TWI671062B - 咀嚼式牙齒矯治裝置及其製造方法 - Google Patents
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Abstract
一種製造用於重新定位病患牙齒的牙齒矯治器具的方法,包括形成用於接收病患的一牙弓的牙齒的一硬質外殼。硬質外殼具有至少一第一空腔,其中第一空腔具有一空間,用於容納需要牙齒矯治的牙弓的至少一第一牙齒並且允許第一牙齒從一初始牙齒排列移動到一目標牙齒排列。所述製造方法還包括在硬質外殼的第一空腔中形成至少一彈性構件。彈性構件具有符合在目標牙齒排列的第一牙齒的接收形狀。
Description
本發明實施例關於一種牙齒矯治(orthodontic correction)技術,特別係有關於一種咀嚼式(masticatory)牙齒矯治裝置及其製造方法。
當人的牙齒不整齊(misalignment)時,其牙齒美觀(dental aesthetics)、功能及健康皆可能受影響,其中受影響的功能,包括如咀嚼、發音及呼吸等日常活動,進而產生牙齒健康上的問題,包括蛀牙、牙周病及牙齒異常磨耗等。牙齒矯治的目的在於將病患牙齒重新定位(reposition)或重新調整(realign)到牙齒功能可被改善的位置或方位(orientations)。
傳統弓絲矯治器(braces)使用矯治弓絲(archwire)作為主要的施力器具(force-inducing appliance)。矯治弓絲可預先塑形並通過固定在牙齒上的托槽(brackets)而連接牙齒。當開始被安裝時,矯治弓絲彈性地變形以容納(accommodate)在異位(in malposition)的牙齒,並在其上施加彈性矯治力。矯治弓絲在牙齒上施加持續的力量以逐步推擠它們至矯治完成位置(finish position)。另一種無托槽隱形矯治器(clear aligners)的工作/矯治原理也是利用器具本身的彈性特性。習知技術中使 用的隱形矯治器的本體或外殼是可彎曲的(flexible),並且當器具被配戴時可變形,在其試圖恢復原來的形狀時提供彈性矯治力。當隱形矯治器被配戴於不整齊的牙齒上時,其是有彈性的並試圖容納不整齊的牙齒,但是其無法與牙齒表面完全接觸。因此,需要額外的固定到牙齒的部件(例如,附著件)來使矯治器本體更好地卡合不整齊的牙齒,從而施加彈性矯治力。為了提供持續的矯治力以達到牙齒矯治的效果,傳統隱形矯治器需要每天配戴超過20個小時(除了病患在吃東西時)。
隱形矯治器具有不易看見和可摘除的優點。病患可摘除器具(patient removable appliance)有利於改善口腔衛生(oral hygiene),因為病患可以更容易地清潔牙齒及器具。然而,使用具有固定在不整齊的牙齒上的附著件的隱形矯治器可能對病患更加痛苦。目前,牙醫矯治實務上已經認識到,輕的間歇性力量相較於重的持續力量,在通過齒槽骨(alveolar bone)使牙齒移動更快速和減少牙根吸收(root resorption)等方面是更為理想的。
鑒於上述問題點,本發明的一目的是提供一種新穎的牙齒矯治裝置,其利用在咀嚼過程中產生的間歇性短時間咬合力來作為牙齒矯治力(故本文中稱之為一種”咀嚼式牙齒矯治裝置”),從而可以在加速矯治牙齒移動的同時減少配戴裝置的時間和不適感。
根據本發明一些實施例,提供一種製造用於重新定位病患牙齒的牙齒矯治器具(dental appliance)的方法。所述 製造方法包括形成用於接收病患的一牙弓的牙齒的一硬質外殼(rigid shell)。硬質外殼具有至少一第一空腔(cavity),其中第一空腔具有一空間,用於容納需要牙齒矯治的牙弓的至少一第一牙齒並且允許第一牙齒從一初始牙齒排列(initial tooth arrangement)移動到一目標牙齒排列(target tooth arrangement)。所述製造方法還包括在硬質外殼的第一空腔中形成至少一彈性構件(resilient member)。彈性構件具有符合(fitting)在目標牙齒排列的第一牙齒的接收形狀。
根據一些實施例,形成硬質外殼的步驟更包括提供病患的牙弓在目標牙齒排列的一目標牙弓模型(target dental model),以及提供一組合牙弓模型(combined dental model),其中組合牙弓模型源自於(derived from)目標牙弓模型和病患的牙弓在初始牙齒排列的一初始牙弓模型(initial dental model)。所述形成硬質外殼的步驟更包括形成一外延層(block-out layer)以覆蓋組合牙弓模型的至少一第一牙齒。此外,所述形成硬質外殼的步驟還包括在外延層和組合牙弓模型之上形成一第一材料層以形成硬質外殼。
根據一些實施例,在硬質外殼中形成彈性構件的步驟更包括在對應於組合牙弓模型的第一牙齒的目標牙弓模型的至少一第一牙齒之上形成一第二材料層。此外,所述在硬質外殼中形成彈性構件的步驟還包括將硬質外殼貼放在第二材料層和目標牙弓模型上以在硬質外殼的第一空腔中形成彈性構件。
根據一些實施例,形成硬質外殼的步驟更包括固 化(curing)在外延層和組合牙弓模型之上的第一材料層以形成硬質外殼。
根據一些實施例,在硬質外殼中形成彈性構件的步驟更包括將硬質外殼貼放在第二材料層之上,使得第二材料層在目標牙弓模型的至少一第一牙齒之上沉降(settle)或固化並且結合到硬質外殼,以在硬質外殼的第一空腔中形成彈性構件。
根據一些實施例,所述製造方法更包括對硬質外殼塑形(shaping)以在硬質外殼的一咬合面(occlusal surface)上形成多個咬窩(fossae)和咬頭(cusps)特徵。
根據一些實施例,所述製造方法更包括對硬質外殼塑形以在硬質外殼的多個頰側面(buccal surfaces)上形成多個犬齒保護(canine protection)特徵,其中各犬齒保護特徵在其舌側具有一引導面(guiding surface)。
根據一些實施例,第一材料層包括丙烯酸樹脂(acrylic resin)、樹脂咬合板材料(resin splint materials)或樹脂假牙材料(resin denture materials)。
根據一些實施例,第二材料層包括軟性矽基假牙墊底材料(soft silicon-based denture relining materials)。
根據一些實施例,第二材料層包括形狀記憶聚合物(shape memory polymers)。
根據本發明另一些實施例,亦提供一種用於重新定位病患牙齒的一牙齒矯治器具,包括一硬質外殼以及至少一彈性構件。硬質外殼用於接收病患的一牙弓的牙齒。硬質外殼 具有至少一第一空腔,其中第一空腔具有一空間,用於容納需要牙齒矯治的牙弓的至少一第一牙齒並且允許第一牙齒從一初始牙齒排列移動到一目標牙齒排列。彈性構件形成在第一空腔中並且具有符合在目標牙齒排列的第一牙齒的一接收形狀。彈性構件用於引導(guiding)第一牙齒從初始牙齒排列移動到目標牙齒排列。
根據一些實施例,硬質外殼更具有至少一第二空腔。第二空腔與牙弓的不需要牙齒矯治或移動的至少一第二牙齒的形狀相符合。
根據一些實施例,硬質外殼更包括在硬質外殼的一咬合面上的多個咬窩和咬頭特徵。
根據一些實施例,硬質外殼更包括在硬質外殼的多個頰側面上的多個犬齒保護特徵,且各犬齒保護特徵在其舌側具有一引導面。
為讓本發明之上述和其它目的、特徵、和優點能更明顯易懂,下文特舉出較佳實施例,並配合所附圖式,作詳細說明如下。
1‧‧‧咀嚼式牙齒矯治裝置
2‧‧‧方法
10‧‧‧(第一)牙齒矯治器具
12‧‧‧上顎牙弓
20‧‧‧(第二)牙齒矯治器具
22‧‧‧下顎牙弓
30‧‧‧初始牙弓模型
31‧‧‧目標牙弓模型
32‧‧‧組合牙弓模型
40‧‧‧外延層
41‧‧‧第一材料層
42‧‧‧第二材料層
E‧‧‧彈性構件
S‧‧‧硬質外殼
F1‧‧‧咬頭特徵
F2‧‧‧咬窩特徵
F3‧‧‧犬齒保護特徵
R1‧‧‧第一空腔
R2‧‧‧第二空腔
T1‧‧‧第一牙齒
T2‧‧‧第二牙齒
S01、S02、S03、S04、S05、S06‧‧‧操作
第1圖顯示根據本發明一些實施例之一咀嚼式牙齒矯治裝置的示意圖,其中病患可以配戴它來咀嚼。
第2圖顯示根據一些實施例,一種製造在咀嚼式牙齒矯治裝置中使用的牙齒矯治器具的方法的流程圖。
第3圖顯示根據一些實施例,病患的牙弓的一初始牙弓模型 和一目標牙弓模型的部分的剖視示意圖。
第4圖顯示源自於第3圖中的初始牙弓模型和目標牙弓模型的一組合牙弓模型的部分的剖視示意圖。
第5圖顯示根據一些實施例,在組合牙弓模型的至少一第一牙齒(對應於病患需要牙齒矯治的至少一牙齒)之上形成有一外延層的剖視示意圖。
第6圖顯示根據一些實施例,在外延層和組合牙弓模型之上形成一第一材料層以形成一硬質外殼的剖視示意圖。
第7圖顯示根據一些實施例,在目標牙弓模型的至少一第一牙齒(對應於病患需要牙齒矯治的至少一牙齒)之上形成一第二材料層以及將硬質外殼放置在第二材料層和目標牙弓模型上的剖視示意圖。
第8圖顯示根據一些實施例,使用第2圖中的方法製造的一牙齒矯治器具的剖視示意圖。
第9圖顯示第1圖中的兩個牙齒矯治器具在咬合時的示意圖。
第10圖顯示沿第9圖中X-X線段的剖視圖。
第11圖顯示根據一些實施例,第9圖中的一牙齒矯治器具的咬合面上的咬合特徵的示意圖。
第12圖顯示從另一視角觀看的第9圖中的第一和第二牙齒矯治器具的示意圖。
以下的揭露內容提供許多不同的實施例或範例以實施本案的不同特徵。以下的揭露內容敘述各個構件及其排列 方式的特定範例,以簡化說明。當然,這些特定的範例並非用以限定。例如,若是本揭露書敘述了一第一特徵形成於一第二特徵之上或上方,即表示其可能包含第一特徵與第二特徵是直接接觸的實施例,亦可能包含了有附加特徵形成於第一特徵與第二特徵之間,而使第一特徵與第二特徵可能未直接接觸的實施例。
另外,以下揭露書不同範例可能重複使用相同的參考符號及/或標記。這些重複係為了簡化與清晰的目的,並非用以限定所討論的不同實施例及/或配置之間有特定的關係。為了簡單和清楚起見,各種特徵可能以不同比例任意繪製。
此外,空間相關用語,例如“在...下方”、“下方”、“較低的”、“上方”、“較高的”及類似的用語,係為了便於描述圖示中一個元件或特徵與另一個(些)元件或特徵之間的關係。除了在圖式中繪示的方位外,這些空間相關用語意欲包含使用中或操作中的裝置之不同方位。設備/裝置可能被轉向不同方位(旋轉90度或其他方位),則在此使用的空間相關詞也可依此相同解釋。必須了解的是,未特別圖示或描述之元件可以本領域技術人士所熟知之各種形式存在。
第1圖顯示根據本發明一些實施例之一咀嚼式(masticatory)牙齒矯治裝置的示意圖,其中病患可以配戴它來咀嚼。如第1圖中所示,咀嚼式牙齒矯治裝置1包括具有硬質外殼(rigid shell)的一第一牙齒矯治器具10以及具有硬質外殼的一第二牙齒矯治器具20,其中第一、第二牙齒矯治器具10和20分別以可摘除的方式(removably)配戴於一病患的上顎牙弓12和下顎牙弓22上。由於是病患可摘除的(patient removable),因此咀嚼式牙齒矯治裝置1可以在咀嚼時(例如在吃東西和嚼口香糖等日常活動時)配戴。
要瞭解的是,當病患配戴第一、第二牙齒矯治器具10和20並進行咀嚼時,來自上、下顎牙弓12和22的咬合(如第1圖中的箭頭所示)而產生作用在牙齒上的負荷(loading)可作為一驅動力,使得咀嚼式牙齒矯治裝置1作為一牙齒矯治裝置能夠發揮其功能。特別地,第一、第二牙齒矯治器具10和20的硬質外殼不會變形或對牙齒施加彈性矯治力,並且它們的形狀是在容納(accommodating)牙齒時,甚至在承受來自咬合力的負荷時,都可以保持而不會變形。這是與習知技術中使用隱形矯治器(clear aligners)的情況形成對比,其中傳統隱形矯治器的本體或外殼是可彎曲的並且當其被配戴在異位(in malposition)的牙齒上時會發生變形,從而可利用矯治器本體或外殼的彈性力來作為牙齒矯治力。以下段落將描述牙齒矯治器具10和20的設計和製造。
第2圖顯示根據一些實施例,一種製造牙齒矯治器具10或20的方法的流程圖。如第2圖中所示,方法2從操作S01開始,提供一病患的一牙弓在初始牙齒排列(initial tooth arrangement)的一初始牙弓模型(initial dental model)、上述病患的牙弓在目標牙齒排列(target tooth arrangement)的一目標牙弓模型(target dental model)以及源自於(derived from)初始牙弓模型和目標牙弓模型的一組合牙弓模型(combined dental model)。
第3圖顯示根據一些實施例,一病患的牙弓的一初始牙弓模型30和一目標(或最終)牙弓模型31的部分的剖視示意圖,以及第4圖顯示根據一些實施例,源自於組合(combining)初始牙弓模型30和目標牙弓模型31的一組合牙弓模型32的部分的剖視示意圖(為了簡單和清楚起見,在圖中僅示出了病患需要矯治的牙弓模型中的一顆牙齒(在下文中稱為一第一牙齒T1))。
使用一電腦模擬方法,可以通過拍攝病患的牙弓的印模(impression)並且數位地(digitally)掃描該印模或者通過直接對病患口腔進行口內掃描(intraoral scan)來得到初始牙弓模型30。接著,可以使用(數位)初始牙弓模型30的常規計算處理(computational manipulation)來產生(數位)目標牙弓模型31。這兩個模型可以通過一聯合程序(union procedure)再組合成單一個數位模型,其中某些部分會重疊。後續添加外延層(block-out layer)以及設計硬質外殼的步驟也可以通過電腦處理來產生相應的數位模型。最後,產生的硬質外殼模型的3D數據可以傳送到一電腦製造機器或3D列印機以產生實體的(physical)硬質外殼。或者,也可以利用手工(manual)方式從一實體的初始牙弓模型產生一實體的目標牙弓模型。舉例來說,可以從初始牙弓模型切出單個牙齒並且操縱到目標位置,接著用蠟(wax)進行固定。另外,還可以通過使用蠟大致上覆蓋目標牙弓模型的第一牙齒並且將覆蓋範圍擴大至包含初始牙弓模型的第一牙齒會佔據的區域來形成外延層,從而產生組合牙弓模型。簡而言之,通過疊加(superimposing)初始牙弓模型和 目標牙弓模型並且匹配(matching)未改變的部分即可形成一組合牙弓模型。外延層的目的是定義硬質外殼的形狀。外延層的外(或上)表面決定了硬質外殼的內(或下)表面的形狀。
在操作S02中,形成一外延層以覆蓋組合牙弓模型的至少一第一牙齒。如第5圖中所示,在得到組合牙弓模型32之後,形成一外延層40以覆蓋組合牙弓模型32的至少一第一牙齒T1。外延層40基本上覆蓋第一牙齒T1的牙冠(crown)。根據一些實施例,外延層40可以是從組合牙弓模型32的第一牙齒T1延伸出(extruded)的一電腦模擬層或實體的蠟層(如上所述)。
在操作S03中,在外延層和組合牙弓模型之上形成一第一材料層以形成一硬質外殼。如第6圖中所示,在組合牙弓模型32的第一牙齒T1之上形成外延層40之後,形成一第一材料層41以覆蓋外延層40和組合牙弓模型32。根據一些實施例,第一材料層41最初可處於液體狀態並且可以流動以覆蓋外延層40和組合牙弓模型32的所有暴露表面(例如,咬合面、唇側面、舌側面及頰側面)。第一材料層41可以自己固化(cured)或經歷熱或光處理後而發生固化(取決於材料的不同),以形成牙齒矯治器具10或20的硬質外殼S。應瞭解的是,本文中使用的用語”硬質外殼”表示即使在來自咬合力的負荷下它也不會變形或彎曲。
根據一些實施例,牙齒矯治器具10或20的硬質外殼S的厚度可以在0.5毫米(mm)到1.5毫米的優選範圍內變化,有時更多但不超過2.0毫米。根據一些實施例,牙齒矯治器具10或20的硬質外殼S的硬度是在樹脂咬合板材料(resin splint materials)和樹脂暫時性假牙材料(resin temporary denture materials)的硬度範圍內,以滿足生理和機械需求,例如抵抗短期至中等持續時間的功能性負荷(functional loads)和磨損。第一材料層41優選包括丙烯酸樹脂(acrylic resin)、樹脂咬合板材料或樹脂假牙材料。其他的材料選項也可包括彈性體(elastomeric)和熱塑性材料。
在矯治器具的硬質外殼S形成之後,將其從外延層40和組合牙弓模型32上取下,如第6圖中的箭頭所示。藉由以上操作,由外延層40和組合牙弓模型32成形的硬質外殼S可形成至少一第一空腔(cavity)R1以及至少一第二空腔R2(參見第10圖中的上空腔),其中第一空腔R1具有允許病患需要矯治的對應的牙齒(第一牙齒T1)從初始牙齒排列移動到目標(或最終)牙齒排列的空間,而第二空腔R2(參見第10圖中的下空腔)與不需要矯治移動的其他牙齒(第二牙齒)的形狀相符合(fitting)。
在操作S04中,在對應於組合牙弓模型的至少一第一牙齒的目標牙弓模型的至少一第一牙齒之上形成一第二材料層。如第7圖中所示,在得到目標牙弓模型31之後,在目標牙弓模型31的至少一第一牙齒T1之上形成一第二材料層42,其中目標牙弓模型31的至少一第一牙齒T1對應於組合牙弓模型32的至少一第一牙齒T1。根據一些實施例,第二材料層42最初可被展開(spread)以覆蓋目標牙弓模型31的至少一第一牙齒T1的表面(例如,咬合面、舌側面及頰側面)。利用手工技術,可以通過材料的多次施加(applications)來建立第二材料層42。優選地,第二材料層42具有0.5毫米的最小厚度。
根據一些實施例,第二材料層42包括矽基軟性假牙墊底材料(silicon-based soft denture relining materials)。根據一些實施例,第二材料層42也可以包括形狀記憶聚合物(shape memory polymers)。將第二材料層42緊貼著(against)目標牙弓模型以進行塑形(shaping),由此決定了形狀記憶聚合物的記憶形狀(remembered shape)。當受到熱激活(heat activated)時,形狀記憶聚合物試圖恢復其記憶形狀,從而在第一牙齒上施加弱的(weak)力,但不足以移動病患的第一牙齒。在咀嚼過程中的咬合負荷下,形狀記憶特性可提供弱的引導力來將第一牙齒引導到目標位置。
在操作S05中,將硬質外殼貼放在第二材料層和目標牙弓模型上,以在硬質外殼中形成至少一彈性構件。如第7圖中所示,在一些實施例中,在將硬質外殼S貼放在第二材料層42上之後,使得第二材料層42沉降(settle)並且結合到硬質外殼S,以在硬質外殼S的對應的第一空腔R1中形成至少一彈性構件E。在一些替代實施例中,在目標牙弓模型31的至少一第一牙齒T1之上形成第二材料層42之後,將由外延層40和組合牙弓模型32成形的硬質外殼S貼放在第二材料層42和目標牙弓模型31上,然後對第二材料層42進行固化處理。之後,固化的第二材料層42在硬質外殼S中形成至少一彈性構件E,其中彈性構件E固定在硬質外殼S的對應的第一空腔R1上。特別地,彈性構件E具有符合目標牙弓模型31的對應的第一牙齒T1的一接收形狀(receiving shape)。
方法2結束於操作S06,將其中具有彈性構件E的硬 質外殼S從目標牙弓模型31上取下,以得到牙齒矯治器具(參見第8圖)。如上所述,完成的牙齒矯治器具(例如,第1圖中的牙齒矯治器具10或20)包括用於接收病患的上顎或下顎牙弓的牙齒的一硬質外殼S,以及硬質外殼S的至少一第一空腔R1用於容納病患需要牙齒矯治的對應的牙齒(第一牙齒)並且具有形成在第一空腔R1中的一彈性構件E。
要瞭解的是,上述方法2僅僅是示例性的,並且製造在咀嚼式牙齒矯治裝置中使用的牙齒矯治器具的方法可以包括其他操作及/或其他操作順序。舉例來說,在操作S03或其他合適的操作中也可以執行例如雕刻處理(sculpting process)的塑形(shaping)處理,以在硬質外殼S的咬合面上形成咬頭(cusps)和咬窩(fossae)特徵F1和F2(參見第6、8、10及11圖)並且在硬質外殼S的頰側面上形成犬齒保護(canine protection)特徵F3(參見第9及11圖),從而可以實現在咀嚼過程中配戴在上顎牙弓12上的牙齒矯治器具10與配戴在下顎牙弓22上的牙齒矯治器具20之間的功能性(functional)及安全的咬合。
接下來,參照第9至10圖在以下段落中說明配戴上述咀嚼式牙齒矯治裝置1(即,牙齒矯治器具10和20)的牙齒矯治機制。第9圖顯示第1圖中的兩個牙齒矯治器具10和20在咬合時的示意圖,以及第10圖顯示沿第9圖中X-X線段的剖視圖。
要瞭解的是,每個牙齒矯治器具10或20的硬質外殼S的牙齒接收面(位在咬合面的相對側)形成有用於接收病患牙齒的多個空腔,這些空腔可以分為兩種:一種是第一空腔R1,用於接收需要牙齒矯治的牙齒(第一牙齒T1),另一種是第二空 腔R2,用於接收不需要牙齒矯治或移動的其他牙齒(第二牙齒T2)。在一些實施例中(參見第10圖),牙齒矯治器具10的第二空腔R2與上顎牙弓12的第二牙齒T2的形狀匹配,而牙齒矯治器具20的第一空腔R1具有一空間,允許下顎牙弓22的第一牙齒T1在其中移動。具體來說,(由上述方法2形成的)第一空腔R1具有一空間,允許在異位的第一牙齒T1從其初始牙齒排列移動到其目標(或最終)牙齒排列。特別地,第一空腔R1的空間大於由初始牙弓模型30中的第一牙齒T1和目標牙弓模型31中的第一牙齒T1所定義的一組合空間(即,組合牙弓模型32中的第一牙齒T1)(參見第6圖)。根據一些實施例,第一空腔R1的空間的寬度大於第一牙齒T1的組合空間的寬度,如第6圖中所示。
另外,形成在第一空腔R1中的彈性構件E是彈性且可變形的,並且容納在錯位的第一牙齒T1。特別地,在牙齒矯治器具被配戴之前,(由上述方法2形成的)彈性構件E具有符合目標牙弓模型31的第一牙齒T1的接收形狀(參見第7圖)。
參見第9及10圖,當病患配戴第一、第二牙齒矯治器具10和20進行咀嚼時,來自上、下顎牙弓12和22的咬合的負荷從牙齒矯治器具10和20轉移到牙齒,並進一步轉移每個牙齒的牙周韌帶(periodontal ligament)的相鄰的齒槽骨(alveolar bone)。
更具體來說,在咀嚼過程中咬合力是施加在第二牙齒T2上。咬合負荷從牙齒矯治器具10和20通過與第二牙齒T2直接接觸的第二空腔R2傳遞到每個第二牙齒T2,以分散負荷。牙齒矯治器具10和20通過第二空腔R2保持和連接第二牙齒T2, 從而限制第二牙齒T2的移動。
另一方面,第一空腔R1具有允許第一牙齒T1在其中移動的空間。在咬合負荷下,咬合力通過第二牙齒T2和支撐組織(supporting tissue)傳遞,從而引起相鄰的第一牙齒T1在第一空腔R1中的移動。此外,彈性構件E具有符合在目標(或最終)牙齒排列的第一牙齒T1(即,目標牙弓模型31的第一牙齒T1)的接收形狀,使得(在咀嚼過程中)彈性構件E可以引導在異位的第一牙齒T1朝向預想的目標或最終位置移動。更具體來說,當處於異位的第一牙齒T1最初放置在第一空腔R1中時,第一牙齒T1引起彈性構件E變形以容納第一牙齒T1並且覆蓋其牙冠表面。而當變形的彈性構件E試圖恢復其原來的形狀時,可在第一牙齒T1上施加弱的力,但並不足以移動第一牙齒T1。在咀嚼過程中的咬合負荷下,第一牙齒T1將開始移動,並且彈性構件E提供弱的引導力以引導第一牙齒T1移動到目標位置。
上述咀嚼式牙齒矯治裝置1的工作原理明顯不同於習知技術中使用的弓絲矯治器和隱形矯治器。應瞭解的是,矯治牙齒時的牙齒移動是一個機械力(mechanical force)作用於牙齒而造成骨頭重建(bone remodeling)的過程。齒槽骨中的牙齒移動,實際上包括在牙周韌帶(periodontal ligament)的張力側形成新骨頭的及在壓縮側的骨頭吸收(bone resorption)。在此,輕的力是較理想的,因為骨頭吸收直接發生,細胞死亡較少,從而使得通過齒槽骨移動牙齒更容易。相對地,重的持續力則不利於牙齒移動,因為牙周韌帶中的細胞死亡會阻止牙齒移動,並且牙齒根部表面與齒槽窩壁(socket)的接觸時間長也 增加了根部吸收(root resorption)風險。使用傳統弓絲矯治器時,矯治弓絲是固定於附著在牙齒上的托槽,並對牙齒施加恆定的(constant)力量,而在習知技術中使用的隱形矯治器的情況下,矯治器的本體是可彎曲的並且對在異位的牙齒施加彈性矯治力,也以每天超過20小時的恆定方式施加。相反地,本發明實施例的牙齒矯治器具的硬質外殼在咀嚼過程中配戴時並不是可彎曲的也不會變形。咀嚼式牙齒矯治裝置利用在咀嚼過程中產生的間歇性短時間咬合力來作為牙齒矯治力,從而可以在加速矯治牙齒移動的同時減少配戴裝置的時間和不適感。
再者,本發明實施例的咀嚼式牙齒矯治裝置1是設計用於咀嚼時使用,並且其牙齒矯治功能是由咬合負荷來激活(activated)的。因此,為了使咀嚼式牙齒矯治裝置1起作用,它需要在咀嚼過程中建立功能性咬合(functional occlusion)的特徵。為了實現咬合功能,上、下顎牙齒在咀嚼過程中應以有效的方式接觸,並且在下顎的所有運動時不會產生損傷。在上述實施例的情況下,咬合是通過配戴的牙齒矯治器具的接觸發生,因此牙齒矯治器具的咬合面應具有可建立功能性咬合的特徵。
第11圖顯示根據一些實施例,第9圖中的一牙齒矯治器具10或20的咬合面上的咬合特徵的示意圖。如第11圖中所示,在牙齒矯治器具10或20的硬質外殼S的咬合面上形成有咬頭和咬窩特徵F1和F2,並且在較佳實施例中,所有咬窩特徵F2呈一曲線(例如,拋物線)分佈。此外,當第一、第二牙齒矯治器具10和20接觸時,一個牙齒矯治器具的咬頭特徵F1接觸另一 個牙齒矯治器具的咬窩特徵F2,反之亦然(參見第10圖)。因此,當病患配戴第一、第二牙齒矯治器具10和20進行咀嚼時,第一、第二牙齒矯治器具10和20的咬合點(即,咬頭和咬窩特徵F1和F2)優選地同時彼此接觸且同時彼此分開。此外,第一、第二牙齒矯治器具10和20可以最大有效接觸面積並且不產生滑動或其他傷害性動作的方式進行咬合,使得作用在第一、第二牙齒矯治器具10和20上的壓力分佈更均勻。如此一來,配戴第一、第二牙齒矯治器具10和20的矯治效果和舒適度可得到改善。
第12圖顯示從另一視角觀看的第9圖中的第一、第二牙齒矯治器具10和20的示意圖。如第12圖中所示,第一牙齒矯治器具10還具有形成在其硬質外殼S的左和右頰側面上的數個(例如,兩個)犬齒保護特徵F3。每個犬齒保護特徵F3在其舌側(圖未示)形成一引導面,用於引導第二牙齒矯治器具20。因此,犬齒保護特徵F3在咀嚼過程中限制了第二牙齒矯治器具20相對於第一牙齒矯治器具10在水平方向上的移動範圍。
儘管上述咀嚼式牙齒矯治裝置1包括兩個牙齒矯治器具10和20,但是它也可以包括放置在具有至少一個在異位的牙齒的上顎牙弓或下顎牙弓上的單一個牙齒矯治器具。舉例來說,當病患的在異位的牙齒是上顎牙齒時,他可以僅在上顎牙弓上配戴一個牙齒矯治器具,反之,病患可以僅在下顎牙弓上配戴一個牙齒矯治器具。當病患僅在一個牙弓上配戴牙齒矯治器具時,該牙齒矯治器具和相對的牙弓可以通過它們的咬合面上的咬頭和咬窩特徵建立功能性咬合。
在本發明一些實施例中還提供了一種使用上述咀 嚼式牙齒矯治裝置來執行牙齒矯治的方法,包括:使病患配戴上述第一、第二牙齒矯治器具或僅在其中一個牙弓上配戴一個牙齒矯治器具,以及使病患咀嚼至少15到20分鐘。咀嚼可以在用餐時發生,每天發生三次,因此每天病患配戴裝置的時間總共大約一小時。在咀嚼過程中產生的咬合負荷提供了使裝置能夠用作牙齒矯治裝置的驅動力。
根據本發明一些實施例,提供一種製造用於重新定位病患牙齒的牙齒矯治器具的方法。所述製造方法包括形成用於接收病患的一牙弓的牙齒的一硬質外殼。硬質外殼具有至少一第一空腔,其中第一空腔具有一空間,用於容納需要牙齒矯治的牙弓的至少一第一牙齒並且允許第一牙齒從一初始牙齒排列移動到一目標牙齒排列。所述製造方法還包括在硬質外殼的第一空腔中形成至少一彈性構件。彈性構件具有符合在目標牙齒排列的第一牙齒的接收形狀。
根據本發明另一些實施例,亦提供一種用於重新定位病患牙齒的一牙齒矯治器具,包括一硬質外殼以及至少一彈性構件。硬質外殼用於接收病患的一牙弓的牙齒。硬質外殼具有至少一第一空腔,其中第一空腔具有一空間,用於容納需要牙齒矯治的牙弓的至少一第一牙齒並且允許第一牙齒從一初始牙齒排列移動到一目標牙齒排列。彈性構件形成在第一空腔中並且具有符合在目標牙齒排列的第一牙齒的一接收形狀。彈性構件用於引導第一牙齒從初始牙齒排列移動到目標牙齒排列。
以上雖然詳細描述了實施例及它們的優勢,但應 該理解,在不背離所附申請專利範圍限定的本揭露的精神和範圍的情況下,對本揭露可作出各種變化、替代和修改。此外,本申請的範圍不旨在限制於說明書中所述的製程、機器、製造、物質組成、工具、方法和步驟的特定實施例。作為本領域的普通技術人員將容易地從本揭露中理解,根據本揭露,可以利用現有的或今後將被開發的、執行與在本揭露所述的對應實施例基本相同的功能或實現基本相同的結果的製程、機器、製造、物質組成、工具、方法或步驟。因此,所附申請專利範圍旨在將這些製程、機器、製造、物質組成、工具、方法或步驟包括它們的範圍內。此外,每一個申請專利範圍構成一個單獨的實施例,且不同申請專利範圍和實施例的組合都在本揭露的範圍內。
Claims (15)
- 一種製造用於重新定位一病患牙齒的一牙齒矯治器具的方法,其中該牙齒矯治器具適於該病患在咀嚼時配戴,該方法包括:形成用於接收該病患的一牙弓的牙齒的一硬質外殼,該硬質外殼的硬度係在承受來自咀嚼時產生的咬合力的負荷下也不會變形,其中該硬質外殼具有至少一第一空腔,該第一空腔具有一空間,用於容納需要牙齒矯治的該牙弓的至少一第一牙齒並且允許該第一牙齒從一初始牙齒排列移動到一目標牙齒排列;以及在該硬質外殼的該第一空腔中形成至少一彈性構件,該彈性構件具有符合在該目標牙齒排列的該第一牙齒的一接收形狀,其中當該第一牙齒引起該彈性構件變形以及該彈性構件試圖恢復原來的形狀時,該彈性構件的一彈性恢復力係不足以移動該第一牙齒。
- 如申請專利範圍第1項所述的方法,其中形成該硬質外殼的該步驟更包括:提供該病患的該牙弓在該目標牙齒排列的一目標牙弓模型,以及提供一組合牙弓模型,該組合牙弓模型源自於該目標牙弓模型和該病患的該牙弓在該初始牙齒排列的一初始牙弓模型;形成一外延層以覆蓋該組合牙弓模型的至少一第一牙齒;以及在該外延層和該組合牙弓模型之上形成一第一材料層以形成該硬質外殼。
- 如申請專利範圍第2項所述的方法,其中在該硬質外殼中形成該彈性構件的該步驟更包括:在對應於該組合牙弓模型的該第一牙齒的該目標牙弓模型的至少一第一牙齒之上形成一第二材料層;以及將該硬質外殼貼放在該第二材料層和該目標牙弓模型上以在該硬質外殼的該第一空腔中形成該彈性構件。
- 如申請專利範圍第3項所述的方法,其中該彈性構件與該硬質外殼的該第一空腔的內側表面結合。
- 如申請專利範圍第2項所述的方法,其中形成該硬質外殼的該步驟更包括:固化在該外延層和該組合牙弓模型之上的該第一材料層以形成該硬質外殼。
- 如申請專利範圍第3項所述的方法,其中在該硬質外殼中形成該彈性構件的該步驟更包括:將該硬質外殼貼放在該第二材料層之上,使得該第二材料層在該目標牙弓模型的該至少一第一牙齒之上沉降或固化並且結合到該硬質外殼,以在該硬質外殼的該第一空腔中形成該彈性構件。
- 如申請專利範圍第1項所述的方法,更包括:對該硬質外殼塑形以在該硬質外殼的一咬合面上形成多個咬窩和咬頭特徵。
- 如申請專利範圍第1項所述的方法,更包括:對該硬質外殼塑形以在該硬質外殼的多個頰側面上形成多個犬齒保護特徵,其中各該些犬齒保護特徵在其舌側具有一引導面。
- 如申請專利範圍第2項所述的方法,其中該第一材料層包括丙烯酸樹脂、樹脂咬合板材料或樹脂假牙材料。
- 如申請專利範圍第3項所述的方法,其中該第二材料層包括軟性矽基假牙墊底材料。
- 如申請專利範圍第3項所述的方法,其中該第二材料層包括形狀記憶聚合物。
- 一種用於重新定位一病患牙齒的一牙齒矯治器具,其中該牙齒矯治器具適於該病患在咀嚼時配戴,該牙齒矯治器具包括:一硬質外殼,用於接收該病患的一牙弓的牙齒,該硬質外殼的硬度係在承受來自咀嚼時產生的咬合力的負荷下也不會變形,其中該硬質外殼具有至少一第一空腔,該第一空腔具有一空間,用於容納需要牙齒矯治的該牙弓的至少一第一牙齒並且允許該第一牙齒從一初始牙齒排列移動到一目標牙齒排列;以及至少一彈性構件,形成在該第一空腔中並且具有符合在該目標牙齒排列的該第一牙齒的一接收形狀,其中當該第一牙齒引起該彈性構件變形以及該彈性構件試圖恢復原來的形狀時,該彈性構件的一彈性恢復力係不足以移動該第一牙齒,而在咀嚼時的咬合力的負荷下,該第一牙齒才開始移動,並且該彈性構件的該彈性恢復力引導該第一牙齒從該初始牙齒排列移動到該目標牙齒排列。
- 如申請專利範圍第12項所述的牙齒矯治器具,其中該硬質外殼更具有至少一第二空腔,該第二空腔符合該牙弓的不需要牙齒矯治或移動的至少一第二牙齒的形狀。
- 如申請專利範圍第12項所述的牙齒矯治器具,其中該硬質外殼更包括在該硬質外殼的一咬合面上的多個咬窩和咬頭特徵。
- 如申請專利範圍第12項所述的牙齒矯治器具,其中該硬質外殼更包括在該硬質外殼的多個頰側面上的多個犬齒保護特徵,且各該些犬齒保護特徵在其舌側具有一引導面。
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