一种计算机辅助设计的个体化牙弓夹板及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及医疗器械领域，具体而言，涉及一种计算机辅助设计的个体化牙弓夹板及其制作方法。
【背景技术】
[0002]颌间固定(intermaxillaryfixat1n, IMF)与颌间牵引技术(intermaxillarytract1n, IMT)是正颌外科及颌骨骨折治疗过程中广泛使用的方法，其目的在于重建和调整咬合关系，以恢复口腔咀嚼系统的生理功能。
[0003]牙弓夹板(arch bar)是一种传统的颌间牵引固定工具，已经在临床上得到广泛应用。目前临床常用的牙弓夹板有商品化合金制牙弓夹板和个体化人工锻制牙弓夹板。
[0004]商品化合金制牙弓夹板在手术中由手术医师根据患者的牙弓形态进行弯制及修剪长度，然后使用不锈钢丝结扎于牙列。商品化合金制牙弓夹板具有易于弯制、价格便宜等优点，应用较为广泛，但是其与牙列的接触通常为多点与面的接触，稳定性较差，易于变形，可能对牙齿施加正畸样作用力。
[0005]个体化人工锻制牙弓夹板多由不锈钢丝锻制而成，其制作过程为首先取牙列印模，然后根据牙列印模使用不锈钢丝弯制而成，其与牙列的接触方式为线与面的接触，故稳定性良好，但由于其沿着牙龈缘走行，故其不利于口腔卫生保持，同时制作工艺较为复杂，需要技工有较为丰富的经验和操作能力，因此在临床并未得到广泛的推广，仅在具备一定技术条件的单位应用较多。同时，个体化人工锻制牙弓夹板在制作过程中需要经过焊接、抛光等工艺，造成成品夹板表面光洁度有限，易于附着食物残渣，从而不利于患者保持口腔卫生。
[0006]由于颌间弹性牵引固定是成熟的临床技术手段，所以目前关于颌间弹性牵引固定以及牙弓夹板的研究主要集中在临床应用方面，有关牙弓夹板的外形改进及制作方法方面的研究仅见极少量报道。有学者制作了纯钛牙弓夹板，这种牙弓夹板采用激光切割技术加工成形，并且带有波浪形的结构，可以增加牙弓夹板与牙列的接触面积，使得每个象限仅需三处结扎钢丝就可获得良好的固位。有学者采用传统铸造工艺制作牙弓夹板，虽然效果良好，但体积较大，临床采用钢丝固定时较为困难。
[0007]颌间牵引钉支持的颌间弹性牵引固定是近年来出现的一种新的方法，目前已有商品化的产品出现，具有美观、操作较为简单、易于保持口腔卫生等优点，但是也存在价格昂贵、可能损伤牙胚、神经、上颌窦等缺点，可能导致感染等缺点，目前临床尚未广泛应用。此外还有一种新型的颌间固定系统Rapid頂FTM，采用在上下牙列固定8-10个塑料装置的方法，起到颌间牵弓丨固定的作用。该系统操作简便，但是在牙列拥挤及深覆颌情况下的下前牙区不易放置。
[0008]计算机辅助设计/ 制作技术(computer aided design/computer aidedmanufacturing, CAD/CAM)是近年来出现的一种先进制造技术，目前在临床上的固定义齿修复、种植义齿修复及颌面部缺损修复等方面已经取得了较为广泛的应用。但在可摘局部义齿的设计制作方面目前仅见少量报道。英国学者Williams等在可摘局部义齿支架的设计及快速成型方面做了一系列的实验研究，成功利用CAD/CAM技术构建了可摘局部义齿支架。卫生部口腔医学计算机应用中心也已经成功建立了可摘局部义齿的卡环、颌支托及支架的CAD/CAM技术方法。但由于可摘局部义齿的组件形态复杂、种类繁多且因人而异，造成计算机辅助建模较为困难，目前尚难以实现完全自动化的CAD设计，所以目前计算机辅助设计制作个体化牙弓夹板尚未广泛应用。
【发明内容】
[0009]本发明提供一种计算机辅助设计的个体化牙弓夹板的制作方法，以及使用该制作方法制作的个体化牙弓夹板，用以克服目前临床中使用的牙弓夹板存在的上述不足。
[0010]为达到上述目的，本发明提供了一种计算机辅助设计的个体化牙弓夹板的制作方法，包括以下步骤:
[0011]S1:制作患者的牙颌石膏模型；
[0012]S2:使用三维激光扫描设备扫描牙颌石膏模型，得到牙颌石膏模型三维数据；
[0013]S3:根据牙颌石膏模型三维数据，应用三维设计软件构建牙颌三维模型；
[0014]S4:在牙颌三维模型中每颗牙齿的唇颊面上距离牙龈边缘设定距离处分别选定多个离散化定点，依次连接每颗牙齿上的多个离散化定点，生成一条平滑曲线，其中，选定的多个离散化定点应使该平滑曲线与牙齿的唇颊面紧密贴合；
[0015]S5:以该平滑曲线为中轴线，以一设定值为半径，生成一弯曲圆柱体模型，并生成与该弯曲圆柱体模型对应的弯曲圆柱体三维数据，其中，弯曲圆柱体模型中位于牙齿唇颊面内侧的部分与牙颌三维模型相交；
[0016]S6:对牙颌石膏模型三维数据和弯曲圆柱体三维数据执行布尔减运算，从弯曲圆柱体三维数据中减去牙颌石膏模型三维数据，生成牙弓夹板主体三维数据，并生成与该牙弓夹板主体三维数据对应的牙弓夹板主体模型；
[0017]S7:分别以牙颌三维模型中每颗牙齿的唇颊面与牙弓夹板主体模型的交线的中点为起点，生成末端与该颗牙齿对应的牙龈切面成设定距离、长度和直径为设定值的圆柱形牵引钩模型，以及与牵引钩模型对应的牵引钩三维数据；
[0018]S8:对牙弓夹板主体三维数据和每颗牙齿分别对应的牵引钩三维数据执行布尔交运算，生成牙弓夹板三维数据；
[0019]S9:根据牙弓夹板三维数据制作个体化牙弓夹板。
[0020]优选的，S2步骤中获取的三维数据的格式为三角网格数据格式。
[0021]优选的，S4步骤中选定的多个离散化定点与牙龈边缘之间的距离为1.75毫米。
[0022]优选的，S5步骤中设定的半径值为0.75毫米。
[0023]优选的，S7步骤中的牵引钩模型中，牵引钩末端与牙齿对应的牙龈切面之间的距离为1毫米。
[0024]优选的，S7步骤中的牵引钩模型中，牵引钩的长度为3毫米、直径为1.5毫米。
[0025]优选的，S9步骤中根据牙弓夹板三维数据制作个体化牙弓夹板进一步包括以下步骤:
[0026]将牙弓夹板三维数据导入快速成型设备，三维打印制作个体化牙弓夹板；
[0027]对个体化牙弓夹板进行打磨及抛光，以提高个体化牙弓夹板的表面光洁度。
[0028]为达到上述目的，本发明还提供了一种利用上述制作方法制作的个体化牙弓夹板，制作出的个体化牙弓夹板与患者的牙列相匹配，该个体化牙弓夹板包含一牙弓夹板主体和多个牵引钩，牙弓夹板主体为一半径为设定值的弯曲半圆柱体，其边缘与对应部位的牙龈边缘之间成设定距离，其由一第一曲面和一第二曲面包围而成，其中，第一曲面为与牙齿的唇颊面相匹配的曲面，其宽度为弯曲半圆柱体的直径，第二曲面的中部为半圆柱体的外表面，其两端以一定弧度延伸以与第一曲面相交，多个牵引钩设置在第一曲面和第二曲面交线上的多个指定点处，其中，多个指定点分别位于第一曲面与每颗牙齿的唇颊面交线的中点，多个牵引钩的末端分别与对应位置的牙龈切面成设定距离，多个牵引钩的尺寸均为设定值。
[0029]优选的，上述牙弓夹板主体的半径为0.75毫米，其边缘与对应部位的牙龈边缘之间的距离为1毫米，牵引钩与牙齿对应的牙龈切面之间的距离为1毫米，牵引钩的长度为3_米、直径为1.5 _米。
[0030]优选的，上述个体化牙弓夹板的材质为钴铬合金。
[0031]本发明具有以下有益效果:
[0032](1)牙弓夹板与牙齿之间为“面-面接触”，牙弓夹板不易滑动，固位更加稳固；
[0033](2)采用计算机辅助设计能够简化制作流程，并提高制作精度；
[0034](3)能够减少结扎钢丝的使用数量，节省手术时间，降低医生受钢丝刺伤发生院内感染的可能性；
[0035](4)有利于患者保持口腔卫生，减轻牙弓夹板对患者牙周健康的影响。
【附图说明】
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