一種3d打印制作牙模模具的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種3D打印制作牙模模具的方法，該方法根據(jù)患者牙齒Dicom格式CT掃描斷層數(shù)據(jù)，經(jīng)3D計算建立牙齒的三維模型，而后經(jīng)過處理獲得牙模模具的三維模型，并以適當(dāng)格式輸出到3D打印機經(jīng)打印得到患者的牙模模具。利用所得模具灌注石膏、造牙樹脂、陶瓷粉等材料可獲得患者牙齒的石膏模型以及口腔醫(yī)學(xué)上可臨床使用的全口或單/多顆樹脂或陶瓷義齒等。本發(fā)明利用3D打印制作牙模模具代替?zhèn)鹘y(tǒng)的取印模方法，大大地減少患者的不適感、降低傳統(tǒng)取模操作中的各種失敗現(xiàn)象，另外，計算機輔助設(shè)計在增強了牙齒模型、假牙等齒科產(chǎn)品可設(shè)計性的同時，有效地減少了傳統(tǒng)齒科產(chǎn)品制作品質(zhì)對操作員熟練程度的依賴，臨床實用性強且成本低，易于推廣。
【專利說明】
一種3D打印制作牙模模具的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種3D打印制作牙模模具的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]牙齒是人體不可缺少的器官之一，承擔(dān)著咀嚼、消化、發(fā)音和美觀等功能。一副雪白亮麗的牙齒令人充滿自信，但現(xiàn)代人因疾病、運動創(chuàng)傷或先天發(fā)育等令牙齒提早出現(xiàn)缺裂、崩損、缺失、畸形等，需就醫(yī)進行牙齒的各項修復(fù)。臨床上，牙齒修復(fù)的首要步驟是制作患者牙列模型。傳統(tǒng)的方法是首先利用牙模技術(shù)制作病人的口腔印模，再由專業(yè)技術(shù)人員制作石膏模型。在此過程中，患者的體位、咬合力度、托盤大小形狀等均會對口腔印模造成影響，而后續(xù)的灌模、修正模型等工序經(jīng)常會由于專業(yè)技術(shù)人員熟練程度或操作不當(dāng)?shù)仍蚴沟弥苽涞氖嗄Ｐ团c實際情況有誤差，從而對最終的義齒或正畸等修復(fù)結(jié)果造成嚴重影響；同時，患者在制取口腔印模時經(jīng)常會發(fā)生比較嚴重的嘔吐現(xiàn)象，使得操作失敗。因此，臨床上迫切需求一種能快速、準確而又有效地制作患者牙列模型的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種3D打印制作牙模模具的方法。
[0004]本發(fā)明利用CT三維重建、計算機三維建模和3D打印等數(shù)字技術(shù)，提供一種根據(jù)患者上下頌牙列CT掃描數(shù)據(jù)，運用計算機輔助3D建模技術(shù)構(gòu)筑三維模型，最后利用3D打印技術(shù)快速制作患者個性化牙列模具的方法。該方法所得模具可用于患者牙齒石膏模型以及臨床可應(yīng)用的全口或單/多顆樹脂或陶瓷義齒制作等。本發(fā)明所述的方法利用3D打印制作牙模模具代替?zhèn)鹘y(tǒng)的取印模方法，無需患者咬合制作口腔印模，因此，大大地減少患者的不適感、降低傳統(tǒng)取模操作中的各種失敗現(xiàn)象；另外，計算機輔助設(shè)計不僅增強了牙齒模型、假牙等齒科產(chǎn)品可設(shè)計性和快速、精確制造能力，而且有效地減少了傳統(tǒng)齒科產(chǎn)品制作品質(zhì)對操作員熟練程度的依賴;同時，相對于利用3D打印技術(shù)直接制作義齒，該方法通過替代傳統(tǒng)取印模方法與傳統(tǒng)口腔醫(yī)學(xué)技術(shù)有機結(jié)合，由于與現(xiàn)有齒科材料兼容，因此臨床實用性強、成本低，易于推廣。
[0005]—種3D打印制作牙模模具的方法，其特征在于具體步驟如下:
1)獲取患者牙齒Dicom格式CT掃描斷層數(shù)據(jù)；
2)應(yīng)用3D計算建立牙齒的三維模型；
3)對步驟2)所建立的牙齒三維模型進行編輯處理獲得牙模模具的三維模型；
4)將步驟3)所得牙模模具的三維模型輸出到3D打印機制作實體牙模模具。
[0006]步驟I)所述獲取患者牙齒Dicom格式CT掃描斷層數(shù)據(jù)是利用CT機對患者口腔的上下頌牙部分進行連續(xù)斷層掃描獲得其Dicom醫(yī)學(xué)數(shù)字圖像標準數(shù)據(jù)。
[0007]所述CT機掃描參數(shù)包括掃描層厚、曝光時間和電壓。
[0008]步驟2)所述應(yīng)用3D計算建立牙齒的三維模型是將Dicom格式斷層數(shù)據(jù)輸入Mimicsl0.01軟件，經(jīng)包括圖像定位、閾值分割、動態(tài)分割、每層圖像經(jīng)選擇性編輯和漏洞處理、去除冗余數(shù)據(jù)、平滑處理的3D計算處理，建立包含上下牙頌的牙齒三維模型。
[0009]步驟3)所述對步驟2)所建立的牙齒三維模型進行編輯處理獲得牙模模具的三維模型是采用Geomagic Stud1 12.0軟件對患者上下頌牙進行三維重建、編輯和抽殼處理，最后獲取牙模模具三維模型。
[0010]步驟4)所述將步驟3)所得牙模模具的三維模型輸出到3D打印機制作實體牙模模具是將三維模型以STL文件格式或根據(jù)3D打印機要求的文件格式輸出到3D打印機，通過調(diào)整3D打印時的參數(shù)制作實體牙模模具。
[0011]所述3D打印時的參數(shù)包括層厚、打印速率和打印路徑。
[0012]本發(fā)明具有以下有益效果:
I)本發(fā)明在患者的臨床取模過程中采用全數(shù)字化操作，無需咬合取模，可以避免患者因取模引起的不適感。
[0013]2)本發(fā)明在構(gòu)建數(shù)字模型時，可以根據(jù)不同患者的CT數(shù)據(jù)進行個性化模型的設(shè)計，具有可設(shè)計性，特別適用于正畸、義齒制作等。
[0014]3)本方法借助3D打印技術(shù)，具有快速成型的特點，大大縮短了牙模的制備時間。
[0015]4)本發(fā)明通過數(shù)字化3D打印技術(shù)替代傳統(tǒng)取印模方法與傳統(tǒng)口腔醫(yī)學(xué)技術(shù)相結(jié)合，由于與現(xiàn)有齒科材料兼容因而可直接用于臨床義齒制作等，相對于利用3D打印技術(shù)直接打印制作義齒，其成本低、臨床實用性強，易于推廣，具有顯著的社會和臨床效益。
【具體實施方式】
[0016]為了更好的理解本發(fā)明，通過以下實施例進行說明。
[0017]實施例1
3D打印制作全口牙模模具用于制作上下牙列石膏模型。
[0018]3D打印牙模模具步驟如下:I)采用CT機對患者口腔體進行連續(xù)斷層掃描，掃描參數(shù):掃描層厚為0.25mm，曝光時間14.7s，電壓為120kV，獲得其Dicom醫(yī)學(xué)數(shù)字圖像標準數(shù)據(jù)；2)將CT掃描的斷層數(shù)據(jù)以Dicom格式導(dǎo)出，輸入Mimicsl0.01軟件，首先定位至牙齒部分，通過閾值分割、刪除牙齒與其它骨骼連接處、區(qū)域增長等，選中目標牙齒，然后，每層圖像經(jīng)選擇性編輯、去除偽影、平滑處理和填補漏洞處理等，去除冗余數(shù)據(jù)，保留有效數(shù)據(jù)，最后經(jīng)3D處理建立包含上下牙頌結(jié)構(gòu)的三維模型以STL格式輸出；3)利用Geomagic Stud112.0軟件，選中牙齒三維模型外表面，刪除模型內(nèi)部多余三角網(wǎng)格，然后，處理STL文件的錯誤，生成一個封閉的內(nèi)部無孔洞的牙齒三維模型，接下來，對模型進行編輯、光滑處理，生成形態(tài)完整、表面無異常的牙齒三維模型，最后去除模型頂蓋、抽殼，得到牙模模具的三維模型；4)輸出牙模模具三維模型STL格式文件到Makerbot Replicator II 3D打印機，設(shè)置層厚0.1mm進行切片處理，然后利用通用的PLA材料制作得到上下牙列模具。
[0019]牙列石膏模型制作:調(diào)拌石膏，并將其灌注在上述3D打印所得模具中，硬化后即可獲得牙列石膏模型。模具可以反復(fù)灌注，制作多個廉價石膏牙模供醫(yī)生使用。
[0020]實施例2
3D打印制作全口牙模模具用于制作全口樹脂假牙。
[0021]3D打印牙模模具步驟如下:I)采用CT機對患者口腔體進行連續(xù)斷層掃描，掃描參數(shù):掃描層厚為0.25mm，曝光時間14.7s，電壓為120kV，獲得其Dicom醫(yī)學(xué)數(shù)字圖像標準數(shù)據(jù)；2)將CT掃描的斷層數(shù)據(jù)以Dicom格式導(dǎo)出，輸入Mimicsl0.0l軟件，首先定位至牙頌部分，通過閾值分割、區(qū)域增長等方法，選中目標牙頌，然后，每層圖像經(jīng)選擇性編輯、去除偽影、平滑處理和填補漏洞處理等，去除冗余數(shù)據(jù)，保留有效數(shù)據(jù)，最后經(jīng)3D處理建立上下牙頌的三維模型以STL格式輸出；3)利用Geomagic Stud1 12.0軟件，選中牙頌三維模型外表面，刪除模型內(nèi)部多余三角網(wǎng)格，然后，處理STL文件的錯誤，生成一個封閉的內(nèi)部無孔洞的牙頌三維模型，并對模型進行編輯、光滑處理，生成形態(tài)完整、表面無異常的牙頌三維模型，接下來，導(dǎo)入符合該患者年齡段的標準牙齒模型(注:如果該患者之前存儲過自己的牙齒模型，則導(dǎo)入患者自己的牙齒模型)，在構(gòu)建好的牙頌上進行數(shù)字化的排牙工作，緊接著進行合并操作，最后去除模型頂蓋、抽殼，得到全口假牙模具的三維模型;4)輸出假牙模具三維模型STL格式文件到Makerbot Replicator II 3D打印機，設(shè)置層厚0.1mm進行切片處理，然后利用通用的PLA材料制作得到全口假牙模具。
[0022]全口樹脂假牙制作:選擇上齒廠造牙樹脂II型，調(diào)合至面團期，將其灌注在上述3D打印所得的假牙模具中的牙齒部分，然后在其上再灌注上齒廠牙托樹脂，固化成型后取出可得全口樹脂假牙。
[0023]實施例3
3D打印制作單顆牙模模具用于制作樹脂假牙。
[0024]3D打印牙模模具步驟如下:I)采用CT機對患者口腔體進行連續(xù)斷層掃描，掃描參數(shù):掃描層厚為0.25mm，曝光時間14.7s，電壓為120kV，獲得其Dicom醫(yī)學(xué)數(shù)字圖像標準數(shù)據(jù)；2)將CT掃描的斷層數(shù)據(jù)以Dicom格式導(dǎo)出，輸入Mimicsl0.01軟件，首先定位至牙齒部分，通過閾值分割、刪除牙齒與其它骨骼連接處、區(qū)域增長等，選中目標缺損牙齒兩側(cè)牙齒，然后，每層圖像經(jīng)選擇性編輯、去除偽影、平滑處理和填補漏洞處理等，去除冗余數(shù)據(jù)，保留有效數(shù)據(jù)，最后經(jīng)3D處理設(shè)計并建立損牙齒的三維模型以STL格式輸出；3)利用GeomagicStud1 12.0軟件，選中牙齒三維模型外表面，刪除模型內(nèi)部多余三角網(wǎng)格，然后，處理STL文件的錯誤，生成一個封閉的內(nèi)部無孔洞的牙齒三維模型，接下來，對模型進行編輯、光滑處理，生成形態(tài)完整、表面無異常的牙齒三維模型，最后去除模型頂蓋、抽殼，得到牙模模具的三維模型;4)輸出牙模模具三維模型STL格式文件到Asiga Plus 27 3D打印機，設(shè)置層厚
0.05mm進行切片處理，然后采用通用光敏墨水材料制作得到單顆牙模模具。
[0025]單顆樹脂假牙制作:選擇上齒廠造牙樹脂II型，調(diào)合至面團期，將其灌注在上述3D打印所得模具中，固化成型后取出可得單顆樹脂假牙。
【主權(quán)項】
1.一種3D打印制作牙模模具的方法，其特征在于具體步驟如下: I)獲取患者牙齒Dicom格式CT掃描斷層數(shù)據(jù)； 應(yīng)用3D計算建立牙齒的三維模型； 對步驟2)所建立的牙齒三維模型進行編輯處理獲得牙模模具的三維模型； 4)將步驟3)所得牙模模具的三維模型輸出到3D打印機制作實體牙模模具。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟I)所述獲取患者牙齒Dicom格式CT掃描斷層數(shù)據(jù)是利用CT機對患者口腔的上下頌牙部分進行連續(xù)斷層掃描獲得其Dicom醫(yī)學(xué)數(shù)字圖像標準數(shù)據(jù)。3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述CT機掃描參數(shù)包括掃描層厚、曝光時間和電壓。4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟2)所述應(yīng)用3D計算建立牙齒的三維模型是將Dicom格式斷層數(shù)據(jù)輸入Mimicsl0.01軟件，經(jīng)包括圖像定位、閾值分割、動態(tài)分割、每層圖像經(jīng)選擇性編輯和漏洞處理、去除冗余數(shù)據(jù)、平滑處理的3D計算處理，建立包含上下牙頌的牙齒三維模型。5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟3)所述對步驟2)所建立的牙齒三維模型進行編輯處理獲得牙模模具的三維模型是采用Geomagic Stud1 12.0軟件對患者上下頌牙進行三維重建、編輯和抽殼處理，最后獲取牙模模具三維模型。6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟4)所述將步驟3)所得牙模模具的三維模型輸出到3D打印機制作實體牙模模具是將三維模型以STL文件格式或根據(jù)3D打印機要求的文件格式輸出到3D打印機，通過調(diào)整3D打印時的參數(shù)制作實體牙模模具。7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述3D打印時的參數(shù)包括層厚、打印速率和打印路徑。
【文檔編號】A61C11/00GK106073918SQ201610441522
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月20日
【發(fā)明人】王曉龍, 劉剛, 周峰
【申請人】中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所