专利名称：齿科个性化一体化非金属桩核的计算机辅助设计制作方法
齿科个性化一体化非金属桩核的计算机辅助设计制作方法
技术领域：
本发明涉及牙科修复体计算机辅助设计制作领域，具体是用于修复牙体大面积缺损的个性化一体化非金属桩核计算机辅助设计制作方法。
背景技术：
在口腔修复临床工作中，有许多患者的牙齿因龋坏、外伤、不良修复体等原因造成牙冠严重缺损，形成残冠残根，严重影响美观和功能。桩核修复技术是目前公认的治疗残冠残根的理想方法。桩核在结构上由桩和冠核两部分组成，桩粘固在患牙根管内为上面的冠核提供固位，同时也起到加固牙根的作用；冠核的主要作用是与剩余牙体组织相结合，初步恢复牙冠大致轮廓，为后期的外套牙冠修复提供固位。目前临床应用较多的桩核有金属铸造桩核与预成纤维树脂桩结合树脂核两种形式。两种形式都有明确的优缺点，一、金属铸造桩核。金属铸造桩核在临床应用广泛，它是根据患牙根管的个性化形态制作蜡型后通过失蜡铸造法制作而成，密合度和抗折强度较高。金属铸造桩核为一体化均质结构，与患牙根管密合，可保证修复体的强度和固位。但是，金属材料硬度过高，弹性模量远高于牙本质，功能状态下在较薄弱的牙根内部产生的楔应力可能会造成牙根劈裂；而且金属材料与粘接水门汀的弹性模量差距也较大，二者之间的结合界面可能因产生应力集中而发生粘接破坏，最终造成桩核脱落；金属桩没有透光性，不适合与全瓷冠搭配使用，而且金属材料在口内环境中常会使牙龈变灰变暗，造成牙龈退缩等情况，严重影响牙龈健康和美观；镍铬合金在核磁共振成像中还会产生伪影，影响图像质量，限制了磁共振成像在头颈部的应用和准确诊断。二、非金属桩核。临床应用最多的是纤维树脂桩，近十余年来，预成牙色纤维桩+ 树脂核成为新兴的桩核材料，它的组织相容性、粘结性和色泽美观性均优于金属材料，具有与牙本质近似的弹性模量，不易造成牙根折裂，不引起牙龈变色，不会影响核磁共振成像，临床应用越来越多。但预成纤维桩为标准化生产，尺寸固定，无法与缺损患牙的剩余牙体组织严密匹配，应用于缺损大、无牙本质肩领提供抗力和固位的患牙时细小的纤维桩易发生折断、脱落，造成修复失败。预成纤维桩+树脂核不是一体化均质结构，在纤维桩和在纤维桩头部堆塑的核树脂有结合界面的存在，受到较大外力时树脂核有发生碎裂的现象，而且核树脂流动性高，牙冠缺损较大时不易堆塑成形。国内外近年来针对严重缺损的牙齿残冠残根的修复方法进行了某些改进，如用树脂材料对根管壁重塑后再用金属桩核修复；使用树脂预浸润可塑性玻璃纤维丝进行桩核塑形；加用聚乙烯纤维带纤维束填塞根管间隙等，以增强纤维桩修复体的密合性与强度。但这些方法椅旁操作时间长，对操作技术要求高，操作者不易控制树脂材料形成桩核的强度和质量，临床广泛应用受限。结合上述两种桩核形式的优点的个性化一体化非金属桩核能够克服相应的缺陷，是桩核系统的发展方向。制作个性化一体化均质的非金属桩核只能通过计算机辅助设计/ 计算机辅助制作(CAD/CAM)技术切削材料胚块完成。目前国外已开发出多套计算机辅助设计/计算机辅助制作(CAD/CAM)系统逐渐应用于口腔牙齿全冠、固定桥、嵌体、贴面等修复体的制作，但其计算机辅助设计的修复体虚拟模型为封装数据，不能导入开放式的计算机辅助制作数控中心。有学者报道能通过制取印模、灌注石膏模型、制作蜡型后对蜡型做三维扫描完成数字化，最终切削加工生成个性化一体化非金属桩核，但此工艺不包含计算机辅助设计步骤，而且操作过程繁琐，需要模型室的配合，误差风险增加。有学者试图通过螺旋CT对患牙进行断层扫描建立三维虚拟模型， 但由于螺旋CT扫描层间距过大(0. 5mm)，生成三维数据精度不足，不能满足临床桩核修复的精度要求，而且CT扫描成本高，对患者还有放射性损害的风险。本发明的关键技术在于以下两方面通过高精度光学扫描仪对临床常规的硅橡胶印模扫描完成牙列及缺损牙的数字化；通过计算机辅助设计软件结合患牙自身特点，从数据库中选择合适的冠核数据与患牙根管及牙体缺损断面数据拼接、处理，生成可导入开放式计算机辅助制作数控中心的桩核三维数据。
发明内容本发明的目的就是为了解决上述现有技术中存在的不足之处，提供一种个性化一体化非金属桩核计算机辅助设计制作的方法，使用该方法获得的修复体精度高，患者就诊时间短，操作便捷，成本低廉。本发明通过下述技术方案实现牙科用个性化一体化非金属桩核的计算机辅助设计制作方法，包含如下步骤步骤(1)常规修复设计，牙体预备，制取包含患牙根管及牙体缺损断面形态的全牙列硅橡胶印模；步骤( 使用光学扫描仪扫描步骤(1)中制取的硅橡胶印模，获取患牙根管和牙体缺损断面以及完整牙列的三维数据；步骤(3)基于比较冠核及患牙的同牙列对侧同名牙的相似程度，从已建立的冠核数据库中为患牙选择对侧同名牙的相似度最高者对应的的冠核三维数据；步骤(4)通过计算机辅助设计软件，完成对患牙根管及牙体缺损断面三维数据和步骤C3)选择的冠核三维数据的拼接，并根据相邻牙齿的形状、排列对桩核进行形态和方向上的调整，最终生成适用于修复患牙的个性化一体化桩核虚拟模型；步骤( 数控加工将已建立的个性化一体化桩核虚拟模型数据导入计算机辅助制作数控中心，选择合适的加工胚料，通过数控切削加工制作临床可用的个性化一体化非金属桩核实物。在上述步骤O)中，所述扫描设备为高精度光学扫描仪，扫描精度优于0. 02mm。在上述步骤中，生成的个性化一体化桩核虚拟模型存储格式为STL格式。在上述步骤(5)中，胚料选择为适用于计算机辅助制作切削加工的石英纤维、玻璃纤维、氧化锆等非金属材料。本发明的有益效果是(1)患者就诊周期短，操作简便快捷。临床制取硅橡胶印模后可以直接扫描，省略了灌注石膏模型和制作蜡型的技工室操作步骤，缩短了桩核的制作
4周期。通过冠核数据库的支持，后期计算机辅助设计操作简便。(2)安全可靠，精度高。通过高精度光学扫描仪(扫描精度优于0. 02mm)完成牙列印模扫描，提高了精度，对患者无损害，并且省略了灌注石膏模型和制作蜡型的技工室操作步骤，降低了误差风险。(3)生成开放式数据。通过计算机辅助设计生成STL格式的个性化一体化桩核虚拟模型，可导入开放式计算机辅助制作数控中心进行切削加工。
图一是本发明牙科用个性化一体化非金属桩核的计算机辅助设计制作方法的工艺流程二 利用计算机辅助设计方法把牙齿根管三维数据和冠核三维数据拼接、处理， 生成适用于修复患牙的个性化一体化桩核虚拟模型。图三通过数控切削加工手段制作的个性化一体化非金属桩核实物能够与患牙根管达到理想的密合度。
具体实施方式下面结合附图，对本发明做进一步的详细说明，如图一所示，本牙科用个性化一体化非金属桩核的计算机辅助设计制作方法的工艺流程是步骤(1)临床印模制取1 ；常规进行修复设计与牙体预备，制取包含患牙根管及牙体缺损断面形态的全牙列硅橡胶印模；步骤O)印模三维扫描获取数据2;使用高精度光学扫描仪(扫描精度优于 0. 02mm)扫描步骤(1)中制取的全牙列硅橡胶印模，获取患牙根管及牙体缺损断面和完整牙列的三维数据，并建立虚拟三维模型；步骤(3)冠核选择3 ；从已建立的冠核数据库中选择适用于患牙的冠核三维数据，冠核三维数据的选择是通过比较冠核及患牙的同牙列对侧同名牙的相似程度，为患牙选择对侧同名牙的相似度最高者对应的的冠核数据；步骤计算机辅助设计4，如图二所示，通过计算机辅助设计软件完成对患牙根管及牙体缺损断面三维数据和冠核三维数据的拼接、处理，并根据患牙相邻牙齿的形状、 排列对桩核进行形态和方向上的调整，最终生成适用于修复患牙的个性化一体化桩核虚拟模型，存储格式为STL格式；步骤(5)数控加工5 ；将已建立的个性化一体化桩核虚拟模型数据导入计算机辅助制作数控中心，选择适用于计算机辅助制作切削加工的石英纤维、玻璃纤维、氧化锆等非金属材料胚料，通过数控切削加工技术制作与患牙根管密合的个性化一体化非金属桩核实物，效果如图三所示。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上的实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1.一种齿科临床用个性化一体化非金属桩核计算机辅助设计制作方法，其特征在于包含以下步骤步骤(1)常规修复设计，牙体预备，制取包含患牙根管及牙体缺损断面形态的全牙列硅橡胶印模；步骤⑵使用光学扫描仪扫描步骤⑴中制取的硅橡胶印模，获取患牙根管和牙体缺损断面以及完整牙列的三维数据；步骤(3)基于比较冠核及患牙的同牙列对侧同名牙的相似程度，从已建立的冠核数据库中为患牙选择对侧同名牙的相似度最高者对应的的冠核三维数据；步骤(4)通过计算机辅助设计软件，完成对患牙根管及牙体缺损断面三维数据和步骤C3)选择的冠核三维数据的拼接，并根据相邻牙齿的形状、排列对桩核进行形态和方向上的调整，最终生成适用于修复患牙的个性化一体化桩核虚拟模型；步骤(5)将已建立的个性化一体化桩核虚拟模型数据导入计算机辅助制作数控中心，选择合适的加工胚料，通过数控切削加工制作临床可用的个性化一体化非金属桩核实物。
2.根据权利要求1所述的个性化一体化非金属桩核计算机辅助设计制作方法，其特征在于步骤O)中，所述扫描设备为高精度光学扫描仪，扫描精度优于0.02mm。
3.根据权利要求1所述的个性化一体化非金属桩核计算机辅助设计制作方法，其特征在于步骤(4)中，生成的个性化一体化桩核虚拟模型存储格式为STL格式。
4.根据权利要求1所述的个性化一体化非金属桩核计算机辅助设计制作方法，其特征在于步骤(5)中，胚料选择为适用于计算机辅助制作切削加工的非金属材料。
5.根据权利要求4所述的个性化一体化非金属桩核计算机辅助设计制作方法，其特征在于所述的非金属材料为石英纤维、玻璃纤维、氧化锆。
全文摘要
一种齿科临床用个性化一体化非金属桩核的计算机辅助设计制作方法，包含如下步骤1.牙体预备，制取硅橡胶印模复制缺损患牙形态；2.高精度光学扫描仪获取印模三维数据；3.从数据库中选择合适的冠核；4.通过三维设计软件完成缺损牙根管及断面数据与冠核数据的拼接、处理，建立个性化一体化桩核的虚拟模型；5.将STL格式的桩核数据导入计算机辅助制作数控中心，选择合适的非金属胚料加工成个性化一体化桩核实物。该个性化一体化非金属桩核计算机辅助设计制作方法，省略了灌注石膏模型、制作蜡型等工序，缩短了加工周期，减小了制作误差，能达到更高的精度，桩核实物与剩余牙体组织密合度更好，还能增强桩核修复体的抗折性，降低修复失败的风险。
文档编号G06F17/50GK102426614SQ201110224849
公开日2012年4月25日 申请日期2011年8月8日 优先权日2011年8月8日
发明者尉华杰, 王新知, 陈志宇 申请人:北京大学口腔医学院