无牙颌个性化印模托盘的数字化制备方法

摘要

本发明涉及一种无牙颌个性化印模托盘的数字化制备方法，包括制取初印模，可灌注石膏模型；扫描初印模或扫描石膏模型；将扫描数据调入逆向工程软件，截取无牙颌初印模的组织面点云数据；获得无倒凹的牙槽嵴表面点云数据；沿牙槽嵴表面法向将沿牙槽嵴表面均匀放大1-2mm，获得虚拟托盘内表面；沿虚拟托盘内表面法向将其均匀增厚2mm；上颌虚拟托盘手柄设计，下颌虚拟托盘手柄设计；将虚拟托盘内表面、外表面和手柄的数据边界融合并保存为STL格式，导入与3D打印设备连接的电脑系统，通过3D打印设备，制作PMMA材质的无牙颌个性化印模托盘。本发明用数字化设计和制作的无牙颌个性化印模托盘替代传统手工制作。

说明书

技术领域

本发明涉及一种无牙颌印模托盘的制作，具体涉及一种无牙颌个 性化印模托盘的数字化制备方法。

背景技术

1、目前国内外临床应用的手工全口义齿个别托盘制作技术

制作全口义齿有4个关键步骤:印模，模型，领位关系(含咬合平 衡)，排牙和基托外形。其中,印模和模型是基础，有了准确的印模和 模型，全口义齿才能获得良好的固位。然而借助公用托盘一次法取印 模对可摘局部义齿是可行的，对全口义齿来说，公用托盘与具体患者 的无牙领口腔组织只是大体相仿，二者之间有的部位距离不均，边缘 部位与粘膜返折线之间差距不等，用以取模无法获得精确模型。而二 次法、多次法制作的个别托盘可使各部位的压力非常均匀，印模材料 的厚度均匀一致，减少聚合收缩导致的误差。尤其是边缘部位可与粘 膜返折线几乎完全一致，因此可以获得准确的印模。并且对剩余牙槽 嵴条件不良的无牙颌患者，用成品托盘一次法取模常达不到要求，而 二次印模法通过个别托盘制取无牙颌印模则非常实用，是无牙颌患者 进行全口义齿修复治疗中最基础、常用的临床关键操作技术通过采用 个别托盘制取印模，精准的获取患者口内组织的形态特征，是国内外 口腔学界孜孜以求的理想和目标。

目前，个别托盘可以由成品托盘加红膏形成，但临床应用过程繁 琐，手工操作技巧要求很高，操作不熟练是极易发生印模制取失败。 低年资医师和医学生很难在短时间内掌握，导致临床无牙颌印模制取 过程要消耗大量的时间和精力，往往一个患者需要半天甚至一整天的 时间。近年来，再初模型上用自凝光固化树脂材料制作个别托盘的方 法逐步被临床接受，但操作过程依然较为复杂，操作时间并未减少。 而且该种方法是在初模型上用自凝或光固化树脂材料制作个别托盘， 边缘正确的伸展、手柄位置和形状不能干扰周围软组织活动、下颌牙 槽嵴顶放置的扶持装置应不宽于剩余牙槽嵴宽度以避免对口底组织 运动的干扰导致临床制取印模时精度效率较低、相关标准难于实现。 然而制作个别托盘的过程完全由手工完成，需要一定的时间、需要病 人再次复诊并且对于技师的经验水平有较大依赖性，且手工操作很难 实现为终印模预留厚度均匀一致的三维空间，无法满足高效、便捷、 准确的制取个别托盘的目的。因此，亟需研发全新的，自动化、智能 化临床个别托盘的数字化制备技术，替代传统的手工模式！

2、全口义齿个别托盘的数字化设计技术

口腔修复临床的数字化设计技术或计算机辅助设计技术(CAD)， 由修复体三维规划、设计软件程序以及承载它的计算机硬件构成， 当今常用的CAD软件程序允许操作者在各个阶段、各个角度实现交 互式设计，满足修复体的个性化需求。近年来，以结构光(光栅)、 线激光和三维立体摄影技术为代表的非接触式三维扫描仪渐成主流， 高效率、高分辨率和更加人性化的操作界面是它们的突出特点，能 够为口外模型扫描提供较好的应用平台。口外扫描技术已经在口腔临 床的制作全冠的石膏模型三维数据获取、面部三维图像数据获取等方 面广泛应用并成功用于临床诊治过程，而全口义齿的个别托盘的数字 化设计在口腔临床医学领域仍属于一个新的领域。

3、全口义齿个别托盘的数字化制作技术

目前，国内外已出现一些数字化制造技术并应用于口腔临床诊疗， 其基本原则是能将虚拟修复体准确地制造成实物，要求有良好的适合 性并尽量减少技师二次加工的工作量。常用的技术有三类：数控铣、 磨机床自动加工成预材料块，在石膏代型上直接制作修复体，快速成 形(RP)技术。目前快速成型技术中的三维打印技术及其在口腔领 域的应用也飞速发展，三维打印是一种直接数字化制造(Direct DigitalManufacturing)，由三维实体CAD模型可直接制造出产品， 减少或省略了毛坯准备零件加工装配等中间工序并且可以最大限度 地发挥材料的特性，减少材料的浪费。因此，采用三维打印技术实现 全口义齿的个别托盘的数字化制作，并有快速、准确、高效、便捷， 及时的特点，而目前国内外未见及相关报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种无牙颌个性化印模托盘的数字化制备 方法，用数字化设计和制作的无牙颌个性化印模托盘替代传统手工制 作，实现口腔临床自动制取全口义齿无牙颌个性化印模托盘的目标， 可在短时间内有效提高基层医生的临床治疗操作技术水平，提高诊疗 效率和质量。

为了达到上述目的，本发明有如下技术方案：

本发明的一种无牙颌个性化印模托盘的数字化制备方法，包括以 下步骤：

1、一种无牙颌个性化印模托盘的数字化制备方法，包括以下步 骤：

1)用印模膏或藻酸盐制取初印模，可灌注石膏模型；

2)用牙颌模型三维扫描仪直接扫描初印模或扫描石膏模型，获 取无牙颌初印模或石膏模型组织面形态的三维数据；

3)将扫描数据调入逆向工程软件，提取无牙颌初印模组织面粘 膜返折线为边缘线，以边缘线为边界，截取无牙颌初印模的组织面点 云数据；

4)在逆向工程软件平台中，对应步骤3)的无牙颌初印模的虚 拟托盘，选取一个|牙合|龈向的入位方向，填平该方向上所有边缘线 内部的牙槽嵴颊、舌侧的倒凹区，获得无倒凹的牙槽嵴表面点云数据；

5)沿牙槽嵴表面法向将沿牙槽嵴表面均匀放大1-2mm，为最终 的无牙颌个性化印模托盘预留均匀一致的三维空间，获得虚拟托盘内 表面；

6)沿虚拟托盘内表面法向将其均匀增厚2mm，然后设计一个与 虚拟托盘入位方向垂直、且与内表面相切的平面，以其作为虚拟托盘 外表面；

7)将上颌虚拟托盘手柄设计为杆部是矩形，端部是弧形的手柄； 将下颌虚拟托盘手柄设计为杆部是矩形，端部是三角形的手柄；

8)将虚拟托盘内表面、外表面和手柄的数据边界融合，获得无 牙颌个性化初印模虚拟托盘的完整形态数据，以STL格式保存；

9)将步骤8)中所述STL数据导入与3D打印设备连接的电脑系 统，通过3D打印设备，制作PMMA材质的无牙颌个性化印模托盘。其 中，所述步骤5)沿牙槽嵴表面法向将沿牙槽嵴表面均匀放大1-2mm。

本发明的优点在于：

用数字化设计和制作的无牙颌个性化印模托盘替代传统手工制 作，为终印模材料预留均匀一致的三维空间，实现口腔临床自动制取 全口义齿无牙颌个性化印模托盘的目标，本发明可在短时间内有效提 高基层医生的临床治疗操作技术水平，提高诊疗效率和质量。

附图说明

图1为本发明无牙颌石膏初印模的示意图；

图2为本发明无牙颌个性化印模托盘的示意图；

图3为本发明无牙颌石膏初印模倒凹区的放大示意图。

图中，1、下无牙颌石膏初印模组织面粘膜返折线；2、上无牙颌 石膏初印模组织面粘膜返折线；3、|牙合|龈向；4、牙槽嵴；5、倒 凹区；6、托盘内表面；7、托盘内表面；8、手柄；9、粘膜返折线与 就位道方向的交点。就位道方向是指戴义齿时，义齿的就位路线。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

参见图1，本发明的一种无牙颌个性化印模托盘的数字化制备方 法，包括以下步骤：

1、一种无牙颌个性化印模托盘的数字化制备方法，包括以下步 骤：

1)用印模膏或藻酸盐制取初印模，可灌注石膏模型；

2)用牙颌模型三维扫描仪直接扫描初印模或扫描石膏模型，获 取无牙颌初印模或石膏模型组织面形态的三维数据；

3)将扫描数据调入逆向工程软件，提取无牙颌初印模组织面粘 膜返折线为边缘线，以边缘线为边界，截取无牙颌初印模的组织面 点云数据；

4)在逆向工程软件平台中，对应步骤3)的无牙颌初印模的虚 拟托盘，选取一个|牙合|龈向的入位方向，填平该方向上所有边缘线 内部的牙槽嵴颊、舌侧的倒凹区，获得无倒凹的牙槽嵴表面点云数据；

5)沿牙槽嵴表面法向将沿牙槽嵴表面均匀放大1-2mm，为最终 的无牙颌个性化印模托盘预留均匀一致的三维空间，获得虚拟托盘内 表面；

6)沿虚拟托盘内表面法向将其均匀增厚2mm，然后设计一个与 虚拟托盘入位方向垂直、且与内表面相切的平面，以其作为虚拟托盘 外表面；

7)将上颌虚拟托盘手柄设计为杆部是矩形，端部是弧形的手柄； 将下颌虚拟托盘手柄设计为杆部是矩形，端部是三角形的手柄；

8)将虚拟托盘内表面、外表面和手柄的数据边界融合，获得无 牙颌个性化初印模虚拟托盘的完整形态数据，以STL格式保存；

9)将步骤8)中所述STL数据导入与3D打印设备连接的电脑系 统，通过3D打印设备，制作PMMA材质的无牙颌个性化印模托盘。

其中，所述步骤5)沿牙槽嵴表面法向将沿牙槽嵴表面均匀放大 1-2mm。

所述牙合模型扫描仪可采用德国SmartOptics880Dental Scanner公司：型号为SmartOptics扫描仪。

三维逆向工程软件可以采用美国RaindropGeomagic公司， GeomagicStudio2012版本软件。

如上所述，便可较为充分的实现本发明。以上所述仅为本发明的 较为合理的实施实例，本发明的保护范围包括但并不局限于此，本领 域的技术人员任何基于本发明技术方案上非实质性变性变更均包括 在本发明包括范围之内。