用於製造畸齒矯正器的方法和設備的製作方法

2023-06-12 06:58:11

專利名稱：用於製造畸齒矯正器的方法和設備的製作方法
技術領域：
本發明一般涉及畸齒矯正術，更具體涉及製造可用於牙齒重新定位 的畸齒矯正器的方法和設備。
背景技術：
為了功能原因以及審美原因，期望使牙齒重新定位以校正錯咬合 (即，上下牙齒之間的不當接觸)。例如，咀嚼力的不均勻分布可以導
致牙齒過度磨損和鬆動，並且牙擁擠(crowding of teeth )可能意"木著 更難進行清潔，這導致牙菌斑增加以及更易產生齲齒。
常規地，通過使用通常稱為"牙套(braces)"的畸齒矯正器來校正 錯咬合，該畸齒矯正器包括一系列粘固至牙齒並通過張緊的金屬絲連接 的金屬或陶資附著物，所述張緊的金屬絲對附著物施加力，並由此對牙 齒施加力，從而提供期望的移動。然而，這些常規矯正器存在問題。與 安裝的矯正器一樣，用於將矯正器附著到牙齒的程序不便捷，並且可能 導致不舒服。這些矯正器一般不好看，並且其自身導致維持口腔衛生方 面的問題，因為該附著物充當咀嚼食物時的食物陷阱。
牙齒定位器作為常規金屬牙套的替代方案近年來大受歡迎。
該構思由Harold Kesling博士首次在20世紀40年代提出，用作在 使用更常見的畸齒矯正器之後對牙齒進行最終定位的器械(參見 Kesling的"The Philosophy of the Tooth Positioning Appliance", Am. J. Orthod. Oral. Surg. (1945) 31(6):297-304 )。 Kesling "出了 一種由彈'性 可變形橡膠製成的定位器，其具有對置的U形通道，模製為分別配合在 上牙弓和下牙弓的咬合面和切牙面上，對牙齒施加力以影響它們的位置 以及保持上牙弓和下牙弓之間的期望關係。Kesling的定位器還記載於 他的美國專利2,531,222中，牙齒定位器的另一早期實例見於GB 1550777 (Suyehiro)中。
然而，只是在最近採提出定位器作為常規金屬牙套的實際替代方 案。牙齒定位器的最新實例包括Ortho-Pro-Teknica有限^S司提供的商
標名為ClearStep 的牙齒定位器和Align Technology公司提供的商標 名為InvisalignTM的牙齒定位器。
這些定位器是模塑成型的一般U形形狀的聚合物支架或殼套，其與 上牙弓或下牙弓的牙齒相配合。它們是無色透明的，因此相比常規牙套 在審美方面改善了許多。通過使用一系列定位器來實現牙齒的重新排 列，其中每個定位器通常在幾周的時間內磨損，從而以漸變方式來使牙 齒重新定位。患者自己可以摘除定位器，以允許清潔他們的牙齒，從而 避免與金屬牙套的附件有關的口腔衛生問題。
Align Technology在其美國專利5,975,893中描述了一種可以生產一 系列模塑成型的聚合物牙齒定位器的方法。在該方法中，通過雷射掃描 以常規方式獲得的患者牙齒的石骨模型來獲得患者的初始(畸形)牙齒 排列的數字模型。調整數字模型以產生最終的牙齒排列(即，使牙齒相 對彼此正確定位)，並且該系統通過大量複雜計算產生代表牙齒重新定 位過程中的漸變步驟的一系列中間牙齒排列。然後使用快速原型製作方 法來產生一系列對應的牙齒"陽"模， 一種用於每種中間牙齒排列，一 種用於最終的牙齒排列，定位器自身可以形成在該模上。該方法需要在 數字模型的細節水平和在產生最終和中間牙齒排列的數字模型時的計 算費用之間進行折衷。在對模型進行數位化處理時，可能會增加模型相 對於患者牙齒的任意偏差。

發明內容
本發明的總的目的是提供用於製造畸齒矯正器的方法和設備，具體 而言是提供與患者的牙齒精密配合的模製的牙齒定位器，而不依賴於復 雜的計算步驟和所需的計算機處理費用。
在第一方面中，本發明提供一種製造一系列牙齒定位器的方法，所 述一系列牙齒定位器用於以漸變方式將患者的一顆或多顆牙齒從初始 構型經過一個或多個中間構型而重新定位至最終構型，所述方法包括
提供患者牙齒初始構型的複合模型，所述複合模型包括底座和一顆 或多顆離散的模型牙齒，所述模型牙齒或每顆模型牙齒包括牙冠部和牙 根部，並且安裝在底座上的由安裝材料形成的底座牙齒安裝部中，牙才艮 部可嵌入安裝材料中並且保持在適當的位置，但是在向所述模型牙齒的 牙冠部施加力時，所述安裝材料可允許牙根部移動穿過牙齒安裝部；
改變底座安裝部中的一顆或多顆模型牙齒的位置以使複合模型重
新構型成第一中間構型；
產生第一中間牙齒構型的第一陰印模；
然後，進一步改變底座安裝部中的一顆或多顆模型牙齒的位置以4吏 複合模型重新構型成第二中間牙齒構型或最終牙齒構型；以及
產生第二中間牙齒構型或最終牙齒構型的第二印模或最終印模。
在第二方面中，本發明提供一種用於模仿患者牙齒多個構型的複合 模型，所述複合模型包括
底座；和
一顆或多顆離散的模型牙齒；
所述模型牙齒或每顆模型牙齒包括牙冠部和牙根部，並且安裝在底 座上的由安裝材料形成的底座牙齒安裝部中，牙根部可嵌入安裝材料中 並且保持在適當的位置，但是在向所述模型牙齒的牙冠部施加力時，所 述安裝材料可允許牙根部移動穿過牙齒安裝部。
這樣，通過使用具有牙根部的離散模型牙齒，安裝材料中的模型牙 齒的移動被緊密地限制為實際患者中可能的移動，並且基於所述複合模 型製造的定位器更有可能實現牙齒的按照模型的移動。
模型牙齒的牙根部優選從牙冠部逐漸變細，使得牙根部在遠離牙冠 部的遠端處在至少在一個尺寸(dimension)上窄於牙冠部。牙才艮部優 選為模型牙齒長度的至少25%，更優選為至少35%,並且可以擴展至 牙齒總長度的50%或75%或更長(即，與牙冠部一樣長或更長)。
優選通過其中可以嵌入兩顆或多顆模型牙齒(優選計劃要移動所有 牙齒)的安裝材料的連續區域來提供安裝部。這樣，每顆牙齒的牙才艮部 以及牙冠部的移動在一定程度上受相鄰模型牙齒的牙根部約束，從而對 程序中任意一個漸變步驟中的可能移動程度產生更為實際的約束。
優選安裝材料為熱塑性材料，以允許牙根部以受控方式進行期望的 移動。材料可以選擇為可以軟化以允許期望的牙齒移動，同時仍然留住 牙齒，並且隨後硬化(優選在室溫下)以在連續漸變移動之間將牙齒更 牢固地保持在適當位置處。例如，安裝材料可以是蠟，例如，其可以通
過溫和加熱而軟化，並且隨後在冷卻時硬化。
模型牙齒可由多種合適材料中的任意一種製成，包括例如石骨衍生 物或更優選的聚合物材料。
以常規方式利用患者的上牙弓或下牙弓印模，底座和模型牙齒可以 作為例如石骨衍生物或合適聚合物材料的單一鑄件來初始形成。然後， 計劃要移動的牙齒可以與鑄件分開，例如使用手術鋸分開，從而形成模 型牙齒。當利用患者的對應牙齒的印模來形成每顆模型牙齒的牙冠部 時，它是非常精確的複製品。利用例如銼刀或磨輪可以將模型牙齒的牙 根部形成為期望的形狀。
為了製造複合模型，首先將模型牙齒定位在得自患者牙齒的原始印 模中，或者更優選地定位在得自分離牙齒之前的鑄件的其它"陰"模(即 印模)中。然後，將安裝材料施用到模型牙齒上，覆蓋牙根部(例如， 在安裝材料為蠟的情況下，可以將其熔化並傾倒在模型牙齒上)。可以 將除去模型牙齒之後餘下的鑄件剩餘部分在施用安裝材料之前重新定 位在印模中，或者重新定位在隨後添加到印模/陰模中形成複合模型底 座的新澆鑄材料中。假定不是患者的全部牙齒在所計劃的處理中都將移 動，則該底座部分可以包括一個或更多個患者其它牙齒的牙冠的複製 品。然後，可以從印模/陰模中取出複合模型，根據需要在其先硬化之 後取出。這樣，複合模型代表了非常精確、詳細的患者牙弓初始錯咬合 構型的模型。
在模型每次移動到下一個中間(或最終)牙齒構型之後，如上所述， 形成模型的牙弓的印模或陰模。然後，這可以用於產生陽模，例如石骨 衍生物或合適聚合物材料的陽模，聚合物定位器自身可以模製在其上。
例如，可以在陽模上真空形成定位器。用於定位器的合適材料是PET。
在本發明的優選實施方案中，使用複合模型來製造三個或更多個定 位器、更優選四個、五個或六個或更多，並且可能製造七個或八個或甚 至更多的定位器，然後，其可以作為一個批次提供給患者用於後續使用， 以將患者的牙齒從初始構型經過一系列漸變構型重新定位至最終構型。
在原理上，不限制複合模型的漸變移動的數量和對應的由模型生產 的定位器的數量，但是在實踐中已經發現，就臨床觀點而言，理想的是 最多八到十二次移動。對於一些患者而言，使用一系列八個定位器的處
理程序將足以獲得期望的效果。此外，可能需要使用例如另外八個定位
器的一次或更多次的額外處理。在該情況下，優選從患者獲得新的印模，
並且製造新的複合模型。


現在將參照附圖並僅以舉例的方式來描述本發明的實施方案，附圖
中
圖l顯示根據本發明一個實施方案的複合模型；
圖2a 2i示出圖1的複合模型的製造步驟；
圖3a 3f示出使用圖2的複合模型來製造定位器的步驟；以及
圖4是示出製造複合模型並用其製造一系列定位器的整個方法的方 法流程圖。
具體實施例方式
圖1顯示根據本發明一個實施方案的複合模型1。在該實例中，該模 型用於患者的下全組牙齒(下頜弓)。可以生產類似的模型用於上組牙齒 (上頜弓)或僅用於一個或另一個牙弓的選定部分。
該模型包括底座IO,其可以是例如石骨衍生物或聚合物材料。在該實 例中，保留牙弓每側上的後三顆牙齒12作為底座10的一體化部件，因為 所計劃的處理並不包括這些牙齒的任何移動。根據所計劃的移動，可以將 更多或更少(或者甚至沒有)牙齒12與底座10形成為一體。
在底座IO的前部具有凹陷部14,安裝材料(在該實例中為蠟16)模 制在其中以模擬齒齦，並且支持其中牙齒待移動的下頜骨。
模型中的離散模型牙齒18代表在所計劃的處理中待移動的牙齒，每個 離散的模型牙齒18具有牙冠部20和牙根部22。牙根部22嵌入蠟安裝材 料16中並保留在其中。
使用時，通過加熱蠟16 (例如將複合模型浸沒在熱水浴中)使其軟化 來實現模型內的牙齒移動。一^ 16軟化到足以允許牙齒的牙根部在其中 進行一些移動但同時仍然保留模型牙齒18時，則可以根據所計劃的處理來 調整一顆或多顆模型牙齒18以改變它們的位置。蠟16提供阻礙牙根22 移動的阻力。作為牙齒模型一部分的牙根22的存在用於限制可能的移動， 以便更真實地代表在患者中可能的情況。
圖4示出製造圖1的複合模型1並且隨後用其製造一系列聚合物定位 器2的方法。下面將仍然參照圖2a~2h來首先描述用於製造該模型的方 法。
起點是在印模塊26 (參見圖2a和2b )中製造的患者牙齒3 (在該情 況下為下牙弓)的印模24。如圖2c和2d所示，將印模塊26置於容器28 中，並且通過將例如石骨衍生物或聚合物材料灌注到容器28中來形成初始 鑄件30，如箭頭32所示。將計劃移動的模型牙齒18從初始鑄件30中分 離出來，並且使其牙根部22成形，如圖2e所示。因此，在初始鑄件30 中留有凹陷部34，如圖2f所示。通過以該方式來形成每顆牙齒的離散牙 齒模型18，模型1中可能的移動精密地反映出患者中可能的移動。
然後組裝複合模型1。如圖2g所示，首先將模型牙齒18定位在通過 從初始鑄件30中獲取印模製得的陰模38 (作為替代方案，可以使用原始 印模24)中的它們各自的腔36中。參照圖2h，將陰模38置於容器40內， 將模型底座10 (通過重新使用已經切除牙齒18的初始鑄件30的剩餘部分 來形成)插入模中，將安裝材料(在該實例中為蠟16)熔融並灌注到模中 以覆蓋牙根部，如箭頭42所示。模型牙齒18、蠟安裝部16和石骨衍生物 /聚合物材料底座10的組合是初始鑄件30的完全複製品。然後，如圖2i 所示的複合模型l備好待用。
為了形成期望的系列定位器，如圖3a 3f和圖4所示，加熱複合模型 l(例如，在熱水浴中加熱，未圖示)以軟 化蠟16。然後可以如圖3a中的 箭頭44所示重新定位一顆或多顆模型牙齒18，並且使蠟16硬化以將模型 牙齒保留在它們的新構型中。 一般地，在模型的任意一次漸變中，被移動 的每顆牙齒18的至多不會移動多於0.25 ~ 0.5 mm。
參照圖3b和3c， 一旦蠟16定型，則在印模塊46中獲取具有牙齒新 構型的複合模型的印模以製造第一中間牙齒模型的陰模48。然後，將陰模 48置於容器50中，如圖3d所示，並且通過將例如石骨衍生物或聚合物材 料灌注到容器50中來形成陽模52，如箭頭54所示。該陽模52(見圖3e) 用於第一中間牙齒構型，並且在該陽模52上形成所計劃系列的第一定位器 2(在圖3f中示出)，例如通過真空成形形成。定位器2優選由透明聚L合物 材料形成。
期間，可以再次加熱模型1,並且實施第二次牙齒移動。第二次移動 可以包括移動與第一次移動相同的牙齒和/或一顆或多顆其它的模型牙齒。 然後，可以獲取另一印模來製造用於第二中間牙齒構型的陰模，其以與第 一中間牙齒構型相同的方式用於製造陽模以及系列中的第二定位器。
重複進行該方法，直至製造了用於所計劃的處理的完整系列定位器。 通常，系列中會有八個定位器。然後，可以將該系列定位器提供給患者順 序使用，從而以漸變方式使患者的牙齒從初始構型經過幾個中間構型而到 達最終構型(對於具體的處理過程，可以採用其它過程)。
權利要求
1.一種製造一系列牙齒定位器的方法，所述一系列牙齒定位器用於以漸變方式將患者的一顆或多顆牙齒從初始構型經過一個或多個中間構型而重新定位到最終構型，所述方法包括提供所述患者牙齒的初始構型的複合模型，所述複合模型包括底座和一顆或多顆離散的模型牙齒，所述模型牙齒或每顆模型牙齒包括牙冠部和牙根部，並且安裝在底座上的由安裝材料形成的底座牙齒安裝部中，所述牙根部可嵌入所述安裝材料中並且保持在適當的位置，但是在向所述模型牙齒的所述牙冠部施加力時，所述安裝材料可允許所述牙根部移動穿過所述牙齒安裝部；改變所述底座安裝部中的一顆或多顆模型牙齒的位置以使所述複合模型重新構型成第一中間構型；生產所述第一中間牙齒構型的第一陰印模；接著進一步改變所述底座安裝部中的一顆或多顆模型牙齒的位置以使所述複合模型重新構型成第二中間構型或最終構型；以及生產所述第二中間牙齒構型或最終牙齒構型的第二印模或最終印模。
2. —種用於模仿患者牙齒多個構型的複合模型，所述複合模型包括 底座；和一顆或多顆離散的模型牙齒；所述模型牙齒或每顆模型牙齒包括牙冠部和牙根部，並且安裝在底 座上的由安裝材料形成的底座牙齒安裝部中，所述牙根部可嵌入所述安 裝材料中並且保持在適當的位置，但是在向所述模型牙齒的所述牙冠部 施加力時，所述安裝材料可允許所述牙根部移動穿過所述牙齒安裝部。
3. 根據權利要求l所述的複合模型，包括具有從所述牙冠部逐漸變細 的牙根部的至少 一顆模型牙齒，使得所述牙根部在遠離所述牙冠部的末 端處在至少一個尺寸上窄於所述牙冠部。
4. 根據權利要求3所述的複合模型，其中所述牙根部為所述模型牙齒 長度的至少25%。
5. 根據權利要求3所述的複合模型，其中所述牙根部為所述牙齒總長 度的至少50%。
6. 根據前述權利要求中任一項所述的複合模型，其中所述安裝部由其 中可以嵌入兩顆或多顆模型牙齒的所述安裝材料的連續區域提供。
7. 根據前述權利要求中任一項所述的複合模型，其中所述安裝材料是 熱塑性材料。
8. 根據權利要求7所述的複合模型，其中所述熱塑性材料可以通過加 熱而軟化以允許期望的牙齒移動，同時仍然保留所述牙齒，並且隨後在 室溫下硬化，從而在連續漸變移動之間將牙齒更牢固地保持在適當位置 處。
9. 根據前述權利要求中任一項所述的複合模型，其中所述模型牙齒由 聚合物材料製成。
全文摘要
本發明提供一種製造一系列牙齒定位器的方法，所述牙齒定位器用於以漸變方式將患者的一顆或多顆牙齒從初始構型經過一個或多個中間構型而重新定位到最終構型。該方法使用患者牙齒初始構型的複合模型，該複合模型具有底座和一顆或多顆離散的模型牙齒。每顆模型牙齒包括牙冠部和牙根部，並且安裝在底座上的由安裝材料形成的底座牙齒安裝部中，牙根部嵌入安裝材料中並保持在適當的位置，但是在向模型牙齒的牙冠部施加力時，安裝材料可允許牙根部移動穿過牙齒安裝部。在該方法中，改變一顆或多顆模型牙齒的位置以使複合模型重新構型成第一中間構型。然後製造第一中間牙齒構型的第一陰印模。然後，進一步改變底座安裝部中的一顆或多顆模型牙齒的位置以使複合模型重新構型成第二中間構型或最終構型。然後，製造第二中間牙齒構型或最終牙齒構型的第二印模或最終印模。從模型中取出的印模可用於製造該系列定位器。
文檔編號A61C7/08GK101351165SQ200680050000
公開日2009年1月21日 申請日期2006年12月28日 優先權日2005年12月30日
發明者安德魯·麥坎斯, 若埃·卡普拉尼 申請人:奧斯-普羅-泰克尼卡有限公司