用于在人造牙齿元件内限定至少一个边界表面的方法与流程

1.本发明涉及一种用于在人造牙齿元件内部限定至少一个边界表面的方法。


背景技术：

2.制造人造牙齿元件的实质目的是使人造牙齿元件在外观上尽可能与患者的天然牙齿相似。在天然牙齿中，牙本质在可见区域被牙釉质包围。
3.为了制造可以是完整的人造牙齿、牙冠等的牙齿元件，已知还可以由至少两种不同的材料制造牙齿元件并再现牙本质和牙釉质之间的边界。为此目的，从de102010002484a1已知了通过x射线方法确定患者天然牙齿上的牙本质和牙釉质之间的边界，然后制造牙齿元件，在该牙齿元件中再现牙本质的内部材料具有与患者的天然牙本质相同的几何形状，特别是根据天然牙釉质的厚度形成替代牙釉质的材料的层厚。由于人造牙齿元件中替代牙釉质和牙本质的材料与天然材料的光学特性不同，因此以这种方式制造的人造牙齿元件的光学外观与患者其他牙齿的外观不同。
4.从wo2004/037112中已知了预制牙齿的构造。这些牙齿是大量制造的牙齿(大量生产的商品)。这样的预制牙齿只能通过加工外轮廓在有限程度上适应患者的牙齿状况。如果外轮廓保持不变，则无法将光学外观改变到期望的程度。


技术实现要素：

5.本发明的一个目的是提供一种用于在人造牙齿元件内部限定边界表面的方法，其中可以借助这样的方法制造具有令人满意的光学特性的人造牙齿元件，其中人造牙齿元件的光学特性尽可能与患者天然牙齿的光学特性相对应或尽可能接近。
6.根据本发明，上述目的通过根据权利要求1的方法得以实现。
7.借助根据本发明的方法，在人造牙齿元件的数字牙齿数据模型内限定了至少一个边界表面。该至少一个边界表面是制造人造牙齿元件的至少两种不同材料之间的边界表面。该边界表面不对应于或至少不完全对应于患者天然牙齿的牙本质和牙釉质之间的边界表面，并且没有相应地考虑实际边界来限定。通过限定至少一个其他边界表面，即至少部分不同于自然边界表面的边界表面，所使用材料的光学特性以这样一种方式利用，即，以这种方式制造的人造牙齿元件的光学外观尽可能接近，并且优选基本上对应于天然牙齿的光学外观。根据本发明，人造牙齿元件的光学外观到天然牙齿元件的光学外观的这种精确且详细的调整优选始终通过数字牙齿数据模型来执行，因为这使得可以单独地调整牙本质和牙釉质之间的边界表面。
8.首先，可以确定牙齿元件的三维外轮廓。这里，人造牙齿元件的外轮廓对应于要替换的天然牙齿的外轮廓。例如，这可以通过从牙齿库中选择合适的外轮廓来完成，该合适的外轮廓根据解剖结构进行个体调整，以满足要制作的修复体的功能和美学要求。作为从牙齿库中选择形状的替代方案，例如，也可以为单个牙冠镜像制作相对牙齿的牙齿轮廓。在根据本发明的方法之前的步骤中，特别地，可以确定并且特别是记录牙齿元件的三维外轮廓。
也可以打开包含牙齿元件的三维外轮廓的数据集。
9.此外，在准备根据本发明的方法时，可以将牙齿元件的三维外轮廓与坐标系对齐。坐标系优选涉及解剖学定义的方向术语，使得坐标系特别是具有近中(mesial)、远中(distal)、顶端(apical)和切割/咬合方向。将牙齿元件与坐标系对齐具有的优点是，可以从牙齿元件的三维外轮廓以简单的方式在牙齿元件内部限定至少一个边界表面。
10.根据本发明，在人造牙齿元件的牙齿表面上限定第一边界曲线。可以基于牙齿赤道限定第一边界曲线。牙齿赤道是牙齿在牙冠区域中的最大周长。第一边界曲线也可以基于预备边界作为曲线，预备边界是人工加工的牙齿元件和未加工的牙齿表面之间的边界。也可以手动至少部分地限定第一边界曲线。例如，也可以手动调整特别是基于牙齿赤道和/或预备边界自动限定的曲线。优选的是，第一边界曲线限定在牙齿赤道和预备边界之间。在此，例如可以在距牙齿赤道和/或距预备边界的固定距离处限定第一边界曲线。特别地，第一边界曲线可以具有距牙齿赤道和预备边界相同的距离，即精确地设置在牙齿赤道和预备边界之间。
11.相对于第一边界曲线确定切割/咬合侧所在的牙齿表面。根据本发明，所述牙齿表面向内位移。位移发生在表面法线方向上，其中位移特别是以不同的量发生。因此，存在或多或少向内位移的牙齿表面的表面区域。这些不同的位移量基于可变的设计参数。牙齿表面的这种位移产生了至少一个边界表面。
12.由于牙齿表面的特别是三维复杂的形状以及因此特别是通过位移产生的第一边界表面，在不同的表面法线方向上发生位移。由于牙齿表面是三维表面，因此表面法线指向不同的方向。
13.特别优选将牙齿表面分成若干个、特别是多个局部表面。特别优选提供至少30个局部表面。优选地，各个局部表面然后朝着相关的表面法线位移不同的量，以便产生至少一个、特别是第一边界表面。这里，缩小的局部表面特别是自动位移以形成特别是闭合的边界表面，即形成无间隙的表面的边界表面。这里，各个局部表面特别是可以具有三角形的外轮廓。
14.特别是如果患者有不同的牙齿，设计参数可能会变化。例如，如果修复是在不同颜色的牙残桩上执行的，或者修复体被设计成具有不同的厚度，由于所使用的材料的半透明性，牙残桩的光学外观会对人造牙齿元件的外观有影响，因此也可能需要不同的设计参数。特别地，设计参数还取决于所使用的材料。例如，可以预先确定材料的最小壁厚。对于基本上决定了稳定性的内部的、特别是牙本质颜色的材料，情况尤其如此。另外，聚合物基材料的光学特性不同于纯陶瓷材料。
15.在根据本发明的方法的优选的另外的实施方式中，可变的设计参数描述了牙齿表面的最大第一位移和/或用于限定过渡表面的第一长度。
16.优选地，选择第一位移使得前牙和后牙直接在第一边界曲线处仍然没有位移。对于后牙，在中央裂缝处也没有位移。然后，第一位移的量优选在表面法线方向上从第一边界曲线朝着切割或咬合侧稳定地增加，直到位移量达到最大第一位移。
17.例如，可以通过指定第一长度的设计参数来限定过渡表面。因此，优选地，第一长度从第一边界曲线起限定过渡区域，过渡表面优选在切割/咬合方向上延伸。过渡表面被限定为从零到全部第一位移。为了实现从第一边界曲线到全部第一位移的特别平滑的过渡，
提供过渡区域。通过限定这样的过渡表面，可以再现牙齿的自然外观，其中牙釉质在顶端方向上变得越来越薄。
18.过渡表面也可以被限定成使得第一边界曲线在切割方向上或在咬合方向上投影第一长度，第二边界曲线由该投影限定。然后在第一边界曲线和第二边界曲线之间限定过渡表面。
19.用于限定过渡表面的第一长度的设计参数优选小于从第一边界曲线起的牙齿元件的最大高度。优选地，第一长度小于所述最大高度的80％，特别优选小于50％。
20.在根据本发明的方法的优选的另外的实施方式中，可变的设计参数描述了第一边界表面的进一步的v。通过根据本发明的方法的优选的进一步改进使得第一边界表面位移，可以产生外观更接近牙齿的自然外观的牙齿元件。特别地，这种进一步的位移可以避免可能可见的尖锐边缘。该进一步的v模仿了牙齿自然层结构中的不规则性(所谓的切节(mamelons))。
21.首先，分别限定或产生第三或另外的边界曲线。这通过将第一或第二边界曲线投影第二长度来完成，其中提供第二边界曲线是可选的。特别地，第三或另外的边界曲线是通过第一边界曲线在切割或咬合方向上的投影或通过第二边界曲线的在顶端方向上的投影产生的。替代地，第三边界曲线可以独立于第一或第二边界曲线手动或基于牙齿元件的其他特征(例如赤道或预备边界)来产生。
22.此外，优选地，确定切割或咬合第一表面轮廓。第一表面轮廓由第一最大位移产生的第一边界表面上的最高曲线来限定。可以自动确定最高曲线并且如有必要，对其进行手动校正。在第一表面轮廓上产生或指定节点。然后，节点在顶端或切割/咬合方向上至少部分地位移。至少部分地位移的节点通过第二表面轮廓彼此连接。以这种方式产生的第二表面轮廓限定了牙齿表面(或第一边界表面)在切割或咬合表面轮廓的区域中的最大第二位移。
23.在根据本发明的方法的该优选实施方式中，对于前牙和后牙，在表面法线方向上的第二位移的量在顶端方向上稳定地减小第三长度，直到分别到达最多第三边界曲线或为此目的限定为最大值的长度。对于后牙，第二位移的量也在中央裂缝的方向上稳定地减小，直到到达中央裂缝。优选地，第二位移的量直接在第三边界曲线处或直接在中央裂缝处为零。中心裂缝也可以手动限定和/或自动限定，或预定的中心裂缝可以手动校正。
24.优选地，牙齿表面的最大第一位移在从0到4mm的范围内。
25.此外，优选的是，产生过渡表面所需的第一长度具有0.1mm至10mm的范围。
26.在本发明的优选的另外的实施方式中，对于前牙，边界(即，在第一和/或第二切割表面轮廓上自动确定的最高曲线的起点和终点)通过角度来限定。该角度是切割表面轮廓上的切线与牙齿轴线之间的角度，该角度优选为0
°
至90
°
，优选为10
°
至70
°
，特别优选为40
°
至50
°
。对于牙齿，牙齿轴线相应地被限定为单根牙齿的根尖与切割边缘或咀嚼表面的中心之间的连线，并且对于多根牙齿，牙齿轴线被限定为根分叉点与咀嚼表面的中心之间的连线。特别地，也可以手动限定或调整边界(即，起点和终点)以及切割表面轮廓的走向。
27.优选地，前牙的切割表面轮廓上的节点的位置是相对于切割表面轮廓的总长度来指定或限定的。这里，优选的是在切割表面轮廓上限定至少五个点。优选限定更多点，特别是多于10个点，特别优选多于20个点。
28.对于后牙，优选的是，切割/咬合表面轮廓上的节点的位置是按牙尖(cusp)相对于牙尖脊的长度来指定的。特别地，这里分别使用近中牙尖起点和牙尖尖端之间或牙尖尖端和远中牙尖终点之间的牙尖脊的长度。进而优选的是，在咬合表面轮廓的总长度上，每个牙尖限定至少五个点。优选至少10个、特别是至少20个点的更多点。
29.切割/咬合表面轮廓上的节点在顶端方向上的位移优选在-4.0mm至+4.0mm的范围内。
30.牙齿元件可以手动对齐。
31.优选的是，通过对牙齿元件的几何分析和它们与参考几何形状的比较，牙齿元件相对于解剖学定义的方向术语自动对齐。例如，与用于牙冠的切割/咬合方向相比，顶端方向可以通过借助牙齿元件的表面几何形状的限定的边界角度自动检测预备边界来确定。相对于其余的牙齿元件，预备边界指向顶端方向，该顶端方向也对应于牙齿轴线。为了自动确定牙齿元件围绕所述牙齿轴线的正确旋转，牙齿元件的牙尖尖端可以被检测为最高咬合/切割点，这些点可以借助与中央裂缝相关的曲率和角度特征来对齐，中央裂缝是咬合表面的最顶端的线。对于前牙，切割边缘可以用作位于远切割端处的轮廓曲线，以借助曲率和角度特征确定朝着近中和远中侧的正确对齐。
32.此外，优选的是，牙齿元件的对齐基于在产生外轮廓时生成的元数据。例如，根据用于产生外轮廓的cad程序，牙齿元件的几何形状数据可以相对于xzy坐标系对齐，例如，该坐标系始终限定在z方向上的切割，始终在y方向上限定唇面(labial)，等等。信息部分作为xml数据输出。然后，基于该信息可以自动执行此处描述的方法的对齐。
33.如上所述，第一边界曲线可以基于对牙齿赤道的检测。这里，优选的是，根据解剖学定义的方向术语在该曲线上描述至少四个节点，这些节点在牙齿表面上在顶端或切割/咬合方向上位移了相对于牙齿尺寸限定的距离。例如，第一边界曲线可以通过将牙齿赤道在至少四个节点处在顶端方向上位移牙齿赤道和预备边界之间距离的一半来很好地产生。
34.如上所述，第一边界曲线也可以基于对预备边界的检测。在该曲线上，也优选的是，根据解剖学定义的方向术语描述至少四个节点，这些节点在牙齿表面上在顶端或切割/咬合方向上位移相对于牙齿尺寸限定的距离。
35.通过检测或确定咬合表面上从近中侧到远中侧的最深曲线，可以自动确定后牙的中央裂缝。这样确定的中央裂缝可以手动调整。也可以手动标记中央裂缝。例如，可以使用成像方法进行标记或确定，因为中央裂缝是切割/贴合(applical)方向上最深的曲线。
36.根据本发明，在人造牙齿元件内部限定的至少一个边界表面因此优选用于限定牙齿元件中不同材料的空间扩展。在此，不同材料特别是具有不同的光学特性。由于限定的空间扩展，具有不同光学特性的材料赋予人造牙齿元件自然外观，其中材料优选分别至少模仿牙本质或牙釉质的光学特性。不同材料也可以具有不同的机械特性。
37.打开数字牙齿数据模型的数据集是可选的，并且只有在之前已保存了对应数据时才需要。如果在采集数据后直接进行修复，则不需要打开已存储的数据集。
38.根据本发明的人造牙齿元件优选模仿作为牙齿修复体的一部分或以牙齿修复体的形式制造的单个牙齿。这里，牙科修复体优选包括牙齿或植入物承载的牙冠、牙桥或可移除的全口或局部义齿。
39.借助根据本发明的方法，特别是也可以通过人造牙齿元件内部的边界表面来限定
在牙齿元件中使用的不同材料的空间扩展。这里，不同的材料特别是可能具有不同的光学特性。特别是根据本发明，通过指定人造牙齿元件中的各个材料的空间扩展，可以实现非常接近牙齿自然外观的外观。
40.使用的不同材料也可以具有不同的机械特性。
41.特别地，根据本发明的牙齿元件是牙齿修复体。它可以是牙齿或植入物承载的牙冠、牙桥，也可以是可移除的全口或局部义齿。
附图说明
42.下面结合附图通过优选的实施方式对本发明进行更详细的描述，其中：
43.图1示出了前牙的人造牙齿元件的示意性前视图，
44.图2示出了前牙的人造牙齿元件的示意性侧视图，
45.图3和图4分别示出了根据图1和图2的前牙的人造牙齿元件的示意性前视图和侧视图，其中示出了附加的表面和曲线，
46.图5和图6分别示出了根据图1和图2的前牙的人造牙齿元件的示意性前视图和侧视图，其中示出了附加的表面和曲线，
47.图7示出了图5所示的牙齿元件的切割侧的视图，
48.图8a至图8c示出了具有不同切线角度的图5的替代图示，
49.图9示出了第一表面轮廓和第二表面轮廓的示意图，
50.图10示出了根据图1和图2的前牙的牙齿元件的示意性前视图，其中示出了附加的表面和曲线，
51.图11示出了沿着图10中的截面xi的示意性侧视图，
52.图12示出了后牙的人造牙齿元件的示意性侧视图，并且
53.图13示出了图12所示的后牙的人造牙齿元件的从切割侧看的示意图。
具体实施方式
54.图1和图2以前视图和侧视图示出了前牙的人造牙齿元件10。这是牙齿元件的三维外轮廓，其中优选已经打开了包括牙齿元件的三维外轮廓的数据的相应的数据集。在将牙齿元件10与(未被示出的)坐标系对齐之后，限定第一边界曲线12，其中可以手动和/或基于预备边界或基于牙齿赤道来限定第一边界曲线12。在切割方向上，即在图1和图2中在第一边界曲线12上方，通过第一边界曲线12限定牙齿表面14。
55.牙齿表面14在表面法线方向上向内位移，以产生第一边界表面16(图3和图4)。这里，示例性示出了最大位移17。
56.如图3和图4所示，通过本发明的优选实施方式，可以从第一边界曲线12起限定在切割方向19上延伸的过渡表面18。在图示的示例性实施方式中，过渡表面18被限定成使得限定第二边界曲线20。第二边界曲线20可以通过将第一边界曲线12投影第一长度22来限定。
57.在图示的示例性实施方式中，还限定了第三边界曲线24(图5和图6)。第三边界曲线24可以通过将第一边界曲线12投影第二长度26来限定。
58.通过第一最大位移产生的第一边界表面16上的最高曲线被限定为切割/咬合第一
表面轮廓28。第一表面轮廓28具有两个边界30，或者特别是相应地具有起点和终点。这里，边界30由切线32限定。在图5中，切线32与牙齿轴线34的角度为大约45
°
。
59.如图8a至图8c所示，边界30的位置随着切线角度的变化而变化。
60.第一表面轮廓28的走向以平面图或切割侧的视图(图7)示出。
61.在表面轮廓上限定了许多节点(图9)。作为例子，所述节点被标记为节点1至节点9并且在图9中以表格列出。如箭头所示，位于第一表面轮廓28上的节点在顶端方向上位移。连接位移的节点产生了第二表面轮廓36。
62.在所示的示例性实施方式中，上述方法步骤随后产生由第三边界曲线24、部分第一边界表面16以及第二表面轮廓36(图10和图11)限定的三维边界表面。在根据本发明的优选实施方式中，在该三维表面内(即在空间38中)，提供了与围绕该空间的人造牙齿元件10的容积体中不同的材料。这两个容积体特别地由不同的材料限定，其中内部容积体38再现了牙釉质。这里，形成牙釉质的容积体与周围容积体之间的边界表面与相关的天然牙齿的对应边界表面不同。
63.图12和图13示出了后牙的对应轮廓，其中所述轮廓对应于针对前牙的突出边缘描述的轮廓。另外，还示出了中央裂缝40(图13)。示出中央裂缝40的线具有两个边界点42，它们分别代表牙尖起点或牙尖终点。此外，在第二表面轮廓36上标记牙尖尖端44。点46表示牙尖终点和下一个牙尖的牙尖起点。