CN112022384A - 基于cad/cam的数字化树脂*板、制备方法及应用 - Google Patents

基于cad/cam的数字化树脂*板、制备方法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于计算机辅助设计/计算机辅助制造(CAD/CAM)在口腔医学技术领域的应用，尤其公开了一种基于CAD/CAM的数字化树脂
Figure DDA0002666637730000011
板、制备方法及应用，应用下颌运动轨迹描记记录下颌骨的多种运动模式，三维CT重建上下颌骨并将上下颌骨分离；将3D扫描的牙齿模型与上下颌骨进行融合，将上下颌骨的相对运动作为参照设计出临床需要的3D文件；根据3D文件内部的数据，应用3D打印机打印/树脂块3D切割制作出临床戴用的树脂
Figure DDA0002666637730000012
板。本发明采用3D数字化的方式设计
Figure DDA0002666637730000013
板，并应用CAD/CAM方式制作
Figure DDA0002666637730000014
板，使
Figure DDA0002666637730000015
板更加精确；应用动态咬合的模拟避免
Figure DDA0002666637730000016
板制作中的咬合高点及上下颌运动中的咬合干扰，节省临床上的调整时间。

Description

基于CAD/CAM的数字化树脂*板、制备方法及应用
技术领域
本发明属于计算机辅助设计/计算机辅助制造(CAD/CAM)技术在口腔医学技术领域，尤其涉及一种基于光敏树脂3D打印或PMMA树脂3D切割等方法的数字化
Figure BDA00026666377100000112
板、制备方法及应用。
背景技术
Figure BDA0002666637710000012
板(splint)是目前颞下颌紊乱病患者治疗中常用的治疗手段之一。目前，传统的
Figure BDA0002666637710000013
板制作是通过面弓转移的方式将患者口内的咬合状态及较为理想的关节及咬合位置转移至合架上，应用自凝或者热凝树脂的堆塑实现
Figure BDA0002666637710000014
板的制作。制作过程较为复杂且耗时，由于机械面弓及合架的大小及运动方式与人体真实参数之间的差异，导致转移至合架的咬合状态并不能够真实模拟患者自身的动态咬合。因此应用以上方法制作的
Figure BDA0002666637710000015
板需要花费较多的临床时间进行精细调磨。计算机辅助设计/计算机辅助制造(CAD/CAM)是齿科领域常用的数字化技术，其中增材制造及减材制造是快速成型技术中的主要方法，目前广泛运用于齿科义齿制造行业，其中基于光敏树脂3D打印或PMMA树脂3D切割是其中主要的制造方式。通过三维扫描仪扫描人体口腔或牙齿模型，应用计算机软件辅助精确设计后可以得到一个3D设计模型，再通过3D打印或3D切割技术制作义齿蜡型、金属冠桥、种植导板等。因此以上方法可以被应用到
Figure BDA0002666637710000016
板的制作中，提高
Figure BDA0002666637710000017
板的准确性并能够提高临床的效率，节约临床操作时间及成本。
但目前
Figure BDA0002666637710000018
板制作在齿科领域的应用存在以下几个问题：(1)咬合是一个动态的过程，上下颌骨的相对运动无法在当前面弓转移的
Figure BDA0002666637710000019
板制作过程中准确地模拟口腔内的真实运动状态。
Figure BDA00026666377100000110
板制作后需要在临床上的大量调磨，费时费力。(2)临床上单纯的3D打印/PMMA树脂切割
Figure BDA00026666377100000111
板因为没有金属的固位而容易在口内出现松动、无法稳定戴用的状况。
综上所述，现有技术存在的问题是：
(1)现有技术无法准确建立上下颌骨的3D模型并准确模拟口内的上下牙齿真实运动状态。
(2)单纯的3D打印/PMMA树脂切割
Figure BDA0002666637710000021
板因为没有金属固位体而容易在口内出现松动、无法稳定戴用等状况。
解决上述技术问题的难度：目前已可以实现头颅CT数据的三维重建，分割上下颌骨，并且目前已有方法对真实记录动态下颌运动进行记录。但在体外三维重建结构中将下颌运动进行真实模拟，目前存在一定难度。目前尚没有相应的方法实现实现金属与3D打印/PMMA树脂切割
Figure BDA0002666637710000022
板的结合。
解决上述技术问题的意义：如果将3D打印的增材制造技术/3D切割的减材制造技术应用于口腔临床的
Figure BDA0002666637710000023
板治疗中，可以发挥快速成型制造技术高效的特点，提高效率，节约成本。将动态的咬合运动拟合到
Figure BDA0002666637710000024
板的制作过程中，可以在体外准确模拟体内运动状态，解决当前
Figure BDA0002666637710000025
板制作中存在的精确性问题，减少临床的调磨时间，节约大量的人力、物力、财力。通过设计限位件，可以解决目前3D打印/PMMA树脂切割
Figure BDA0002666637710000026
板容易出现固位不稳定的问题。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于计算机辅助设计/计算机辅助制造(CAD/CAM)技术，应用3D打印/PMMA树脂切割的树脂
Figure BDA0002666637710000027
板、制备方法及应用。
本发明是这样实现的，一种基于计算机辅助设计/计算机辅助制造(CAD/CAM)技术，应用3D打印/PMMA树脂切割
Figure BDA0002666637710000028
板的树脂
Figure BDA0002666637710000029
板的制备方法，所述数字化
Figure BDA00026666377100000210
板的制备方法应用下颌运动轨迹描记记录下颌骨的多种运动模式，三维CT重建上下颌骨并将上下颌骨分离；将3D扫描的牙齿模型与上下颌骨进行融合，将上下颌骨的相对运动作为参照设计出临床需要的3D文件，
Figure BDA00026666377100000211
板设计中具备动态的尖牙保护及后牙咬合分离功能；根据3D文件内部的数据，应用3D打印机打印/PMMA树脂切割出可供临床使用的树脂
Figure BDA0002666637710000031
板。
进一步，所述基于计算机辅助设计/计算机辅助制造(CAD/CAM)技术，应用3D打印/PMMA树脂切割
Figure BDA0002666637710000032
板的树脂
Figure BDA0002666637710000033
板制备方法包括：
步骤一，通过应用下颌运动轨迹描记记录下颌骨的多种运动模式；
步骤二，通过三维CT/CBCT重建上下颌骨并将上下颌骨分离；
步骤三，将3D扫描的牙齿模型与上下颌骨进行融合，设计出临床需要的
Figure BDA0002666637710000034
板3D文件，
Figure BDA0002666637710000035
板设计中具备动态的尖牙保护及后牙咬合分离功能；
步骤四，根据步骤二中的
Figure BDA0002666637710000036
板3D文件内部的数据，通过应用3D打印机打印/PMMA树脂切割制作可供临床戴用的树脂
Figure BDA0002666637710000037
板。
进一步，所述步骤四中，
Figure BDA0002666637710000038
板可采用结合金属固定装置的3D打印/树脂切割设计，
Figure BDA0002666637710000039
板上设置有限位结构，通过机械嵌合使金属固位体与3D打印
Figure BDA00026666377100000310
板结合。
进一步，所述步骤四中3D打印机采用包埋金属的3D树脂打印技术，采用固位装置固定金属固位体，应用树脂3D打印机进行打印，将金属包埋在3D打印的树脂中，实现真正的树脂与金属结合。
本发明的另一目的在于提供一种由所述树脂
Figure BDA00026666377100000311
板制备数字化设计正畸活动矫治器。
本发明的另一目的在于提供一种由所述树脂
Figure BDA00026666377100000312
板制备的数字化设计可摘戴活动义齿。
综上所述，本发明的优点及积极效果为：本发明通过应用计算机辅助设计/计算机辅助制造的数字化树脂
Figure BDA00026666377100000313
板制备方法及应用，
Figure BDA00026666377100000314
板具备尖牙引导及动态咬合分离的功能。制造方式包括但不仅限于3D光敏树脂打印的增材制造及树脂3D切割的减材制造等。通过应用下颌运动轨迹描记记录下颌骨的多种运动模式，通过三维CT重建上下颌骨并将上下颌骨分离；将3D扫描的牙齿模型与上下颌骨进行融合，将动摇的下颌运动数据与上下颌骨的3D数据整合并进行动态的咬合模拟，将上下颌骨的相对运动作为参照设计出临床需要的
Figure BDA0002666637710000041
板形态，使
Figure BDA0002666637710000042
板具备尖牙引导及咬合动态分离功能均依据咬合的动态模拟，避免咬合的高点及上下颌运动中的干扰，应用计算机进行数字化设计，最终生成3D设计文件；根据3D文件内部的数据，应用光敏树脂3D打印或树脂3D切割等技术制造出临床戴用的数字化
Figure BDA0002666637710000043
板。本发明还可以通过在树脂
Figure BDA0002666637710000044
板上设计机械限位结构，使金属固定体与树脂紧密连接，通过机械嵌合使金属固位装置与树脂
Figure BDA0002666637710000045
板稳定结合，增加
Figure BDA0002666637710000046
板的固位；还可以通过应用固位装置固定金属固位体，使3D光敏树脂打印中金属与树脂完美结合，避免出现临床上单纯的树脂
Figure BDA0002666637710000047
板因为没有金属结构的固位而容易在口内出现松动。本发明基于计算机辅助设计/计算机辅助制造(CAD/CAM)技术，将真实的下颌运动准确地转移至体外，并在软件中设计出临床需要的3D
Figure BDA0002666637710000048
板文件，在
Figure BDA0002666637710000049
板设计中具备动态的尖牙保护及后牙咬合分离功能，应用3D打印/PMMA树脂切割等快速成型技术，快速准确地制作可以应用于临床的数字化
Figure BDA00026666377100000410
板。相较于目前临床常用地自凝/热凝塑料
Figure BDA00026666377100000411
板，该制作方法制作的
Figure BDA00026666377100000412
板具有精确，快速，节约成本等特点。
本发明还通过在该数字化
Figure BDA00026666377100000413
板上设计限位结构，通过机械嵌合使金属固位体与3D打印
Figure BDA00026666377100000414
板稳定结合，起到像正畸活动矫治器一样的固位作用；同时适用于口腔临床中应用的活动义齿。
本发明还可采用包埋金属的3D树脂打印技术，采用固位装置固定金属固位体，应用树脂3D打印机进行打印，将金属包埋在3D打印的树脂中，实现真正的树脂与金属的完美结合，以实现口腔临床中
Figure BDA00026666377100000415
板、活动矫治器及活动义齿等可摘戴装置的广泛应用。
本发明采用3D数字化的方式设计
Figure BDA00026666377100000416
板，并应用CAD/CAM方式制作
Figure BDA00026666377100000417
板，使
Figure BDA00026666377100000418
板更加精确；应用动态咬合的模拟避免
Figure BDA00026666377100000419
板制作中的咬合高点及上下颌运动中的咬合干扰，节省临床上的调整时间；同时可以设计限位结构，以增加树脂
Figure BDA00026666377100000420
板的固位；或设计固位装置固定金属固位体，使3D光敏树脂打印中金属与树脂完美结合，避免出现临床上单纯的树脂
Figure BDA00026666377100000421
板因为没有金属结构的固位而容易在口内出现松动。
附图说明
图1是本发明实施例提供的基于CAD/CAM的数字化树脂
Figure BDA0002666637710000051
板制备方法流程图。
图2是本发明实施例提供的临床戴用的数字化
Figure BDA0002666637710000052
板设计图。
图3是本发明实施例提供的数字化
Figure BDA0002666637710000053
板实物图。
图4是本发明实施例提供的嵌入式限位结构的示意图。
图5是本发明实施例提供的外置式限位结构的示意图。
图6是本发明实施例提供的限位结构固位的示意图。
图7是本发明实施例提供的采用固位装置固定金属固位体示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于3D打印的树脂
Figure BDA0002666637710000054
板、制备方法及应用，下面结合附图对本发明作详细的描述。
如图1所示，本发明实施例提供的基于计算机辅助设计/计算机辅助制造(CAD/CAM)技术，应用3D打印/PMMA树脂切割
Figure BDA0002666637710000055
板制备方法包括以下步骤：
S101：通过应用下颌运动轨迹描记记录下颌骨的多种运动模式，通过三维CT/CBCT重建上下颌骨并将上下颌骨分离；将数据进行整合；
S102：将3D扫描的牙齿模型与上下颌骨进行融合，设计出临床需要的
Figure BDA0002666637710000056
板3D文件，
Figure BDA0002666637710000057
板设计中具备动态的尖牙保护及后牙咬合分离功能；
S103：根据S102中的
Figure BDA0002666637710000058
板3D文件内部的数据，通过应用3D打印/3D树脂切割制作出临床戴用的树脂3D切割树脂
Figure BDA0002666637710000061
板。
在本发明中步骤S102中数字化
Figure BDA0002666637710000062
板采用可结合金属固定装置的3D设计，在
Figure BDA0002666637710000063
板上设计限位结构，通过机械嵌合使金属固位体与树脂
Figure BDA0002666637710000064
板结合。
在本发明中步骤S102中3D打印机还可以采用包埋金属的3D树脂打印技术，采用固位装置固定金属固位体，应用树脂3D打印机进行打印，将金属包埋在3D打印的树脂中，实现真正的树脂与金属结合。
本发明实施例提供的基于3D打印的
Figure BDA0002666637710000065
板制备方法还包括以下步骤：
第一步，通过应用下颌运动轨迹描记仪记录下颌骨的多种运动模式；
第二步，患者拍摄CT/CBCT，对上下颌骨的三维数据进行三维重建，并应用软件将上下颌骨三维结构分离；
第三步，将3D扫描的牙齿模型与上颌颌骨进行匹配融合，形成完整的上颌骨与上颌牙列及下颌骨与下颌牙列的完整结构；
第四步，将第一步中所得到的下颌骨运动记录与第二步及第三步中所得到的上下颌骨的三维结构进行融合，真实模拟下颌骨的运动状态；
第五步，利用第四步中得到的动态下颌运动体外模型，设计临床需要的
Figure BDA0002666637710000066
板3D文件，
Figure BDA0002666637710000067
板设计中具备动态的尖牙保护及后牙咬合分离功能，在该设计中可增加限位结构设计；
第六步，根据第五步中的
Figure BDA0002666637710000068
板3D文件内部的数据，通过应用3D打印/3D切割制作出临床戴用的数字化
Figure BDA0002666637710000069
板。
第五步中，3D
Figure BDA00026666377100000610
板设计中增加限位结构，并制作成品的金属固位体，通过机械嵌合使金属固位体与树脂
Figure BDA00026666377100000611
板紧密结合。
第六步中3D打印机采用包埋金属的3D树脂打印技术，采用固位装置固定金属固位体，应用树脂3D打印机进行打印，将金属包埋在3D打印的树脂中，实现真正的树脂与金属结合。
本发明提供的可结合金属固定装置的3D打印/3D切割树脂
Figure BDA00026666377100000612
板上可以设置限位结构，通过机械嵌合使金属固位体与3D打印
Figure BDA00026666377100000613
板稳定结合，起到像正畸活动矫治器一样的固位作用。本发明同样适用于口腔临床中应用的可摘活动义齿。
限位结构示意图如下所示，可以采用嵌入式(如图4)或外置式(如图5)。
如图6所示，限位结构不仅限于此上结构，还可通过梯形，三角形，圆形或其他不规则形状等进行固位。
本发明提供的包埋金属的3D树脂打印技术，采用固位装置固定金属固位体，应用树脂3D打印机进行打印，将金属包埋在3D打印的树脂中，实现真正的树脂与金属的完美结合，以实现临床中
Figure BDA0002666637710000071
板、正畸活动矫治器及活动义齿等可摘戴装置的广泛应用。固定装置显示如下，限位结构不仅限于此结构，还可通过梯形，三角形，圆形或其他不规则形状等进行固位(如图7所示，灰色箭头方向为3D打印粉液移动方向)。
因本发明所采用的方法对患者无创，所使用材料均为国家食品药品监督局认证通过的材料，因此本发明已在临床工作中进行了前期的验证。相比传统手段制作的自凝/热凝塑料
Figure BDA0002666637710000072
板，其优点显示如下：通过该方法制作的数字化
Figure BDA0002666637710000073
板是在动态的咬合模拟情况下设计而成的，能够实时地模拟患者临床地下颌运动状态。可在设计中避免出现咬合高点及运动干扰，其准确性明显优于传统手段制作的
Figure BDA0002666637710000074
板，可以明显减少临床的调磨时间，节约人力物力；在数字化
Figure BDA0002666637710000075
板设计中，可以使3D
Figure BDA0002666637710000076
板文件具备动态的尖牙保护及后牙咬合分离功能，该功能对临床患者的症状缓解有重要作用。3D打印/3D切割是目前快速成型制造的主要方法，均具备高效便捷的特点，使整个制作过程更加高效，提高了临床效率；通过以上方法制作的数字化
Figure BDA0002666637710000077
板具有体积小巧的优点，患者戴用舒适，临床治疗效果较为理想；通过增加固位装置，解决了常规3D打印
Figure BDA0002666637710000078
板无法与金属结合，固位力不足的问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于CAD/CAM的数字化树脂
Figure FDA0002666637700000011
板制备方法，其特征在于，所述基于CAD/CAM的数字化树脂
Figure FDA0002666637700000012
板制备方法应用下颌运动轨迹描记记录下颌骨的多种运动模式，三维CT重建上下颌骨并将上下颌骨分离；将3D扫描的牙齿模型与上下颌骨进行融合，将上下颌骨的相对运动作为参照设计出临床需要的3D文件；根据3D文件内部的数据，应用3D打印机打印/树脂块3D切割制作出临床戴用的树脂
Figure FDA0002666637700000013
板。
2.如权利要求1所述的基于CAD/CAM的数字化树脂
Figure FDA0002666637700000014
板制备方法，其特征在于，所述基于CAD/CAM的数字化树脂
Figure FDA0002666637700000015
板制备方法包括：
步骤一，通过应用下颌运动轨迹描记记录下颌骨的多种运动模式，通过三维CT/CBCT重建上下颌骨并将上下颌骨分离；
步骤二，将3D扫描的牙齿模型与上下颌骨进行融合，设计出临床需要的
Figure FDA0002666637700000016
板3D文件；
步骤三，根据步骤二中的
Figure FDA0002666637700000017
板3D文件内部的数据，通过应用3D打印机打印/树脂块3D切割制作出临床戴用的树脂
Figure FDA0002666637700000018
板。
3.如权利要求2所述的基于CAD/CAM的数字化树脂
Figure FDA0002666637700000019
板制备方法，其特征在于，所述步骤二中，所设计
Figure FDA00026666377000000110
板要求具备尖牙引导及后牙咬合分离作用，设计过程中通过咬合的动态模拟，应用计算机进行数字化设计，在虚拟运动中实现下颌前伸、侧方运动及咀嚼运动中的尖牙引导及后牙咬合分离，最终生成临床可以应用的3D
Figure FDA00026666377000000111
板设计文件。
4.如权利要求2所述的基于CAD/CAM的数字化树脂
Figure FDA00026666377000000112
板制备方法，其特征在于，所述步骤三中，
Figure FDA00026666377000000113
板中需要与牙齿进行固位的位置设计可嵌合金属的固定装置，采用但不限于限位结构，通过机械嵌合使金属固位体与树脂
Figure FDA00026666377000000114
板结合。
5.如权利要求2所述的基于CAD/CAM的数字化树脂
Figure FDA00026666377000000115
板制备方法，其特征在于，所述步骤三中3D打印机采用包埋金属的3D树脂打印技术，采用固位装置固定金属固位体，应用树脂3D打印机进行打印，将金属包埋在3D打印的树脂中，实现真正的树脂与金属结合。
6.如权利要求1所述的基于CAD/CAM的数字化树脂
Figure FDA0002666637700000021
板制备方法，其特征在于，所述基于CAD/CAM的
Figure FDA0002666637700000022
板制备方法还包括：
第一步，通过应用下颌运动轨迹描记仪记录下颌骨的多种运动模式；
第二步，患者拍摄CT/CBCT，对上下颌骨的三维数据进行三维重建，并应用软件将上下颌骨三维结构分离；
第三步，将3D扫描的牙齿模型与上颌颌骨进行匹配融合，形成完整的上颌骨与上颌牙列及下颌骨与下颌牙列的完整结构；
第四步，将第一步中所得到的下颌骨运动记录与第二步及第三步中所得到的上下颌骨的三维结构进行融合，真实模拟下颌骨的运动状态；
第五步，利用第四步中得到的动态下颌运动体外模型，设计临床需要的
Figure FDA0002666637700000023
板3D文件，实现下颌前伸、侧方运动及咀嚼运动中的动态尖牙引导及后牙咬合分离，并增加限位结构设计；3D
Figure FDA0002666637700000024
板设计中增加限位结构，并将成品的金属固位体通过机械嵌合方式使两者固定在一起，使金属固位体与
Figure FDA0002666637700000025
板实现一体化，实现临床需要的固位作用；
所述限位结构采用嵌入式或外置式；
所述限位结构通过梯形，三角形，圆形或其他不规则形状固位；
第六步，根据第五步中的
Figure FDA0002666637700000026
板3D文件内部的数据，通过应用3D打印机打印/树脂块3D切割出临床戴用的数字化
Figure FDA0002666637700000027
板。
7.如权利要求6所述的基于CAD/CAM的数字化树脂
Figure FDA0002666637700000028
板制备方法，其特征在于，所述第六步中3D打印机采用包埋金属的3D树脂打印技术，采用固位装置固定金属固位体，应用树脂3D打印机进行打印，将金属包埋在3D打印的树脂中，实现真正的树脂与金属结合。
8.一种由权利要求1～7任意一项所述基于CAD/CAM的数字化树脂
Figure FDA0002666637700000029
板制备方法制备的树脂
Figure FDA00026666377000000210
板。
9.一种由权利要求8所述树脂
Figure FDA00026666377000000211
板制备方法的数字化设计正畸活动矫治器。
10.一种由权利要求8所述所述树脂
Figure FDA0002666637700000031
板制备方法的数字化设计可摘戴活动义齿。
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