基于3d打印激光立体成型技术制造义齿支架的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及医疗器械领域，特别是涉及一种基于3D打印激光立体成型技术制造义齿支架的方法。
【背景技术】
[0002]目前，牙列缺损是口腔临床上的常见病，可摘局部义齿是修复牙列缺损的主要方法之一，适应症广泛，价格也相对便宜。可摘局部义齿分为齿冠以及义齿支架。由于每个人颂骨的形状差异，牙列缺损的病情不同，义齿支架的形状都有很大的不同，因此义齿支架一直都是个性化的设计。形状比较复杂，受力也比较复杂，对于医师的经验要求，技术要求都比较高。由于是个性化设计，每个义齿支架都不同，义齿支架的受力合理性，可靠性，使用寿命等都无法测算。现有技术中的，义齿支架一般采用机加工而成，形态单一，尺寸设计难以满足每个患者的个性化需求。
【发明内容】
[0003]为解决上述问题，本发明提供一种与人体贴合度高，可靠性好，对医生的技术要求低的基于3D打印激光立体成型技术制造义齿支架的方法。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
一种基于3D打印激光立体成型技术制造义齿支架的方法，包括以下步骤:
a)、通过正向建模或者逆向建模构建义齿支架三维模型；
b)、运用有限元技术对义齿支架三维模型进行应力分析及疲劳分析；
C)、通过3D打印激光立体成型技术打印义齿支架；
d)、采用阳极氧化和/或者电化学沉积的方法，对义齿支架进行表面处理；
e)、采用扫描电镜和/或者电子探针和/或者X射线光电子能谱和/或者激光共聚焦显微镜和/或者测角仪对义齿支架进行生物学评价；
f)、通过电位阳极极化和电化学阻抗谱测试对义齿支架表面的局部腐蚀电化学行为进行对比分析。
[0005]进一步作为本发明技术方案的改进，所述步骤d)中通过阳极氧化的方法，在义齿支架表面构建T12-NT膜层。
[0006]进一步作为本发明技术方案的改进，所述阳极氧化中使用的电解液包含有NaF和H3PO4 ο
[0007]进一步作为本发明技术方案的改进，所述步骤d)中通过电化学沉积的方法在义齿支架表面构建纳米HA膜层。
[0008]进一步作为本发明技术方案的改进，所述电化学沉积的电解液包括CaCljPNH4H2POjP NaCl 和 Tris。
[0009]进一步作为本发明技术方案的改进，所述电化学沉积的方法在超声条件下进行。
[0010]进一步作为本发明技术方案的改进，所述步骤f)中使用的腐蚀介质为pH值为7的人工唾液或者pH值为7的人工唾液中含体积百分数为2%NaF的中性含氟溶液或者pH值为3的人工唾液中含体积百分数为2%NaF的酸性含氟溶液。
[0011]进一步作为本发明技术方案的改进，所述步骤f)中电位阳极极化和电化学阻抗谱测试采用三电极体系，所述三电极体系的参比电极选用型饱和氯化钾微电极及选用铂丝为辅助电极。
[0012]进一步作为本发明技术方案的改进，所述步骤b)中所述有限元分析还包括对没有添加义齿支架的口腔进行预紧力分析和对添加了义齿支架后的口腔进行咀嚼能力和保护能力分析。
[0013]进一步作为本发明技术方案的改进，所述步骤c)中3D打印的材料为钛粉。
[0014]本发明的有益效果:此基于3D打印激光立体成型技术制造义齿支架的方法，针对患者不同的口腔条件，通过3D打印激光立体成型技术打印出最适合病人的个性化义齿支架，通过运用有限元技术，保证了义齿支架的舒适度和使用寿命，减少了医师的操作难度，降低制造成本，缩短制造周期。采用阳极氧化和/或者电化学沉积的方法对义齿支架进行表面处理，使得义齿支架表面具有更优秀的骨结合特性和生物学活性，有利于成骨细胞生长和矿化表面，提高了患者的满意度。
【附图说明】
[0015]下面结合附图对本发明作进一步说明:
图1是本发明实施例制造方法流程图；
图2是本发明实施例运用有限元技术分析的流程图；
图3是本发明实施例阳极氧化纳米管表面的基本结构图；
图4是本发明实施例超声辅助下的电化学沉积表面的SEM图；
图5是本发明实施例优良亲水性能图；
图6是本发明实施例蛋白吸附后的XPS曲线图；
图7是本发明实施例体外矿化试验后表面生成的羟基磷灰石；
图8是本发明实施例前成骨细胞的附着图。
【具体实施方式】
[0016]参照图1?图8，本发明为一种基于3D打印激光立体成型技术制造义齿支架的方法，包括以下步骤:
a)、通过正向建模或者逆向建模构建义齿支架三维模型；
b)、运用有限元技术对义齿支架三维模型进行应力分析及疲劳分析；
C)、通过3D打印激光立体成型技术打印义齿支架；
d)、采用阳极氧化和/或者电化学沉积的方法，对义齿支架进行表面处理；
e)、采用扫描电镜和/或者电子探针和/或者X射线光电子能谱和/或者激光共聚焦显微镜和/或者测角仪对义齿支架进行生物学评价；
f)、通过电位阳极极化和电化学阻抗谱测试对义齿支架表面的局部腐蚀电化学行为进行对比分析。
[0017]此基于3D打印激光立体成型技术制造义齿支架的方法，针对患者不同的口腔条件，通过3D打印激光立体成型技术打印出最适合病人的个性化义齿支架，通过运用有限元技术，保证了义齿支架的舒适度和使用寿命；减少了医师的操作难度，降低制造成本，缩短制造周期。采用阳极氧化和/或者电化学沉积的方法对义齿支架进行表面处理，使得义齿支架表面具有更优秀的骨结合特性和生物学活性，有利于成骨细胞生长和矿化表面，提高了患者的满意度。
[0018]作为本发明优选的实施方式，所述步骤d)中通过阳极氧化的方法，在义齿支架表面构建T12-NT膜层。
[0019]作为本发明优选的实施方式，所述阳极氧化中使用的电解液包含有NaF和H3PO4。
[0020]作为本发明优选的实施方式，所述步骤d)中通过电化学沉积的方法在义齿支架表面构建纳米HA膜层。
[0021]作为本发明优选的实施方式，所述电化学沉积的电解液包括CaCljP NH 4Η2Ρ04^ΡNaCl 和 Tris0
[0022]作为本发明优选的实施方式，所述电化学沉积的方法在超声条件下进行。
[0023]作为本发明优选的实施方式，所述步骤f )中使用的腐蚀介质为pH值为7的人工唾液或者PH值为7的人工唾液中含体积百分数为2%NaF的中性含氟溶液或者pH值为3的人工唾液中含体积百分数为2%NaF的酸性含氟溶液。
[0024]作为本发明优选的实施方式，所述步骤f)中电位阳极极化和电化学阻抗谱测试采用三电极体系，所述三电极体系的参比电极选用型饱和氯化钾微电极及选用铂丝为辅助电极。
[0025]作为本发明优选的实施方式，所述步骤b)中所述有限元分析还包括对没有添加义齿支架的口腔进行预紧力分析和对添加了义齿支架后的口腔进行咀嚼能力和保护能力分析。
[0026]作为本发明优选的实施方式，所述步骤c)中3D打印的材料为钛粉。
[0027]本发明的优选实施列:本发明构建纯钛义齿支架的三维模型，有两种方法，分为逆向建模和正向建模:
一是逆向建模，通过逆向反求工程获得患者的缺齿及口腔的数据。具体方法为:运用CT扫描获得患者的颂骨、缺齿、牙齿间隙等口腔数据，运用Imageware逆向工程软件，消除噪点，进行特征提取，建立表面平顺的口腔三维模型，以实现模型与患者口腔完美匹配。
[0028]二是正向建模，采用专业建模软件对义齿支架进行建模。具体方法为:采用Unigraphics NX三维建模软件，进行计算机辅助设计，精密构建纯钛义齿支架的三维模型。
[0029]对于两种三维模型构建方法，模型的特征信息，可以相互借鉴和更新。
[0030]义齿支架三维模型构建后，运用有限元技术，对义齿支架进行有限元分析。分析类型包括应力分析、疲劳分析。分析目的是实现减小模型大倾角的曲面，实现预计的使用寿命，实现口腔咀嚼时受力的均匀，以达到保护口腔、保护剩余牙齿，提高咀嚼能力的目的。其中，应力分析，分为两个部分，一是没有添加义齿支架，进行佩戴，分析其预紧力及舒适度等；二是添加了义齿支架后，对其咀嚼能力以及口腔的保护能力进行检验。疲劳分析，则是分析在无限多次交变载荷作用下的最大破坏应力。
[0031]有限元分析的流程是:首先，初步确定，包括分析类型、单元类型、模型类型；然后，前处理，包括导入几何模型、定义材料属性、划分网格；接着，求解，包括施加约束和载荷、有限元求解；最后，后处理，包括评估结果、输出报告。如果分析结果满足要求，则进行下一步；不满足，则返回，对纯钛义齿支架的三维建模进行优化，之后重新进行有限元分析。
[0032]有限元分析之后，通过3D打印设备，对所建立的义齿支架三维模型进行3D打印。具体是:先把要打印的模型以stl格式保存并导入3D打印及的控制电脑，然后通过配套的3D打印软件，添加薄壁支撑，将添加了支撑的模型导入3D打印设备，由分层软件进行分层，并生成相应的3D打印代码。
[0033]3D打印