CN105266906A - 一种隐形矫治器的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隐形矫治器的制造方法，首先通过矫治目标以及所述原始牙颌三维模型，构建患者的原始牙颌三维模型，其次构建矫治过程中不同阶段的矫治牙颌模型，然后构建对应的三维打印模型，根据三维打印模型，利用医用聚乙烯分别打印出对应的隐形矫治器，最后将隐形矫治器抛光打磨后交付给患者使用。通过本发明，从而不需要经过实体目标模型而直接制造隐形矫治器，从而避免耗费了大量的光固化树脂材料，由此解决隐形矫治器的成本高，生产工艺繁琐的问题。

Description

一种隐形矫治器的制造方法

技术领域

本发明属于牙齿正畸领域，更具体地，涉及一种隐形矫治器的制造方法。

背景技术

无托槽隐形矫治器最先由美国AlignTech公司于1998年推出，之后由国内首都医科大学和北京时代天使公司引入国内市场，并自2006年开始在国内推广使用。与传统的固定托槽矫治技术既固定矫治或者牙箍相比，无托槽隐形矫治器更加安全，舒适，不会因为固定托槽而划破口腔组织。同时无托槽隐形矫治器在患者佩戴后不会影响口腔美观。患者可以自行取带，佩戴方便，椅旁操作时间短，并且无需频繁复诊，故隐形矫治器收到越来越多的患者以及正畸医生的欢迎。

目前的隐形矫治器的制造方法是先取得患者牙颌数据模型，通过软件模拟生成分步矫治数据模型，再用过三维打印或快速成型技术得到矫治过程中不同阶段的实体目标模型，最后用过真空热压的方法将正畸膜片压制为隐形矫治器经过切割打磨后交付给病人使用。该方法每一个矫正阶段都需要经历口腔数据模型——实体目标模型——隐形矫治器的繁琐步骤，同时三维打印过程中需要用到昂贵的光固化树脂，使得隐形矫治器的市场售价相对较高，难以在国内广泛推广。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种隐形矫治器的制造方法，其目的在于不通过实体目标模型而直接制造隐形矫治器，由此解决隐形矫治器的成本高，生产工艺繁琐的问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种隐形矫治器的制造方法，包括以下步骤：

(1)根据患者的矫治牙颌模型，构建对应的隐形矫治器的三维打印模型；

(2)根据所述三维打印模型，利用熔融沉积制造工艺，将医用聚乙烯在110℃～140℃的温度加热融化后，用打印喷头分层喷印制造出对应的隐形矫治器，同时对打印喷头施加0.1MPa～0.6MPa的压力，以免制备过程中产生气泡；

优选地，所述步骤(1)中的矫治牙颌模型的获得方式为：首先通过患者的原始牙颌数据，构建患者的原始牙颌三维模型；然后通过矫治目标以及所述原始牙颌三维模型，构建矫治过程中总共5个～80个阶段的矫治牙颌模型，且相邻阶段的所述矫治牙颌模型中，待矫治牙齿的最大位移量为0.25mm。

优选地，所述步骤(1)具体为，将三维打印模型的边缘线设置为从矫治牙颌模型的龈圆弧线偏离齿冠方向1mm～2mm的弧线，将所述三维打印模型的高度设置为0.5mm～1.5mm，同时使得所述三维打印模型与所述矫治牙颌模型从齿冠至边缘线完全贴合，从而构建出所述三维打印模型。

优选地，所述步骤(2)分层喷印中每层的厚度为0.01mm～0.25mm，使得三维打印的隐形矫治器具有更高的精度。

优选地，所述步骤(2)中的医用聚乙烯为低密度聚乙烯，其中包括总质量百分比为的70％～96％的乙烯单体以醋酸乙烯单体。由于低密度聚乙烯具有融点低，透明度高的特性，更适用于隐形矫治器的三维打印，以醋酸乙烯单体和乙烯单体为主要聚合组分，其生物兼容性好，稳定性更高。

作为进一步优选地，所述医用聚乙烯包括质量百分比为35％～50％的乙烯单体，35％～50％的醋酸乙烯单体，2％～8％的苯二甲酸乙二醇酯单体以及2％～8％的乙二醇单体；以苯二甲酸乙二醇酯作为增塑剂，以乙二醇作为表面活性剂，使医用聚乙烯能在适当的温度下软化，达到三维打印的要求，并在常温下固化，同时还稳定无毒，能适应在口腔中使用的需求。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，由于不通过实体目标模型直接制造隐形矫治器，能够取得下列有益效果：

1、与传统的隐形矫治器制作方法相比，本发明直接由三维打印生产隐形矫治器，无需实体目标模型，从而减少了光固化树脂等模型材料，不仅减化了生产步骤，并极大的降低了生产成本；

2、直接三维打印的隐形矫治器与正畸膜片压制成的隐形矫治器，减少切割加工的环节，不仅避免切割加工对材料带来的浪费，并进一步简化了生产加工步骤；

3、在现有技术中，隐形矫治器制备的过程中，需要用真空泵抽气保证正畸膜片与实体模型完全贴合，制备效果受到仪器影响，而本发明直接三维打印得到隐形矫治器，能保证隐形矫治器的三维打印模型与牙颌数据模型完全贴合，治疗效果更好。

4、由于三维打印模型的厚度可以自由设置，可以根据牙颌矫正不同阶段的需求打印出不同的隐形矫治器，自由度更高；

5、优选使用以乙烯单体，醋酸乙烯单体，苯二甲酸乙二醇酯单体以及乙二醇单体聚合的低密度聚乙烯作为三维打印的原料，不仅透明度高、无毒稳定，能满足隐形矫治器的使用需求，同时降低了材料的塑化温度以及增加了材料的表面活性，从而兼顾了三维打印的需求；

6、目前的隐形矫治器几乎完全包裹全部的牙齿，甚至包覆了部分牙龈，容易伤牙龈乳头，对其造成刺激，从而会诱导牙龈萎缩；而将三维打印模型的边缘线优选设置为沿矫治牙颌模型的龈圆弧线偏离向齿冠方向的1mm～2mm之内的一圈，由于隐形矫治器仍然覆盖了牙齿的腰圆线从而不会造成脱落，同时也不至于对牙龈产生刺激；

7、诊疗过程中，医师可以根据患者的病况对三维打印模型进行调整，从而使得隐形矫治器完全的按照医师的设计生产，从而减少患者矫治所需的阶段数，更加确切的实现医师的矫治方案，达到更好的治疗效果。

附图说明

图1是本发明隐形矫治器的制造方法流程图；

图2是本发明隐形矫治器示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明提供了一种隐形矫治器的制造方法，具体流程包括以下步骤，如图1所示：

(1)构建原始牙颌三维模型

用口内三维扫描仪获得患者的原始牙颌数据，或者预先取得患者的牙颌石膏原型，再通过三维扫描技术获得患者的原始牙颌数据；在该牙颌数据原型基础上通过CAD等三维设计软件，构建患者的原始牙颌三维模型。

(2)构建矫治牙颌模型

通过患者的矫治目标以及原始牙颌三维模型模型，牙医进行矫治方案的设计，然后根据矫治过程中5个～80个阶段(具体矫治阶段的数量根据患者的具体情况以及医师针对患者制定的矫治方案而定)的矫治目标，利用三维设计软件创建出对应的牙颌数据模型，其中每次待矫治牙齿每步矫治的最大位移量为0.25mm，以保证牙齿在矫治的同时不至于牙床松动，而由于不同牙齿所需的矫治量不同，每阶段不同牙齿的位移也会有所区别。目前，在用传统的金属托槽矫治器进行牙颌矫正时，通常最后一个阶段的保持器也是采用隐形矫治器制造，此时，则无需构建矫治牙颌模型，直接以原始牙颌三维模型作为矫治牙颌模型即可。

(3)构建隐形矫治器的三维打印模型

利用三维设计软件，将三维打印模型的边缘线设置为从矫治牙颌模型的龈圆弧线偏离齿冠方向1mm～2mm的弧线，将所述三维打印模型的高度设置为0.5mm～1.5mm，同时使得所述三维打印模型与所述矫治牙颌模型从齿冠至边缘线完全贴合，从而构建出完整的隐形矫治器的三维打印模型。三维打印模型的高度即为隐形矫治器的厚度，设计时一般根据需求设置来设置，厚度过薄会导致打印的矫治力不足而无法完美的实现矫治效果，而过厚则会直接影响咬合关系，因此一般选择0.8mm做为隐形矫治器的厚度，然而当隐形矫治器作为保持器使用时(即在矫治的最后一个阶段，需要较长时间的佩戴一个隐形矫治器以保持矫治效果)，可以将隐形矫治器的厚度设置为1.2mm～1.5mm，保证在长期使用过程中不致于破裂损坏；另外生成的三维隐形矫治器数据模型必须与牙颌数据模型完全贴合，从而保证足够的佩戴时的附着力，而不会在佩戴过程中脱落；还可以根据按照牙医和患者的要求对矫治器数据模型边缘和细节上的修改和调整(例如，根据患者牙周当时的情况和牙龈的健康度，适当的减少隐形矫治器的贴合度以及每个隐形矫治器所提供的矫治量，或者对三维打印模型的边缘线进行调整，在保证矫治器不脱落的同时，使得患者佩戴更加舒适)；

通常隐形矫治器的边缘线会沿龈圆弧线距离1mm～2mm左右设计，其原因在于，如果离龈圆弧线过近则会刺激牙龈或者损伤牙龈，如果距离过远则会使其贴合度下降，从而使牙套容易脱落，从而减低矫治力，降低矫治效果)，更加贴合患者的牙齿，同时不会对牙周，牙龈以及牙龈乳头造成刺激，在提供更精确有效的矫治同时降低副作用以及患者的痛苦和风险。

(4)打印隐形矫治器

将隐形矫治器的三维打印模型输入专用的3D打印机(如用FDM类三维打印机)中，根据所述三维打印模型，将医用聚乙烯在110℃～140℃的温度加热融化后，用打印喷头分层喷印，每层喷印的厚度为0.01mm～0.25mm，从而逐层制造出对应的隐形矫治器，如图2所示；同时对打印喷头施加0.1MPa～0.6MPa的压力，使得空气膨胀，而从医用聚乙烯材料中排出，以免打印生成的隐形矫治器残留气泡，从而影响其使用寿命、美观性以及矫治力；在110℃～140℃能溶解的热塑性医用低密度聚乙烯材料都可作为隐形矫治器的三维打印材料使用，例如以2wt％～8wt％的苯二甲酸乙二醇酯单体，2wt％～8wt％的乙二醇单体，35wt％～50wt％的醋酸乙烯单体以及35wt％～50wt％的乙烯单体聚合而成的医用聚乙烯材料；其中，醋酸乙烯以及乙烯作为其主要成分，主要利用了其稳定无毒、生物兼容性好、机械性能好以及透明的特性，适用于隐形矫治器，而苯二甲酸乙二醇酯添加在其中，作为塑化剂，能降低医用聚乙烯的软化温度，使其在110℃～140℃温度下能融化成为适于三维打印的材料，乙二醇在材料中主要作为表面活性剂使用，使得在三维打印时，材料的分散性能更好，制造出的隐形矫治器的结构更加均匀。通过材料的合理优化，可以使得其不仅满足人体口腔长期使用的需求，还能满足三维打印的需求。

(5)抛光打磨

将所述隐形矫治器抛光打磨，使得所述隐形矫治器的表面粗糙度≤0.1，然后包装交付患者按照医嘱使用。

按照本发明方法，可以一次打印出所有矫治器，交付给患者让患者按阶段佩戴使用，直至矫正完成，也可以一次打印出部分矫治器，待用完前一个至几个阶段的隐形矫治器后，再复诊，根据患者的复诊和反馈情况对后面阶段的矫治器三维打印模型进行细节上的调整(例如，对于实际矫治未达到矫治目标的患者减少牙齿的位移量，或者增加矫治的阶段数)，再打印后面部分的隐形矫治器。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种隐形矫治器的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)根据患者的矫治牙颌模型，构建对应的隐形矫治器的三维打印模型；

(2)根据所述三维打印模型，利用熔融沉积制造工艺，将医用聚乙烯在110℃～140℃的温度加热融化后，用打印喷头分层喷印制造出对应的隐形矫治器，同时对打印喷头施加0.1MPa～0.6MPa的压力，以免制备过程中产生气泡；

(3)将所述隐形矫治器抛光打磨，使得所述隐形矫治器的表面粗糙度≤0.1。

2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述步骤(1)中的矫治牙颌模型的获得方式为：首先通过患者的原始牙颌数据，构建患者的原始牙颌三维模型；然后通过矫治目标以及所述原始牙颌三维模型，构建矫治过程中总共5个～80个阶段的矫治牙颌模型，且相邻阶段的所述矫治牙颌模型中，待矫治牙齿的最大位移量为0.25mm。

3.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述步骤(1)具体为，将三维打印模型的边缘线设置为从矫治牙颌模型的龈圆弧线偏离齿冠方向1mm～2mm的弧线，将所述三维打印模型的高度设置为0.5mm～1.5mm，同时使得所述三维打印模型与所述矫治牙颌模型从齿冠至边缘线完全贴合，从而构建出所述三维打印模型。

4.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述步骤(2)分层喷印中每层的厚度为0.01mm～0.25mm。

5.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述步骤(2)中的医用聚乙烯为低密度聚乙烯，其中包括总质量百分比为的70％～96％的乙烯单体以醋酸乙烯单体。

6.如权利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述医用聚乙烯包括质量百分比为35％～50％的乙烯单体，35％～50％的醋酸乙烯单体，2％～8％的苯二甲酸乙二醇酯单体以及2％～8％的乙二醇单体。