CN105852996A - 一种新型自锁式假牙体直接制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型自锁式假牙体直接制造方法，包括获取患者口腔数据，获取牙槽骨的形态数据和齿系间关系数据；根据获取的牙槽骨和齿系数据，采用三维建模软件进行牙槽骨和牙齿的三维建模，设计出个性化种植体；在个性化种植体的基础上，进行种植体的二次设计，并设计出与其对应的螺纹杆；将获得的三维模型数据导入3D打印机中，采用分层累加制造的方法直接成型出具有膨胀自锁功能的种植牙体；根据具体临床要求，对种植牙体进行表面打磨、清洁、消毒、热处理等后工序。本发明直接制造方法效率高、成本低，在保证种植体个性化定制的前提下，成型出具有膨胀自锁功能的种植体，具有良好的使用效果。

Description

一种新型自锁式假牙体直接制造方法
技术领域
本发明涉及人工种植牙制造技术领域，尤其涉及一种新型自锁式假牙体直接制造方法。
背景技术
人工植牙是目前治疗缺牙常见的治疗手段，其主要是将具有生物可相容性的金属人工牙根植入缺牙处的齿槽骨中，通过人工牙根和齿槽骨的紧密集合，以人工牙根作为基座种植齿模。由于不像固定性义齿一样磨去邻近的牙齿，因而不存在邻近牙齿的损伤，也没有续发性的蛀牙产生因素，因此是比固定性义齿更加稳定的方法。人在缺失多颗牙而使用活动义齿的情况下，会向牙周组织(牙龈)施力，因而牙龈会存在不适感，并且由于假牙的大小，使得口腔内的异物感严重，但由于种植牙与牙齿具有基本相同的结构，因而完全不会感到牙龈的疼痛及异物感，从而可提高患者们的生活质量并带来满足感。
然而传统的牙植入体采用车削等方式进行生产，由于机床的限制和成本的约束，牙植入体均采用标准化制造，在患者需要种植牙后，选择与患者相近的牙植入体规格产品，在医生的帮助下完成种植过程。虽然传统的方式可以解决患者缺失牙的问题，但是人的个性化差异非常大，几乎不可能选择一种和特定患者完全吻合的标准牙植入体，这导致了部分患者种植牙后出现咀嚼困难、植入部位疼痛、甚至植入体脱落等问题。由于牙齿是咀嚼的必要部分，其正常与否深刻关系到患者的身体健康和生活水平，所以必须找到与患者完全匹配的牙植入体，使患者可以正常咀嚼食物，获取能量。另外传统的螺纹式种植体需要在外力下旋入牙槽骨，需要较大的外力而且螺纹牙会对牙齿骨进一步损坏，给患者带来巨大的痛苦。因此，需要一种既可以快速制造出牙植入体，又具有高度个性化特征，而且制造的牙植入体可以更加容易固定在患者牙齿骨内的制造方法。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种新型自锁式假牙体直接制造方法。该方法不仅可以根据患者个体差异定制个性化种植牙体，而且具有较高的精度和特殊的表面凸起结构，该种植牙体(假牙体)通过膨胀自锁原理将植牙体与牙槽骨紧密连接，并具有极强的强抗旋钮能力，结构简单合理。
本发明通过下述技术方案实现：
一种新型自锁式假牙体直接制造方法，包括如下步骤：
步骤一：获取患者口腔数据，获取牙槽骨的形态数据和齿系间关系数据；
步骤二：根据获取的牙槽骨和齿系数据，采用三维建模软件进行牙槽骨和牙齿的三维建模，设计出个性化种植体(1)；
步骤三：在个性化种植体的基础上，进行种植体的二次设计，并设计出与其对应的螺纹杆(2)；
步骤四：将获得的三维模型数据导入3D打印机中，采用分层累加制造的方法直接成型出具有膨胀自锁功能的种植牙体；
步骤五：根据具体临床要求，对种植牙体进行表面打磨、清洁、消毒、热处理等后工序。
所述患者口腔数据的获取是采用CT扫描或者核磁共振等方式，获得尺寸精度高于0.01mm。
步骤三所述种植体二次设计包括：种植体内部截面的倒圆锥角为5°的设计、外部截面的倒锥角为3°的设计、规则或者随机分布在种植体(1)外表面并与种植体冶金结合的表面凸起结构的设计、种植体(1)下部的细缝(3)的设计。
所述种植体内部截面的倒圆锥角为5°的设计包括，贯穿整个种植体中心的内螺纹孔，该内螺纹孔为自上而下逐渐缩小的倒圆锥形，其锥角为5度。
所述凸起结构的设计包括：随机分布在种植体外表面并与种植体冶金结合，其凸起结构选用规则的球形，其突出部分高度不大于0.3mm。
所述种植体(1)下部的细缝(3)的设计宽度为0.2mm，当螺纹杆(2)旋入种植体(1)内后，再螺纹杆(2)的膨胀下其宽度为0.4mm。
步骤四所述3D打印机为激光选区熔化设备，采用分层累加制造，成型层厚为15-35um，以激光器为热源，采用工控机控制扫描振镜的方式进行选区扫描熔化成型，采用光斑补偿35um的方式消除激光光斑对成型尺寸精度的影响。
所述激光选区熔化设备所使用的成型材料为近球形金属粉末，粒径为15-25um。
所述激光选区熔化设备包含有密封成型室，整个制造过程在密封成型室内完成，并此过程中通入不与金属粉末发生反应的氩气或如氮气进行保护，防止成型过程中金属被氧化。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
本发明通过扫描患者口腔，获得牙槽骨数据和齿系数据，采用三维建模软件设计个性化种植体，对种植体进行二次设计包括：种植体内部截面的倒圆锥角为5°的设计、外部截面的倒锥角为3°的设计、规则或者随机分布在种植体(1)外表面并与种植体冶金结合的表面凸起结构的设计、种植体(1)下部的细缝(3)的设计；所述种植体内部截面的倒圆锥角为5°的设计包括贯穿整个种植体中心的内螺纹孔，该内螺纹孔为自上而下逐渐缩小的倒圆锥形，其锥角为5度；所述凸起结构的设计包括随机分布在种植体外表面并与种植体冶金结合，其凸起结构选用规则的球形，其突出部分高度不大于0.3mm。当螺纹杆2旋入种植体1内后，该结构具有膨胀自锁功能，可以牢固安装在牙槽骨内部。
本发明提出的制造方法具有一次性直接成型的特点和高成型自由度特性，不受零件复杂形状的影响，可直接成型出具有复杂形状的个性化产品，无需其他传统加工，只需根据临床医疗需要进行表面处理和热处理等，制造效率高、成本低。
本发明的制造方法具有广泛的应用范围，可以选用医用钛合金材料、钴铬合金材料等具有生物兼容性的材料；而且可以采用变密度扫描策略成型出与牙槽骨力学性能匹配的个性化种植体。
本发明的制造方法可以根据具有加工数据，采用区域扫描方式，成型出与牙槽骨力学性能相似的金属结构，从而避免了金属植入体与牙槽骨之间的应力干涉，大大提高了种植体的存活率。
附图说明
图1为本发明种植体和螺纹杆的制备工艺流程图。
图2为图1种植体的轴测示意图。
图3为图1螺纹杆的轴测示意图。
图4为种植体与螺纹杆装配后的轴测示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。
实施例
如图1至4所示。本发明公开了一种新型自锁式假牙体直接制造方法，可通过如下步骤实现：
步骤一：获取患者口腔数据，获取牙槽骨的形态数据和齿系间关系数据；
步骤二：根据获取的牙槽骨和齿系数据，采用三维建模软件进行牙槽骨和牙齿的三维建模，设计出个性化种植体1。具体是采用逆向反求工程获得图患者的口腔缺失牙的数据，然后使用三维建模软件对获取的点云数据进行处理，得到牙槽骨和牙齿的三维模型；对牙槽骨的形态和口腔内部环境进行分析，设计出符合患者口腔具体情况的个性化种植体1。
步骤三：在个性化种植体的基础上，进行种植体的二次设计，并设计出与其对应的螺纹杆2；
步骤四：将获得的三维模型数据导入3D打印机中，采用分层累加制造的方法直接成型出具有膨胀自锁功能的种植牙体；
步骤五：根据具体临床要求，对种植牙体进行表面打磨、清洁、消毒、热处理等后工序。
所述患者口腔数据的获取是采用CT扫描或者核磁共振等方式，获得尺寸精度高于0.01mm。
步骤三所述种植体二次设计包括：种植体内部截面的倒圆锥角为5°的设计、外部截面的倒锥角为3°的设计、规则或者随机分布在种植体1外表面并与种植体冶金结合的表面凸起结构的设计、种植体1下部的细缝3的设计；所述种植体1下部的细缝3的设计宽度为0.2mm，当螺纹杆2旋入种植体1内后，再螺纹杆2的膨胀下其宽度为0.4mm；所述种植体内部截面的倒圆锥角为5°的设计包括，贯穿整个种植体中心的内螺纹孔，该内螺纹孔为自上而下逐渐缩小的倒圆锥形，其锥角为5度；所述凸起结构的设计包括：随机分布在种植体外表面并与种植体冶金结合，其凸起结构选用规则的球形，其突出部分高度不大于0.3mm，完成二次设计；把完成二次设计获得的种植体1和螺纹杆2模型保存为STL格式文件，然后采用切片软件进行分层处理，最后对其进行激光扫描路径规划处理并保存。
步骤四所述3D打印机为激光选区熔化设备，采用分层累加制造，成型层厚为15-35um，以激光器为热源，采用工控机控制扫描振镜的方式进行选区扫描熔化成型，采用光斑补偿35um(或者30um 32um 33um 38um)的方式消除激光光斑对成型尺寸精度的影响。优选参数为：根据已获得数据信息，设置3D打印设备的成型层厚优选为20um，并采用光斑补偿35um的方式消除激光光斑对成型尺寸精度的影响。
所述激光选区熔化设备所使用的成型材料为近球形金属粉末，粒径为15-25um或者25um-30um。
所述激光选区熔化设备包含有密封成型室，整个制造过程在密封成型室内完成，并此过程中通入不与金属粉末发生反应的氩气或如氮气进行保护，防止成型过程中金属被氧化。
如图1为本发明工艺流程图。首先将获得的种植体和螺纹杆三维模型数据导入计算机，使用切片软件进行分层切片处理，并使用路径规划软件进行激光束扫描路径处理，生成激光选区熔化(3D打印)成型设备可以识别的数据文件并保存在计算机中；然后将处理完的最终数据导入激光选区熔化(3D打印)设备中，开始进行制造，该过程包括以下步骤：1)柔性铺粉刷推动金属粉末从粉料缸移动到成型缸，并在成型缸上的加工平台铺上一层15-35um的金属粉末层(优选20um)；2)扫描振镜控制激光束在加工平台的金属粉末层上根据模型数据信息选择性的熔化部分粉末；3)成型缸下降15-35um高度(优选20um)，粉料缸上升50um高度；4)重复以上三个步骤，直至完成整个制造过程，最后取出种植体和螺纹杆。
通过上述方法获得的种植体1和螺纹杆2的结构如下；
所述种植体1为一筒体结构，其内部直径从上至下逐渐变小，内部截面呈上大下小的倒圆锥形态，且内周壁为内螺纹结构，并在外壁的壁面上分布有多个凸起结构；筒体结构的下部沿其轴向方向开设有若干条切口形成的细缝3，细缝3将筒体结构的下部切割成多个可径向延伸扩张的叶瓣5。
所述螺纹杆2为等半径圆柱体结构，其中下部有与筒体结构的内螺纹相配的外螺纹结构。当螺纹杆2自上而下拧入筒体结构内时，筒体结构下部的叶瓣5在螺纹杆2的挤压作用下径向向外扩展膨胀，使种植体1整体外轮廓呈上小下大的正锥形结构，从而固定在牙槽骨(图中未示出)内部，实现自锁功能；此时细缝3亦随之增大，因此避免了膨胀自锁过程中种植体1下部出现因应力累积而断裂的现象。
细缝3初始宽度为0.2mm，在螺纹杆2旋入种植体1内后逐渐膨胀为0.4mm，可为种植体1膨胀自锁过程提供变形余量，从而避免了应力的累积，解决了螺纹杆2旋入种植体1内时产生应力集中现象。
所述正锥形结构的外侧线倾斜角为2°。所述螺纹杆2的上端部预留有一用于连接假牙本体的内螺纹孔4。
所述筒体结构内部截面的倒圆锥角为5°，外部截面的倒锥角为3°。
本发明的种植体具有一定的个性化特征，结构相对较为复杂，因此其制造过程使用激光选区熔化技术(3D打印)，无需考虑复杂的几何结构，可一次性直接成型出所需要的种植体和螺纹杆，获得良好的效果。
如上所述，便可较好地实现本发明。
本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种新型自锁式假牙体直接制造方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤一：获取患者口腔数据，获取牙槽骨的形态数据和齿系间关系数据；
步骤二：根据获取的牙槽骨和齿系数据，采用三维建模软件进行牙槽骨和牙齿的三维建模，设计出个性化种植体(1)；
步骤三：在个性化种植体的基础上，进行种植体的二次设计，并设计出与其对应的螺纹杆(2)；
步骤四：将获得的三维模型数据导入3D打印机中，采用分层累加制造的方法直接成型出具有膨胀自锁功能的种植牙体；
步骤五：根据具体临床要求，对种植牙体进行表面打磨、清洁、消毒、热处理后工序。
2.根据权利要求书1所述新型自锁式假牙体直接制造方法，其特征在于：所述患者口腔数据的获取是采用CT扫描或者核磁共振方式。
3.根据权利要求书1所述新型自锁式假牙体直接制造方法，其特征在于：步骤三所述种植体二次设计包括：种植体内部截面的倒圆锥角为5°的设计、外部截面的倒锥角为3°的设计、规则或者随机分布在种植体(1)外表面并与种植体冶金结合的表面凸起结构的设计、种植体(1)下部的细缝(3)的设计。
4.根据权利要求书3所述新型自锁式假牙体直接制造方法，其特征在于：所述种植体内部截面的倒圆锥角为5°的设计包括，贯穿整个种植体中心的内螺纹孔，该内螺纹孔为自上而下逐渐缩小的倒圆锥形，其锥角为5度。
5.根据权利要求书3所述新型自锁式假牙体直接制造方法，其特征在于：所述凸起结构的设计包括：随机分布在种植体外表面并与种植体冶金结合，其凸起结构选用规则的球形，其突出部分高度不大于0.3mm。
6.根据权利要求书3所述新型自锁式假牙体直接制造方法，其特征在于：所述种植体(1)下部的细缝(3)的设计宽度为0.2mm，当螺纹杆(2)旋入种植体(1)内后，再螺纹杆(2)的膨胀下其宽度为0.4mm。
7.根据权利要求书1所述新型自锁式假牙体直接制造方法，其特征在于：步骤四所述3D打印机为激光选区熔化设备，采用分层累加制造，成型层厚为15-35um，以激光器为热源，采用工控机控制扫描振镜的方式进行选区扫描熔化成型，采用光斑补偿35um的方式消除激光光斑对成型尺寸精度的影响。
8.根据权利要求书7所述新型自锁式假牙体直接制造方法，其特征在于：所述激光选区熔化设备所使用的成型材料为球形金属粉末，粒径为15-25um。
9.根据权利要求书7所述新型自锁式假牙体直接制造方法，其特征在于：所述激光选区熔化设备包含有密封成型室，整个制造过程在密封成型室内完成，并此过程中通入不与金属粉末发生反应的氩气或如氮气进行保护，防止成型过程中金属被氧化。
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