CN104161596B - 基于形状记忆材料的隐形矫治器制作方法及其隐形矫治器 - Google Patents
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Abstract
基于形状记忆材料的隐形矫治器制作方法及其隐形矫治器，包括以下步骤：1)采集患者口腔数据；2)确定口腔三维模型的参数；3)构建隐形矫治器的三维模型；4)根据隐形矫治器的三维模型制作隐形矫治器；5)将步骤⑷得到的隐形矫治器在37摄氏度以上的水中浸泡后变软，快速佩戴在患者牙列上；在口腔温度环境下，其将逐渐恢复到用于提供牙齿移动所需的矫治力的记忆中的形状；还包括根据以上方法制得的隐形矫治器。本发明的有益效果是：解决传统隐形矫治器需经常更换的麻烦，矫正过程短；节约治疗成本；矫正精准。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于形状记忆材料的口腔正畸隐形矫治器的制作方法及其隐形矫治器。
背景技术
近年来，随着生活质量的提高，人们对牙齿美观越来越重视，牙齿正畸治疗技术逐渐被人们所接受。传统的口腔正畸采用镍钛合金弓丝与金属托槽相配合组成的固定矫治器，这种矫治器虽然能够很好地达到治疗效果，但不够美观、舒适。人们希望矫治器不仅能很好地矫治牙齿，同时具有很好的美学效果，隐形矫治器便应运而生，它很好地避免了“铁齿钢牙”的现象。目前隐形矫治器主要采用弹性透明高分子材料。这种隐形矫治器在牙齿矫正过程中是被动施力的，产品制造商按预想的矫正之后牙齿的排列状况加工制造隐形矫治器，治疗过程中将隐形矫治器佩戴在患者排列不规则的牙列上，由于压入的矫治器与患者现有牙列不吻合而存在一定的弹性变形，这一弹性变形恢复过程中产生对牙列的作用力推动牙齿移动，从而达到治疗的目的。由于这类隐形矫治器的材料属于一般弹性材料，在矫治过程中，随着牙齿的移动以及矫治器本身的形变，矫治力会越来越小，每副矫治器的矫正量都有一定的限度，这就需要定期更换隐形矫治器，目前市场上的隐形矫治器在正畸治疗过程中一般要求两周之内必须更换下一副，而矫治周期一般长达两年，造成治疗成本偏高。
发明内容
为了解决口腔正畸隐形矫治过程中一般弹性材料隐形矫治器需要经常更换、患者舒适度较差的问题，本发明提出了一种能降低使用者的不舒适度、提高正畸治疗的精准度、并节约治疗成本的基于形状记忆材料的隐形矫治器的制作方法及其隐形矫治器。
本发明所述的基于形状记忆材料的隐形矫治器制作方法，包括以下步骤：
⑴取得患者口腔数据：用口内扫描仪直接扫描获取，或者通过口腔印模后灌注石膏模型，然后用激光扫描仪扫描石膏模型获取；或者对特殊病例进行CT扫描以得到患者颌骨和牙根数据；
⑵确定口腔三维模型的参数：将步骤⑴中获取的患者口腔数据输入正畸治疗排牙软件中，然后根据形状记忆材料的热力学模型确定隐形矫治器提供的回复力；根据牙齿移动量和隐形矫治器回复力确定单副隐形矫治器的治疗周期，从而得到正畸治疗分阶段的牙列模型；其中，所述的口腔三维模型的参数包括是否要拔除双尖牙、是否移动或旋转牙齿以及是否设计支抗；
⑶构建隐形矫治器三维模型：在分阶段的牙列模型上，通过曲面加厚得到隐形矫治器的基体模型；然后根据每颗牙齿不同的移动方向及移动量，计算所需的矫治力和力矩的大小和方向，并根据形状记忆材料的热力学模型确定所需要的隐形矫治器的局部结构的形状和尺寸，并将隐形矫治器的局部结构与隐形矫治器的基体模型合并后得到完成的隐形矫治器的三维模型；
⑷根据隐形矫治器的三维模型制作隐形矫治器：
利用立体打印技术直接打印隐形矫治器：将隐形矫治器的三维模型数据用STL格式输入到三维立体打印机中，利用具有生物安全性的形状记忆材料如日本三菱重工公司的形状记忆材料SM3520，直接进行立体打印，制作出隐形矫治器；
或者根据隐形矫治器的三维模型确定注塑模具，用激光粉末烧结成型机SLS烧结出该模具，然后用注塑的方式将形状记忆材料如SM3520加工成隐形矫治器；
⑸将步骤⑷得到的隐形矫治器在37摄氏度以上的水中浸泡后变软，快速佩戴在患者牙列上；在口腔温度环境下，其将逐渐恢复到用于提供牙齿移动所需的矫治力的记忆中的形状。
若步骤(1)中对特殊病例采用CT扫描方法获得患者颌骨和牙根数据，则在步骤(2)中通过特殊病例参考患者的CT重建模型中的骨骼情况确定牙齿的移动量。
所述的形状记忆材料为日本三菱重工公司的SM3520；SM3520材料的玻璃化转变温度为35摄氏度，环境温度在35摄氏度时，会产生形状记忆回复。
所述的三维立体打印机为美国Stratasys公司的Connex350型立体打印机。
按照本发明所述的制作方法制作的隐形矫治器，其特征在于：包括利用具有生物安全性的形状记忆材料制得的本体，所述的本体内有套在患者牙列上的腔体，所述的腔体在37摄氏度以上时具有适于套上患者牙列的形状，并且，所述的腔体在口腔温度下具有用于提供牙齿移动所需的矫治力的记忆形状。
本发明的设计思路在于口腔正畸隐形矫治器的材料为形状记忆材料，形状记忆材料在一定的温度环境下(玻璃化温度)，能够恢复到其原来的形状，所以在使用者口腔温度的作用下，口腔正畸隐形矫治器能够发生形变，从而主动施力于矫正牙齿，从而可以很好地达到治疗的目的。
本发明提出一种基于形状记忆材料的口腔正畸隐形矫治器的制作方法及其隐形矫治器。矫治器的材料为具有形状记忆功能和生物安全性的透明高分子材料，该材料在口腔温度环境下会恢复到原来的形状，提供一定的形状回复力，而不仅仅是弹性变形力。医生根据患者的口腔状况和牙列畸形情况，设计正畸治疗的步骤，并得到一系列的矫治后的牙列模型，然后根据该模型设计并制作隐形矫治器，该矫治器在一定温度条件下变软后可以方便地佩戴在患者口腔中，矫治器所具有的形状记忆功能使其在患者口腔温度环境下逐渐恢复到其记忆中的原有形状而推动牙列移动，这个过程是主动的，无需像现有的隐形矫治器经常更换，为患者省去了不少麻烦，也降低了成本，而且由于是主动施力比现有隐形矫治器更加精确。
本发明的有益效果是：1、解决了传统隐形矫治器需要经常性的更换的麻烦，形状记忆材料口腔正畸隐形矫治器只需要4—5副矫治器就可以完成整个治疗过程；2、口腔正畸隐形矫治器在应用上的劣势之一就是其高昂的成本，因为普通口腔正畸隐形矫治器在治疗过程中一到两周就需要更换一次，形状记忆材料口腔正畸隐形矫治器则不需要，很大程度上节约了治疗成本；3、形状记忆材料口腔正畸隐形矫治器的治疗过程是一个主动过程，相比于传统材料口腔正畸隐形矫治器矫正更加的精准；4、采目前市场上尚未发现有形状记忆材料口腔正畸隐形矫治器，该发明具有很好的市场效益。
附图说明
图1是患者颌骨模型。
图2是本发明所述的正畸治疗排牙设计方案，其中1代表表示经过排牙设计之后的牙列，亦即治疗结束后的理想牙列；2代表表示患者的实际牙列。
图3是本发明的隐形矫治器的示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明
参照附图：
实施例1本发明所述的基于形状记忆材料的隐形矫治器的制作方法，包括以下步骤：
⑴取得患者口腔数据：用口内扫描仪直接扫描获取，或者通过口腔印模后灌注石膏模型，然后用激光扫描仪扫描石膏模型获取；或者对特殊病例如牙列严重畸形患者进行CT扫描以得到患者颌骨和牙根数据；
⑵确定口腔三维模型的参数：将步骤⑴中获取的患者口腔数据输入正畸治疗排牙软件中，然后根据形状记忆材料的热力学模型确定隐形矫治器提供的回复力；根据牙齿移动量和隐形矫治器回复力确定单副隐形矫治器的治疗周期，从而得到正畸治疗分阶段的牙列模型；其中，所述的口腔三维模型的参数包括是否要拔除双尖牙、是否移动或旋转牙齿以及是否设计支抗；
⑶构建隐形矫治器的三维模型：在分阶段的牙列模型上，通过曲面加厚得到隐形矫治器的基体模型；然后根据每颗牙齿不同的移动方向及移动量，计算所需的矫治力和力矩的大小和方向，并根据形状记忆材料的热力学模型确定所需要的隐形矫治器的局部结构的形状和尺寸，并将隐形矫治器的局部结构与隐形矫治器的基体模型合并后得到完成的隐形矫治器的三维模型；
⑷根据隐形矫治器的三维模型制作隐形矫治器：
利用立体打印技术直接打印隐形矫治器：将隐形矫治器的三维模型数据用STL格式输入到三维立体打印机中，利用具有生物安全性的形状记忆材料如日本三菱重工公司的形状记忆材料SM3520，直接进行立体打印，制作出隐形矫治器；
或者根据隐形矫治器的三维模型确定注塑模具，用激光粉末烧结成型机SLS烧结出该模具，然后用注塑的方式将材料如SM3520加工隐形矫治器；
⑸将步骤⑷得到的隐形矫治器在37摄氏度以上的温水中浸泡后变软，快速佩戴在患者牙列上；在口腔温度环境下，其将逐渐恢复到用于提供牙齿移动所需的矫治力的记忆中的形状。
若步骤(1)中对特殊病例采用CT扫描方法获得患者颌骨和牙根数据，则在步骤(2)中通过特殊病例参考患者的CT重建模型中的骨骼情况确定牙齿的移动量。
所述的形状记忆材料为日本三菱重工公司的SM3520；SM3520材料的玻璃化转变温度为35摄氏度，环境温度在35摄氏度时，会产生形状记忆回复。
所述的三维立体打印机为美国Stratasys公司的Connex350型立体打印机。
本发明的设计思路在于口腔正畸隐形矫治器的材料为形状记忆材料，形状记忆材料在一定的温度环境下(玻璃化温度)，能够恢复到其原来的形状，所以在使用者口腔温度的作用下，口腔正畸隐形矫治器能够发生形变，从而主动施力于矫正牙齿，从而可以很好地达到治疗的目的。
实施例2根据实施例1所述的方法制得隐形矫治器，包括利用具有生物安全性的形状记忆材料制得的本体，所述的本体内有套在患者牙列上的腔体，所述的腔体在37摄氏度以上时具有适于套上患者牙列的形状，并且，所述的腔体在口腔温度下具有用于提供牙齿移动所需的矫治力的记忆形状。
本发明提出一种基于形状记忆材料的口腔正畸隐形矫治器的制作方法及其隐形矫治器。隐形矫治器的形状记忆材料为具有形状记忆功能和生物安全性的透明高分子材料，该材料在口腔温度环境下会恢复到原来的形状，提供一定的形状回复力，而不仅仅是弹性变形力。医生根据患者的口腔状况和牙列畸形情况，设计正畸治疗的步骤，并得到一系列的矫治后的牙列模型，然后根据该模型设计并制作隐形矫治器，该隐形矫治器在一定温度条件下变软后可以方便地佩戴在患者口腔中，隐形矫治器所具有的形状记忆功能使其在患者口腔温度环境下逐渐恢复到其记忆中的原有形状而推动牙列移动，这个过程是主动的，无需像现有的隐形矫治器经常更换，为患者省去了不少麻烦，也降低了成本，而且由于是主动施力比现有隐形矫治器更加精确。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
Claims (5)
1.基于形状记忆材料的隐形矫治器制作方法，包括以下步骤：
⑴取得患者口腔数据：用口内扫描仪直接扫描获取；或者通过口腔印模后灌注石膏模型，然后用激光扫描仪扫描石膏模型获取；或者对特殊病例进行CT扫描以得到患者颌骨和牙根数据；
⑵确定口腔三维模型的参数：将步骤⑴中获取的患者口腔数据输入正畸治疗排牙软件中，然后根据形状记忆材料的热力学模型确定隐形矫治器提供的回复力；根据牙齿移动量和隐形矫治器回复力确定单副隐形矫治器的治疗周期，从而得到正畸治疗分阶段的牙列模型；其中，所述的口腔三维模型的参数包括是否要拔除双尖牙、是否移动或旋转牙齿以及是否设计支抗；
⑶构建隐形矫治器的三维模型：在分阶段的牙列模型上，通过曲面加厚得到隐形矫治器的基体模型；然后根据每颗牙齿不同的移动方向及移动量，计算所需的矫治力和力矩的大小和方向，并根据形状记忆材料的热力学模型确定所需要的隐形矫治器的局部结构的形状和尺寸，并将所需要的隐形矫治器的局部结构与隐形矫治器的基体模型合并后得到完成的隐形矫治器的三维模型；
⑷根据隐形矫治器的三维模型制作隐形矫治器：
利用立体打印技术直接打印隐形矫治器：将隐形矫治器的三维模型数据用STL格式输入到三维立体打印机中，利用具有生物安全性的形状记忆材料，直接进行立体打印，制作出隐形矫治器；
或者根据隐形矫治器的三维模型确定注塑模具，用激光粉末烧结成型机烧结出该模具，然后用注塑的方式将形状记忆材料加工成隐形矫治器；
⑸将步骤⑷得到的隐形矫治器在37摄氏度以上的水中浸泡后变软，快速佩戴在患者牙列上；在口腔温度环境下，其将逐渐恢复到用于提供牙齿移动所需的矫治力的记忆中的形状。
2.如权利要求1所述的基于形状记忆材料的隐形矫治器制作方法，其特征在于：若步骤(1)中对特殊病例采用CT扫描方法获得患者颌骨和牙根数据，则在步骤(2)中通过特殊病例参考患者的CT重建模型中的骨骼情况确定牙齿的移动量。
3.如权利要求1所述的基于形状记忆材料的隐形矫治器制作方法，其特征在于：所述的形状记忆材料为日本三菱重工公司的SM3520；SM3520材料的玻璃化转变温度为35摄氏度，环境温度在35摄氏度时，会产生形状记忆回复。
4.如权利要求1所述的基于形状记忆材料的隐形矫治器制作方法，其特征在于：所述的三维立体打印机为美国Stratasys公司的Connex350型立体打印机。
5.如权利要求1所述的基于形状记忆材料的隐形矫治器制作方法制备的隐形矫治器，其特征在于：包括利用具有生物安全性的形状记忆材料制得的本体，所述的本体内有套在患者牙列上的腔体，所述的腔体在37摄氏度以上时具有适于套上患者牙列的形状，并且，所述的腔体在口腔温度下具有用于提供牙齿移动所需的矫治力的记忆形状。
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