本发明专利技术提供一种定制化舌侧正畸托槽的选区激光熔化直接制造方法，步骤为：测量齿系数据，通过反求工程得到牙齿的三维ＣＡＤ模型；根据牙齿的特点，设计单个舌侧托槽与牙表面接触的底板，并根据各个托槽的理想放置位置确定托槽的槽沟；将设计的模型导入到选区激光熔化成型机中，直接制造所需材料的牙托槽。本方法能根据个体差异实现高精度的定制化制造，托槽可很好贴合牙表面，一次直接成型托槽，节省了工序、时间和成本；适用范围广，制作材料多样化；可在一次直接成型过程中采用不同的材料，以满足托槽不同部位的性能要求。
Selective laser melting direct manufacturing method for customized lingual orthodontic brackets
The present invention provides a kind of selective laser melting of customized lingual orthodontic brackets directly to the manufacturing method, which comprises the following steps: measuring tooth data, 3D CAD model obtained by reverse engineering teeth; teeth according to the characteristics, the design of single lingual bracket in contact with the tooth surface, and the position determining groove according to each bracket the bracket is ideal; the model will be imported into selective laser melting molding machine design, brackets directly required for manufacturing materials. This method can achieve high precision according to the individual differences of customized manufacturing, can well fit the surface of the tooth bracket, a direct molding process, brackets, save time and cost; for a wide range of material diversification; can be used in various materials in a direct molding process, to meet the performance requirements of different parts of the bracket the.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用于矫正牙齿的正畸托槽制造技术，具体是指定制化舌侧正 畸托槽的选区激光熔化直接制造方法。
技术介绍
为了将不整齐的牙齿排列整齐，临床应用广泛采用正畸技术。通常的做法是将托槽粘接在牙齿表面，弹性弓丝穿过托槽的槽沟并传递矫正力。20世 纪70年代以来，作为一种美观的正畸方法，舌侧正畸矫正技术引起了广泛的 关注和重视。舌侧正畸技术将托槽粘在牙齿靠近舌头的一侧，而不是唇侧正 畸中的靠近嘴唇的一侧。舌侧托槽粘在牙齿舌面，不会因托槽的视觉因素影 响患者的社会活动,也不会因牙齿唇面粘托槽而影响唇的闭合。同时，牙齿唇 侧釉质因不受酸蚀剂的作用避免了脱钙导致的白色斑点，治疗过程中也更方 便医生从唇侧直接观察牙齿的位置与形态。目前舌侧正畸采用的托槽是标准化生产的通用产品，对于个体的牙齿来 说，适合程度比较小。由于舌侧牙齿的表面形态复杂， 一般采用较小的托槽， 以便于粘接。托槽与牙齿表面的空隙由粘接剂填补。如果牙齿表面曲率变化 较大，则需要的粘接剂较多，造成托槽底板远离牙表面，影响矫正效果。因 此，相比于唇侧托槽，舌侧托槽的结构形态明显改变，并且要求托槽与个体 牙齿具有更高的匹配性。舌侧正畸技术的主要缺陷在于对舌头的剌激。舌头是人体最敏感的器官 之一，也是参与发音、吞咽等活动的器官之一，活动非常频繁。而舌侧托槽 占据了舌头的部分活动空间，会剌激舌头的边缘产生疼痛。为了减轻病人的 负担，制造细小精密的托槽成为发展趋势。国外已开始尝试将快速成型技术应用到舌侧托槽制造中。典型的做法是， 通过三维打印技术(3D-Printing)制作托槽的蜡模，再进行熔模铸造。采用 这种方法做的托槽，其形状复杂程度不受限制，可以实现根据个体需要定制 化生产。不足之处在于制造过程比较复杂，工序多，周期长。选区激光熔化技术作为一种新兴的快速成型技术，发展已日趋成熟，并逐渐应用到医学领 域。托槽的材料通常为牙科金、钛合金等金属材料，采用选区激光熔化技术 可以实现直接制造。现有的舌侧托槽制造方法是标准化生产，不能满足病人个性化需求，从 而影响了治疗效果并增加了病人的负担。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了解决上述现有技术中存在的不足之处，提供定制 化舌侧正畸托槽的选区激光熔化直接制造方法，该方法不仅能根据个体差异 实现定制化制造，而且制造精度高，使托槽可以尽量贴合牙表面。本专利技术通过下述技术方案实现本定制化舌侧正畸托槽的选区激光熔化 直接制造方法，包括以下步骤(1) 测量齿系数据，获得牙齿的外形结构数据；(2) 根据所述齿系数据，采用反求工程(Reverse Engineering)的方 法建立牙齿的三维CAD模型并存储于计算机中；(3) 根据正畸的要求、托槽制作材料和牙齿的形状特征，通过计算机设 计单个舌侧托槽的三维CAD结构模型；所述托槽的三维CAD结构模型的设 计包括设计托槽与牙齿表面接触的底板，以及根据各个托槽的理想放置位置 确定托槽的槽沟；(4) 将步骤(3)所述托槽的三维CAD结构模型导入到选区激光熔化成 型机中，采用分层制造的方法直接制造托槽实体；(5) 根据临床需求，对成型后的托槽做表面处理。 为更好地实现本专利技术，所述齿系数据的测量采用CT断层扫描或非接触的三维扫描仪直接扫描牙齿，或者首先制取牙齿的模型再进行三维扫描测量，所述扫描精度优于0.02rnrn。步骤(2)所述牙齿的三维CAD模型的存储格式为STL格式。步骤(4)所述分层制造的方法是指运用切片软件将托槽的三维CAD结构模型进行分层，得到各个分层截面的二维模型，根据所述二维模型通过上位机控制选区激光熔化成型机直接成型金属材料的托槽，保证托槽实体各层的形状与托槽的三维CAD结构模型的分层数据一致。所述分层厚度为20~50nm，并采用层间累计误差补偿方式控制制造精度为5~10,。所述托槽底板的厚度为0.4mm以下。所述托槽的制造材料包括牙科金、 钛合金、钴铬合金、不锈钢的粉末材料，粉末颗粒尺寸小于1(^m。托槽的基底与牙齿表面粘结，槽沟则与矫正弓丝相配合，因此根据力学 性能要求的不同，在选区激光熔化直接制造过程中，根据需要托槽实体的各 个分层采用不同类别或成分的粉末材料。成型后，托槽具有梯度功能性，提 高了使用性能。成型过程中，托槽在选区激光熔化快速成型机的密封并充满惰性气体的 成型室中进行制备，确保了托槽的质量。所述选区激光熔化快速成型机的激光器采用光纤激光器；激光器连续输 出功率为100-200W,光束质量因子为M2〈.1，聚焦后光斑直径小于25nm。本专利技术相对于现有技术具有如下优点和效果1、 个性化定制，本专利技术提供的制造方法不受零件复杂程度的限制，因此 托槽与牙齿表面粘接的底板不采用标准网格结构，而是根据单个牙齿的形状 特征定制化设计，可以根据个体需求实现定制化生产，制备的托槽精度高， 厚度薄，牙科医生根据需要设计托槽底板形状，底板形状可以与牙齿表面精 确匹配，增大了接触区域，并因选用材料的不同选择不同的厚度；每个托槽 的槽沟位置、形状不同，槽沟与弓丝之间的界面配合良好，减小了扭转误差。 以实现较好的矫正效果。2、 制造周期短，采用选区激光熔化技术精确成型托槽，使设计的模型快 速转变为金属制品， 一次直接成型托槽，节省了工序、时间和成本。3、 适用范围广，本专利技术可以直接制造牙科金、不锈钢、钛合金、钴铬合 金的正畸托槽。4、 可以在一次直接成型过程中采用不同的材料，以满足托槽不同部位的 性能要求。附图说明图1是本专利技术的工艺 流程图。图2是本专利技术中根据齿系数据建立的单个恒牙三维CAD模型。图3是本专利技术中根据图2所示单个恒牙的结构特征设计的托槽三维CAD结构模型。图4是本专利技术中单个前牙的结构特征设计的托槽三维CAD结构模型。 图5是本专利技术中选区激光熔化成型机采用分层制造的方法制造托槽的工 艺示意图。具体实施例方式下面结合实施例及附图，对本专利技术作进一步地详细说明，但本专利技术的实 施方式不限于此。如图1所示，本专利技术的定制化舌侧正畸托槽的选区激光熔化直接制造方 法的工艺流程是(1) 测量齿系数据，获得牙齿的外形结构参数；齿系数据的测量采用 CT断层扫描或非接触的三维扫描仪直接扫描牙齿，或者首先制取牙齿的模型 再进行三维扫描测量，所述扫描精度优于0.02mm;(2) 根据所述齿系数据，采用反求工程的方法建立如图2所示的牙齿的 三维CAD模型，并以STL格式存储于计算机中；牙齿的外型结构较复杂， 通常为不规则曲面；(3) 如图3所示，根据正畸的要求、托槽制作材料和牙齿的形状特征， 通过计算机设计单个舌侧托槽的三维CAD结构模型；所述托槽的三维CAD 结构模型的设计包括设计托槽与牙齿表面接触的底板，以及根据各个托槽的 理想放置位置确定托槽的槽沟；图4是牙齿的曲面及根据牙齿曲面特征设计 的托槽，托槽2底部与牙齿1舌侧表面完全贴合在一起；(4) 将步骤(3)所述托槽的三维CAD结构模型导入到选区激光熔化成 型机中，采用分层制造的方法直接制造托槽实体，即运用切片软件将托槽的 三维CAD结构模型进行分层，得到各个分层截面的二维模型，所述分层厚度 为20~50拜，并采用层间累计误差补偿方式控制制造精度为5~10拜；根据 所述二维模型通过上位机控制选区激光熔化成型机直接成型金属材料的托 槽本文档来自技高网...
【技术保护点】
定制化舌侧正畸托槽的选区激光熔化直接制造方法，其特征在于包括以下步骤：（１）测量齿系数据，获得牙齿的外形结构参数；（２）根据所述齿系数据，采用反求工程的方法建立牙齿的三维ＣＡＤ模型并存储于计算机中；（３）根据正畸的要 求、托槽制作材料和牙齿的形状特征，通过计算机设计单个舌侧托槽的三维ＣＡＤ结构模型；所述托槽的三维ＣＡＤ结构模型的设计包括设计托槽与牙齿表面接触的底板，以及根据各个托槽的理想放置位置确定托槽的槽沟；（４）将步骤（３）所述托槽的三维ＣＡ Ｄ结构模型导入到选区激光熔化成型机中，采用分层制造的方法直接制造金属质托槽实体；（５）根据临床需求，对成型后的托槽做表面处理。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨永强，王淑范，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]
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