基于3D打印技术的上颌赝复体数字化设计与制造研究

摘要

赝复体修复作为颌面缺损修复的重要方法之一，具有简便易行、可清洁、易修理、形态与颜色易匹配、修复过程受放疗影响较小等优点。其修复质量对于重建患者的口腔功能、重拾患者心理健康具有重要作用和深远意义。由于赝复体的结构复杂，而传统的设计、制造过程繁琐，技工的技术有限等问题，制造出的赝复体质量往往参差不齐，严重阻碍了颌面赝复体技术的推广和应用。三维图像信息采集、逆向工程(Reverse Engineering，RE)、计算机辅助设计(Computer aided Design，CAD)和快速成型(Rapid Prototyping Manufacturing，RPM)等技术的发展为赝复体的设计制造提供了新的思路。
　　本研究的目的在于通过逆向重建、计算机辅助设计和快速成型等技术，实现上颌赝复体的数字化设计与制造，主要的工作内容和成果如下:
　　(1)研究SLM加工后的热处理工艺对赝复体支架的残余应力、形变的影响。通过对标准上颌的腭板模型分别进行去应力退火处理、人工热时效处理、无热处理后进行模型试戴、偏差分析、距离测量以分析形变，并通过MSC的热处理仿真验证热处理工艺对腭板模型的残余应力及形变的影响。最终得出结论:热处理工艺能够有效的缓解SLM制造腭板及上颌赝复体支架的形变及应力。而去应力退火处理和人工热时效处理对其影响无显著性差异，实际生产中，考虑到生产效率问题，往往采用去应力退火处理。
　　(2)研究赝复体修复的生物力学表现。利用ABAQUS软件对上颌骨模型、赝复体模型进行咀嚼运动的有限元分析。从而发现:卡环与大连接体的连接处受到的应力值最大，发生应力集中，在反复咀嚼后，该处易发生疲劳折断，并提出相应的结构改善意见。
　　(3)介绍上颌赝复体的数字化设计制造的技术条件，并以一例上颌骨硬腭部缺损患者为例，介绍上颌赝复体的数字化设计与制造的整体过程。在完成上颌赝复体支架和义齿的数字化设计和制造后，通过设计基托、阻塞器和翻模型盒，并采用选择性激光烧结(Selective Laser Sintering，SLS)技术加工型盒，从而间接的实现了上颌赝复体的数字化制造。
　　本研究实现了上颌赝复体设计和制造的数字化过程，为上颌赝复体的设计和制造提供了新的方法，对颌面缺损修复具有实际的应用价值。

目录

声明

摘要

1．1 课题背景与意义

1．2 赝复体修复概述

1．2．1 赝复体修复技术

1．2．2 上颌赝复体的组成及结构特点

1．2．3 上颌赝复体的传统设计制造流程

1．3 数字化技术在口腔修复领域中中的应用及优势

1．4 国内外研究现状

1．4．1 赝复体的数字化设计与制造

1．4．2 上颌赝复体支架的数字化设计与制造

1．4．3 上颌赝复体支架的热处理工艺对残余应力的改善

1．5 本文的研究内容与意义

1．5．1 现有研究的不足

1．5．2 本文的研究内容

1．5．3 本文的研究意义

1．5．4 论文的框架

2．1 引言

2．2 三维数据提取方法的对比与评价

2．2．1 口腔CT数据获取

2．2．2 石膏印模-口外扫描

2．2．3 口内扫描-数字化模型

2．2．4 三种数据获取方式的优缺点

2．3 数字化设计基础

2．3．1 上颌赝复体支架数字化设计

2．3．2 义齿设计

2．4 数字化制造基础

2．4．1 选择性激光融化技术

2．4．2 数控加工技术

2．5 本章小结

第3章 热处理工艺对上颌赝复体支架形变影响的实验研究

3．1 引言

3．2 实验方案

3．2．1 实验目的

3．2．2 实验原理

3．2．3 实验样件制备

3．2．4 实验设备选用

3．3 实验内容

3．3．1 使用Magics前处理软件对模型添加支撑

3．3．2 打印大连接体试验样件

3．3．3 对大连接体试验样件进行热处理

3．3．4 试件后处理

3．3．5 数据处理

3．4 实验结果

3．4．1 模型试戴

3．4．2 偏差分析

3．4．3 距离测量

3．5 MSC的热处理仿真

3．5．1 热处理仿真过程

3．5．2 MSC仿真结果与实验结果对比

3．6 本章小结

4．1 引言

4．2 有限元模型构建

4．2．1 三维模型的建立

4．2．2 材料属性

4．2．3 载荷、边界条件及初始条件的施加

4．2．4 网格划分

4．3 有限元仿真结果

4．3．1 垂直加载

4．3．2 侧向加载

4．3．3 结果分析

4．4 本章小结

5．1 引言

5．2 设计思路

5．3 上颌赝复体支架的数字化设计及制造

5．3．1 数据的提取

5．3．2 支架的设计

5．3．3 基于SLM的上颌赝复体支架的制造

5．4 数字化排牙及义齿CAD／CAM加工

5．4．1 数字化排牙

5．4．2 义齿的CAD／CAM加工

5．5 上颌赝复体基托数字化设计及制造

5．5．1 基托的数字化设计

5．5．2 型盒的设计及SLS制造

5．5．3 上颌赝复体翻模成型

5．6 数字化制造的上颌赝复体的精度检测

5．7 数字化设计制造的上颌赝复体的临床应用

5．8 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 创新点

6．3 展望

参考文献

致谢