一種新型自鎖式假牙體直接制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新型自鎖式假牙體直接制造方法，包括獲取患者口腔數(shù)據(jù)，獲取牙槽骨的形態(tài)數(shù)據(jù)和齒系間關(guān)系數(shù)據(jù)；根據(jù)獲取的牙槽骨和齒系數(shù)據(jù)，采用三維建模軟件進(jìn)行牙槽骨和牙齒的三維建模，設(shè)計出個性化種植體；在個性化種植體的基礎(chǔ)上，進(jìn)行種植體的二次設(shè)計，并設(shè)計出與其對應(yīng)的螺紋桿；將獲得的三維模型數(shù)據(jù)導(dǎo)入3D打印機(jī)中，采用分層累加制造的方法直接成型出具有膨脹自鎖功能的種植牙體；根據(jù)具體臨床要求，對種植牙體進(jìn)行表面打磨、清潔、消毒、熱處理等后工序。本發(fā)明直接制造方法效率高、成本低，在保證種植體個性化定制的前提下，成型出具有膨脹自鎖功能的種植體，具有良好的使用效果。
【專利說明】
一種新型自鎖式假牙體直接制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及人工種植牙制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種新型自鎖式假牙體直接制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]人工植牙是目前治療缺牙常見的治療手段，其主要是將具有生物可相容性的金屬人工牙根植入缺牙處的齒槽骨中，通過人工牙根和齒槽骨的緊密集合，以人工牙根作為基座種植齒模。由于不像固定性義齒一樣磨去鄰近的牙齒，因而不存在鄰近牙齒的損傷，也沒有續(xù)發(fā)性的蛀牙產(chǎn)生因素，因此是比固定性義齒更加穩(wěn)定的方法。人在缺失多顆牙而使用活動義齒的情況下，會向牙周組織(牙齦)施力，因而牙齦會存在不適感，并且由于假牙的大小，使得口腔內(nèi)的異物感嚴(yán)重，但由于種植牙與牙齒具有基本相同的結(jié)構(gòu)，因而完全不會感到牙銀的疼痛及異物感，從而可提高患者們的生活質(zhì)量并帶來滿足感。
[0003]然而傳統(tǒng)的牙植入體采用車削等方式進(jìn)行生產(chǎn)，由于機(jī)床的限制和成本的約束，牙植入體均采用標(biāo)準(zhǔn)化制造，在患者需要種植牙后，選擇與患者相近的牙植入體規(guī)格產(chǎn)品，在醫(yī)生的幫助下完成種植過程。雖然傳統(tǒng)的方式可以解決患者缺失牙的問題，但是人的個性化差異非常大，幾乎不可能選擇一種和特定患者完全吻合的標(biāo)準(zhǔn)牙植入體，這導(dǎo)致了部分患者種植牙后出現(xiàn)咀嚼困難、植入部位疼痛、甚至植入體脫落等問題。由于牙齒是咀嚼的必要部分，其正常與否深刻關(guān)系到患者的身體健康和生活水平，所以必須找到與患者完全匹配的牙植入體，使患者可以正常咀嚼食物，獲取能量。另外傳統(tǒng)的螺紋式種植體需要在外力下旋入牙槽骨，需要較大的外力而且螺紋牙會對牙齒骨進(jìn)一步損壞，給患者帶來巨大的痛苦。因此，需要一種既可以快速制造出牙植入體，又具有高度個性化特征，而且制造的牙植入體可以更加容易固定在患者牙齒骨內(nèi)的制造方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種新型自鎖式假牙體直接制造方法。該方法不僅可以根據(jù)患者個體差異定制個性化種植牙體，而且具有較高的精度和特殊的表面凸起結(jié)構(gòu)，該種植牙體(假牙體)通過膨脹自鎖原理將植牙體與牙槽骨緊密連接，并具有極強(qiáng)的強(qiáng)抗旋鈕能力，結(jié)構(gòu)簡單合理。
[0005]本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn):
[0006]—種新型自鎖式假牙體直接制造方法，包括如下步驟:
[0007]步驟一:獲取患者口腔數(shù)據(jù)，獲取牙槽骨的形態(tài)數(shù)據(jù)和齒系間關(guān)系數(shù)據(jù)；
[0008]步驟二:根據(jù)獲取的牙槽骨和齒系數(shù)據(jù)，采用三維建模軟件進(jìn)行牙槽骨和牙齒的三維建模，設(shè)計出個性化種植體(I);
[0009]步驟三:在個性化種植體的基礎(chǔ)上，進(jìn)行種植體的二次設(shè)計，并設(shè)計出與其對應(yīng)的螺紋桿(2);
[0010]步驟四:將獲得的三維模型數(shù)據(jù)導(dǎo)入3D打印機(jī)中，采用分層累加制造的方法直接成型出具有膨脹自鎖功能的種植牙體；
[0011]步驟五:根據(jù)具體臨床要求，對種植牙體進(jìn)行表面打磨、清潔、消毒、熱處理等后工序。
[0012]所述患者口腔數(shù)據(jù)的獲取是采用CT掃描或者核磁共振等方式，獲得尺寸精度高于O-Olmm0
[0013]步驟三所述種植體二次設(shè)計包括:種植體內(nèi)部截面的倒圓錐角為5°的設(shè)計、外部截面的倒錐角為3°的設(shè)計、規(guī)則或者隨機(jī)分布在種植體(I)外表面并與種植體冶金結(jié)合的表面凸起結(jié)構(gòu)的設(shè)計、種植體(I)下部的細(xì)縫(3)的設(shè)計。
[0014]所述種植體內(nèi)部截面的倒圓錐角為5°的設(shè)計包括，貫穿整個種植體中心的內(nèi)螺紋孔，該內(nèi)螺紋孔為自上而下逐漸縮小的倒圓錐形，其錐角為5度。
[0015]所述凸起結(jié)構(gòu)的設(shè)計包括:隨機(jī)分布在種植體外表面并與種植體冶金結(jié)合，其凸起結(jié)構(gòu)選用規(guī)則的球形，其突出部分高度不大于0.3_。
[0016]所述種植體(I)下部的細(xì)縫(3)的設(shè)計寬度為0.2mm，當(dāng)螺紋桿(2)旋入種植體(I)內(nèi)后，再螺紋桿(2)的膨脹下其寬度為0.4_。
[0017]步驟四所述3D打印機(jī)為激光選區(qū)熔化設(shè)備，采用分層累加制造，成型層厚為15-35um，以激光器為熱源，采用工控機(jī)控制掃描振鏡的方式進(jìn)行選區(qū)掃描熔化成型，采用光斑補(bǔ)償35um的方式消除激光光斑對成型尺寸精度的影響。
[0018]所述激光選區(qū)熔化設(shè)備所使用的成型材料為近球形金屬粉末，粒徑為15_25um。
[0019]所述激光選區(qū)熔化設(shè)備包含有密封成型室，整個制造過程在密封成型室內(nèi)完成，并此過程中通入不與金屬粉末發(fā)生反應(yīng)的氬氣或如氮?dú)膺M(jìn)行保護(hù)，防止成型過程中金屬被氧化。
[0020]本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果:
[0021]本發(fā)明通過掃描患者口腔，獲得牙槽骨數(shù)據(jù)和齒系數(shù)據(jù)，采用三維建模軟件設(shè)計個性化種植體，對種植體進(jìn)行二次設(shè)計包括:種植體內(nèi)部截面的倒圓錐角為5°的設(shè)計、外部截面的倒錐角為3°的設(shè)計、規(guī)則或者隨機(jī)分布在種植體(I)外表面并與種植體冶金結(jié)合的表面凸起結(jié)構(gòu)的設(shè)計、種植體(I)下部的細(xì)縫(3)的設(shè)計;所述種植體內(nèi)部截面的倒圓錐角為5°的設(shè)計包括貫穿整個種植體中心的內(nèi)螺紋孔，該內(nèi)螺紋孔為自上而下逐漸縮小的倒圓錐形，其錐角為5度;所述凸起結(jié)構(gòu)的設(shè)計包括隨機(jī)分布在種植體外表面并與種植體冶金結(jié)合，其凸起結(jié)構(gòu)選用規(guī)則的球形，其突出部分高度不大于0.3mm。當(dāng)螺紋桿2旋入種植體I內(nèi)后，該結(jié)構(gòu)具有膨脹自鎖功能，可以牢固安裝在牙槽骨內(nèi)部。
[0022]本發(fā)明提出的制造方法具有一次性直接成型的特點(diǎn)和高成型自由度特性，不受零件復(fù)雜形狀的影響，可直接成型出具有復(fù)雜形狀的個性化產(chǎn)品，無需其他傳統(tǒng)加工，只需根據(jù)臨床醫(yī)療需要進(jìn)行表面處理和熱處理等，制造效率高、成本低。
[0023]本發(fā)明的制造方法具有廣泛的應(yīng)用范圍，可以選用醫(yī)用鈦合金材料、鈷鉻合金材料等具有生物兼容性的材料;而且可以采用變密度掃描策略成型出與牙槽骨力學(xué)性能匹配的個性化種植體。
[0024]本發(fā)明的制造方法可以根據(jù)具有加工數(shù)據(jù)，采用區(qū)域掃描方式，成型出與牙槽骨力學(xué)性能相似的金屬結(jié)構(gòu)，從而避免了金屬植入體與牙槽骨之間的應(yīng)力干涉，大大提高了種植體的存活率。
【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明種植體和螺紋桿的制備工藝流程圖。
[0026]圖2為圖1種植體的軸測示意圖。
[0027]圖3為圖1螺紋桿的軸測示意圖。
[0028]圖4為種植體與螺紋桿裝配后的軸測示意圖。
【具體實施方式】
[0029]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步具體詳細(xì)描述。
[0030]實施例
[0031]如圖1至4所示。本發(fā)明公開了一種新型自鎖式假牙體直接制造方法，可通過如下步驟實現(xiàn):
[0032]步驟一:獲取患者口腔數(shù)據(jù)，獲取牙槽骨的形態(tài)數(shù)據(jù)和齒系間關(guān)系數(shù)據(jù)；
[0033]步驟二:根據(jù)獲取的牙槽骨和齒系數(shù)據(jù)，采用三維建模軟件進(jìn)行牙槽骨和牙齒的三維建模，設(shè)計出個性化種植體I。具體是采用逆向反求工程獲得圖患者的口腔缺失牙的數(shù)據(jù)，然后使用三維建模軟件對獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到牙槽骨和牙齒的三維模型;對牙槽骨的形態(tài)和口腔內(nèi)部環(huán)境進(jìn)行分析，設(shè)計出符合患者口腔具體情況的個性化種植體I。
[0034]步驟三:在個性化種植體的基礎(chǔ)上，進(jìn)行種植體的二次設(shè)計，并設(shè)計出與其對應(yīng)的螺紋桿2;
[0035]步驟四:將獲得的三維模型數(shù)據(jù)導(dǎo)入3D打印機(jī)中，采用分層累加制造的方法直接成型出具有膨脹自鎖功能的種植牙體；
[0036]步驟五:根據(jù)具體臨床要求，對種植牙體進(jìn)行表面打磨、清潔、消毒、熱處理等后工序。
[0037]所述患者口腔數(shù)據(jù)的獲取是采用CT掃描或者核磁共振等方式，獲得尺寸精度高于O-Olmm0
[0038]步驟三所述種植體二次設(shè)計包括:種植體內(nèi)部截面的倒圓錐角為5°的設(shè)計、外部截面的倒錐角為3°的設(shè)計、規(guī)則或者隨機(jī)分布在種植體I外表面并與種植體冶金結(jié)合的表面凸起結(jié)構(gòu)的設(shè)計、種植體I下部的細(xì)縫3的設(shè)計;所述種植體I下部的細(xì)縫3的設(shè)計寬度為
0.2mm，當(dāng)螺紋桿2旋入種植體I內(nèi)后，再螺紋桿2的膨脹下其寬度為0.4mm；所述種植體內(nèi)部截面的倒圓錐角為5°的設(shè)計包括，貫穿整個種植體中心的內(nèi)螺紋孔，該內(nèi)螺紋孔為自上而下逐漸縮小的倒圓錐形，其錐角為5度;所述凸起結(jié)構(gòu)的設(shè)計包括:隨機(jī)分布在種植體外表面并與種植體冶金結(jié)合，其凸起結(jié)構(gòu)選用規(guī)則的球形，其突出部分高度不大于0.3mm，完成二次設(shè)計;把完成二次設(shè)計獲得的種植體I和螺紋桿2模型保存為STL格式文件，然后采用切片軟件進(jìn)行分層處理，最后對其進(jìn)行激光掃描路徑規(guī)劃處理并保存。
[0039]步驟四所述3D打印機(jī)為激光選區(qū)熔化設(shè)備，采用分層累加制造，成型層厚為15-35um，以激光器為熱源，采用工控機(jī)控制掃描振鏡的方式進(jìn)行選區(qū)掃描熔化成型，采用光斑補(bǔ)償35um(或者30um 32um 33um 38um)的方式消除激光光斑對成型尺寸精度的影響。優(yōu)選參數(shù)為:根據(jù)已獲得數(shù)據(jù)信息，設(shè)置3D打印設(shè)備的成型層厚優(yōu)選為20um，并采用光斑補(bǔ)償35um的方式消除激光光斑對成型尺寸精度的影響。
[0040]所述激光選區(qū)熔化設(shè)備所使用的成型材料為近球形金屬粉末，粒徑為15-25um或者25um_30um。
[0041]所述激光選區(qū)熔化設(shè)備包含有密封成型室，整個制造過程在密封成型室內(nèi)完成，并此過程中通入不與金屬粉末發(fā)生反應(yīng)的氬氣或如氮?dú)膺M(jìn)行保護(hù)，防止成型過程中金屬被氧化。
[0042]如圖1為本發(fā)明工藝流程圖。首先將獲得的種植體和螺紋桿三維模型數(shù)據(jù)導(dǎo)入計算機(jī)，使用切片軟件進(jìn)行分層切片處理，并使用路徑規(guī)劃軟件進(jìn)行激光束掃描路徑處理，生成激光選區(qū)熔化(3D打印)成型設(shè)備可以識別的數(shù)據(jù)文件并保存在計算機(jī)中；然后將處理完的最終數(shù)據(jù)導(dǎo)入激光選區(qū)熔化(3D打印)設(shè)備中，開始進(jìn)行制造，該過程包括以下步驟:1)柔性鋪粉刷推動金屬粉末從粉料缸移動到成型缸，并在成型缸上的加工平臺鋪上一層15-35um的金屬粉末層(優(yōu)選20um);2)掃描振鏡控制激光束在加工平臺的金屬粉末層上根據(jù)模型數(shù)據(jù)信息選擇性的恪化部分粉末；3)成型缸下降15-35um高度(優(yōu)選20um)，粉料缸上升50um高度;4)重復(fù)以上三個步驟，直至完成整個制造過程，最后取出種植體和螺紋桿。
[0043]通過上述方法獲得的種植體I和螺紋桿2的結(jié)構(gòu)如下；
[0044]所述種植體I為一筒體結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部直徑從上至下逐漸變小，內(nèi)部截面呈上大下小的倒圓錐形態(tài)，且內(nèi)周壁為內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)，并在外壁的壁面上分布有多個凸起結(jié)構(gòu);筒體結(jié)構(gòu)的下部沿其軸向方向開設(shè)有若干條切口形成的細(xì)縫3，細(xì)縫3將筒體結(jié)構(gòu)的下部切割成多個可徑向延伸擴(kuò)張的葉瓣5。
[0045]所述螺紋桿2為等半徑圓柱體結(jié)構(gòu)，其中下部有與筒體結(jié)構(gòu)的內(nèi)螺紋相配的外螺紋結(jié)構(gòu)。當(dāng)螺紋桿2自上而下擰入筒體結(jié)構(gòu)內(nèi)時，筒體結(jié)構(gòu)下部的葉瓣5在螺紋桿2的擠壓作用下徑向向外擴(kuò)展膨脹，使種植體I整體外輪廓呈上小下大的正錐形結(jié)構(gòu)，從而固定在牙槽骨(圖中未示出)內(nèi)部，實現(xiàn)自鎖功能;此時細(xì)縫3亦隨之增大，因此避免了膨脹自鎖過程中種植體I下部出現(xiàn)因應(yīng)力累積而斷裂的現(xiàn)象。
[0046]細(xì)縫3初始寬度為0.2mm，在螺紋桿2旋入種植體I內(nèi)后逐漸膨脹為0.4mm，可為種植體I膨脹自鎖過程提供變形余量，從而避免了應(yīng)力的累積，解決了螺紋桿2旋入種植體I內(nèi)時產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象。
[0047]所述正錐形結(jié)構(gòu)的外側(cè)線傾斜角為2°。所述螺紋桿2的上端部預(yù)留有一用于連接假牙本體的內(nèi)螺紋孔4。
[0048]所述筒體結(jié)構(gòu)內(nèi)部截面的倒圓錐角為5°，外部截面的倒錐角為3°。
[0049]本發(fā)明的種植體具有一定的個性化特征，結(jié)構(gòu)相對較為復(fù)雜，因此其制造過程使用激光選區(qū)熔化技術(shù)(3D打印)，無需考慮復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)，可一次性直接成型出所需要的種植體和螺紋桿，獲得良好的效果。
[0050]如上所述，便可較好地實現(xiàn)本發(fā)明。
[0051]本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種新型自鎖式假牙體直接制造方法，其特征在于包括如下步驟: 步驟一:獲取患者口腔數(shù)據(jù)，獲取牙槽骨的形態(tài)數(shù)據(jù)和齒系間關(guān)系數(shù)據(jù)； 步驟二:根據(jù)獲取的牙槽骨和齒系數(shù)據(jù)，采用三維建模軟件進(jìn)行牙槽骨和牙齒的三維建模，設(shè)計出個性化種植體(I); 步驟三:在個性化種植體的基礎(chǔ)上，進(jìn)行種植體的二次設(shè)計，并設(shè)計出與其對應(yīng)的螺紋桿⑵； 步驟四:將獲得的三維模型數(shù)據(jù)導(dǎo)入3D打印機(jī)中，采用分層累加制造的方法直接成型出具有膨脹自鎖功能的種植牙體； 步驟五:根據(jù)具體臨床要求，對種植牙體進(jìn)行表面打磨、清潔、消毒、熱處理后工序。2.根據(jù)權(quán)利要求書I所述新型自鎖式假牙體直接制造方法，其特征在于:所述患者口腔數(shù)據(jù)的獲取是采用CT掃描或者核磁共振方式。3.根據(jù)權(quán)利要求書I所述新型自鎖式假牙體直接制造方法，其特征在于:步驟三所述種植體二次設(shè)計包括:種植體內(nèi)部截面的倒圓錐角為5°的設(shè)計、外部截面的倒錐角為3°的設(shè)計、規(guī)則或者隨機(jī)分布在種植體(I)外表面并與種植體冶金結(jié)合的表面凸起結(jié)構(gòu)的設(shè)計、種植體(I)下部的細(xì)縫(3)的設(shè)計。4.根據(jù)權(quán)利要求書3所述新型自鎖式假牙體直接制造方法，其特征在于:所述種植體內(nèi)部截面的倒圓錐角為5°的設(shè)計包括，貫穿整個種植體中心的內(nèi)螺紋孔，該內(nèi)螺紋孔為自上而下逐漸縮小的倒圓錐形，其錐角為5度。5.根據(jù)權(quán)利要求書3所述新型自鎖式假牙體直接制造方法，其特征在于:所述凸起結(jié)構(gòu)的設(shè)計包括:隨機(jī)分布在種植體外表面并與種植體冶金結(jié)合，其凸起結(jié)構(gòu)選用規(guī)則的球形，其突出部分高度不大于0.3mm。6.根據(jù)權(quán)利要求書3所述新型自鎖式假牙體直接制造方法，其特征在于:所述種植體(I)下部的細(xì)縫(3)的設(shè)計寬度為0.2mm，當(dāng)螺紋桿(2)旋入種植體(I)內(nèi)后，再螺紋桿(2)的膨脹下其寬度為0.4mm。7.根據(jù)權(quán)利要求書I所述新型自鎖式假牙體直接制造方法，其特征在于:步驟四所述3D打印機(jī)為激光選區(qū)熔化設(shè)備，采用分層累加制造，成型層厚為15-35um，以激光器為熱源，采用工控機(jī)控制掃描振鏡的方式進(jìn)行選區(qū)掃描熔化成型，采用光斑補(bǔ)償35um的方式消除激光光斑對成型尺寸精度的影響。8.根據(jù)權(quán)利要求書7所述新型自鎖式假牙體直接制造方法，其特征在于:所述激光選區(qū)熔化設(shè)備所使用的成型材料為球形金屬粉末，粒徑為15-25um。9.根據(jù)權(quán)利要求書7所述新型自鎖式假牙體直接制造方法，其特征在于:所述激光選區(qū)熔化設(shè)備包含有密封成型室，整個制造過程在密封成型室內(nèi)完成，并此過程中通入不與金屬粉末發(fā)生反應(yīng)的氬氣或如氮?dú)膺M(jìn)行保護(hù)，防止成型過程中金屬被氧化。
【文檔編號】A61C8/00GK105852996SQ201610273999
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月28日
【發(fā)明人】楊永強(qiáng), 白玉超, 麥?zhǔn)缯?
【申請人】華南理工大學(xué)