一种3d打印制作牙模模具的方法
【专利摘要】本发明公开了一种3D打印制作牙模模具的方法，该方法根据患者牙齿Dicom格式CT扫描断层数据，经3D计算建立牙齿的三维模型，而后经过处理获得牙模模具的三维模型，并以适当格式输出到3D打印机经打印得到患者的牙模模具。利用所得模具灌注石膏、造牙树脂、陶瓷粉等材料可获得患者牙齿的石膏模型以及口腔医学上可临床使用的全口或单/多颗树脂或陶瓷义齿等。本发明利用3D打印制作牙模模具代替传统的取印模方法，大大地减少患者的不适感、降低传统取模操作中的各种失败现象，另外，计算机辅助设计在增强了牙齿模型、假牙等齿科产品可设计性的同时，有效地减少了传统齿科产品制作品质对操作员熟练程度的依赖，临床实用性强且成本低，易于推广。
【专利说明】
一种3D打印制作牙模模具的方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种3D打印制作牙模模具的方法。
【背景技术】
[0002]牙齿是人体不可缺少的器官之一，承担着咀嚼、消化、发音和美观等功能。一副雪白亮丽的牙齿令人充满自信，但现代人因疾病、运动创伤或先天发育等令牙齿提早出现缺裂、崩损、缺失、畸形等，需就医进行牙齿的各项修复。临床上，牙齿修复的首要步骤是制作患者牙列模型。传统的方法是首先利用牙模技术制作病人的口腔印模，再由专业技术人员制作石膏模型。在此过程中，患者的体位、咬合力度、托盘大小形状等均会对口腔印模造成影响，而后续的灌模、修正模型等工序经常会由于专业技术人员熟练程度或操作不当等原因使得制备的石膏模型与实际情况有误差，从而对最终的义齿或正畸等修复结果造成严重影响；同时，患者在制取口腔印模时经常会发生比较严重的呕吐现象，使得操作失败。因此，临床上迫切需求一种能快速、准确而又有效地制作患者牙列模型的方法。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种3D打印制作牙模模具的方法。
[0004]本发明利用CT三维重建、计算机三维建模和3D打印等数字技术，提供一种根据患者上下颂牙列CT扫描数据，运用计算机辅助3D建模技术构筑三维模型，最后利用3D打印技术快速制作患者个性化牙列模具的方法。该方法所得模具可用于患者牙齿石膏模型以及临床可应用的全口或单/多颗树脂或陶瓷义齿制作等。本发明所述的方法利用3D打印制作牙模模具代替传统的取印模方法，无需患者咬合制作口腔印模，因此，大大地减少患者的不适感、降低传统取模操作中的各种失败现象；另外，计算机辅助设计不仅增强了牙齿模型、假牙等齿科产品可设计性和快速、精确制造能力，而且有效地减少了传统齿科产品制作品质对操作员熟练程度的依赖;同时，相对于利用3D打印技术直接制作义齿，该方法通过替代传统取印模方法与传统口腔医学技术有机结合，由于与现有齿科材料兼容，因此临床实用性强、成本低，易于推广。
[0005]—种3D打印制作牙模模具的方法，其特征在于具体步骤如下:
1)获取患者牙齿Dicom格式CT扫描断层数据；
2)应用3D计算建立牙齿的三维模型；
3)对步骤2)所建立的牙齿三维模型进行编辑处理获得牙模模具的三维模型；
4)将步骤3)所得牙模模具的三维模型输出到3D打印机制作实体牙模模具。
[0006]步骤I)所述获取患者牙齿Dicom格式CT扫描断层数据是利用CT机对患者口腔的上下颂牙部分进行连续断层扫描获得其Dicom医学数字图像标准数据。
[0007]所述CT机扫描参数包括扫描层厚、曝光时间和电压。
[0008]步骤2)所述应用3D计算建立牙齿的三维模型是将Dicom格式断层数据输入Mimicsl0.01软件，经包括图像定位、阈值分割、动态分割、每层图像经选择性编辑和漏洞处理、去除冗余数据、平滑处理的3D计算处理，建立包含上下牙颂的牙齿三维模型。
[0009]步骤3)所述对步骤2)所建立的牙齿三维模型进行编辑处理获得牙模模具的三维模型是采用Geomagic Stud1 12.0软件对患者上下颂牙进行三维重建、编辑和抽壳处理，最后获取牙模模具三维模型。
[0010]步骤4)所述将步骤3)所得牙模模具的三维模型输出到3D打印机制作实体牙模模具是将三维模型以STL文件格式或根据3D打印机要求的文件格式输出到3D打印机，通过调整3D打印时的参数制作实体牙模模具。
[0011]所述3D打印时的参数包括层厚、打印速率和打印路径。
[0012]本发明具有以下有益效果:
I)本发明在患者的临床取模过程中采用全数字化操作，无需咬合取模，可以避免患者因取模引起的不适感。
[0013]2)本发明在构建数字模型时，可以根据不同患者的CT数据进行个性化模型的设计，具有可设计性，特别适用于正畸、义齿制作等。
[0014]3)本方法借助3D打印技术，具有快速成型的特点，大大缩短了牙模的制备时间。
[0015]4)本发明通过数字化3D打印技术替代传统取印模方法与传统口腔医学技术相结合，由于与现有齿科材料兼容因而可直接用于临床义齿制作等，相对于利用3D打印技术直接打印制作义齿，其成本低、临床实用性强，易于推广，具有显著的社会和临床效益。
【具体实施方式】
[0016]为了更好的理解本发明，通过以下实施例进行说明。
[0017]实施例1
3D打印制作全口牙模模具用于制作上下牙列石膏模型。
[0018]3D打印牙模模具步骤如下:I)采用CT机对患者口腔体进行连续断层扫描，扫描参数:扫描层厚为0.25mm，曝光时间14.7s，电压为120kV，获得其Dicom医学数字图像标准数据；2)将CT扫描的断层数据以Dicom格式导出，输入Mimicsl0.01软件，首先定位至牙齿部分，通过阈值分割、删除牙齿与其它骨骼连接处、区域增长等，选中目标牙齿，然后，每层图像经选择性编辑、去除伪影、平滑处理和填补漏洞处理等，去除冗余数据，保留有效数据，最后经3D处理建立包含上下牙颂结构的三维模型以STL格式输出；3)利用Geomagic Stud112.0软件，选中牙齿三维模型外表面，删除模型内部多余三角网格，然后，处理STL文件的错误，生成一个封闭的内部无孔洞的牙齿三维模型，接下来，对模型进行编辑、光滑处理，生成形态完整、表面无异常的牙齿三维模型，最后去除模型顶盖、抽壳，得到牙模模具的三维模型；4)输出牙模模具三维模型STL格式文件到Makerbot Replicator II 3D打印机，设置层厚0.1mm进行切片处理，然后利用通用的PLA材料制作得到上下牙列模具。
[0019]牙列石膏模型制作:调拌石膏，并将其灌注在上述3D打印所得模具中，硬化后即可获得牙列石膏模型。模具可以反复灌注，制作多个廉价石膏牙模供医生使用。
[0020]实施例2
3D打印制作全口牙模模具用于制作全口树脂假牙。
[0021]3D打印牙模模具步骤如下:I)采用CT机对患者口腔体进行连续断层扫描，扫描参数:扫描层厚为0.25mm，曝光时间14.7s，电压为120kV，获得其Dicom医学数字图像标准数据；2)将CT扫描的断层数据以Dicom格式导出，输入Mimicsl0.0l软件，首先定位至牙颂部分，通过阈值分割、区域增长等方法，选中目标牙颂，然后，每层图像经选择性编辑、去除伪影、平滑处理和填补漏洞处理等，去除冗余数据，保留有效数据，最后经3D处理建立上下牙颂的三维模型以STL格式输出；3)利用Geomagic Stud1 12.0软件，选中牙颂三维模型外表面，删除模型内部多余三角网格，然后，处理STL文件的错误，生成一个封闭的内部无孔洞的牙颂三维模型，并对模型进行编辑、光滑处理，生成形态完整、表面无异常的牙颂三维模型，接下来，导入符合该患者年龄段的标准牙齿模型(注:如果该患者之前存储过自己的牙齿模型，则导入患者自己的牙齿模型)，在构建好的牙颂上进行数字化的排牙工作，紧接着进行合并操作，最后去除模型顶盖、抽壳，得到全口假牙模具的三维模型;4)输出假牙模具三维模型STL格式文件到Makerbot Replicator II 3D打印机，设置层厚0.1mm进行切片处理，然后利用通用的PLA材料制作得到全口假牙模具。
[0022]全口树脂假牙制作:选择上齿厂造牙树脂II型，调合至面团期，将其灌注在上述3D打印所得的假牙模具中的牙齿部分，然后在其上再灌注上齿厂牙托树脂，固化成型后取出可得全口树脂假牙。
[0023]实施例3
3D打印制作单颗牙模模具用于制作树脂假牙。
[0024]3D打印牙模模具步骤如下:I)采用CT机对患者口腔体进行连续断层扫描，扫描参数:扫描层厚为0.25mm，曝光时间14.7s，电压为120kV，获得其Dicom医学数字图像标准数据；2)将CT扫描的断层数据以Dicom格式导出，输入Mimicsl0.01软件，首先定位至牙齿部分，通过阈值分割、删除牙齿与其它骨骼连接处、区域增长等，选中目标缺损牙齿两侧牙齿，然后，每层图像经选择性编辑、去除伪影、平滑处理和填补漏洞处理等，去除冗余数据，保留有效数据，最后经3D处理设计并建立损牙齿的三维模型以STL格式输出；3)利用GeomagicStud1 12.0软件，选中牙齿三维模型外表面，删除模型内部多余三角网格，然后，处理STL文件的错误，生成一个封闭的内部无孔洞的牙齿三维模型，接下来，对模型进行编辑、光滑处理，生成形态完整、表面无异常的牙齿三维模型，最后去除模型顶盖、抽壳，得到牙模模具的三维模型;4)输出牙模模具三维模型STL格式文件到Asiga Plus 27 3D打印机，设置层厚
0.05mm进行切片处理，然后采用通用光敏墨水材料制作得到单颗牙模模具。
[0025]单颗树脂假牙制作:选择上齿厂造牙树脂II型，调合至面团期，将其灌注在上述3D打印所得模具中，固化成型后取出可得单颗树脂假牙。
【主权项】
1.一种3D打印制作牙模模具的方法，其特征在于具体步骤如下: I)获取患者牙齿Dicom格式CT扫描断层数据； 应用3D计算建立牙齿的三维模型； 对步骤2)所建立的牙齿三维模型进行编辑处理获得牙模模具的三维模型； 4)将步骤3)所得牙模模具的三维模型输出到3D打印机制作实体牙模模具。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤I)所述获取患者牙齿Dicom格式CT扫描断层数据是利用CT机对患者口腔的上下颂牙部分进行连续断层扫描获得其Dicom医学数字图像标准数据。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于所述CT机扫描参数包括扫描层厚、曝光时间和电压。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤2)所述应用3D计算建立牙齿的三维模型是将Dicom格式断层数据输入Mimicsl0.01软件，经包括图像定位、阈值分割、动态分割、每层图像经选择性编辑和漏洞处理、去除冗余数据、平滑处理的3D计算处理，建立包含上下牙颂的牙齿三维模型。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤3)所述对步骤2)所建立的牙齿三维模型进行编辑处理获得牙模模具的三维模型是采用Geomagic Stud1 12.0软件对患者上下颂牙进行三维重建、编辑和抽壳处理，最后获取牙模模具三维模型。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤4)所述将步骤3)所得牙模模具的三维模型输出到3D打印机制作实体牙模模具是将三维模型以STL文件格式或根据3D打印机要求的文件格式输出到3D打印机，通过调整3D打印时的参数制作实体牙模模具。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于所述3D打印时的参数包括层厚、打印速率和打印路径。
【文档编号】A61C11/00GK106073918SQ201610441522
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月20日
【发明人】王晓龙, 刘刚, 周峰
【申请人】中国科学院兰州化学物理研究所