基于形状记忆材料的双稳态隐形矫治方法及矫治器与流程

1.本发明涉及矫治器技术领域，具体是基于形状记忆材料的双稳态隐形矫治方法及矫治器。


背景技术：

2.随着3d打印及计算机辅助设计技术的逐步成熟，无托槽隐形矫治技术应运而生。而传统的隐形矫治器材料大多数是利用其弹性变形产生矫治力，持续施加于拟移动牙齿，从而达到矫治的目的。但由于弹性材料的疲劳性，矫治器给牙齿的矫治力在佩戴一段时间以后，力会逐渐衰减，使得隐形矫治器对复杂错颌畸形的矫治存在很多障碍。因此，在进行矫治过程中，医生需要多次重启牙齿的矫治方案，从而造成大量矫治器的制作，这不仅浪费材料，也造成治疗成本的偏高。
3.形状记忆高分子材料在隐形矫治中已有应用，主要用在固定矫治器的弓丝上，通过三点弯曲实验、简支梁和悬臂梁实验发现，形状记忆高分子材料制成的弓丝，其弹性回复力能够缓慢的释放，具有力学稳定性。因此，形状记忆高分子材料具有应用于正畸矫治的前景。
4.本发明提出一种基于热致型形状记忆高分子材料的隐形矫治器及其制造和使用方法。这种形状记忆高分子材料有三个记忆循环过程：记忆起始态、固定变形态、恢复起始态。本发明使用的热致型形状记忆材料，记忆起始态成型温度和固定变形态成型温度均大大高于口腔的温度，在固定变形态戴在牙齿上一段时间后，将隐形矫治器通过在口外温度升高至玻璃转化温度以上，矫治器恢复到记忆起始态，再次戴在牙齿上。在这个过程中，由于形状记忆材料的隐形矫治器可以二次成型，原先两副传统隐形矫治器所能达到的矫治效果，现在仅用一副形状记忆材料的隐形矫治器即可实现，矫治器的数量因此可减少一半，这将大大降低了治疗成本。同时，采用形状记忆材料的隐形矫治器拥有比传统隐形矫治器更加持续稳定的矫治力，可以减短治疗周期，达到更好的正畸效果，为此，我们提供了一种基于形状记忆材料的双稳态隐形矫治方法及矫治器。


技术实现要素：

5.针对现有技术的不足，本发明提供了基于形状记忆材料的双稳态隐形矫治方法及矫治器，解决了上述背景技术中提出的问题。
6.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：基于形状记忆材料的双稳态隐形矫治方法及矫治器，包括以下步骤：
7.s1、取得患者口腔数据：用口内扫描仪直接扫描获取患者的牙冠数据，并对患者进行ct扫描以得到患者的颌骨和牙根数据；
8.s2、正畸治疗方案设计；
9.s3、隐形矫治器的设计；
10.s4、隐形矫治器的定型；
11.s5、隐形矫治器的佩戴。
12.可选的，所述步骤s2具体包括以下步骤：
13.s21、根据形状记忆高分子聚合物的本构模型确定矫治器提供的回复力；
14.s22、根据牙齿移动量和矫治器的回复力确定单副矫治器的治疗周期，得到正畸治疗每一阶段的牙列模型。
15.可选的，所述步骤s3具体包括以下步骤：
16.s31、在分阶段的牙列模型上，通过曲面偏移得到矫治器的唇侧面，再通过加厚得到矫治器的基体模型；
17.s32、根据形状记忆材料的本构模型来设计个性化局部矫治器厚度或附件的设计及其粘贴位置，
18.s33、将最后的局部结构与集基体模型合并得到最后隐形矫治器的形态。
19.可选的，所述步骤s4具体包括以下步骤：
20.s41、根据设计出的隐形矫治器，以第三阶段的牙列模型设计出注塑模具，用激光粉末烧结成型机sls烧结出模具，然后用注塑的方式加工出矫治器的初始形状；
21.s42、将注塑出来的隐形矫治器进行二次成型，用压膜的方法，将温度升高到玻璃转化温度以上进行压塑成型，把注塑成型的矫治器在第二阶段的牙列上进行热压膜，保持外部载荷的情况下降低温度，加工出二次成型的隐形矫治器。
22.可选的，所述步骤s5具体包括以下步骤：
23.s51、患者使用时，将二次成型后的隐形矫治器直接佩戴在第一阶段的牙列上；
24.s52、待牙齿移动完后，将矫治器放入温度高于形状记忆高分子材料的玻璃化转化温度的水中，隐形矫治器回复到其记忆起始态；
25.s53、再次佩戴到患者牙齿上，推动牙齿向理想位姿移动，从而达到矫治的目的。
26.一种矫治器，如上述所述的隐形矫治器。
27.本发明提供了基于形状记忆材料的双稳态隐形矫治方法及矫治器，具备以下有益效果：
28.从本发明基于热致型形状记忆高分子材料的变形特征，在一定的温度环境下(玻璃转化温度)，通过外部载荷使材料发生变形，同时在保证外部约束的情况下冷却，从而获得固化后的新形状也就是固定变形态；当温度再次上升到玻璃转化温度以上，形状就恢复到其记忆起始态。
29.在本发明中，二次成型的隐形矫治器形状为牙齿的初始和最终形态之间的中间形态设计的隐形矫治器，将二次成型的隐形矫治器直接佩戴在初始牙列上，完成牙齿第一次移动后，将隐形矫治器取出，在外界施加刺激(升高温度到玻璃转化温度以上)，使其形状变为其记忆起始态，再次佩戴到牙齿上，完成第二次变形。
30.本发明大大减少了隐形矫治器的材料消耗，形状记忆高分子材料应用于口腔正畸隐形矫治器，使用矫治器的个数是传统隐形矫治器的一半；形状记忆高分子材料的材料成本低廉，容易加工成型，应用于口腔正畸能大大降低治疗成本；形状记忆高分子材料具有生物相容性，应用于口腔正畸隐形矫治器具有良好的力学性能，相比于传统的隐形矫治器，形状记忆高分子材料口腔正畸隐形矫治器矫正更加的精准。
附图说明
31.图1为本发明第一阶段牙列结构示意图；
32.图2为本发明第二阶段的牙列(下颌左侧切牙向外移动0.5mm)结构示意图；
33.图3为本发明第三阶段的牙列(下颌左侧切牙向外移动1mm)结构示意图。
具体实施方式
34.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
35.实施案例1
36.本发明提供一种技术方案：基于形状记忆材料的双稳态隐形矫治方法及矫治器，包括以下步骤：
37.如图1所示，s1、取得患者口腔数据：用口内扫描仪直接扫描获取患者的牙冠数据，并对患者进行ct扫描以得到患者的颌骨和牙根数据；
38.s2、正畸治疗方案设计；
39.s3、隐形矫治器的设计；
40.s4、隐形矫治器的定型；
41.s5、隐形矫治器的佩戴。
42.具体实施案例2
43.基于形状记忆材料的双稳态隐形矫治方法及矫治器，包括以下步骤：
44.如图1所示，s1、取得患者口腔数据
45.用口内扫描仪直接扫描获取患者的牙冠数据，并对患者进行ct扫描以得到患者的颌骨和牙根数据。
46.s2、正畸治疗方案设计
47.s21、对正畸治疗排牙进行方案设计，对其进行运动约束、碰撞约束和牙齿间距约束，排牙结果具体包括拔牙的位置和颗数、牙齿移动或旋转、支抗设计、附件设计等，并根据形状记忆高分子聚合物的本构模型确定矫治器提供的回复力；
48.s22、根据牙齿移动量和矫治器的回复力确定单副矫治器的治疗周期，得到正畸治疗每一阶段的牙列模型。
49.s3、隐形矫治器的设计
50.s31、在分阶段的牙列模型上，通过曲面偏移得到矫治器的唇侧面，再通过加厚得到矫治器的基体模型；
51.s32、根据形状记忆材料的本构模型来设计个性化局部矫治器厚度或附件的设计及其粘贴位置，
52.s33、将最后的局部结构与集基体模型合并得到最后隐形矫治器的形态。
53.如图2和图3所示，s4、隐形矫治器的定型
54.s41、根据设计出的隐形矫治器，以第三阶段的牙列模型设计出注塑模具，用激光粉末烧结成型机sls烧结出模具，然后用注塑的方式加工出矫治器的初始形状；
55.s42、将注塑出来的隐形矫治器进行二次成型，用压膜的方法，将温度升高到玻璃转化温度以上进行压塑成型，把注塑成型的矫治器在第二阶段的牙列上进行热压膜，保持
外部载荷的情况下降低温度，加工出二次成型的隐形矫治器。
56.可选的，所述步骤s5具体包括以下步骤：
57.s51、患者使用时，将二次成型后的隐形矫治器直接佩戴在第一阶段的牙列上；
58.s52、待牙齿移动完后，将矫治器放入温度高于形状记忆高分子材料的玻璃化转化温度的水中，隐形矫治器回复到其记忆起始态；
59.s53、再次佩戴到患者牙齿上，推动牙齿向理想位姿移动，从而达到矫治的目的。
60.一种矫治器，如上述所述的隐形矫治器。
61.以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。