專(zhuān)利名稱(chēng)：用于制造牙齒定位矯正器的引導(dǎo)裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體涉及畸齒矯正和牙科用設(shè)備以及用于制造它們的系統(tǒng) 和方法。更具體地，本發(fā)明涉及用于制造牙齒定位矯正器的引導(dǎo)裝置、 系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
畸齒矯正治療包括為了美觀和改進(jìn)牙齒功能而再定位未對(duì)齊的牙 齒以及改善咬合結(jié)構(gòu)。通過(guò)長(zhǎng)期向牙齒施加受控制的力來(lái)完成再定位 牙齒。傳統(tǒng)上，通過(guò)佩戴通常被稱(chēng)為"牙套"的裝置來(lái)完成再定位。
牙套包括多種矯正器，例如托架、帶環(huán)、弓絲、結(jié)扎絲以及o-環(huán)。使
用適當(dāng)?shù)牟牧侠缪揽普澈蟿?，將托架和帶環(huán)粘結(jié)到患者的牙齒上。 一旦設(shè)置了粘合劑，利用在托架中的槽將弓絲附著到托架。弓絲將托 架鏈接到一起，并且在托架上施加力以隨著時(shí)間移動(dòng)牙齒。通常使用
絞合的線或彈性0環(huán)來(lái)增強(qiáng)弓絲到托架的附著。在畸齒矯正術(shù)的領(lǐng)域 中，弓絲到托架的附著被已知為"結(jié)扎"，并且在該手術(shù)中使用的線 被稱(chēng)為"結(jié)扎絲"。彈性O(shè)環(huán)被稱(chēng)為"結(jié)扎環(huán)(tie)"。
在弓絲就位之后，需要定期地看正牙醫(yī)生，期間調(diào)整病人的牙套。 該調(diào)整包括安裝和彎曲具有不同的力引發(fā)(force-inducing)特性的不同 弓絲并且替換或拉緊現(xiàn)有的弓絲。在牙齒正畸預(yù)約(appointment)期 間，病人可能需要佩戴輔助矯正器，例如彈力帶或頭箍(headgear)， 以提供額外的或口外的力。
雖然傳統(tǒng)的牙套是有效的，但是它們經(jīng)常是需要去正牙醫(yī)生的辦 公室多次的冗長(zhǎng)且耗時(shí)的手術(shù)。此外，從病人的角度來(lái)看，它們難看 而且不舒服。此外，連續(xù)網(wǎng)絡(luò)連接托架的弓絲和結(jié)扎絲使得在牙齒之間刷洗、牙線清潔以及其他口腔衛(wèi)生程序變得復(fù)雜困難，可能導(dǎo)致牙 齦炎、釉質(zhì)脫鈣和/或腐壞的惡化。因此，需要替換的牙齒正畸治療。 特別地，期望使用病人在日常衛(wèi)生程序中、在參與體育運(yùn)動(dòng)時(shí)或?yàn)榱?美觀可以移除的矯正器。
特別有希望的方式依賴(lài)于使用用于重新對(duì)齊牙齒的彈性定位矯正 器。該矯正器包括彈性材料的薄殼，該薄殼大體符合病人的牙齒但是 稍微與初始牙齒結(jié)構(gòu)不對(duì)齊。在牙齒上放置彈性定位器在特定位置中 施加受控制的力，以逐漸地將牙齒移動(dòng)到新的結(jié)構(gòu)中。利用包括新結(jié) 構(gòu)的連貫的矯正器重復(fù)這個(gè)過(guò)程，通過(guò)一系列中間結(jié)構(gòu)將牙齒移動(dòng)到 最終期望的結(jié)構(gòu)。在轉(zhuǎn)讓給本申請(qǐng)的受讓人的很多專(zhuān)利中描述了利用 這種矯正器移動(dòng)牙齒的方法和設(shè)備，這些專(zhuān)利例如美國(guó)專(zhuān)利NO:
5,975,893 6,299,440 6,390,812 6,450,807 6，488，499 6,572,372 6,626,666 6,685,470 6,726,478 6,786,721
6,183,248;
6,309,215;
D457，638S
6,454,565
6,497,574
6,582,227
6,629,840
6,688,886
6,729,876
6,210,162; 6,318,994; 6,394,801; 6,457,972; 6,499,997; 6,582,229; 6,633,789; 6,699,037; 6,761,560;
6，217，325
6,371,761
6,398,548
6,463,344
6,514,074
6,602,070
6，665，570
6,705,861
6,767,208
6，227，851 6，386，864 6,楊，292 6,471,511 6，524，101 6，607，382 6,682,346 6，705，863 6,783,360
6，790，035; 6,802,713; 6,814,574;以及6,830,450
6，227，850 6,386,878 6,409,504 6,485,298 6，554，611 6,621,491 6,685,469 6,722,880 6,783,604 所有這些專(zhuān)
利都通過(guò)參考包括在這里并在下面被稱(chēng)為"包括的參考文獻(xiàn)"。
在包括的參考文獻(xiàn)中更全面描述的一種用于制造牙齒定位矯正器 的方法包括取得病人牙齒的印模；掃描該印模以提供表示處于其治 療前位置的牙齒的初始數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)；處理該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)以提供表示用于移 動(dòng)牙齒的治療位置的中間和最終數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)集；使用該數(shù)據(jù)集來(lái)創(chuàng)建矯 正器的陽(yáng)模；并且制造矯正器作為陽(yáng)模的陰模。該方法的變體可以包 括直接掃描病人的牙齒；創(chuàng)建牙齒的實(shí)體模型并掃描該實(shí)體模型；
7處理該實(shí)體模型，以及在所包括的參考文獻(xiàn)中示出的很多其他變體。
在一些技術(shù)中，使用諸如立體光刻(stereoHthography)的快速成型法 來(lái)創(chuàng)建陽(yáng)模。然后，通過(guò)在模上熱成型或以另外方式成型塑料并分離 和修整塑料以制造矯正器。雖然，這樣的制造方法很好地工作，并且 經(jīng)常對(duì)于制造牙齒移動(dòng)矯正器是最佳的，但仍在不斷尋找效率更高、 更便宜、需要更少材料或人工投入等的替換制造方法。
一種用于制造牙齒移動(dòng)矯正器的替換方法包括首先形成病人的上 牙或下牙的物理的三維模型。然后，例如通過(guò)切割將這些牙齒的一顆 或多顆從模型中分離出來(lái)，并移動(dòng)到模型上的期望中間或最終位置。 然后，將移動(dòng)后的單顆牙齒或多顆牙齒固定到模型中的它/它們的新位 置上，并且將塑料或類(lèi)似材料形成在具有移動(dòng)后的牙齒的模型上。形 成的塑料然后被修整和從模型移除以制造矯正器。然后，可以將一顆 或多顆牙齒從模型再次分離，移動(dòng)到新的位置并固定，并且可以在模 型上形成第二矯正器?？梢灾貜?fù)這個(gè)過(guò)程以形成所需數(shù)量的矯正器或 上下矯正器組。在替換的版本中，可以將模型處理為第一結(jié)構(gòu)，可以 制造該模型的拷貝，并且可以從該拷貝制造矯正器?？梢詫⒃寄Ｐ?移動(dòng)到第二結(jié)構(gòu)、制造拷貝以及制造第二個(gè)矯正器，如此這般。該方 法的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以使用諸如牙科石膏這樣的便宜的材料，來(lái)形成病 人牙齒的模型(或多個(gè)模型)，并且這樣的材料和過(guò)程將典型地比諸 如立體光刻的某些快速成型過(guò)程便宜，其為要制造的每個(gè)矯正器生產(chǎn) 硬樹(shù)脂的單獨(dú)的陽(yáng)模。然而，這種人工處理實(shí)體模型的方法具有固有 的缺點(diǎn)利用手或利用近似將從模型分離的牙齒放置在它們?cè)谀Ｐ蜕?br> 的新位置處。這些處理需要大量的技能和經(jīng)驗(yàn)，這可以導(dǎo)致對(duì)于病人 的非最優(yōu)的結(jié)果，并且還使得矯正器的批量生產(chǎn)即使不是不可能的那 也是相當(dāng)困難的。
因此，需要開(kāi)發(fā)用于處理物理牙齒模型和用于制造牙齒移動(dòng)矯正 器的替換方法、系統(tǒng)和設(shè)備。這些方法、系統(tǒng)和設(shè)備將理想地提供模 型處理和由此在矯正器生產(chǎn)中的精確性。這些方法、系統(tǒng)和設(shè)備還將理想地以比當(dāng)前可用的更精確方法更低的成本提供矯正器制造。例如， 這些方法、系統(tǒng)和設(shè)備可以需要更少的材料或人力投入。本發(fā)明將滿 足這些目標(biāo)的至少一些。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個(gè)方面，用于處理病人牙齒的三維模型以制造一個(gè) 或多個(gè)牙齒定位矯正器的方法包括形成病人牙齒的至少一個(gè)三維模 型；獲得表示該三維模型的至少一部分的初始數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)集；處理從該 初始數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)集得到的數(shù)字模型，以將至少一顆牙齒從初始位置移動(dòng) 到第一中間位置；從具有處于第一中間位置的該至少一顆牙齒的數(shù)字 模型形成第一引導(dǎo)件；將該至少一顆牙齒從該三維模型分離；將該至 少一顆牙齒放置在第一引導(dǎo)件中第一中間位置中；以及將該至少一顆 牙齒固定到三維模型中第一中間位置中。
在多個(gè)實(shí)施例中，病人牙齒的三維模型可以包括病人的上牙和下 壓的模型、咬合記錄模型或它們的一些組合。在一些實(shí)施例中，形成 三維模型包括取得病人的上牙、下牙或兩者的至少一個(gè)印模；將材 料淀積到印模中；允許材料硬化以形成三維模型；以及從印模中移除 該三維模型。例如，淀積材料可以包括將石膏、石(stone)、塑料或 聚合材料淀積到印模中。
在一些實(shí)施例中，獲得初始數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)集包括掃描三維模型、病 人的牙齒和/或病人牙齒的印模，以產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)數(shù)字掃描。替換地， 可以通過(guò)接收來(lái)自第三方源的一個(gè)或多個(gè)數(shù)字掃描。在任何情況下， 可以使用掃描器來(lái)獲得數(shù)字掃描(多個(gè)數(shù)字掃描)，該掃描器例如但 是不局限于計(jì)算機(jī)X線斷層攝影、磁共振成像、X射線、激光、結(jié)構(gòu) 光、光譜光(spectral light)或破壞性的掃描器。
可選地，處理數(shù)字模型可以包括將多顆牙齒從初始位置移動(dòng)到第 一中間位置。還可選地，該方法可以包括在數(shù)字模型上整形至少一顆
9牙齒以便利牙齒的再定位。
形成第一引導(dǎo)件可以包括使用計(jì)算機(jī)基于處理的數(shù)字模型來(lái)指 引制造機(jī)器形成該引導(dǎo)件。例如，使用計(jì)算機(jī)來(lái)指引制造機(jī)器可以包 括指引銑床在一塊材料中銑出多個(gè)凹部，形成每個(gè)凹部以接收三維 模型的牙齒的至少一部分。替換地，使用計(jì)算機(jī)來(lái)指引制造機(jī)器可以 包括指引快速成型機(jī)器來(lái)從材料構(gòu)建引導(dǎo)件，該引導(dǎo)件具有多個(gè)凹 處，形成每個(gè)凹處以接收三維模型的牙齒的至少一部分。這些快速成
型機(jī)器的例子包括例如立體光刻、層壓對(duì)象制造(laminated object manufacturing )和熔融沉積建模機(jī)器。
在一些實(shí)施例中，分離、放置和固定步驟的至少一個(gè)是通過(guò)機(jī)器 人或其他自動(dòng)化機(jī)器來(lái)執(zhí)行的。這些實(shí)施例可選地還可以包括這些步
驟在形成步驟之后在三維模型上放置至少一個(gè)參考夾具(jig)，以 及使用該夾具作為參考，將三維模型可移除地附著到自動(dòng)切割機(jī)器上。 然后，該切割機(jī)器執(zhí)行分離步驟。在這些實(shí)施例中的另一可選步驟包 括使用該夾具作為參考，將三維模型可移除地附著到自動(dòng)牙齒放置 機(jī)器上。該牙齒放置機(jī)器然后執(zhí)行放置步驟。
將分離后的牙齒(或多顆牙齒)固定回三維模型上可以利用許多 不同方式以及利用許多不同物質(zhì)來(lái)獲得，這些物質(zhì)例如但是不局限于
蠟、粘合劑、樹(shù)脂、硅酮或石質(zhì)化合物(stone compound)。在很多實(shí) 施例中，分離多顆牙齒，并使用引導(dǎo)件將該多顆牙齒移動(dòng)到新的位置。 在這些實(shí)施例中，該方法可以進(jìn)一步包括標(biāo)簽從三維模型分離的多顆 牙齒，以指示它們應(yīng)該被放置在引導(dǎo)件中的位置。典型地，這些方法 將進(jìn)一步包括標(biāo)記引導(dǎo)件以將每個(gè)被標(biāo)簽的牙齒與引導(dǎo)件中的對(duì)應(yīng)位 置匹配?？蛇x地，該方法還可以包括減少?gòu)娜S模型分離的至少一顆 牙齒的尺寸以便利牙齒的再定位。另一可選步驟包括將一個(gè)或多個(gè) 凹槽或其他表面標(biāo)記放置在至少一個(gè)分離的牙齒上，以便將牙齒固定 回三維模型上。該方法可以進(jìn)一步包括在三維模型上放置一個(gè)或多個(gè)額外的凹槽或其他表面標(biāo)記以進(jìn)一步便利固定步驟。
在一些實(shí)施例中，該方法還包括從引導(dǎo)件移除三維模型，該三維 模型具有在第一中間位置中固定于其的至少一個(gè)牙齒，以及包括在該 三維模型上形成第一牙齒定位矯正器?？蛇x地，該方法可以進(jìn)一步包 括在移除步驟之后，從三維模型形成第一中間模型，而第一牙齒定 位矯正器形成在該第一中間模型上。在任何一種情況下，該方法可以 包括通過(guò)在三維模型或第一中間模型上熱成形塑料，形成第一牙齒 定位矯正器。替換地可以使用用于在模型上制造矯正器的其他矯正器 制造技術(shù)。
在一些實(shí)施例中，該方法還包括處理數(shù)字模型以將至少一顆牙 齒從第一中間位置移動(dòng)到第二中間位置；從該至少一顆牙齒處于第二 中間位置中的數(shù)字模型形成第二引導(dǎo)件；從三維模型分離該至少一顆 牙齒；將該至少一顆牙齒在第二中間位置放置在引導(dǎo)件中；以及將該 至少一顆牙齒在第二中間位置固定到三維模型。然后，該方法還可以 進(jìn)一步包括在第一固定步驟之后，在該三維模型上形成第一牙齒定 位矯正器?？蛇x地，該方法可以進(jìn)一步包括在第一固定步驟之后， 從三維模型形成第一中間模型；以及在第二固定步驟之后，從三維模 型形成第二中間模型。然后，該方法可以包括在第一和第二中間模型 上形成第一和第二牙齒定位矯正器。
在多個(gè)實(shí)施例中，上述的步驟可以根據(jù)期望重復(fù)多次，來(lái)生產(chǎn)三 個(gè)、四個(gè)、五個(gè)、三十個(gè)或所需數(shù)量的引導(dǎo)件和矯正器，來(lái)以期望方 式移動(dòng)病人的牙齒。在一些實(shí)施例中，在一系列引導(dǎo)件或矯正器中的 每個(gè)引導(dǎo)件或矯正器移動(dòng)與其他引導(dǎo)件或矯正器相同的牙齒，并且逐 引導(dǎo)件或逐矯正器漸增地移動(dòng)牙齒。在另一實(shí)施例中，每個(gè)引導(dǎo)件或 矯正器可以移動(dòng)與由其他引導(dǎo)件或矯正器所移動(dòng)的牙齒/多顆牙齒不同 的牙齒或牙齒組。并且在又一其他實(shí)施例中，引導(dǎo)件和矯正器可以利 用組合方式來(lái)移動(dòng)牙齒。例如，第一引導(dǎo)件和第一矯正器可以將第一牙齒從初始位置移動(dòng)到新的位置。然后，可以使用第二引導(dǎo)件和第二 矯正器來(lái)將第二牙齒從初始位置移動(dòng)到新的位置。接著，可以使用第 三引導(dǎo)件和第三矯正器來(lái)將第三牙齒從初始位置移動(dòng)到新的位置，并 且也可以使用它們來(lái)將第一和第二牙齒移動(dòng)到新位置?？梢岳帽景l(fā) 明的引導(dǎo)件和矯正器來(lái)獲得任何期望的組合。
在本發(fā)明的另一方面，用于制造再定位病人的牙齒的牙齒定位矯 正器的方法包括從病人牙齒的數(shù)字模型形成第一引導(dǎo)件；從病人牙 齒的三維模型分離至少一顆牙齒；將該至少一顆牙齒放置在第一引導(dǎo) 件中，其中第一引導(dǎo)件相對(duì)于三維模型的剩余部分將該至少一顆牙齒 從初始位置再定位到第一位置；將該至少一顆牙齒固定到三維模型第 一中間位置中；并且在具有在第一位置中的該至少一顆牙齒的三維模 型上形成第一牙齒定位矯正器。上述的任何步驟、特征或變化可以被 應(yīng)用于制造牙齒定位矯正器的該方法中。此外，在多個(gè)實(shí)施例中，該 方法可以被根據(jù)期望重復(fù)多次，以提供多個(gè)引導(dǎo)件和矯正器。
在本發(fā)明的另一方面，用于制造引導(dǎo)件以在病人牙齒的三維模型 上定位一顆或多顆牙齒的方法包括形成病人牙齒的至少一個(gè)三維模 型；獲得表示該三維模型的至少一部分的初始數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)集；處理從該 初始數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)集得到的數(shù)字模型以將至少一顆牙齒從初始位置移動(dòng)到 第一位置；以及從該數(shù)字模型形成第一引導(dǎo)件，其中第一引導(dǎo)件被配 置來(lái)接收該至少一顆移動(dòng)的牙齒以及三維模型的至少一顆其他牙齒， 以便相對(duì)于三維模型將該至少一顆牙齒再定位到第一位置。再次說(shuō)明， 上述的任何步驟、特征或變化可以被應(yīng)用于該方法以制造引導(dǎo)件，以 及這些步驟可以被重復(fù)以提供期望數(shù)量的引導(dǎo)件。
在本發(fā)明的另一方面，用于制造多個(gè)牙齒定位矯正器以再定位病 人牙齒的方法包括基于從病人牙齒得到的一系列數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)集，提供 一系列引導(dǎo)件形成牙齒模型；從引導(dǎo)件形成模型形成一系列引導(dǎo)件； 從病人牙齒的三維模型分離至少一顆牙齒；將該至少一顆牙齒放置在引導(dǎo)件組的第一引導(dǎo)件中，其中第一引導(dǎo)件相對(duì)于三維模型的剩余部 分將該至少一顆牙齒從初始位置再定位到第一位置；將該至少一顆牙 齒固定到三維模型第一中間位置中；在第一位置中具有該至少一顆牙 齒的三維模型上形成第一牙齒定位矯正器；以及將該分離、放置、固 定和形成步驟重復(fù)期望的次數(shù)來(lái)提供多個(gè)矯正器。根據(jù)本方法的上述 任何特征或變化可以被應(yīng)用在多個(gè)實(shí)施例中。
在本發(fā)明的又一方面，用于處理病人牙齒的三維模型以制造一個(gè) 或多個(gè)牙齒定位矯正器的設(shè)備包括引導(dǎo)件，由計(jì)算機(jī)指引的制造機(jī) 器制造，并具有多個(gè)凹部，每個(gè)凹部成形為接收模型的牙齒的至少一 部分。至少一個(gè)凹部被成形為將從模型分離的牙齒從初始位置再定位 到第一位置，并且根據(jù)來(lái)自被處理的病人牙齒的數(shù)字模型的指令，來(lái) 成形所述的被成形為再定位牙齒的至少一個(gè)凹部。
在一些實(shí)施例中，引導(dǎo)件包括表示病人上牙的咬合模式的三維咬 合模式引導(dǎo)件。替換地，引導(dǎo)件可以包括表示病人下牙的咬合模式或 上牙和下牙兩者的咬合模式的三維咬合模式引導(dǎo)件。在替換的實(shí)施例 中，該引導(dǎo)件包括表面模式，該表面模式成形以接收該至少一顆牙齒 以及三維模型的至少一顆另外牙齒的一個(gè)或多個(gè)表面。例如，該引導(dǎo) 件可以包括成形為接收牙齒的臉面的(facial surface)臉面模式、成 形為接收牙齒的頰面的頰面模式、成形為接收牙齒的舌面的舌面模式 等。
在多個(gè)實(shí)施例中，引導(dǎo)件可以由任何適當(dāng)?shù)牟牧蠘?gòu)成，諸如但是 不局限于塑料、聚合物、金屬、石膏、蠟或紙。在一些實(shí)施例中，從 固體材料塊銑出引導(dǎo)件，而在其他實(shí)施例中，利用多層材料構(gòu)建引導(dǎo) 件。經(jīng)常地，在引導(dǎo)件上的多個(gè)凹部被成形以將多顆牙齒再定位在三 維模型上，每個(gè)凹部被配置來(lái)再定位一顆牙齒?？蛇x地，引導(dǎo)件還可 以包括與三維模型的至少一顆牙齒上的至少一個(gè)參考標(biāo)記對(duì)應(yīng)的至少 一個(gè)參考標(biāo)記，該參考標(biāo)記允許用戶(hù)確定該至少一顆牙齒應(yīng)該放置在
13引導(dǎo)件的什么地方。引導(dǎo)件還可以包括至少一個(gè)參考標(biāo)簽，用于允許 用戶(hù)確定相對(duì)于一系列引導(dǎo)件的其他引導(dǎo)件應(yīng)當(dāng)將引導(dǎo)件放置在哪個(gè) 位置處。在一些實(shí)施例中，引導(dǎo)件被配置為以允許在三維模型上形成 牙齒定位矯正器的方式來(lái)再定位該至少一顆牙齒。
在本發(fā)明的其他方面，用于處理病人牙齒的三維模型以制造一個(gè) 或多個(gè)牙齒定位矯正器的系統(tǒng)包括第一引導(dǎo)件，具有多個(gè)凹部以接 收模型的牙齒，其中，至少一個(gè)凹部被配置為將模型的牙齒從初始位 置再定位到第一位置；以及至少第二引導(dǎo)件，具有多個(gè)凹部以接收模 型的牙齒，其中，至少一個(gè)凹部被配置為將模型的牙齒從第一位置再 定位到第二位置。利用計(jì)算機(jī)指引的制造機(jī)器來(lái)制造引導(dǎo)件，并且被 成形來(lái)再定位牙齒的每個(gè)引導(dǎo)件的至少一個(gè)凹部是根據(jù)來(lái)自被處理的 病人牙齒的數(shù)字模型的指令而成形的。系統(tǒng)的每個(gè)引導(dǎo)件可以具有上 述的任何特征，并且可以使用任何上述方法來(lái)制造。系統(tǒng)可以包括兩 到三十個(gè)中任何數(shù)量或者甚至多于三十個(gè)的引導(dǎo)件或多組引導(dǎo)件，用 于制造任何數(shù)量的矯正器或多組矯正器。
在本發(fā)明的另一方面，處理病人牙齒的三維模型以制造一個(gè)或多 個(gè)牙齒定位矯正器的系統(tǒng)包括第一引導(dǎo)件，具有多個(gè)凹部以接收模 型的牙齒，其中，至少一個(gè)凹部被配置為將模型的第一牙齒從初始位 置再定位到新的位置；以及至少第二引導(dǎo)件，具有多個(gè)凹部以接收模 型的牙齒，其中，至少一個(gè)凹部被配置為將模型的第二牙齒從初始位 置再定位到新的位置。利用計(jì)算機(jī)指引的制造機(jī)器來(lái)制造引導(dǎo)件，并 且被成形來(lái)再定位牙齒的每個(gè)引導(dǎo)件的至少一個(gè)凹部是根據(jù)來(lái)自被處 理的病人牙齒的數(shù)字模型的指令而成形的。如同上述的系統(tǒng)，本系統(tǒng) 可以包括兩個(gè)到三十個(gè)中任何數(shù)量或者甚至多于三十個(gè)的引導(dǎo)件或多 組引導(dǎo)件，用于制造任何數(shù)量的矯正器或多組矯正器。
在本發(fā)明的另一方面，用于制造牙齒定位矯正器的系統(tǒng)包括病 人牙齒的至少一個(gè)三維模型，每個(gè)模型的至少一顆牙齒從該模型分離；
14第一引導(dǎo)件，具有多個(gè)凹部以接收模型的牙齒，其中，至少一個(gè)凹部 被配置為將模型的至少一個(gè)分離的牙齒從初始位置再定位到第一位 置；至少第二引導(dǎo)件，具有多個(gè)凹部以接收模型的牙齒，其中，至少 一個(gè)凹部被配置為將分離的牙齒從第一位置再定位到第二位置；以及 材料，該材料用于當(dāng)分離的牙齒處于第一位置時(shí)在三維模型上形成第 一牙齒定位矯正器，以及當(dāng)分離的牙齒處于第二位置時(shí)在三維模型上 形成至少第二牙齒定位矯正器。利用計(jì)算機(jī)指引的制造機(jī)器來(lái)制造引 導(dǎo)件，以及其中，成形來(lái)再定位牙齒的至少一個(gè)凹部是根據(jù)來(lái)自被處 理的病人牙齒的數(shù)字模型的指令而成形的。
可選地，該系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括機(jī)器人或其他自動(dòng)化機(jī)器，用于-從三維模型分離牙齒；將牙齒放置在引導(dǎo)件中；將牙齒固定到三維模 型；修整矯正器和/或從模型移除矯正器。
在本發(fā)明的又一方面，用于制造牙齒定位矯正器的系統(tǒng)可以包括 病人牙齒的至少一個(gè)三維模型，每個(gè)模型的至少一顆牙齒從該模型分 離；第一引導(dǎo)件，具有多個(gè)凹部以接收模型的牙齒，其中，至少一個(gè) 凹部被配置為將模型的至少第一分離的牙齒從初始位置再定位到新位 置；至少第二引導(dǎo)件，具有多個(gè)凹部以接收模型的牙齒，其中，至少 一個(gè)凹部被配置為將模型的至少第二分離的牙齒從初始位置再定位到 新位置；以及材料，該材料用于當(dāng)?shù)谝环蛛x的牙齒處于其新位置上時(shí) 在三維模型上形成第一牙齒定位矯正器，以及用于當(dāng)?shù)诙蛛x的牙齒 處于其新位置上時(shí)在三維模型上形成至少第二牙齒定位矯正器。此外， 利用計(jì)算機(jī)引導(dǎo)的制造機(jī)器來(lái)制造引導(dǎo)件，并且成形來(lái)再定位牙齒的 每個(gè)引導(dǎo)件的至少一個(gè)凹部是根據(jù)來(lái)自被處理的病人牙齒的數(shù)字模型 的指令而成形的。
在下面參考附圖更詳細(xì)地描述了本發(fā)明的另外方面和實(shí)施例。


圖1A示出病人的顎并提供牙齒如何移動(dòng)的大體指示。
圖1B示出來(lái)自圖1A的單顆牙齒，并定義如何確定牙齒移動(dòng)距離。
圖1C示出圖1A的顎連同牙齒定位矯正器。
圖2是示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于制造一個(gè)或多個(gè)牙齒定
位矯正器的方法的框圖。
圖2A是示出根據(jù)本發(fā)明替換實(shí)施例的用于制造一個(gè)或多個(gè)牙齒 定位矯正器的方法的框圖。
圖3A-3E是示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于使用引導(dǎo)件來(lái)處理 牙齒模型的方法的圖示。
圖4A-4C是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于在牙齒模型上定位牙齒 的一系列引導(dǎo)件的俯視圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于在牙齒模型上定位牙齒的俯 視圖。
具體實(shí)施例方式
提供了用于處理牙齒的物理模型，以及典型地為了制造一個(gè)或多 個(gè)牙齒定位矯正器的方法、設(shè)備和系統(tǒng)。詞"物理"意圖與牙齒的計(jì) 算機(jī)模型區(qū)分開(kāi)，雖然本方法的很多實(shí)施例包括提供和處理計(jì)算機(jī)牙 齒模型和物理牙齒模型。下述的方法、設(shè)備和系統(tǒng)提供用于處理物理 牙齒模型以制造牙齒移動(dòng)矯正器的技術(shù)，該技術(shù)可以提供許多益處。
現(xiàn)在參考圖1A，典型的顎88包括16顆牙齒，可以使用一個(gè)或多 個(gè)牙齒移動(dòng)矯正器將這些牙齒中的至少一些從初始牙齒排列移動(dòng)到最 終牙齒排列。為了理解牙齒是如何移動(dòng)的，通過(guò)牙齒102中的一顆繪 出任意中心線(CL)。參考該中心線(CL)，可以在由軸104、 106 和108 (其中104是中心線)表示的正交方向上移動(dòng)牙齒。中心線可以 如箭頭110和112所示分別繞著軸108旋轉(zhuǎn)(牙根成角(root angulation)) 以及繞著軸104旋轉(zhuǎn)(扭矩)。另外，牙齒可以繞著中心線轉(zhuǎn)動(dòng)。因 此，可以進(jìn)行牙齒的所有可能的自由形式移動(dòng)(free-form motion)。
16102上的任何點(diǎn)P的最大線性平移來(lái)
定義任何牙齒移動(dòng)的幅度。當(dāng)該牙齒在圖1A所定義的任何正交方向或
旋轉(zhuǎn)方向上移動(dòng)時(shí)，每個(gè)點(diǎn)Pi將經(jīng)受累積的平移。也就是說(shuō)，雖然點(diǎn) 通常沿著非線性路徑，但是在治療期間任何兩次確定時(shí)在牙齒中的任
何點(diǎn)之間具有直線距離。因此，任意點(diǎn)P,可能實(shí)際上經(jīng)受如箭頭d,表 示的真正的側(cè)向平移，而第二任意點(diǎn)P2可能沿著弓形路徑移動(dòng)并導(dǎo)致 了最終平移d2。在很多情況下，在任何特定牙齒中的點(diǎn)Pi的最大允許 移動(dòng)被定義為在任何治療步驟中經(jīng)受對(duì)于該牙齒來(lái)說(shuō)最大移動(dòng)的該牙 齒上的該點(diǎn)P,的最大線性平移。
現(xiàn)在參考圖1C， 一種用于漸進(jìn)地(incrementally)再定位病人下 額中的牙齒的工具包括清潔的、塑性的牙齒移動(dòng)(或"牙齒定位") 矯正器111。在包括的參考文獻(xiàn)中更詳細(xì)地描述了該矯正器的例子。矯 正器111典型地包括聚合物殼，該聚合物殼具有腔，該腔成形為接收 牙齒并將牙齒從一個(gè)牙齒排列彈性地再定位到另一牙齒排列。該聚合 物殼111典型地配合在上顎或下顎上存在的所有牙齒上。經(jīng)常，僅僅 再定位一些牙齒，同時(shí)其他牙齒將提供基部或錨定區(qū)域，用于當(dāng)再定 位矯正器111相對(duì)于要被再定位的牙齒或多顆牙齒施加彈性再定位力 時(shí)，將該再定位矯正器111保持在適當(dāng)?shù)奈恢?。在?fù)雜情況下，在治 療期間，在某些時(shí)候?qū)押芏嘌例X或大部分牙齒再定位。在這樣的情 況下，被移動(dòng)的牙齒也可以起到用于保持再定位矯正器的基部或錨定 區(qū)域的作用。在一些情況下，牙齦和paktte也起到錨定區(qū)域的作用， 從而允許所有牙齒或近乎所有牙齒被同時(shí)再定位。
圖1C的聚合物矯正器111優(yōu)選地從適當(dāng)?shù)膹椥跃酆衔锏谋∑?成，該彈性聚合物例如由Tru-Tain Plastics (Rochester, Minnesota 55902) 銷(xiāo)售的Tm-Tain0.03in.熱成型牙科材料。在許多情況下，并不提供線 或其他裝置來(lái)將該矯正器保持在牙齒上適當(dāng)位置。然而，在某些情況 下，需要在牙齒上提供單獨(dú)的附著裝置，并利用在矯正器111中的對(duì) 應(yīng)的接受器或孔來(lái)使得它能夠施加在沒(méi)有這些附著裝置的時(shí)候不可能
17或很難施加的力。此外，對(duì)于這些彈性矯正器111及其制造和使用的 方法、系統(tǒng)和設(shè)備的進(jìn)一步的細(xì)節(jié)，可以參考所包括的參考文獻(xiàn)。
現(xiàn)在參考圖2，描述了用于制造牙齒移動(dòng)矯正器的方法200的一
個(gè)實(shí)施例。如下面將進(jìn)一步描述的，方法200僅僅是一個(gè)實(shí)施例，并 且替換實(shí)施例可以包括額外步驟、較少的步驟和/或代替圖2所示的一 個(gè)或多個(gè)步驟的不同步驟。因此，圖2的方法200主要為了示例目的 而提供，而不應(yīng)被解釋為限制該創(chuàng)造性的方法的范圍。
示例性方法200可以首先包括制造病人牙齒的物理模型210。該 模型(或模型組)可以利用任何傳統(tǒng)的牙齒建模技術(shù)或未來(lái)發(fā)現(xiàn)的任 何技術(shù)來(lái)制造。在一個(gè)實(shí)施例中，例如，制造模型210包括制造以下 的模型病人的上牙組、下牙組以及上牙與下牙的咬合記錄。在一個(gè) 公知的方法中，利用諸如聚乙烯基硅氧烷(PVS)或藻酸鹽的通常印模 材料來(lái)取得病人上下牙的印模，并且還取得病人咬合模式的印模。然 后，可以將牙科石膏或"石頭"灌注到上下印模中并允許該牙科石膏 或"石頭"硬化，從而形成上下牙模型。在Graber, Orthodontics: Principle and Practice, Second Edition, Saunders, Philadelphia, 1969，第401-415頁(yè) 中，描述了用于制備病人牙齒的石膏模型的一種公知技術(shù)，也可以使 用任何其他適合的建模技術(shù)。例如在一些實(shí)施例中，可以利用塑料或 除了石膏之外的其他材料來(lái)制造該模型。
在模型制造工序210之前、之后和/或期間，可以對(duì)病人牙齒、病 人牙齒的一個(gè)或多個(gè)模型、病人牙齒的一個(gè)或多個(gè)印模以及它們的某 些組合進(jìn)行一個(gè)或多個(gè)掃描220。可以使用任何適當(dāng)?shù)膾呙杓夹g(shù)(或掃 描技術(shù)的組合)，諸如但是不局限于X射線、三維X射線、激光、計(jì) 算機(jī)斷層X(jué)射線攝影(CT)、磁共振成像(MRI)、結(jié)構(gòu)光、光譜光 和/或破壞性的掃描技術(shù)。
一旦獲得掃描220，如果掃描還不是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的形式，則將它們轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。然后，使用該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)來(lái)創(chuàng)建病人牙齒的一個(gè)或多 個(gè)虛擬(計(jì)算機(jī)化)模型230。在包括的參考文獻(xiàn)中描述了該虛擬牙齒 建模過(guò)程和模型處理的很多細(xì)節(jié)。典型地，獲得表示初始牙齒排列的
初始數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)集(IDDS) 。 IDDS表示處于治療之前的位置中的病人牙 齒。由掃描器產(chǎn)生的IDDS可以以多種數(shù)字格式的任何一種呈現(xiàn)，從而 確保與用來(lái)處理由數(shù)據(jù)表示的圖像的軟件的兼容性。除了通過(guò)掃描牙 齒的暴露表面(220)收集的三維圖像數(shù)據(jù)之外，用戶(hù)可能希望收集關(guān) 于隱藏特征的數(shù)據(jù)，所述隱藏特征諸如病人牙齒的牙根和病人的顎骨。 該信息可以被用來(lái)建立病人齒型的更完整模型，以及用來(lái)更準(zhǔn)確和精 確地示出牙齒將如何響應(yīng)治療。例如，關(guān)于牙根的信息允許對(duì)于所有 牙齒表面而不是僅僅牙冠建模，從而允許對(duì)于治療期間移動(dòng)時(shí)的牙冠 和牙根之間的關(guān)系進(jìn)行模擬。關(guān)于病人的顎和牙齦的信息還使得能夠 提供治療期間牙齒移動(dòng)的更準(zhǔn)確模型。例如，病人顎骨的X射線可以 協(xié)助識(shí)別任何松動(dòng)的牙齒，而MRI可以提供關(guān)于病人牙齦組織的密度 的信息。此外，關(guān)于在病人牙齒和其他顱特征之間的關(guān)系的信息，允 許在每個(gè)治療步驟將牙齒相對(duì)于頭部的剩余部分進(jìn)行準(zhǔn)確的對(duì)齊。可 以從很多源收集關(guān)于這些隱藏特征的數(shù)據(jù)，所述源包括二維和三維X 射線系統(tǒng)、CT掃描器以及磁共振成像(MRI)系統(tǒng)。
如在包括的參考文獻(xiàn)中更全面描述的，可以處理病人牙齒的虛擬 模型(多個(gè)虛擬模型)(IDDS) 240，來(lái)創(chuàng)建表示治療結(jié)束時(shí)病人牙齒 的期望結(jié)構(gòu)的最終數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)集(FDDS)、以及表示從IDDS到FDDS 的牙齒結(jié)構(gòu)的漸進(jìn)改變的一個(gè)或多個(gè)中間數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)集(INTNNS)。這 些處理240可以利用計(jì)算機(jī)軟件自動(dòng)地生成、使用具有適當(dāng)?shù)膱D形用 戶(hù)界面(GUI)和適用于查看和修改圖像的軟件的計(jì)算機(jī)來(lái)手動(dòng)地處理、 或者利用它們的組合來(lái)完成。在處理牙齒的虛擬模型240中，可以移 動(dòng)任何數(shù)量的牙齒，從僅僅一顆牙齒到實(shí)際可行數(shù)量的牙齒。在一些 實(shí)施例中， 一顆或多顆牙齒被虛擬地削刮或整形以允許期望的移動(dòng)， 并且然后稍后將在物理牙齒模型和病人的真實(shí)牙齒中復(fù)制這樣的整 形。一旦虛擬地對(duì)病人牙齒以及牙齒的移動(dòng)進(jìn)行了建模240，可以基
于虛擬模型來(lái)制造一個(gè)或多個(gè)引導(dǎo)件250。這些引導(dǎo)件每個(gè)包括多個(gè)腔 或凹部，物理牙齒模型上的牙齒配合到該腔或凹部中。如下進(jìn)一步描 述的，腔可以符合牙齒的咬合模式或符合牙齒的臉面、頰面、舌面或 其他表面。首先可以虛擬地設(shè)計(jì)引導(dǎo)件，然后計(jì)算機(jī)指引一個(gè)或多個(gè) 自動(dòng)化設(shè)備來(lái)制造引導(dǎo)件。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)指引快速 成型機(jī)器諸如立體光刻機(jī)器，通過(guò)將樹(shù)脂材料硬化來(lái)制造多個(gè)引導(dǎo)件。 可以使用的快速成型機(jī)器的其他例子包括層壓對(duì)象制造和熔融沉積建 模機(jī)器。在另一替換實(shí)施例中，使用CAD-CAM加工來(lái)指引銑床從固 體材料塊銑出引導(dǎo)件?？梢允褂萌魏纹渌m當(dāng)?shù)挠?jì)算機(jī)指引的制造工 序。此外，可以使用任何期望數(shù)量的引導(dǎo)件。在一個(gè)實(shí)施例中，例如， 可能期望僅僅在一個(gè)步驟中僅僅移動(dòng)病人的上牙，而在這樣的情況下， 可能只需要一個(gè)引導(dǎo)件。在另一實(shí)施例中，可以通過(guò)多階段的治療來(lái) 移動(dòng)上下牙，由此使用多組引導(dǎo)件。
如下進(jìn)一步描述的，每個(gè)引導(dǎo)件典型地具有至少一個(gè)標(biāo)記以及更 典型地具有多個(gè)標(biāo)記。例如， 一個(gè)標(biāo)記可以指示引導(dǎo)件應(yīng)該駐留在一 系列引導(dǎo)件中的何處。其他標(biāo)記典型地包括數(shù)字或其他標(biāo)記，以指示 來(lái)自牙齒模型的特定牙齒應(yīng)該被放置在引導(dǎo)件中的何處。可以使用引 導(dǎo)件的計(jì)算機(jī)模型來(lái)自動(dòng)地或手動(dòng)地指定這些標(biāo)記，以及然后計(jì)算機(jī)
可以指引引導(dǎo)件制造機(jī)器來(lái)制造這些標(biāo)記。可以使用任何適當(dāng)技術(shù)， 諸如通過(guò)激光印刷或施加表面特征，來(lái)將標(biāo)記施加到引導(dǎo)件上。
在制造引導(dǎo)件(多個(gè)引導(dǎo)件)250之前、期間或之后，從病人牙 齒的物理模型(或多個(gè)模型)分離一顆或多顆牙齒。典型地通過(guò)使用 鋸或任何已知的或以后發(fā)現(xiàn)的用于從牙齒模型切割牙齒的裝置或技 術(shù)，來(lái)切割從而完成該分離。典型地，分離的牙齒被編號(hào)或以一些方 式標(biāo)記，以指示它們將被放置在引導(dǎo)件(或多個(gè)引導(dǎo)件)中的何處。 可以利用任何適當(dāng)方法，諸如手動(dòng)標(biāo)記或利用例如激光的機(jī)器標(biāo)記，來(lái)制造這些標(biāo)記。
一旦被分離且被標(biāo)記，則然后將分離的牙齒放置到引導(dǎo)件中260，
通常被放置在一系列引導(dǎo)件中的第一個(gè)中。然后，利用粘合劑或任何
其他適合方式，將分離的牙齒附著或固定到牙齒模型270。在一個(gè)實(shí)施 例中，使用常用固定化合物(holding compound)來(lái)將牙齒固定到模型。 還可以使用固定化合物來(lái)填充在模型上的任何空隙，再造模型上的牙 齦組織等等。用來(lái)將牙齒固定到模型的其他物質(zhì)可以包括但是不局限 于蠟、樹(shù)脂、硅酮、石質(zhì)化合物(stone compound)和/或其他粘合劑。 在固定工序期間，模型的未分離的牙齒的至少一個(gè)駐留在引導(dǎo)件的另 外凹部中。在一些實(shí)施例中，所有另外牙齒駐留在另外凹部中。該另 外凹部允許未分離的牙齒與分離的牙齒排齊。
可以利用一個(gè)或多個(gè)機(jī)器人機(jī)器或其他自動(dòng)化機(jī)器來(lái)執(zhí)行以下的 任何或所有步驟從模型切割牙齒、將牙齒放置在引導(dǎo)件中、將牙齒 固定到模型上。例如，可以使用具有鋸工具且由計(jì)算機(jī)控制的機(jī)器臂 來(lái)從病人的牙齒模型切割牙齒。然后，可以使用相同的或另一機(jī)器臂 來(lái)將分離的牙齒放置在引導(dǎo)件中。以及可以使用另一機(jī)器臂(或相同 臂)向分離的牙齒施加粘合劑以將它們?cè)俑街侥Ｐ蜕?。還可以使用 相同的或另一機(jī)器臂來(lái)修整在模型上制造的矯正器。在一些實(shí)施例中， 模型將包括一個(gè)或多個(gè)夾具、排齊附著裝置、特征、標(biāo)記等，用于將 模型與機(jī)器臂或系統(tǒng)對(duì)準(zhǔn)。在替換實(shí)施例中，可以手動(dòng)地執(zhí)行分離、 放置和附著步驟的任何一個(gè)或全部。
一旦使用引導(dǎo)件和任何粘合劑或用于附著的其他機(jī)構(gòu)來(lái)將分離的 牙齒再附著到模型270之后，分離引導(dǎo)件和模型，并且在模型上制造 矯正器280。替換地，模型可以被用作"母"模型，從該模型制造拷貝， 并且可以在該拷貝上制造矯正器。例如，可以通過(guò)取得母模型的印模 并從該印模制造拷貝，來(lái)制造拷貝?？梢允褂萌魏芜m當(dāng)?shù)姆椒▉?lái)在模 型上形成矯正器，這些方法諸如在模型上熱成形的彈性材料。在一個(gè)
21實(shí)施例中，在模型上熱成形材料之后，典型地利用CAD-CAM設(shè)備，
切除在牙齦線上延伸的材料。此外，在一些實(shí)施例中，可以利用機(jī)器 人或其他自動(dòng)化機(jī)器來(lái)執(zhí)行該切割(或"修整")工序。
接著，從模型移除矯正器290，并且在一些情況下，手動(dòng)地或經(jīng) 由機(jī)器進(jìn)一步處理矯正器，諸如對(duì)粗糙邊緣進(jìn)行磨砂、清洗和/或向矯 正器添加特征。如果期望另外的矯正器292，可以再次將一顆或多顆牙 齒從母模型分離并放置在下一個(gè)引導(dǎo)件中，可以將該牙齒再附著到模 型，從而可以制造另一矯正器。如果不需要另外的矯正器，則過(guò)程結(jié) 束294。在一個(gè)實(shí)施例中，其中制造母模型的拷貝，在制造任何矯正器 之前制造母模型的所有期望拷貝是最有效率的。在替換實(shí)施例中，可 以在制造另一拷貝之前從每個(gè)拷貝制造矯正器，或者可以在制造另外 拷貝之前從一些拷貝制造一些矯正器?？梢允褂萌魏芜m當(dāng)?shù)慕M合。
如上提及的，在剛剛描述的方法的多個(gè)實(shí)施例中，可以以某種方 式添加、去除或改變一些步驟，和/或可以改變步驟的次序，而不偏離 本發(fā)明的范圍。
現(xiàn)在參考圖2A，示出用于制造牙齒移動(dòng)矯正器的方法201的替換 實(shí)施例。方法201包括獲得數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)211，該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)表示病人的牙齒 以及通過(guò)至少一個(gè)移動(dòng)的至少一顆牙齒的牙齒移動(dòng)。如前更完全描述 的，這些數(shù)據(jù)可以利用一些不同掃描技術(shù)的任何一種來(lái)獲得，并且這 些數(shù)據(jù)可以包括任何數(shù)目的IDDS、 INTDDS和/或FDDS等。在一個(gè)實(shí) 施例中，該數(shù)據(jù)包括從初始結(jié)構(gòu)移動(dòng)到最終結(jié)構(gòu)并且其間具有一個(gè)或 多個(gè)步驟的病人牙齒的一系列三維虛擬模型。在多個(gè)實(shí)施例中，可以 使用任何適當(dāng)?shù)臄?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
在獲得數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)211之前、之后或期間，制造病人牙齒的一個(gè)或 多個(gè)可調(diào)節(jié)(或"三維")模型212,以及從模型分離要被再定位到模 型上的一顆或多顆牙齒213。使用數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)來(lái)制造多引導(dǎo)件構(gòu)建模型221。例如，在一個(gè)實(shí)施 例中，該數(shù)據(jù)可以指引快速成型機(jī)器，諸如立體光刻機(jī)器，來(lái)通過(guò)硬 化樹(shù)脂材料來(lái)形成系列的引導(dǎo)件構(gòu)建模型。可以利用任何適當(dāng)?shù)姆椒?來(lái)制造多個(gè)引導(dǎo)件，這些方法例如但是不局限于使用熱、冷、化學(xué) 反應(yīng)或光激活使剛性材料固化，在引導(dǎo)件構(gòu)建模型上形成固化材料以 及允許該材料成型。
然后，可以將從三維可調(diào)節(jié)模型分離的牙齒放置在引導(dǎo)件系列中
的第一引導(dǎo)件中241。然后，將該牙齒固定到三維模型251，在三維模 型上制造矯正器261，以及移除該矯正器271。如果需要另外的矯正器 281，則可以將分離牙齒213、將牙齒放置在下一個(gè)引導(dǎo)件中241、將 牙齒固定到模型251、制造矯正器261以及移除矯正器271的步驟重復(fù) 需要的次數(shù)。當(dāng)不再期望矯正器時(shí)，方法結(jié)束291。在對(duì)該方法的變體 中，在將牙齒固定到模型251的每個(gè)步驟之后，可以從初始三維模型 制造拷貝模型，以及可以在拷貝模型上制造矯正器。在該方法的多個(gè) 實(shí)施例中，可以實(shí)現(xiàn)上述方法的任何特征和變化。
現(xiàn)在參考圖3A-3E，示出用于處理病人牙齒的模型的方法的一個(gè) 實(shí)施例。如圖3A所示，牙齒模型310可以包括基部320和多顆牙齒 330。雖然圖3A實(shí)際上是圖示，當(dāng)?shù)湫偷貜牟∪搜例X(上牙或下牙) 的印模來(lái)制造模型310，以使得基部320具有病人牙齦組織的形狀。在 制造模型310期間或之后，牙齒330可以被標(biāo)以數(shù)字332或其他標(biāo)記， 以使得它們可以在稍后步驟中與引導(dǎo)件對(duì)準(zhǔn)。
如圖3B所示， 一顆或多顆牙齒330，在這種情況下是被標(biāo)以3、 4 和5的牙齒，可以被從基部320分離。分離的牙齒330是那些用戶(hù)期 望在一個(gè)治療階段期間在病人中移動(dòng)的牙齒。在任何給定階段，可以 移動(dòng)一顆牙齒330或可以移動(dòng)多顆牙齒330。在一個(gè)階段中移動(dòng)的一些 牙齒330可以在另一治療階段中不移動(dòng)，而在早先階段中沒(méi)有移動(dòng)的
23牙齒330可以在稍后階段中移動(dòng)?？梢允褂醚例X移動(dòng)的任何期望組合。
在一些情況下，可以通過(guò)銼牙齒來(lái)整形一顆或多顆牙齒330，以便利牙
齒移動(dòng)和避免碰撞。如已經(jīng)提到的，以及如在包括的專(zhuān)利文獻(xiàn)中進(jìn)一 步描述的，可以使用計(jì)算機(jī)和治療規(guī)劃軟件來(lái)規(guī)劃牙齒移動(dòng)、整形等。
在圖3C中，將分離的牙齒330 (3、 4、 5)放置在引導(dǎo)件340中 的對(duì)應(yīng)凹部350中。每個(gè)凹部350被設(shè)有數(shù)字標(biāo)記352 (或在替換實(shí)施 例中的其他標(biāo)記)，以提醒用戶(hù)在每個(gè)凹部350中配合哪個(gè)牙齒330。 凹部被配置為將一顆或多顆病人牙齒放置在與原始或早先中間結(jié)構(gòu)相 比稍微不同的結(jié)構(gòu)中。
一旦分離的牙齒330被放置在它們對(duì)應(yīng)的凹部350中，可以將模 型310的剩余部分連同其剩余的牙齒330放置在引導(dǎo)件340中，如圖 3D所示。然后，可以利用保持化合物360、其他粘合材料和/或任何其 他適合的附著機(jī)構(gòu)，將分離的牙齒330再附著到模型上。然后，再附 著的牙齒330相對(duì)于它們?cè)趫D3A中的位置，將處于相對(duì)于模型基部 320的新的位置中。在附著牙齒330之后，移除引導(dǎo)件340，如圖3E 所示，留下具有再附著的牙齒330的模型310。這里，可以制造復(fù)制模 型，并且可以從該復(fù)制模型制造矯正器。替換地，可以直接從模型310 制造矯正器。
現(xiàn)在參考圖4A-4C,示出一系列引導(dǎo)件400、 401、 402的一個(gè)實(shí) 施例的俯視圖。在該實(shí)施例中，每個(gè)引導(dǎo)件400、 401、 402從諸如聚 合物或其他適合材料的材料的塊404、 406、 408形成。在每個(gè)塊中的 線或凹入410、 411、 412可以可選地被包括以近似示出病人牙齒位于 其中的上拱形或下拱形。在該實(shí)施例中，可以使用CNC銑床來(lái)在材料 塊404、 406、 408中銑出引導(dǎo)件400、 401、 402。在替換實(shí)施例中，可 以使用立體光刻或類(lèi)似快速成型工藝來(lái)形成每個(gè)引導(dǎo)件400、 401、 402 并使之具有由拱形線410、 411、 412指示的大體形狀。引導(dǎo)件400、 401、 402每個(gè)包括多個(gè)凹部420 (或腔)，用于接收來(lái)自牙齒模型的牙齒。
24每個(gè)凹部420被標(biāo)有與來(lái)自牙齒模型的牙齒上的標(biāo)記對(duì)應(yīng)的數(shù)字430 或其他標(biāo)記。每個(gè)引導(dǎo)件400、 401、 402還包括一個(gè)或多個(gè)標(biāo)記431、 432、 433以指示其在引導(dǎo)件系列中的位置。如圖4A-4C所示，每個(gè)引 導(dǎo)件400、 401、 402相對(duì)于之前引導(dǎo)件之一或病人初始牙齒位置來(lái)精 細(xì)地再定位模型的一顆或多顆牙齒。
在圖4A-4C中所示的實(shí)施例中，引導(dǎo)件400、 401、 402被配置為 咬合記錄或咬合結(jié)構(gòu)引導(dǎo)件。換句話說(shuō)，每個(gè)引導(dǎo)件400、 401、 402 表示上牙或下牙的咬合模式，模型的牙齒就像它們咬合到引導(dǎo)件中一 樣地配合到每個(gè)引導(dǎo)件400、 401、 402中。
現(xiàn)在參考圖5，引導(dǎo)件的替換實(shí)施例510包括臉面/頰面引導(dǎo)件， 該臉面/頰面引導(dǎo)件具有多個(gè)凹部512以接收牙齒520的臉面和頰面。 換句話說(shuō)，模型的牙齒520沒(méi)有"咬合到"引導(dǎo)件510"中"，而是它 們的面向臉的面或面向頰的面配合緊靠引導(dǎo)件510/配合到引導(dǎo)件510 中。如圖5所示，在一些實(shí)施例中，引導(dǎo)件510可以被配置為僅僅配 合病人牙齒模型的一些牙齒520,而不是配合整組上牙或整組下牙。例 如，如果僅僅要移動(dòng)病人的上牙組或下牙組的相同區(qū)域中的幾顆牙齒， 提供一組或多組用以處理病人牙齒模型的部分的局部引導(dǎo)件可能是更 便利和/或更便宜的。在多個(gè)替換實(shí)施例中，引導(dǎo)件510可以包括臉面、 頰面或舌面引導(dǎo)件或咬合結(jié)構(gòu)引導(dǎo)件、或它們的一些組合，并且還可 以包括局部和/或完整引導(dǎo)件的任何適當(dāng)組合。
雖然以上完全地描述了本發(fā)明，但可以在本發(fā)明的范圍中進(jìn)行許 多變化和變更。例如，在替換實(shí)施例中，在所述的多個(gè)用于處理模型 和制造牙齒移動(dòng)矯正器的方法中的步驟可以以不同次序執(zhí)行或完全跳 過(guò)，并且在其他實(shí)施例中，可以添加另外的可選步驟或可以變更一個(gè) 或多個(gè)步驟。因此，示例性實(shí)施例的前面敘述不應(yīng)被解釋為限制由以 下權(quán)利要求描述的本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1. 一種用于處理病人牙齒的三維模型以制造一個(gè)或多個(gè)牙齒定位矯正器的方法，該方法包括形成病人牙齒的至少一個(gè)三維模型；獲得表示該三維模型的至少一部分的初始數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)集；處理從所述初始數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)集得到的數(shù)字模型，以將至少一顆牙齒從初始位置移動(dòng)到第一中間位置；從所述至少一顆牙齒處于第一中間位置的所述位置數(shù)字模型形成第一引導(dǎo)件；從所述三維模型分離所述至少一顆牙齒；將所述至少一顆牙齒放置在所述第一引導(dǎo)件中所述第一中間位置中；以及將所述至少一顆牙齒固定到所述三維模型所述第一中間位置中。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中，獲得所述初始數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)集 包括掃描所述三維模型、所述病人牙齒以及所述病人牙齒的印模的至 少一個(gè)，以產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)數(shù)字掃描。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，獲得所述初始數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)集 包括從第三方源接收一個(gè)或多個(gè)數(shù)字掃描。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中，處理所述數(shù)字模型包括將 多顆牙齒從初始位置移動(dòng)到第一中間位置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括整形所述數(shù)字模型上 的所述至少一顆牙齒，以便利所述牙齒的再定位。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中，形成所述第一引導(dǎo)件包括 使用計(jì)算機(jī)基于被處理的數(shù)字模型來(lái)指引制造機(jī)器形成所述引導(dǎo)件。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，進(jìn)一步包括在所述形成步驟之后，將至少一個(gè)參考夾具放置在所述三維模型 上；以及使用所述夾具作為參考，可移除地將所述三維模型附著到自動(dòng)化 切割機(jī)器，其中，然后所述切割機(jī)器執(zhí)行所述分離步驟。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括處理所述數(shù)字模型，以將所述至少一顆牙齒從所述第一中間位置 移動(dòng)到第二中間位置；從所述至少一顆牙齒處于所述第二中間位置的所述數(shù)字模型，形 成第二引導(dǎo)件；從所述三維模型分離所述至少一顆牙齒；將所述至少一顆牙齒放置在所述引導(dǎo)件中所述第二中間位置中；以及將所述至少一顆牙齒固定到所述三維模型所述第二中間位置中。
9. 一種用于制造牙齒定位矯正器以再定位病人牙齒的方法，所述 方法包括從所述病人牙齒的數(shù)字模型形成第一引導(dǎo)件；從所述病人牙齒的三維模型分離至少一顆牙齒；將所述至少一顆牙齒放置在所述第一引導(dǎo)件中，其中，所述第一 引導(dǎo)件相對(duì)于所述三維模型的剩余部分將所述至少一顆牙齒從初始位 置再定位到第一位置；將所述至少一顆牙齒固定到所述三維模型中所述第一中間位置中；在所述至少一顆牙齒處于所述第一位置的所述三維模型上，形成 第一牙齒定位矯正器。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述至少一顆牙齒包括多顆牙齒。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，進(jìn)一步包括-從所述病人牙齒的所述數(shù)字模型形成第二引導(dǎo)件； 從所述三維模型分離所述至少一顆牙齒；將所述至少一顆牙齒放置在所述第二引導(dǎo)件中，其中，所述第二引導(dǎo)件將所述至少一顆牙齒再定位到第二位置；將所述至少一顆牙齒固定到所述三維模型所述第二位置中；以及 在所述至少一顆牙齒處于所述第二位置的所述三維模型上，形成第二牙齒定位矯正器。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，進(jìn)一步包括重復(fù)所述形成、分 離、放置、固定和形成步驟，以提供在4個(gè)和30個(gè)之間的引導(dǎo)件以及 在4個(gè)和30個(gè)之間的牙齒定位矯正器。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，進(jìn)一步包括從所述矯正器修整 材料以創(chuàng)建完成的矯正器，其中，使用根據(jù)一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)集指引的 自動(dòng)化機(jī)器來(lái)修整所述材料。
14. 一種用于制造引導(dǎo)件以在病人牙齒的三維模型上定位一顆或 多顆牙齒的方法，所述方法包括形成所述病人牙齒的至少一個(gè)三維模型； 獲得表示所述三維模型的至少一部分的初始數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)集； 處理從所述初始數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)集得到的數(shù)字模型，以將所述至少一顆牙齒從初始位置移動(dòng)到第一位置；以及從所述數(shù)字模型形成第一引導(dǎo)件，其中，所述第一引導(dǎo)件被配置為接收所述至少一顆移動(dòng)的牙齒以及所述三維模型的至少一顆其他牙齒，以便相對(duì)于所述三維模型將所述至少一顆牙齒再定位到所述第一位置。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，進(jìn)一步包括處理所述數(shù)字模型以將所述至少一顆牙齒從所述第一位置移動(dòng)到 第二位置；以及從所述數(shù)字模型形成第二引導(dǎo)件，其中，所述第二引導(dǎo)件被配置 為接收所述至少一顆移動(dòng)的牙齒以及所述三維模型的至少一顆其他牙 齒，以便相對(duì)于所述三維模型將所述至少一顆牙齒再定位到所述第二 位置。
16. —種用于處理病人牙齒的三維模型以制造一個(gè)或多個(gè)牙齒定 位矯正器的設(shè)備，所述設(shè)備包括引導(dǎo)件，所述引導(dǎo)件通過(guò)計(jì)算機(jī)指引 的制造機(jī)器來(lái)制造，并具有多個(gè)凹部，每個(gè)凹部被成形為接收所述模 型的牙齒的至少一部分，其中，所述凹部的至少一個(gè)被成形為將從所 述模型分離的牙齒從初始位置再定位到第一位置，并且其中，成形為 再定位所述牙齒的所述至少一個(gè)凹部是根據(jù)來(lái)自被處理的所述病人的 數(shù)字模型的指令而成形的。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中，所述引導(dǎo)件包括表示所 述病人的上牙和下牙的咬合模式的三維咬合模式引導(dǎo)件。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中，所述引導(dǎo)件包括表面模 式，所述表面模式被成形來(lái)接收所述至少一顆牙齒的以及所述三維模 型的至少一顆另外牙齒的一個(gè)或多個(gè)表面。
19. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中，從固體材料塊銑出所述 引導(dǎo)件。
20. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中，多個(gè)凹部被成形為在所 述三維模型上再定位多顆牙齒，每個(gè)凹部被配置為再定位所述牙齒中 的一顆。
全文摘要
一種用于處理病人牙齒的三維模型以制造一個(gè)或多個(gè)牙齒定位矯正器的方法，包括形成病人牙齒的至少一個(gè)三維模型；獲得表示三維模型的至少一部分的初始數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)集；處理從初始數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)集得到的數(shù)字模型，以將至少一顆牙齒從初始位置移動(dòng)到第一中間位置；從該至少一顆牙齒處于第一中間位置的數(shù)字模型，形成第一引導(dǎo)件；從三維模型分離該至少一顆牙齒；將該至少一顆牙齒放置在第一引導(dǎo)件中第一中間位置中；以及將該至少一顆牙齒固定到三維模型第一中間位置中。還提供引導(dǎo)件設(shè)備和系統(tǒng)。
文檔編號(hào)A61C3/00GK101500503SQ200680024259
公開(kāi)日2009年8月5日 申請(qǐng)日期2006年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月17日
發(fā)明者埃里克·E·庫(kù)奧 申請(qǐng)人:矯正技術(shù)公司