CN105919682A - 一种个性化定制牙齿隐形矫治器的快速成型制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种个性化定制隐形牙齿矫治器的快速成型制造方法，为克服传统金属牙套的不美观，易磨损口腔等缺点，本发明采用3D打印结合吸附成型技术，发明一种新型隐形牙套制造成型技术，具有制作周期短，牙套精度高，成本低等优势。首先，利用三维扫描仪扫描并获得患者口腔部位三维数据，将该三维数据导入图像处理软件重构牙齿模型，利用3D打印技术快速制备形状复杂牙齿模型。吸附成型工艺结合每个阶段的牙齿模型制备出相应阶段的牙套，具有贴合紧密，包裹性好等优点。

Description

一种个性化定制牙齿隐形矫治器的快速成型制造方法

技术领域

本发明属于口腔临床正畸领域，涉及一种个性化定制牙齿隐形矫治器的快速成型制造方法。

背景技术

牙颌畸形是口腔三大疾病之一，其发病率高达41%~49%。如果按照理想的咬合标准，我国至少有90%的人牙齿不齐，其中又有40%~50%的人情况比较严重。传统的牙颌畸形矫治方法多采用弓丝固定托槽矫治器来矫治牙颌畸形，然而弓丝固定托槽矫治器使用时最大的挑战是弓丝和托槽的尺寸及形状都是标准的，通过调节弓丝的力度和托槽的尺寸来补偿不同牙齿与正常咬合线间的位置差异，但是每个人的牙齿大小和形状都存在差异，咬合线可能与标准数据库中的数据有差别，故弓丝固定托槽矫治器没能考虑个体差异，这就导致所提供的矫治力并不精确，进而影响矫治效果。在整个治疗过程中患者需要定期回访医院，口腔医生需要手动调节弓丝或者更换弓丝来补偿和修正牙齿与正常咬合线间的位置差异，矫治效果很大程度上依赖口腔医生的技术水平和经验，增加了治疗风险，并延长了治疗周期。此外，由于弓丝固定托槽矫治器长期粘在牙齿表面，在整个矫治过程中不能取下，会妨碍刷牙，如果牙齿刷得不好，牙齿间残留有食物，则细菌大量繁殖会造成龋齿或牙周组织炎症，从而引起一系列口腔卫生问题。同时，在矫治过程中弓丝和托槽外露于牙齿表面，影响美观；因此，针对解决传统的牙颌畸形矫治方法所带来的问题，隐形矫治技术是最具前景技术之一。

相对于传统的弓丝固定托槽矫治技术而言，隐形矫治技术不需要弓丝和托槽，而是采用一系列隐形矫治器以矫正患者牙齿畸形。这种隐形矫治器由高分子材料或者生物陶瓷材料制成，在矫治过程中不会影响美观；此外，矫治过程中省去了粘结托槽、调整弓丝等步骤，使得矫治效果不依赖于口腔医生的技术水平和经验，减小了治疗风险，并且简化临床操作，整个矫治过程省时又省力。因此，隐形矫治技术越来越多的为人所采用。

增材制造技术是通过CAD数据采用材料逐层累加的方式制造三维实体零件。光固化成型技术是增材制造技术之一，该技术是基于CAD数据用特定波长与强度的激光聚焦到光固化材料表面，使之由点到线，由线到面顺序凝固，完成一个层面的固化作业，然后工作台在垂直方向移动一个层片的高度，再固化另一个层面。这样层层叠加构成一个三维实体零件。利用光固化成型技术使得个性化定制隐形矫治器制造方便，精度可靠。

牙齿隐形矫治器常用的材料有复合树脂、金属和生物陶瓷材料。复合树脂的生物相容性不好，作为隐性矫治器材料很容易使患者引起口腔炎症；金属材料强度和硬度都很高，但是金属隐形矫治器的制作比较困难，制造成本较高；生物陶瓷材料具有很好的生物相容性，且强度、硬度等各方面与真牙相近，价格也相对于金属隐形牙套便宜，目前已被很多的牙齿矫正患者所接受。因此，本专利使用氧化铝生物陶瓷作为隐形矫治器的材料。

发明专利CN103340690A公开了一种隐形矫治器的制作和使用方法，该方法先制作牙颌石膏模型然后扫描石膏原型三维数据构造CAD模型，设计分布矫治方案，然后将分布矫治方案各阶段模型用光固化成型机打印出原型，在此原型上压制出隐形矫治器。该方法制作工艺复杂，增加了隐形矫治器的制造周期。发明专利CN1589752A公开了隐形矫治器的制作方法，该方法使用将矫正整齐的牙齿取模并在石膏板上印出牙列模型，然后使用弹性体或韧性材料，用溶液加工的方法在牙列模型表面加工，干燥，形成与牙齿表面结构相对应的隐形保持器。该方法所使用材料的生物相容性低，容易引起口腔炎症。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提出一种个性化定制牙齿隐形矫治器的快速成型制造方法。

本发明所述的一种个性化定制牙齿隐形矫治器的快速成型制造方法，包括以下制作步骤：

步骤1、采用Micro-CT扫描并获得患者口腔三维数据；

步骤2、将步骤1扫描得到的患者口腔三维数据导入三维数字化正畸软件OrthoRx中，重构患者牙齿模型。在图像处理时将牙根从整个牙组织图像中分离出来，以得到每颗独立的牙齿模型，即得原始牙齿状态；

步骤3、在三维数字化正畸软件OrthoRx将所需矫治的牙齿排列整齐，并生成最终的排列整齐的牙齿状态；

步骤4、借助三维数字化正畸软件OrthoRx中路径生成矫治方案功能设计矫治方案，在步骤2中得到的原始牙齿状态和步骤3中得到的最终牙齿状态之间进行差值计算，控制矫治方案每个阶段（两个周）牙齿各方向移动增量或减量位移△X、△Y和△Z，及牙齿各方向旋转角度ΘZ、ΘY和ΘZ，以原始牙齿中心为原点，原始牙齿外表面的向外法向为X轴正方向，竖直朝上方向为Z轴正方向建立坐标系，设定各方向正方向为增量，负方向为减量，绕各轴顺时针旋转为正，绕各轴逆时针旋转为负，以得到矫治过程中M个中间牙齿状态，同时考虑矫治过程中避免相邻牙齿间碰撞，并调整牙弓曲线、调整牙齿移动步长、或者调整其它矫治参数等，加以调整中间牙齿状态矫治器模型，由此获得分步矫治方案M个阶段的牙齿布局几何模型，并将模型用STL数据格式保存,其中，△X、△Y和△Z 一般设定为-0.3~0.3mm，ΘZ、ΘY和ΘZ一般设定为-2°~2°；

步骤5、制作隐形矫治器，j=1；

步骤6、按照分步矫治方案，把步骤4得到的第j个阶段相应的牙齿布局几何模型的STL数据导入光固化成型机；

步骤7、计算机处理步骤6中所述牙齿布局几何模型，将其从下至上顺序分割成间距为Δh的二维截面图形N份，Δh为层厚，一般设定为0.1~0.3mm；

步骤8、将氧化铝生物陶瓷材料装入光固化成型机作为原材料；

步骤9、启动光固化成型机，i=1；

步骤10、根据第i层的图像信息控制光固化成型机的激光头轨迹路线；光固化成型机工作台下降0.1-0.3mm，开始打印第i+1层；

步骤11、判断i值，如果i<N-1，i=i+1，进入步骤10；否则，进入下一步；

步骤12、第j个阶段的隐形矫治器制作完毕，对其进行后处理；

步骤13、j<M，j=j+1，进入步骤6；否则，隐形矫治器制作完毕。

本发明的有益效果是：

与现有的技术相比，本发明一种个性化定牙齿制隐形矫治器的快速成型制造方法中直接使用光固化成型机制备隐形矫治器，减少了牙齿模型制作的步骤，节约制造时间，节省了加工的人力成本和原材料成本，制造出的隐形矫治器具有高的表面粗糙度；本发明一种个性化定制隐形矫治器的快速成型制造方法可以根据患者的个体情况设计一系列隐形矫治器，实现了隐形矫治器的个性化定制，因此患者可以每隔两周自行更换隐形矫治器，从而可以省掉去医院复诊的时间。此外，本发明使用的生物陶瓷材料有很好的生物相容性，能够抑制细菌滋生，不易引起炎症。

附图说明

图1为本发明的方法流程图。

具体实施实例

下面结合具体实施实例对本发明作进一步详细说明，请参阅图1。

本发明描述一种个性化定制牙齿隐形牙套矫治器的快速成型制造方法，具体包括以下步骤：

步骤1、采用Micro-CT扫描并获得患者口腔三维数据；

步骤2、将步骤1扫描得到的患者口腔三维数据导入三维数字化正畸软件OrthoRx中，重构患者牙齿模型。在图像处理时将牙根从整个牙组织图像中分离出来，以得到每颗独立的牙齿模型，即得原始牙齿状态；

步骤3、在三维数字化正畸软件OrthoRx将所需矫治的牙齿排列整齐，并生成最终的排列整齐的牙齿状态；

步骤4、借助三维数字化正畸软件OrthoRx中路径生成矫治方案功能设计矫治方案，在步骤2中得到的原始牙齿状态和步骤3中得到的最终牙齿状态之间进行差值计算，控制矫治方案每个阶段（两个周）牙齿各方向移动增量或减量位移△X=0.2mm、△Y=0.2mm和△Z=0.2mm，及牙齿各方向旋转角度ΘZ=1°、ΘY=1°和ΘZ=1°，以原始牙齿中心为原点，原始牙齿外表面的向外法向为X轴正方向，竖直朝上方向为Z轴正方向建立坐标系，设定各方向正方向为增量，负方向为减量，绕各轴顺时针旋转为正，绕各轴逆时针旋转为负，以得到矫治过程中10个中间牙齿状态，同时考虑矫治过程中避免相邻牙齿间碰撞，并调整牙弓曲线、调整牙齿移动步长、或者调整其它矫治参数等，加以调整中间牙齿状态矫治器模型，由此获得分步矫治方案10个阶段的牙齿布局几何模型，并将模型用STL数据格式保存；

步骤5、制作隐形矫治器，j=1；

步骤6、按照分步矫治方案，把步骤4得到的第j个阶段相应的牙齿布局几何模型的STL数据导入光固化成型机；

步骤7、计算机处理步骤4中所述牙齿布局几何模型，将其从下至上顺序分割成间距为0.1mm的二维截面图形100份；

步骤8、将氧化铝生物陶瓷材料装入光固化成型机作为原材料；

步骤9、启动光固化成型机，i=1；

步骤10、根据第i层的图像信息控制光固化成型机的激光头轨迹路线；光固化成型机工作台下降0.1mm，开始打印第i+1层；

步骤11、判断i值，如果i<100-1，i=i+1，进入步骤7；否则，进入下一步；

步骤12、第j个阶段的隐形矫治器制作完毕，对其进行后处理；

步骤13、j<10，j=j+1，进入步骤6；否则，隐形矫治器制作完毕。

Claims (1)

1.一种个性化定制牙齿隐形矫治器的快速成型制造方法，包括以下制作步骤：

步骤1、采用Micro-CT扫描并获得患者口腔三维数据；

步骤2、将步骤1扫描得到的患者口腔三维数据导入三维数字化正畸软件OrthoRx中，重构患者牙齿模型；

在图像处理时将牙根从整个牙组织图像中分离出来，以得到每颗独立的牙齿模型，即得原始牙齿状态；

步骤3、在三维数字化正畸软件OrthoRx将所需矫治的牙齿排列整齐，并生成最终的排列整齐的牙齿状态；

步骤4、借助三维数字化正畸软件OrthoRx中路径生成矫治方案功能设计矫治方案，在步骤2中得到的原始牙齿状态和步骤3中得到的最终牙齿状态之间进行差值计算，控制矫治方案每个阶段（两个周）牙齿各方向移动增量或减量位移△X、△Y和△Z，及牙齿各方向旋转角度ΘZ、ΘY和ΘZ，以原始牙齿中心为原点，原始牙齿外表面的向外法向为X轴正方向，竖直朝上方向为Z轴正方向建立坐标系，设定各方向正方向为增量，负方向为减量，绕各轴顺时针旋转为正，绕各轴逆时针旋转为负，以得到矫治过程中M个中间牙齿状态，同时考虑矫治过程中避免相邻牙齿间碰撞，并调整牙弓曲线、调整牙齿移动步长、或者调整其它矫治参数等，加以调整中间牙齿状态矫治器模型，由此获得分步矫治方案M个阶段的牙齿布局几何模型，并将模型用STL数据格式保存,其中，△X、△Y和△Z 一般设定为-0.3~0.3mm，ΘZ、ΘY和ΘZ一般设定为-2°~2°；

步骤5、制作隐形矫治器，j=1；

步骤6、按照分步矫治方案，把步骤4得到的第j个阶段相应的牙齿布局几何模型的STL数据导入光固化成型机；

步骤7、计算机处理步骤6中所述牙齿布局几何模型，将其从下至上顺序分割成间距为Δh的二维截面图形N份，Δh为层厚，一般设定为0.1~0.3mm；

步骤8、将氧化铝生物陶瓷材料装入光固化成型机作为原材料；

步骤9、启动光固化成型机，i=1；

步骤10、根据第i层的图像信息控制光固化成型机的激光头轨迹路线；光固化成型机工作台下降0.1-0.3mm，开始打印第i+1层；

步骤11、判断i值，如果i<N-1，i=i+1，进入步骤10；否则，进入下一步；

步骤12、第j个阶段的隐形矫治器制作完毕，对其进行后处理；

步骤13、j<M，j=j+1，进入步骤6；否则，隐形矫治器制作完毕。