正畸对准器的直接制造 |
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| 申请号 | CN201210504120.6 | 申请日 | 2012-10-12 | 公开(公告)号 | CN103142317A | 公开(公告)日 | 2013-06-12 |
| 申请人 | 奥姆科公司; | 发明人 | C·安德烈科; I·基钦; | ||||
| 摘要 | 一种用于正畸装置的直接制造的方法，其具有 牙齿 拟合腔室，诸如对准器，其使用单种或多种 聚合物 材料的层 叠印 刷。所述器具的腔室由所述多层的边界来限定，可封装患者多达十四颗的牙齿，并成形为用于施加负载至至少一颗牙齿，所述负载足以引起牙齿的运动，并对相邻骨进行重建。可以使用一系列这样的器具来 治疗 牙齿咬合不正，所述系列中使用的每个直接制造的器具用于渐进地将一颗或多颗牙齿从初始 位置 移动向期望的最终位置。所述器具可以利用各种已披露的材料来制造，并且可以包括用于与其他正畸元件相互作用的辅助特征。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于移动牙齿的正畸器具，包括： |
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| 说明书全文 | 正畸对准器的直接制造[0001] 相关申请 [0002] 本申请要求申请日为2011年10月12日的美国序列号为No.61/546,554申请的优先权，其全部内容通过引用合并于此。 技术领域[0003] 本发明涉及正畸器具(orthodontic appliance)并特别涉及正畸对准器。 背景技术[0004] 在传统正畸治疗中，正牙医生或助手将诸如正畸托架的正畸器具固定至患者牙齿并将弓丝结合到每个托架的狭槽中。弓丝(archwire)施加矫正力，强迫牙齿移动至正畸准确位置。利用传统的结扎线，诸如小的弹性O形环或精细金属丝，来将弓丝保持在每个托架狭槽中。由于在应用各个结扎线至每个托架时遇到的困难，已经开发出自绑式正畸托架，其消除了通过依赖用于将弓丝保持在托架狭槽中的可移动锁或滑片来绑扎的需求。 [0005] 传统的正畸托架通常由不锈钢形成，其是强力的、无吸收性的、可焊的、并且相对地易于形成和制造。然而使用金属正畸托架进行正畸治疗的患者会遭遇金属可见性的尴尬，这在美容上是令人不悦的。为解决金属托架的不美观，某些传统正畸托架结合了透明或半透明非金属材料的托架主体，诸如晶透或半透明的聚合物或晶透或半透明的陶瓷，其呈现底层牙齿的颜色或色调。 [0006] 正畸托架的可替代物包括其他晶透(clear)或更少可见性的器具。这些中最常见的是所谓的“对准器”，其在治疗期间可由患者互换。临床医生会指定一系列的对准器用来将一颗或多颗牙齿从它们的初始位置移动至它们的审美学上令人满意的位置，所述对准器通常置于患者牙齿上但并非自身粘附固定或以其他方式连接至患者牙齿上。通常，需要一系列对准器来对患者进行完整治疗，这是因为由一个对准器产生的移动幅度是有限的。这样，以一系列的形式使用时，所述系列中的每个对准器可以设计为用以实现部分治疗过程或将一颗或多颗牙齿朝向期望位置移动整个距离的一部分。 [0007] 一种这样的对准器是 系统，其可从Align Technology，Inc获得。系统包括由患者配戴的可移动对准器。一般来说，这些对准器是晶透或透明的聚合物正畸装置，它们可移动地定位在上颌牙齿和/或下颌牙齿上。通过所述系统，随着治疗进程，患者移除具有特定规定的一个对准器并用另一个具有第二、不同规定的对准器来替换它。每个对准器负责将牙齿移向最终预定或美学上正确的位置。 对准器通过物理或计算机辅助成型工艺制造。所述方法开始时，使用合适的印模材料形成患者齿型的印模，诸如聚乙烯基硅氧烷(PVS)。通过CT扫描印模，计算机从中生成患者牙齿和牙龈的三维数字阳模。为产生反映治疗阶段系列中下一期望牙齿构造的器具，必须要生成反映期望构造中患者齿型的新三维模型。这包括将三维石膏模型中牙齿形状捕获到计算机辅助设计系统中。然后，在计算机辅助设计系统中，通过计算机化处理使牙齿分离，并然后重新设置成期望构造。所产生的期望构造的患者齿型的计算机化模型随后用于打印牙齿构造的物理模型。最后，将要形成对准器的晶透塑料(clearplastic)，诸如聚亚安酯模制在牙齿构造的物理模型上。后续的物理步骤修饰所模制的对准器以移除尖锐的边缘或部分，其可能会接触并刺激牙龈。此外，通常通过诸如转磨抛光的工艺来平滑对准器的表面和边缘。 [0008] 在一些情形中，连接件有利于对准器与牙齿的连接。在 工艺中，使用在模具上热成形的模板对准器将连接件放置，所述模具匹配患者牙齿的初始位置。薄材料能够用于模板对准器从而使得模板对准器不如标准对准器那样硬或有保持力。在模板对准器上产生针对每个连接件的“井”或“袋”。这些“井”用连接件合成填料装载，并且模板完全置于患者牙弓上。然后每个连接件固化至制造商的要求。当模板中的所有连接件已经固化时，移除模板并通过碳化物或石头磨光毛刺来移除任何闪光层(flashing)。 [0009] 可以看出，对准器制造是冗长的过程，其增加了对患者治疗的花费和时间。由于这样一种正畸治疗会需要例如代表25个治疗过程阶段的25个中间重置模具，对模具制造、对准器形成和修整的必要步骤而言，所需要的花费和时间可能会惊人的高。所述花费是累加的，这是由于治疗中每个新阶段或治疗中每次改变都需要产生新模具。类似的，针对每个患者在整个治疗中储存一系列模具的花费可能是令人生畏的。 [0010] 美国专利US5,975,893，其归属于 产品的所有权人，其全部内容通过引用合并于此，描述了上面详述的过程，并还在发明内容的结尾、在第7栏第15-29行，所述’893专利声明：“根据本发明的制造牙科器具的方法包括提供第一组代表一个患者的经过修正的牙齿布置的数字数据集。然后，从这第一组数字数据集产生第二组数字数据集，这里，第二组数字数据集代表经过修正的牙齿布置的阴模。然后，根据第二组数字数据集控制制造机器，以产生所述牙科器具。这种制造机器通常依靠有选择地使未固化的树脂固化来制成这种器具。这种器具通常包括一个聚合物外壳，其具有能容纳牙齿的腔室形状，并且能弹性地使牙齿从原始牙齿布置重新定位为修正后的牙齿布置”。在这样的陈述中，所述’893专利却没有公开一些内容来指示如何形成所述器具的形状、或使用什么材料，并且在商业实现中，所述’893专利的所有权人始终间接地从通过立体平版印刷术制成的牙齿模型形成对准器，这在该段之前的段落中有所描述。 [0011] 由对准器治疗咬合不正(malocclusion)面对的不是制造困难的挑战。具体而言，与连接件固定起来的对准器可能非常难以安装，这是由于对准器上的连接孔采用与制造工艺一致的有限数量的形状；特别是，连接孔必须通过在立体平版印刷产生的牙齿阳模上热成形来形成，这限制了可以制作的孔的类型。此外，对准器会与连接件绑定而表现的非常难以移除。 [0012] 此外，在许多对准器患者中，患者口腔内对准器的存在引起下颌和上颌之间咬合点的变化，并且特别是，引起牙齿咬合移向后臼齿。由于后臼齿上的非平衡咬合力，这使患者的咬合打开并通常对后臼齿进行硬挤。这在移除对准器后的一个后果是TMJ损伤，这是由于在没有对准器时下颌力不再被后臼齿抑制。 [0013] 对于许多患者来说，手工或通过在阳模上热成形制造的对准器是不舒适的，并会刺激患者牙龈和/或舌头至软组织发炎乃至可能流血的程度。这种不舒适通常是由于对准器没有精确地根据患者牙龈缘修整而引起。修整中的不精确通常由修整工具特别是在对准器介入舌头处的前舌侧上的最小尺寸而引起。如果在修整对准器时没有大致考虑诸如切牙乳头的其他解剖结构，会引起肿胀或发炎。此外，对准器修整的位置会引起在特别是舌侧上靠近牙龈缘的对准器基部处锋利凸缘的产生。 [0014] 期望的是提供一种用于实现构造为对应一系列牙齿构造的对准器的可替代设备和方法。这种设备和方法应该是经济的、可再利用的、减少时间消耗、减少材料浪费，并且特别是应该减少对于正畸治疗各阶段制造牙齿布置的多个铸件的需求。下文所描述的本发明设备和方法能够实现这些目的中的至少部分以及其他目的。 发明内容[0015] 本发明提供了用于直接制造具有牙齿拟合腔室的正畸装置(诸如对准器)的方法的详细描述，其使用聚合物材料的叠层印刷。 [0016] 在所披露的具体实施例中，牙齿拟合腔室由多个层的边界限定，所述多个层封装患者的多达十四颗牙齿，并且所述牙齿拟合腔室成形为将足以使牙齿移动的负载施加到至少一颗牙齿，并使相邻骨重建。可以应用一系列这种器具来治疗牙齿咬合不正，系列使用的每个直接制造的器具使一颗或多颗牙齿逐渐从初始位置朝着期望的最终位置移动。 [0017] 可替代的，所述器具可以是固定器，其将牙齿保持在由所述器具的腔室所限定的位置。 [0018] 所述器具可由单种材料形成，或可以包括第一种和第二种聚合物材料层，每种材料形成部分器具。在另一可替代实施方式中，第二器具(诸如刚性件、或金属丝或橡胶的弹性构件)可以粘附或以其他方式结合至所述直接制造的器具。 [0019] 所述直接制造工艺(direct manufacturing process)允许器具具有比热成形器具可能更广范围的特征和功能。例如，所述直接制造的器具可以制造为包括孔，其连接至患者牙齿上的连接件，或可以具有与器具成为整体的辅助形状，诸如钩或按钮。它们每个都可以和诸如橡胶带的弹性元件一起使用以获得正畸功能。所述辅助形状还可以是腔室，其适合安装至牙齿的第二器具，诸如正畸托架，或者是套在患者牙冠上的器具的缺口。 [0020] 所述直接制造的器具可以制造以使得牙齿腔室或其他特征具有尺寸上可控的厚度，包括恒定厚度，或根据需要以及在机械上/对正畸有用的可变厚度。此外，咬合面可以以可变厚度形成，诸如在器具远侧区域上的较大厚度和器具近侧区域上的较小厚度，例如用于产生针对牙齿的导向斜坡。这例如能够使睡眠呼吸暂停患者的舌部和软腭打开。此外，对比于非咬合面，咬合面可以以增强的厚度制成。 [0021] 在一个实施例中，根据本发明原理制成可交替配戴的日用和夜用器具。夜用器具可以具有比日用器具更大的厚度，例如，日用器具可以具有小至0.15毫米的厚度，而夜用器具可以具有高至1.0毫米的厚度。可替代的，或另外的，日用器具和夜用器具可以是不同的材料。 [0022] 根据本发明原理制成的器具可以是晶透的、或有颜色的，得到根据期望的牙齿外观。器具还可以形成有系列标识符，诸如数字、字母或代码，其整体地形成在所述器具上，供患者或正畸医师参考。 [0023] 通过所描述方法制成的器具可由聚亚安酯或这里标识的各种其他材料形成。在一些实施例中，或由一些材料形成，所述器具制造可能涉及辐射能固化步骤。还可以使用电子束交联，电子束交联可以选择性地以不同程度在所述器具不同部分使用。 [0024] 用于形成所述器具的计算机化方法可以包括形成下颌槽的数学模型，以及将牙齿形状对准所述槽以形成牙齿定位，并从所述牙齿定位得到所述器具。所述器具可通过产生偏离牙冠表面的一个表面以及求解自相交表面来形成。 [0025] 所述器具的制造可以位于地理上远离产生数字模型的位置的一个位置，其包括正畸医师的办公室或患者的家中或工作地点，其允许器具更快捷地传送至患者和正畸医师。 [0026] 本发明的原理特点还在于通过评估来自器具的光反射而评估器具在安装至患者牙齿时的应力。本发明可以通过理解下述编号的声明来进一步理解。 [0027] 声明1：一种用于移动牙齿的正畸器具，包括：单种聚合物材料的一系列层，它们共同形成所述器具，所述器具包括多个腔室用于封装牙齿。 [0028] 声明2：声明1中的正畸器具，还包括第二种聚合物材料的层并形成器具的一部分。 [0029] 声明3：声明1或2中的正畸器具，其中所述器具的每个腔室都由所述一系列层中的多个层的边界形成。 [0030] 声明4：声明1、2或3中的正畸器具，其中所述器具是对准器，其将足以引起所述牙齿移动的负载施加到至少一颗牙齿。 [0031] 声明5：声明1、2或3中的正畸器具，其中所述器具是固定器，其将牙齿保持在由所述器具的腔室所限定的位置。 [0032] 声明6：根据前述任一个声明所述的正畸器具，其中所述器具封装至少12颗牙齿。 [0033] 声明7：根据前述任一个声明所述的正畸器具，其中所述器具封装14颗牙齿。 [0034] 声明8：根据前述任一个声明所述的正畸器具，其中所述聚合物材料能够将足以引起相邻骨重建的负载施加到牙齿。 [0035] 声明9：能够用作治疗牙齿咬合不正的系统的一系列器具，其包括多个根据前述任一个声明中所述的器具，所述器具具有不同腔室以使得当系列使用时所述器具使一颗或多颗牙齿从初始位置逐渐朝着期望的最终位置移动。 [0036] 声明10：根据前述任一个声明所述的器具，还包括第二正畸器具，其粘结地连接至任一个前述声明所述的器具。 [0037] 声明11：根据前述任一个声明所述的器具，其中所述器具限定一个孔，并且还包括安装至患者牙齿的连接件，连接件具有接合所述孔的尺寸。 [0038] 声明12：根据前述任一个声明所述的器具，其中所述器具限定了与所装配的器具成为整体的辅助形状。 [0039] 声明13：声明12所述的器具，其中所述辅助形状是钩，并且还包括安装至所述钩的弹性元件。 [0040] 声明14：声明12所述的器具，其中所述辅助形状是按钮，并且还包括安装至所述按钮的弹性元件。 [0041] 声明15：声明14所述的器具，其中所述按钮是与器具一体形成的，其由所述层中的多层形成。 [0042] 声明16：声明12所述的器具，其中所述辅助形状是腔室，其适合适配在安装至牙齿的第二器具上。 [0043] 声明17：声明16所述的器具，其中所述腔室是器具侧壁上的缺口，其套在牙冠上。 [0044] 声明18：根据前述任一个声明所述的器具，其中所述器具以聚亚氨酯(polyurethane)形成。 [0045] 声明19：根据前述任一个声明所述的器具，还包括第一和第二牙齿腔室，在腔室的相应位置具有尺寸上可控的厚度。 [0046] 声明20：声明19所述的器具，其中所述尺寸上可控的厚度是恒定厚度。 [0047] 声明21：声明19所述的器具，其中所述尺寸上可控的厚度是可变厚度。 [0048] 声明22：根据前述任一个声明所述的器具，还包括在器具远侧区域上的咬合面，其具有比器具近侧区域上的咬合面更大的厚度。 [0049] 声明23：根据前述任一个声明所述的器具，还包括器具咬合面上的导引斜面，用于打开睡眠呼吸暂停患者的舌头和软腭。 [0050] 声明24：根据前述任一个声明所述的器具，其中器具咬合面具有比其非咬合面加强的厚度。 [0051] 根据前述任一个声明所述的器具，其中所述器具还包括器具远侧区域上的咬合面，其具有比器具近侧区域上的咬合面更大的厚度。 [0052] 根据前述任一个声明所述的器具，还包括器具咬合面上的导引斜面，用于打开睡眠呼吸暂停患者的舌头和软腭。 [0053] 根据前述任一个声明所述的器具，其中器具咬合面具有比其非咬合面加强的厚度。 [0054] 声明25：一种制造用于患者牙齿正畸治疗的器具的方法，包括开发患者牙齿在它们当前位置的数字模型；形成一系列聚合物材料层以共同形成器具，所述器具包括用于封装患者牙齿的多个腔室。 [0055] 声明26：声明25所述的方法，其中器具腔室的每一个由所述一系列层的边界形成。 [0056] 声明27：声明25或26所述的方法，其中至少一个腔室的形状类似于患者第一颗牙齿的形状，并且第二腔室定位在所述器具中以配合患者的第二牙齿但具有不同于第二牙齿的形状。 [0057] 声明28：声明27所述的方法，其中第二腔室具有在其一侧从第二牙齿的牙冠释放的形状。 [0058] 声明29：根据声明25-28中任一个所述的方法，其中形成所述器具还包括聚合物材料的辐射能固化。 [0059] 声明30：根据声明25-29中任一个所述的方法，形成具有第一厚度的日用器具，并且还包括制造夜用器具，其通过形成一系列聚合物材料层以共同形成夜用器具，所述夜用器具包括多个用于封装患者牙齿的腔室，其用于与日用器具的交替配戴，所述夜用器具具有比日用器具更大的厚度。 [0060] 声明31：声明30所述的方法，其中日用器具的第一厚度不小于约0.15毫米，以及夜用器具的厚度不大于约2.0毫米。 [0061] 声明32：声明25-29中任一项所述的方法，其中所述器具是利用第一材料的日用器具，并且还包括用于与日用器具交替配戴的夜用器具，夜用器具应用第二材料。 [0062] 声明33：声明25-32中任一项所述的方法，其中形成所述器具还包括形成具有第一牙齿腔室和第二牙齿腔室的器具，在所述腔室的相应位置具有尺寸上可控的厚度。 [0063] 声明34：声明33的方法，其中所述尺寸上可控的厚度是恒定厚度。 [0064] 声明35：声明33的方法，其中所述尺寸上可控的厚度是可变厚度。 [0065] 声明36：声明25至35中任一个所述的方法，其中形成所述器具还包括特定位置上形成具有更大厚度的器具，以及在所述特定位置形成辅件。 [0066] 声明37：声明25至26中任一个所述的方法，其中所述器具染色为期望的牙齿外观。 [0067] 声明38：声明25至37中任一个所述的方法，其中形成所述器具还包括形成所述器具的材料的电子束交联。 [0068] 声明39：声明38的方法，其中所述电子束交联可选择地以不同程度应用至所述器具的不同部分。 [0069] 声明40：声明25至39中任一个所述的方法，其中形成所述器具还包括形成下颌槽的数学模型，以及将牙齿形状与下颌槽对准以形成牙齿定位，并使用所述牙齿定位来形成所述器具。 [0070] 声明41：声明25至40中任一个所述的方法，其中形成所述器具还包括形成器具远侧区域上的咬合面，其具有比器具近侧区域上的咬合面更大的厚度，用于提供牙齿封装在器具中时的均匀负荷。 [0071] 声明42：声明25至41中任一个所述的方法，其中形成所述器具还包括形成器具咬合面上的导引斜面，用于打开睡眠呼吸暂停患者的舌头和软腭。 [0072] 声明43：声明25至42中任一个所述的方法，其中形成所述器具还包括形成具有比其非咬合面加强的厚度的器具咬合面。 [0073] 声明44：声明25至43中任一个所述的方法，其中形成所述器具还包括从牙冠表面形成器具表面，以及使所述成型的器具终止于牙龈边界。 [0074] 声明45：声明25至44中任一个所述的方法，其中形成所述器具还包括产生从牙冠表面偏离的表面并求解自相交平面。 [0075] 声明46：声明25至45中任一个所述的方法，其中形成所述器具还包括形成一体于所述器具的系列识别器。 [0076] 声明47：声明25至46中任一个所述的方法，其中形成所述器具的步骤在地理上远离执行开发数字模型步骤的地方执行。 [0077] 声明48：一种评估对准器器具作用的方法，包括将器具安装至患者牙齿，以及评估应力下和安装在患者牙齿上时来自所述器具的光折射，以评估所述器具的施力作用。 [0078] 声明49：一种患者牙齿的正畸治疗方法，包括根据声明25-47中任一项所述的方法制造器具，并将所述器具置于患者牙齿上。 [0079] 声明50：根据声明25至49中任一个所述的方法，其中所述器具是根据声明1-24中的任一项限定的。 [0080] 声明51：根据声明1-24中的任一项的器具，其根据声明25至48中任一个所述的方法制造。 [0081] 根据声明30的方法，其中日用器具的第一厚度不小于约0.15毫米，以及夜用器具的厚度不大于约2.0毫米。 [0085] 图2是根据本发明的原理的制造工艺的流程图； [0086] 图3是根据图2的过程使用图1的3D打印机形成的对准器的示意图； [0087] 图4是与根据图2的过程使用图1的3D打印机形成的对准器上的按钮一起使用的橡皮筋的示意图； [0088] 图4A是根据图2的过程形成并定位于患者牙齿上的对准器的侧视图，其示出了辅助弹性支座和橡皮筋的使用； [0089] 图4B是根据图2的过程形成的对准器的横截面图，其示出了与辅助橡皮筋一起使用的辅助按钮；以及 [0090] 图5示出了等式计算，用于描述患者下颌骨延髓中枢、和下颌牙齿的冠状长轴以指定倾角的定位、以及位于下颌槽中心的牙根，其作为期望牙齿位置的计算部分，如在美国专利6,616,444中进一步详细描述的那样，所述美国专利的全部内容通过引用合并于此。 具体实施方式[0091] 通常，本发明的一个实施例包括能够根据预定治疗方案移动牙齿的直接制造的正畸器具，如图3和4所示。特别的，所述正畸器具可以将一颗或多颗牙齿从一个方位移动至另一方位，这推进了牙齿朝向它们最终的正畸准确位置和美学上期望的位置的整体移位。在本发明的一个实施例中，可以利用一系列个体正畸器具来完成正畸治疗。因此，所述系列中的每个器具可以以指定的量移动一颗或多颗牙齿。累积地，这些个体量可完成患者咬合不正的完全治疗。 [0092] 仅通过示例的方式，在一个实施例中，所述正畸器具可以包括对准器。这些对准器类似于现有技术所使用的那些，但差别在于对准器制造的方式，以及如下文所述的详细特征。对准器可被构造成安装在下颌或上颌其中之一上的多个牙齿上或封装下颌或上颌其中之一上的多个牙齿。 [0093] 在一个实施例中，对准器可以是指定用于通过从非对准位置朝向它们的正畸正确位置移动一颗或多颗牙齿来治疗患者咬合不正或部分咬合不正的一系列对准器中的一个。例如，根据本发明的一个实施例的对准器可以从一个方位向另一方位移动单个牙齿或多个牙齿。所述移动可以根据包括开始定向和最终定向的治疗方案进行预定。开始定向可以是在治疗开始前或由先前的对准器或另一正畸装置确定的任意后续、中间牙齿定向之前的初始定向。一系列对准器中任一对准器的最终定向可以包括处于开始定向和最终定向之间的位置，或它可以是治疗结束时可见牙齿的功能上和美学上令人满意的位置。 [0094] 在本发明的一个实施例中，用于治疗咬合不正的系统可以包括一系列构造不同的足以实现预定治疗方案的对准器。每个单独的对准器可以使一颗或多颗牙齿从它们的非对准位置逐渐朝向它们美学上恰当的方位或最终方位移动，或者移动至它们美学上恰当的方位或最终方位。 [0095] 虽然本发明的实施例包括的对准器可以不通过粘合剂等固定至患者牙齿，但是，应该意识到的是，根据本发明实施例的器具也可以粘合地固定至患者牙齿。具体而言，所述器具的实施例可以在正畸治疗期间粘合地结合另一正畸器具和/或结合至患者牙齿。此外，尽管未示出，还应该意识到的是，所述器具可替代的用在上颌和下颌中的一个上或全部上。 [0096] 通过示例的方式，所述对准器基本与对准器所定位的颌上的一颗或多颗牙齿相符合。所述对准器可封装或接近于复制每颗牙齿的反向形状。然而，与对准器接触的牙齿可能不是在牙齿的所有表面上与对准器匹配或相符合，因此对准器能够在对准器与牙齿表面不相符合的方向上提供这些牙齿更大范围的移动。 [0097] 图1示意了适于直接制造根据本发明原理的器具的3D打印机10。图1所示的打印机是Dimension Elite 3D Printer，其可从Stratasys，Inc的子公司Dimension，Inc获得，所述公司地址在美国Eden Prairie，MN55344-2020，Commerce Way 7665。所述打印机以P430ABS聚合物印刷，其使用SR-30可溶支持材料。所述打印机的构造尺寸在三维上超过200mm，其容易满足用于对准器和其他口腔拟合器具的印制，事实上，它能够用于同时印制多个对准器或其他器具(如部分或整个对准器系列的对准器)。由所述打印机打印的层厚度为0.178mm或0.254mm，其尺寸精确度足以用于正畸器具。尽管所述打印机可以用于样机目的，为了进行生产，Stratasys制造了Fortus 3D生产系统用于快速的生产量和大的构造封装。此外，这些生产系统使得部件比Dimension打印机强300％。 [0098] 图2示意了直接制造渐进牙齿位置调节器具的流程图，每个表示正畸治疗方案的渐进阶段。所述方法包括： [0099] 步骤100。获得表示患者初始牙齿布置和牙龈组织的数据集。通常利用美国专利6,616,444，中披露的方法执行所述步骤，其全部内容通过引用合并于此，并且其归属于所述器具的相同所有权人。 [0100] 步骤102。以所结合的美国专利6,616,444中披露的方式对牙齿进行切片(segmenting)以获得每颗牙齿定位在它们初始布置中的各自的数据集。除了所参照的专利中披露的方法，在牙齿具有施加的固定分片式器具的地方，虚拟牙齿模型(virtual tooth model)的主体可延伸以结合固定分片式器具的带子，以使得当配戴在口腔中时对准器可以遮盖固定带。在具有固定器具就位的牙齿上，由固定器具的类型确定边界。对于舌侧和颊侧(lingual and buccal sides)，对准器能够被设计成遮盖固定器具，或者对准器的一部分能够被移除，或者二者组合。在分片式带子的情形中，舌侧的边界可沿着牙龈，但对准器部分可以在颊侧上类似于按钮地进行移除以允许固定线连接所述分片式带子。 [0101] 步骤104。生成表示患者舌侧牙龈缘和唇侧牙龈缘的虚拟边界，其在咬合方向上偏离大约0.5mm。该边界表示所述器具的基部，并能够使用以一定间隔定位的控制点来编辑。控制点还能够根据需要增加或删除。 [0102] 步骤106。利用下颌槽模型计算来生成各个牙齿表示理想的最终位置的布置，并如所结合的美国专利6,616,444所披露的那样进行牙齿定位。可替代的，最终位置可以通过在虚拟模型中移动牙齿以对准选定位置的手动过程、通过使牙齿自动对准为与所选弓丝的最佳配合、或通过任何其他手动、半自动或完全自动的过程来生成。 [0103] 步骤108。生成牙齿在初始和最终布置之间的中间布置，其结合了能够由对准器产生的牙齿移动。 [0104] 步骤110。在器具安装至特定的牙齿几何结构时添加各种三维连接件至特定的牙齿几何结构。 [0105] 步骤112。通过从每个牙冠的表面偏移“出”或剥离约0.05mm或更多并求解任意自相交表面来生成虚拟器具的内表面。在相邻牙冠之间具有足够空间时，器具内表面将偏离牙冠的中间/远侧表面和牙冠之间的牙龈表面。在所述距离是约0.10mm或更小时，内表面将终止于靠近咬合表面的各表面相交处。器具外表面的计算暂时偏离内表面0.762mm，但能够根据各个牙齿的程序化运动整体地或在目标位置增大或减小。 [0106] 步骤114。将先前计算的边界应用至虚拟器具以形成器具的基部。 [0107] 步骤116。如果所述器具将与辅件(诸如按钮和橡皮筋(参见附图4，按钮202和206和橡皮筋210，以及图4A和4B，按钮304和320和橡皮筋306))和/或部分一起使用，则修改所述虚拟器具的形状。通常，如果按钮或托架接合至牙齿并且器具将遮盖那个位置，所述器具将具有切口以便于按钮/托架的放置。通过修改边界来实现切口，其通常具有朝向咬合面的半椭圆形状，从而所述器具被形成为避开所述按钮。在使用橡皮筋连接至按钮时，所述器具将需要锚定器以使得橡皮筋能够锚定至所述器具。所述器具锚定器可以采取钩的形式，其是器具中形状类似于曲棍的切口，约2mm长、0.25mm宽，大体如图4A所示意，其示出了橡皮筋306从器具300中的钩302延伸至锚定至牙齿的按钮304。所述器具锚定器可替代地采取按钮320的形式，其整体地形成在器具300的表面中，如图4B所示。 [0108] 针对不同于单个牙齿运动的目的，可以制造与对准器为一整体的辅件和辅助座，包括 [0109] A.用于捕获如上所述的图4、4A和4B中可见的橡皮筋的按钮或装置[0110] B.用于纠正睡眠呼吸暂停紊乱的舌导引装置 [0111] C.连接功能装置的其他连接点，诸如图4A中所示的钩302 [0112] D.二级矫正斜坡，例如Johnson双阻板(twin block) [0113] 步骤118。根据需要进一步操纵所述器具的基部以避免诸如切牙乳头和牙龈组织的固有解剖结构远离后臼齿。 [0114] 步骤120。在完成编辑时，使用虚拟器具对象以控制加工机器来生产器具。通过重复步骤108-120，生产了从初始位置至最终位置的一系列牙科器具。 [0115] 步骤122。后处理每个器具，在需要时基于用于生成这些器具的加工机器来改进器具的透明度。3D打印机通常需要表面平滑，这能够通过多种机制实现，诸如通过硅晶体滚动抛光，或通过合适的抛光剂抛光，并且随后可能涂覆以UV聚合透明涂层。基于这些材料，用SLA机器加工的器具能够旋转以移除多余的材料，并然后在辐射能量炉中焙烤以固化所述材料。所述材料的固化过程还可移除任何SLA构造线，从而产生类似于Invisalign对准器的未被构造线损坏的晶透的对准器(clear aligner)。 [0116] SLA和Polyjet打印机可用的透明材料通常具有与热成形聚氨酯不同的特性。透明聚氨酯器具通常热成形为具有仅0.020-0.035英寸的厚度，并具有足够的抗张强度和弹性以保持移动牙齿所需的初始形状并保持就位一段时间。为调节材料差异，根据本发明原理的直接制造的器具将在厚度上可控以围绕被编程移动的牙齿提供足够的强度。 [0117] 可以应用可替代的加工方法以提供与热成形聚氨酯类似的或可能更加有利的对准器材料特性。在先前描述的使用SLA或3D打印机直接制造对准器之外，能够产生对准器的数字模型以作为类似于快速注射成型中所使用的注射模具。 [0118] 又一加工方法能产生牙齿布置的阴模而不是阳模，且所述阴模能够用于热成形所述对准器。 [0119] 最后，随着材料厚度增加，所述器具可能在口腔中变得更加明显，从而没有实现它的一个主要目的，即配戴时晶透和不明显。在所述情形中，能够制造一系列的加厚器具，其将在晚上配戴以实现所编程的运动，以及一系列晶透的0.02-0.035英寸的器具，并在白天配戴以保持夜间所实现的运动。与当前市售的器具通常所能够实现的移动相比，通过日用和夜间器具的组合能够更加有效地实现所编程的运动。 [0121] 此外，由于形成器具的过程是数字化的，所描述的方法使得能够基于特定位置形成的器具模型而在全世界战略选定位置分布式制造。 [0122] 通过上述过程产生的器具可以结合修饰性或识别性特征，诸如患者识别号、标志、以及提供白色、修正的牙齿外观的加工用对准器材料中的色彩。此外，对准器的前表面可以形成以美学上令人满意的矫正牙齿的外观，而其中的腔室封装患者的真牙用于矫正目的。 [0123] 通过上述过程制造的器具可以可变地交联。具体而言，所述材料的交联(cross-linking)能够被调整以产生针对最理想的牙齿运动的粘-弹性行为。能够在形成对准器的材料中控制交联，以获得理想的粘-弹性行为。特别是可以选择聚氨酯橡胶与电子束交联。这能够用于将对准器的不同部分交联至不同水平。例如，特别是牙齿腔室、或连接钩附近，与其他牙齿腔室或区域相比可以进行不同的交联。 [0124] 应该意识到的是，牙齿是粘-弹性束缚的。对准器使靠近牙周韧带可能末端的牙齿移位。所述移位最终引起细胞响应，其将下颌或上颌的骨转化为允许牙齿移动的组织。对准器材料的粘-弹性与牙齿的粘弹性相互作用，产生其中牙齿处于移动位置的最佳平衡的相互作用。在所述效果固定下来之前具有等待时间，在这之后，由于细胞过程已经开始，所述移动随后能够相当规则地持续。注意到，在成人中需要比两周长得多的时间以使得所述过程开始，在儿童中需要较少时间。能够调节对准器刚性和几何形状以及移位时间，用于与牙齿移动生理学的相互作用。 [0125] 在根据本发明的对准器中，牙齿腔室并非必须要与牙齿表面匹配，而是所述表面在寻求移动的方向上远离牙冠，并更加靠近相反侧。与具有符合牙冠形状的腔室相比，这会具有有益的效果，这是因为它可以在更长时间周期内在期望的牙齿移动方向上施加更大力，而不会平衡来自牙齿相反侧上对准器腔室壁的施力。 [0126] 在根据本发明的对准器中，另一个优势在于对准器不需要修整，因此节省了步骤。具体而言，不需要采取步骤以避免会伤害牙龈的边缘，这是因为那些边缘在对准器形成前已被电子移除。此外，由于滚动抛光的主要目的在于移除修边所形成的尖锐边缘，所以对准器上可以不需要滚动抛光过程，或不需要那么多。在根据本发明的对准器中，在第一示例中没有形成这些边缘。 [0127] 在根据本发明的对准器中，能够编程地控制对准器相对于牙齿的透明度。这将减少失败案例数量和/或使得制造更加流线化。 [0128] 在根据本发明的对准器中，由于所述对准器能够直接制造以具有匹配连接件的形状，可以改进连接件的使用。例如，直接制造的对准器能够比传统的对准器更加接近地匹配连接件。此外，连接件能够因此更小，并使得它们更好的互锁，以及针对连接件的特征和形状能够更加优化。 [0129] 根据本发明的对准器可以包括凹槽，其优选地拟合为用于添加或改变施力的连接件。或者对准器能够以独立部件制造，其进行机械结合，诸如通过图4所示的滑块204结合至机械中间件(诸如图4所示的轴212)，其在208处安装在另一颗牙齿上的托架上或安装在牙齿上的另一器具上的托架上。所述对准器可以包括许多制造特征，诸如手柄、触片、凸耳、和凸轮，并不限于这里所示的特定特征。 [0130] 根据本发明的对准器可以包括多个特征用于辅助连接件的捕获以及还辅助所述连接件的移除。用于捕获连接件的活动铰接弹簧能够改进所施加的力并且还使得更加方便地从所述连接件释放。 [0131] 与通常需要更大的力来移除对准器的传统操作相比，在对准器上的连接件相互作用结构的直接制造允许了对移除对准器所需的施力大小进行控制。 [0132] 对准器的问题在于在许多对准器患者中，由于对准器的存在打开了患者咬合，对准器硬挤入后臼齿。所述结果经常是TMJ损伤，这是由于在移除对准器之后下颌的施力不被后臼齿抑制。这在直接制造器具中能够矫正，其能够在中间咬合面比远端咬合面做的更厚。参照图4A，能够看出器具300在远端咬合面308比中间咬合面310具有更厚的轮廓，其因此提供了对准器存在的补偿以减轻由所述器具的使用所导致的中间区域310中臼齿的碰撞。 [0133] 在某些情形中，针对整个治疗或针对治疗期间某些中间阶段的一些目标牙齿，对准器的咬合面能够全部移除。在所述情形中，可能需要在这些牙齿的主体上增大对准器的厚度以确保对准器的结构整体性。 [0134] 进一步采取所述原理，对准器还能够形成功能器具，在咬合上提供二级矫正(class 2 correction)，由于咬合器具表面相对彼此倾斜而向前或向后移动下颌。 [0135] 对准器还能够执行睡眠呼吸暂停器具的功能。所述器具的这种变形将包括上颌或下颌器具上的斜坡，它们相互作用以在配戴时驱动下颌向前。(研究示出2-3毫米的下颌运动足以防止舌部和软腭之间能够引起睡眠呼吸暂停发作的密闭。) [0136] 根据本发明的对准器可以包括上部托盘内部上的舌刺(tonguecrib)，以反复训练舌头不被推到门牙上。(具有门牙间隙的患者通常需要反复训练他们的舌头。)[0137] 对准器经常在咬合面上破裂。根据本发明的对准器包括接触点上定制的负载表面以阻止这种破裂。特别是磨牙患者还能够指定进行这种对准器优化处理。 [0138] 同样，在根据本发明的对准器中，下颌槽建模可以作为构造对准器的部分来执行。使用所结合的美国专利6,616,444中所详细描述的和图5中所示意的计算对下颌槽方程进行数学计算，其表示下颌骨的延髓中枢。下颌牙齿置于曲线上以使得牙冠长轴处于特定倾角，其与迄今已经使用的面部倾角相反。这些牙齿的正中挡(颊尖，buccal cusps)对准在从下颌槽导出的另一平滑方程上，以使得这些牙齿的牙根处于骨的中心。然后将上颌牙齿置于与已经设定的下颌牙齿咬合。相对于正中挡和针对摩尔旋光度的计算对上颌后侧齿进行定位，这在所结合的美国专利6,616,444中解释的那样。通过计算来定位上颌前齿以提供群体功能或犬齿升高参数。关于牙齿尺寸差异、咬合深度等的其他计算也在这时完成。 [0139] 还可以根据本发明形成分片式或部分对准器。在传统流程中，对准器热成型为单件并进行切片以产生固定分片式器具或Biobloc器具。然而不幸的是，所述方法会损害所述对准器的结构完整性，使对准器在插入口腔中或从口腔中移除时破裂或损坏。此外，在四分切割中可能会损害对准器的保持力，以利于分片式器具能实质减小不同象限上期望运动的效力。使用直接制造，分片式器具可以独立地形成，这避免了对结构完整性的危害。 [0140] 根据所述方面，制造工艺可以利用制造所述对准器中有关已就位的分片式器具的数据，对准器用于与分片式器具结合。对准器边界的形成考虑了当前的分片式器具。具体而言，在具有就位的固定器具的牙齿上，边界受固定器具类型的影响。对准器能够设计为遮盖固定器具，能够移除对准器的一部分、或针对舌侧和颊侧的组合。在针对橡皮筋或固定线的按钮的情形中，通常移除对准器的一部分，从而边界不会沿着针对牙齿的牙龈而会以围绕所述固定按钮的弓形朝向咬合面移动。在分片式带子的情形中，舌侧的边界会沿着牙龈，但在颊侧上移除类似按钮的对准器部分，以允许固定线连接分片式带子。 [0141] 正畸中暂时性锚定装置(TAD)概念的近期发展也可用于对准器。步骤116中详述和图4A中所示意的用于按钮和橡皮筋的切口也能够与TAD一起使用以促进前后差异，并且还产生了有利的锚定，这超过了单独使用对准器时的能力，从而促进了另外的牙齿运动，诸如阻生犬牙、门牙扭转、磨牙远移或臼齿直立。分片式或Biobloc器具可以允许用对准器治疗大多数咬合不正：深度咬合、严重旋转、整体运动，以及后侧的磨牙远移/近中移动，这些都难以通过单独的对准器或甚至使用弹性辅件的对准器来矫正。同时使用对准器和分片式器具的能力大大加速了治疗并允许用透明对准器治疗大多数咬合不正，而对于大多数医生而言，现今的透明对准器仅可轻度用于中度患者。 [0142] 最后，根据本发明的加工技术还可以允许应力分析。聚氨酯塑料加热时出现彩虹效应，其被极化白光照射并用极化滤波器进行能够观察。由于塑料中应力产生的折射率的变化产生彩虹效应。彩虹因此与塑料中应力位置相互关联，并且这些应力能够用极化偏光镜片来观察。双折射是对准器置于患者口腔中时通过对准器中的彩虹效应观察应力模式的一种方法。利用所述效应，只要对准器中有特定式样时，患者能够使用偏光眼镜观察来自对准器的光以对应力进行评估，并返回至正畸专家/牙医(例如，键齿上应力的消失表明运动已经完成)。 [0143] 根据本发明原理可以使用各种聚合物和打印技术。 [0144] 南加利福尼亚州Rock Hill的3D Systems提供了多种树脂配方，例如Accura 60、AccuraClearVue和RenShape 7870，它们是透明的，并且是足够坚硬的。Clearvue标明是生物兼容的。7870公开的冲击强度为0.85-1.15ft-lbf/in。Accura 60具有类似于热成形聚碳酸酯的58-68MPa的抗张强度和87-101MPa的抗弯强度。AccuraClearVue具有41-44MPa的抗张强度和74-79MPa的抗弯强度。SL 7811具有在破坏值上高达30％的延长率，尽管它是白色、不透明的，但能够对它进行再加工以形成透明且生物兼容的材料。此外，能够再加工某些材料以增强对准器材料的期望特性。 [0145] 5 Fortune Drive，Billerica MA 01821的Objet提供了多种材料，其是透明的并且还指定为生物兼容的；FullCure 630和FullCure 810，能够用于形成对准器，其使用来自Objet的3D打印机。 [0146] 2Penns Way，Suite 401，New Castle，DE 19720的DSM Somos已经加工出投放立体平版印刷市场多年的树脂。它提供被证明对于细胞毒性、致敏和发炎具有生物兼容性的三种透明材料：WaterShed 11122、ProtoGen 18420和BioClear。所有三种材料公布的冲击强度为0.4-0.6ft-lbf/in。Watershed XC 11122是防水的。 [0147] Zané，Vicenza Italy的DWS制造大的光聚作用系统。它的工艺通过将光固化光聚合物暴露在紫外线光源下来产生部件。在构造平台下通过穿过使用固态激光的特定透明罐来固化光敏树脂来构造部件。DWS已经开发出用于外科导引的透明材料，其已经被证明可用于细胞毒性、致敏和发炎的生物兼容测试。 [0148] 155 North Riverview Drive，Suite 100，Anaheim Hills，CA 92808的Asiga制造了一种称为Pico FreeForm的系统。其PlasClear材料是透明的。所述公司正处于外用(助听器)器具的ISO 10993测试的进度安排过程中，并且也在计划着进行内用医疗装置的测试。 [0149] 德国Bursseler Str.51，D-45968 Gladbeck的EnvisionTEC GmbH提供了e-Shell300，一种被验证是用于助听器器具的透明生物兼容材料。 [0150] 德国Max-Planck-Str.31，59423Unna的DreveDentamid GmbH加工了其特有材料并提供了来自名为Innovation MediTech的子公司的添加剂制造系统。所述称作FotoMed LED的系统使用LED和数字光处理(DLP)来固化光聚合物。其FotoMed LED材料时透明、强力且坚硬的。它符合针对细胞毒性、致敏和发炎测试的ISO 10993标准。 [0151] 位于上面所确定的地址的Stratasys Inc.提供生物兼容性材料，ABS-M30i和PC-ISO，但两者都不是透明的。ABS-M30i热塑性塑料具有2.6-5.3ft-lbf/in的冲击强度，其高于多数其他候选材料。虽然Stratasys目前并不提供所有添加剂加工系统中的透明材料，熔化沉积制造(FDM)可能具有最大潜力与特性类似于用于热成形对准器的热塑性材料的材料一起使用。例如，用于热成形对准器的材料，诸如Zendura、Duraclear、Tri-Plast和Biocryl，能够进行修改以使用FDM机器来加工具有非常类似于热成形对准器的机械特性的对准器。此外，诸如超声波浴和以陶瓷锥转磨抛光的后处理技术可以产生与热成形对准器类似的透明品质。此外，由于所述材料最初是生物兼容的，再加工FDM机器中所使用的这些热塑性材料的结果将可能产生类似的特性。 |
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