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应用激光快速成形技术制作全口义齿钛基托的实验研究

吴江  
【摘要】: 口腔金属修复体的传统制作方法由于加工周期长、易产生铸造缺陷,已经无法满足医患对其快速制造的要求; CAD/CAM技术虽然很大程度提高了修复体的制作效率,但只能进行简单冠、桥的制作。而激光快速成形技术的出现,使得口腔金属修复体的快速制作成为可能。因此,本研究的目的就是将激光快速成形(LRF)这一高新技术引入口腔修复领域,建立一种基于数字化模型和激光快速成形技术的全口义齿钛基托的新型加工方法。 本课题的研究方法和内容是:首先,应用两种三维测量系统对标准模型进行扫描、三维重建,比较两种扫描系统的精确度,确保数字化模型和在此基础上计算机辅助设计数字化基托的的精确程度;其次,确定LRF搭接率;采用正交设计的实验方法,对激光快速成形设备制作小尺寸、薄壁物体的工艺参数进行优化;通过对标准弧形板的快速成形,确定LRF加工曲面物体的最大弧度,以便在成形过程中对斜率较大处进行预处理,防止成形失败;然后,在无牙颌数字模型的基础上,计算机辅助设计数字化基托,导入LRF设备进行钛基托的激光快速成形,比较传统方法和LRF法制作钛基托的适合性;最后,临床随机选取两名上半口无牙颌患者,LRF方法制作上半口钛基托,在此基础上制作上半口义齿,试戴、随访,进行满意度调查。 研究结果如下: 1.分别应用LSH600激光扫描仪和新型3DSS-STD-II结构光扫描仪对下牙列模型进行了重建,重建的数字化模型进行精度对比实验,结果表明:激光扫描重建模型、结构光扫描重建模型与标准模型测量值之间无统计学差异(P0.05),新型3DSS-STD-II结构光扫描仪扫描重建后的模型精度更接近标准模型(P结构-标准≈0.822)。 2.设计了双道搭接率实验,确定了搭接率在30~35%的范围时,两道熔覆层表面平整且涂覆高度一致,高度约为2.06mm,宽度约为1.32mm(每层0.1mm高、涂覆20层)。 3.通过工艺参数正交优化实验,对LRF设备成形小尺寸、薄壁曲面物体进行了研究,确定了功率范围750~850W、送粉速度3.0~3.5g/min、扫描速度700~800mm/min时,双道搭接的单层熔覆层具有较好的激光快速成形性,单层熔覆高度和宽度分别约为88.53μm和1284.17μm.。激光器功率、CNC扫描速度和送粉速度在不同水平对单层熔覆层高度和宽度的影响具有显著的统计学差异(P0.05)。 4.设计了标准数字化弧形板,在上述参数确定的情况下,首次确定了LRF设备对曲面薄壁物体的最大成形弧度,其斜率极值为0.85。当薄壁曲面物体的曲面斜率值0.85时,激光快速成形过程能够稳定地进行。 5.应用3DSS-STD-II结构光扫描仪对标准上半口无牙颌模型进行了扫描,重建了上半口无牙颌模型。在此基础上,应用Surfacer和Geomagic软件,设计了无牙颌数字化钛基托,高度为43.1mm,基托组织部分厚度1.2mm,网状结构部分厚度0.7mm,基托组织面数据与数字无牙颌组织面的适合性误差平均约为0.021mm和-0.0196mm。 6.对钛基托进行合理剖分,应用LRF设备制作了标准模型的钛基托,成形后的钛基托高度为43.5mm,基托组织部分厚度1.5mm,网状结构部分厚度1.2mm。适合性对比结果表明,传统方法钛基托适合性误差平均值约为0.135mm,LRF法为0.334mm。 7.对两例上半口无牙颌患者,设计了数字化基托并进行了激光快速成形,制作了上半口义齿,进行了临床试戴、随访,满意度调查结果表明传统方法钛基托义齿戴牙一个月和三个月后,各方面满意度得分均有提高,平均为8~8.5分;而LRF法在戴牙一个月后,满意度得分与试戴时相比基本一致,三个月后有所提高,平均约为6.5~7.5分。与传统方法钛基托义齿相比,LRF法钛基托义齿满意度略低,特别是在固位功能和咀嚼功能方面。 结论:新型3DSS-STD-II结构光扫描仪重建的模型具有较高的精度;在一定的工艺参数范围内,LRF设备对小尺寸、薄壁曲面物体具有较好的成形性;首次成功应用LRF制作了钛基托,进行了临床试用,与传统方法相比,它能够大大缩短的制作周期,但仍需要进行适当的改进。综上,基于数字化模型和激光快速成形技术的钛基托制作是一种完全可行的新型方法,进一步研究其成形性能、加快高精度激光激光快速成形设备的研制将导致牙科金属修复体制备技术的革新。


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