
0.75毫米之间，或者介于约0.15和约0.6毫米之间，或者为约0.3毫米。弹簧波纹管的厚度可以是基本上恒定的，或者沿翼片边界区域113c变化。
40.在一些示例中，弹簧波纹管可限定至少一个剪切力减小区域，例如，弹簧波纹管中的至少一个空隙或切口。该至少一个剪切力减低区域可将弹簧波纹管的变形集中在弹簧波纹管的选定部分中。可选择壳体104c和可弯曲翼片108c上的弹簧波纹管的终端位置以在可移除牙科器具100被患者佩戴时提供选定力的方向和量值。在一些示例中，桥接件109c可包括多个弹簧波纹管，这些弹簧波纹管中的每个相应弹簧波纹管沿翼片边界区域的相应部分设置。
41.通过选择弹簧波纹管的形状、长度、曲率半径和位移距离，当可移除牙科器具100被患者佩戴时，可移除牙科器具100可控制由器具主体102的变形导致的可弯曲翼片108上的力的方向、量值和表现长度中的至少一者。其他弹簧波纹管构造在国际公布wo/2019/069162(raby等人)中有所描述，该国际公布全文以引用方式并入本文。
42.在桥接件109c包括跳线的示例中，这些跳线包括细长结构，该细长结构沿纵向轴线在联接到壳体104c或不同壳体104(例如，不与可弯曲翼片108c直接相邻)的任何合适部分的第一端部和联接到可弯曲翼片108c的任何合适部分的第二端部之间延伸。当可移除牙科器具100被患者佩戴时，力107c的至少一部分由跳线的变形引起。例如，当可移除牙科器具100被患者佩戴时，跳线可变形以在第一端部和第二端部上施加弯曲力、扭转力、压缩力、张力或剪切力中的至少一者，使得对第一端部和第二端部的位置的选择可控制力107c的方向和量值。
43.跳线可包括沿细长结构的纵向轴线的任何合适的形状，诸如例如，在跳线的第一端部和跳线的第二端部之间延伸的弧形、折叠、锯齿形、正弦曲线形、螺旋形、盘旋形或螺线形中的至少一者。在一些示例中，细长结构可包括至少一个折叠。在一些示例中，跳线的中间部分(例如，在第一端部和第二端部之间)可远离与壳体104c的表面相切的平面延伸。在其他示例中，跳线的中间部分可基本上在与壳体104c的表面相切的平面中(例如，偏离该平面小于约0.5mm)。
44.在一些示例中，跳线可包括外曲率半径(例如，跳线的最外表面)介于约0.5毫米和约5毫米之间的弧形形状。在一些示例中，跳线可包括小于约2毫米、或者小于约1毫米、或者小于约0.5毫米、或者为约0.5毫米的位移距离(例如，与壳体104c的表面相切的平面和跳线的内半径的中线之间的距离)。跳线可限定在垂直于细长结构的纵向轴线的平面中的横截面，该横截面具有被选择用于向可弯曲翼片108c提供选定力的任何合适的形状、面积或纵横比。该横截面的形状、面积或纵横比可以是恒定的，或者沿纵向轴线变化。
45.跳线可包括任何合适的厚度，该厚度被选择用于当可移除牙科器具100被患者佩戴时控制由器具主体102的变形产生的力107c的量值和方向或集中位置。在一些示例中，当可移除牙科器具被患者佩戴时，跳线可比壳体更具柔性以减少壳体的变形或集中跳线中的应力中的至少一者。在一些示例中，器具主体102的厚度在跳线的第一端部或第二端部中的至少一者附近增加，例如以改善第一端部和第二端部与器具主体102的相交处的韧性。跳线的厚度可以是基本上恒定的，或者可沿细长结构以渐缩或阶梯方式变化。在一些示例中，跳线的厚度可介于约0.1毫米和约3.0毫米之间，或者介于约0.3毫米和约1.0毫米之间。
46.在一些示例中，器具主体可包括联接到跳线的第二端部(第一端部联接到可弯曲
翼片108c)的齿龈部分，以经由齿龈将器具主体102至少部分地锚固到牙槽突。在一些示例中，桥接件109c可包括多个跳线，这些跳线中的每个相应跳线包括相应细长结构，该相应细长结构在联接到壳体上的相应位置的相应第一端部和联接到可弯曲翼片上的相应位置的相应第二端部之间延伸。
47.通过选择跳线的形状、长度、曲率半径和位移距离，当可移除牙科器具100被患者佩戴时，可移除牙科器具100可控制由器具主体102的变形导致的可弯曲翼片108上的力的方向、量值和表现长度中的至少一者。其他跳线构造在国际公布wo/2019/069164(raby等人)中有所描述，该国际公布全文以引用方式并入本文。
48.在一些示例中，桥接件109c可导致力107c的至少一部分，可弯曲翼片108c可在变形部分中保持相对不弯曲，或两者。当可移除牙科器具100被患者佩戴或被装配到牙齿上时，桥接件109c可实现下列各项中的至少一项：使得可弯曲翼片108c与牙齿103c的表面接触增加；减少食物颗粒或菌斑在翼片边界区域113c或器具主体102的其他部分中的累积；以及减少可弯曲翼片108c和患者的牙齿解剖结构之间的冲突。
49.在一些示例中，壳体104c可较薄或者包括沿铰链轴110c的一个或多个空隙。沿铰链110c的较薄材料或空隙可减轻可弯曲翼片108c中的弯曲应力。例如，翼片边界区域113c的至少一部分还可限定器具主体102中的一个或多个切口或狭缝。从翼片边界区域113c去除材料可有效地消除翼片边界区域113c中的剪切应力和拉伸应力。附加地或另选地，翼片边界区域113c的至少一部分可包括弹性体聚合物或弹性模量低于器具主体102的材料、器具主体102的厚度减小的区域等，以与周围的器具主体102相比增加了翼片边界区域113c的柔韧性。以这种方式，翼片边界区域113c可允许可弯曲翼片108c在舌侧方向上偏转，减少可弯曲翼片108c中的变形量以增加可弯曲翼片108c和牙齿103c之间的接触面积，或者两者以改善对牙齿移动的控制。在翼片边界区域113c包括弹性体材料的示例中，可选择弹性体材料以允许可弯曲翼片108c在颊侧
‑
舌侧方向上偏转，覆盖翼片边界区域113c的至少一部分，以减少食物颗粒或菌斑在翼片边界区域113c或器具主体102的其他部分或两者中的累积。
50.可弯曲翼片108c、桥接件109c以及任选的铰链110c可被构造成向牙齿103c的颊侧表面施加力107c。例如，可弯曲翼片108c的静止位置可内凸到在牙齿103c的期望位置由牙齿103c限定的空间中，使得当可移除牙科器具100被患者佩戴时，牙齿103c的初始位置可引起可弯曲翼片108c和桥接件109c的变形。可弯曲翼片108c和桥接件109c的变形可产生力107c，例如当可弯曲翼片108c和桥接件109c朝向未变形构型移动时产生恢复力。可选择可弯曲翼片108c和桥接件109c的静止位置以减少当可移除牙科器具100装配到牙齿上时与牙齿103c的切缘的冲突。附加地或另选地，可弯曲翼片108c可包括在可弯曲翼片108c的齿龈部分附近的倾斜表面，使得当可移除牙科器具100装配到牙齿上时，该倾斜的表面使可弯曲翼片108c和桥接件109c偏斜或以其他方式减少与牙齿103c的切缘的冲突。
51.响应于力107c，牙齿103c可穿过空隙119c朝向期望位置移动，直至牙齿103c接触表面111c。在一些示例中，如果牙齿103c的仅一部分接触表面111c，而在其他地方保留有间隙，则可以在接触点和力107c之间形成力偶。所产生的力偶可引起牙齿103c移动，例如“行走”到与表面111c更大对准的位置。例如，牙齿103c可以在交替平移和旋转的阶段中移动，直至牙齿103c被接纳到与表面111c基本上一致的位置。在一些示例中，表面111c可以定位在牙齿103c的期望位置之外，以补偿牙齿103c朝向牙齿103c的中间位置或初始位置返回的
复发。以这种方式，选择壳体104c和内表面的形状可以使得能够控制力的位置以及牙齿103c的所产生的移动。对于壳体104a、104b和104d，类似的效果也是可能的。
52.力107c可通过翼片108c与牙齿103c的一个或多个接触点从翼片108c和桥接件109c传递至牙齿103c。例如，翼片108c的内部表面可以接触至少一部分牙齿103c。在一些示例中，翼片108c的内部表面可被成形为在牙齿103c的期望位置与牙齿103c的形状相符，使得随着牙齿103c朝向期望位置移动，可弯曲翼片108c与牙齿103c之间的接触增加。在一些示例中，可选择翼片108c的厚度以控制接触点的数量或位置。在一些示例中，翼片108c可被分成(例如，通过激光切割)控制接触点的数量或位置的多个翼片。在其他示例中，翼片108c可包括在可弯曲翼片108c的内部表面上的至少一个突出部。突出部可以被定位或成形为将力107c传递到牙齿103c的至少一个选定部分。例如，翼片108c可在翼片108c的齿龈部分附近包括至少一个突出部，使得力107c到牙齿103c的力传递集中在齿龈边缘附近。通过将力集中在齿龈边缘附近的传递，翼片108c可更有效地引起牙齿103c的扭转或牙根倾斜。以这种方式，相应翼片上的突出部可用于控制相应力的传递，以实现或提高牙齿移动(例如平移、旋转、倾斜、扭转、外凸、内凸或组合)的有效性。
53.在一些示例中，如图1c所示，当可移除牙科器具100被患者佩戴时，旋转轴116c可通过器具主体102基本上固定或锚固到牙齿解剖结构的其他部分，例如牙齿103a、103b和103d。通过翼片108c和桥接件109c将力107c施加到牙齿103c的靠近齿龈边缘的部分可与旋转轴116c形成力偶。联接可以包括两个相距一定距离的反向力。例如，当力107c以阻力中心位于牙齿103c的牙根的中心附近的方式移动牙齿103c时，壳体104c的固定旋转轴116c可以向牙齿103c的切缘施加第二反向力。通过与旋转轴116c形成力偶，力107c可导致牙齿103c朝向空隙119c的旋转118c，例如，牙根倾斜或扭转移动。以此方式，壳体104c的表面111c的接触位置、接触表面积或两者可影响施加到牙齿103c的力107c、牙齿103c的所产生的移动或两者。
54.当将可移除牙科器具100装配到牙齿103上或从该牙齿上移除时，随着翼片108c和桥接件109c变形以容纳牙齿103c，翼片108c和桥接件109c可在舌侧
‑
颊侧方向上偏转。偏转可在铰链110c的第一端部114c和第二端部112c附近引起应力，以及/或者在桥接件109c联接到壳体104c和翼片108c的情况下引起应力。为了减小由翼片108c和/或桥接件109c的偏转引起的应力，器具主体102可限定应力集中减小区域。圆形应力集中减小区域的直径可至少大于翼片边界区域113c的宽度。当翼片108c和桥接件109c偏转时，应力可分布在圆形应力集中减小区域周围，以减小应力的局部集中，否则应力的集中可能撕裂器具主体102或引起器具主体102的磨损。降低局部应力集中可减少器具主体102上的磨损并增加可移除牙科器具100的使用寿命。
55.通过允许翼片108c在舌侧方向上偏转，翼片108c和桥接件109c可被构造成向牙齿103c的与空隙119c相背对的一侧施加力107c，以引起牙齿103c朝向空隙119c移动。例如，翼片108c可被构造成当翼片108c处于静止位置时内凸到由牙齿103c的期望位置限定的空间中。在一些示例中，牙齿103c的期望位置是在牙齿103c接触限定壳体104c内部的空腔119c的器具主体102的表面的至少一部分之后的位置。如图1e所示，翼片108c内凸到由牙齿103c限定的空间中。通过内凸到在期望位置由牙齿103c限定的空间中，翼片108c和桥接件109c可通过牙齿103c移动到空隙119c中而向牙齿103c施加力107c。例如，如图1c所示，当牙齿
103c处于初始位置时，翼片108c和桥接件109c可向牙齿103c施加力107c。如图1d中所见，当牙齿103c处于期望位置时，翼片108c和桥接件109c将力107c施加到牙齿103c。当牙齿103c处于期望位置时，力107c可以大于引起齿槽骨重塑的最小力。以这种方式，可移除牙科器具100可实现将牙齿103c完全挤压穿过空隙119c，到达与表面111基本上一致的位置。
56.在一些示例中，器具主体102可包括与患者的齿龈的至少一部分(例如，齿龈边缘)重叠的齿龈区域106a、106b、106c和106d(统称为“齿龈区域106”)。例如，齿龈区域可以围绕壳体104的齿龈部分延伸，其中牙齿103与齿龈相遇。齿龈区域106可被构造成将齿龈、牙槽突或两者的至少一部分用于锚固。例如，当由患者佩戴时，齿龈区域106可以至少部分地接触齿龈以获得由间接与牙槽突接合而不会妨碍牙齿103的活动性的齿龈区域106所提供的附加支撑。附加地或另选地，通过增加具有齿龈区域106的外壳104的范围，可将更大的力施加到牙齿103的选定牙齿，同时使用更刚性的牙槽突而非相邻牙齿作为锚固件。这样，齿龈区域106可以允许更好地控制相对于固定参考的牙齿移动(牙槽突)，而不会引起相邻牙齿的不期望的反作用移动。在一些示例中，器具主体102可以排除齿龈区域106。
57.在一些示例中，器具主体102可以包括单一材料，例如单一均匀的材料。单一材料可以包括单种聚合物或一种或多种聚合物的均质混合物。例如，可移除牙科器具100可以由单个、连续的3d打印或热成型的部件组成。在其他示例中，器具主体102可包括多层材料。多层材料可使器具主体102的一个或多个部分能够由具有不同弹性模量的多个层形成，以使得能够选择可弯曲翼片108c的力特性、位移特性或两者。多层材料可以包括多层的单种材料例如单种聚合物，或多层的多种材料例如两种或更多种聚合物、聚合物和另一种材料。例如，可移除牙科器具100可以由多层3d打印或热成型的部件组成。合适的聚合物可包括但不限于：(甲基)丙烯酸酯合物；环氧树脂；有机硅；聚酯；聚氨酯；聚碳酸酯；巯基
‑
乙烯基聚合物；丙烯酸酯聚合物，诸如氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯聚合物、聚环氧烷二(甲基)丙烯酸酯、烷烃二醇二(甲基)丙烯酸酯、脂族(甲基)丙烯酸酯、硅氧烷(甲基)丙烯酸酯；聚对苯二甲酸乙二醇酯基聚合物，诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(petg)；聚丙烯；乙烯
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乙酸乙烯酯；等。器具主体102的厚度可在约0.10毫米和约2.0毫米之间的范围内，诸如在约0.2毫米和约1.0毫米之间，或在约0.3毫米和约0.75毫米之间。在相同或不同的示例中，可移除牙科器具100可在可移除牙科器具102的边缘上和其他空间上包括倒角或圆角。此类倒角或圆角可改善患者舒适性并降低可移除牙科器具100的可视性。在相同或不同的示例中，可移除牙科器具100可包括至少一个加强结构，以增加器具主体102的区域(例如，可弯曲翼片108c或弧形构件109c)的刚度，从而增加器具主体102的区域(例如，铰链轴110c)的强度。
58.在一些示例中，可移除牙科器具100可包括金属部件，该金属部件被构造成增强由可移除牙科器具100施加到所包围的牙齿的一颗或多颗上的力。例如，金属部件可包括具有延伸穿过器具主体102的至少一部分的任何合适的横截面形状(例如，圆形、直线形或条带)的金属线，诸如可弯曲翼片108c或弧形构件109c。在一些示例中，可移除牙科器具100可以包括一个或多个其他金属部件，诸如金属咬合部件，其中需要较大的耐久性来克服高压力咬合接触(诸如由咬牙或咀嚼引起)的应力。在一些示例中，可移除牙科器具100可包括用于连接到植入患者体内的锚固装置(例如，临时锚固装置或微型螺钉)的卡扣件。例如，卡扣件可被定位在锚固壳体上以连接至锚固牙齿上的锚固装置。这样，此类可移除牙科器具100可以提供金属和塑料的混合构造。虽然塑料部件可大体上是透明的以便降低可视性，但金属
部件可包括镀层或其他着色层以降低可移除牙科器具100在被患者佩戴时的可视性。例如，佩戴时被定位在患者牙齿103附近的金属部件可包括白色涂层或镀层，诸如铑、银、白色阳极化钛、特氟隆、ptfe等，或者由白色金属诸如铑、银、白色阳极化钛等形成。被定为在其他地方的金属部件可以被着色以大致匹配患者口中的组织颜色。
59.在一些示例中，相应翼片或多个翼片可限定螺旋构造。图2a至图2b是示出包括具有螺旋构造的翼片208的示例性可移除牙科器具200的概念图。除了在此描述的差异之外，可移除牙科器具200可与参考图1a至图1e所讨论的可移除牙科器具100相同或基本上相似。
60.翼片208的螺旋构造可使得翼片(或多个翼片)能够靠近螺旋的中心施加力并围绕螺旋的周边分布对应变形。在未示出的这些和其他实施方案中，可将任何数目的翼片布置成螺旋构造以增加所得悬臂的有效长度。例如，如图2a所示，器具主体202可包括两个翼片208a，这两个翼片限定了限定双螺旋构造的单翼片边界区域213a。当处于静止位置时，翼片208a的中心215a可内凸到由牙齿的期望位置限定的空间中。在变形位置，当被患者佩戴时，翼片208a可变形以将变形力集中在中心215a附近的牙齿上。翼片208a的变形力可围绕螺旋构造的周边210传递到器具主体202。在一些示例中，如图2b所示，该螺旋构造可包括具有多个可弯曲翼片208c、208d、208e、208f的四螺旋构造。在一些示例中，可移除牙科器具200可包括如上参考图1a至图1e所讨论的桥接件。
61.在一些示例中，相应翼片可缺少与器具主体的铰接连接，并且可由一个或多个桥接件拴系。图3a至图3c是示出示例性可移除牙科器具300的概念图，该可移除牙科器具包括通过一对弹簧波纹管309、310(即，桥接件)联接到主体302的翼片308。除了在此描述的差异之外，可移除牙科器具300可与参考图1a至图1e所讨论的可移除牙科器具100相同或基本上相似。
62.如图3a至图3c所示，翼片308可相对于器具主体302在朝向牙齿表面的方向上移动(参见例如，图3c)。因此，翼片308是可弯曲翼片。可弯曲翼片308限定开槽侧面313。开槽侧面313可包括延伸穿过器具主体302的孔。在其他示例中，与器具主体302的相邻部分相比，开槽侧面313可包括剪切阻力减小的任何合适类型的区域。器具主体302包括呈现在翼片308的相对两端上的一对桥接件309、310。如图3b所示，桥接件309、310可限定器具主体302远离与可弯曲翼片308的表面相切的平面的位移。如图3b和图3c的横剖视图所示，桥接件309、310中的至少一者的厚度314可基本上小于器具主体302的其他部分(包括翼片308和壳体)(未示出)的厚度。在一些示例中，桥接件309、310可各自充当弹簧并存储势能。通过组合可弯曲翼片308和/或桥接件309、310的弯矩，总弯矩可非常接近水平线附近的弯矩，比可弯曲翼片308和/或桥接件309、310中的任一者能够独立实现的弯矩大大约10n。在一些示例中，与例如包围u形可弯曲翼片的连续弹簧波纹管相比，可弯曲翼片308和/或桥接件309、310可更简单且更容易工程化和制造。例如，与例如包围u形可弯曲翼片的连续弹簧波纹管相比，可弯曲翼片308和/或桥接件309、310中的力更容易建模和计算。当确定翼片和弧形构件的位置、尺寸和形状以向牙齿提供选定力，以实现选定治疗计划时，此类简化的建模可减少计算强度或时间。附加地或另选地，可弯曲翼片308和/或桥接件309、310可更易于加工，因为可仅需要线性切割路径。在一些示例中，可弯曲翼片308和/或桥接件309、310可批量生产为预制部件并且稍后附接到成形器具主体302。在此类示例中，可弯曲翼片308和/或桥接件309、310可使用材料的连续线性挤出并将可弯曲翼片308和/或桥接件309、310切割成任
何给定宽度的单独部件来形成。在一些示例中，器具主体302的邻近可弯曲翼片308的至少一部分可限定空隙(例如，狭槽313可被扩大)。在一些示例中，通过不将力直接传递到邻近可弯曲翼片308的器具主体302，当意识到这种关注时，或者在相邻结构的紧密接近可能使得器具主体302与牙齿的配合可能由于此类变形而受损的示例中，器具主体308的变形可减小。
63.在一些示例中，器具主体可包括通过一对桥接件409、410拴系到器具主体402的翼片，该一对桥接件包括在与器具主体的表面相切的平面中的锯齿形弹簧。图4a至图4c是示出示例性可移除牙科器具400的概念图，该可移除牙科器具包括翼片408和在与器具主体402的表面相切的平面中的桥接件409、410。类似于翼片108，翼片408是可弯曲翼片。除了在此描述的差异之外，可移除牙科器具400可与参考图1a至图1e所讨论的可移除牙科器具100相同或基本上相似。
64.如图4a至图4c所示，可弯曲翼片408由翼片408主体的相对两侧上的桥接件409、410拴系。可弯曲翼片408还限定开槽侧面413。开槽侧面413可包括延伸穿过器具主体402的孔。在其他示例中，与器具主体402的相邻部分相比，开槽侧面413可包括剪切阻力减小的任何合适类型的区域。桥接件409、410包括在与器具主体402的表面相切的平面中的锯齿形弹簧412。在一些示例中，弧形桥接件409、410可使得可弯曲翼片408能够在垂直于与翼片的表面411相切的平面的方向上以及在舌侧
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唇侧方向上移动(参见例如，图4c)。在一些示例中，可弯曲翼片408的移动可在相应牙齿的移动期间改善挤压。在一些示例中，图4a至图4c中示出的构造可有效地将壳体404与反作用力隔离。在一些示例中，可弯曲翼片408和/或桥接件409、410可更易于加工，因为端铣刀或激光切割器可用于在热成形器具主体402之后将特征部切割成器具主体402。因此，图4a至图4c中示出的构造可能适用于需要基本上恒定厚度的器具的设计约束和制造方法。在一些示例中，通过沿锯齿形弹簧移除材料，可减小可弯曲翼片408的变形以增加与牙齿的接触面积或允许更可预测的接触点。在一些示例中，图4a至图4c中示出的构造通过向舌部、嘴唇或面颊的方向较少突出，对于患者而言可能更舒适。桥接件409、410的许多变型是可能的，诸如例如，一个或多个跳线或者该一个或多个跳线的振幅、宽度、长度、附接点等的变型。
65.在一些示例中，器具主体可包括翼片和在翼片边界区域上延伸的多个桥接件。图5a和图5b是示出示例性可移除牙科器具500的概念图，该可移除牙科器具包括从开槽铰链轴510延伸的翼片508和在与器具主体502的表面相切的平面中桥接翼片边界区域513的与铰链轴510相对的多个跳线509。与翼片308和408类似，翼片508是可弯曲翼片。除了在此描述的差异之外，可移除牙科器具500可与参考图1a至图1e所讨论的可移除牙科器具100相同或基本上相似。
66.如图5a和图5b所示，可弯曲翼片508在开槽铰链510处从器具主体502延伸。可弯曲翼片508限定翼片边界区域513。器具主体502包括从壳体504延伸到可弯曲翼片508的多个桥接件509。虽然示出了六个桥接件509，但在其他示例中，器具主体503可包括更少或更多的桥接件509。桥接件509包括在与器具主体502的表面相切的平面中的多个锯齿形弹簧。在一些示例中，桥接件509可使得可弯曲翼片508能够在与器具主体502的表面相切的平面中以及在舌侧
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唇侧方向上移动。在一些示例中，可弯曲翼片508的移动可在相应牙齿的移动期间改善挤压。附加地或另选地，该多个桥接件509可改善对由可弯曲翼片508施加到牙齿
表面的力的方向或量值的控制。图5a和图5b中示出的构造可通过沿可弯曲折翼508的侧面放置另外的桥接件509来实现与其他构造相比增加的力。在一些示例中，桥接件509可从可弯曲翼片508的远侧端部(例如，距铰链轴最远的端部)省略，以允许可弯曲翼片508更靠近相邻牙齿结构或力致动器定位。在一些示例中，图5a和图5b中示出的构造可通过减少桥接件509的数量和增加桥接件509中的一个或多个桥接件的长度来允许更具柔性的可弯曲翼片508。除了可弯曲翼片508的远端区域之外，当利用可弯曲翼片508的横向侧上的翼片边界区域513时，这可通过增加的可用长度来实现。
67.在一些示例中，器具主体可包括翼片和限定桥接翼片边界区域的至少一部分的弹簧波纹管的弧形构件。图6a和图6b是示出示例性可移除牙科器具600的概念图，该可移除牙科器具包括翼片608和围绕整个翼片边界区域613延伸的弹簧波纹管609。与翼片108、208、308、408和508类似，翼片608是可弯曲翼片。除了在此描述的差异之外，可移除牙科器具600可与参考图1a至图1e所讨论的可移除牙科器具100相同或基本上相似。
68.如图6a和图6b所示，器具主体602包括围绕整个翼片边界区域613延伸的桥接件609。如图6a和图6b所示，桥接件609可限定器具主体602远离与可弯曲翼片608的表面相切的平面的位移。如图6b的横剖视图所示，桥接件609的厚度可基本上小于器具主体602的其他部分(包括可弯曲翼片608和/或壳体)的厚度612。相对较薄的桥接件609可比周围器具主体602或可弯曲翼片608更具柔性。附加地或另选地，在一些示例中，桥接件609的一个或多个部分可包括狭槽以减小选定区域中的剪切应力。如图6b所示，桥接件609可包括连续弹簧波纹管。连续弹簧波纹管可进一步从围绕翼片边界区域613的平面突出。在一些示例中，桥接件609可包括朝向和远离与器具主体602的表面相切的平面的多个起伏部。此类起伏部可改善对由桥接件609施加到可弯曲翼片608的力的方向和/或量值的控制。与具有限定弧形构件的空隙的器具主体相比，图6a和图6b中示出的构造可通过消除器具材料的暴露边缘来增加患者舒适度，通过增加弹簧波纹管的有效长度以包括翼片的横向侧面来提供比其他示例显著更大的力，以及/或者减少食物和牙斑的累积。在一些示例中，器具主体602可包括圆角或倒角以改善患者舒适度以及/或者减少食物或牙斑在器具主体602的拐角或内侧边缘中的累积。在一些示例中，器具主体602可被热成形，而无需后处理，诸如机加工或切割。在一些示例中，根据打印机中的器具取向(因为消除了可能缺乏局部支撑的暴露边缘)，器具主体602可以是可3d打印的，而不需要可弯曲翼片608上或附近的支撑结构。
69.在一些示例中，器具主体可包括翼片和限定桥接翼片边界区域的至少一部分的跳线的多个桥接件。图7a和图7b是示出示例性可移除牙科器具700的概念图，该可移除牙科器具包括可弯曲翼片708和桥接翼片边界区域713的多个跳线709。除了在此描述的差异之外，可移除牙科器具700可与参考图1a至图1e所讨论的可移除牙科器具100相同或基本上相似。
70.如图7a和图7b所示，器具主体702包括桥接翼片边界区域713以将翼片708拴系到主体702的跳线709。如图7a和图7b所示，跳线709可限定器具主体702远离与翼片708相切的平面的位移。虽然示出了四个跳线709，但在其他示例中，器具主体702可包括更少或更多的跳线709。跳线709的厚度可基本上小于器具主体702的其他部分(包括可弯曲翼片708和壳体)(未示出)的厚度。相对较薄的跳线709可比周围器具主体702或可弯曲翼片708更具柔性。附加地或另选地，在一些示例中，跳线709的一个或多个部分可包括狭槽以减小选择区域中的剪切应力。在一些示例中，可通过中断具有离散通孔或剪切减小区域的跳线709的连
续性来减小力，从而减小跳线709的总面积而不将厚度减小到受损耐久性、可成形性、印刷适性等的程度。跳线709也可仅放置在可弯曲翼片708的横向侧面上以减小可弯曲翼片708的纵横比或总长度。在一些示例中，由器具主体702(例如，跳线709)限定的空隙可增加围绕牙齿并通过器具的唾液流动，这可有利于冲洗出酸，该酸可在与牙齿长时间接触的情况下导致牙釉脱矿质、龋白斑、龋齿、齿龈炎等。可弯曲翼片708还可包括处于翼片中心处的开口区域719，从而使得翼片708类似于如图7b所示的环或圆环。
71.在一些示例中，器具主体可包括翼片和限定桥接翼片边界区域的至少一部分的弹簧波纹管的弧形构件。图8a和图8b是示出示例性可移除牙科器具800的概念图，该可移除牙科器具包括翼片808和围绕整个翼片边界区域813延伸的弹簧波纹管809。与翼片208、308、408、508、608和708类似，翼片808是可弯曲翼片。除了在此描述的差异之外，可移除牙科器具800可与参考图1a至图1e所讨论的可移除牙科器具100相同或基本上相似。
72.如图8a和图8b所示，器具主体802包括围绕整个翼片边界区域813延伸的桥接件809。如图8a和图8b所示，桥接件809可限定器具主体802远离与壳体804的表面相切的平面的位移。如图8b的横剖视图所示，桥接件809的厚度可基本上小于器具主体802的其他部分(包括可弯曲翼片808和/或壳体)的厚度812。相对较薄的桥接件809可比周围器具主体802或可弯曲翼片808更具柔性。附加地或另选地，在一些示例中，桥接件809的一个或多个部分可包括狭槽以减小选定区域中的剪切应力。如图8b所示，桥接件809可包括连续弹簧波纹管。连续弹簧波纹管可进一步从围绕翼片边界区域813的平面突出。在一些示例中，桥接件809可包括朝向和远离与器具主体802的表面相切的平面的多个起伏部。此类起伏部可改善对由桥接件809施加到可弯曲翼片808的力的方向和/或量值的控制。
73.与翼片608相比，可弯曲翼片808包括减小的表面积，使得其可用于将力集中在给定牙齿表面的较小区域或点上，从而提供相对明确限定的施加力的接触点。在某些情况下，相对较小的翼片可有利于提供可控的接合力位置、方向、量值或它们的组合，从而导致更大的牙齿移动和控制(例如，平移和/或旋转)。这些考虑表明，可弯曲翼片808(以及表面积减小的其他翼片)对于在治疗的结束阶段或在其中牙齿移动可通过力偶(例如，旋转)实现的阶段中完成移动可能特别有利。
74.与具有限定弧形构件的空隙的器具主体相比，图8a和图8b中示出的构造可通过消除器具材料的暴露边缘来增加患者舒适度，通过增加弹簧波纹管的有效长度以包括翼片的横向侧面来提供比其他示例显著更大的力，以及/或者减少食物和牙斑的累积。在一些示例中，器具主体802可包括圆角或倒角以改善患者舒适度以及/或者减少食物或牙斑在器具主体802的拐角或内侧边缘中的累积。在一些示例中，器具主体802可被热成形，而无需后处理，诸如机加工或切割。在一些示例中，根据打印机中的器具取向(因为消除了可能缺乏局部支撑的暴露边缘)，器具主体802可以是可3d打印的，而不需要可弯曲翼片808上或附近的支撑结构。
75.通常，相应翼片和桥接件可与相应壳体一体形成在相应器具主体的舌侧、颊侧或咬合面中的任何一个上。可弯曲翼片和桥接件可被布置成实现线性平移、旋转、侵入、挤出、倾斜和扭转。在一些示例中，多个可弯曲翼片和多个桥接件可位于器具主体的相对侧上。此类示例中的两个或更多个可弯曲翼片可被定位成形成力偶。力的力偶可导致牙齿围绕大约在牙齿中居中并在咬合
‑
齿龈方向上延伸的轴线旋转。又如，一个可弯曲翼片可被构造成向
与空隙相对的牙齿的舌侧
‑
近中表面施加力，以引起牙齿朝向器具壳体内部的空隙移动并且被成形用于将牙齿接纳在期望位置。在一些其他示例中，多个可弯曲翼片可位于器具主体的同一侧上。在此类示例中，一个可弯曲翼片和/或桥接件可被构造成向牙齿的切缘附近的表面施加力，并且单独的可弯曲翼片桥接件组合向齿龈边缘附近的表面施加力。这些力可根据需要以相似或相异的量值集中在牙齿上的不同位置处。在一些其他示例中，位于器具主体的同一侧上的多个可弯曲翼片和桥接件可被构造成集中相应的多个力。对于本公开的可弯曲翼片和桥接件的合适布置可见于例如2019年4月11日提交的授予raby等人的美国临时专利申请62/832524，该申请转让给本受让人并且全文以引用方式并入本文中。
76.图9是示出示例性计算机环境10的框图，在该环境中，诊所14和制造设施20在患者12的一组可移除牙科器具22的整个制造过程中传送信息。一组可移除牙科器具22可包括可移除牙科器具100、200、300、400、500、600、700或800中的至少一者。如上所述，可移除牙科器具100、200、300、400、500、600、700或800包括多个壳体、至少一个可弯曲翼片以及至少一个桥接件和/或铰链。首先，诊所14的正畸医师使用任何合适的成像技术生成患者12的牙科解剖结构的一幅或多幅图像，并且生成数字牙科解剖结构数据16(例如，患者12的牙齿结构的数字表示)。例如，医师可生成可被数字扫描的x射线图像。另选地，医师可使用例如常规计算机断层扫描(ct)、激光扫描、口内扫描、牙印模ct扫描、对通过印模浇注的牙模进行的扫描、超声仪器、磁共振成像(mri)或者任何其他合适的三维(3d)数据采集方法，来捕捉患者牙齿结构的数字图像。在其他实施方案中，数字图像可使用手持式口内扫描仪来提供，该手持式口内扫描仪为例如使用主动波阵面采样的、由马萨诸塞州列克星敦的布龙特斯科技公司(brontes technologies,inc.(lexington,massachusetts))开发的并且在pct公布wo 2007/084727(boerjes等人)中有所描述的口内扫描仪，该pct公布全文以引用方式并入本文。另选地，可以使用其他口内扫描仪或口内接触探头。作为另一个选项，可通过扫描患者12的牙齿的阴印模来提供数字牙科解剖结构数据16。作为又一个选项，可通过对患者12的牙齿的阳物理模型进行成像或者通过在患者12的牙齿的模型上使用接触探头，来提供数字牙科解剖结构数据16。可通过例如以下方式来制作用于扫描的模型：通过从合适的印模材料(诸如藻酸酯或聚乙烯基硅氧烷(pvs))来浇注患者12的牙列的印模，将浇注材料(诸如正畸石膏或环氧树脂)倾注到印模中，并且允许浇注材料固化。可使用包括上文所述的任何合适的扫描技术来扫描模型。其它可能的扫描方法在美国专利申请公布2007/0031791(cinader等人)中有所描述，该专利申请公布全文以引用方式并入本文。
77.除了通过扫描牙齿的暴露表面来提供数字图像之外，还可对牙列的不可见特征部(诸如患者12的牙齿的牙根以及患者12的颌骨)进行成像。在一些实施方案中，通过提供这些特征部的若干3d图像并且随后将它们“缝合”在一起来形成数字牙科解剖结构数据16。这些不同的图像不需要使用相同的成像技术来提供。例如，具有ct扫描的牙根的数字图像可与具有口内可见光扫描仪的牙冠的数字图像集成，例如，如raby等人的美国专利申请62/787,025中所述，该专利申请全文以引用方式并入本文。二维(2d)牙科图像与3d牙科图像的缩放和配准在美国专利6,845,175(kopelman等人)中有所描述，该美国专利全文以引用方式并入本文，同时还在美国专利公布2004/0029068(badura等人)中有所描述，该美国专利公布全文以引用方式并入本文。以引用方式全文并入本文的已颁发的美国专利7,027,642(imgrund等人)以及以引用方式全文并入本文的已颁发的美国专利7,234,937(sachdeva等
人)描述了使用用于整合通过各种3d源提供的数字图像的技术。因此，如本文所用，术语“成像”不限于对视觉上明显的结构进行的普通摄影成像，而且还包括对隐藏在视野之外的牙科解剖结构进行的成像。牙科解剖结构可包括但不限于牙弓的一颗或多颗牙齿的牙冠或牙根的任何部分、齿龈、牙周韧带、齿槽骨、皮质骨、种植体、人造牙冠、牙桥、镶面、义齿、正畸器具、或在治疗之前、期间或之后可被视为牙列的一部分的任何结构。
78.为了生成数字牙科解剖结构数据16，计算机必须将来自成像系统的原始数据转换成可使用的数字模型。例如，对于计算机接收的表示牙齿形状的原始数据，原始数据通常稍多于3d空间中的点云。通常，该点云成平面以创建患者的牙列的3d对象模型，包括一颗或多颗牙齿、齿龈组织以及其他周围口腔结构。为了使该数据可用于正畸诊断和治疗，计算机可将牙列表面“分割”以产生表示个体牙齿的一个或多个离散的可移动3d牙齿对象模型。计算机还可将来自齿龈的这些牙齿模型分隔成单独的对象。
79.分割允许用户以一组单独的对象的形式来表征并操控牙齿排列。有利的是，计算机可通过这些模型推导诊断信息，诸如牙弓长度、咬合位置、相邻牙齿之间的间隙间隔以及甚至美国正牙学委员会(abo)客观评分。另一个有益效果是，数字正畸设置可在制造过程中提供灵活性。通过用数字过程替代物理过程，可在不需要将石膏模型或印模从一个位置输送到另一个位置的情况下，在独立的位置处执行数据采集步骤和数据操控步骤。减少或消除对物理对象的往复运送的需求可为定制器具的客户和制造商两者带来显著的成本节省。
80.在生成数字牙科解剖结构数据16之后，诊所14可将数字牙科解剖结构数据16存储在数据库中的患者记录内。诊所14可例如更新具有多个患者记录的本地数据库。另选地，诊所14可经由网络24远程更新中央数据库(任选地，在制造设施20内)。在存储了数字牙科解剖结构数据16之后，诊所14将数字牙科解剖结构数据16以电子方式发送到制造设施20。另选地，制造设施20可从中央数据库检索数字牙科解剖结构数据16。另选地，制造设施20可以从与诊所14非关联的数据源检索预先存在的数字牙科解剖结构数据16。
81.诊所14还可将处方数据18转发到制造设施20，该处方数据传达与医师对患者12的诊断和治疗计划有关的一般信息。在一些示例中，处方数据18可以更具体。例如，数字牙科解剖结构数据16可以是患者12的牙科解剖结构的数字表示。诊所14的医师可以查看该数字表示，并指示患者12的个体牙齿的期望移动、间隔或最终位置中的至少一者。例如，患者12的个体牙齿的期望的移动、间隔和最终位置可影响在治疗的每个阶段由该组可移除牙科器具22中的每个可移除牙科器具施加到患者12的牙齿的力。如上所述，通过选择该多个壳体(例如，壳体104、204、304、404、504、604、704或804)中的至少一者、至少一个可弯曲翼片(例如，可弯曲翼片108c、208、308、408、508、608、708或808)、至少一个桥接件(例如，弧形构件109c、209、309、409、509、609、709或809)等的尺寸、形状和位置，可确定由该组可移除牙科器具22中的每个可移除牙科器具(例如，可移除牙科器具100、200、300、400、500、600、700或800)施加的力。患者12的个体牙齿的期望移动、间隔或最终位置中的至少一者可使医师、制造设备20的技术人员和制造设备20的计算机能够确定壳体、可弯曲翼片、弧形构件和加强结构中的至少一者的选定尺寸、形状和位置中的至少一者。以这种方式，数字牙科解剖结构数据16可包括该组可移除牙科器具22中的可移除牙科器具的每一个可移除牙科器具的壳体、可弯曲翼片、桥接件和任选的加强结构中的至少一者的医师、技术人员或计算机选择的尺寸、形状和位置中的至少一者，以导致患者12的牙齿的期望移动。在查看该数字表示之
后，包括该组可移除牙科器具22中的每个可移除牙科器具的壳体、可弯曲翼片、弧形构件和加强结构中的选定尺寸、形状和位置的数字牙科解剖结构数据16可被转发到制造设施20。制造设施20可位于场外或与诊所14位于一起。
82.例如，每个诊所14可包括针对制造设施20的现场设备，使得可由临床医师或助手在临床环境中使用本地安装的软件完整地执行治疗计划和数字设计。还可使用3d打印机(或者通过其他增材制造方法)在诊所中执行制造。3d打印机允许通过增材打印来制造牙科器具的复杂特征部或者患者12的牙科解剖结构的物理表示。3d打印机可使用患者12的原牙科解剖结构以及患者12的期望牙科解剖结构的迭代数字设计来制作多个数字器具、被定制用于制作患者12的期望牙科解剖结构的数字器具图案，或两者。制造可包括后处理以移除未固化的树脂并且移除支撑结构，或者以组装各种部件，该后处理也可以是必要的并且也可在临床环境中执行。
83.制造设施20利用患者12的数字牙齿解剖结构数据16来构造该组可移除牙科器具22以重新定位患者12的牙齿。自此的一段时间之后，制造设施20将该组可移除牙科器具22转发到诊所14，或者另选地，直接转发到患者12。例如，该组可移除牙科器具22可为一组有序的可移除牙科器具。患者12然后根据处方计划表随时间推移依次佩戴该组可移除牙科器具22中的可移除牙科器具22，以重新定位患者12的牙齿。例如，患者12可在介于约1周和约6周之间(诸如介于约2周和约4周之间，或约3周)的周期内佩戴该组可移除牙科器具22中的每个可移除牙科器具。任选地，患者12可返回到诊所14以周期性地监测使用可移除牙科器具22进行的治疗的进展。
84.在此类周期性监测期间，临床医生可调整患者12的处方计划表，以用于随时间推移依次佩戴该组可移除牙科器具22中的可移除牙科器具。监测通常包括对患者12的牙齿进行目检并且还可包括成像以生成数字牙科解剖结构数据。在一些示例中，临床医生可决定例如通过以下方式来中断用该组可移除牙科器具22对患者12进行的治疗：将新生成的数字牙科解剖结构数据16发送到制造设施20以便制作新的一组可移除牙科器具22。在一些示例中，临床医生可在完成用可移除牙科器具22进行的治疗的处方计划表之后将新生成的数字牙科解剖结构数据16发送到制造设施20。在一些示例中，在完成用可移除牙科器具22进行的治疗的处方计划表之后，临床医生可从制造设施20请求新的一组可移除牙科器具以继续对患者12的治疗。
85.图10是示出根据本公开的一个示例的在诊所14处开展的过程30的流程图。首先，在诊所14处的医师从患者12收集患者身份以及其他信息并创建患者记录(32)。如上所述，患者记录可位于诊所14内并且任选地被构造成与制造设施20内的数据库共享数据。另选地或附加地，患者记录可位于在制造设施20处的可供诊所14经由网络24远程访问的数据库内或者可供制造设施20和诊所14两者远程访问的数据库内。
86.接下来，可以使用任何合适的技术(34)生成患者12的数字牙科解剖结构数据16，从而创建虚拟牙科解剖结构。数字牙科解剖数据16可以由牙科解剖结构的二维(2d)图像、三维(3d)表示或两者组成。
87.在一个示例中，使用锥形束计算机断层扫描(cbct)扫描仪诸如i
‑
cat 3d牙科成像装置(可购自宾夕法尼亚州哈特菲尔德宾西北路1910的国际成像科技公司(imaging sciences international,llc；1910 n penn road,hatfield,pa))1910 n penn road,
hatfield,pennsylvania)来生成牙科解剖结构的3d表示。诊所14将通过cbct扫描仪生成的3d数字牙科解剖结构数据16(呈放射线图像形式)存储在位于诊所14内或者另选地位于制造设施20内的数据库中。计算机系统处理来自cbct扫描仪的可为多个切片形式的数字牙科解剖结构数据16，以计算可在3d建模环境内操控的牙齿结构的数字表示。
88.如果使用2d放射线图像(36)，则医师还可生成3d数字数据(38)。3d数字牙科解剖结构数据16可通过例如以下方式产生：形成并随后数字扫描患者12的牙齿结构的物理印模或铸模。例如，可使用可见光扫描仪(诸如om
‑
3r扫描仪(可购自明尼苏达州明尼阿波利斯的激光器设计公司(laser design,inc.,minneapolis,minnesota))或atos扫描仪(可购自德国布伦瑞克的gom公司(gom gmbh,braunschweig,germany)))来扫描患者12的牙弓的物理印模或铸模。另选地，医师可通过使用患者12的牙弓的口内扫描或者使用现有3d牙齿数据来生成咬合机理的3d数字牙科解剖结构数据16。在一个示例中，可使用raby等人的美国专利8,491,306中所述的通过铸模或印模形成数字扫描的方法，该专利申请全文以引用方式并入本文。在相同或不同的示例中，可使用see等人的美国专利申请公布2013/0325431中所述的用于限定虚拟牙齿表面和虚拟牙齿坐标系的技术，该专利申请全文以引用方式并入本文。在任何情况下，在3d建模环境内数字配准数字数据以形成牙齿结构的综合数字表示，该牙齿结构可包括牙根以及咬合面。
89.在一个示例中，在生成放射线图像和3d数字扫描两者之前，先将牙弓的咬合面的该2d放射线图像和3d数字数据用第一附带配准标记(例如，基准标记或具有已知几何形状的基座)配准到患者12的牙齿结构。然后，可使用美国专利8,491,306中所述的配准技术在3d建模环境内对准2d放射线图像和3d数字数据内配准标记的数据表示。
90.在另一个示例中，通过组合牙齿结构的两个3d数字表示来生成牙齿结构的3d数字数据。例如，第一3d数字表示可为牙根的从cbct扫描仪(例如，i
‑
cat 3d牙科成像装置)获得的相对较低分辨率图像，并且第二3d数字表示可为通过对患者牙弓的印模的工业ct扫描或者通过对患者牙弓的铸模的可见光(例如，激光)扫描来获得的牙齿牙冠的相对较高分辨率图像。可使用使得能够在计算机环境内操控3d表示的软件程序例如geomagic studio软件(可购自南卡罗来纳州石山的3d系统环线333号的3d系统公司(3d systems,inc.；333 three d systems circle,rock hill,south carolina))来配准3d数字表示，或者另选地，可使用美国专利8,491,306中所述的配准技术。
91.接下来，执行3d建模软件的计算机系统渲染牙齿结构的所得到的数字表示，该牙齿结构包括咬合面以及患者牙弓的牙根结构。建模软件提供用户界面，该用户界面允许医师相对于患者的牙弓的数字表示操控3d空间中牙齿的数字表示。通过与计算机系统进行交互，医师例如通过选择患者12的个体牙齿的期望位置、最终位置或两者、相应治疗阶段的持续时间或治疗阶段的数量、在治疗阶段期间患者12的牙齿上的力的方向或量值等的指示来生成治疗信息(40)。在一些示例中，可以在治疗的至少一个但少于所有的阶段期间使用可弯曲翼片。例如，患者12的个体牙齿的期望位置、相应治疗阶段的持续时间或治疗阶段的数量可影响在每个治疗阶段由该组可移除牙科器具22中的每个可移除牙科器具作用在患者12的牙齿上的力的方向或量值。如上所述，通过选择该多个壳体(例如，壳体104、204、304、404、504、604、704或804)中的至少一者、可弯曲翼片(例如，可弯曲翼片108c、208、308、408、508、608、708或808)、至少一个桥接件(例如，桥接件109c、209、309、310、409、509、609、709
或809)、任选的加强结构等的尺寸、形状和位置，可确定由该组可移除牙科器具22中的每个可移除牙科器具(例如，可移除牙科器具100、200、300、400、500、600、700或800)施加的力。以这种方式，利用诊断和治疗信息(40)更新数据库可包括由医师、技术人员或由计算机自动地确定或选择该组可移除牙科器具22的可移除牙科器具的每一个的多个壳体、至少一个可弯曲翼片、至少一个加强结构等的尺寸、形状和位置的尺寸、形状和位置，以导致患者12的牙齿的期望移动。
92.一旦医师完成在3d环境内传达与诊断和治疗计划有关的一般信息，计算机系统就更新与患者记录相关联的数据库以记录处方数据18(42)，该处方数据传达与医师指定的诊断和治疗计划有关的一般信息。然后，将处方数据18转发到制造设施20，用于制造设施20构造包括至少一个可弯曲翼片的一个或多个可移除牙科器具诸如可移除牙科器具22(44)。
93.尽管相对于位于正畸诊所处的正畸医师进行了描述，但相对于图10讨论的步骤中的一个或多个步骤可由远程用户(诸如位于制造设施20处的用户)来执行。例如，正畸医师可仅将放射线图像数据和患者的印模或铸模发送到制造设施20，在该制造设施处，用户与计算机系统交互，以在3d建模环境内制定治疗计划。任选地，然后可将3d建模环境内治疗计划的数字表示传输到诊所14的正畸医师，该正畸医师可查看治疗计划并且要么回送其批准，要么指示期望的修改。
94.图11是示出经由网络24连接到制造设施20的客户端计算机50的示例的框图。在所示的示例中，客户端计算机50为建模软件52提供操作环境。建模软件52为建模和描绘患者12的牙齿的3d表示呈现建模环境。在所示的示例中，建模软件52包括用户界面54、对准模块56和渲染引擎58。
95.用户界面54提供在视觉上显示患者12的牙齿的3d表示的图形用户界面(gui)。此外，用户界面54还提供用于例如经由键盘和指向装置、触摸屏等从诊所14的医师60接收输入以在建模牙弓内操控患者12的牙齿的界面。
96.制造设施20经由网络接口70可访问建模软件52。建模软件52与数据库62交互以访问各种数据，诸如治疗数据64、与患者12的牙齿结构相关的3d数据66、以及患者数据68。数据库62可以各种形式来表示，包括数据存储文件、查找表或在一个或多个数据库服务器上执行的数据库管理系统(dbms)。数据库管理系统可以是关系(rdbms)、分层(hdbms)、多维(mdbms)、面向对象(odbms或oodbms)或对象关系(ordbms)数据库管理系统。例如，数据可存储在单个关系数据库诸如来自微软公司(microsoft corporation)的sql服务器内。尽管数据库62被示出为位于客户端计算机50本地，但该数据库也可远离客户端计算机50并且经由公共或专用网络(例如，网络24)耦接到客户端计算机50。
97.治疗数据64描述由医师60选择并且定位在3d建模环境内的患者12的牙齿的诊断或重新定位信息。例如，治疗数据64可包括该多个壳体(例如，壳体104、204、304、404、504、604、704或804)中的至少一者、可弯曲翼片(例如，可弯曲翼片108c、208、308、408、508、608、708或808)、至少一个桥接件(例如，桥接件109c、209、309、310、409、509、609、709或809)、任选的加强结构等的尺寸、形状和位置，这可导致在整个治疗计划中将力矢量的选定的量值和方向施加到患者的牙齿(例如，牙齿103)上。
98.患者数据68描述与医师60相关联的一名或多名患者(例如，患者12)的组。例如，患者数据68指定每个患者12的一般信息，诸如姓名、出生日期和牙齿治疗史。
99.渲染引擎58访问并渲染3d数据66以生成通过用户界面54呈现给医师60的3d视图。更具体地，3d数据66包括限定3d对象的信息，该对象在3d环境内表示每颗牙齿(任选地包括牙根)和颌骨。渲染引擎58处理每个对象以基于医师60在3d环境内的视角来渲染3d三角网。用户界面54向医师60显示经渲染的3d三角网，并且允许医师60改变视角并且操纵3d环境内的对象。
100.全文以引用方式并入本文的授予raby等人的美国专利8,194,067，以及全文以引用方式并入本文的eisenberg的美国专利7,731,495，描述了可与本文所述技术一起使用的计算机系统和具有用户界面的3d建模软件的其他示例。
101.客户端计算机50包括处理器72和存储器74以存储和执行建模软件52。存储器74可表示任何易失性或非易失性存储元件。示例包括随机访问存储器(ram)诸如同步动态随机访问存储器(sdram)、只读存储器(rom)、非易失性随机访问存储器(nvram)、电可擦可编程的只读存储器(eeprom)、以及闪速(flash)存储器。示例还可包括非易失性存储装置，例如硬盘、磁带、磁性或光学的数据存储介质、光盘(cd)、数字多用光盘(dvd)、蓝光光盘、以及全息数据存储介质。
102.处理器72表示一个或多个处理器，诸如通用微处理器、专门设计的处理器、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)、离散逻辑器集合、或者能够执行本文所述的技术的任何类型的处理装置。在一个示例中，存储器74可存储程序指令(例如，软件指令)，处理器72执行该指令以实施本文所述的技术。在其他示例中，可由处理器72的专门编程的电路系统来执行这些技术。通过这些或其他方式，处理器72可被配置为执行本文所述的技术。
103.客户端计算机50被配置为将患者的3d牙齿结构的数字表示以及任选地治疗数据64和/或患者数据68经由网络24发送到制造设施20的计算机80。计算机80包括用户界面82。用户界面82提供在视觉上显示牙齿的数字模型的3d表示的gui。此外，用户界面82还提供一种界面，该界面用于例如经由键盘和指向装置从用户接纳输入以在患者的3d牙齿结构的数字表示内操控患者的牙齿。
104.计算机80可被进一步配置为自动确定一组可移除牙科器具22中的每个可移除牙科器具的尺寸和形状。可移除牙科器具22的尺寸和形状可包括多个壳体中的至少一个壳体、至少一个可弯曲翼片、至少一个弧形构件、至少一个加强结构等的位置、尺寸和形状(例如，至少一个位置、至少一个尺寸和至少一个形状中的至少一者)，使得可移除牙科器具22被构造成当可移除牙科器具被患者佩戴时将一颗或多颗牙齿从其初始位置重新定位到最终位置。如上文关于图1至图17所述，该多个壳体(例如，壳体104、204、304、404、504、604、704或804)中的至少一者、可弯曲翼片(例如，可弯曲翼片108c、208、308、408、508、608、708或808)、至少一个桥接件(例如，桥接件109c、209、309、310、409、509、609、709或809)、任选的加强结构等的位置、尺寸和形状可影响当可移除牙科器具被患者佩戴时施加到牙齿的力的量值、方向和表现长度。例如，当可移除牙科器具被患者佩戴时，相应可弯曲翼片和/或弧形构件的位置、尺寸和形状可至少部分地确定由可弯曲翼片和/或弧形构件的变形所产生的力的量值、方向和表现长度。弧形构件和/或任选的增强结构的位置、尺寸和形状可将变形集中在相应可弯曲翼片的选定区域中，以控制施加到牙齿的力的方向。而且，多个壳体中的相应壳体的位置、尺寸和形状可以影响相应壳体与相应牙齿的接合位置。一个或多个接合位置可影响施加到相应牙齿的力的方向。计算机80可分析当可移除牙科器具被患者佩戴
时由相应可弯曲翼片和/或弧形构件的变形产生的至少一个力的大小、方向和表现长度中的至少一者，以确定当可移除牙科器具被患者佩戴时将导致患者的相应牙齿的期望移动的相应壳体、相应可弯曲翼片、相应弧形构件、相应加强结构等的位置、尺寸和形状中的至少一者。
105.计算机80可以呈现可移除牙科器具22的表示以供用户查看，包括查看尺寸和形状。另选地或附加地，计算机80可以接受来自用户的输入以确定用于患者12的该组可移除牙科器具22的尺寸和形状。例如，该用户输入可以影响自动确定的尺寸或形状中的至少一者。计算机80可将该组可移除牙科器具22的数字模型、该组可移除牙科器具22的尺寸和形状或两者传输或以其他方式发送至计算机辅助制造系统84，以用于生产该组可移除牙科器具22。
106.客户端计算机50和计算机80仅是示例性计算机系统的概念表示。在一些示例中，相对于客户端计算机50、计算机80或两者描述的功能可组合到单个计算装置中或者分布在计算机系统内的多个计算装置中。例如，可将云计算用于本文所述的牙科器具的数字设计。在一个示例中，在诊所处在一台计算机处接收牙齿结构的数字表示，同时使用一台不同的计算机诸如计算机80来确定可移除牙科器具的形状和尺寸。此外，该不同的计算机(诸如计算机80)可能不必接收全部的相同数据以便其确定形状和尺寸。可至少部分地基于通过历史病例的分析或示例性病例的虚拟模型推导的知识，在不接收所考虑的病例的完整3d表示的情况下，确定形状和尺寸。在此类示例中，在客户端计算机50与计算机80之间传输的数据或者以其他方式用于设计定制牙科器具的数据可显著少于表示患者的完整数字牙科模型的完整数据组。
107.图12是示出用于构造可移除牙科器具1522的示例性计算机辅助制造系统1500的框图。计算机辅助制造系统1500的示例包括与计算机1504通信并耦接到构建材料源1510的增材制造系统1502。在一些示例中，计算机辅助制造系统1500可包括图20的计算机辅助制造系统84。例如，计算机1504可与计算机80相同或基本上相似。构建材料源1510包括至少一种聚合物材料源，例如，上述器具主体102的聚合物材料中的至少一种。牙科器具1522可与可移除牙科器具100、200、300、400、500、600、700或800中的至少一者相同或基本上类似。在一些示例中，牙科器具1522包括一组牙科器具22中的一个牙科器具。
108.增材制造系统1502包括可移动平台1508和挤出头1506。可移动平台1508和挤出头1506被构造成制造牙科器具1522。例如，计算机1504控制挤出头1506和可移动平台1508以制造可移除牙科器具1522。通过计算机1504控制挤出头1506可包括控制从构建材料源1510至挤出头1506的材料进料速率、控制构建材料在牙科器具1522上的沉积速率、控制挤出头1506的温度以及控制挤出头1506的位置中的至少一者。通过控制材料进料速率、材料沉积速率、挤出头1506的温度和挤出头1510的位置中的至少一者，计算机1504可控制牙科器具1522的至少一部分的位置、尺寸和形状的制造。通过计算机1504控制可移动平台1508可包括：控制可移动平台在垂直于来自挤出头1506的材料沉积方向的平面中的平移，以及控制可移动平台沿着基本上平行于来自挤出头1506的材料沉积方向的轴线的升高中的至少一者。通过控制可移动平台1508的平移和升高中的至少一者，计算机1504可控制牙科器具1522的至少一部分的位置、尺寸和形状的制造。
109.尽管图12示出了被配置用于熔融沉积成型(fdm)的计算机辅助制造系统1500，但
是计算机辅助制造系统1500也可被配置用于立体光刻(sla)、反型光聚合增材制造、喷墨/聚合物喷射增材制造或其他增材制造方法。在其中计算机辅助制造系统1500被配置用于聚合物喷射打印的示例中，计算机辅助制造系统1500可被构造成在单个印刷中打印多种材料，从而允许高模量材料用于牙科器具1522的刚性部件(例如，壳体)，并且允许低模量或弹性体材料用于牙科器具1522的刚性较小的部件(例如，可弯曲翼片和/或弧形构件)。此外，利用聚合物喷射增材制造，模量可在牙科器具1522上选择性地变化，并且可将与例如用于壳体、用于可弯曲翼片和/或弧形构件的不同部分、或用于壳体的不同部分的模量不同的模量用于可弯曲翼片和/或弧形构件。类似地，可将与用于重新定位个体牙齿的壳体不同的模量用于锚固壳体。
110.附加地或另选地，制造牙科器具可包括热成形和使用由多轴机械手或cnc机器控制的飞秒激光来切除材料，诸如以形成狭槽、铰链、和弹簧特征部。在一些情况下，可控制切割深度以在某些区域中选择性地消融材料并减小器具的厚度，诸如以形成更柔性的铰链轴或增加弹簧元件的柔韧性。
111.附加地或另选地，制造牙科器具可包括通过由实心材料块铣削或以其他方式机加工该器具来形成该器具的至少一部分(如果不是整个器具的话)。
112.附加地或另选地，制造牙科器具可包括(尤其是在需要不同的厚度或加强件的情况下)热成形器具主体，以及使用多轴机械手经由加热的挤出喷嘴将热的热塑性材料分配到具有其他均一厚度的器具上。这可用于在区域中产生更大厚度的结构。以类似的方式，可光致固化的树脂可被分配到表面上并被光固化，或者在分配之后立即被光固化，或者在所有特征部已布置好之后被光固化。
113.附加地或另选地，制造牙科器具可包括可弯曲翼片和/或弧形构件的预制造。预制的可弯曲翼片和/或弧形构件可包括材料诸如不锈钢、钛或镍钛(niti)，并且粘结或紧固到通过其他方式诸如通过热成形或3d打印形成的器具主体。该方法的优点是允许具有较大力递送的较小结构。在此类情况下，计算装置将用于从符合所需力和偏转标准以实现指定的移动的一组离散的预制翼片中进行选择，并且放置以确定放置在每个牙齿上的最佳位置。
114.图13是示出在制造设施20处开展的用于构造一组可移除牙科器具22的过程1600的流程图。在一些示例中，一组可移除牙科器具22可包括可移除牙科器具100、200、300、400、500、600、700或800中的至少一者。制造设施20处的计算机80从诊所14接收数字牙科解剖结构数据16，包括患者的一颗或多颗牙齿的初始位置以及处方数据18(1602)。另选地，计算机80可从位于计算机80内的或者可以其他方式供该计算机访问的数据库检索信息。与计算机80相关联的受过训练的用户可与在计算机80上运行的计算机化建模环境交互以相对于患者牙齿结构的数字表示制定治疗计划并生成处方数据18(如果诊所14尚未进行这样的操作)。在其他示例中，计算机80可仅基于患者的牙齿结构和预定义的设计约束制定治疗计划。
115.一旦计算机80接收患者的牙齿结构，计算机80便确定用于患者的可移除牙科器具的尺寸和形状(1604)。可移除牙科器具的尺寸和形状被构造成，当可移除牙科器具被患者佩戴时，将患者的一颗或多颗牙齿从初始位置重新定位到期望位置。在相同或附加的示例中，计算机80确定用于患者的一组可移除牙科器具22的尺寸和形状，该组可移除牙科器具被构造成按顺序佩戴。
116.在一些示例中，确定可移除牙科器具的尺寸和形状包括利用计算机80根据一组预定义的设计约束来选择可移除牙科器具的尺寸和形状。该组预定义的设计约束可包括一个或多个因素，包括但不限于：施加到所包围的牙齿中的一颗或多颗的最小局部力和最大局部力中的至少一者、施加到所包围的牙齿中的一颗或多颗的最小旋转力和最大旋转力中的至少一者、施加到所包围的牙齿中的一颗或多颗的最小平移力和最大平移力中的至少一者、施加到所包围的牙齿中的一颗或多颗的最小总力和最大总力中的至少一者，以及当可移除牙科器具被患者佩戴并且所包围的牙齿处于其初始位置时施加到可移除牙科器具的最小应力或应变和最大应力或应变中的至少一者。
117.在确定可移除牙科器具的尺寸和形状期间，计算机80可使用有限元分析(fea)技术来分析患者牙齿以及可移除牙科器具上的力。例如，在建模牙齿从其初始位置移动到表示治疗的其最终位置时，计算机80可对患者牙齿的立体模型应用fea，该治疗包括一组有序的可移除牙科器具。计算机80可使用fea来选择适当的可移除牙科器具，以在牙齿上施加期望的力。此外，计算机80可使用虚拟咬合架来确定在建模牙齿于治疗期间的整个移动中牙齿之间的接触点。计算机80还可在fea力分析中包括咬合接触力诸如牙间交错力，其与在设计一组有序的可移除牙科器具中的牙科器具期间来自可移除牙科器具的力相结合。计算机80还可以确定牙齿移动的顺序，以优化力的施加、减少治疗时间、改善患者舒适度等。
118.在一些示例中，确定可移除牙科器具(例如，可移除牙科器具100、200、300、400、500、600、700或800)的尺寸和形状包括利用计算机80选择器具主体(例如，器具主体102、202、302、402、502、602、702和802)的厚度、该多个壳体(例如，壳体104、204、304、404、504、604、704或804)中的至少一者、可弯曲翼片(例如，可弯曲翼片108c、208、308、408、508、608、708或808)、至少一个桥接件(例如，桥接件109c、209、309、310、409、509、609、709或809)、任选的加强结构等，以提供适于当可移除牙科器具被患者佩戴时将患者的一颗或多颗牙齿从其初始位置重新定位到最终位置的刚度。在一些示例中，选定的厚度可介于约0.10毫米和约2.0毫米之间，诸如介于约0.2毫米和约1.0毫米之间，或者介于约0.3毫米和约0.75毫米之间。在一些示例中，计算机80还可以根据预定义的设计约束选择可移除牙科器具的材料。
119.患者的可移除牙科器具的尺寸和形状可经由计算机80的用户界面82呈现给用户(1606)。在其中可移除牙科器具的尺寸和形状经由用户界面82呈现给用户的示例中，在将设计数据发送到计算机辅助制造系统84之前，用户可有机会调整设计约束或者直接调整可移除牙科器具的尺寸和形状。在一些示例中，当可移除牙科器具由计算机辅助制造系统84制造时，可移除牙科器具的尺寸和形状可以由计算机80直接呈现给用户。例如，计算机80可将可移除牙科器具的数字模型发送到计算机辅助制造系统84，并且计算机辅助制造系统84根据来自计算机80的数字模型制造可移除牙科器具。
120.然而，即使在用于患者的可移除牙科器具的尺寸和形状经由计算机80的用户界面82呈现给用户的示例中，在用户批准之后，计算机80也将可移除牙科器具的数字模型发送到计算机辅助制造系统84(1608)，并且计算机辅助制造系统84根据来自计算机80的数字模型制造可移除牙科器具(1610)。
121.在一些示例中，计算机辅助制造系统84可包括3d打印机。形成器具主体(例如，器具主体102、202、302、402、502、602、702、802、902、1002和1102)可包括用3d打印机打印该多个壳体(例如，壳体104、204、304、404、504、604、704或804)中的至少一者、可弯曲翼片(例
如，可弯曲翼片108c、208、308、408、508、608、708或808)、至少一个桥接件(例如，桥接件109c、209、309、310、409、509、609、709或809)、任选的加强结构等的表面。在其他示例中，形成器具主体可包括利用3d打印机打印患者牙齿(例如，牙齿103)的表示，在患者牙齿的该表示上热成形器具主体，以及修整多余的材料(任选地由cnc或机器人机械例如端铣刀或激光切割器自动地进行)以形成多个壳体、至少一个可弯曲翼片、至少一个弧形构件、至少一个加强结构等。患者牙齿的表示可包括凸起的表面，以促进在热成形和修整的器具主体中形成多个壳体中的至少一个、至少一个可弯曲翼片、至少一个弧形构件、至少一个加强结构等。
122.图13的技术可用于设计和制造一组有序的可移除牙科器具22中的每个可移除牙科器具。例如，该组有序的可移除牙科器具22中的每个可移除牙科器具可被构造成增量地重新定位患者的牙齿。这样，该组有序的可移除牙科器具22可被构造成比该组可移除牙科器具22内的任一个可移除牙科器具更大程度地重新定位患者的牙齿。此类一组有序的可移除牙科器具22可具体地被构造成当患者的该组有序的可移除牙科器具22中的可移除牙科器具被患者依次佩戴时，将患者的所述一颗或多颗牙齿从其初始位置增量地重新定位到期望位置。
123.在一些示例中，相对于图13所述的技术可体现在计算机可读存储介质内，诸如计算机50、计算机80或两者的计算机可读存储介质。计算机可读存储介质可存储计算机可执行指令，该计算机可执行指令在被执行时将处理器配置为执行相对于图13所述的技术。
124.在设计该组可移除牙科器具22之后，制造设施20根据数字牙科解剖结构数据16和处方数据18制作该组可移除牙科器具22(1610)。可移除牙科器具22的构造可包括3d打印、热成型、注塑、失蜡铸造、5轴铣削、激光切割、塑料和金属混合制造技术例如按扣配合和重叠注塑、以及其他制造技术。
125.图14是示出使用一组有序的可移除牙科器具进行的治疗的逐次迭代的流程图1700。该组有序的可移除牙科器具被构造用于重新定位患者的一颗或多颗牙齿。在一些示例中，该组有序的可移除牙科器具可包括可移除牙科器具100、200、300、400、500、600、700或800中的至少一者。
126.治疗开始于第一治疗迭代(1702)。在第一治疗迭代开始时，患者的牙齿处于如止动状态x所表示的其初始位置处(1704)。例如，如以上相对于图18所述，对患者的牙齿进行扫描以促进设计该组有序的可移除牙科器具(1706)。根据对患者牙齿的扫描，计算机例如计算机50确定该有序组中可移除牙科器具的至少一种，例如两种不同形状和尺寸：第一设置x
a 1708a和第二设置x
b 1708b。用于创建患者牙齿的数字模型的示例性技术在授予cinader等人的美国专利8,738,165中有所描述，该专利全文以引用方式并入本文。计算机可以通过首先调整患者牙齿的数字模型以创建在治疗之后患者牙齿的期望位置的模型，从而确定第一设置x
a 1708a和第二设置x
b 1708b。然后，计算机可基于将患者的牙齿从初始位置移动到其期望位置所需的时间和力来创建该有序组中可移除牙科器具的形状和尺寸。例如，计算机模型可以调整该有序组中的可移除牙科器具的多个壳体中的至少一个、至少一个可弯曲翼片、至少一个加强结构等的厚度、位置、形状和尺寸，以产生将患者的牙齿从初始位置移动到期望位置所需的力。由该有序组中的可移除牙科器具施加的建模力还可基于患者牙齿在治疗期间的增量位置移动。这样，计算机可以根据在治疗期间患者佩戴该有序
组中的可移除牙科器具时施加在牙齿的预测位置中的牙齿上的预期力来设计该有序组中的每个可移除牙科器具。
127.在一些示例中，可使用第一设置x
a 1708a和第二设置x
b 1708b中的每一者制造该组可移除牙科器具中的至少一个(诸如三个)不同的可移除牙科器具，以生产该组可移除牙科器具中的至少两个(诸如六个)可移除牙科器具。例如，第一设置x
a 1708a可用于制造第一可移除牙科器具(rda)x
a，软
1710a、第二rda x
a，中等
1710b和第三rda x
a，硬
1710c；第二设置x
b 1708b可用于制造第四rda x
b，软
1710d、第五rda x
b，中等
1710e和第六rda x
b，硬
1710f。第一、第二和第三rda 1710a至1710c可以具有基本上相同的形状和尺寸，但是可以包括具有不同刚度特性的材料。例如，第二和第三rda 1710b和1710c可以具有比第一rda 1710a更高的刚度特性，并且第三rda 1710c可以具有比第二rda 1710b更高的刚度特性。类似地，第四、第五和第六rda 1710d至1710f可以具有基本上相同的形状和尺寸，但是包括具有不同刚度特性的材料。在一些示例中，第一rda 1710a可以具有与第四rda 1710d相同的刚度特性，例如相对柔软的聚合材料。类似地，第二rda 1710b可具有与第五rda 1710e相同的刚度特性，诸如比第一rda 1710a刚度相对更高的聚合物材料。同样，第三rda 1710c可以具有与第六rda 1710f相同的刚度特性，诸如比第二rda 1710b刚度相对更高的聚合物材料。
128.该组有序的可移除牙科器具中的rda 1710a至1710f可被患者随时间依次佩戴。例如，该组有序的可移除牙科器具中的rda 1710a至1710f中的每一个的佩戴时间可介于约1周至约6周之间，诸如介于约2周至约4周之间，或约3周。在使用可移除rda 1710a至1710f的治疗计划之后，患者的牙齿可处于如牙列状态x 1所表示的第一治疗迭代的最终位置处(1712)。
129.一旦患者的牙齿处于或接近牙列状态x 1，患者可回到临床医生处，临床医生可评估第一治疗迭代的结果(1714)。如果第一治疗迭代得到患者牙齿的可接受的最终位置，则治疗可以结束(1716)。然而，如果第一治疗迭代未得到患者牙齿的可接受的最终位置，则可执行一个或多个附加的治疗迭代。为了开始下一个治疗迭代，临床医生可对患者的牙齿进行另一次扫描以促进设计随后的一组有序的可移除牙科器具(1706)。在一些示例中，第一治疗迭代的结果的评估可包括对患者的牙齿进行另一次扫描，在这种情况下，开始下一个治疗迭代可仅涉及将患者牙齿的数字模型转发到制造设施以使得可基于患者牙齿的新位置为患者制造另一组有序的可移除牙科器具。在其他示例中，可使用新获取的扫描来在临床医生的设施中创建可移除牙科器具的一个或多个迭代。
130.图14的技术表示一个具体示例，并且可在本公开的实质内对图14的技术进行多种修改。例如，该组有序的可移除牙科器具可包括多于或少于六个的可移除牙科器具。作为另一个示例，该组有序的可移除牙科器具中的每个可移除牙科器具可具有唯一的形状和尺寸，并且该组有序的可移除牙科器具中的每个可移除牙科器具可由具有基本上相同或相似的刚度特性的材料制成。
131.已描述了各种示例。这些示例以及其他示例均在以下权利要求书的范围内。