牙科材料的扫描聚合制造技术

本发明专利技术涉及一种固化牙科复合物的方法，其包括：通过用未固化的复合物（16）来填充空腔（14），在牙（12）表面的空腔（14）中形成复合物填料（16）；以及确定复合物填料（16）的几何形状、包括复合物填料（16）与牙（12）表面之间的界面（22）的位置。该方法还包括：基于复合物填料（16）的几何形状，计算预定的聚合型式，以便将界面（22）处的收缩应力减到最小；以及根据所述预定的聚合型式，将聚焦激光束（30）横过复合物填料（16）进行扫描，以便选择性地和渐进式地固化复合物填料（16）。

【技术实现步骤摘要】
牙科材料的扫描聚合相关申请的交叉引用依据37CFR§1.78 (a) (4)，本申请要求在先于2012年8月15日提交的、共同在审的临时专利申请N0.61/683，556的优先权益，并以其全文并入本文作为参考。
本专利技术涉及一种用于固化牙科材料的方法和系统。
技术介绍
光固化修复常用于牙科应用。作为典型的牙科手术的一部分，复合物被施加于牙腔，并通过牙科光固化仪将复合材料硬化或固化。在传统系统中，使用卤素或LED固化灯来泛光照射整个牙齿，以便同时地固化复合物的整个区域。这种泛光照射采用非聚焦光来无差别地照射牙齿，从而难以控制复合物的收缩行为。固化光线根据遍及空腔的光强度来激活复合物的聚合作用。复合物在聚合时由于共价键的形成和自由体积的减少而自然地收缩。当整个复合物同时开始聚合时，复合材料陷于能量较不稳定的状态，没有足够的时间和迁移率来缓和。另一方面，复合物结合或粘接于空腔壁，以便将修复物固定在位并密封边界或界面。这两种现象一即复合物的整个收缩和与空腔壁的粘接一导致了张力，从而在空腔壁上引入了应力。在复合物与空腔壁之间的被称为边界的界面处的这种应力集中可能导致即时的或延时的脱粘，从而导致多种临床问题、例如继发龋。通常，脱粘可降低修复物的寿命期限和效果。在界面处的这种应力还可导致病人术后疼痛和/或过敏。处理空腔壁上的不受控制的应力问题的现有方法包括:使用层填充技术、在空腔基底中施加衬垫、采用光软启动照明方案(例如渐进固化(ramp curing))、和/或使用可流动的或低收缩性的复合物。虽然收缩性减小的复合物最近已经发展起来，但牙科材料的总收缩率和收缩应力仍不理想。
技术实现思路
本专利技术提供了一种固化牙科复合物的方法，包括:通过用未固化的、包括聚合引发剂的复合物来填充空腔，从而在牙表面的空腔中形成复合物填料；以及确定复合物填料的几何形状、包括复合物填料与牙表面之间的界面的位置。该方法还包括:基于复合物填料的几何形状，计算预定的聚合型式，以便将界面处的收缩应力减到最小；以及根据所述预定的聚合型式，将被构造成能激活聚合引发剂的聚焦激光束横过复合物填料进行扫描，以便选择性地和渐进式地固化复合物填料。【附图说明】合并于本说明书中并构成本说明书的一部分的附图描述了本专利技术的实施例，并连同上述本专利技术的
技术实现思路
和以下详细说明一起用于解释本专利技术。图1是牙中的未填充的空腔的顶视图；图2是图1的空腔用未固化的牙科复合物填充后的顶视图；图3是通过扫描被填充以牙科复合物的空腔而生成的网格的示意图；图4A是根据一个实施例用激光束扫描图2的空腔的顶视图；图4B是根据另一实施例用激光束扫描图2的空腔的顶视图；图4C是根据又一实施例用激光束扫描图2的空腔的顶视图；图4D是图2的空腔被填充已固化的牙科复合物的顶视图；图5A是激光扫描装置的一个实施例的示意图；图5B是激光扫描装置的另一实施例的示意图；图6是本专利技术的一种方法的流程图。【具体实施方式】参照附图，示出了在牙科材料或复合物的扫描聚合作用中使用的设备和技术。如本领域技术人员所知，本文中所使用的术语“复合物”限定为一种修复材料，所述修复材料通过吸收光或热量而被激活，且可包括牙粘接剂、粘固粉或具有类似性质的其他材料。由于本文所描述的专利技术广泛地适用于牙科材料，因此术语“复合物”的使用不应被认为是限制性的。参照图1和图2，在本专利技术的一个实施例中，传统的隔开物8 (以虚线示出)和传统的成形带环10可围绕牙齿12定位，所述牙齿12具有待填充复合物16的空腔14。空腔14 具有基底18和侧壁20。一旦成形带环10定位到牙齿12上，空腔14就通过本领域已知的方法被填充未固化的复合物16，所述未固化的复合物16包括一种或多种聚合引发剂(例如樟脑醌(CQ))和/或热固性树脂。复合物16可以是块体填充物(bulk fill)，例如在Kerr*SomcFilf系统中所使用的。不是必须采用分层技术。界面22在复合物填料16与牙表面 (即，空腔14的基底18和侧壁20)之间形成。例如在前白齿中，复合物填料16的上表面24 可与牙齿12的上表面大致齐平。现在参照图3至图5B，可使用扫描头组件(未示出)来确定复合物填料16的尺寸和形状。特别地，界面22的位置被确定。扫描头组件可安装在成形带环10上、咬合附件 (未示出)上、或安装在附连至一个或多个相邻牙齿上以便在口腔内固定到位或保持到位的可调节固定装置(未示出)上。在一个实施例中，扫描头组件可包括图像获取设备、例如微型摄像机，以用于获取复合物填料16和/或空腔基底18和侧壁20的数字图像数据。所述摄像机可配备有广角镜头。在另一实施例中，可准备口腔内扫描机、例如咬合复合物形状扫描机来进行能示出复合物填料16的三维轮廓的数字扫描。在又一实施例中，非聚合 (non-polymerizing)激光扫描源、例如红激光束可扫描复合物填料16。对非聚合激光束的响应可通过微型摄像机获取。对复合物填料的成像或扫描可称为“预扫描”。当预扫描获取了复合物填料16的图像或扫描结果之后，图像或扫描结果的数字数据可作为x、y、z坐标被输入至数据处理机、例如中央处理单元(CPU)(未示出)或微处理器(未示出)。数据处理机分析处理所述数字数据，以便生成复合物填料16的几何形状。参照图3，在一个实施例中，所生成的空腔14的图像或扫描结果可被处理成网格顶点26。与复合物填料16的内部相比，网格26的水平和/或竖直网格线在靠近复合物填料16与空腔壁20之间的界面22处、即在边界处划分地更密集。以这种方法，可利用网格顶点26来优化激光聚合型式方案，从而在空腔壁20上施加最小的应力。最佳的聚合型式可根据一个或多个预定的算法来计算。基于从数据处理机的输入，例如可使用激光扫描组件(例如Lemoptix的MVIEW?显微投影器)根据预定的聚合型式来用激光束30横过复合物填料16进行选择性地扫描。激光扫描组件包括硬件和固件。激光扫描组件小得足以适配在口腔内，以便定位在特定的牙齿12上方。例如，激光扫描组件的光学引擎体积可以是大约1.5cm3，尺寸为 5 X 12 X 25mm。如图5A和图5B所示，所述激光扫描组件包括激光源32和反射镜组件34。激光源32可定位在用于容纳该组件的装置40的近端，或者替代性地，激光束30例如可从嘴外经由光纤(未示出)传送至口腔。反射镜组件34定位在装置40的近端。反射镜组件34可包括二维的磁驱动微反射镜。激光扫描组件可包括具有专用集成电路(ASIC)和/或现场可编程门阵列(FPGA)的芯片。因此，该芯片可根据激光束30聚合型式的具体应用要求来自由地程序化。现在参照图4A-4C，多种类型的激光可用于激光扫描组件中(在下面详述)。例如， 扫描组件可包括集成半导体激光器(例如激光二极管)。替代性地，传统的光源也可与激光扫描组件一起使用。本领域技术人员将认识到，激光源32的输出功率可根据具体应用、包括复合物16的组成来变化。激光源32可在大的范围、例如低于5mW至高于1000mW(即1W) 内操作。然而，激光源32可操作成具有大约200mW或更高的最大输出功率。在一个实施例中，激光源32可操作成具有范围为50-150mW的输出功率。输出功率应当被选择成:能避免对复合物填料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固化牙科复合物的方法，包括：通过用未固化的、包括聚合引发剂的复合物来填充牙表面的空腔，在牙表面的空腔中形成复合物填料；确定复合物填料的几何形状、包括复合物填料与牙表面之间的界面的位置；基于所述几何形状，计算预定的聚合型式，以便将界面处的收缩应力减到最小；以及根据所述预定的聚合型式，将被构造成能激活聚合引发剂的聚焦激光束横过复合物填料进行扫描，以便选择性地和渐进式地固化复合物填料。

【技术特征摘要】
2012.08.15 US 61/683,556;2013.03.15 US 13/839,9951.一种固化牙科复合物的方法，包括:通过用未固化的、包括聚合引发剂的复合物来填充牙表面的空腔，在牙表面的空腔中形成复合物填料；确定复合物填料的几何形状、包括复合物填料与牙表面之间的界面的位置；基于所述几何形状，计算预定的聚合型式，以便将界面处的收缩应力减到最小；以及根据所述预定的聚合型式，将被构造成能激活聚合引发剂的聚焦激光束横过复合物填料进行扫描，以便选择性地和渐进式地固化复合物填料。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述几何形状通过以下方式确定:用配备有图像获取设备的扫描组件来扫描复合物填料，以便获得数字图像数据，并分析处理所述数字图像数据来生成所述几何形状。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述扫描组件包括用于扫描复合物填料的非聚合激光源，且所述图像获取设备获取对所述激光源的响应。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，微机电系统可调谐激光器被用于所述确定和扫描步骤。5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述数字图像数据被输入至能执行分析处理来生成所述几何形状的数据处理机，其中，所述数据处理机根据预定的算法来计算所述预定的聚合型式。6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述数字图像数据被输入至能执行分析处理来生成所述几何形状的数据处理机，其中，所述数据处理机将所生成的几何形状处理成网格顶点，所述网格顶点靠近界面处格点较密集，且在所述几何形状的内部中格点密集程度较小，且所述网格顶点被用来计算所述预定的聚合型式。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述激光束被聚焦成波束线，且所述扫描通过以下方式实施:所述波束线首先平行于所述界面并在所述界面处扫描，然后以步进方式渐进式地远离界面向着所述几何形状的内部扫描。8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述激光束被聚焦成波束线，且所述扫描通过以下方式实...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·基尔谢尔，V·克里科里安，
申请(专利权)人：克尔霍公司，
类型：发明
国别省市：