CN115634077B - 一种3d打印骨增量用钛网设计及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及植入物结构的技术领域，公开了一种3D打印骨增量用钛网设计及其制造方法，其通过CBCT的扫描、骨增量的设计、模型确认校准，以及打印生产的步骤，钛网的制作无需再依赖于医生的经验，患者也无需多次进行试戴，能够有效缩短手术时长，减少患者的痛苦。

Description

一种3D打印骨增量用钛网设计及其制造方法

技术领域

本申请涉及植入物结构的技术领域，尤其是涉及一种3D打印骨增量用钛网设计及其制造方法。

背景技术

种植牙指的是一种以植入骨组织内的下部结构为基础来支持、固定上部牙修复体缺牙修复方式。它包括下部的支持种植体和上部的牙修复体两部分。采用人工材料制成的种植体经手术方法植入组织内，并获得骨组织牢固的固位支持，通过特殊的装置和方式连接支持上部的牙修复体。

种植牙面临的主要问题是因骨吸收的导致的牙槽骨宽度或者高度不足。为了弥补因骨吸收造成的骨缺损，会使用骨增量技术，即引导骨组织再生技术。引导骨组织再生技术是根据各类组织细胞的迁移速度不同的特点，制造出骨组织优势生长的环境，即将屏障膜置于软组织和骨缺损之间建立生物屏障，制造一个相对封闭的组织环境，阻止干扰骨形成且迁移速度较快的结缔组织细胞和上皮细胞进入骨缺损区，允许有潜在生长能力且迁移速度较慢的的前体成骨细胞优先进入骨缺损区，优势生长，同时保护血凝块，减缓覆盖组织的压力，实现缺损区的骨修复性再生。引导骨组织再生技术的关键在于屏障膜材料的选择，屏障膜在引导骨再生中起着重要的作用。

纯钛钛网作为一种不可吸收的金属屏障膜，以其良好的生物相容性和中等的机械强度在引导骨再生技术中使用较多。使用钛网时，在骨缺损区域填充骨粉，并将钛网覆盖在骨粉上面，并用钛钉将钛网固定在牙槽骨上，避免钛网移位的同时也能避免钛网变形，然后在钛网上再覆盖一层胶原蛋白膜，最后将切开的口腔软组织缝合。3-6个月后，松散的骨粉就能长成为有一定强度的、可满足种植要求的骨组织，此时就可以重新手术，取出钛网，并进行牙种植手术。

在传统的纯钛钛网的加工方式为预制钛网，采用机械加工的方式，制成大面积薄片状多孔钛网，使用时，从钛网上裁剪一块覆盖面积对应大小的钛网，然后按照患者的骨面形状进行手工弯折，弯折成和患者患处相配合的外形，然后打骨钉固定，缝合。

但是预制钛网对于医生的经验和操作技能要求较高，并且需要边弯折边试戴，会造成手术时间的延长。当手工弯折的钛网与患者患处牙槽骨贴合情况不佳，容易造成骨粉泄露。若裁剪的钛网边缘锋利，也会容易割伤软组织导致软组织破溃开裂而导致钛网暴露。并且由于预成钛网无法精准控制骨增量的高度和宽度，为了达到符合要求的骨增量，通常会选择做高度或宽度更大一点的骨增量设计，这样的钛网高度和宽度也更大一些，但是这会导致缝合时牙龈黏膜组织张力大，会增加软组织裂开导致钛网暴露的风险。

发明内容

为了有效解决使用预制钛网需要预弯，手术时间长，患者创伤大的问题，本申请提供一种3D打印骨增量用钛网设计及其制造方法。

本申请提供的一种3D打印骨增量用钛网设计及其制造方法采用如下的技术方案：

一种3D打印骨增量用钛网设计及其制造方法，包括以下步骤：

S1：获取患者颌骨CBCT数据；

S2：读取患者颌骨CBCT数据并重建三维颌骨模型；

S3：提取骨缺损区域的骨骼模型：根据三维颌骨模型判断需要进行骨增量的骨缺损区，并进行切割和提取，导出骨缺损区的骨骼模型；

S4：骨增量模拟模型设计：将骨缺损区的骨骼模型导入模型编辑软件中，根据临床要求，对骨骼模型上的骨缺损区位置进行填充，形成骨增量模拟模型；

S5：骨增量模拟模型确认：将骨增量模拟模型导入CBCT数据查看软件中，确认骨增量是否满足预设要求，并分别确认水平骨增量与垂直骨增量；若不符合要求则返回至步骤S4重新进行骨增量模拟模型设计；

S6：进行钛网设计：将单胞平铺填充在骨增量模拟模型的钛网设计域上并让单胞随型弯曲贴合到骨增量模拟模型弯曲形态的设计表面；

S7：导出钛网模型；

S8：钛网3D打印生产：对钛网本体进行切片，并将切片文件导入3D打印机中，采用具有生物相容性的金属粉末材料，进行3D打印作业。

通过采用上述技术方案，上述步骤不仅流程简单明晰，可以提高钛网设计的效率，设计出来的钛网也更有利于3D打印工艺制造。打印出来的钛网更加符合骨增量的要求，钛网的制作无需再依赖于医生的经验，患者也无需多次进行试戴，能够有效缩短手术时长，减少患者的痛苦。通过3D打印得到的钛网与患者的骨骼更加贴合匹配，宽度和高度都更恰到好处，边缘没有锋利的剪切刀口，大大降低了软组织裂开导致钛网暴露的风险，提高骨增量手术的成功率，为种植牙打下良好的基础。步骤S5中的校准是对钛网的初次校准，能够有效保证钛网的精准性，保证钛网与患者骨骼的匹配性，降低打印生产出来的钛网不符合使用要求的可能性，能够有效降低生产成本。

可选的，在步骤S7后且在步骤S8之前，还包括有步骤S70：

进行钛网校准：将钛网模型导入CBCT数据查看软件中，与CBCT数据进行比对，确认钛网模型是否与患者的骨骼模型相贴合，若不贴合则返回至步骤S6重新进行钛网设计。

通过采用上述技术方案，对钛网进行二次校准，进一步保证钛网与患者骨骼的贴合匹配度，缩短手术时间，进一步有效降低生产出来的钛网不符合使用要求的可能性。

可选的，在步骤S8后，还包括步骤S80：

将钛网实物与骨缺损实物模型、骨增量实物模型进行匹配，观察确认钛网与骨缺损实物模型、骨增量实物模型是否贴合匹配，若不贴合则重复上述校准步骤S4至步骤S8。

通过采用上述技术方案，对钛网进行三次校准，通过实物模型的贴合匹配，再次提高钛网与患者骨骼的贴合匹配度，避免钛网对患者造成损伤。

可选的，在步骤S5后且在步骤S6之前，还包括步骤S50：

确认钛网预留孔位置：将提取出的钛网设计域，导入至CBCT数据查看软件中，确认钛网设计域是否与骨骼模型贴合，依据牙槽骨状态、牙根位置、牙神经位置，确认预留固定孔位置，并进行固定孔预留操作。

通过采用上述技术方案，预留固定孔的设计能够方便钛网后期的固定，使得钛网后期的固定更加准确。

可选的，在完成步骤S70后，还包括步骤S71：对钛网进行工艺支撑设计。

通过采用上述技术方案，工艺支撑设计能有效降低钛网在加工生产过程中出现变形的可能性，有效保证钛网的正常使用。

可选的，在在步骤S80之后，还包括步骤S81：

对钛网进行粉末处理：采用高压气枪，将钛网表面的残余粉末清理干净。

通过采用上述技术方案，能够有效避免钛网表面的残余粉末进入患者口腔内，对患者的创口造成影响。

可选的，在完成步骤S81后，还包括步骤S82：对钛网进行退火。

通过采用上述技术方案，退火能够消除残余应力，稳定钛网的尺寸，降低钛网发生变形，产生裂纹的可能性。

可选的，在完成步骤S82后，还包括步骤S83：对钛网进行切割。

可选的，在完成步骤S83后，还包括步骤S84：对钛网进行去支撑操作。

可选的，在进行步骤S83时，采用电火花线切割。

通过采用上述技术方案，电火花线切割能够降低，在切割时给到钛网的相互作用力，降低钛网产生变形的可能性。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过CBCT的扫描、骨增量的设计、模型确认校准，以及打印生产的步骤，钛网的制作无需再依赖于医生的经验，患者也无需多次进行试戴，能够有效缩短手术时长，减少患者的痛苦；

2.通过将钛网模型与CBCT数据的再次对比，能够对钛网进行二次校准，进一步保证钛网与患者骨骼的贴合匹配度，缩短手术时间，进一步有效降低生产出来的钛网不符合使用要求的可能性；

3.通过将钛网实物与骨缺损模型、骨增量实物模型进行匹配，能够对对钛网进行三次校准，通过实物模型的贴合匹配，再次提高钛网与患者骨骼的贴合匹配度，避免钛网对患者造成损伤。

附图说明

图1是一种3D打印骨增量用钛网设计及其制造方法的工艺流程图。

具体实施方式

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“水平”、“竖直”、“靠近”、“远离”、“上”、“下”、“内部”等均为基于附图所示的相对关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的工艺或模块必须具有特定的方位、状态和操作，因此不能理解为对本发明的限制。以下结合附图1，对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种3D打印骨增量用钛网设计及其制造方法。

一种3D打印骨增量用钛网设计及其制造方法包括以下步骤：

S1：获取患者颌骨CBCT数据；

S2：读取患者的颌骨CBCT数据并重建三维颌骨模型；

S3：提取骨缺损区域的骨骼模型：根据三维颌骨模型判断需要进行骨增量的骨缺损区，并进行切割与提取，导出骨缺损区的stl骨骼模型；

S4：骨增量模拟模型设计：将骨缺损区的骨骼模型导入stl模型编辑软件中，根据临床要求，对模型上的骨缺损区的位置进行填充，从而达到后期种植体进行种植的临床要求；

S5：骨增量模拟模型确认：将骨增量模拟模型导入CBCT数据查看软件中，与医生确认骨增量是否满足预设要求，并分别确认水平骨增量与垂直骨增量；

若不符合要求则返回至步骤S4重新进行骨增量模拟模型设计；

步骤S5中的水平骨增量与垂直骨增量的确认为初次校准，能够有效保证钛网的精准性，保证钛网与患者骨骼的匹配性，降低后续打印生产出来的钛网不符合使用要求，需要重新进行打印的可能性；

S50：确认钛网预留孔位置：将提取出的钛网设计域，导入至CBCT数据查看软件中，确认钛网设计域是否与骨骼模型贴合，依据牙槽骨状态、牙根位置、牙神经位置，确认并预留固定孔位置，并进行固定孔预留操作；

预留固定孔的设计是能够方便钛网的后期固定，更加便于医护人员进行手术；

S6：进行钛网设计：将单胞平铺填充在骨增量模拟模型的钛网设计域上并让单胞随型弯曲贴合到骨增量模拟模型弯曲形态的设计表面；

S7：导出钛网模型：导出格式为stl、obj或ply等格式，并进行二次校准与修复；

S70:进行钛网校准：将钛网模型导入CBCT数据查看软件中，与CBCT数据进行比对，确认钛网是否与患者的骨骼模型相贴合，若不贴合则返回至步骤S6重新进行钛网设计；

通过钛网的二次校准能够进一步保证钛网与患者的骨骼的贴合匹配度，降低钛网不符合使用要求，需要进行重新设计的可能性；

S71：对钛网进行工艺支撑设计：

工艺支撑设计能够有效降低钛网在加工生产过程中出现变形的可能性，保证钛网的正常生产加工与使用；

S8：钛网3D打印生产：对工艺支撑和钛网本体进行切片，并将切片文件导入3D打印机中，采用具有生物相容性的金属粉末材料，进行3D打印作业；

金属粉末材料包括但不限于钴钴铬钼合金粉末、TC4钛合金粉末或纯钛合金粉；

步骤S80：对钛网实物进行校准：

将打印完成的钛网实物与骨缺损实物模型、骨增量实物模型进行匹配，观察确认钛网实物与骨缺损模型、骨增量实物模型是否贴合匹配，若不贴合则重复步骤S4至步骤S8；

通过三次校准，能够有效提高生产出来的钛网与患者骨骼的贴合匹配度，缩短手术时间，减轻患者的痛苦，提高手术的成功率；

S81：对钛网进行粉末处理：使用高压气枪，将钛网表面的残余粉末清理干净；

S82：对钛网进行退火：优选真空退火，退火能够消除残余应力，稳定钛网的尺寸，降低钛网发生形变，产生裂纹的可能性；

S83：对钛网进行切割：切割可选用锯床切，但优选使用电火花线切割，电火花线切割可以避免切割时给到钛网的相互作用力，降低钛网产生形变的可能性；

S84：对钛网进行去支撑操作：去支撑操作可选用口水钳等工具进行裁剪，也可选用笔式打磨机使用金刚砂磨头打磨支撑从而去支撑。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种3D打印骨增量用钛网设计及其制造方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：获取患者颌骨CBCT数据；

S2：读取患者颌骨CBCT数据并重建三维颌骨模型；

S3：提取骨缺损区域的骨骼模型：根据三维颌骨模型判断需要进行骨增量的骨缺损区，并进行切割和提取，导出骨缺损区的骨骼模型；

S4：骨增量模拟模型设计：将骨缺损区的骨骼模型导入模型编辑软件中，根据临床要求，对骨骼模型上的骨缺损区位置进行填充，形成骨增量模拟模型；

S5：骨增量模拟模型确认，进行初次校准：将骨增量模拟模型导入CBCT数据查看软件中，确认骨增量是否满足预设要求，并分别确认水平骨增量与垂直骨增量；若不符合要求则返回至步骤S4重新进行骨增量模拟模型设计；

S6：进行钛网设计：将单胞平铺填充在骨增量模拟模型的钛网设计域上并让单胞随型弯曲贴合到骨增量模拟模型弯曲形态的设计表面；

S7：导出钛网模型；

S8：钛网3D打印生产：对钛网本体进行切片，并将切片文件导入3D打印机中，采用具有生物相容性的金属粉末材料，进行3D打印作业，

其中，在步骤S7后且在步骤S8之前，还包括有步骤S70：

进行钛网二次校准：将钛网模型导入CBCT数据查看软件中，与CBCT数据进行比对，确认钛网模型是否与患者的骨骼模型相贴合，若不贴合则返回至步骤S6重新进行钛网设计，在步骤S8后，还包括步骤S80：

对钛网进行三次校准：将钛网实物与骨缺损实物模型、骨增量实物模型进行匹配，观察确认钛网与骨缺损实物模型、骨增量实物模型是否贴合匹配，若不贴合则重复上述校准步骤S4至步骤S8，通过三次校准，提高生产出来的钛网与患者骨骼的贴合匹配度。

2.根据权利要求1所述的一种3D打印骨增量用钛网设计及其制造方法，其特征在于：在步骤S5后且在步骤S6之前，还包括步骤S50：

确认钛网预留孔位置：将提取出的钛网设计域，导入至CBCT数据查看软件中，确认钛网设计域是否与骨骼模型贴合，依据牙槽骨状态、牙根位置、牙神经位置，确认预留固定孔位置，并进行固定孔预留操作。

3.根据权利要求1所述的一种3D打印骨增量用钛网设计及其制造方法，其特征在于：在完成步骤S70后，还包括步骤S71：对钛网进行工艺支撑设计。

4.根据权利要求3所述的一种3D打印骨增量用钛网设计及其制造方法，其特征在于：在步骤S80之后，还包括步骤S81：

对钛网进行粉末处理：采用高压气枪，将钛网表面的残余粉末清理干净。

5.根据权利要求4所述的一种3D打印骨增量用钛网设计及其制造方法，其特征在于：在完成步骤S81后，还包括步骤S82：对钛网进行退火。

6.根据权利要求5所述的一种3D打印骨增量用钛网设计及其制造方法，其特征在于：在完成步骤S82后，还包括步骤S83：对钛网进行切割。

7.根据权利要求6所述的一种3D打印骨增量用钛网设计及其制造方法，其特征在于：在完成步骤S83后，还包括步骤S84：对钛网进行去支撑操作。

8.根据权利要求5所述的一种3D打印骨增量用钛网设计及其制造方法，其特征在于：在进行步骤S83时，采用电火花线切割。