一种多层式硅胶牙齿矫正器及其成型方法与流程

本发明涉及一种牙套，尤其涉及一种多层式硅胶牙齿矫正器及成型方法。

背景技术：

1、牙套可以用于畸形牙齿的矫治，其通过对牙齿的特定部位施加特定的压力，将牙齿移动至正确的位置。随着液态硅胶3d打印技术的发展，根据患者的牙齿轮廓个性定制的牙套开始出现，此类牙套的针对性强，佩戴舒适，推动了牙套正畸技术的发展。现有的硅胶牙套通过液态硅胶3d打印形成，通过人为调整对应的牙套槽口位置，使得患者佩戴后对应牙齿对牙套槽口的内壁产生压力，推动牙套发生弹性形变，通过牙套的形变对牙齿产生持续的压力，从而将牙齿移动至正确的位置。但是，现有的硅胶牙套通常采用一种材料一体打印成型，硅胶在长时间受压后，其复位弹性会逐渐变小，对牙齿施加的推力随之变小，影响矫治效果。如果为了增加牙套对牙齿的压力，佩戴时牙套的形变量设置过大，则容易造成患者不适，影响佩戴者的日常生活。

技术实现思路

1、本发明为了解决现有技术的缺陷，提供一种多层式硅胶牙齿矫正器及其成型方法，其成型精准可靠，矫正器可提供持续的形变恢复力，保证长时间的稳定矫治效果。

2、为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种多层式硅胶牙齿矫正器，包括骨架层、弹性层、施力层和定点施力结构，所述骨架层具有预定结构强度；所述弹性层设于所述骨架层和施力层之间，用于在使用者佩戴后对牙齿的预定部位提供预定压力；所述施力层设于所述多层式硅胶牙齿矫正器的内侧，具有与所述弹性层连接的刚性曲面结构；所述定点施力结构设于所述施力层表面并向对应的牙齿方向伸出；

3、所述骨架层、弹性层、施力层和定点施力结构中的至少两个选用不同的医用硅胶，通过注射成型或者3d打印成型而成。

4、作为上述方案的改进，所述骨架层由硅胶a制成，所述弹性层由硅胶b制成，所述施力层和定点施力结构由硅胶c制成，或者所述骨架层由硅胶a制成，所述弹性层、施力层和定点施力结构由硅胶c制成，其中，硅胶a的硬度＞硅胶b的硬度，硅胶c的硬度＞硅胶b的硬度，硅胶a的硬度＞硅胶c的硬度。

5、作为上述方案的改进，所述硅胶a的硬度为40-70 a，所述硅胶b的硬度为10-40a，所述硅胶c的硬度为10-69 a。

6、作为上述方案的改进，所述多层式硅胶牙齿矫正器是根据多层式硅胶牙齿矫正器数字化模型，通过硅胶3d打印热固化成型设备完成骨架层、弹性层、施力层和定点施力结构的逐层打印，并固化而得。

7、作为上述方案的改进，所述弹性层包括前牙槽和后牙槽，所述施力层和定点施力结构共同设于所述前牙槽或后牙槽中，或同时设于所述前牙槽和后牙槽中。

8、作为上述方案的改进，定点施力结构包括设于所述前牙槽和/或后牙槽的前侧壁或后侧壁上的凸点，每一个凸点与一个前牙对应。

9、作为上述方案的改进，定点施力结构包括设于所述前牙槽和/或后牙槽的前侧壁或后侧壁上的凸点，每两个凸点与一个前牙对应；与同一个前牙对应的两个凸点设于所述前牙槽的不同高度处。

10、作为上述方案的改进，定点施力结构包括设于所述前牙槽和/或后牙槽的前侧壁或后侧壁上的凸点，每三个凸点与一个前牙对应；与同一个前牙对应的三个凸点呈三角形分布。

11、作为上述方案的改进，所述凸点顶部具有三角形、菱形、矩形或星形的顶端接触部。

12、作为上述方案的改进，所述凸点的凸起高度为0.5-5mm。

13、作为上述方案的改进，所述刚性曲面结构包括环形平面部和内凹曲面部，所述内凹曲面部从所述环形平面部的内侧向所述弹性层的方向凹进形成，所述定点施力结构设于所述内凹曲面部表面。

14、作为上述方案的改进，所述刚性曲面结构包括环形平面部和外凸曲面部，所述外凸曲面部从所述环形平面部的内侧向远离所述弹性层的方向凸起形成，所述定点施力结构设于所述外凸曲面部表面；所述外凸曲面部和所述弹性层之间设有弹力空腔，所述弹力空腔内设有空气。

15、相应地，本发明还提供了一种多层式硅胶牙齿矫正器的成型方法包括：

16、获取目标对象的初始牙颌数字模型；

17、根据所述初始牙颌数字模型确定优化咬合关系的目标牙颌数字模型，并根据所述目标牙颌数字模型生成多层式硅胶牙齿矫正器初模型；

18、根据所述初始牙颌数字模型及目标牙颌数字模型构建施力信息，所述施力信息包括施力作用点、施力方向及施力大小；

19、根据所述施力信息在所述多层式硅胶牙齿矫正器上设置定点施力结构并调整所述多层式硅胶牙齿矫正器初模型，得到多层式硅胶牙齿矫正器数字化模型；

20、通过硅胶3d打印热固化成型设备完成骨架层、弹性层、施力层和定点施力结构的逐层打印，得到初产品；

21、将所述初产品固化，得到多层式硅胶牙齿矫正器。

22、作为上述方案的改进，所述通过硅胶3d打印热固化成型设备完成骨架层、弹性层、施力层和定点施力结构的逐层打印，得到初产品的步骤，包括：

23、将多层式硅胶牙齿矫正器数字化模型进行数字化处理，得到打印信息，所述打印信息包括用于成型骨架层的打印信息a，用于成型弹性层的打印信息b、用于成型施力层的打印信息c，和用于成型定点施力结构的打印信息d；

24、根据打印信息a控制打印头的运动轨迹，采用硅胶a通过逐层打印实现骨架层的成型；

25、根据打印信息b控制打印头的运动轨迹，采用硅胶b或者硅胶c通过逐层打印实现弹性层的成型；

26、根据打印信息c控制打印头的运动轨迹，采用硅胶c通过逐层打印完成施力层的成型；

27、根据打印信息d控制打印头的运动轨迹，采用硅胶c通过逐层打印完成定点施力结构的成型。

28、作为上述方案的改进，所述根据所述初始牙颌数字模型及目标牙颌数字模型构建施力信息的步骤包括：将所述目标牙颌数字模型中各目标前牙的前侧壁及后侧壁分别划分为中心区域、过渡区域及外围区域，所述过渡区域包围所述中心区域，所述外围区域包围所述过渡区域；在所述中心区域的中心位置设置初始作用点，在所述过渡区域设置至少两个初始作用点，在所述外围区域设置至少两个初始作用点；根据所述初始牙颌数字模型及目标牙颌数字模型分别构建所述目标牙颌数字模型中各目标前牙的调整路径；根据所述调整路径构建所述初始作用点的施力方向及施力大小；根据所述施力大小从所述初始作用点中选取目标作用点。

29、作为上述方案的改进，所述根据所述初始牙颌数字模型及目标牙颌数字模型构建施力信息的步骤包括：通过有限元算法，根据所述初始牙颌数字模型及目标牙颌数字模型构建施力信息。

30、实施本发明实施例，具有如下有益效果：

31、本发明提供一种多层式硅胶牙齿矫正器及成型方法，采用三层不同的结构作为牙套主体，其中，骨架层、弹性层、施力层和定点施力结构中的至少两个选用不同的医用硅胶通过注射成型或者3d打印成型而成，其成型精准可靠，分层设计的矫正器可提供持续的形变恢复力，保证长时间的稳定矫治效果。

32、其中，骨架层位于牙套的最外侧，起到骨架支撑的作用，用于保持牙套的整体形状，使牙套与人体牙周贴合，佩戴舒适。所述弹性层质地较软，其在发生形变后能够提供持续的形变恢复力，保证长时间的稳定矫治效果。所述施力层具有专门设计的力学结构，能够将定点施力结构与牙齿之间的推力均匀分散至弹性层，保证定点施力结构能够通过单点或多点接触的方式以预设的施力方向对牙齿施加矫治压力。

33、所述定点施力结构包括单个或多个凸点，通过所述凸点与牙齿接触，精准控制牙齿的矫治施力点，配合牙套成型前的模拟计算，能够控制牙齿所受的推力和扭力状态，保证牙齿通过摆动和/或移动的方式，回到正确的位置，实现牙齿的正畸矫治。

34、多层式硅胶牙齿矫正器的成型是先获得多层式硅胶牙齿矫正器数字化模型，然后通过硅胶3d打印热固化成型设备完成骨架层、弹性层、施力层和定点施力结构的逐层打印，并固化而得，可以提高牙套的成型精度，保证牙套的正畸矫治效果。