制备正畸托槽的方法与流程

本发明涉及制备具有托槽粘结垫和带有托槽狭槽的托槽主体的正畸托槽的方法。具体地讲，该方法提供将患者个体的托槽的不同成型的前体保持在固化液体内。本发明还涉及一组正畸托槽前体和用于制备正畸托槽的装置。

背景技术：

通常在正畸治疗中使用正畸托槽，该正畸治疗用于在患者牙列中将一颗或多颗牙齿从初始位置移动到期望位置。初始位置通常是指在开始正畸治疗时的位置，例如其中牙齿的唇面彼此未对准的位置，而在期望位置中，相同牙齿的唇面可大致对准。例如，患者的牙齿可相对于彼此对准以提供具有美学上更令人满意的外观的牙列。此外，一颗或多颗牙齿可在牙列内移动来补偿咬合不正。通常可通过使用附接到一颗或多颗牙齿的一个或多个托槽来实现一颗或多颗牙齿的此类移动。托槽通常连接到弹性弓丝，该弹性弓丝用于向牙齿施加力从而在较长时期内朝期望位置推动牙齿。

正畸托槽通常是被构造用于不同患者的临床情况的现成产品。此外，存在通常被制造来配合一个特定患者的个体临床情况的定制正畸托槽。

例如，US 2012/0015315 A1公开了定制正畸托槽系统，该系统包括：托槽，该托槽具有用于将托槽粘结到患者牙齿的定制托槽粘结垫；以及托槽狭槽，该托槽狭槽适于接收定制弓丝。定制弓丝适于定位在托槽狭槽中以形成精确的托槽狭槽-弓丝接合部。

尽管市场上有多种不同托槽和托槽系统，但是仍然期望提供托槽，该托槽一方面匹配个体临床情况，并且另一方面最小化制造成本以及施加到患者牙齿的成本。通常，必须相对于定制托槽的期望准确度来平衡制造成本的最小化。例如，托槽应当可容易且精确地放置到患者牙齿，并且应当具有允许正畸弓丝精确地附接或可滑动地联接到相对于牙齿的期望位置处的几何形状。此外，定制托槽应当在正畸治疗的时间段内足以耐用。另一方面，用于大量生产定制托槽的可用制造方法可能不能与此类精度及质量要求兼容，而可用的足够精确且高质量的制造方法可能不能满足或完全满足以商业可行性成本进行大量生产的要求。

技术实现要素：

本发明涉及制备正畸托槽的方法。所关注的正畸托槽具有托槽粘结垫和托槽主体。托槽主体具有或形成托槽狭槽。

该方法包括以下步骤：

-将正畸托槽前体设置到用于修改正畸托槽前体的形状的机器中，其中正畸托槽前体具有预定几何形状的对准结构，其中对准结构和(预期)托槽狭槽在空间上相对于彼此以预定距离和取向布置；

-基于对准结构来对准正畸托槽前体；

-将正畸托槽前体至少部分地嵌入液体；

-使液体固化并且从而将正畸托槽前体保持在适当位置中；以及

-改变保持在固化液体中的正畸托槽前体的形状。

本发明的有利之处在于，本发明允许多个正畸托槽中的一部分进行批量生产，而这些正畸托槽中的另一部分可根据患者各自的牙齿进行定制。此外，本发明允许以最大化准确度制造托槽主体内的托槽狭槽，以在托槽主体与待接收在托槽狭槽内的弓丝之间提供精准耐用的配合件，而整体正畸托槽形状的准确度可适于患者的个体临床情况的需要。本发明的有利之处还在于，其有助于使制造成本最小化。

在一个实施方案中，正畸托槽前体包括托槽垫和对准结构。正畸托槽前体可不具有托槽狭槽或可具有最终托槽狭槽的前体，例如相对于最终托槽狭槽尺寸过小的托槽狭槽。然而在对准结构与托槽狭槽之间的空间布置方式(距离和取向)是预定的，甚至在其中在正畸托槽前体中托槽狭槽不存在或不完整的阶段中。此类预定可例如在正畸托槽前体的构造计划或计算机模型中规定。

在其中仅通过材料移除从正畸托槽前体获得正畸托槽的方法的实施方案中，正畸托槽前体优选具有连接至托槽垫的托槽主体。正畸托槽前体可具有布置在托槽主体处的一个或多个翼部和/或钩。然而在另一个实施方案中，正畸托槽前体可不具有托槽主体，但托槽主体可通过本发明的方法构建在托槽垫上。在后一个实施方案中，托槽狭槽可与构建托槽主体一起构建，或托槽狭槽可切成先前构建的托槽主体。通常，对准结构优选不是最终正畸托槽的一部分，并且因此相对于最终正畸托槽可被称为“丢失的对准结构”。

在一个实施方案中，用于修改正畸托槽前体的形状的机器适于基于材料移除进行机加工。用于修改正畸托槽前体的形状的机器可包括碾磨或研磨装置。用于修改正畸托槽前体的形状的机器还可包括用于EDM(电火花机加工)的装置。在一个实施方案中，用于修改正畸托槽前体的形状的机器包括构建装置，具体地讲SLM(选择性激光熔化)装置。此外，用于修改正畸托槽前体的形状的机器可包括用于金属成形装置。

在一个实施方案中，该方法还包括冷却液体以使液体冷冻的步骤。因此，引起液体固化。就这一点而言，术语“冷却”涵盖以下两者：(a)允许液体的温度从高于室温的温度向室温降低；以及(b)使液体的温度从室温向低于室温的温度降低，其中出于本说明书的目的，室温被视为约23℃。例如，液体可接收在托盘中，并且托盘可放置在冷却的表面上或在冷却的腔室内用于使液体冷冻。托盘还可被构造成用于冷却在其中的液体。例如，托盘可包括用于引导冷却剂通过其中的管和/或通道。液体可包含水或可基本上由水组成。本领域技术人员将识别其它材料，例如在室温下为固体并且在高于室温的低温度下可熔化的材料，像例如，像铟铋锡合金的金属。

在一个实施方案中，该方法还包括提供多个带有基本上相同成型的对准结构的不同成型的正畸托槽前体的步骤。例如，多个不同成型的正畸托槽前体可为属于针对患者牙列或患者牙齿个体化的一组托槽的前体。此类正畸托槽前体组中的每个正畸托槽前体优选具有被成型为与该患者的一颗特定牙齿相符的托槽垫。

在一个实施方案中，该方法还包括以下步骤：

-提供模头，该模头具有与正畸托槽前体基本上相同的形状并且由聚合物材料或蜡形成；

-提供模具，该模具用于将模头嵌入可硬化耐热材料；以及

-基于失蜡浇铸技术浇铸正畸托槽前体。

就这一点而言，术语“基本上相同形状”涵盖轻微三维超尺寸，以考虑到在模制正畸托槽前体期间发生的收缩。

在一个实施方案中，浇铸正畸托槽前体的步骤基于浇铸熔化的金属。因此，正畸托槽前体优选由金属、具体地讲由钴-铬钢、金或视情况任何其它金属浇铸。用于提供模具的可硬化耐热材料可为石膏或另一种合适的可硬化材料。

在一个实施方案中，对准结构由模具的与模具浇口相邻定位的模制部分形成。换句话讲，模具流道，即用于将熔化的材料从模具浇口引导到待模制的实际部分的模制部分，可根据对准结构的负形状成型。在从模具移除正畸托槽前体之后，驻留在模具流道中的材料也形成对准结构。因此，模具流道设置有双功能，首先是模具流道的功能，其次是模制部分的功能以形成或成型对准结构。本领域技术人员将认识到，同样对准结构可通过不是流道的模制部分模制，即使该部分对于本说明书的目的是次优选的。

在另一个实施方案中，该方法还包括移除对准结构并且从而改变正畸托槽前体的形状的步骤。该方法优选还包括产生或精整托槽狭槽并且从而改变正畸托槽前体的形状的步骤。在一个实施方案中，通过移除对准结构和产生或精整托槽狭槽的组合提供正畸托槽。

正畸托槽优选为患者个体的舌面正畸托槽，但在另一个实施方案中可为患者个体的唇正畸托槽。

在一个实施方案中，产生或精整托槽狭槽的步骤还将对准结构与正畸托槽前体的其余部分分开。在该实施方案中，对准结构连接至待移除以产生托槽狭槽的正畸托槽前体的那部分。

在另一个方面，本发明涉及一组正畸托槽前体。正畸托槽前体中的每个包括托槽粘结垫、托槽主体和对准结构。托槽主体包括托槽狭槽。正畸托槽前体组的对准结构基本上具有相同几何形状。此外，每个正畸托槽前体的对准结构和托槽狭槽在空间上相对于彼此以基本上相同预定距离和取向布置。如上所述，在一个实施方案中，托槽主体可为任选的，例如如果托槽主体由构建过程产生。

在另一个方面，本发明涉及用于制备正畸托槽的方法。所关注的正畸托槽具有托槽粘结垫和带有托槽狭槽的托槽主体。该装置包括：

-用于接收具有预定几何形状的对准结构的正畸托槽前体的横进给，其中对准结构和托槽狭槽在空间上相对于彼此以预定距离和取向布置；

-用于识别对准结构的检测器；

-用于接收液体的接收器；

-用于将正畸托槽前体基于对准结构至少部分地对准在接收器内的装置；

-用于冷却接收在接收器中的液体的冷却单元，以便固化液体并且从而将正畸托槽前体保持在固化液体内；以及

-用于改变保持在固化液体中的正畸托槽前体的形状的装置。

检测器可包括用于识别每个正畸托槽前体的形状、位置和取向的相机系统。基于该信息，拾取和放置系统可拾取正畸托槽前体并且将其放置到对准装置的自由接收器中。对准装置优选适于接收若干正畸托槽前体，例如借助沿直线成行对准的对准结构。因此预期的托槽狭槽也沿直线成行对准，因为对准结构和托槽狭槽在空间上相对于彼此以一个共同预定距离和取向布置。

对准装置可相对于用于保持可硬化液体的托盘定位在已知或预定位置处。(一个或多个)正畸托槽前体优选至少部分地定位到液体中，例如由此使得获得托槽狭槽的(一个或多个)正畸托槽前体的部分被液体覆盖。一旦液体固化，被液体覆盖的(一个或多个)正畸托槽前体的那些部分就被捕获并由固化液体支撑。

捕获在固化液体中的(一个或多个)正畸托槽前体可通过产生或精整托槽狭槽来精整，例如通过碾磨或研磨。

在另一个方面(未要求保护)，本发明涉及用于制备正畸托槽的方法。所关注的正畸托槽具有托槽粘结垫和带有托槽狭槽的托槽主体。该方法包括以下步骤：

-捕获至少具有托槽粘结垫和任选地托槽主体的正畸托槽前体的至少一部分，但不是托槽狭槽或托槽狭槽的尺寸过小的前体；

-基于正畸托槽前体的部分对准正畸托槽前体；

-将正畸托槽前体至少部分地嵌入液体中；

-使液体固化并且从而将正畸托槽前体保持在适当位置中；以及

-改变保持在固化液体中的正畸托槽前体的形状。

正畸托槽前体可被相机捕获，并且与捕获的正畸托槽前体相比，计算机可基于正畸托槽前体的计算机模型确定正畸托槽前体的位置和取向。正畸托槽前体的模型可存储在计算机上并且可包括托槽狭槽的形状、位置和取向。拾取和放置系统可将正畸托槽前体在液体中定位至确定的位置，由此使得在后续步骤中，可根据由正畸托槽前体的模型提供的信息在正畸托槽前体中进行机加工，例如将托槽狭槽研磨或碾磨至期望的位置。

附图说明

图1为根据本发明的实施方案能够通过方法获得的正畸托槽前体的透视图；

图2为根据本发明的实施方案用于定位能够通过方法获得的多个正畸托槽前体的对准装置的透视图；

图3-图7示出根据本发明的实施方案在方法内的某些阶段；以及

图8示出根据本发明的实施方案的能够通过方法获得的一组正畸托槽前体。

具体实施方式

图1示出具有托槽粘结垫11和托槽主体12的正畸托槽前体10。在示例中，正畸托槽前体10定制用于在患者的特定牙齿的舌侧面上使用。这意味着托槽粘结垫11在其面向侧面的牙齿处被构造成基本上与患者的牙齿表面的一部分相符，以及托槽主体12和托槽狭槽(未以其最终阶段示出)被构造成用于与患者的具体弓丝连接。制备定制的正畸托槽的方法在本领域中是已知的并且例如公开于EP 1 474 064 B1中。

在示例中托槽主体12形成预精整的托槽狭槽13。相对于处于其最终阶段的精整的托槽，预精整的托槽狭槽13尺寸过小。这允许正畸托槽前体10使用第一制造方法预制并且使用不同的第二制造方法精整托槽狭槽。可选择第二制造方法用于精确地精整托槽狭槽，同时第一制造方法可允许产生复杂的三维形状。对于第一制造方法的示例包括浇铸或模制、立体光照技术(SLA)、选择性激光熔化(SLM)、选择性激光烧结(SLS)、另外的构建技术像粉末成层、由两个或更多个预精整部件组装、通过金属成形或它们的组合。

在示例中，精整的托槽狭槽预期沿X轴延伸穿过托槽主体13。由两个相对大致平面的托槽狭槽侧翼131、132和大致平面的托槽狭槽底部133形成托槽狭槽，其中托槽狭槽侧翼131、132大致彼此平行布置并且托槽狭槽底部133大致垂直于托槽狭槽侧翼131、132延伸。因此托槽狭槽侧翼131、132基本上在平面中在两个维度上延伸，该平面具有平行于X轴的一个维度和平行于横交于X轴的Z轴的另一个维度。此外，托槽狭槽底部133基本上在平面中在两个维度上延伸，该平面具有平行于X轴的一个维度和平行于垂直于X轴和Z轴的Y轴的另一个维度。托槽狭槽的空间布置方式因此确定在由X轴、Y轴和Z轴限定的第一三维坐标系内。

正畸托槽前体10还具有对准结构14。对准结构14具有预定几何形状并且在空间上相对于托槽狭槽以预定距离和取向布置。在示例中，对准结构沿Z'轴从粘结垫11以大致矩形的横截面延伸。此外，矩形横截面的边平行于X'轴或Y'轴。对准结构的空间布置方式因此确定在由X'轴、Y'轴和Z'轴限定的第二三维坐标系内。在示例中X'轴、Y'轴和Z'轴各自分别平行于X轴、Y轴和Z轴延伸，并且因此在取向上对应于彼此。此外在示例中，X'轴、Y'轴和Z'轴以及X轴、Y轴和Z轴分别相对于彼此以预定距离偏置。因此，对准结构14和托槽狭槽在空间上相对于彼此以预定(空间)距离和取向布置。需注意的是，第一坐标系和第二坐标系如在本文提及是用于说明的目的。本领域技术人员将认识到，在对准结构和托槽狭槽之间的空间布置方式可在一个共同坐标系中确定。还需注意的是，在对准结构和托槽狭槽之间的空间布置方式可通过在第一坐标系和第二坐标系之间或在一个共同坐标系中的另一预定距离和/或取向建立。

对准结构具有用于将对准结构14锁定在对准装置中的任选的键141，对准装置为如图2仅以举例的方式所示的对准装置。在示例中键141由凹槽形成，但在另一个示例中，视情况可由一个或多个凹槽、突出部以及它们的组合形成。

图2示出对准装置200，该对准装置200具有用于接收例如一组正畸托槽前体的若干基本上等同成型的对准结构的接收器201。每个正畸托槽前体的粘结垫和/或托槽主体通常各自成型，使得正畸托槽前体组的正畸托槽前体在形状上不同。然而，正畸托槽前体中的每个具有基本上相同几何形状的对准结构，并且因此正畸托槽前体中的每个可通过将对准结构接收在相应接收器201中而定位在对准装置200中。接收器201彼此平行且沿直线并排布置。此外由于在对准结构和相应狭槽之间的预定空间布置方式，在对准装置200中正畸托槽前体的定位使正畸托槽前体在一条直线上与狭槽对准。需注意的是，在定位正畸托槽前体的初始阶段，狭槽物理上可不存在或狭槽可尺寸过小。然而，已经预定的是，托槽狭槽的空间布置方式通过对准结构的空间布置方式以及在对准结构的空间布置方式和托槽狭槽的空间布置方式之间相对于彼此的已知距离和取向。

可通过以下方法来精整在对准装置200内如此接收并对准的托槽组：使用低力材料移除法，像EDM(电火花机加工)，并通过移除对准材料来产生或精整托槽狭槽。具体地讲，托槽组的多个、优选所有狭槽可同时产生或精整，例如使用线切割EDM，其中线直线运行通过正畸托槽前体组的多个或所有狭槽。相同线还可用于切断对准结构，但同样可使用其它技术。

此外，对准装置200可用于将正畸托槽前体组对准成行并且将它们保持在固化液体中，如下文所说明。

图3示出根据本发明的一个实施方案的正畸托槽前体10。正畸托槽前体10定位在对准装置200中，如例如图2中所描述。因此，正畸托槽前体10以预定或已知的预期托槽狭槽的空间布置方式来布置。在示例中正畸托槽前体10具有对准结构14，该对准结构14在预期托槽狭槽的位置处与托槽主体12合并。该构造提供了待分开的对准结构14连同将托槽狭槽产生到正畸托槽前体10中，如下文更详细地描述。

图4示出在示例水中放置在液体300中的正畸托槽前体10。液体300可提供于托盘301中，该托盘301可定位并夹紧在机加工装置例如研磨或碾磨装置中。正畸托槽前体10借助于对准装置200放置到液体中至预定位置。因此，正畸托槽前体10以已知位置和取向定位在托盘301内。

图5示出保持在现已固化、具体地讲冷冻的液体300内的正畸托槽前体10。托盘301可以适于冷冻在其中的液体。另选地，托盘301可放置在单独冷却装置中用于冷冻液体300。因此，正畸托槽前体10以已知位置和取向保持在固化液体300内或在托盘301内。需注意的是，多个正畸托槽前体可以相同方式保持在固化液体中，其中预期狭槽布置成直线行。

切割器302例如研磨工具用于切断对准结构14的一部分。固化液体从而将正畸托槽前体10保持在抵抗任何切割力的适当位置中。

图6示出仍保持在固化液体300内的正畸托槽前体10。切割器303例如研磨工具用于产生或切割托槽狭槽13。从而对准结构14的其余部分与托槽主体12分开。在另一个示例中，可在不需对准结构的一部分的先前切割的情况下产生托槽主体13。

图7示出精整的正畸托槽10'，其中托槽狭槽13处于其最终形状。正畸托槽10'仍保持在固化液体300内。为了移除正畸托槽10'，可软化例如熔化液体300。本领域技术人员将认识到，正畸托槽10'在用于治疗患者之前仍要抛光、涂布、刻槽或以其他方式精修。

图8示出正畸托槽10'组20，因为它们可如在图3至图7中所描述获得。正畸托槽10'各自具有单独形状以与患者的特定牙齿表面匹配。然而，狭槽13优选精确地机加工成期望的尺寸和形状。