[发明专利]制造定制正畸矫治器的系统、及相关方法

说明书

技术领域

本发明一般涉及畸齿矫正领域，特别涉及正畸矫治器的制造。本发明也涉及用于设计和制造使患者牙齿平整的正畸矫治器的系统、程序产品及相关方法，以及根据此方法制造的定制精密托架(托槽)。 

背景技术

用于使患者牙齿平整或定位的畸齿矫正处理可以回溯数百年。畸齿矫正处理通常包括将金属丝缠绕在患者牙齿周围。二十世纪七十年代中期，主要由于胶粘技术方面的发展，首选方法转变为将托架直接粘在牙齿上，并使矩形截面形状的弹性金属丝延伸穿过托架中的槽沟。通常，托架是现货供应产品。在大多数情况下，托架适合于特定牙齿，例如上犬齿，但并不适用于特定患者的个别牙齿。通常，通过下述方式使托架适应于个别牙齿：用粘合剂填充牙面与托架面之间的间隙从而使托架与牙齿结合，从而，当使牙齿移动至正确位置时，托架槽沟位于平坦的水平面中。用于使牙齿移动至所期望正确位置的驱动力由弓丝提供。对于舌侧托架(lingual brackets)而言，已由Thomas Creekmore开发了一种具有例如竖向托架槽沟的系统。这使得金属丝更易于插入。金属丝的较长侧面因而竖直取向。 

如今畸齿矫正处理中所使用的金属丝通常也是现货供应产品。即使需要由正牙医生对金属丝进行个别处理，处理的目标也是尽可能少地对其加以改动。根据这种方法，以一种方式设计托架，使得在处理最后使牙齿对齐时，托架槽沟假定以平坦方式定位及取向。这意味着被动穿过槽沟延伸而不施加任何力的金属丝将是平坦的(扁平的)。这种处理状况周知为“直丝弓(straight wire)”。弓丝离  牙面越远，越难以达到对各牙齿的精确修整位置。如果在扭转(围绕金属丝轴线的转动)时产生例如仅10度的误差，牙齿位置就会有超过1mm的较大竖向误差。因此，申请人认识到精密托架槽沟需要尽可能靠近牙面布置，精密托架槽沟与定制弓丝的结合，可以形成精密的弓丝-托架槽沟界面，从而将扭转误差减到最小。 

畸齿矫正方面的另一问题是确定正确的托架位置。在结合时，牙齿的朝向可能远离期望位置。因而，对于由平坦平面弓丝使牙齿处于正确位置从而定位托架来说，需要大量经验和视觉想象。结果是，在处理末期，花费大量时间对托架位置或金属丝形状进行必要的调整。可以通过下述方式解决前述问题：通过使用齿系的三维扫描数据，虚拟方式创建理想布置方式；或者，通过将齿系的牙齿模型分离成单个牙齿然后将这些牙齿放置到蜡床(wax bed)的理想位置，物理方式创建理想布置方式。例如，Rubbert等人提出的名称为“Interactive Orthodontic Care System Based On Intra-Oral Scanningof Teeth”的美国专利No.6,648,640，描述了一种对弓丝的处理，以基于普通托架和定制的畸齿矫正弓丝进行畸齿矫正。弓丝可以具有复杂的扭曲和弯曲，这样就不需要平坦平面的金属丝。该专利文献还描述了用于建立齿系三维虚拟模型的扫描系统、以及基于所扫描齿系模型的交互式计算机化处理规划系统。作为处理规划的一部分，将虚拟托架放置在虚拟牙齿上，并由操作人员根据临床诊断将牙齿移到期望位置。将错位咬合的齿系加上托架的三维虚拟模型输出到快速成型制作装置，用于制作齿系加托架的物理模型。 

在Wiechmann等人提出的名称为“Modular System forCustomized Orthodontic Appliances”的美国专利No.6,776,614中，描述了一种对弓丝的改进，以基于定制畸齿矫正托架和定制畸齿矫正弓丝进行畸齿矫正。该专利文献进一步描述了，在计算机上设计作为三维虚拟对象组合的托架，三维虚拟对象包括虚拟托架粘合底板以及从虚拟托架体库中检索到的虚拟托架体。虚拟托架可以表示成包含数字形状数据的文件，并可以输出到快速成型制作装置。 

畸齿矫正方面近年来的发展包括使用快速成型技术形成  托架。快速成型机可以用于托架的模型，然后使用托架的模型来形成模具以形成托架。这些模具通常具有形成托架的型腔，并可以具有流道，以形成将托架成型材料注进模具的通道。余留在流道中的固化的托架成型材料，形成必须清除的料头。此外，如果托架槽沟没有作为成型处理的一部分形成，则必须在托架体上切割出托架槽沟。