用于牙科修复的颜色匹配

相关申请的交叉引用

该专利申请要求2018年11月29日提交的EP申请No.18209279.1的优先权和权益，其为了所有目的通过引用合并至此。

技术领域

本发明涉及一种用于为患者提供牙科假体的方法，该牙科假体由陶瓷材料制成，具有与患者情况匹配的颜色，并且涉及一种可以执行该方法的系统。

背景技术

在牙科治疗中，可能必须用相应的牙科假体部分或完全地替换牙齿。然而，待替换的牙齿的牙齿颜色可能因患者不同或同一患者的牙齿不同而显著不同。牙齿颜色是牙齿上的光吸收、透射、反射和再发射的组合。对于牙科假体来说，具有正确的颜色以便为患者提供满意的视觉外观是必要的。目前，陶瓷材料允许牙科假体在视觉上非常好地匹配牙科修复中待替换的牙齿。目前，不仅单色的，例如具有不同颜色的单色氧化锆，而且陶瓷材料的多色块也被出售。然而，牙齿颜色通常位于提供这些块的颜色之间。如果个别修复护理所需的牙齿颜色位于陶瓷材料的两种标准色泽(color shade)之间，那么就需要随后耗时定制牙科假体以使修复体在外观上匹配邻接牙齿。迄今为止，或者使用了尽可能接近患者牙齿颜色的不同颜色的块，或者通过染色或上釉在所需方向上匹配块的颜色。

DE102010017407A1公开了一种在烧结过程中匹配牙科假体的牙齿颜色的方法，其中除了陶瓷牙科假体材料的实际烧结过程之外，还施加、干燥并与陶瓷材料一起烧结多重着色着色剂。在另一工艺步骤中，另外施加、干燥上釉贴面，并再次烧结所得牙科假体材料，以便在固体陶瓷修复物上形成具有多种色泽的釉，从而实现固体陶瓷修复物的自然着色。然而，用于多重着色剂和上釉贴面的额外施加步骤、各自随后的干燥步骤和因此需要的多部分烧结过程确实意味着烧结操作复杂、昂贵且耗时。

希望有一种不太复杂、成本和耗时低的方法来提供牙科假体，通过该方法仍然可以提供颜色与患者自然牙齿的颜色精确匹配的牙科假体。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于提供牙科假体的不太复杂、不太昂贵且不太耗时的方法，然而，利用该方法可以提供具有与患者自然牙齿的颜色精确匹配的颜色的牙科假体。

所述目的通过一种用于提供患者牙科假体的方法来实现，所述患者牙科假体由陶瓷材料制成，颜色与患者自然牙齿的颜色匹配，其中用于烧结陶瓷材料的烧结炉和用于控制烧结炉的控制单元用于执行以下步骤：

-通过所述控制单元接收所述牙科假体的期望标称颜色；

-通过所述控制单元确定烧结的陶瓷材料的实际颜色与标称颜色之间的偏差；

-限定适于补偿所述偏差的温度-时间循环，以在限定的烧结温度下烧结，并且产生具有由所述控制单元针对待烧结的陶瓷材料单独限定的循环时间的对应的烧结程序；以及

-通过由所述控制单元创建并由所述烧结炉执行的所述烧结程序，在所述烧结炉中将所述陶瓷材料的实际颜色调节至标称颜色。

在此，上述步骤可以在所要求保护的方法中自动进行。在烧结过程中，仅改变烧结温度下的循环时间，以便将实际颜色调节到标称颜色。对于不同的材料，关于烧结程序如何影响颜色的值存储在数据库中。基于期望的颜色匹配，然后使用烧结程序或从该数据库中导出烧结程序。由于限定的烧结温度，确定烧结温度的烧结陶瓷材料的机械特性基本上保持不变，尽管它可能通过循环时间极大地改变标称颜色。因此，可以将两个参数(a)机械特性和(b)视觉特性彼此分离，从而允许牙科假体的所得特性的更大变化。限定的烧结温度是在限定的温度范围内的烧结温度。这里，烧结温度可以在该限定的温度范围内变化或可以是恒定的。

标称颜色是烧结的陶瓷预期具有的颜色，使得其外观对应于患者情况的外观。实际颜色是在标准工艺之后在不使循环时间适应标称颜色的情况下烧结的陶瓷的颜色。术语“颜色”在这里表示牙科假体或天然牙齿的整体视觉颜色外观，包括牙科假体或天然牙齿中的任何色阶，并且由视觉特性组成，例如牙科假体要添加到的天然牙齿或陶瓷材料的亮度、半透明度(不透明度)和颜色。

所用的陶瓷材料通常是氧化锆或掺杂的氧化锆。氧化锆具有高抗弯强度和良好的生物相容性，并能够制备牙科假体的牙科保存物质。用于制备牙科修复物的其它陶瓷材料例如为玻璃质陶瓷(经受结晶过程的玻璃)、玻璃渗透氧化物陶瓷(例如用玻璃渗透的作为部分烧结的Al

控制单元可以被布置为单独的部件或其他部件的组成部分。控制单元例如包括至少一个处理器、至少一个存储单元和一个或多个程序，所述程序在控制单元上安装和执行，用于确定标称颜色和实际颜色之间的偏差，并用于基于材料和工艺数据创建烧结程序。

术语“烧结炉”表示适于执行烧结过程的任何装置，其中烧结炉可由控制单元控制，以便能够使烧结程序(在烧结过程期间随时间变化的温度分布)单独地适应于相应的陶瓷材料和期望的标称颜色，并执行烧结程序。在此，烧结炉还可以设计成在相应期望的气氛中并且在相应期望的压力下执行烧结过程。烧结炉的尺寸可以与待烧结的陶瓷修复物的尺寸匹配。例如，小的烧结炉可以在10-15分钟的烧结时间内建立牙冠的机械特性。工艺时间(烧结时间)另外包括在限定的烧结温度下的循环时间，其例如保持恒定，以应用用于基于现有的实际颜色建立标称颜色，该时间可以例如在2分钟和20分钟之间变化。限定的烧结温度可以根据待烧结材料而变化。对于氧化锆，限定的烧结温度可以保持恒定，例如在1580℃。

因此，根据本发明的方法提供了一种用于牙科假体的不太复杂、不太昂贵且不太耗时的方法，利用该方法仍然可以提供具有与患者自然牙齿的颜色精确匹配的颜色的牙科假体。

在一个实施例中，当限定循环时间时，确保用于将实际颜色调节到标称颜色的限定循环时间超过用于实现陶瓷材料的期望机械特性的最小循环时间。在最小循环时间期间的烧结建立了烧结的陶瓷材料的机械特性，进一步的后续循环时间对其没有进一步的实质影响。因此，最小循环时间表示在限定的烧结温度下的时间，在该时间之后，烧结陶瓷材料的机械特性已经基本上建立。然而，最小循环时间在不同尺寸的修复体之间可能不同。这里，较小的牙冠需要比例如较大的、更大体积的牙桥更短的最小循环时间。对于氧化锆陶瓷，用于建立机械特性的最小循环时间在1分钟和15分钟之间。

在另一实施方式中，当限定循环时间时，限定了这样的循环时间，该循环时间与最小循环时间相比更长，烧结陶瓷材料的亮度越低和/或待建立的烧结陶瓷材料的不透明度的变化越大，其中，循环时间越长，颜色与陶瓷材料的实际颜色的距离越远。标称颜色与实际颜色的距离表示为色移。这里，亮度值(也表示为L值)被建立为用于将实际颜色调节为标称颜色的指导参数。L值是Lab颜色空间的参数，其设备独立地描述了在亮度、红绿含量和黄蓝含量方面的所有可感知的颜色。通常，颜色值以L*a*b*值的形式给出，其中L*表示亮度，a*和b*表示绿-红和蓝-黄颜色分量。然后，在标称和实际颜色的L*a*b*值之间，可以计算出距离(ΔE)。在牙科修复物的设计过程期间确定标称值，将材料的实际颜色存储在数据库中。除了L*a*b*的值之外，实际和标称颜色的反射光谱也可用于确定色差。亮度在这里与发光体有关。在欧洲，亮度值通常是针对标准发光体D65规定的，其对应于具有6500K色温的光。其它参数，例如用于建立不透明度的半透明度参数和颜色偏离原始颜色(实际值)的色移是从亮度值所需的循环时间获得的。通过适当选择循环时间，陶瓷材料的亮度可以改变，例如5％或更多。在色移的情况下，颜色的可察觉的变化通常表示为一步变化。使用根据本发明的方法，颜色可以变化四个以上的步骤。因此，亮度值、颜色和不透明度(半透明性)可以在较宽的范围内变化，这使得可以提供具有与患者的天然牙齿相比几乎相同的视觉外观的成品烧结的牙科假体，而无需额外的进一步的颜色赋予工艺步骤和/或额外的材料或额外的涂层。在另一个实施方案中，循环时间被限定在100秒和1200秒之间，优选100秒和600秒之间。对于这些循环时间，通过适当选择烧结工艺，可以实现用于建立牙科假体的期望颜色的亮度值、不透明度(半透明度参数)和色移的最大变化。

在另一实施例中，该方法包括由控制单元选择陶瓷材料的附加步骤，该陶瓷材料的实际颜色尽可能接近标称颜色，作为待烧结的陶瓷材料，并通过输出单元输出所选择的陶瓷材料。输出在这里可以被理解为不仅意味着所选陶瓷材料的信息项或名称的发出，而且意味着陶瓷材料作为用于进一步处理的材料块的物理输出。后者进一步增加了自动化程度，并且避免了由于从材料存储中手动取出不正确材料而产生的错误源。然后在合适的机械加工单元中将所选陶瓷材料成形为牙科假体，随后烧结。

在另一实施例中，控制单元访问存储在数据库中的材料数据和/或工艺数据，以选择陶瓷材料。陶瓷材料通常以块状提供，其例如以高达16种不同的VITA颜色出售。通过掺杂陶瓷材料产生不同的颜色。通过选择相应的陶瓷材料块来限定用于随后烧结工艺的标称和实际颜色。不同的材料及其色泽被存储在数据库中，以选择合适的陶瓷材料。在此，可以在任何时间添加具有其它特性的其它材料，使得其选择同样可以被控制。

在另一个实施例中，该方法包括附加步骤：

-通过颜色识别装置确定所述标称颜色，所述颜色识别装置适于识别所述患者的现有天然牙齿或其它牙齿的牙齿颜色；以及

-将所确定的标称颜色传送到所述控制单元。

可以通过扫描患者的牙齿来确定标称颜色，例如通过用3D彩色照相机拍摄自然颜色的牙齿的3D图像，并用适当的图像分析软件确定牙齿的颜色。

在另一实施例中，该方法包括通过与控制单元交互用户界面读入或输入用户限定的关于牙科假体的愿望的附加步骤，优选地关于标称颜色的愿望，其中，控制单元被设计成在烧结程序的创建期间考虑用户限定的愿望。愿望可以是特定的材料特性，例如视觉特性，例如材料的亮度、不透明度和色移程度。然而，这些愿望也可以涉及执行特定的烧结程序，执行这些程序来代替基于标称上的/实际的比较而产生的烧结程序。用户界面例如可以采取用于输入愿望的菜单控制输入屏的形式，或者采取用于接收与愿望相对应的数据的界面的形式，或者采取用于读入愿望的读入设备(例如扫描仪或近场读取器)的形式。在此，该方法可以是自学习方法，其中，基于随时间读入或输入的用户愿望，控制单元自动地修改烧结程序的生成，使得除了标称颜色和实际颜色之间的偏差之外，用户愿望的历史以及可选地附加地还有其他患者数据，例如年龄、吸烟者或非吸烟者、皮肤颜色等也被包括在合适的循环时间的限定中，使得个人偏好也可以被包括在自动生成的烧结程序中。

在另一实施例中，该方法包括将所创建的烧结程序存储在存储单元中的附加步骤，控制单元可以访问该存储单元，特别是用于随后执行烧结程序。在另一个实施例中，这种访问可以仅在一旦已经检查了访问授权时进行。通过可能的使用预先存储的烧结程序可以简化生产过程。通过使用存储的烧结程序，可以为特定患者任选地执行重复的或附加的牙科假体，而不需要创建新的烧结程序。

在另一实施例中，除了相应陶瓷材料的相应烧结温度之外，所创建的烧结程序的相应加热和冷却速率保持恒定。不同的陶瓷材料可以自然地以不同的烧结温度和加热及冷却速率烧结。然而，对于一种和相同的材料，仅改变循环时间以建立标称颜色。因此，尽管其可以极大地改变标称颜色，机械特性保持不变。

本发明还涉及一种用于为患者提供牙科假体的系统，所述牙科假体由陶瓷材料制成，具有与患者情况匹配的颜色，所述系统借助于用于烧结所述陶瓷材料的烧结炉和控制单元，所述控制单元经由数据线连接到所述烧结炉以用于控制所述烧结炉，并且所述控制单元被设计成接收所述牙科假体的期望标称颜色，确定所述标称颜色与所述实际颜色之间的偏差，限定具有适于补偿所述偏差的循环时间的温度-时间循环，以用于在限定的烧结温度下烧结，并且创建具有针对待烧结的所述陶瓷材料单独限定的循环时间的对应的烧结程序，其中所述烧结炉被提供成执行由所述控制单元限定的对应的烧结程序，所述烧结程序包括在所述限定的烧结温度下的所述限定的循环时间，并且因此将所选择的陶瓷材料的所述实际颜色调节到所述标称颜色。为此，控制单元例如包括至少一个处理器、至少一个存储单元以及在控制单元上安装和执行的一个或多个程序，用于确定标称颜色和实际颜色之间的偏差，并用于基于材料和工艺数据创建烧结程序。为了本发明的目的，控制单元还可以包括多个子控制单元的组合，所述子控制单元经由数据线互连以交换数据，从而执行上述开发。控制单元在此可以被设置为一个或多个单独的部件，或者被设置为其他系统部件之一中的组成部分，所述其他系统部件例如烧结炉、颜色识别装置或加工单元。

因此，根据本发明的系统使得可以以较不复杂、较不昂贵和较不费时的方式提供具有与患者自然牙齿的颜色精确匹配的颜色的牙科假体。

在一个实施例中，该系统还包括用于确定标称颜色的颜色识别装置，该颜色识别装置适于识别患者的现有自然牙齿或其它牙齿的牙齿颜色，其中，颜色识别装置通过数据线连接到控制单元，以便传送所确定的标称颜色。在此，数据线路可以以有线或无线的形式实现。

在另一实施例中，该系统包括数据库，该数据库包含材料数据和/或处理数据，控制单元可以访问该数据库以确定标称颜色与实际颜色之间的偏差。在另一实施方式中，该系统还包括输出单元，利用该输出单元可以输出由控制单元选择的陶瓷材料。在另一实施例中，该系统还包括与控制单元交互的用户界面，通过该用户界面可以输入用户限定的关于牙科假体的愿望，其中，控制单元被设计成在烧结程序的创建期间考虑用户限定的愿望。在另一实施方式中，该系统还包括用于存储所创建的烧结程序的存储单元，控制单元可以访问该存储单元，特别是用于随后优选地在检查访问授权之后执行烧结程序。在一个另外的实施方案中，所述系统另外包括加工单元，用于在进行烧结之前使由陶瓷材料制成的牙科假体成型。在此，该系统可以是自学习系统的形式，其中，基于随着时间而读入或输入的用户的愿望，控制单元自主地修改烧结程序的生成，使得除了标称颜色和实际颜色之间的偏差之外，用户愿望的历史以及可选地附加地还有其他患者数据，例如年龄、吸烟者或非吸烟者、皮肤颜色等也包括在合适的循环时间的限定中，使得个人偏好也可包括在自动生成的烧结程序中。

上述实施例可以单独使用或以任何期望的相互组合的方式使用，以用于开发根据本发明的装置和根据本发明的方法。

附图说明

本发明的这些和其它方面在以下附图中详细公开。

图1：是根据本发明的方法的一个实施例的示意图；

图2a：显示了在最大烧结温度下烧结时，根据循环时间的(a)亮度随时间的变化；

图2b：显示了在最大烧结温度下烧结时，根据循环时间的(b)半透明度参数随时间的变化；

图2c：显示了在最大烧结温度下烧结时，根据循环时间的(c)色移随时间的变化；

图3：是根据本发明的系统的一个实施例的示意图。

具体实施方式

图1是根据本发明的方法100的实施例的示意图，该方法用于为患者提供牙科假体10，该牙科假体由陶瓷材料2制成，具有与患者情况匹配的颜色，其中使用烧结炉和控制单元，该烧结炉用于烧结陶瓷材料，该控制单元用于控制烧结炉以执行由控制单元4接收110牙科假体10的期望标称颜色的步骤；通过控制单元4确定120烧结的陶瓷材料2的实际颜色和标称颜色之间的偏差；限定130具有循环时间TH的温度-时间循环，其适于抵消偏差的补偿，用于在限定的烧结温度TS下烧结，并产生具有循环时间TH的对应的烧结程序5，该循环时间TH由控制单元4针对待烧结的陶瓷材料2单独地限定；以及通过由控制单元4产生并由烧结炉3执行的烧结程序5，在烧结炉3中将陶瓷材料2的实际颜色调节140到标称颜色4。除了用于相应陶瓷材料2的相应烧结温度之外，用于所产生的烧结程序5的相应加热和冷却速率在此保持恒定。烧结后，根据需要制造牙科假体10。在步骤130中，确保用于将实际颜色调节140为标称颜色的限定的循环时间TH在这里超过用于实现陶瓷材料2的期望机械特性的最小循环时间TM。该方法在这里可以包括由控制单元4选择150实际颜色尽可能接近标称颜色的陶瓷材料作为待烧结的陶瓷材料2并且通过输出单元8输出所选择的陶瓷材料的附加步骤。控制单元4可以访问存储在数据库9中的材料数据和/或处理数据用于选择150陶瓷材料2。另外，该方法可以包括通过颜色识别装置12确定160标称颜色的步骤，该颜色识别装置适于识别患者的现有自然或其它牙齿的牙齿颜色；以及将所确定的标称颜色发送170到控制单元4。这里可以经由有线或无线数据链路进行传输。该方法还可以包括附加步骤180，即通过用户界面6利用控制单元4读入(例如通过扫描仪或近场读取器)或输入(例如通过输入屏)用户限定的关于牙科假体10的愿望，优选地关于标称颜色的愿望，其中控制单元4被设计成在烧结程序5的创建期间考虑用户限定的愿望。该方法还可以包括附加步骤，即在控制单元4可以访问的存储单元7中保存190创建的烧结程序5，特别地用于随后优选地在检查访问授权之后执行烧结程序5。

图2显示了对于氧化锆，在120s的循环时间下，根据在最大烧结温度TS下烧结的循环时间TH的，在(a)亮度L、(b)半透明度参数TP和标准化为颜色E的颜色的(c)色移E(TH)中随时间的变化。图2a显示了表示材料亮度的L值随着循环时间TH而下降。这里亮度100对应于白色，亮度0对应于黑色。这意味着材料随着循环时间TH的增加而变得稍微更暗。图2b示出了半透明度参数TP如何根据循环时间TH而变化。该参数是材料的不透明度的量度。低值意味着牙科假体(修复物)更不透明并且能够更好地例如隐藏变色的牙残桩。因此，在修复物(牙科假体)的情况下，高值将允许天然残桩颜色透过。半透明性的变化本身不构成色移。图2c示出了陶瓷材料相对于已经以120s的循环时间TH烧结到陶瓷材料之间的色差。根据经验，上升0.8至1.0相当于观察者可察觉的颜色变化。烧结材料的颜色可以通过在烧结期间改变循环时间TH而改变大约4步。因此，由控制单元4限定大于最小循环时间TM的较长循环时间TH，烧结陶瓷材料2的亮度越低和/或待建立的烧结的陶瓷材料2的不透明度越大，其中颜色进一步远离在烧结之前陶瓷材料2的实际值，循环时间TH越长。从600s或更长的循环时间开始，陶瓷材料的亮度和半透明度在很大程度上得以确立，而颜色仍可略微进一步改变。在高达500秒的循环时间间隔内，发生亮度和半透明度的最大变化。此处恒定的烧结温度TS可根据待烧结材料而变化。对于氧化锆，保持恒定的烧结温度例如为1580℃。在此将直到建立烧结陶瓷材料的机械特性为止的最小循环时间TM绘制为在120s的循环时间下的最低数据值，以说明用于建立牙科假体10的视觉特性的最小循环时间TM与循环时间TH之间的关系。

图3是显示根据本发明的用于为患者提供牙科假体10的系统1的实施方案的示意图，所述牙科假体10由陶瓷材料2制成，具有与患者天然牙齿的颜色匹配的颜色，系统1借助于用于烧结陶瓷材料2的烧结炉3和控制单元4，所述控制单元通过数据线连接到烧结炉3以控制烧结炉3，并设计成接收牙科假体10的期望的标称颜色，所述颜色先前已由颜色识别装置12确定。颜色识别装置12识别患者现有天然牙齿或其它牙齿的牙齿颜色，其中颜色识别装置12通过数据线连接到控制单元4以传输所确定的标称颜色。控制单元4由此确定标称颜色和实际颜色之间的偏差，为此它可以访问包含用于确定标称颜色和实际颜色之间的偏差的材料和工艺数据的数据库9，并且限定具有适于抵消该偏差的循环时间TH的温度-时间循环，以用于在限定的烧结温度TS下烧结，并且创建具有为待烧结的陶瓷材料2单独限定的循环时间TH的对应的烧结程序5。系统1在此还包括输出单元8，利用该输出单元可以输出由控制单元4选择的陶瓷材料。系统1还包括具有控制单元4的用户界面6，通过该界面可以输入关于牙科假体10的用户限定的愿望，其中控制单元4被设计成在烧结程序5的创建期间考虑用户限定的愿望。该系统还包括用于保存所创建的烧结程序5的存储单元7，控制单元4可以访问存储单元以便随后执行烧结程序5。除此之外，系统1还包括加工单元11，例如研磨和铣床，用于在执行烧结之前对由陶瓷材料2制成的牙科假体10进行成形。烧结炉3接收从控制单元4传输的信号，用于执行相应的烧结程序5，该烧结程序包括在限定的烧结温度TS下的限定的循环时间TH，并且通过在烧结期间相应地应用的温度曲线，将所选择的陶瓷材料2的实际颜色调节到标称颜色4。

这里公开的实施例仅仅是本发明的示例，因此不应该被限制性地理解。本领域技术人员考虑的替代实施例同样也包括在本发明的保护范围内。

附图标记列表

1 根据本发明的用于制造牙科假体的系统

2 陶瓷材料

3 烧结炉

4 控制单元

5 烧结程序

6 与控制单元交互的用户界面

7 用于存储烧结程序的存储单元

8 用于输出所选择的陶瓷材料的输出单元

9 包含材料参数的数据库

10 牙科假体

11 加工单元

12 颜色识别装置

100 用陶瓷材料制造牙科假体的根据本发明的方法

110 接收牙科假体的期望的标称颜色

120 确定标称颜色和实际颜色之间的偏差

130 限定温度时间循环，具有循环时间，适合于补偿偏差，用于在限定的烧结温度下烧结并产生相应的烧结程序

140 通过由烧结炉所执行的烧结程序，在烧结炉中将选定陶瓷材料的实际颜色调节至标称颜色

150 选择陶瓷材料，其实际颜色最接近标称颜色

160 通过颜色识别装置确定标称颜色

170 将确定的标称颜色传送到控制单元

180 通过用户界面利用控制单元读入或输入用户限定的愿望

190 将生成的烧结程序存入存储单元

E 颜色

E(120)120 秒循环时间后的颜色

L 亮度值

TH 将实际颜色调节到标称颜色的循环时间

TM 用于确定机械特性的最小循环时间

TP 半透明参数

TS 限定的(例如恒定)烧结温度