一種個(gè)性化定制牙齒隱形矯治器的快速成型制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種個(gè)性化定制隱形牙齒矯治器的快速成型制造方法，為克服傳統(tǒng)金屬牙套的不美觀，易磨損口腔等缺點(diǎn)，本發(fā)明采用3D打印結(jié)合吸附成型技術(shù)，發(fā)明一種新型隱形牙套制造成型技術(shù)，具有制作周期短，牙套精度高，成本低等優(yōu)勢(shì)。首先，利用三維掃描儀掃描并獲得患者口腔部位三維數(shù)據(jù)，將該三維數(shù)據(jù)導(dǎo)入圖像處理軟件重構(gòu)牙齒模型，利用3D打印技術(shù)快速制備形狀復(fù)雜牙齒模型。吸附成型工藝結(jié)合每個(gè)階段的牙齒模型制備出相應(yīng)階段的牙套，具有貼合緊密，包裹性好等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】
一種個(gè)性化定制牙齒隱形矯治器的快速成型制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于口腔臨床正畸領(lǐng)域，涉及一種個(gè)性化定制牙齒隱形矯治器的快速成型制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]牙頌畸形是口腔三大疾病之一，其發(fā)病率高達(dá)41%?49%。如果按照理想的咬合標(biāo)準(zhǔn)，我國至少有90%的人牙齒不齊，其中又有40%?50%的人情況比較嚴(yán)重。傳統(tǒng)的牙頌畸形矯治方法多采用弓絲固定托槽矯治器來矯治牙頌畸形，然而弓絲固定托槽矯治器使用時(shí)最大的挑戰(zhàn)是弓絲和托槽的尺寸及形狀都是標(biāo)準(zhǔn)的，通過調(diào)節(jié)弓絲的力度和托槽的尺寸來補(bǔ)償不同牙齒與正常咬合線間的位置差異，但是每個(gè)人的牙齒大小和形狀都存在差異，咬合線可能與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)有差別，故弓絲固定托槽矯治器沒能考慮個(gè)體差異，這就導(dǎo)致所提供的矯治力并不精確，進(jìn)而影響矯治效果。在整個(gè)治療過程中患者需要定期回訪醫(yī)院，口腔醫(yī)生需要手動(dòng)調(diào)節(jié)弓絲或者更換弓絲來補(bǔ)償和修正牙齒與正常咬合線間的位置差異，矯治效果很大程度上依賴口腔醫(yī)生的技術(shù)水平和經(jīng)驗(yàn)，增加了治療風(fēng)險(xiǎn)，并延長了治療周期。此外，由于弓絲固定托槽矯治器長期粘在牙齒表面，在整個(gè)矯治過程中不能取下，會(huì)妨礙刷牙，如果牙齒刷得不好，牙齒間殘留有食物，則細(xì)菌大量繁殖會(huì)造成齲齒或牙周組織炎癥，從而引起一系列口腔衛(wèi)生問題。同時(shí)，在矯治過程中弓絲和托槽外露于牙齒表面，影響美觀；因此，針對(duì)解決傳統(tǒng)的牙頌畸形矯治方法所帶來的問題，隱形矯治技術(shù)是最具前景技術(shù)之一O
[0003]相對(duì)于傳統(tǒng)的弓絲固定托槽矯治技術(shù)而言，隱形矯治技術(shù)不需要弓絲和托槽，而是采用一系列隱形矯治器以矯正患者牙齒畸形。這種隱形矯治器由高分子材料或者生物陶瓷材料制成，在矯治過程中不會(huì)影響美觀;此外，矯治過程中省去了粘結(jié)托槽、調(diào)整弓絲等步驟，使得矯治效果不依賴于口腔醫(yī)生的技術(shù)水平和經(jīng)驗(yàn)，減小了治療風(fēng)險(xiǎn)，并且簡(jiǎn)化臨床操作，整個(gè)矯治過程省時(shí)又省力。因此，隱形矯治技術(shù)越來越多的為人所采用。
[0004]增材制造技術(shù)是通過CAD數(shù)據(jù)采用材料逐層累加的方式制造三維實(shí)體零件。光固化成型技術(shù)是增材制造技術(shù)之一，該技術(shù)是基于CAD數(shù)據(jù)用特定波長與強(qiáng)度的激光聚焦到光固化材料表面，使之由點(diǎn)到線，由線到面順序凝固，完成一個(gè)層面的固化作業(yè)，然后工作臺(tái)在垂直方向移動(dòng)一個(gè)層片的高度，再固化另一個(gè)層面。這樣層層疊加構(gòu)成一個(gè)三維實(shí)體零件。利用光固化成型技術(shù)使得個(gè)性化定制隱形矯治器制造方便，精度可靠。
[0005]牙齒隱形矯治器常用的材料有復(fù)合樹脂、金屬和生物陶瓷材料。復(fù)合樹脂的生物相容性不好，作為隱性矯治器材料很容易使患者引起口腔炎癥;金屬材料強(qiáng)度和硬度都很高，但是金屬隱形矯治器的制作比較困難，制造成本較高;生物陶瓷材料具有很好的生物相容性，且強(qiáng)度、硬度等各方面與真牙相近，價(jià)格也相對(duì)于金屬隱形牙套便宜，目前已被很多的牙齒矯正患者所接受。因此，本專利使用氧化鋁生物陶瓷作為隱形矯治器的材料。
[0006]發(fā)明專利CN103340690A公開了一種隱形矯治器的制作和使用方法，該方法先制作牙頌石膏模型然后掃描石膏原型三維數(shù)據(jù)構(gòu)造CAD模型，設(shè)計(jì)分布矯治方案，然后將分布矯治方案各階段模型用光固化成型機(jī)打印出原型，在此原型上壓制出隱形矯治器。該方法制作工藝復(fù)雜，增加了隱形矯治器的制造周期。發(fā)明專利CN1589752A公開了隱形矯治器的制造方法，該方法使用將矯正整齊的牙齒取模并在石膏板上印出牙列模型，然后使用彈性體或韌性材料，用溶液加工的方法在牙列模型表面加工，干燥，形成與牙齒表面結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的隱形保持器。該方法所使用材料的生物相容性低，容易引起口腔炎癥。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種個(gè)性化定制牙齒隱形矯治器的快速成型制造方法。
[0008]本發(fā)明所述的一種個(gè)性化定制牙齒隱形矯治器的快速成型制造方法，包括以下制作步驟:
步驟1、采用Micro-CT掃描并獲得患者口腔三維數(shù)據(jù)；
步驟2、將步驟I掃描得到的患者口腔三維數(shù)據(jù)導(dǎo)入三維數(shù)字化正畸軟件OrthoRx中，重構(gòu)患者牙齒模型。在圖像處理時(shí)將牙根從整個(gè)牙組織圖像中分離出來，以得到每顆獨(dú)立的牙齒模型，即得原始牙齒狀態(tài)；
步驟3、在三維數(shù)字化正畸軟件OrthoRx將所需矯治的牙齒排列整齊，并生成最終的排列整齊的牙齒狀態(tài)；
步驟4、借助三維數(shù)字化正畸軟件OrthoRx中路徑生成矯治方案功能設(shè)計(jì)矯治方案，在步驟2中得到的原始牙齒狀態(tài)和步驟3中得到的最終牙齒狀態(tài)之間進(jìn)行差值計(jì)算，控制矯治方案每個(gè)階段(兩個(gè)周)牙齒各方向移動(dòng)增量或減量位移ΛΧ、ΛΥ和ΛΖ，及牙齒各方向旋轉(zhuǎn)角度ΘΖ、ΘΥ和ΘΖ，以原始牙齒中心為原點(diǎn)，原始牙齒外表面的向外法向?yàn)閄軸正方向，豎直朝上方向?yàn)閆軸正方向建立坐標(biāo)系，設(shè)定各方向正方向?yàn)樵隽?，?fù)方向?yàn)闇p量，繞各軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)為正，繞各軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)為負(fù)，以得到矯治過程中M個(gè)中間牙齒狀態(tài)，同時(shí)考慮矯治過程中避免相鄰牙齒間碰撞，并調(diào)整牙弓曲線、調(diào)整牙齒移動(dòng)步長、或者調(diào)整其它矯治參數(shù)等，加以調(diào)整中間牙齒狀態(tài)矯治器模型，由此獲得分步矯治方案M個(gè)階段的牙齒布局幾何模型，并將模型用STL數(shù)據(jù)格式保存，其中，ΛΧ、ΛΥ和ΛΖ —般設(shè)定為-0.3?0.3mm，ΘΖ,ΘΥ和ΘΖ—般設(shè)定為-2°~2° ;
步驟5、制作隱形矯治器，j=l;
步驟6、按照分步矯治方案，把步驟4得到的第j個(gè)階段相應(yīng)的牙齒布局幾何模型的STL數(shù)據(jù)導(dǎo)入光固化成型機(jī)；
步驟7、計(jì)算機(jī)處理步驟6中所述牙齒布局幾何模型，將其從下至上順序分割成間距為A h的二維截面圖形N份，Δ h為層厚，一般設(shè)定為0.1?0.3mm ；
步驟8、將氧化鋁生物陶瓷材料裝入光固化成型機(jī)作為原材料；
步驟9、啟動(dòng)光固化成型機(jī)，i=l;
步驟10、根據(jù)第i層的圖像信息控制光固化成型機(jī)的激光頭軌跡路線;光固化成型機(jī)工作臺(tái)下降0.1-ο.3mm，開始打印第i+Ι層；
步驟11、判斷i值，如果i〈N-l，i=i+l，進(jìn)入步驟10 ；否則，進(jìn)入下一步；
步驟12、第j個(gè)階段的隱形矯治器制作完畢，對(duì)其進(jìn)行后處理；
步驟13、j<M,j=j+l，進(jìn)入步驟6;否則，隱形矯治器制作完畢。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:
與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明一種個(gè)性化定牙齒制隱形矯治器的快速成型制造方法中直接使用光固化成型機(jī)制備隱形矯治器，減少了牙齒模型制作的步驟，節(jié)約制造時(shí)間，節(jié)省了加工的人力成本和原材料成本，制造出的隱形矯治器具有高的表面粗糙度;本發(fā)明一種個(gè)性化定制隱形矯治器的快速成型制造方法可以根據(jù)患者的個(gè)體情況設(shè)計(jì)一系列隱形矯治器，實(shí)現(xiàn)了隱形矯治器的個(gè)性化定制，因此患者可以每隔兩周自行更換隱形矯治器，從而可以省掉去醫(yī)院復(fù)診的時(shí)間。此外，本發(fā)明使用的生物陶瓷材料有很好的生物相容性，能夠抑制細(xì)菌滋生，不易引起炎癥。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明的方法流程圖。
[0011]具體實(shí)施實(shí)例
下面結(jié)合具體實(shí)施實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，請(qǐng)參閱圖1。
[0012]本發(fā)明描述一種個(gè)性化定制牙齒隱形牙套矯治器的快速成型制造方法，具體包括以下步驟:
步驟1、采用Micr0-CT掃描并獲得患者口腔三維數(shù)據(jù)；
步驟2、將步驟I掃描得到的患者口腔三維數(shù)據(jù)導(dǎo)入三維數(shù)字化正畸軟件OrthoRx中，重構(gòu)患者牙齒模型。在圖像處理時(shí)將牙根從整個(gè)牙組織圖像中分離出來，以得到每顆獨(dú)立的牙齒模型，即得原始牙齒狀態(tài)；
步驟3、在三維數(shù)字化正畸軟件OrthoRx將所需矯治的牙齒排列整齊，并生成最終的排列整齊的牙齒狀態(tài)；
步驟4、借助三維數(shù)字化正畸軟件OrthoRx中路徑生成矯治方案功能設(shè)計(jì)矯治方案，在步驟2中得到的原始牙齒狀態(tài)和步驟3中得到的最終牙齒狀態(tài)之間進(jìn)行差值計(jì)算，控制矯治方案每個(gè)階段(兩個(gè)周)牙齒各方向移動(dòng)增量或減量位移AX=0.2mm、AY=0.2mm和ΛΖ=0.2mm，及牙齒各方向旋轉(zhuǎn)角度Θ Z=10、Θ Y=10和Θ Z=l°，以原始牙齒中心為原點(diǎn)，原始牙齒外表面的向外法向?yàn)閄軸正方向，豎直朝上方向?yàn)閆軸正方向建立坐標(biāo)系，設(shè)定各方向正方向?yàn)樵隽?，?fù)方向?yàn)闇p量，繞各軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)為正，繞各軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)為負(fù)，以得到矯治過程中10個(gè)中間牙齒狀態(tài)，同時(shí)考慮矯治過程中避免相鄰牙齒間碰撞，并調(diào)整牙弓曲線、調(diào)整牙齒移動(dòng)步長、或者調(diào)整其它矯治參數(shù)等，加以調(diào)整中間牙齒狀態(tài)矯治器模型，由此獲得分步矯治方案10個(gè)階段的牙齒布局幾何模型，并將模型用STL數(shù)據(jù)格式保存；
步驟5、制作隱形矯治器，j=l;
步驟6、按照分步矯治方案，把步驟4得到的第j個(gè)階段相應(yīng)的牙齒布局幾何模型的STL數(shù)據(jù)導(dǎo)入光固化成型機(jī)；
步驟7、計(jì)算機(jī)處理步驟4中所述牙齒布局幾何模型，將其從下至上順序分割成間距為
0.1mm的二維截面圖形100份；
步驟8、將氧化鋁生物陶瓷材料裝入光固化成型機(jī)作為原材料；
步驟9、啟動(dòng)光固化成型機(jī)，i=l;
步驟10、根據(jù)第i層的圖像信息控制光固化成型機(jī)的激光頭軌跡路線;光固化成型機(jī)工作臺(tái)下降0.1mm，開始打印第i+Ι層；步驟11、判斷i值，如果i〈100-l，i=i+l，進(jìn)入步驟7;否則，進(jìn)入下一步；步驟12、第j個(gè)階段的隱形矯治器制作完畢，對(duì)其進(jìn)行后處理；
步驟13、j〈10，j=j+l，進(jìn)入步驟6;否則，隱形矯治器制作完畢。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種個(gè)性化定制牙齒隱形矯治器的快速成型制造方法，包括以下制作步驟: 步驟1、采用Micro-CT掃描并獲得患者口腔三維數(shù)據(jù)； 步驟2、將步驟I掃描得到的患者口腔三維數(shù)據(jù)導(dǎo)入三維數(shù)字化正畸軟件OrthoRx中，重構(gòu)患者牙齒模型； 在圖像處理時(shí)將牙根從整個(gè)牙組織圖像中分離出來，以得到每顆獨(dú)立的牙齒模型，即得原始牙齒狀態(tài)； 步驟3、在三維數(shù)字化正畸軟件OrthoRx將所需矯治的牙齒排列整齊，并生成最終的排列整齊的牙齒狀態(tài)； 步驟4、借助三維數(shù)字化正畸軟件OrthoRx中路徑生成矯治方案功能設(shè)計(jì)矯治方案，在步驟2中得到的原始牙齒狀態(tài)和步驟3中得到的最終牙齒狀態(tài)之間進(jìn)行差值計(jì)算，控制矯治方案每個(gè)階段(兩個(gè)周)牙齒各方向移動(dòng)增量或減量位移ΛΧ、ΛΥ和ΛΖ，及牙齒各方向旋轉(zhuǎn)角度ΘΖ、ΘΥ和ΘΖ，以原始牙齒中心為原點(diǎn)，原始牙齒外表面的向外法向?yàn)閄軸正方向，豎直朝上方向?yàn)閆軸正方向建立坐標(biāo)系，設(shè)定各方向正方向?yàn)樵隽?，?fù)方向?yàn)闇p量，繞各軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)為正，繞各軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)為負(fù)，以得到矯治過程中M個(gè)中間牙齒狀態(tài)，同時(shí)考慮矯治過程中避免相鄰牙齒間碰撞，并調(diào)整牙弓曲線、調(diào)整牙齒移動(dòng)步長、或者調(diào)整其它矯治參數(shù)等，加以調(diào)整中間牙齒狀態(tài)矯治器模型，由此獲得分步矯治方案M個(gè)階段的牙齒布局幾何模型，并將模型用STL數(shù)據(jù)格式保存，其中，ΛΧ、ΛΥ和ΛΖ —般設(shè)定為-0.3?0.3mm，ΘΖ,ΘΥ和ΘΖ—般設(shè)定為-2°~2° ; 步驟5、制作隱形矯治器，j=l; 步驟6、按照分步矯治方案，把步驟4得到的第j個(gè)階段相應(yīng)的牙齒布局幾何模型的STL數(shù)據(jù)導(dǎo)入光固化成型機(jī)； 步驟7、計(jì)算機(jī)處理步驟6中所述牙齒布局幾何模型，將其從下至上順序分割成間距為A h的二維截面圖形N份，Δ h為層厚，一般設(shè)定為0.1?0.3mm ； 步驟8、將氧化鋁生物陶瓷材料裝入光固化成型機(jī)作為原材料； 步驟9、啟動(dòng)光固化成型機(jī)，i=l; 步驟10、根據(jù)第i層的圖像信息控制光固化成型機(jī)的激光頭軌跡路線;光固化成型機(jī)工作臺(tái)下降0.1-ο.3mm，開始打印第i+Ι層； 步驟11、判斷i值，如果i〈N-l，i=i+l，進(jìn)入步驟10 ；否則，進(jìn)入下一步； 步驟12、第j個(gè)階段的隱形矯治器制作完畢，對(duì)其進(jìn)行后處理； 步驟13、j<M,j=j+l，進(jìn)入步驟6;否則，隱形矯治器制作完畢。
【文檔編號(hào)】A61C7/00GK105919682SQ201610393572
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年6月6日
【發(fā)明人】侯祎波, 毛海榮, 李欣培, 王凱, 汪焰恩
【申請(qǐng)人】西安博恩生物科技有限公司