CN109646129A - 一种个性化陶瓷托槽矫治器的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种个性化陶瓷托槽矫治器的制造方法，该方法通过扫描获得患者齿面形貌数据，使用三维辅助设计软件获得与待粘接牙面相贴合的托槽矫治器底板和按正畸治疗要求设计的体部数字模型，整合为完整的托槽矫治器模型后加设铸道，使用3D打印技术获得托槽矫治器树脂蜡型，使用与患者牙色一致或接近的铸造陶瓷材料为原料，通过包埋热压铸技术和去包埋后制得托槽矫治器坯体，经过抛光上釉处理获得待粘接的托槽矫治器。采用本方法制造的陶瓷托槽矫治器，制造周期大大缩短，且可以针对不同患者齿面形貌和牙色的不同，制得与待粘接齿面完美贴合的托槽矫治器底板以及与待粘接齿面齿色一致或相近的半透明托槽矫治器整体，通过间接粘接不仅提高了粘接定位的准确性，个性化的网纹底板也提升了托槽粘接强度，达到了隐形正畸治疗的效果，更满足了临床治疗中的个性化定制要求。
Description
技术领域
本发明属于口腔正畸领域，涉及到一种唇侧陶瓷正畸托槽矫治器的制造方法。所述的托槽矫治器具有与牙齿唇侧面相贴合的粗糙底板，与待粘接牙面颜色相接近或一致的半透明托槽矫治器主体。
背景技术
随着生活水平逐步提高，人民对美好生活的向往更加强烈，越来越多的人选择通过正畸来提高生活质量。口腔正畸是治疗人体口腔错颌畸形的常规临床方法，口腔正畸中使用到的固定式矫治器由托槽、弓丝、结扎圈（丝）等组成，其中托槽矫治器主要有金属和陶瓷等材质。托槽矫治器在正畸治疗中主要通过其底板与齿面的粘接，通过槽沟和结扎圈（丝）将正畸弓丝固定在牙面，以传递多个方向的矫治力，使牙齿发生期望移动，达到矫正错颌畸形的目的。
陶瓷托槽矫治器通常为透明或半透明状，具有独特的美学性能，可以实现隐性正畸治疗的效果，此外还具有优秀的力学性能以及生物相容性，自上市以来受到广大医生和患者的欢迎。当前陶瓷托槽矫治器的制造方法如美国专利US6648638是通过CIP（冷等静压）成型和HIP（热等静压）烧结实现晶化，由此获得的陶瓷托槽矫治器工艺繁琐，制造时间相对较长且对成型和烧结设备的要求较为苛刻。由于传统陶瓷托槽矫治器的设计参数是根据正常人群的平均值数据制定的，批量化生产的陶瓷托槽矫治器受限于模具和原料等问题，生产的托槽矫治器设计参数和颜色单一，托槽矫治器底板难以实现与不同患者的牙面完美贴合，托槽矫治器的颜色也难以匹配患者的牙色，导致治疗效果不理想，也不能实现针对不同患者的个性化制造, 在治疗不同类型错颌畸形时存在较大误差。
发明内容
本发明克服了传统陶瓷托槽矫治器制造中托槽矫治器底板与患者牙面不贴合，托槽矫治器色泽与患者牙色差异较大等问题，提出了一种个性化唇侧陶瓷托槽矫治器的制造方法，该方法通过扫描手段获得患者齿面形貌数据，使用三维辅助设计软件获得与待粘接牙面相贴合的托槽矫治器底板和按正畸治疗要求设计的托槽矫治器体部数字模型，并整合两部分为完整的托槽矫治器模型，使用3D打印技术获得托槽矫治器树脂蜡型，使用与患者牙色一致或接近的玻璃陶瓷材料为原料，通过包埋热压铸技术制得托槽矫治器坯体，最后通过抛光上釉处理获得待粘接的托槽矫治器。采用本方法制造的陶瓷托槽矫治器，制造周期得到大大缩短，且可以针对不同患者齿面形貌和牙色的不同，制得与待粘接齿面完美贴合的托槽矫治器底板以及与待粘接齿面齿色一致或相近的半透明托槽矫治器整体，不仅提高了粘接定位的准确性和粘接强度，达到了隐形正畸治疗的效果，也满足了临床治疗中的个性化定制要求。
一种个性化陶瓷托槽矫治器的制造方法，其特征在于包括与患者牙面相贴合的个性化托槽矫治器底板和根据正畸要求选择的带有槽沟和结扎翼的托槽矫治器体部构成。上述托槽矫治器个性化底板是针对特定牙面，并与之相贴合的区域在高度方向上的拉伸，上述托槽矫治器体部是底板在高度方向上的继续延伸，并在一定高度上在托槽矫治器中部形成沟槽用于放置弓丝和向水平方向伸展的便于橡皮圈或金属丝结扎的结扎翼。
本发明所述一种个性化陶瓷托槽矫治器的制造方法包括以下步骤：
1）获得代表患者齿面的至少一部分的三维数字模型；获得代表患者齿面形貌的模型可通过计算机三维表示的形式提供，优选采用口内扫描仪方式对患者口腔基牙或者模型扫描仪对口腔印模或石膏牙模进行扫描，获取口腔牙列情况和齿面形貌数据，保存于计算机内；
2）使用辅助设计软件对所获得的患者口腔三维数据模型进行分牙处理，得到待排牙的单个数字模型牙齿，根据正畸医生治疗要求进行排牙并设定弓形，使用辅助设计软件获得放置弓丝和结扎圈的托槽矫治器体部，使其沿着弓形平面安置于对应的齿面上，依据对应齿面表面形态，生成托槽矫治器底板的三维形貌信息；
3）使用辅助设计软件在托槽矫治器底板粘接面上设计出与待粘接牙齿的牙位相一致的标记，根据粘接强度需要可选择在托槽矫治器底板粘接面表面设计出特定形状的网格状凹陷；
4）使用辅助设计软件整合上述步骤2）和步骤3）托槽矫治器的底板和托槽体部数字模型，获得完整的托槽矫治器数字模型；
5）使用辅助设计软件在上述步骤4）的托槽矫治器整体模型中，选择托槽矫治器模型表面的任一表面区域，安插铸道数字模型，获得最终托槽矫治器待打印数字模型；
6）重复上述步骤2）至步骤5），获得患者所有托槽矫治器数字模型；
7）将上述步骤6）中待打印托槽矫治器数字模型，导出STL文件，通过3D打印技术，获得带有铸道的托槽矫治器树脂蜡型；
8）将上述步骤7）中打印完成的一定数量托槽矫治器蜡型使用粘接剂，将铸道另一端粘接在包埋圈底座上，倒入调拌均匀的包埋料浆，在震荡条件下进行包埋处理，包埋完成后，在室温下静置至料浆凝固硬化，获得包埋体；
9）将上述步骤8）中含有树脂蜡型的包埋体移除包埋底座和硅橡胶圈，放入高温马弗炉中保温，烧去包埋体中的树脂蜡型，在包埋体内部形成具有与打印蜡型形貌一致的空腔；
10）从马弗炉中取出上述步骤9）中的包埋体，放入铸瓷炉中，根据待粘接牙齿牙色选择与之色号接近或一致的玻璃陶瓷瓷块型号，并将玻璃陶瓷瓷块放入铸道内，放入氧化铝推杆，启动压铸程序，压铸完成后，取出压铸完成后的包埋体，室温放置冷却；
11）将步骤10）中冷却后的包埋体去除包埋材料，获得带有铸道的托槽矫治器毛坯，然后放入酸蚀剂中，在超声条件下除去表面反应层，取出用清水洗净吹干；
12）将步骤11）中成型后的托槽矫治器毛坯和铸道的分离，对陶瓷托槽矫治器主体进行抛光处理，洗净吹干，在陶瓷托槽矫治器除底板外的其他表面涂布调拌好的釉料，放入烤瓷炉，烤瓷完成后，移出冷却至室温，获得待粘接的个性化陶瓷托槽矫治器。
其中，步骤2）所述的待粘接位置优选对应于托槽矫治器底板粘接在患者齿面上的接触区域，待粘接位置指患者齿面上的实际物理表面，和患者牙面物理模型的表面，并且优选患者齿面数字模型中的虚拟牙表面区域。
其中，步骤2）所述的托槽矫治器体部形状不唯一，可根据正畸治疗要求进行个性化设计，托槽矫治器体部上还可以根据正畸治疗要求设计出牵引钩等辅助治疗结构。
其中，步骤3）所述的托槽矫治器底板具有与待粘接齿面贴合一致的表面，其外形从垂直于粘接面的方向看为四边形，面积可以依据实际牙面形态和粘接强度的需要扩大或缩小。
其中步骤5）所述的铸道，是包埋圈底座和托槽矫治器蜡型之间的连接部分，优选为圆柱状长条状，且与托槽矫治器模型接触端的形状为杯锥状。
其中步骤7）所述的3D打印技术是指增材制造技术，包括但不限于DLP（Digitallight processing）原理的3D打印技术；打印原料包括但不限于树脂、石蜡。
其中步骤10）所述的瓷块是玻璃陶瓷类材料，其特征在于所述的玻璃陶瓷瓷块是由玻璃相和晶体相组成，在一定温度下能够软化，冷却后恢复硬化的一类无机材料，包括但不限于以二硅酸锂为主要晶相的玻璃陶瓷材料。
附图说明
图1是本发明在患者牙面具体实施示意图的正视图和剖视图；
图2是本发明托槽矫治器的结构示意图；
图3是本发明的托槽矫治器底板和托槽矫治器体部组合示意图；
图4是本发明托槽矫治器的底板示意图；
图5是本发明的待打印托槽矫治器模型示意图；
图6是本发明的制造原理示意图。
具体实施方式
以下描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用的技术原理的说明。本申请中所发明范围，并不局限于下述特征的特定组合而成的技术方案，同时应当涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由下述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其他技术方案。
本发明的图示仅是示例性的，并且不应被理解为不当地限制本发明。例如所述的托槽矫治器体部是指具有供放置正畸弓丝的槽沟和限制结扎圈（丝）滑出的凸起翼部构成的一个整体，翼部可以是4个，也可以是2个；托槽矫治器的外形也不唯一，可以根据正畸治疗要求进行相应的改变。下面结合附图对本发明的具体实施方式做一个详细的说明。
如图1-图6所示的一种唇侧的个性化陶瓷托槽矫治器，一种个性化陶瓷托槽如图2所示，包括与患者牙面相贴合的个性化矫治器底板（1）和根据正畸要求选择的带有槽沟（2）和结扎翼（3）的托槽矫治器体部构成。上述托槽个性化底板是针对特定牙面，并与之相贴合的区域在高度方向上的拉伸，上述托槽矫治器体部是底板在高度方向上的继续延伸，并在一定高度上在托槽矫治器中部形成沟槽用于放置弓丝（4）和向水平方向伸展的便于橡皮圈（5）或金属丝结扎的结扎翼。
如图2所示出，托槽矫治器体部模型主体包含有安放正畸弓丝的槽沟（2）和固定弓丝的托槽翼（3），个别托槽翼可根据正畸治疗要求设计有牵引钩等辅助治疗结构。典型的托槽矫治器体部宽度尺寸为3.0-5.0mm（依据托槽体对应的牙位宽度而定），槽沟尺寸为0.56mm×0.71mm（0.022英寸系统）或0.46mm×0.64mm（0.018英寸系统），托槽翼为双翼（4个）。
如图4所示出，所述的托槽矫治器底板（1）厚度在0.3-1.0mm，在贴近牙面的粘接面上设计有增大粘接面积的网状凹陷结构（11），以及与待粘接牙齿一致的牙位标记（12），便于医生的识别。所述网状凹陷结构深度在0.2-0.5mm，所述的牙位标记深度在0.2-0.4mm。
本发明所述一种个性化陶瓷托槽矫治器的制造方法包括以下步骤：
1）获得代表患者齿面的至少一部分的三维数字模型；获得代表患者齿面形貌的模型可通过计算机三维表示的形式提供，优选采用口内扫描仪方式对患者口腔基牙或者模型扫描仪对口腔印模或石膏牙模进行扫描，获取口腔牙列情况和齿面形貌数据，保存于计算机内；
2）使用辅助设计软件对所获得的患者口腔三维数据模型进行分牙处理，得到待排牙的单个数字模型牙齿（6），根据正畸医生治疗要求进行排牙并设定弓形，使用辅助设计软件获得放置弓丝和结扎圈的托槽矫治器体部（3a），使其沿着弓形平面安置于对应的虚拟齿面上，根据待粘接齿面的表面形态，生成托槽矫治器底板（1a）的三维形貌信息。所述的待粘接齿面是指根据正畸治疗要求，需要粘接托槽矫治器的唇侧齿面；
3）使用辅助设计软件在托槽矫治器底板粘接面上设计出与待粘接牙齿的牙位相一致的标记（12），根据粘接强度需要可选择在托槽矫治器底板表面设计出特定形状的网格状凹陷（11）。所述的托槽矫治器底板具有与待粘接齿面贴合一致的表面，其外形从垂直于粘接面的方向看为四边形，面积可以依据实际牙面形态和粘接强度的需要扩大或缩小；
4）使用辅助设计软件整合上述步骤3）托槽矫治器底板和托槽矫治器体部数字模型，获得完整的托槽矫治器数字模型（71）；
5）使用辅助设计软件在上述步骤4）中的托槽矫治器整体模型中，选择托槽矫治器模型表面的任一表面区域，安插铸道数字模型（72），获得最终托槽矫治器待打印数字模型。上述的铸道，是包埋圈底座和托槽蜡型之间的连接部分，优选为圆柱状长条状，且与托槽模型接触端的形状为杯锥状，铸道的直径优选尺寸为1-1.5mm，长度优选为2-3.5mm；
6）重复上述步骤2）至步骤5），获得患者所有待粘接齿面待打印托槽矫治器数字模型；
7）将上述步骤6）中待打印托槽矫治器数字模型，导出STL文件，通过3D打印技术，获得带有铸道的托槽矫治器蜡型；所述的3D打印技术是指增材制造技术，优选DLP（Digitallight processing）原理的3D打印技术；打印原料优选树脂或石蜡；打印精度在10-20微米；
8）将上述步骤7）中打印完成的一定数量托槽矫治器蜡型使用粘接剂，将铸道一端粘接在包埋圈底座上，倒入调拌均匀的包埋料浆，在震荡条件下进行包埋，包埋完成后，在室温下静置至料浆凝固硬化；所述的包埋圈底座是指用于粘接蜡型并能在包埋完成后移出包埋体，在包埋体中留下压铸通道的部件。每个包埋圈中的托槽矫治器蜡型数量优选8-15个，粘接剂优选石蜡或者速干胶水，包埋体静置时间优选30-60min；包埋料浆是指具有一定流动性，在一定时间内能够凝固硬化的耐热材料，优选以磷酸盐为主要成分的包埋料；
9）将上述步骤8）中含有树脂蜡型的包埋体移除包埋底座和硅橡胶圈，放入高温马弗炉中保温，烧去包埋体中的树脂蜡型，在包埋体内部形成具有与打印蜡型形貌一致的空腔；所述的马弗炉指能实现温度控制的加热设备，保温温度优选850-900℃，保温时间优选45-60min；
10）如图6所示出，从马弗炉中取出上述步骤9）中的包埋体（91），放入铸瓷炉中，根据待粘接牙齿牙色选择与之色号接近或一致的玻璃陶瓷瓷块（8）型号，并将玻璃陶瓷瓷块放入铸道内，放入氧化铝推杆（92），启动压铸程序，压铸完成后，取出压铸完成后的包埋体，室温放置冷却。所述的铸瓷炉为具有加热电阻丝（93）和加压压头（94）的加热加压铸造设备，所述的瓷块是玻璃陶瓷类材料，优选以二硅酸锂为主要晶相的玻璃陶瓷材料；
11）将步骤10）中冷却后的包埋体通过喷砂处理，去除包埋材料，获得带有铸道的托槽矫治器毛坯，然后放入酸蚀剂中，在超声条件下除去表面反应层，取出用清水洗净吹干。所述的喷砂机优选氧化铝喷砂机，喷砂压力优选2-4bar；所述的酸蚀剂为氟化氢的水溶液，优选浓度为5-10%，优选震荡时间5-10min；
12）使用切割工具将步骤11）中成型后的托槽矫治器和铸道的分离，使用抛光工具对分离后的陶瓷托槽矫治器主体进行抛光处理，抛光后的托槽矫治器，用清水洗净吹干，在陶瓷托槽矫治器除底板外的其他表面涂布调拌好的釉料，放入烤瓷炉，烤瓷完成后，移出冷却至室温，获得个性化陶瓷托槽矫治器；所述的切割工具包括但不限于砂轮，也可以采用手工折断方式，实现托槽矫治器主体和铸道的分离，抛光设备包括不限于抛光打磨手机，滚筒抛光机等设备。
Claims (10)
1.一种个性化陶瓷托槽矫治器的制造方法，其特征在于：所述的陶瓷托槽矫治器包括与患者唇侧牙面相贴合的个性化底板（1）和根据正畸要求选择的带有槽沟（2）和结扎翼的（3）托槽体部构成。
2.上述托槽个性化底板是针对特定牙面，并与之相贴合的区域在垂直于牙齿表面方向上的拉伸，上述托槽体部是托槽底板在高度方向上的继续延伸，并在一定高度上在托槽中部形成槽沟（2）用于放置弓丝（4）和向水平方向伸展的便于橡皮圈（5）或金属丝结扎的结扎翼（3）。
3.本发明所述一种个性化陶瓷托槽矫治器的制造方法包括以下步骤：
1）获得代表患者齿面的至少一部分的三维数字模型；获得代表患者齿面形貌的模型可通过计算机三维表示的形式提供，优选采用口内扫描仪方式对患者口腔基牙或者模型扫描仪对口腔印模或石膏牙模进行扫描，获取口腔牙列情况和齿面形貌数据，保存于计算机内；
2）使用辅助设计软件对所获得的患者口腔三维数据模型进行分牙处理，得到待排牙的单个数字模型牙齿（6），根据正畸医生治疗要求进行排牙并设定弓形，使用辅助设计软件获得放置弓丝和结扎圈的托槽矫治器体部（3a），使其沿着弓形平面安置于对应的虚拟齿面上，根据待粘接齿面的表面形态，生成与之贴合的托槽矫治器底板（1a）的三维形貌信息；
3）使用辅助设计软件在托槽矫治器底板粘接面上设计出与待粘接牙齿的牙位相一致的标记（12），根据粘接强度需要可选择在托槽矫治器底板粘接面表面设计出特定形状的网格状凹陷（11）；
4）使用辅助设计软件整合上述步骤2）和步骤3）托槽矫治器的底板和托槽体部数字模型，获得完整的托槽矫治器数字模型（71）；
5）使用辅助设计软件在上述步骤4）的托槽矫治器整体模型中，选择托槽矫治器模型表面的任一表面区域，安插铸道数字模型（72），获得最终托槽矫治器待打印数字模型；
6）重复上述步骤2）至步骤5），获得患者所有托槽矫治器数字模型；
7）将上述步骤6）中待打印托槽矫治器数字模型，导出STL文件，通过3D打印技术，获得带有铸道的托槽矫治器树脂蜡型；
8）将上述步骤7）中打印完成的一定数量托槽矫治器蜡型使用粘接剂，将铸道另一端粘接在包埋圈底座上，倒入调拌均匀的包埋料浆，在震荡条件下进行包埋处理，包埋完成后，在室温下静置至料浆凝固硬化，获得包埋体（91）；
9）将上述步骤8）中含有树脂蜡型的包埋体移除包埋底座和硅橡胶圈，高温条件下保温，烧去包埋体中的树脂蜡型，在包埋体内部形成具有与打印蜡型形貌一致的空腔（7）；
10）从马弗炉中取出上述步骤9）中的包埋体，放入铸瓷炉中，根据待粘接牙齿牙色选择与之色号接近或一致的玻璃陶瓷瓷块（8）型号，并将玻璃陶瓷瓷块放入铸道内，放入氧化铝推杆（92），启动压铸程序，压铸完成后，取出压铸完成后的包埋体，室温放置冷却；
11）将步骤10）中冷却后的包埋体去除包埋材料，获得带有铸道的托槽矫治器毛坯；
12）将步骤11）中成型后的托槽矫治器毛坯和铸道的分离，对陶瓷托槽矫治器主体进行抛光处理，洗净吹干，在陶瓷托槽矫治器除底板外的其他表面涂布调拌好的釉料，放入烤瓷炉，烤瓷完成后，移出冷却至室温，获得待粘接的个性化陶瓷托槽矫治器。
4.根据权利要求1所述的一种个性化陶瓷托槽矫治器的制造方法，其特征在于齿面的待粘接位置优选对应于托槽矫治器底板粘接在患者齿面上的接触区域，待粘接位置指患者齿面上的实际物理表面，和患者牙面物理模型的表面，并且优选患者齿面数字模型中的虚拟牙表面区域。
5.根据权利要求1所述的一种个性化陶瓷托槽矫治器的制造方法，其特征在于所述的托槽矫治器体部形状不唯一，可根据正畸治疗要求进行个性化设计，托槽矫治器体部上还可以根据正畸治疗要求设计出牵引钩等辅助治疗结构。
6.根据权利要求1所述的一种个性化陶瓷托槽矫治器的制造方法，其特征在于托槽矫治器底板具有与待粘接齿面贴合一致的表面，其外形从垂直于粘接面的方向看为四边形，面积可以依据实际牙面形态和粘接强度的需要扩大或缩小。
7.根据权利要求1所述的一种个性化陶瓷托槽矫治器的制造方法，其特征在于上述的铸道，是包埋圈底座和托槽蜡型之间的连接部分，安装位置优选于托槽的侧面，铸道形状优选为圆柱状长条状，且铸道与托槽矫治器模型接触端部的形状优选为杯锥状。
8. 根据权利要求1所述的一种个性化陶瓷托槽矫治器的制造方法，其特征在于所述的3D打印技术是指增材制造技术，包括但不限于DLP（Digital light processing）原理的3D打印技术；打印原料包括但不限于树脂、石蜡。
9.根据权利要求1所述的一种个性化陶瓷托槽矫治器的制造方法，其特征在于所述的玻璃陶瓷瓷块是由玻璃相和晶体相组成，在一定温度下能够软化，冷却后恢复硬化的一类无机材料，包括但不限于以二硅酸锂为主要晶相的玻璃陶瓷材料。
10.一种个性化陶瓷托槽矫治器的制造方法，其特征在于：采用权利要求1至权利要求9中的任意一条所述方法制作而成。
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