一种全口义齿数字化模型构建方法及制备方法

1.本发明涉及无牙颌全口义齿数字化修复和加工技术领域，尤其涉及数字化一种全口义齿模型构建方法及制备方法。


背景技术：

2.无牙颌是口腔修复的常见病、多发病；伴随着老龄化社会的进程，将会面对越来越多的无牙颌患者。
3.目前，黏膜支持式的全口义齿仍是无牙颌主要的修复方式。然而，传统的全口义齿修复临床流程复杂，技术敏感性高，从初诊到最终义齿戴牙，患者需要就诊多次，为患者特别是老年患者带来了极大的不便。
4.数字化技术的蓬勃发展，为全口义齿修复带来了更多可能，数字化全口义齿的工作流程包括计算机辅助设计(computer aided design,cad)及计算机辅助加工(computer aided manufacture,cam)两部分，通过现有的牙科设计软件，可以实现义齿基托的全数字化设计，以及义齿的个性化动静态咬合设计。而目前主流的全口义齿数字化加工技术数控切削(computerized numerical control milling)技术，有临床研究显示，与传统方法加工制作的传统全口义齿相比，通过数控切削制造的全口义齿具有更好的组织面适合性，优异的机械性能和生物相容性以及更佳的患者满意度。
5.在数字化全口义齿的加工流程中，为了实现良好的粉白美学，通常采用牙龈色树脂盘切削树脂基托，采用牙色树脂盘切削树脂人工牙列，然后在体外粘接来完成全口义齿的制作。然而，这种手工直接粘接的方式可能会造成人工牙列在基托中定位不准确，从而导致粘接误差。
6.有临床研究显示，数字化加工的全口义齿粘接过程可能会造成人工牙列在基托上的位置发生变化，从而形成尖牙和前磨牙区域高达-0.66mm-0.70mm的咬合误差；同时，也有临床研究发现，直接进行义齿人工牙列在基托上的粘接时，人工牙列会发生颊向的水平移位；此外，也有研究发现，在粘接过程中，义齿人工牙列与义齿基托粘接区域存在间隙而造成粘接不准确，从而导致全口义齿在戴入患者口内后出现早接触及咬合干扰。
7.义齿人工牙列与基托的粘接误差可能会导致原本准确、个性化的数字化咬合设计无法临床实现，并最终增加临床调牙合时间，降低戴牙效率。


技术实现要素：

8.针对现有技术的缺陷或不足，本发明一方面提供了一种全口义齿数字化模型构建方法。
9.为此，本发明所提供的全口义齿数字化模型构建方法包括：
10.获取无牙颌口腔内的人工牙列模型和基托模型；
11.在人工牙列模型和基托模型上设计多个第一定位件和多个第二定位件，所述多个第一定位件位于基托模型的唇侧，且分布于基托模型的前牙区和两侧后牙区，同时各第一
定位件与基托模型连接；
12.所述多个第二定位件位于人工牙列模型的唇侧，且分布于人工牙列模型的前牙区和两侧后牙区，同时各第二定位件与人工牙列模型连接；
13.同时，第一定位件上设有第一凹槽或第二定位件上设有第二凹槽，且在人工牙列模型就位于基托模型上时，各第二定位件与各第一定位件内的第一凹槽一对一匹配吻合，或者各第一定位件与各第二定位件内的第二凹槽一对一匹配吻合。
14.可选的方案是，在人工牙列模型和基托模型上设计三个第一定位件和三个第二定位件，所述三个第一定位件分别位于基托模型的前牙区和两端后牙区，所述三个第二定位件分别位于人工牙列模型的前牙区和两端后牙区。
15.可选的方案是，所述第一定位件为方柱体形、圆柱体形或圆锥体形，所述第二定位件为圆柱体形、方柱体形或圆锥体形。
16.可选的方案是，所述第二定位件上设有与第一凹槽吻合段，该吻合段为锥柱形，所述第一凹槽为与吻合段匹配的锥柱体形；或者，所述第一定位件上设有与第二凹槽吻合段，该吻合段为锥柱形，所述第二凹槽为与吻合段匹配的锥柱体形。
17.可选的方案是，所述第二定位件或第一定位件与相应凹槽间设有补偿间隙。
18.可选的方案是，所述第一凹槽或第二凹槽侧壁设有第一固定孔，所述第二定位件或第一定位件上设有第二固定孔，且在在人工牙列模型就位于基托模型上时，所述第一固定孔和第二固定孔贯通。
19.本发明同时提供了一种全口义齿制备方法。所提供的制备方法包括：根据上述方法构建的模型，采用3d打印方法或数控切削法制备连接有第一定位件的基托和带有第二定位件的人工牙列，且第一定位件的材质与基托的材质相同，第二定位件的材质与人工牙列的材质相同。
20.进一步的制备方案是，将人工牙列与基托就位并粘结，之后利用固定件固定相应的第一定位件和第二定位件；待粘结剂固化后去除第一定位件和第二定位件，并对基托上连接第一定位件的部位和人工牙列上连接第二定位件的部位进行打磨抛光。可选的方案是，所述第一凹槽或第二凹槽侧壁设有第一固定孔，所述第二定位件或第一定位件上设有第二固定孔，且在在人工牙列模型就位于基托模型上时，所述第一固定孔和第二固定孔贯通；固定件穿入第一固定孔和第二固定孔中固定相应的第一定位件和第二定位件。进一步可选的是，所述固定件为金属杆。
21.本发明可确保全口义齿人工牙列与全口义齿基托准确装配，和准确粘接，从而提高数字化全口义齿的装配精度，提高咬合准确性。
附图说明
22.图1为本发明实施例1构建全口义齿模型的中间模型示意图；图(a)-(h)依次为该实施例中的构建过程对应参考附图。
23.图2为本发明实施例2中制备全口义齿的操作流程示意图；图(a)-(d)依次为该实施例中的制备过程对应参考附图。
24.图3为实施例2所制全口义齿的后处理示意图；图(a)为去除固定件和打磨的操作示意图；图(b)为该实施例制备的全口义齿的正反放置示意图。
25.图4为对比示例的全口义齿；图(a)为对比示例1的全口义齿，图(b)为对比示例2的全口义齿。
26.图5为本发明效果的验证结果，其中，(a)为实施例2上颌义齿与标准义齿误差；(b)为实施例2下颌义齿与标准义齿误差；(c)为对比示例1上颌义齿与标准义齿误差；(d)为对比示例1下颌义齿与标准义齿误差。
具体实施方式
27.除非有特殊说明，本文中的科学与技术术语根据相关领域普通技术人员的认识理解。
28.本发明全口义齿数字化模型的获取可在牙科用软件和工程学软件中实现，牙科用软件例如但不限于3shape，exocad等软件；工程学软件例如但不限于geomagic wrap、materialise magics等软件。具体方案中，在牙科用软件中完成人工牙列模型和基托模型的设计；在工程学软件中完成第一定位件和第二定位件的设计，设计过程中，第一定位件和第二定位件的形状可选优软件中常见的几何立体形状，例如但不限于方柱体形或圆柱体形。优选方案中，为确保定位件和凹槽的准确吻合，定位件底部设有特殊形状的凹槽吻合端，该吻合段可设计为锥柱体形，相应的凹槽为与吻合段匹配的锥柱体形。
29.还有些方案中，为方便后期制作时对第一定位件和第二定位件的固定，在第一定位件凹槽的侧壁和第二定位件(或第二定位件凹槽的侧壁和第一定位件)上均开设有固定孔，且在人工牙列模型与基托模型就位时，两个部位的固定孔贯通，从而通过固定件传入固定孔中固定。
30.以下为发明人提供的具体实施例，以对本发明做进一步解释说明。
31.实施例1：
32.该实施例为全口义齿数字化模型的构建示例：
33.在牙科设计软件3shape中完成无牙颌患者人工牙列模型和相应基托模型的设计，并调整人工牙列模型与基托模型间的补偿间隙人工牙列为0.2mm(作为本领域的常识，补偿间隙可避免因加工误差而造成的义齿人工牙列无法就位于基托)；然后以工程学软件materialise识别的语言导出数字化模型，该实施例利用标准曲面细分语言(standard tessellation language，stl)格式分别输出人工牙列模型数据及基托模型数据；
34.将人工牙列模型数据和基托模型数据导入工程学软件中进行第一定位件和第二定位件的设计，该示例的具体设计方法为：
35.参见图1所示，在软件中基托模型唇侧建立合适尺寸如边长为10mm的立方体模型作为第一定位件，参见图1(a)所示；
36.然后在立方体形第一定位件顶面建立合适尺寸的且与立方体同轴的椎体，如椎体底面圆直径(与立方体相接的一面)为4.5mm，顶面直径为3.0mm；采用软件中的“基于特征对齐”工具将立方体与椎体对齐，参见图1(b)所示；接着，在第一定位件顶面建立合适尺寸且与立方体同轴的圆柱，如圆柱直径为4.5mm，高度为5mm，参见1(c)所示；然后轴向融合圆柱和椎体，形成第二定位件，参见1(d)所示；
37.之后利用布尔运算在第一定位件中减去椎体，且将椎体与立方体间的补偿间隙设置为0.05mm(补偿间隙可避免因加工误差而造成的第二定位件无法就位于凹槽)，从而完成
第一定位件上凹槽的设计，参见图1(e)所示；
38.复制三组相同的第一定位件和第二定位件结构，将每一个第二定位件连接在人工牙列模型的唇侧，参见图1(f)所示；同样地，将各第一定位件连接在基托模型的唇侧参见图1(g)所示；并且确保三个定位结构分散在前牙及两端后牙区参见图1(h)所示。
39.实施例2：
40.该实施例为全口义齿的制备示例：
41.根据上述实施例1构建的模型，分别利用牙色树脂盘数控切削带有第二定位件的人工牙列，用牙龈色树脂盘数控切削带有第一定位件的基托。
42.之后，通过精准匹配第二定位件与相应第一就位件上的凹槽，将人工牙列准确就位于基托，参见图2(a)所示；
43.人工牙列人工牙列，然后使用车针直径为1.6mm的高速手机在完全匹配的第二定位件和第一定位件上的凹槽上水平贯通磨切出一个固定孔，参见2(b)所示；
44.将数字化切削的基托组织面和人工牙列盖嵴处进行彻底清洁，粗化，然后将用于粘接的自凝树脂涂布在义齿基托组织面；依次将第二定位件就位于相应第一定位件的凹槽中，使得人工牙列就位于基托，并在完全就位后将金属固定件插入固定孔，参见图2(c)所示，避免在粘接过程中两个定位件的移位，参见图2(d)所示。
45.在自凝树脂完全固化后，使用高速手机磨除义齿唇侧的定位件，参见图3(a)所示，并对义齿唇侧形态进行精修，抛光，完成最终全口义齿的加工制造，得到去除定位件和打磨后的人工义齿如图3(b)所示。
46.为验证本发明全口义齿结构的咬合准确性，使用同一患者的数字化模型，分别数字化切削两种数字化全口义齿：
47.对比示例1：分别切削不带第一定位件和第二定位件的人工牙列和基托，并用相同的粘接材料进行人工牙列和基托的直接粘接，如图4(a)所示；
48.对比示例2：不考虑美学特征，利用单色树脂盘一体化切削全口义齿，并作为比对的标准义齿，如图4(b)所示。
49.利用同一桌面扫描仪进行三种全口义齿(实施例2去除两个定位件并打磨后的全口义齿、对比示例1和2)的三维扫描，并在geomagic control x软件中利用全口义齿基托特征分别进行直接粘接义齿(对比示例1)与一体化义齿(对比示例2)的三维数据拟合，和实施例2全口义齿与一体化义齿(对比示例2)的三维数据拟合；
50.然后提取咬合面区域，通过3d比较工具建立三维误差地图可视化义齿咬合面的三维误差，色谱的最大误差范围设置为
±
1mm，并将公差设置为
±
0.1mm；黄色或红色区域表示咬合发生了大于0.1mm的抬高，蓝色区域表示咬合发生了大于0.1mm的降低；而绿色区域表示咬合误差小于0.1mm，满足临床精度要求。比较结果如图5所示：与标准义齿相比较，粘接过程导致了咬合抬高，对比示例1与实施例2的咬合误差主要发生在后牙区域；实施例2发生大于0.1mm咬合误差的区域明显小于对比示例1。
51.同时利用软件计算三维误差的平均值及均方根(表1所示)，实施例2的上颌及下颌咬合面三维误差的平均值及均方根均小于对比示例1的上颌及下颌相应值。
52.以上结果说明，本发明的义齿结构可以有效减少数字化全口义齿的咬合误差。
53.表1
[0054][0055]

技术特征：
1.一种全口义齿数字化模型构建方法，其特征在于，方法包括：获取无牙颌口腔内的人工牙列模型和基托模型；在人工牙列模型和基托模型上设计多个第一定位件和多个第二定位件，所述多个第一定位件位于基托模型的唇侧，且分布于基托模型的前牙区和两侧后牙区，同时各第一定位件与基托模型连接；所述多个第二定位件位于人工牙列模型的唇侧，且分布于人工牙列模型的前牙区和两侧后牙区，同时各第二定位件与人工牙列模型连接；同时，第一定位件上设有第一凹槽或第二定位件上设有第二凹槽，且在人工牙列模型就位于基托模型上时，各第二定位件与各第一定位件内的第一凹槽一对一匹配吻合，或者各第一定位件与各第二定位件内的第二凹槽一对一匹配吻合。2.根据权利要求1所述的全口义齿数字化模型构建方法，其特征在于，在人工牙列模型和基托模型上设计三个第一定位件和三个第二定位件，所述三个第一定位件分别位于基托模型的前牙区和两端后牙区，所述三个第二定位件分别位于人工牙列模型的前牙区和两端后牙区。3.根据权利要求1所述的全口义齿数字化模型构建方法，其特征在于，所述第一定位件为方柱体形、圆柱体形或圆锥体形，所述第二定位件为圆柱体形、方柱体形或圆锥体形。4.根据权利要求1所述的全口义齿数字化模型构建方法，其特征在于，所述第二定位件上设有与第一凹槽吻合段，该吻合段为锥柱形，所述第一凹槽为与吻合段匹配的锥柱体形；或者，所述第一定位件上设有与第二凹槽吻合段，该吻合段为锥柱形，所述第二凹槽为与吻合段匹配的锥柱体形。5.根据权利要求1所述的全口义齿数字化模型构建方法，其特征在于，所述第二定位件或第一定位件与相应凹槽间设有补偿间隙。6.根据权利要求1所述的全口义齿数字化模型构建方法，其特征在于，所述第一凹槽或第二凹槽侧壁设有第一固定孔，所述第二定位件或第一定位件上设有第二固定孔，且在在人工牙列模型就位于基托模型上时，所述第一固定孔和第二固定孔贯通。7.一种全口义齿制备方法，其特征在于，方法包括：根据权利要求1-5任一权利要求所述方法构建的模型，采用3d打印方法或数控切削法制备连接有第一定位件的基托和带有第二定位件的人工牙列，且第一定位件的材质与基托的材质相同，第二定位件的材质与人工牙列的材质相同。8.根据权利要求7所述的全口义齿制备方法，其特征在于，将人工牙列与基托就位并粘结，之后利用固定件固定相应的第一定位件和第二定位件；待粘结剂固化后去除第一定位件和第二定位件，并对基托上连接第一定位件的部位和人工牙列上连接第二定位件的部位进行打磨抛光。9.根据权利要求8所述的全口义齿制备方法，其特征在于，所述第一凹槽或第二凹槽侧壁设有第一固定孔，所述第二定位件或第一定位件上设有第二固定孔，且在在人工牙列模型就位于基托模型上时，所述第一固定孔和第二固定孔贯通；固定件穿入第一固定孔和第二固定孔中固定相应的第一定位件和第二定位件。10.根据权利要求8或9所述的全口义齿制备方法，其特征在于，所述固定件为金属杆。

技术总结
本发明公开了一种全口义齿数字化模型构建方法及制备方法，针对目前数字化义齿加工时，分别切削的义齿人工牙列及基托无法准确地完成临床粘接这一问题。所公开的模型构建方法通过数字化建模方式在基托上设计带凹槽的第一定位件，并在人工牙列上设计第二定位件，建立凹槽与第二定位件的精准吻合及锁定；所公开的制备方法是在所建模型基础上，采用数字化加工技术制备全口义齿，从而借助定位件辅助人工牙列在基托上准确就位与粘接，提高数字化义齿的咬合准确性。的咬合准确性。


技术研发人员：冯玥 冯志宏 牛丽娜 钟声 朱朋
受保护的技术使用者：中国人民解放军空军军医大学
技术研发日：2023.03.07
技术公布日：2023/7/26