一種新型自鎖式假牙體直接制造方法
【專利摘要】本發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據，獲取牙槽骨的形態數據和齒系間關系數據；根據獲取的牙槽骨和齒系數據，采用三維建模軟件進行牙槽骨和牙齒的三維建模，設計出個性化種植體；在個性化種植體的基礎上，進行種植體的二次設計，并設計出與其對應的螺紋桿；將獲得的三維模型數據導入3D打印機中，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；根據具體臨床要求，對種植牙體進行表面打磨、清潔、消毒、熱處理等后工序。本發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
技術領域
[0001 ]本發明涉及人工種植牙制造技術領域，尤其涉及一種新型自鎖式假牙體直接制造方法。
【背景技術】
[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，也沒有續發性的蛀牙產生因素，因此是比固定性義齒更加穩定的方法。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，使得口腔內的異物感嚴重，但由于種植牙與牙齒具有基本相同的結構，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量并帶來滿足感。
[0003]然而傳統的牙植入體采用車削等方式進行生產，由于機床的限制和成本的約束，牙植入體均采用標準化制造，在患者需要種植牙后，選擇與患者相近的牙植入體規格產品，在醫生的幫助下完成種植過程。雖然傳統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準牙植入體，這導致了部分患者種植牙后出現咀嚼困難、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的制造方法。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點和不足，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構，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，并具有極強的強抗旋鈕能力，結構簡單合理。
[0005]本發明通過下述技術方案實現:
[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:獲取患者口腔數據，獲取牙槽骨的形態數據和齒系間關系數據；
[0008]步驟二:根據獲取的牙槽骨和齒系數據，采用三維建模軟件進行牙槽骨和牙齒的三維建模，設計出個性化種植體(I);
[0009]步驟三:在個性化種植體的基礎上，進行種植體的二次設計，并設計出與其對應的螺紋桿(2);
[0010]步驟四:將獲得的三維模型數據導入3D打印機中，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:根據具體臨床要求，對種植牙體進行表面打磨、清潔、消毒、熱處理等后工序。
[0012]所述患者口腔數據的獲取是采用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計包括:種植體內部截面的倒圓錐角為5°的設計、外部截面的倒錐角為3°的設計、規則或者隨機分布在種植體(I)外表面并與種植體冶金結合的表面凸起結構的設計、種植體(I)下部的細縫(3)的設計。
[0014]所述種植體內部截面的倒圓錐角為5°的設計包括，貫穿整個種植體中心的內螺紋孔，該內螺紋孔為自上而下逐漸縮小的倒圓錐形，其錐角為5度。
[0015]所述凸起結構的設計包括:隨機分布在種植體外表面并與種植體冶金結合，其凸起結構選用規則的球形，其突出部分高度不大于0.3_。
[0016]所述種植體(I)下部的細縫(3)的設計寬度為0.2mm，當螺紋桿(2)旋入種植體(I)內后，再螺紋桿(2)的膨脹下其寬度為0.4_。
[0017]步驟四所述3D打印機為激光選區熔化設備，采用分層累加制造，成型層厚為15-35um，以激光器為熱源，采用工控機控制掃描振鏡的方式進行選區掃描熔化成型，采用光斑補償35um的方式消除激光光斑對成型尺寸精度的影響。
[0018]所述激光選區熔化設備所使用的成型材料為近球形金屬粉末，粒徑為15_25um。
[0019]所述激光選區熔化設備包含有密封成型室，整個制造過程在密封成型室內完成，并此過程中通入不與金屬粉末發生反應的氬氣或如氮氣進行保護，防止成型過程中金屬被氧化。
[0020]本發明相對于現有技術，具有如下的優點及效果:
[0021]本發明通過掃描患者口腔，獲得牙槽骨數據和齒系數據，采用三維建模軟件設計個性化種植體，對種植體進行二次設計包括:種植體內部截面的倒圓錐角為5°的設計、外部截面的倒錐角為3°的設計、規則或者隨機分布在種植體(I)外表面并與種植體冶金結合的表面凸起結構的設計、種植體(I)下部的細縫(3)的設計;所述種植體內部截面的倒圓錐角為5°的設計包括貫穿整個種植體中心的內螺紋孔，該內螺紋孔為自上而下逐漸縮小的倒圓錐形，其錐角為5度;所述凸起結構的設計包括隨機分布在種植體外表面并與種植體冶金結合，其凸起結構選用規則的球形，其突出部分高度不大于0.3mm。當螺紋桿2旋入種植體I內后，該結構具有膨脹自鎖功能，可以牢固安裝在牙槽骨內部。
[0022]本發明提出的制造方法具有一次性直接成型的特點和高成型自由度特性，不受零件復雜形狀的影響，可直接成型出具有復雜形狀的個性化產品，無需其他傳統加工，只需根據臨床醫療需要進行表面處理和熱處理等，制造效率高、成本低。
[0023]本發明的制造方法具有廣泛的應用范圍，可以選用醫用鈦合金材料、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性能匹配的個性化種植體。
[0024]本發明的制造方法可以根據具有加工數據，采用區域掃描方式，成型出與牙槽骨力學性能相似的金屬結構，從而避免了金屬植入體與牙槽骨之間的應力干涉，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]下面結合具體實施例對本發明作進一步具體詳細描述。
[0030]實施例
[0031]如圖1至4所示。本發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:
[0032]步驟一:獲取患者口腔數據，獲取牙槽骨的形態數據和齒系間關系數據；
[0033]步驟二:根據獲取的牙槽骨和齒系數據，采用三維建模軟件進行牙槽骨和牙齒的三維建模，設計出個性化種植體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據，然后使用三維建模軟件對獲取的點云數據進行處理，得到牙槽骨和牙齒的三維模型;對牙槽骨的形態和口腔內部環境進行分析，設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上，進行種植體的二次設計，并設計出與其對應的螺紋桿2;
[0035]步驟四:將獲得的三維模型數據導入3D打印機中，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:根據具體臨床要求，對種植牙體進行表面打磨、清潔、消毒、熱處理等后工序。
[0037]所述患者口腔數據的獲取是采用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計包括:種植體內部截面的倒圓錐角為5°的設計、外部截面的倒錐角為3°的設計、規則或者隨機分布在種植體I外表面并與種植體冶金結合的表面凸起結構的設計、種植體I下部的細縫3的設計;所述種植體I下部的細縫3的設計寬度為
0.2mm，當螺紋桿2旋入種植體I內后，再螺紋桿2的膨脹下其寬度為0.4mm；所述種植體內部截面的倒圓錐角為5°的設計包括，貫穿整個種植體中心的內螺紋孔，該內螺紋孔為自上而下逐漸縮小的倒圓錐形，其錐角為5度;所述凸起結構的設計包括:隨機分布在種植體外表面并與種植體冶金結合，其凸起結構選用規則的球形，其突出部分高度不大于0.3mm，完成二次設計;把完成二次設計獲得的種植體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行分層處理，最后對其進行激光掃描路徑規劃處理并保存。
[0039]步驟四所述3D打印機為激光選區熔化設備，采用分層累加制造，成型層厚為15-35um，以激光器為熱源，采用工控機控制掃描振鏡的方式進行選區掃描熔化成型，采用光斑補償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。優選參數為:根據已獲得數據信息，設置3D打印設備的成型層厚優選為20um，并采用光斑補償35um的方式消除激光光斑對成型尺寸精度的影響。
[0040]所述激光選區熔化設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]所述激光選區熔化設備包含有密封成型室，整個制造過程在密封成型室內完成，并此過程中通入不與金屬粉末發生反應的氬氣或如氮氣進行保護，防止成型過程中金屬被氧化。
[0042]如圖1為本發明工藝流程圖。首先將獲得的種植體和螺紋桿三維模型數據導入計算機，使用切片軟件進行分層切片處理，并使用路徑規劃軟件進行激光束掃描路徑處理，生成激光選區熔化(3D打印)成型設備可以識別的數據文件并保存在計算機中；然后將處理完的最終數據導入激光選區熔化(3D打印)設備中，開始進行制造，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模型數據信息選擇性的恪化部分粉末；3)成型缸下降15-35um高度(優選20um)，粉料缸上升50um高度;4)重復以上三個步驟，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的結構如下；
[0044]所述種植體I為一筒體結構，其內部直徑從上至下逐漸變小，內部截面呈上大下小的倒圓錐形態，且內周壁為內螺紋結構，并在外壁的壁面上分布有多個凸起結構;筒體結構的下部沿其軸向方向開設有若干條切口形成的細縫3，細縫3將筒體結構的下部切割成多個可徑向延伸擴張的葉瓣5。
[0045]所述螺紋桿2為等半徑圓柱體結構，其中下部有與筒體結構的內螺紋相配的外螺紋結構。當螺紋桿2自上而下擰入筒體結構內時，筒體結構下部的葉瓣5在螺紋桿2的擠壓作用下徑向向外擴展膨脹，使種植體I整體外輪廓呈上小下大的正錐形結構，從而固定在牙槽骨(圖中未示出)內部，實現自鎖功能;此時細縫3亦隨之增大，因此避免了膨脹自鎖過程中種植體I下部出現因應力累積而斷裂的現象。
[0046]細縫3初始寬度為0.2mm，在螺紋桿2旋入種植體I內后逐漸膨脹為0.4mm，可為種植體I膨脹自鎖過程提供變形余量，從而避免了應力的累積，解決了螺紋桿2旋入種植體I內時產生應力集中現象。
[0047]所述正錐形結構的外側線傾斜角為2°。所述螺紋桿2的上端部預留有一用于連接假牙本體的內螺紋孔4。
[0048]所述筒體結構內部截面的倒圓錐角為5°，外部截面的倒錐角為3°。
[0049]本發明的種植體具有一定的個性化特征，結構相對較為復雜，因此其制造過程使用激光選區熔化技術(3D打印)，無需考慮復雜的幾何結構，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，便可較好地實現本發明。
[0051]本發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明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
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:獲取患者口腔數據，獲取牙槽骨的形態數據和齒系間關系數據； 步驟二:根據獲取的牙槽骨和齒系數據，采用三維建模軟件進行牙槽骨和牙齒的三維建模，設計出個性化種植體(I); 步驟三:在個性化種植體的基礎上，進行種植體的二次設計，并設計出與其對應的螺紋桿⑵； 步驟四:將獲得的三維模型數據導入3D打印機中，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:根據具體臨床要求，對種植牙體進行表面打磨、清潔、消毒、熱處理后工序。2.根據權利要求書I所述新型自鎖式假牙體直接制造方法，其特征在于:所述患者口腔數據的獲取是采用CT掃描或者核磁共振方式。3.根據權利要求書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計包括:種植體內部截面的倒圓錐角為5°的設計、外部截面的倒錐角為3°的設計、規則或者隨機分布在種植體(I)外表面并與種植體冶金結合的表面凸起結構的設計、種植體(I)下部的細縫(3)的設計。4.根據權利要求書3所述新型自鎖式假牙體直接制造方法，其特征在于:所述種植體內部截面的倒圓錐角為5°的設計包括，貫穿整個種植體中心的內螺紋孔，該內螺紋孔為自上而下逐漸縮小的倒圓錐形，其錐角為5度。5.根據權利要求書3所述新型自鎖式假牙體直接制造方法，其特征在于:所述凸起結構的設計包括:隨機分布在種植體外表面并與種植體冶金結合，其凸起結構選用規則的球形，其突出部分高度不大于0.3mm。6.根據權利要求書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)下部的細縫(3)的設計寬度為0.2mm，當螺紋桿(2)旋入種植體(I)內后，再螺紋桿(2)的膨脹下其寬度為0.4mm。7.根據權利要求書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打印機為激光選區熔化設備，采用分層累加制造，成型層厚為15-35um，以激光器為熱源，采用工控機控制掃描振鏡的方式進行選區掃描熔化成型，采用光斑補償35um的方式消除激光光斑對成型尺寸精度的影響。8.根據權利要求書7所述新型自鎖式假牙體直接制造方法，其特征在于:所述激光選區熔化設備所使用的成型材料為球形金屬粉末，粒徑為15-25um。9.根據權利要求書7所述新型自鎖式假牙體直接制造方法，其特征在于:所述激光選區熔化設備包含有密封成型室，整個制造過程在密封成型室內完成，并此過程中通入不與金屬粉末發生反應的氬氣或如氮氣進行保護，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
【發明人】楊永強, 白玉超, 麥淑珍
【申請人】華南理工大學