基于3d打印激光立體成型技術(shù)制造義齒支架的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)療器械領(lǐng)域，特別是涉及一種基于3D打印激光立體成型技術(shù)制造義齒支架的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，牙列缺損是口腔臨床上的常見病，可摘局部義齒是修復(fù)牙列缺損的主要方法之一，適應(yīng)癥廣泛，價格也相對便宜?？烧植苛x齒分為齒冠以及義齒支架。由于每個人頌骨的形狀差異，牙列缺損的病情不同，義齒支架的形狀都有很大的不同，因此義齒支架一直都是個性化的設(shè)計(jì)。形狀比較復(fù)雜，受力也比較復(fù)雜，對于醫(yī)師的經(jīng)驗(yàn)要求，技術(shù)要求都比較高。由于是個性化設(shè)計(jì)，每個義齒支架都不同，義齒支架的受力合理性，可靠性，使用壽命等都無法測算?，F(xiàn)有技術(shù)中的，義齒支架一般采用機(jī)加工而成，形態(tài)單一，尺寸設(shè)計(jì)難以滿足每個患者的個性化需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種與人體貼合度高，可靠性好，對醫(yī)生的技術(shù)要求低的基于3D打印激光立體成型技術(shù)制造義齒支架的方法。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
一種基于3D打印激光立體成型技術(shù)制造義齒支架的方法，包括以下步驟:
a)、通過正向建模或者逆向建模構(gòu)建義齒支架三維模型；
b)、運(yùn)用有限元技術(shù)對義齒支架三維模型進(jìn)行應(yīng)力分析及疲勞分析；
C)、通過3D打印激光立體成型技術(shù)打印義齒支架；
d)、采用陽極氧化和/或者電化學(xué)沉積的方法，對義齒支架進(jìn)行表面處理；
e)、采用掃描電鏡和/或者電子探針和/或者X射線光電子能譜和/或者激光共聚焦顯微鏡和/或者測角儀對義齒支架進(jìn)行生物學(xué)評價；
f)、通過電位陽極極化和電化學(xué)阻抗譜測試對義齒支架表面的局部腐蝕電化學(xué)行為進(jìn)行對比分析。
[0005]進(jìn)一步作為本發(fā)明技術(shù)方案的改進(jìn)，所述步驟d)中通過陽極氧化的方法，在義齒支架表面構(gòu)建T12-NT膜層。
[0006]進(jìn)一步作為本發(fā)明技術(shù)方案的改進(jìn)，所述陽極氧化中使用的電解液包含有NaF和H3PO4 ο
[0007]進(jìn)一步作為本發(fā)明技術(shù)方案的改進(jìn)，所述步驟d)中通過電化學(xué)沉積的方法在義齒支架表面構(gòu)建納米HA膜層。
[0008]進(jìn)一步作為本發(fā)明技術(shù)方案的改進(jìn)，所述電化學(xué)沉積的電解液包括CaCljPNH4H2POjP NaCl 和 Tris。
[0009]進(jìn)一步作為本發(fā)明技術(shù)方案的改進(jìn)，所述電化學(xué)沉積的方法在超聲條件下進(jìn)行。
[0010]進(jìn)一步作為本發(fā)明技術(shù)方案的改進(jìn)，所述步驟f)中使用的腐蝕介質(zhì)為pH值為7的人工唾液或者pH值為7的人工唾液中含體積百分?jǐn)?shù)為2%NaF的中性含氟溶液或者pH值為3的人工唾液中含體積百分?jǐn)?shù)為2%NaF的酸性含氟溶液。
[0011]進(jìn)一步作為本發(fā)明技術(shù)方案的改進(jìn)，所述步驟f)中電位陽極極化和電化學(xué)阻抗譜測試采用三電極體系，所述三電極體系的參比電極選用型飽和氯化鉀微電極及選用鉑絲為輔助電極。
[0012]進(jìn)一步作為本發(fā)明技術(shù)方案的改進(jìn)，所述步驟b)中所述有限元分析還包括對沒有添加義齒支架的口腔進(jìn)行預(yù)緊力分析和對添加了義齒支架后的口腔進(jìn)行咀嚼能力和保護(hù)能力分析。
[0013]進(jìn)一步作為本發(fā)明技術(shù)方案的改進(jìn)，所述步驟c)中3D打印的材料為鈦粉。
[0014]本發(fā)明的有益效果:此基于3D打印激光立體成型技術(shù)制造義齒支架的方法，針對患者不同的口腔條件，通過3D打印激光立體成型技術(shù)打印出最適合病人的個性化義齒支架，通過運(yùn)用有限元技術(shù)，保證了義齒支架的舒適度和使用壽命，減少了醫(yī)師的操作難度，降低制造成本，縮短制造周期。采用陽極氧化和/或者電化學(xué)沉積的方法對義齒支架進(jìn)行表面處理，使得義齒支架表面具有更優(yōu)秀的骨結(jié)合特性和生物學(xué)活性，有利于成骨細(xì)胞生長和礦化表面，提高了患者的滿意度。
【附圖說明】
[0015]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
圖1是本發(fā)明實(shí)施例制造方法流程圖；
圖2是本發(fā)明實(shí)施例運(yùn)用有限元技術(shù)分析的流程圖；
圖3是本發(fā)明實(shí)施例陽極氧化納米管表面的基本結(jié)構(gòu)圖；
圖4是本發(fā)明實(shí)施例超聲輔助下的電化學(xué)沉積表面的SEM圖；
圖5是本發(fā)明實(shí)施例優(yōu)良親水性能圖；
圖6是本發(fā)明實(shí)施例蛋白吸附后的XPS曲線圖；
圖7是本發(fā)明實(shí)施例體外礦化試驗(yàn)后表面生成的羥基磷灰石；
圖8是本發(fā)明實(shí)施例前成骨細(xì)胞的附著圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]參照圖1?圖8，本發(fā)明為一種基于3D打印激光立體成型技術(shù)制造義齒支架的方法，包括以下步驟:
a)、通過正向建?；蛘吣嫦蚪?gòu)建義齒支架三維模型；
b)、運(yùn)用有限元技術(shù)對義齒支架三維模型進(jìn)行應(yīng)力分析及疲勞分析；
C)、通過3D打印激光立體成型技術(shù)打印義齒支架；
d)、采用陽極氧化和/或者電化學(xué)沉積的方法，對義齒支架進(jìn)行表面處理；
e)、采用掃描電鏡和/或者電子探針和/或者X射線光電子能譜和/或者激光共聚焦顯微鏡和/或者測角儀對義齒支架進(jìn)行生物學(xué)評價；
f)、通過電位陽極極化和電化學(xué)阻抗譜測試對義齒支架表面的局部腐蝕電化學(xué)行為進(jìn)行對比分析。
[0017]此基于3D打印激光立體成型技術(shù)制造義齒支架的方法，針對患者不同的口腔條件，通過3D打印激光立體成型技術(shù)打印出最適合病人的個性化義齒支架，通過運(yùn)用有限元技術(shù)，保證了義齒支架的舒適度和使用壽命；減少了醫(yī)師的操作難度，降低制造成本，縮短制造周期。采用陽極氧化和/或者電化學(xué)沉積的方法對義齒支架進(jìn)行表面處理，使得義齒支架表面具有更優(yōu)秀的骨結(jié)合特性和生物學(xué)活性，有利于成骨細(xì)胞生長和礦化表面，提高了患者的滿意度。
[0018]作為本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，所述步驟d)中通過陽極氧化的方法，在義齒支架表面構(gòu)建T12-NT膜層。
[0019]作為本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，所述陽極氧化中使用的電解液包含有NaF和H3PO4。
[0020]作為本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，所述步驟d)中通過電化學(xué)沉積的方法在義齒支架表面構(gòu)建納米HA膜層。
[0021]作為本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，所述電化學(xué)沉積的電解液包括CaCljP NH 4Η2Ρ04^ΡNaCl 和 Tris0
[0022]作為本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，所述電化學(xué)沉積的方法在超聲條件下進(jìn)行。
[0023]作為本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，所述步驟f )中使用的腐蝕介質(zhì)為pH值為7的人工唾液或者PH值為7的人工唾液中含體積百分?jǐn)?shù)為2%NaF的中性含氟溶液或者pH值為3的人工唾液中含體積百分?jǐn)?shù)為2%NaF的酸性含氟溶液。
[0024]作為本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，所述步驟f)中電位陽極極化和電化學(xué)阻抗譜測試采用三電極體系，所述三電極體系的參比電極選用型飽和氯化鉀微電極及選用鉑絲為輔助電極。
[0025]作為本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，所述步驟b)中所述有限元分析還包括對沒有添加義齒支架的口腔進(jìn)行預(yù)緊力分析和對添加了義齒支架后的口腔進(jìn)行咀嚼能力和保護(hù)能力分析。
[0026]作為本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，所述步驟c)中3D打印的材料為鈦粉。
[0027]本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施列:本發(fā)明構(gòu)建純鈦義齒支架的三維模型，有兩種方法，分為逆向建模和正向建模:
一是逆向建模，通過逆向反求工程獲得患者的缺齒及口腔的數(shù)據(jù)。具體方法為:運(yùn)用CT掃描獲得患者的頌骨、缺齒、牙齒間隙等口腔數(shù)據(jù)，運(yùn)用Imageware逆向工程軟件，消除噪點(diǎn)，進(jìn)行特征提取，建立表面平順的口腔三維模型，以實(shí)現(xiàn)模型與患者口腔完美匹配。
[0028]二是正向建模，采用專業(yè)建模軟件對義齒支架進(jìn)行建模。具體方法為:采用Unigraphics NX三維建模軟件，進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，精密構(gòu)建純鈦義齒支架的三維模型。
[0029]對于兩種三維模型構(gòu)建方法，模型的特征信息，可以相互借鑒和更新。
[0030]義齒支架三維模型構(gòu)建后，運(yùn)用有限元技術(shù)，對義齒支架進(jìn)行有限元分析。分析類型包括應(yīng)力分析、疲勞分析。分析目的是實(shí)現(xiàn)減小模型大傾角的曲面，實(shí)現(xiàn)預(yù)計(jì)的使用壽命，實(shí)現(xiàn)口腔咀嚼時受力的均勻，以達(dá)到保護(hù)口腔、保護(hù)剩余牙齒，提高咀嚼能力的目的。其中，應(yīng)力分析，分為兩個部分，一是沒有添加義齒支架，進(jìn)行佩戴，分析其預(yù)緊力及舒適度等；二是添加了義齒支架后，對其咀嚼能力以及口腔的保護(hù)能力進(jìn)行檢驗(yàn)。疲勞分析，則是分析在無限多次交變載荷作用下的最大破壞應(yīng)力。
[0031]有限元分析的流程是:首先，初步確定，包括分析類型、單元類型、模型類型；然后，前處理，包括導(dǎo)入幾何模型、定義材料屬性、劃分網(wǎng)格；接著，求解，包括施加約束和載荷、有限元求解；最后，后處理，包括評估結(jié)果、輸出報告。如果分析結(jié)果滿足要求，則進(jìn)行下一步；不滿足，則返回，對純鈦義齒支架的三維建模進(jìn)行優(yōu)化，之后重新進(jìn)行有限元分析。
[0032]有限元分析之后，通過3D打印設(shè)備，對所建立的義齒支架三維模型進(jìn)行3D打印。具體是:先把要打印的模型以stl格式保存并導(dǎo)入3D打印及的控制電腦，然后通過配套的3D打印軟件，添加薄壁支撐，將添加了支撐的模型導(dǎo)入3D打印設(shè)備，由分層軟件進(jìn)行分層，并生成相應(yīng)的3D打印代碼。
[0033]3D打印