CN106897574A - 一种基于3d打印的牙种植导板即刻种植修复方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于3D打印的牙种植导板即刻种植修复方法，该方法包括：第一、获取牙种植导板的三维数字模型，利用CAD/CAM软件将牙种植导板的三维数字模型按照预定的厚度进行分层，制作多个分层图像；第二、将分层图像输入牙种植导板DLP光固化3D打印机；第三、牙种植导板DLP光固化3D打印机完成牙种植导板的制作；第四、在利用牙种植导板进行种植手术之前，首先根据X光片来判断种植位置，利用三维建模的方式来模拟出患者的颌骨，定位种植体的植入方向，根据牙种植导板规划出的种植体植入的方向和手术刀具的切入方向，完全依照术前的手术方案进行牙种植导板即刻种植修复。

Description

一种基于3D打印的牙种植导板即刻种植修复方法
技术领域
本发明涉及口腔种植修复技术领域，具体涉及一种基于3D打印的牙种植导板即刻种植修复方法。
背景技术
口腔种植修复是指一种以植入骨组织内的下部结构为基础来支持、固位上部牙修复体的缺牙修复方式。它包括下部的支持种植体(dental implant)和上部的牙修复体(dental prosthesis,implant-supported)两部分构成。
种植牙不像传统的修复方式需要借助基托与卡环等结构来固位，而是通过植体提供的固位力来进行修复，因而可以达到外观和功能上完全与真牙一样，并且患者口内没有任何异物感，提高了患者的舒适度，被誉为人类的第三口牙齿。因种植修复方式是通过在缺失牙的牙槽骨内植入人工牙根，并在人工牙根上安装修复体的新型修复方式，所以种植修复并不需要磨除相邻牙来为其提供固位力，对健康的邻牙不仅没有任何伤害，还可以防止由于缺牙导致邻牙的移位或牙齿松动。种植牙和真牙一样是由牙根和牙冠两个部分组成，种植体的材料所采用的是纯钛金属制成的柱状结构并在其表面包裹了一层生物相容性非常好的材料，能使其与牙槽骨紧密的连接在一起，使其像真牙一样可以牢固的扎根在患者的牙槽骨内，提供与真正牙根一样的固位力。天然牙将口腔内的咀嚼压力通过牙根传递至牙槽骨，而种植牙充分的模仿了这一生物力学的传导过程将咀嚼压力通过人工牙根(种植体)传递至牙槽骨，故能承受比一般修复体更强的下颌咬合力，咀嚼效率比传统假牙更加出色。
但是，种植牙作为一项考验技术水平的口腔诊疗修复技术，也是具有其缺点的。如果种植手术不精准，可能会伤害到邻牙、神经等潜在危险区；如果植入的种植体角度不佳或修复冠安装不精密，可能出现咀嚼无力、易塞食物、牙周炎症等后遗症，甚至会影响牙齿寿命；如果种牙方案选择不当，可能承受不必要的等待和痛苦。
因种植手术是在牙槽骨内植入种植体的一种新型修复技术，所以在植入种植体前需要在牙槽骨上开出一个可容纳种植体埋入的孔洞。这一过程是影响种植手术成败的最关键因素，因为在这一过程中要由小到大的更换数次刀具来慢慢扩充种植体的容身之处，稍有偏差都会导致种植手术的失败达不到预期的修复效果。
现有技术中，种植手术对医生的临床经验与资质有相当高的要求，要成为一位专业的种植牙医师，必须要经历从本科到博士的大概十年的学习时间，而且这些时间必须都用于口腔颌面外科与种植技术的钻研与学习，毕业拥有5年的工作经验后通过专业的种植资格考试才能成为一名合格的口腔种植医师，然后要经过漫长的口腔种植临床生涯和丰富的种植经验积累，才能避免种植手术中可能出现的种种不良因素的发生。
另外，现有技术中，在开展种植手术前，医生要通过患者的二维X光片对患者手术区域进行合理的安排，来避免术中或术后不良反应的发生。这一过程中不仅需要依托医生的临床经验，而且对医疗设备的先进程度也有很高的要求。
发明内容
为了克服现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于3D打印的牙种植导板即刻种植修复方法，降低了手术对医生的要求，弥补了医生临床经验的不足，种植导板完全规定了手术刀具的切入方向，使得手术过程可以完全依照术前的手术方案去进行。
为实现上述目的，本发明所述的基于3D打印的牙种植导板即刻种植修复方法包括以下步骤：
第一、获取牙种植导板的三维数字模型，利用CAD/CAM软件将牙种植导板的三维数字模型按照预定的厚度进行分层，制作多个分层图像；
第二、将第一步骤中制作的多个分层图像输入牙种植导板DLP光固化3D打印机；
其中，所述的牙种植导板DLP光固化3D打印机包括材料腔、工作台、工作台驱动装置、控制单元和光源，所述的工作台设置在材料腔的上方，所述的光源设置在材料腔的下方，所述的光源包括LED安装板和LED阵列，所述的LED阵列安装在所述的LED安装板上；所述的材料腔内装有光敏材料液体；所述的工作台与所述的工作台驱动装置连接，所述的工作台驱动装置能够带动所述工作台在前后、左右和上下这三个维度上自由运动；所述的工作台驱动装置和所述的光源分别与所述的控制单元连接，所述的控制单元控制所述的工作台驱动装置进而控制所述的工作台的运动方向、运动距离和运动速度；所述的控制单元还控制所述光源的光强和温度；
第三、所述的控制单元控制所述的工作台驱动装置带动所述的工作台进入所述的材料腔，使所述的工作台的底面与所述的材料腔的底部水平内壁面之间的距离为第一步骤中预定的一个分层的厚度，所述的工作台的底面与所述的材料腔的底部水平内壁面之间的空隙充满光敏材料液体；所述的控制单元进一步控制所述光源开启LED阵列中的部分LED发光二极管，被开启LED发光二极管与所述的牙种植导板DLP光固化3D打印机接收到的多个分层图像中的第一个相对应，LED发光二极管发出的光线使所述的工作台的底面与所述的材料腔的底部水平内壁面之间的光敏材料液体光固化，完成第一个分层图像的制作；随后所述的控制单元控制所述的工作台驱动装置带动所述的工作台逐渐上升，每上升一个预定的分层厚度则所述的控制单元控制所述光源开启LED阵列中的与对应的分层图像相对应的部分LED发光二极管，逐层完成所有分层图像的制作，最终完成牙种植导板的制作；
第四、在利用牙种植导板进行种植手术之前，首先根据X光片来判断种植位置，利用三维建模的方式来模拟出患者的颌骨，定位种植体的植入方向，根据牙种植导板规划出的种植体植入的方向和手术刀具的切入方向，完全依照术前的手术方案进行牙种植导板即刻种植修复。
所述的控制单元50包括总线55、RAM51、ROM52、CPU53和GPU54，所述的RAM51、ROM52、CPU53和GPU54通过总线55实现相互之间的连接；CPU53用于启动控制单元50的操作系统，ROM52中存储有用于启动控制单元50的操作系统的命令集；当接通电源并输入开机命令时，CPU53根据存储在ROM52中的命令将操作系统从ROM52中拷贝到RAM51中并运行操作系统，当操作系统启动以后，CPU53将多个程序拷贝到RAM51中并运行这些程序，从而实现控制所述的工作台驱动装置30进而控制所述的工作台20的运动方向、运动距离和运动速度以及控制所述光源100的光强和温度。
所述的CPU53还用于控制所述GPU54产生坐标值、形状数值、大小数值和颜色数值并存储在缓冲装置80中，缓冲装置80与所述的CPU53双向通信，根据GPU54产生的坐标值、形状数值、大小数值和颜色数值在显示装置60上显示图像。
所述的显示装置60与所述的控制单元50电连接，显示装置60用于向用户显示所述的牙种植导板DLP光固化3D打印机的运行图像。
所述的控制单元50还与水平检测传感器70电连接，水平检测传感器70用于检测所述的材料腔10内的光敏材料液体的液位。
所述的控制单元50还与通信单元90电连接，所述的通信单元90包括WIFI芯片91、蓝牙芯片92、NFC芯片93和无线通信芯片94，所述的通信单元90用于与外部设备实现通信，所述的无线通信芯片94支持IEEE、Zigbee、3G、3GPP和LTE通信标准。
所述的LED发光二极管为紫外线LED发光二极管。
所述的LED阵列120中的每一个LED发光二极管均由所述的控制单元50单独控制，从而使被开启LED发光二极管与所述的牙种植导板DLP光固化3D打印机接收到的多个分层图像中的任意一个逐层地相对应。
所述的控制单元50在所述的牙种植导板DLP光固化3D打印机的运行过程中实时地获取所述光源100的温度，当所述光源100的温度超过预定值时，所述的控制单元50强行关闭光源，从而使光源冷却，避免温度过高的光源损坏制作中的牙种植导板。
本发明所述的基于3D打印的牙种植导板即刻种植修复方法在种植手术前就已经利用种植导板规划出了种植体植入的方向，并且避免了术中可能出现的种种不良因素，从根本上降低了手术对医生的要求，弥补了医生临床经验的不足。利用种植导板进行种植手术时，在方案确立初期不仅仅依靠X光片来判断位置，更会利用三维建模的方式来模拟出患者的颌骨，更加准确的定位种植体的植入方向，确保手术的成功。种植导板完全规定了手术刀具的切入方向，使得手术过程可以完全依照术前的手术方案去进行。
附图说明
图1是本发明所述的DLP光固化3D打印机的整体结构示意图。
图2是所述DLP光固化3D打印机的控制单元结构示意图。
图3是所述DLP光固化3D打印机的光源结构示意图。
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。
如图1至图3所示，本发明所述的基于3D打印的牙种植导板即刻种植修复方法包括以下步骤：
第一、获取牙种植导板的三维数字模型，利用CAD/CAM软件将牙种植导板的三维数字模型按照预定的厚度进行分层，制作多个分层图像；
第二、将第一步骤中制作的多个分层图像输入牙种植导板DLP光固化3D打印机；
其中，所述的牙种植导板DLP光固化3D打印机包括材料腔10、工作台20、工作台驱动装置30、控制单元50和光源100，所述的工作台20设置在材料腔10的上方，所述的光源100设置在材料腔10的下方，所述的光源100包括LED安装板110和LED阵列120，所述的LED阵列120安装在所述的LED安装板110上；所述的材料腔10内装有光敏材料液体；所述的工作台20与所述的工作台驱动装置30连接，所述的工作台驱动装置30能够带动所述工作台20在前后、左右和上下这三个维度上自由运动；所述的工作台驱动装置30和所述的光源100分别与所述的控制单元50连接，所述的控制单元50控制所述的工作台驱动装置30进而控制所述的工作台20的运动方向、运动距离和运动速度；所述的控制单元50还控制所述光源100的光强和温度；
第三、所述的控制单元50控制所述的工作台驱动装置30带动所述的工作台20进入所述的材料腔10，使所述的工作台20的底面与所述的材料腔10的底部水平内壁面之间的距离为第一步骤中预定的一个分层的厚度，所述的工作台20的底面与所述的材料腔10的底部水平内壁面之间的空隙充满光敏材料液体；所述的控制单元50进一步控制所述光源100开启LED阵列120中的部分LED发光二极管，被开启LED发光二极管与所述的牙种植导板DLP光固化3D打印机接收到的多个分层图像中的第一个相对应，LED发光二极管发出的光线使所述的工作台20的底面与所述的材料腔10的底部水平内壁面之间的光敏材料液体光固化，完成第一个分层图像的制作；随后所述的控制单元50控制所述的工作台驱动装置30带动所述的工作台20逐渐上升，每上升一个预定的分层厚度则所述的控制单元50控制所述光源100开启LED阵列120中的与对应的分层图像相对应的部分LED发光二极管，逐层完成所有分层图像的制作，最终完成牙种植导板S的制作；
第四、在利用牙种植导板进行种植手术之前，首先根据X光片来判断种植位置，利用三维建模的方式来模拟出患者的颌骨，定位种植体的植入方向，根据牙种植导板规划出的种植体植入的方向和手术刀具的切入方向，完全依照术前的手术方案进行牙种植导板即刻种植修复。
所述的控制单元50包括总线55、RAM51、ROM52、CPU53和GPU54，所述的RAM51、ROM52、CPU53和GPU54通过总线55实现相互之间的连接；CPU53用于启动控制单元50的操作系统，ROM52中存储有用于启动控制单元50的操作系统的命令集；当接通电源并输入开机命令时，CPU53根据存储在ROM52中的命令将操作系统从ROM52中拷贝到RAM51中并运行操作系统，当操作系统启动以后，CPU53将多个程序拷贝到RAM51中并运行这些程序，从而实现控制所述的工作台驱动装置30进而控制所述的工作台20的运动方向、运动距离和运动速度以及控制所述光源100的光强和温度。
所述的CPU53还用于控制所述GPU54产生坐标值、形状数值、大小数值和颜色数值并存储在缓冲装置80中，缓冲装置80与所述的CPU53双向通信，根据GPU54产生的坐标值、形状数值、大小数值和颜色数值在显示装置60上显示图像。
所述的显示装置60与所述的控制单元50电连接，显示装置60用于向用户显示所述的牙种植导板DLP光固化3D打印机的运行图像。
所述的控制单元50还与水平检测传感器70电连接，水平检测传感器70用于检测所述的材料腔10内的光敏材料液体的液位。
所述的控制单元50还与通信单元90电连接，所述的通信单元90包括WIFI芯片91、蓝牙芯片92、NFC芯片93和无线通信芯片94，所述的通信单元90用于与外部设备实现通信，所述的无线通信芯片94支持IEEE、Zigbee、3G、3GPP和LTE通信标准。
所述的LED发光二极管为紫外线LED发光二极管。
所述的LED阵列120中的每一个LED发光二极管均由所述的控制单元50单独控制，从而使被开启LED发光二极管与所述的牙种植导板DLP光固化3D打印机接收到的多个分层图像中的任意一个逐层地相对应。
所述的控制单元50在所述的牙种植导板DLP光固化3D打印机的运行过程中实时地获取所述光源100的温度，当所述光源100的温度超过预定值时，所述的控制单元50强行关闭光源，从而使光源冷却，避免温度过高的光源损坏制作中的牙种植导板。
本发明所述的基于3D打印的牙种植导板即刻种植修复方法采用数字光处理技术实现牙种植导板的3D打印，制作效率高，而且制作的牙种植导板的精度得到极大的提高，最大限度地避免了由于牙种植导板的精度不高造成的对患者牙槽骨内神经管以及邻牙的损伤，极大地降低了种植手术的风险。
数字光处理技术(Digital Light Processing，DLP)于1993年由美国TI公司发明，该技术最初应用在投影显示方面，相比CRT、LCD技术的投影机，具有图像更加清晰、色彩更加丰富、图像亮度及对比度更高等优势。目前，DLP技术以扩展到3D打印机领域，以DLP技术发展出的3D打印技术具有打印速度快、打印精度高等特点。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种基于3D打印的牙种植导板即刻种植修复方法，其特征在于，所述基于3D打印的牙种植导板即刻种植修复方法包括以下步骤：
第一、获取牙种植导板的三维数字模型，利用CAD/CAM软件将牙种植导板的三维数字模型按照预定的厚度进行分层，制作多个分层图像；
第二、将第一步骤中制作的多个分层图像输入牙种植导板DLP光固化3D打印机；
其中，所述的牙种植导板DLP光固化3D打印机包括材料腔、工作台、工作台驱动装置、控制单元和光源，所述的工作台设置在材料腔的上方，所述的光源设置在材料腔的下方，所述的光源包括LED安装板和LED阵列，所述的LED阵列安装在所述的LED安装板上；所述的材料腔内装有光敏材料液体；所述的工作台与所述的工作台驱动装置连接，所述的工作台驱动装置能够带动所述工作台在前后、左右和上下这三个维度上自由运动；所述的工作台驱动装置和所述的光源分别与所述的控制单元连接，所述的控制单元控制所述的工作台驱动装置进而控制所述的工作台的运动方向、运动距离和运动速度；所述的控制单元还控制所述光源的光强和温度；
第三、所述的控制单元控制所述的工作台驱动装置带动所述的工作台进入所述的材料腔，使所述的工作台的底面与所述的材料腔的底部水平内壁面之间的距离为第一步骤中预定的一个分层的厚度，所述的工作台的底面与所述的材料腔的底部水平内壁面之间的空隙充满光敏材料液体；所述的控制单元进一步控制所述光源开启LED阵列中的部分LED发光二极管，被开启LED发光二极管与所述的牙种植导板DLP光固化3D打印机接收到的多个分层图像中的第一个相对应，LED发光二极管发出的光线使所述的工作台的底面与所述的材料腔的底部水平内壁面之间的光敏材料液体光固化，完成第一个分层图像的制作；随后所述的控制单元控制所述的工作台驱动装置带动所述的工作台逐渐上升，每上升一个预定的分层厚度则所述的控制单元控制所述光源开启LED阵列中的与对应的分层图像相对应的部分LED发光二极管，逐层完成所有分层图像的制作，最终完成牙种植导板的制作；
第四、在利用牙种植导板进行种植手术之前，首先根据X光片来判断种植位置，利用三维建模的方式来模拟出患者的颌骨，定位种植体的植入方向，根据牙种植导板规划出的种植体植入的方向和手术刀具的切入方向，完全依照术前的手术方案进行牙种植导板即刻种植修复。
2.如权利要求1所述的基于3D打印的牙种植导板即刻种植修复方法，其特征在于，所述的控制单元包括总线、RAM、ROM、CPU和GPU，所述的RAM、ROM、CPU和GPU通过总线实现相互之间的连接；CPU用于启动控制单元的操作系统，ROM中存储有用于启动控制单元的操作系统的命令集；当接通电源并输入开机命令时，CPU根据存储在ROM中的命令将操作系统从ROM中拷贝到RAM中并运行操作系统，当操作系统启动以后，CPU将多个程序拷贝到RAM中并运行这些程序，从而实现控制所述的工作台驱动装置进而控制所述的工作台的运动方向、运动距离和运动速度以及控制所述光源的光强和温度。
3.如权利要求1或2所述的基于3D打印的牙种植导板即刻种植修复方法，其特征在于，所述的CPU还用于控制所述GPU产生坐标值、形状数值、大小数值和颜色数值并存储在缓冲装置中，缓冲装置与所述的CPU双向通信，根据GPU产生的坐标值、形状数值、大小数值和颜色数值在显示装置上显示图像。
4.如权利要求3所述的基于3D打印的牙种植导板即刻种植修复方法，其特征在于，所述的显示装置与所述的控制单元电连接，显示装置用于向用户显示所述的牙种植导板DLP光固化3D打印机的运行图像。
5.如权利要求1所述的基于3D打印的牙种植导板即刻种植修复方法，其特征在于，所述的控制单元还与水平检测传感器电连接，水平检测传感器用于检测所述的材料腔内的光敏材料液体的液位。
6.如权利要求1所述的基于3D打印的牙种植导板即刻种植修复方法，其特征在于，所述的控制单元还与通信单元电连接，所述的通信单元包括WIFI芯片、蓝牙芯片、NFC芯片和无线通信芯片，所述的通信单元用于与外部设备实现通信，所述的无线通信芯片支持IEEE、Zigbee、3G、3GPP和LTE通信标准。
7.如权利要求1所述的基于3D打印的牙种植导板即刻种植修复方法，其特征在于，所述的LED发光二极管为紫外线LED发光二极管。
8.如权利要求1所述的基于3D打印的牙种植导板即刻种植修复方法，其特征在于，所述的LED阵列中的每一个LED发光二极管均由所述的控制单元单独控制，从而使被开启LED发光二极管与所述的牙种植导板DLP光固化3D打印机接收到的多个分层图像中的任意一个逐层地相对应。
9.如权利要求1所述的基于3D打印的牙种植导板即刻种植修复方法，其特征在于，所述的控制单元在所述的牙种植导板DLP光固化3D打印机的运行过程中实时地获取所述光源的温度，当所述光源的温度超过预定值时，所述的控制单元强行关闭光源，从而使光源冷却，避免温度过高的光源损坏制作中的牙种植导板。
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