用于制备定位托盘的方法及其设备与流程

本发明涉及用于制备包括与定位辅具直接物理接触的定制托槽的定位托盘的方法，适合用于这种方法的设备，以及相应地制备的如下面所提到的定位托盘。

背景技术：

牙套(dentalbrace)是用于矫正咬合不正的设备。为此目的，称作“托槽(bracket)”的东西可以与患者的颌骨的相应牙齿牢固粘合。过去，工业化制造的标准化托槽典型地由金属、陶瓷或塑料构成。在远离牙齿的那侧上，托槽(托槽体)具有典型的狭槽样形状。该狭槽用于将圆形或正方形“弓丝(archwire)”插入到托槽中。弓丝是以标准化或定制的牙弓形状制备的金属薄片，由于其形状/弓丝尺寸，当其插入在托槽的狭槽中时，根据托槽狭槽的位置和弓丝的材料特性，托槽弓丝在特定的定义方向上对此托槽施加力。此力传递到牙齿并且在由牙科医生所设计的方向上理想地移动它们，从而对咬合不正进行矫正。典型地，单一弓丝不足以完全地治疗咬合不正，使得不得不插入处于不同的横截面且由各种金属合金制成的几个弓丝。这通常导致几年(约1-3年)的具体治疗持续时间，在此期间托槽保留在牙齿上。它们仅在治疗结束即若咬合不正已经被充分矫正后才被移除。

从上面可以看出，不得不针对患者调整托槽或托槽系统的定位(positioning)还有对托槽或托槽系统类型的选择以及对弓丝形状/尺寸的选择，特别是针对他的牙齿形状或尺寸以及也针对他的个体的牙弓的尺寸进行调整。这意味着有必要借助于对源发现物的分析/牙弓形状或尺寸/咬合不正的程度/以及对具体治疗目标的设计，来从工业化制造的和有专利权的托槽系统和弓丝类型的现有范围为特殊的患者个别地选择最“理想的”托槽和弓丝。

随后，然后相对于每个单个牙齿对托槽进行准确定位对于治疗的成功是极端重要的。因此托槽基部典型地具有仅几平方毫米的面积，并且用于接纳弓丝的托槽狭槽通常还具有小于1mm的宽度。这意味着如果托槽甚至稍稍不正确地定位，则就不再可能完全如所计划的那样实施对咬合不正的矫正。结果将是相应的托槽将不得不被移除并且立即或在较晚的时间重新定位或弓丝将不得不利用在多至3个平面上的额外弯曲来定制，这将导致患者不方便，但尤其是导致治疗时间延长。

为了相应地提供对托槽的轻易定位，如例如在ep2614791a1中所述，使用所谓的定位托盘。

该文件描述了具有定位辅具和转移罩的“托槽”以及它们的制备方法。初始地借助于患者的颌骨的数字模型对“托槽”进行建模。随后，借助于3d打印过程形成“托槽”的蜡模。使用该蜡模，然后由钛合金形成“托槽”。然后由此制造的“托槽”在原始的牙齿印模上进行调整，形成转移罩并移除定位辅具。

这种定位托盘/轨，在用适当的复合材料填充后，然后被放置在相应的牙齿上或患者的颌骨的整个牙弓上。在托槽上方模制的定位托盘意味着托槽可以自动地定位在相对于牙齿的“正确的”位置中使得其然后可以附接到该牙齿，例如利用胶粘剂。在附接后，定位托盘/轨然后可以被移除，并且因此仅托槽仍然在牙齿上或托槽仍然在整个颌骨的牙齿上。

技术实现要素：

本发明人已经注意到，根据现有技术，所有之前的方法由于制备或定位定制的或标准化的托槽的方法与制备相应的定位托盘或转移托盘的方法是分开的，因而是非常时间和成本密集型的。

迄今，还不存在制备在下文中称作的“转移托盘”的方法，在该方法中在直接的单步骤“工作流程”中描述托槽-在单步骤制备过程中与必不可少的下面称作的“转移辅具”物理连接。

基于ep2614791a1，总是不得不制造中空模具/转移轨，其中一个或多个实际的托槽可以被制备或同时借助于液体光固化复合材料转移，或在其的帮助下，之前定做的或已经工业化制备的托槽可以被定位在一个或多个牙齿上。然而，通过使用之前以热成型技术制备的定位轨/托盘间接粘合托槽的经验已经在使用它们的牙科医生和矫形牙医中显示了很多缺点/风险。在移除所述轨期间，经常是有点问题或危险的-原因是托槽体和托槽基部之间存在的切口所导致的托槽在轨中的保留有可能增加-在所述托槽粘合后马上单个托槽可以更频繁地变得脱离。

过多的胶粘剂残余物还经常留在托槽基部的边缘处。这使得必须在围绕托槽的区域中使用旋转式硬质合金磨光钻执行耗时的修整工作，这对患者来说是不舒适的。

us2014/0141383a1、us2013/0122445a1、ep2724685a和kr2014/063510a描述了来自现有技术的更多的牙套或其制备方法。

鉴于现有技术所存在的这些问题，实施了本发明。本发明凭借根据权利要求1所述的制备定位托盘的方法，凭借根据权利要求5所述的设备，凭借根据权利要求9所述的机器可读存储介质和根据权利要求10所述的定位托盘解决了这些问题。优选的实施方案描述在从属权利要求中。

权利要求1限定了制备用于定制托槽的定位托盘的方法，所述定位托盘包括与其直接物理连接的定位辅具，用于整个牙弓、牙弓段或单个牙齿。这些定位托盘包括定位辅具和一个或多个相关联的托槽。也就是说，这样的定位托盘可以是仅具有用于单个牙齿的一个托槽的定位托盘以及具有数个托槽(所述数个托槽可以各自附接到不同的牙齿)的用于几个牙齿的定位托盘两者。在这种情况下，所述定位托盘可以适合用于将托槽附接到牙齿的远离舌头的一侧以及牙齿的面向舌头的一侧两侧上。特别是后者有利于许多患者，因为牙齿的视觉外观最终不会受损害。

定位辅具典型地是在切缘上方或在牙齿的咬合面上方虚拟建模的元件。一个或多个托槽典型地连接到定位辅具并与其一体形成。形成托槽，使得在它们附接到牙齿的一侧上，它们被暴露使得它们可以借助于例如胶粘剂附接到牙齿。

根据本发明，定位辅具优选地与相关联的托槽一体形成。也就是说，它们不是分开的物体而是单个已连接的定位托盘的部件。然而，在本申请中，“一体”也意味着两个部件可以具有不同的组成只要它们只被制造成一件式即可。

所述方法包括第一步骤，即，捕获患者的一块或两块颌骨的一个或多个牙齿的几何的源数据-还包括周围的软组织和任选地还有牙弓的硬组织。这样的捕获可以例如利用对牙齿/颌骨的口内3d扫描来进行。然而，还将有可能的是首先获取患者的牙齿的印模，然后将所述印模相应地转换成3d数据。其还可以涉及输入已经被存储的数据，即，所述数据不需要首先被单独地生成。可以被利用来捕获这样的口内数据的设备在牙科专科贸易中已经是可充分获得的。

对于词“几何”，我们在此是指牙齿的形状、位置和定向，包括邻近的软组织，或在已有的来自x-线的3d数据的情况下，包括围绕牙齿的骨。换句话说，词“几何”表示由牙齿的外形和围绕患者的牙齿的组织所描述的形状。

第1虚拟设计步骤：

作为下一步或“第1虚拟设计步骤”，必须使用相应的必要软件来设计/定义目标数据。目标数据是对于待治疗的患者的颌骨描述在用牙套治疗后要实现的几何的数据。这样的目标数据现在已经可以在合适的软件(例如imageinstrumentsgmbh或其他供应商的onyxceph^tm)的帮助下生成。源数据显示“实际状态”，而目标数据描述待实现的牙弓的几何，即“目标状态”。

第2虚拟设计步骤：

在此基础上，对要虚拟设计的托盘配置首先仅设计托槽位置，首先仅获得托盘配置数据中的一些。在此情况下，这些首先涉及这样的数据，所述数据描述托槽体必须相对于舌侧或前庭侧牙齿表面占用什么样的理想位置以便容纳“理想弓丝”，所述“理想弓丝”匹配牙弓并根据特定标准定位，并且必然已经从加入到软件中的“虚拟弓丝库”中被选择出来(为此，可以准确地按1∶1捕获并且可以在软件中提供所有制造商的所有现有的舌侧和前庭侧弓丝形状和尺寸)。使用该软件，将可以为在此第2虚拟设计步骤中形成的目标牙弓配置选择“适宜的”弓丝。使用这种方式使得，在一方面，托槽体或托槽基部可以被设计为尽可能接近牙齿表面或尽可能扁平以确保患者的最大佩戴舒适度。另一方面，当创建软件时，还必须限定弓丝距牙齿表面的最小距离，以确保托槽在所有其组成部件中的功能能力。为了进行使牙齿从起始的几何向待实现的理想弓丝几何变化的牙套治疗，这是必要的。

第3虚拟设计步骤：

这意味着，根据所选择和虚拟定位的目标弓丝的位置，在第3设计步骤中，然后使用软件根据单个牙齿宽度以及托槽体和基部的尺寸/形状来确定单个托槽的中央/远侧位置。

同时，托槽体和托槽基部的特定基本形状的主数据必须添加到软件。待在软件中规定的托槽体中的标准狭槽深度和待调整的托槽基部的标准高度可以随后使用适宜的软件根据弓丝和牙齿表面之间的情况进行优化。

第4虚拟设计步骤：

在此第3虚拟设计步骤后，然后在第4设计步骤中对每个牙齿描述定位辅具相对于托槽的定位。为此，现在必须将在第一虚拟设计步骤中创建的目标设置通过软件重置为起始或实际状态。在所述过程中，虚拟定位的托槽与牙齿同时被带到起始位置。

随后，虚拟地设计在切面上或咬合面上的一个或分成多个部分的定位辅具，然后借助于标准化连接元件虚拟地将所述定位辅具直接连接到一个或多个托槽或托槽之间的连接元件，并且确保定位辅具可以适当地和安全地将托槽相对于牙齿定位在起始位置。也就是说，定位辅具确保托槽被定位在起始位置中的相对于牙齿的正确位置。如果现在适宜地制造的和定位的托槽的与牙齿接触的那一侧设置有胶粘剂，并且此胶粘剂固化，则托槽自动地附接在相对于牙齿的正确位置。定位辅具可以容易地通过将其与托槽分离而再次被移除，将托槽卡在牙齿上。然后它们可以如参照现有技术所述，与之前被选择为设计依据的理想弓丝尺寸的弓丝一起使用，用于执行牙套治疗。

由于在所选的制造商(选自位于软件中的弓丝库)的适当选择的理想弓丝尺寸中不同弓丝厚度或弓丝横截面和弓丝材料特性的序列，因此可以逐步地实施将牙弓成型为规定的目标位置1∶1。

基于相应生成的数据，在完成第4虚拟设计步骤后，借助于创成制造(generativemanufacturing)过程或消除制造(ablativemanufacturing)过程制备适当的定位托盘。也就是说，这些托槽立即与定位辅具完全地组合成一件(＝定位托盘)。因此，不制备相应的液体托槽材料将必须浇注在其中或其仅适合用于托槽的物理容纳/定位的阴模。

在此创成制造过程是一种过程，其中直接施用应当制成托槽的材料，由此不产生阴模，而是立即形成阳模。这样的过程的一个实例是3d打印过程。然而，还有其他过程，立体平板印刷、选择性激光熔化、选择性激光烧结、熔融沉积成型、层压制模和冷气动力喷涂。用作用于这些过程的通用术语的另一个术语是“快速成型”。

在创成制造过程中，本身已经证明用于制备附件/复合托槽的材料也可以用作用于制备定位托盘的材料。作为实例，可以提到其由来自3munitek的transbond^tmxt光固化复合材料和ivoclar/vivadent的enamelplushri制成。此外，当然，也可以使用在牙科学中用于制备大面积复合材料填充物并且可以例如使用uv光固化的所有材料。

消除制造过程被理解为其中待制造的物体可以由毛坯(blank)制备的所有制造过程。因此，相应的过程可以是，例如，计算机控制铣削(cnc铣)但也可以使用任何其他消除过程。在消除制造过程中，定位托盘可以由例如陶瓷毛坯制备。陶瓷的特征在于良好的生物学特性，并结合高硬度(这对口腔中的使用是有利的)。

在正过程(positiveprocess)中使用创成制造技术或消除制造技术将托槽和定位辅具单一步骤地制备成一件式定位托盘的一个优势基于下面的事实：在单一步骤中将托槽和定位辅具制备成定位托盘，无需其他中间步骤，这显著地缩短了制备这样的定位托盘和口内实施所需的时间和努力。同时，减小了错误的来源、当拆卸在负过程(negativeprocess)中制备的转移托盘(诸如在间接粘合期间)时的风险和口腔中耗时的修整。托槽与定位辅具连接成一件的优势在于这样的定位托盘的结构更简单。换句话说，不需要-相比起来耗时的-不同材料彼此的机械加工和连接，并且更确切地说，如果使用一种材料就足够了。这对于患者来说更为舒适。完全可想象得到的是上午扫描患者的口腔，并且有可能在同一天中午将适宜的牙套作为定位托盘附接。

而且，意识到制备这样的定位托盘有缺陷的矫形牙医可以使用快速成型过程在重新扫描后相对容易地“在办公室内”制备更换托盘。此外，矫形牙医现在有了从他自己的虚拟托槽库中“在办公室内”选择单个的托槽并且根据牙齿表面来定制托槽基部的选项，无需必须使用工业化制造的标准托槽或不得不使用耗时的方法来定制它们或为了更准确的放置不得不将它们与精心制作的转移系统连接。他可以根据需要来对它们成型，然后根据自己的实际情况原位制备它们。当实施个别计划的治疗目标时这增加了准确度，当治疗患者时这增加了灵活度并且还增加了有效性。当然，通过使用例如云应用，也有可能在此过程中使用来自外部供应商的软件和硬件两者。

细节：

在优选的实施方案中，可以在定位托盘中在托槽和相关联的定位辅具之间的过渡处形成具有减小的断裂强度的点。可以制备这样的点，例如，在此点处材料具有减小的材料厚度或材料脆性更大。

以此方式，有助于将托槽从定位托盘分离，使得更容易将它们从患者移除。这是因为不需要专门的工具来将它们从定位托盘的剩余部分且特别是定位辅具卸除。

进一步优选的是使用复合材料，在创成制造过程中，所述复合材料与增加比例的陶瓷粒子交联。以此方式，可以获得具有高强度的托槽。

这样的材料已知是纳米-混杂填充材料。

在消除过程中进一步优选地是从陶瓷或复合材料毛坯制备定位托盘。陶瓷毛坯特别的特征是高硬度，这意味着它们非常适合用于口腔中并且可以将力传递到牙齿，而仅有小的损失。此毛坯可以借助于铣削过程或具体地借助于cnc铣过程来制备，类似于cerec-inlay，以及瓷贴面或冠体制备。

此外，根据权利要求5所述的用于制备定位托盘的设备是本发明的目的。对特征和优势的描述基本上对应于上面关于权利要求1所提供的描述。

在此情况下源数据可以通过能够测量患者的口腔的任何装置获得。此装置的实例尤其是iteroscanner。

用于获得目标数据和用于计算托盘配置数据的装置可以是适合于适宜的计算的任何装置/软件。特别地，其可以是安装了适宜的软件(例如，onyxceph)的计算机。关于从属权利要求6-8，参照上面关于制造过程提到的优势。

此外，本发明由根据权利要求9所述的机器可读存储介质构成。其特征在于其包含被安装以控制根据权利要求1-4中的一项所述的方法的计算机程序。

基于源数据和目标数据，这样的计算机程序可以生成命令，所述命令可以由被设计用于创成过程或消除过程的设备来执行。因此所述计算机程序可以生成用于3d打印机或cnc铣装置(或通常用于设计用于创成或消除制造过程的任何装置)的控制命令。这样的存储介质产生了上面关于制造过程所提到的优势。

例如，机器可读存储介质可以是硬盘驱动器或cd或另外任何其他存储装置。这样的存储介质还不需要存在于现场。例如，其可以是因特网服务器，从因特网服务器可以下载适当的计算机程序。

另外，本发明通过根据权利要求10所述的定位托盘来实现。其具有定位辅具和一个或多个相关联的托槽，所述相关联的托槽被设计成与定位辅具物理连接。定位托盘可以例如由单个陶瓷或复合材料毛坯制造而成，并且可以优选地已经通过创成或消除过程制造。

这样的由托槽和定位辅具构成的一体式定位托盘，具有关于方法描述的优势，并且如果其由单一材料制成，则其比由工作流程中不同的、连续存在的过程和材料制成的或由工作流程中不同的、连续存在的过程和材料构成的定位托盘更容易制造。

定位托盘的优选实施方案描述在权利要求11中。此定位托盘还可以具有如上面关于权利要求2所述的预定的断裂点并且产生相应的优势。

根据权利要求10或11所述的定位托盘可以通过根据权利要求1-4所述的方法或通过根据权利要求5-8所述的设备制备。

附图简述

图1示意性地示出了根据本发明的定位托盘。

图2示意性地示出了根据本发明的方法。

图3示出了建模矫正的牙弓的视图，具有附接到它的托槽和理想弓丝。

图4是图3中所示的牙齿的平面图，具有附接的托槽和理想弓丝。

图5是未矫正的牙齿的计算机模型的正视图，具有安装在它们上的定位托盘和相关联的托槽。

图5a是根据图5的配置的平面图。

图6是图5中图示的牙齿的剖面图。

附图详述

下面关于图1和图2描述本发明的实施方案。图2示出了定位托盘10，其可以仅根据图1中所示的用于将托槽定位的方法在理想目标模型上制备。此定位托盘10包括连接到托槽14的定位辅具12。此托槽14可以通过在其后部(未显示)上提供胶粘剂来附接到患者的牙齿(未显示)，托槽一与患者的牙齿接触胶粘剂就固化。托槽14具有狭槽16，弓丝可以插入在狭槽16中。此弓丝一旦插入，就可以借助于橡皮圈或通过另一种方式附接到托槽14。适宜的橡皮圈(未显示)被拉到突出部上使得其将弓丝保持在沟槽16中，所述突出部由托槽基部18和托槽底座19的不同宽度形成。

另外，在定位辅具12和托槽14之间可以形成预定的断裂位置20。这通过选择性地弱化此位置处的材料来形成，使得在此托槽14被附接到患者的牙齿之后，定位辅具12可以容易被从托槽14脱除。

图2示意性地显示制备这样的托槽的方法。为此，在步骤s100首先输入源数据。此输入可以例如借助于扫描患者口腔的装置(口内扫描仪)来进行。

基于此，形成目标数据(步骤s102)，其说明患者的牙齿或颌骨在治疗后的外观应该如何。也就是说，源数据代表实际状态，而目标数据代表目标状态。

在步骤s104，然后首先从虚拟弓丝库选择适宜的理想弓丝，所述理想弓丝最接近地对应于由矫形牙医使用软件形成的牙弓的目标状态的曲线和进一步的具体标准(到牙齿表面的最小距离，等)。仅在此之后确定或计算适宜的托槽。对“适宜的托槽”的计算被理解为查明能够在其托槽狭槽中被动地容纳已选出的理想弓丝的托槽位置。因此之后，在几次连续的改变弓丝后，患者的牙齿可以从实际构型转变成目标构型。换句话说，当计算适宜的托槽时，这是矫形牙医仅在确定理想弓丝后进行的计划的一部分，其中借助于软件，他确定托槽相对于所选择的理想弓丝(托槽狭槽的定向)和牙齿(托槽底座的高度和倾角)的确切位置。

一旦已经适当地确定或计算了这些托槽，在使用软件将牙齿(包括现在相应地定位在牙齿上的托槽)重置后，计算适当的定位托盘。也就是说，确定定位辅具，其连接至托槽并且通过将它虚拟地建模在单个牙齿的咬合面或切缘上方被设计成使得其可以确保定位托盘上的稳固保持。基于这些经计算的定位托盘，也就是说基于经计算的三维配置数据，例如借助于3d打印机制备适宜的定位托盘。

现在再次参照图3-6详细地描述图2中示意性和简单地图示的方法。

图3示出了在牙齿25、25’的舌侧上的托槽14、14’的建模排列形式。这些托槽14、14’附接在牙齿25的内部上(即，在面向舌头的一侧上)并且由理想弓丝23连接。这种排列形式是在矫正咬合不正后要实现的牙齿25、25’和托槽14、14’的构型，并且在第三设计步骤后获得，如本申请中所述。

图4示出了此构型的相应平面图，该构型的进一步细节可以看到。在此还示出了通过虚拟理想弓丝23连接的牙齿25、25’。此平面图还可以描述为沿朝向牙齿25、25’的切线方向的视图，该平面图示出了经由托槽基部或托槽底座连接至牙齿25、25’的托槽14、14’。

现在参照图5描述第四虚拟设计步骤，图5具体地可通过与图3一起观看来理解。在此图中，托槽14、14’(其接着附接到牙齿25、25’)和与其附接的定位辅具12一起显示。在此情况下，此图显示托槽14、14’和与其附接的定位辅具12一起的建模排列形式，所述建模排列形式的状态对应于牙齿25、25’的未矫正状态。此排列形式通过将牙齿25、25’从目标状态转换至实际状态以及同时将与其连接的托槽14，14’转换至其实际状态来计算。换句话说，在计算机模型中，托槽14、14’适宜地附接到牙齿25、25’，然后以将牙齿25、25’转换至实际状态(包括待矫正的咬合不正)的方式旋转和移动它们，并且将托槽14、14’与牙齿25、25’一起移动和旋转。在此状态下，然后确定可以将托槽14、14’保持在以此方式确定的此位置的定位辅具12。

将保持托槽14的此定位辅具12与所述托槽14一体形成。设计定位辅具12使得通过其将托槽14附接在相对于(它们将被附接在其上的)牙齿的一定位置处，使得借助于定位辅具，牙齿25可转换成图3中显示的构型(如上面以其他方式所描述的)。因此，例如，在图5中所示的图示中，牙齿25’将不得不相对于位于其右侧和左侧的牙齿25向下移动使得其保持在图3中所示的构型。为了使待附接到所述牙齿的托槽14保持相对于此牙齿25’的正确位置，其必须在定位托盘10中比邻近的托槽14被定位“更高”，这就是为什么定位托盘10在中部向上偏移，如图5中所示。为了更容易理解和能够更容易将定位辅具12与托槽14/14’区分，定位辅具12以黑白图形显示，而托槽14/14’以实心黑显示。

图5a显示了图5中所示的构型的详细视图，即平面图。在此显示了与托槽14连接的定位辅具12。可以看到托槽底座19和托槽体18。

图6图示了图5中所示的单一牙齿的纵向剖面图。在牙齿25的切缘上方延伸的定位辅具12也在此图示为黑白点。具有托槽切口16的托槽14经由托槽底座19连接至牙齿25，所述托槽底座19将托槽基部18直接连接至牙齿25。在此，在托槽基部18和托槽底座19之间的“突出部”用来容纳用于固定理想弓丝的橡胶连接物。在此优选定位辅具的材料选自比托槽材料更廉价的材料。这样，可以节约成本。通常，可能的话，定位辅具12和托槽14/14’的材料可以不同，例如，用在口腔中比定位辅具12更耐用的材料制造托槽14/14’。这节省了成本，因为诸如这样的更耐用的材料通常与相应不太耐用的材料相比更为昂贵并且更难以机械加工。