一種3d打印制作牙模模具的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種3D打印制作牙模模具的方法，該方法根據(jù)患者牙齒Dicom格式CT掃描斷層數(shù)據(jù)，經(jīng)3D計(jì)算建立牙齒的三維模型，而后經(jīng)過(guò)處理獲得牙模模具的三維模型，并以適當(dāng)格式輸出到3D打印機(jī)經(jīng)打印得到患者的牙模模具。利用所得模具灌注石膏、造牙樹(shù)脂、陶瓷粉等材料可獲得患者牙齒的石膏模型以及口腔醫(yī)學(xué)上可臨床使用的全口或單/多顆樹(shù)脂或陶瓷義齒等。本發(fā)明利用3D打印制作牙模模具代替?zhèn)鹘y(tǒng)的取印模方法，大大地減少患者的不適感、降低傳統(tǒng)取模操作中的各種失敗現(xiàn)象，另外，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在增強(qiáng)了牙齒模型、假牙等齒科產(chǎn)品可設(shè)計(jì)性的同時(shí)，有效地減少了傳統(tǒng)齒科產(chǎn)品制作品質(zhì)對(duì)操作員熟練程度的依賴(lài)，臨床實(shí)用性強(qiáng)且成本低，易于推廣。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種3D打印制作牙模模具的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種3D打印制作牙模模具的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]牙齒是人體不可缺少的器官之一，承擔(dān)著咀嚼、消化、發(fā)音和美觀等功能。一副雪白亮麗的牙齒令人充滿(mǎn)自信，但現(xiàn)代人因疾病、運(yùn)動(dòng)創(chuàng)傷或先天發(fā)育等令牙齒提早出現(xiàn)缺裂、崩損、缺失、畸形等，需就醫(yī)進(jìn)行牙齒的各項(xiàng)修復(fù)。臨床上，牙齒修復(fù)的首要步驟是制作患者牙列模型。傳統(tǒng)的方法是首先利用牙模技術(shù)制作病人的口腔印模，再由專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員制作石膏模型。在此過(guò)程中，患者的體位、咬合力度、托盤(pán)大小形狀等均會(huì)對(duì)口腔印模造成影響，而后續(xù)的灌模、修正模型等工序經(jīng)常會(huì)由于專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員熟練程度或操作不當(dāng)?shù)仍蚴沟弥苽涞氖嗄Ｐ团c實(shí)際情況有誤差，從而對(duì)最終的義齒或正畸等修復(fù)結(jié)果造成嚴(yán)重影響；同時(shí)，患者在制取口腔印模時(shí)經(jīng)常會(huì)發(fā)生比較嚴(yán)重的嘔吐現(xiàn)象，使得操作失敗。因此，臨床上迫切需求一種能快速、準(zhǔn)確而又有效地制作患者牙列模型的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種3D打印制作牙模模具的方法。
[0004]本發(fā)明利用CT三維重建、計(jì)算機(jī)三維建模和3D打印等數(shù)字技術(shù)，提供一種根據(jù)患者上下頌牙列CT掃描數(shù)據(jù)，運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助3D建模技術(shù)構(gòu)筑三維模型，最后利用3D打印技術(shù)快速制作患者個(gè)性化牙列模具的方法。該方法所得模具可用于患者牙齒石膏模型以及臨床可應(yīng)用的全口或單/多顆樹(shù)脂或陶瓷義齒制作等。本發(fā)明所述的方法利用3D打印制作牙模模具代替?zhèn)鹘y(tǒng)的取印模方法，無(wú)需患者咬合制作口腔印模，因此，大大地減少患者的不適感、降低傳統(tǒng)取模操作中的各種失敗現(xiàn)象；另外，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)不僅增強(qiáng)了牙齒模型、假牙等齒科產(chǎn)品可設(shè)計(jì)性和快速、精確制造能力，而且有效地減少了傳統(tǒng)齒科產(chǎn)品制作品質(zhì)對(duì)操作員熟練程度的依賴(lài);同時(shí)，相對(duì)于利用3D打印技術(shù)直接制作義齒，該方法通過(guò)替代傳統(tǒng)取印模方法與傳統(tǒng)口腔醫(yī)學(xué)技術(shù)有機(jī)結(jié)合，由于與現(xiàn)有齒科材料兼容，因此臨床實(shí)用性強(qiáng)、成本低，易于推廣。
[0005]—種3D打印制作牙模模具的方法，其特征在于具體步驟如下:
1)獲取患者牙齒Dicom格式CT掃描斷層數(shù)據(jù)；
2)應(yīng)用3D計(jì)算建立牙齒的三維模型；
3)對(duì)步驟2)所建立的牙齒三維模型進(jìn)行編輯處理獲得牙模模具的三維模型；
4)將步驟3)所得牙模模具的三維模型輸出到3D打印機(jī)制作實(shí)體牙模模具。
[0006]步驟I)所述獲取患者牙齒Dicom格式CT掃描斷層數(shù)據(jù)是利用CT機(jī)對(duì)患者口腔的上下頌牙部分進(jìn)行連續(xù)斷層掃描獲得其Dicom醫(yī)學(xué)數(shù)字圖像標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)。
[0007]所述CT機(jī)掃描參數(shù)包括掃描層厚、曝光時(shí)間和電壓。
[0008]步驟2)所述應(yīng)用3D計(jì)算建立牙齒的三維模型是將Dicom格式斷層數(shù)據(jù)輸入Mimicsl0.01軟件，經(jīng)包括圖像定位、閾值分割、動(dòng)態(tài)分割、每層圖像經(jīng)選擇性編輯和漏洞處理、去除冗余數(shù)據(jù)、平滑處理的3D計(jì)算處理，建立包含上下牙頌的牙齒三維模型。
[0009]步驟3)所述對(duì)步驟2)所建立的牙齒三維模型進(jìn)行編輯處理獲得牙模模具的三維模型是采用Geomagic Stud1 12.0軟件對(duì)患者上下頌牙進(jìn)行三維重建、編輯和抽殼處理，最后獲取牙模模具三維模型。
[0010]步驟4)所述將步驟3)所得牙模模具的三維模型輸出到3D打印機(jī)制作實(shí)體牙模模具是將三維模型以STL文件格式或根據(jù)3D打印機(jī)要求的文件格式輸出到3D打印機(jī)，通過(guò)調(diào)整3D打印時(shí)的參數(shù)制作實(shí)體牙模模具。
[0011]所述3D打印時(shí)的參數(shù)包括層厚、打印速率和打印路徑。
[0012]本發(fā)明具有以下有益效果:
I)本發(fā)明在患者的臨床取模過(guò)程中采用全數(shù)字化操作，無(wú)需咬合取模，可以避免患者因取模引起的不適感。
[0013]2)本發(fā)明在構(gòu)建數(shù)字模型時(shí)，可以根據(jù)不同患者的CT數(shù)據(jù)進(jìn)行個(gè)性化模型的設(shè)計(jì)，具有可設(shè)計(jì)性，特別適用于正畸、義齒制作等。
[0014]3)本方法借助3D打印技術(shù)，具有快速成型的特點(diǎn)，大大縮短了牙模的制備時(shí)間。
[0015]4)本發(fā)明通過(guò)數(shù)字化3D打印技術(shù)替代傳統(tǒng)取印模方法與傳統(tǒng)口腔醫(yī)學(xué)技術(shù)相結(jié)合，由于與現(xiàn)有齒科材料兼容因而可直接用于臨床義齒制作等，相對(duì)于利用3D打印技術(shù)直接打印制作義齒，其成本低、臨床實(shí)用性強(qiáng)，易于推廣，具有顯著的社會(huì)和臨床效益。
【具體實(shí)施方式】
[0016]為了更好的理解本發(fā)明，通過(guò)以下實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
[0017]實(shí)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打印牙模模具步驟如下:I)采用CT機(jī)對(duì)患者口腔體進(jìn)行連續(xù)斷層掃描，掃描參數(shù):掃描層厚為0.25mm，曝光時(shí)間14.7s，電壓為120kV，獲得其Dicom醫(yī)學(xué)數(shù)字圖像標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)；2)將CT掃描的斷層數(shù)據(jù)以Dicom格式導(dǎo)出，輸入Mimicsl0.01軟件，首先定位至牙齒部分，通過(guò)閾值分割、刪除牙齒與其它骨骼連接處、區(qū)域增長(zhǎng)等，選中目標(biāo)牙齒，然后，每層圖像經(jīng)選擇性編輯、去除偽影、平滑處理和填補(bǔ)漏洞處理等，去除冗余數(shù)據(jù)，保留有效數(shù)據(jù)，最后經(jīng)3D處理建立包含上下牙頌結(jié)構(gòu)的三維模型以STL格式輸出；3)利用Geomagic Stud112.0軟件，選中牙齒三維模型外表面，刪除模型內(nèi)部多余三角網(wǎng)格，然后，處理STL文件的錯(cuò)誤，生成一個(gè)封閉的內(nèi)部無(wú)孔洞的牙齒三維模型，接下來(lái)，對(duì)模型進(jìn)行編輯、光滑處理，生成形態(tài)完整、表面無(wú)異常的牙齒三維模型，最后去除模型頂蓋、抽殼，得到牙模模具的三維模型；4)輸出牙模模具三維模型STL格式文件到Makerbot Replicator II 3D打印機(jī)，設(shè)置層厚0.1mm進(jìn)行切片處理，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:調(diào)拌石膏，并將其灌注在上述3D打印所得模具中，硬化后即可獲得牙列石膏模型。模具可以反復(fù)灌注，制作多個(gè)廉價(jià)石膏牙模供醫(yī)生使用。
[0020]實(shí)施例2
3D打印制作全口牙模模具用于制作全口樹(shù)脂假牙。
[0021]3D打印牙模模具步驟如下:I)采用CT機(jī)對(duì)患者口腔體進(jìn)行連續(xù)斷層掃描，掃描參數(shù):掃描層厚為0.25mm，曝光時(shí)間14.7s，電壓為120kV，獲得其Dicom醫(yī)學(xué)數(shù)字圖像標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)；2)將CT掃描的斷層數(shù)據(jù)以Dicom格式導(dǎo)出，輸入Mimicsl0.0l軟件，首先定位至牙頌部分，通過(guò)閾值分割、區(qū)域增長(zhǎng)等方法，選中目標(biāo)牙頌，然后，每層圖像經(jīng)選擇性編輯、去除偽影、平滑處理和填補(bǔ)漏洞處理等，去除冗余數(shù)據(jù)，保留有效數(shù)據(jù)，最后經(jīng)3D處理建立上下牙頌的三維模型以STL格式輸出；3)利用Geomagic Stud1 12.0軟件，選中牙頌三維模型外表面，刪除模型內(nèi)部多余三角網(wǎng)格，然后，處理STL文件的錯(cuò)誤，生成一個(gè)封閉的內(nèi)部無(wú)孔洞的牙頌三維模型，并對(duì)模型進(jìn)行編輯、光滑處理，生成形態(tài)完整、表面無(wú)異常的牙頌三維模型，接下來(lái)，導(dǎo)入符合該患者年齡段的標(biāo)準(zhǔn)牙齒模型(注:如果該患者之前存儲(chǔ)過(guò)自己的牙齒模型，則導(dǎo)入患者自己的牙齒模型)，在構(gòu)建好的牙頌上進(jìn)行數(shù)字化的排牙工作，緊接著進(jìn)行合并操作，最后去除模型頂蓋、抽殼，得到全口假牙模具的三維模型;4)輸出假牙模具三維模型STL格式文件到Makerbot Replicator II 3D打印機(jī)，設(shè)置層厚0.1mm進(jìn)行切片處理，然后利用通用的PLA材料制作得到全口假牙模具。
[0022]全口樹(shù)脂假牙制作:選擇上齒廠造牙樹(shù)脂II型，調(diào)合至面團(tuán)期，將其灌注在上述3D打印所得的假牙模具中的牙齒部分，然后在其上再灌注上齒廠牙托樹(shù)脂，固化成型后取出可得全口樹(shù)脂假牙。
[0023]實(shí)施例3
3D打印制作單顆牙模模具用于制作樹(shù)脂假牙。
[0024]3D打印牙模模具步驟如下:I)采用CT機(jī)對(duì)患者口腔體進(jìn)行連續(xù)斷層掃描，掃描參數(shù):掃描層厚為0.25mm，曝光時(shí)間14.7s，電壓為120kV，獲得其Dicom醫(yī)學(xué)數(shù)字圖像標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)；2)將CT掃描的斷層數(shù)據(jù)以Dicom格式導(dǎo)出，輸入Mimicsl0.01軟件，首先定位至牙齒部分，通過(guò)閾值分割、刪除牙齒與其它骨骼連接處、區(qū)域增長(zhǎng)等，選中目標(biāo)缺損牙齒兩側(cè)牙齒，然后，每層圖像經(jīng)選擇性編輯、去除偽影、平滑處理和填補(bǔ)漏洞處理等，去除冗余數(shù)據(jù)，保留有效數(shù)據(jù)，最后經(jīng)3D處理設(shè)計(jì)并建立損牙齒的三維模型以STL格式輸出；3)利用GeomagicStud1 12.0軟件，選中牙齒三維模型外表面，刪除模型內(nèi)部多余三角網(wǎng)格，然后，處理STL文件的錯(cuò)誤，生成一個(gè)封閉的內(nèi)部無(wú)孔洞的牙齒三維模型，接下來(lái)，對(duì)模型進(jìn)行編輯、光滑處理，生成形態(tài)完整、表面無(wú)異常的牙齒三維模型，最后去除模型頂蓋、抽殼，得到牙模模具的三維模型;4)輸出牙模模具三維模型STL格式文件到Asiga Plus 27 3D打印機(jī)，設(shè)置層厚
0.05mm進(jìn)行切片處理，然后采用通用光敏墨水材料制作得到單顆牙模模具。
[0025]單顆樹(shù)脂假牙制作:選擇上齒廠造牙樹(shù)脂II型，調(diào)合至面團(tuán)期，將其灌注在上述3D打印所得模具中，固化成型后取出可得單顆樹(shù)脂假牙。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種3D打印制作牙模模具的方法，其特征在于具體步驟如下: I)獲取患者牙齒Dicom格式CT掃描斷層數(shù)據(jù)； 應(yīng)用3D計(jì)算建立牙齒的三維模型； 對(duì)步驟2)所建立的牙齒三維模型進(jìn)行編輯處理獲得牙模模具的三維模型； 4)將步驟3)所得牙模模具的三維模型輸出到3D打印機(jī)制作實(shí)體牙模模具。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟I)所述獲取患者牙齒Dicom格式CT掃描斷層數(shù)據(jù)是利用CT機(jī)對(duì)患者口腔的上下頌牙部分進(jìn)行連續(xù)斷層掃描獲得其Dicom醫(yī)學(xué)數(shù)字圖像標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)。3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述CT機(jī)掃描參數(shù)包括掃描層厚、曝光時(shí)間和電壓。4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟2)所述應(yīng)用3D計(jì)算建立牙齒的三維模型是將Dicom格式斷層數(shù)據(jù)輸入Mimicsl0.01軟件，經(jīng)包括圖像定位、閾值分割、動(dòng)態(tài)分割、每層圖像經(jīng)選擇性編輯和漏洞處理、去除冗余數(shù)據(jù)、平滑處理的3D計(jì)算處理，建立包含上下牙頌的牙齒三維模型。5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟3)所述對(duì)步驟2)所建立的牙齒三維模型進(jìn)行編輯處理獲得牙模模具的三維模型是采用Geomagic Stud1 12.0軟件對(duì)患者上下頌牙進(jìn)行三維重建、編輯和抽殼處理，最后獲取牙模模具三維模型。6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟4)所述將步驟3)所得牙模模具的三維模型輸出到3D打印機(jī)制作實(shí)體牙模模具是將三維模型以STL文件格式或根據(jù)3D打印機(jī)要求的文件格式輸出到3D打印機(jī)，通過(guò)調(diào)整3D打印時(shí)的參數(shù)制作實(shí)體牙模模具。7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述3D打印時(shí)的參數(shù)包括層厚、打印速率和打印路徑。
【文檔編號(hào)】A61C11/00GK106073918SQ201610441522
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月20日
【發(fā)明人】王曉龍, 劉剛, 周峰
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所