为热成形矫正器制造定制延伸器的制造方法
【专利摘要】用于为牙齿(10)正畸治疗制造定制装置的系统，包括形成装置(20)，该装置(20)包括多个空腔和定制延伸器(22)，所述多个腔中每个空腔的形状设定为与牙齿(10)的牙冠形状相符合，在牙齿重新定位系统中，所述定制延伸器通过化学方法结合至热成型的矫正器。这些延伸器促使矫正器与诸如临时锚定装置(12)的附属设备之间形成牢固而精确的连接，或者是用作在特定区域内强化矫正器的机构。对于牙齿咬合不正的治疗，这可以便于同时佩戴矫正器和局部牙箍。
【专利说明】
为热成形矫正器制造定制延伸器
技术领域
[0001] 本发明涉及一种正畸装置，尤其是一种正畸矫正器。
【背景技术】
[0002] 在传统的正畸治疗中，牙医或其助手在患者的牙齿上安装正畸装置，例如正畸托 槽，并使弓丝接合到各个托槽的槽沟中。弓丝对牙齿施加矫正力，该力使牙齿移动到正畸学 上的正确位置。采用传统的绑扎线，例如小的弹性0形环或者纯金属丝，来将弓丝保持在各 托槽的槽沟内。因为在向各个托槽施加单个绑扎线时会遇到困难，于是已经开发出自锁正 畸托槽，通过依靠可移动的闩锁或者滑块而将弓丝保持在托槽的槽沟内，此类正畸托槽不 需要绑扎线。
[0003] 传统的正畸托槽通常由不锈钢形成，并被连接到牙齿上以形成可靠的机械联动装 置，从而使托槽和弓丝在牙齿重新定位方面十分有效。然而，其缺点在于，经受采用金属托 槽的正畸治疗的患者可能会由于金属缺乏美感的可视性而觉得尴尬。针对金属托槽缺乏美 感的问题，某些传统正畸托槽采用了清澈或半透明的非金属材料的托槽主体，例如呈现其 下牙齿颜色或深浅的清澈或半透明的聚合物或陶瓷。
[0004] 正畸托槽的替代方案包括了其他透明的或较不明显的装置。这些装置中最常见的 是可在治疗过程中由患者更换的、所谓的"矫正器"。临床医生要求一系列矫正器来将一个 或多个牙齿从其原始位置移动到其具有美感的位置，其中所述矫正器被放置于患者的牙齿 上，但其本身并非通过粘附固定或以其他方式附接至患者的牙齿。因为矫正器产生的移动 程度是有限的，所以完全治愈患者通常需要一系列矫正器。因此，在按系列使用时，系列中 的每个矫正器可以被设计为完成治疗过程的一部分，或者使一个或多个牙齿移动经过到期 望位置的整个距离的一部分。
[0005] 这类矫正器中的一种是由Align技术公司提供的lnvisalignK系统。丨nvisa!ign_ ;系统 包括需要由患者佩戴的可移除的矫正器。总体来说，这些矫正器是清澈的或透明的聚合物 正畸装置，其被可移除地放置于上颂的牙齿上和/或下颂的牙齿上。通过该系统，随着治疗 的进行，患者移除具有特定处方的矫正器并将其替换为另一个具有不同的第二处方的矫正 器。每个矫正器均负责将牙齿朝着其事先确定的最终位置或美学上正确的位置移动。
[0006] Invisa丨ign?矫正器通过物理或计算机辅助模塑的方法制造而成。该方法通过采用 合适的印模材料，例如藻朊酸盐或者聚甲基乙烯基硅氧烷(PVS)，来形成患者齿列印模开 始。随后将石膏倒入印模中，以形成牙列的持久三维模型。为了制造反映一系列治疗阶段中 的下一期望牙齿配置的器械，必须产生反映呈期望牙齿配置的新患者牙列三维模型。这涉 及将三维石膏模型的牙齿形状捕捉到计算机辅助设计系统中。随后，在计算机辅助设计系 统中，通过计算机化过程将牙齿分离并重新排列为期望的配置。然后，所得到的期望配置下 的患者牙列的最终计算机模型被用于打印该牙齿配置的物理模型。最终，在牙齿配置的物 理模型上模制将要形成矫正器的清澈塑料，例如聚氨酯。随后的物理步骤沿着齿龈边界修 剪模制的矫正器，并去除锋利边缘或可能接触并刺激牙龈的部分。此外，矫正器的表面典型 地通过例如滚筒抛光的过程使其光滑，从而去除矫正器从立体光固化打印的物理模型得到 的任何残留痕迹。
[0007] 值得注意的是，矫正器的厚度由热塑性塑料的厚度预先决定，其中热塑性塑料的 厚度为均匀的厚度。目前并没有商业化的矫正器系统能够制造靶向的非均匀厚度来者强化 矫正器的某些部位，抑或制造其他的定制结构来促进稳定和刚性的附接。某些牙齿运动难 以利用厚度均匀的矫正器实现，因为在某些区域，尤其是在后侧，矫正器不能产生某些运动 所需的力。
[0008] 在某些情况下，矫正器利用附件来促进矫正器到牙齿的连接。然而附件在矫正器 上的精确放置与耦接一直是挑战之源。在Invisalign方法中，通过包括可随后增加到牙齿 上的附件模型来加强牙齿的计算机辅助模型。随后，利用上述制造方法制造的矫正器在牙 齿上需要附件的各个位置设有窗口。虽然该"空"的矫正器被设计为与牙齿精确配合，但是 通常由于牙齿分段、印模过程和其他来源的错误，很难达到精确配合。空的矫正器典型地布 置在牙齿上24到48个小时，此后附件将通过空的矫正器中的窗口而被放置在牙齿上。如此 定位的附件还可以被用在后续的矫正器上。
[0009] 除了制造，通过矫正器来治疗咬合不正还面临其他挑战。具体地说，固定有附件的 矫正器可能证明安装困难，这是由于矫正器上附件孔的、与Invisalig，的制造过程一致的形 状的数量有限。此外，矫正器可能与附件连接，并证明同样很难移除。
[0010]在目前的技术水平下，正畸矫正器已经被附接至诸如临时锚定装置(TAD)的附属 系统，从而可以在无需依赖口腔内牙齿作锚的情况下产生靶向力。通过使弹性带/链条的一 端勾住矫正器，而另一端连接临时锚定装置，与附属系统的连接目前通过弹性带或者链来 实现。然而，弹性带可能无法产生持续一致的力并且可能导致难以预料的结果。此外，当使 用联合作用的多个临时锚定装置以及多个弹性带附件时，其结果可能更加难以预料。
[0011] 在目前的实践中，患者同时佩戴矫正器，局部牙箍(sectional brace)和其他类似 的附属系统是不可行的。此外，热塑型矫正器必须经过实质上的切削以与局部牙箍或其他 辅助装置相配合，但是这也会削弱矫正器，从而使其不能提供必要的固位力、锚定和/或力 来促成矫正器的程序化的预期运动。类似地，在更传统的实施例中，用于弹性附件的纽状物 被连接到牙齿上，如果矫正器被切削成适于该纽状物，则矫正器在切削部位将变弱，从而邻 近的牙齿将很难如预期那样运动。此外，当钩子被切入矫正器中以便于第二等级或第三等 级的弹性带时，将可能导致邻近矫正器勾住部位的牙齿意外运动。
[0012] 期望提供一种可供选择的装置和方法，用于实现能够被稳定地机械固定在附属装 置和诸如局部牙箍、临时锚定装置、钩、纽状物以及附属连接器的机构上的矫正器。该类装 置或方法必须经济、可重复使用、节省时间、减少材料浪费，并且尤其应当减少对用于正畸 治疗的各个阶段的、制造多个牙齿配置模型的需求。如下所述发明的装置和方法满足了这 些目标中的至少一部分目标以及其他目标。
【发明内容】
[0013] 本发明包含一种正畸装置，该正畸装置呈聚合材料矫正器的形式，矫正器形成有 多个用于牙齿的空腔，其使至少一个牙齿发生移动，该装置与聚合材料的延伸器相结合，其 中该延伸器的形状与矫正器相匹配，用于向矫正器施加支持负载以辅助通过矫正器实现的 至少一个牙齿的运动；临时锚定装置(TAD)被安装在患者的骨结构上且接合到延伸器的孔 中，从而临时锚定装置提供用于延伸器的机械锚和由矫正器施加的负载。
[0014]在优选的实施例中，装置是能容纳患者上颂或下颂的所有牙齿的矫正器，聚合材 料能够向牙齿施加足以导致临近骨骼重塑的负载。在示例性实施例中，装置和/或延伸器由 共同形成多个空腔的一系列层面形成。
[0015]在公开的实施例中，一个或多个矫正器可以与延伸器和临时锚定装置配合并一起 使用。
[0016] 附图简要说明
[0017] 附图结合到本发明的说明书中并构成说明书的一部分，附图描述了本发明的各实 施例并与以下的详细描述一起用于解释本发明的各个方面。
[0018] 图1示出了患者上腭的透视图，其中显示了在实施当前所披露的方法时，临时锚定 装置可能被固定的示例性位置；
[0019] 图2示出了佩戴局部牙箍的患者的靠近第二前臼齿拔除位置的透视图，其中显示 了当前所披露的方法具有优势的一种情况。
[0020] 图3示出了患者上腭的分解透视图，包括临时锚定装置、制造出来用于安装在其上 的矫正器和延伸器，以及用以将矫正器和延伸器固定在上腭上的适当位置的临时锚定装置 帽。
[0021] 图4示出了适用于依照本发明原则使用的某种临时锚定装置的各部件；以及
[0022] 图5示出了依照本发明原则的制造过程的流程图。
【具体实施方式】
[0023] 总体来说，本发明的一个实施例包括能够根据预先确定的治疗方案移动牙齿的正 畸装置，如图1和图2所示。特别是所述正畸装置可以将一个或多个牙齿从某个方位向另一 个方位移动，从而整体使牙齿的整体方位向其最终的美感位置前进。在本发明的某个实施 例中，可以用一系列的单个正畸装置来完成正畸治疗。因此，系列中的每个装置可以将一个 或多个牙齿移动规定的量。日积月累，这些单个的量最终可导致对患者咬合不正的治疗完 成。
[0024]仅用于举例说明，在某个具体实施例中，正畸装置可以包括矫正器。这种矫正器包 括的部件类似于专利号为5,975,893的美国专利所公开的部件，但矫正器的制造方法不同， 并且还进一步包括并未在上述引用的专利中披露的特征，这些特征将在下文中进行详述， 上述专利文件在此通过引用而整体并入本文。矫正器被配置成可以配合到上颂或下颂之一 的多个牙齿上或容纳这些牙齿。
[0025]在某个实施例中，矫正器可以是一系列矫正器中的一个，上述矫正器被设置成通 过使一个或多个牙齿从不对齐的位置朝其在正畸学上正确的位置运动来治疗患者咬合不 正或者部分咬合不正。例如，根据本发明的某个具体实施例，矫正器可以使单个牙齿从某个 方位运动到另外一个方位。该运动可以根据包括起始方位和最终方位的治疗方案来预先确 定。起始方位可以是治疗开始前的初始方位，也可以是任何由在先的矫正器或其他正畸装 置所决定的随后的、中间牙齿方位。对于一系列矫正器中的任一个矫正器来说，最终方位可 以包括在起始方位与最终方位中间的位置，它也可以是，牙齿在治疗结束时所期待的在功 能上和美学上使人愉悦的位置。就这一点而言，在发明的某个实施例中，治疗咬合不正的系 统可以包括一系列矫正器，所述矫正器的结构不同，足以实现事先确定的治疗计划。因此， 各个矫正器可递增地将一个或多个牙齿从其不对齐的位置朝向其具有美感的正确的或最 终的方位移动，或者移动到所述正确的或最终的方位。尽管本发明的实施例包括的矫正器 可无需利用粘合剂或类似方式固定在患者的牙齿上，但是还可以认识到，根据本发明的实 施例，本发明的正畸装置并不局限于采用非粘附方式固定在牙齿上的装置。具体来说，装置 的实施例可在正畸治疗过程中通过粘附的方式连接到另一个正畸装置和/或患者牙齿上。 此外，虽然没有显示，但是可以认识到，本发明的装置可以任选地在上颂或下颂上使用，或 可以在上颂和下颂上使用。
[0026] 举例来说，矫正器可以与其上放置矫正器的、颚部上的一个和多个牙齿大体相符。 矫正器可以容纳或接近复制各个牙齿的逆向形状。然而，可能有与矫正器接触的牙齿，这些 牙齿不能与矫正器匹配或相符。
[0027] 本发明涉及将矫正器和延伸器作为结合装置使用，该结合装置与一个或多个临时 锚定装置联合使用。图1示出了患者上腭的透视图，其中显示了临时锚定装置可被附接的示 例性位置，作为实施当前所披露的方法的一部分。如图所示，临时锚定装置被定位在患者的 腭部，以便为矫正器和延伸器提供锚固点。然而，可以预期，临时锚定装置也可以被定位在 患者的上颂或下颂，或者口腔内的可产生与本发明原则一致的预期作用力的任何其他位 置。
[0028] 图2示出了佩戴局部牙箍的患者的靠近第二前臼齿拔除位置的透视图，其中显示 了当前披露的方法有利地提供锚定点而使力闭合拔除所留缝隙的情况。
[0029]如上所述，本发明设想了运用矫正器和延伸器与一个或多个临时锚定装置联合来 提供仅使用矫正器无法提供的力。图3示出了患者上腭和牙齿10的分解透视图，包括临时锚 定装置12和形成为配合到牙齿10上的矫正器20,该矫正器20与传统矫正器的不同之处在 于:传统的矫正器通常沿着齿龈边界被切削，而图3所示的矫正器包括腭部和形成在腭部上 的孔21，腭部用以接合临时锚定装置12和延伸器22,临时锚定装置可通过孔21进行安装。图 3进一步展示了该实施例中的延伸器22，该延伸器22被制造用于安装在口腔中而大体覆盖 矫正器20的腭部，并且该延伸器22具有用于接合临时锚定装置12的孔23。临时锚定装置帽 24接合至临时锚定装置12,用以将矫正器20和延伸器22锁定在临时锚定装置12上。
[0030] 本实施例中的延伸器22具有将力从临时锚定装置12经矫正器的腭部传递到矫正 器20本身的效果，此外，延伸器22可采用弹性小于矫正器20的材料，延伸器22可以在施加在 其他情况下可能克服矫正器弹性的力时为矫正器提供机械支持，尤其是当矫正器被切削以 避开牙齿上的牙箍或其他结构(如图2所示）因而矫正器20在特定区域被削弱时。
[0031] 图4示出了适于依照本发明原则使用的某种临时锚定装置的各部件。如图所示，临 时锚定装置12具有锚定螺钉部这一特征，该锚定螺钉部被钻入腭部、上颂或下颂的骨组织 中，并露出接合头。垫圈26通常置于接合头上，而矫正器20和/或延伸器22(图4并未显示，见 图3)置于其上，从而确保被稳固接合到临时锚定装置上，随后临时锚定装置帽24将垫圈26、 矫正器20和延伸器22锁止在适当位置，临时锚定装置帽24通常具有联锁凸轮，该联锁凸轮 与螺钉部28的头部上的凸轮或其他结构接合。
[0032] 图5示出了依照本发明原则的制造过程的流程图。该方法包括：
[0033] 步骤100.将临时锚定装置安装到患者的腭部、上颂或下颂，如图1所示。
[0034] 步骤102.获取表示患者最初牙齿排列和龈部组织的数据集。例如，通过PVS印模， 口腔内扫描;所述数据集包括用于之后步骤的临时锚定装置的位置。
[0035] 步骤104.分割牙齿以获得每个牙齿在其最初排列时的单独的数据集。关于本步骤 的详细信息，参见Andreiko等人的、专利号为6，616,444的美国专利，该文献在此通过引用 而整体结合到本文中。
[0036]步骤106.创建单个牙齿的虚拟排布，用以表示作为治疗计划一部分的理想的最终 位置或中间位置。
[0037]步骤108.形成矫正器或者可在其中制造铸模的模具，例如通过计算机辅助制造来 创造步骤106中产生的虚拟排布的物理模型。在该具体实施例中，装置在物理模具上热成形 并进行切削，在获得的矫正器装置中切割出孔(见图3的21)，以便将临时锚定装置接纳在从 步骤102中产生的牙齿数据集得知的位置。所述装置还可以被修改而包括便于放置纽状物/ 托槽的切除部，比如，具有朝向咬合面的半椭圆形状，因此该装置可以避开托槽或纽状物。 当将弹性带附接到纽状物时，该装置可能被修改为包括钩，从而弹性带能够锚定至所述装 置。钩可简单地是装置上的切除部，其形状类似于曲棍球棍，大致2mm长、0.25mm宽。根据制 造装置所用的材料，每个装置可能需要诸如抛光或滚筒抛光的后处理，以获得完美的清澈 装置。在步骤108的替代性实施例中，装置可通过控制立体光固化成形(SLA)机形成装置而 直接制造，制造出来的装置包括临时锚定装置孔和其他所述的结构。使用诸如Accura 60和 VeroClear FullCure 810的合适的立体光固化材料直接制造详见于2012年10月12日提交 的专利申请号为13/650，886的美国专利申请中，该申请的公开号为US2013/0095446，该文 献在此通过引用而并入本文。
[0038]步骤110.通过使牙齿的表面在虚拟排布内表面中偏移一段距离，例如距离各个牙 冠表面0.05mm，并且消解（solve)自相交表面，从而创建虚拟装置模型，因而可以对矫正器 建模，该矫正器将通过步骤106的热成形制造。当相邻牙冠之间具有足够空间时，虚拟的装 置表面将使牙冠的近中/远中表面和牙冠之间的齿龈表面发生偏移。当距离为接近或小于 0.1mm时，内表面将在靠近咬合面的各面交叉处终止。装置外表面的计算暂定为从内表面偏 移0.3mm，但该数值也可以在目标位置根据单个牙齿的编程移动而增加。
[0039] 步骤112.根据期望的强化位置产生装置延伸器的虚拟模型，其中将前面在步骤 110中创建的虚拟装置边界用作延伸器模型的边界。虚拟延伸被定义为包括可以将临时锚 定装置接纳于从步骤102中产生的牙齿数据集获知的孔。如果需要避免诸如纽状物和弹性 带和/或局部牙箍(sectional)的附加装备，延伸器可以被进一步修改。
[0040] 步骤114.控制制造机器，以根据虚拟模型制作延伸器。该步骤可以通过延伸器的 直接采用光固化成形制造而实现，或者间接地通过模具的SLA制造来实现，所述模具本身可 用于制造延伸器或者来创建可由其形成延伸器的铸件。依照用于创建延伸器的材料和工 艺，可能需要延伸器的后处理以获得完美的清澈装置。3D打印机通常可以用来制造表面粗 糙的产品，可通过使用硅晶体的滚轮抛光、随后涂上UV聚合的清澈涂层来获得更光滑的表 面。根据材料不同，通过SLA机器生产的延伸器可以通过旋转来去除多余的材料、随后在紫 外线干燥炉中煅烧来去除构造线(build lines)。
[0041] 步骤116.可选地将通过步骤114获得的延伸器连接到通过步骤108获得的热成型 装置上。
[0042] 上述步骤106到116可以重复，从而可以为一系列牙齿的位置制造一系列装置或延 伸器，其中，只要可能且是完成治疗计划所必需的，若干装置中的每一个在所述牙齿位置处 可与若干延伸器中的唯一适配，和/或单个延伸器可以与不止一个装置兼容和一起使用，或 者反之亦然。
[0043] 步骤118.根据治疗方案需要，按先后顺序将装置和延伸器安装到患者身上。
[0044] 尽管已经通过对不同实施例的描述来阐述了本发明，并且描述了这些实施例具体 的细节，但是发明人无意将所附权利要求的范围限制或以其他任何方式限定到这些细节。 因此，对于本领域普通技术人员来说，其他的优势和改进是明显的。本发明的各种特征可根 据使用者的需要而被单独使用或结合使用。
【主权项】
1. 一种用于移动牙齿的正畸装置，所述正畸装置包括： 形成有多个空腔的聚合材料的矫正器，用于向至少一个牙齿施加足以使至少一个牙齿 移动的负载， 形状可与所述矫正器相匹配的聚合材料的延伸器，用于向所述矫正器施加支持负载， 以帮助所述矫正器移动至少一个牙齿，以及 安置在患者骨架上的临时锚定装置， 其中所述延伸器包括与所述临时锚定装置相接合的孔，从而使所述临时锚定装置可以 连接至所述延伸器，以提供机械锚来对所述矫正器施加支持负载。2. 根据权利要求1所述的正畸装置，其特征在于，所述装置是容纳患者上颂或者下颂的 所有牙齿的矫正器。3. 根据权利要求1所述的正畸装置，其特征在于，所述聚合材料能够向牙齿施加足以导 致临近骨骼重塑的负载。4. 根据权利要求1所述的正畸装置，其特征在于，所述矫正器形成为一系列层面，所述 一系列层面共同形成所述多个空腔。5. 根据权利要求1所述的正畸装置，其特征在于，所述延伸器形成为一系列层面，所述 一系列层面由共同形成所述多个空腔。6. 根据权利要求1所述的正畸装置，其特征在于，所述正畸装置进一步包括： 包含聚合材料的附加矫正器，所述附加矫正器形成有多个空腔，用于向至少一个牙齿 施加足以使至少一个牙齿移动的负载， 其中所述延伸器的形状可与所述附加矫正器相匹配，用于向所述附加矫正器施加支持 负载，以辅助所述附加矫正器移动至少一个牙齿。7. 根据权利要求1所述的正畸装置，其特征在于，所述正畸装置进一步包括： 包含聚合材料的附加矫正器，所述附加矫正器形成有多个空腔，用于向至少一个牙齿 施加足以使至少一个牙齿移动的负载， 包含聚合材料的附加延伸器，所述附加延伸器的形状与所述附加矫正器相匹配，用于 向所述附加矫正器施加支持负载，以辅助所述附加矫正器移动至少一个牙齿， 所述附加延伸器包括与所述临时锚定装置相接合的孔，从而使所述临时锚定装置可以 连接于所述附加延伸器，以提供机械锚而对所述附加矫正器施加支持负载。8. 根据权利要求1所述的正畸装置，其特征在于，所述正畸装置进一步包括： 包含聚合材料的附加延伸器，所述附加延伸器的形状可与所述矫正器相匹配，用于向 所述矫正器施加支持负载，以辅助所述矫正器移动至少一个牙齿， 所述附加延伸器包括与所述临时锚定装置相接合的孔，从而使所述临时锚定装置可以 连接于所述附加延伸器，以提供机械锚而对所述矫正器施加支持负载。9. 根据权利要求6所述的正畸装置，其特征在于，所述附加矫正器包括与所述临时锚定 装置相接合的孔，从而使所述临时锚定装置可以连接至所述附加矫正器和延伸器，以向其 提供机械锚。10. 根据权利要求7所述的正畸装置，其特征在于，所述矫正器和附加矫正器中的至少 一个包括与所述临时锚定装置相接合的孔，从而使所述临时锚定装置可以与其相连接而提 供机械锚。
【文档编号】A61C9/00GK105997273SQ201610173771
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年3月24日
【发明人】I·基钦, R·F·维切利, S·S·阿拉丁, S·特蕾西, W·E·罗伯茨
【申请人】奥姆科公司