CN102711655A - 用于生产定制的正畸矫正器的方法以及由此生产的矫正器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造对患者进行治疗的个体化的正畸矫正器的方法，所述矫正器包括至少一个用于治疗目的的正畸牙弓以及多个元件，每个元件包括配备有至少一个凹槽的一个紧固件，所述牙弓可插入该凹槽中，每个紧固件是旨在被置于一个底座上，该底座用于放置在一颗牙齿的后表面上，所述方法在已经形成了展现该牙弓以及所述底座必须附接在上面的这些牙齿表面的被校正的位置的一个模型之后提供了对所述这些底座单独地进行数字化设计，其特征在于：至少所述底座中的几个会是数字化地设计的并且通过快速原型法来制造的；一个批量生产的紧固件会被附接到所述底座中的每一个上；并且一个弯折的正畸牙弓被数字化设计并且专门被制造和模制，这样使得所述牙弓在其被插入所述紧固件的这些凹槽后会在矫正的位置中遵循牙弓的弯曲度。本发明进一步涉及根据以上方法生产的一种矫正器。

Description

用于生产定制的正畸矫正器的方法以及由此生产的矫正器

技术领域

本发明涉及一种用于生产治疗患者的定制的正畸矫正器的方法，这种矫正器旨在用于舌侧矫正技术的情况，也就是说在这种技术中矫正器被置于牙齿看不到的后面上。

背景技术

按照惯例，此类矫正器包括：

至少一个正畸牙弓，换句话说，可以给牙齿提供力的一根金属丝，这个力倾向于将牙齿从它们的不令人满意的或“咬合不良”的初始位置纠正到一个令人满意的、被称作“矫正位置”的最终位置上；

以及一系列支架（英文单词“blacket”在其他语言中很常见），每个支架配备有用于接受一个正畸牙弓的至少一个槽缝；这些支架被单独地固定在患者牙齿上的一个确定的位置上，这个位置允许正畸牙弓在治疗过程中将为使牙齿从咬合不良的位置移动到矫正的位置上所必需的力传递到这些牙齿上。

更常见的是使用一个或者多个正畸牙弓以及与它或它们一起的一个单一系列的支架，每个支架包括一个或多个槽缝。

目前，存在两种竞争工艺用于正畸支架的工业制造：批量生产和快速原型法。重要的是首先对这些制造类型进行定义。

批量生产需要为所要生产的部件的每个类型、形式或模型特别设计的工具。这些批量生产的部件具有1/100mm级别的非常高的尺寸精度。首先批量生产的部件的制造在工具的设计和程序编制上会花费时间，但是一旦这两项操作已经完成，随后的部件可以在很短的时间内以大数量来进行生产，因此补偿了特殊工具加工的大量成本。按照惯例，用于生产批量生产的正畸支架的方法有金属喷射模制（CIM），陶瓷喷射模制（CIM），挤压切割和机加工（在标准NFE 05-019中说明了不同的机加工方法）。

“快速原型法”或“增加式或消减式制造”涉及通过逐增添加或减少用于直接或间接制造的材料的层数来生产这个部件。如果制造值得注意地是通过激光烧结来进行的，则它是直接的；而如果它值得注意地是通过失蜡铸造法来进行的，则它是间接的。使用这种方法，与通过机加工或通过需要特殊工具的其他一些方法相比可以更快地生产一个单个的定制支架。然而，这种方法的尺寸精度只能达到1/10mm的级别，这可能是不够精确的。由于这个原因，快速原型法不适合于创造复杂的形状，并且更具体地说，不适合于创造正畸支架。

从历史上讲，舌侧矫正技术具有使矫正器从外面实际上看不到的美学优点，这项技术在1980年左右开始发展并且使用了批量生产的支架。然而，那时它们依赖于全手工安装矫正器并且它们操作起来非常复杂。确切地讲，治疗成功的一个重要因素是支架、并且因此是其槽缝在牙齿上的正确定位，因为正是这种定位决定了施加到对应的牙齿上的力的方向，并且因此决定了这颗牙齿在其经过矫正的最终位置上在空间中不同方向上的取向。由于牙齿后面的形态学差异，与在被称作唇侧或前庭矫正技术（其中矫正器被定为在牙齿的前面上）相比，在舌侧矫正技术中进行这种定位要远为更加棘手。这特别地意味着在定位支架时的一个轻微的错误可能会使槽缝处于一个不正确的位置中而不能对这颗牙齿的位置提供所希望的矫正。

对于这项技术的一种改进是被称为CLASS的系统，这种系统涉及取得患者的牙弓印模的以及咬合不良的牙齿的两个石膏浇注模。这些浇注模之一被保存起来，而另外一个由技术人员用来生产一个牙弓模型，其中的牙齿处于矫正的最终位置中。为了做到这一点，来自浇注模的牙齿将会被逐个锯掉并且重新定位在所述矫正位置之中（这个步骤通常称为“设定”）。然后技术人员将批量生产的支架置于他认为最适合于这些牙齿的内部曲率的现有器具上这种牙弓的确定的区域之中（例如：面向门牙，面向每一颗犬牙，面对前臼齿系列中的每一颗，以及面对磨牙系列中的每一颗），并且使这些器具-支架组件到更靠近浇注模的这些牙齿。每个器具模板都对应于从一系列标准正畸牙弓中可获得的一个预成型的牙弓结果是这些批量生产的支架中一个或几个可能直接压迫在浇注模的这些牙齿上，但是在其他支架与其他牙齿之间则存在着空置空间。这些空置空间是用一种树脂材料来进行填充以便将这些支架保持在位。然后从带有这些在位支架的浇注模上取得一个影印件，并且从这个影印件上确定出为了将牙齿带入矫正位置中所需要的正畸牙弓的形状。然后这些支架将部分地被封闭在小的树脂壳中，使用保持装置将它们放置在处于咬合不良位置的牙齿的这些浇注模牙齿上，并且然后生产一个用于整个牙弓的有机硅转移托盘，使用这种托盘所有的支架将可以通过结合到患者的咬合不良的牙齿上而在一次单一的操作中同时被转移。然后将这种预成型的正畸牙弓定位在这些批量生产的支架的槽缝内，然后通过关闭通往槽缝的入口将牙弓固定在这些槽缝中以防止其从中脱落，并且治疗可以开始。

然而，这项技术确实具有几个缺点。这个树脂的用量（通过它来填充在支架及其对应的牙齿之间的空置空间并且在治疗过程中提供支架-牙齿附接）只能相对近似地进行估计。其材料受年限影响并且不再能够在牙齿重新定位中正确发挥它的作用。进一步地，假如这种材料失效，将不可能将它恢复到它的理论上理想的初始形状。使用现有的器具和保持装置（它们因此具有标准化的尺寸）意味着它们能够实现的支架定位并不总是理想地适合于患者牙弓的精确形态。总之，这种方法需要大量的生产时间以及特别高素质并且精准的技术人员，这样它才可以在尽可能最好的条件下投入使用以便获得最好的令人希望的结果。由于这些正畸牙弓不是精确地适合于患者的形态，所以对于患者而言它的使用是受限制的。然而，这种方法确实具有的优点是允许采用批量生产的支架，这些支架可能已经结合了所谓的“自结扎式支架”系统，其中的牙弓是通过修剪或者类似方法被固定在槽缝之中。

利用“快速原型法”的计算机辅助设计及制造技术已经能够为简单工艺提供显著的优化，利用这种简单工艺便可以对为每个患者专门定制的正畸装置进行设计。

具体地讲，文件WO-A-03/068099传授了一个套件的个性化设计，一方面，它是用于固定到牙齿上的底座的一个虚拟图像所形成的，这是在使这些牙齿处于矫正的位置中的患者牙弓的一个计算机图像的基础上数字化地设计出的，并且另一方面，它是由配备有用于插入正畸牙弓的槽缝的一个支架的虚拟图像所形成的，这个图像是取自多种预定形状的支架的一个虚拟库。然后生产了从这两个虚拟图像的组合形成的一个单一主体所形成的一个支架。然后设计一个正畸牙弓，使用一种旨在连接这些支架并且使患者牙齿进入矫正位置中的特殊装置使其成形。这个牙弓不可避免地具有一种复杂的形状，特别是因为它是由一系列的具有不同弯曲率的多区域所组成的，这对于连接这些支架而言是必要的并且可能会在空间的所有三个维度上伸展。

这种技术的缺点主要是在以下方面。由于构成了这个固定在牙齿上的底座和这个支承着用于插入牙弓的槽缝的支架两者的主体是设计成并作为一个单一元件通过快速原型法来制造的，所以它难以生产出就这些支架的形状而言得到优化的支架系统。特别是，这种技术目前无法使用“自结扎式”支架。这种类型的支架（其使用正在变得越来越普遍）似乎是治疗完全成功的一个重要因素。另外，由于正畸牙弓的复杂性，所以它的成形不得不通过机器人来完成，这使用了具有精确特征的材料来使得它们能够采取和保留这种形状。进一步地，假如在治疗的开始或其过程中对牙弓形状的改变似乎是必须的，若不改变整个牙弓这是无法实现的，这就导致对于病人和开业医师而言不利的时间损失。这种矫正器的模块性因此是有限的。最后，这种牙弓数目众多的弯曲（如已经提及的）总体上可以实质性地延伸进入空间的所有三个维度，这相当大地限制了它沿着这些支架的槽缝内部进行滑动的能力，尽管这种滑动的能力将有利于治疗的良好进展以便跟踪牙齿进入到它们的矫正位置中的移动。

在本申请人名下的申请WO-A-2009/056776也提出了以下各项的联合运用：

采用一种数字方法，单独用于每颗牙齿来形成一个套件，这个套件是由以下各项形成的，即：一个底座，这个底座遵循它被固定到上面的牙齿的那个面的形状，一个支架，这个支架配备有其中可插入正畸牙弓的一个槽缝，以及在该底座与该支架之间的一个原型法的中间部分，其几何形状对应于以下空间，既：缺少这个中间部分，这个空间将会在治疗结束后在位于矫正位置中的对应的牙齿与已经恢复到初始形状的正畸牙弓之间保持空置；这个套件能够以接合了刚刚提到的所有部件的一个单一部件的形式来生产、或以两个或三个分离的部件的形式来生产，它们然后被连接在一起；

以及一个形状和尺寸可以被标准化的正畸牙弓，它具有一个基本上连续的弯曲度，而其例外的情况是与（例如）牙齿之间或不同类型的牙齿组之间（例如在犬齿和前臼齿之间和/或前臼齿和臼齿之间）的过渡相对应的区域，并且它限定了一系列的部分，各自具有一个基本上连续的弯曲度。

在任何情况下，这种牙弓没有经受旨在微调其形状以便适合于患者的每颗牙齿的任何复杂的整形操作。

这种正畸牙弓因此可以是属于已知的“直丝”类型，这种类型在单一平面中延伸并且是根据标准模型来制造的。

然而，这种方法具有的特征是要求生产至少对其大部分而言是非标准的形状和大小的支架，而这可能是一个缺点。这些支架可通过“快速原型法”来生产。然而，这种支架的表面最终处理则并不是最理想的、并且可能从一件到另一件而变化，虽然这种表面最终处理的质量对矫正器的正常工作来说是一个重要的因素：矫正牙弓需要能够沿着支架的内侧轻松地滑动。另外，每个部件就定义而言都是独特的、并且生产用于一个完整矫正器的一系列的支架而这些支架全部或实际上又全部是不同的就要花费大量的时间，即便是在能够生产出这些支架而它们中一些是完全相同的情况下。

发明内容

本发明的一个目的是提出一种用于设计和制造正畸矫正器的方法，这种矫正器能够在矫生产正器的精度与这种生产的最低成本的这些相互矛盾的要求之间实现一种完美的折中，而与此同时就正畸治疗的成功而言当然要维持最佳性能。

为此，本发明的一个主题是一种生产用于治疗患者的定制的正畸装置的方法，所述装置包括用于治疗目的的至少一个正畸牙弓以及多个元件，每个元件包括一个支架，该支架配备有其中可插入所述正畸牙弓的至少一个槽缝，每个支架是旨在有待被置于一个底座上，该底座旨在被置于牙齿的后面，所述方法在已经形成了在矫正的位置中展现牙弓以及所述底座要固定在上面的这些牙齿面的一个模型之后单独地对所述这些底座的数字设计进行预期，其特征在于：

至少所述底座中的几个是数字化地设计的并且使用快速原型法来制造的；

一个批量生产的支架被固定到所述底座中的每一个上；

并且一个弯曲的正畸牙弓是数字化地设计和制造的从而将其特殊地成形为使得在它被插入所述这些支架的槽缝中之后，它遵循牙弓在矫正的位置中的曲率。

因此，每个底座及其适配接头都对牙齿后面形态上的不同进行补偿。

为了生产所述弯曲牙弓，有可能将该正畸牙弓的外形数字化地设计成同该底座与正畸支架配对的外形是相平行的。

在本发明的一种替代形式中，为了生产所述弯曲牙弓：

产生了配备有所述原型法底座的所述模型的一个数字图像；

在数字图像上在空间中识别出所述这些支架的精确点；

这些识别的结果被输入用于制造一个特殊地弯曲的正畸牙弓的一种装置的软件内；

使用所述装置来生产所述弯曲的正畸牙弓；

并且所述牙弓被安装进入所述这些支架的所述槽缝之中。

所述底座全部可以通过快速原型法来制造。

本发明的另一个主题是一种用于治疗患者的定制的正畸矫正器，所述矫正器包括用于治疗目的的至少一个正畸牙弓以及多个元件，每个元件包括一个支架，该支架配备有其中可插入所述牙弓的至少一个槽缝，每个支架是旨在被置于一个底座上，而该底座是旨在被置于一颗牙齿的后面上，其特征在于，这些底座中的至少一些是通过快速原型法制造的，这些支架是批量生产的支架，该正畸牙弓是一个特殊弯曲的牙弓，并且所述正畸矫正器是使用以上方法生产的。

优选地，这些支架中的至少一些是自结扎式的。

具体实施方式

正如将会得到理解的，根据本发明的方法使之有可能在不同的、在孤立状态下已知的技术之间达到一种折中，从而结合它们的（也就是说通过计算机辅助原型法和批量生产法来进行生产的技术的）优点，但是它们在此被组合在一起以形成一个协调的整体，这就允许以尽可能最低的成本获得一个高端的矫正器。

不同于申请WO-A-2009/056776中所说明的方法，本方法限定了一种特殊弯曲的正畸牙弓的制造，而不能简单地使用一个标准的（直丝）正畸牙弓或一个只是在标准化的位置处和形状中具有一个有限数目的弯曲的正畸牙弓。根据本发明的方法的优点在于它使之有可能仅仅使用“批量生产”的支架，因此这些支架已事先准备好并且具有非常标准的形状和尺寸，而将它们的使用与原型法的底座（因此是针对牙齿后面的形态专门制作的底座）相结合。这个原型法的底座与标准支架的配对所具有的显而易见的优点是结合了这些底座以批量生产的支架的非常高的尺寸精度来进行定位的精确性与这些支架是自结扎式的可能性。

具体而言，插入牙弓的槽缝被配置成具有优良的精度；这就允许牙弓以最小间隙被插入其中，并且因此允许牙弓以一种精确度在牙齿上发挥其作用，这种精确度是与令人希望的情况一样高以便将牙弓带入其预期的最终位置。同样，可以对该槽缝给予一种复杂的形状，从而提供一个或多个耐摩擦区域，其中在支架和牙弓之间没有接触。

批量生产这种支架还允许对后者给予一种复杂形状，这个形状就轻易地能够结合一个自结扎装置，这种装置在通过快速原型法来制造时是不允许的或在不够令人满意的运行条件下才能允许。如果该支架上不可获得自结扎系统，那么该牙弓必须通过加到支架上的一个弹性体塞来保持在槽缝之中。这种方法增加了每次看病时安装或调整矫正器所花的时间，而在一个自结扎式支架的情况下，牙齿矫正医生在提供结扎作用的元件上的一个简单动作就足以实现这种固定。另外，执行这种自结扎功能的元件与支架的其余部分有相同表面质量，而弹性体塞与牙弓金属具有一个高摩擦系数，这妨碍牙弓在槽缝中的滑动并且因此妨碍了将牙齿从其咬合不良的位置矫正到位。最后，还认识到弹性体结扎仅在几周或者甚至几天后会就在其机械性能上遭受实质性的下降。因此，使用自结扎支架意味着这些牙齿-底座-支架套件沿着正畸牙弓的滑动的力学特性变得更好、并且牙弓在其槽缝中的长期保持变得更加可靠。

作为优选，全部这些支架都是自结扎式的，但是当然也可以做出安排使它们之中仅有几个是这种类型。

这些底座的数字设计是在位于矫正位置中的牙弓的一个数字模型以及旨在用于这些底座的这些支架的几何参数的基础上完成的。与此并行，该方法提供了正畸牙弓的数字设计。数字CAD-生成的文件将被用于通过使用快速原型法来生产这些底座，这种方法对于这些底座的制造而言具有足够的精确度。某些底座可通过快速原型法来生产而其他的底座则通过一些其他方法来生产，这并不偏离本发明的精神。这些数字化的牙弓设计文件就它们的作用而言将被用于生产这些牙弓，这是通过使用机器来进行正畸钢丝的自动成形。

然后将这些底座安装到牙弓和批量生产的支架的模型上，这些支架已经被制造出并且因此能从现有的模型存货中取出，这些模型就形状和尺寸而言是标准化的，然后将它们通过焊接或以任何其他可靠的附接手段（粘合或夹紧，如果底座和支架的设计允许）固定到这些底座上。

在这种方法的一种替代形式中，这些正畸牙弓在第二步骤之后才进行设计，而不是并行设计。因此：

产生了配备有所述多个支架的所述模型的一个新的数字图像；

在所述数字图像上在空间中识别出所述这些支架的精确的特征点，特别是它们的槽缝的在空间中定位的特征点；

这些识别的结果被输入用于制造一个特殊地弯曲的正畸牙弓的一种装置的软件内；

使用所述装置来生产所述弯曲的正畸牙弓；

并且所述牙弓被安装进入所述这些支架的所述槽缝之中。

这种矫正器就如此生产出并且使用常规技术就可以被移植到患者的牙弓上。

Claims (6)

1.生产用于治疗患者的定制的正畸矫正器的方法，所述矫正器包括用于治疗目的至少一个正畸牙弓以及多个元件，每个元件包括一个支架，该支架配备有其中可插入所述正畸牙弓的至少一个槽缝，每个支架是旨在被置于一个底座上，而该底座是旨在被置于一颗牙齿的后面上，所述方法在已经形成了在矫正的位置中展现牙弓以及所述底座要固定在上面的这些牙齿面的一个模型之后单独地对所述这些底座的数字设计进行预期，其特征在于：

所述底座中的至少一些是数字化地设计的并且使用快速原型法来制造的；

一个批量生产的支架被固定到所述底座中的每一个上；

并且一个弯曲的正畸牙弓是数字化地设计和制造的从而将其特殊地成形为使得在它被插入所述这些支架的槽缝中之后，它遵循牙弓在该矫正的位置中的曲率。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为了生产所述弯曲的牙弓，该正畸牙弓的外形是数字化地设计成同该底座与正畸支架配对的外形相平行。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为了生产所述弯曲牙弓：

产生了配备有所述原型法的底座的所述模型的一个数字图像；

在数字图像上在空间中识别出所述这些支架的精确点；

这些识别的结果被输入用于制造一个特殊地弯曲的正畸牙弓的一种装置的软件内；

使用所述装置来生产所述弯曲的正畸牙弓；

并且其特征在于，所述牙弓被安装进入所述这些支架的所述槽缝之中。

4.根据权利要求1到3之一所述的方法，其特征在于，所述底座全部都是通过快速原型法来制造的。

5.用于治疗患者的定制的正畸矫治器，所述矫治器包括用于治疗目的的至少一个正畸牙弓以及多个元件，每个元件包括一个支架，该支架配备有其中可插入所述牙弓的至少一个槽缝，每个支架是旨在被置于一个底座上，而该底座是旨在被置于一颗牙齿的后面上，其特征在于，这些底座中的至少一些是通过快速原型法来制造的，这些支架是批量生产的支架，一个特殊地弯曲的牙弓在该正畸牙弓中，并且其特征在于，所述矫治器是使用根据权利要求1到4之一所述方法来生产的。

6.根据权利要求5所述的用于治疗患者的定制的正畸矫治器，其特征在于这些支架中的至少一些是自结扎式的。