计算机辅助设计及制作技术在全口义齿设计制作中应用

2015-02-19李岩峰郝文君韩卫丽胡品张颖郭晓倩曹静张月解放军总医院第一附属医院北京0008解放军医学院丰台区社区卫生服务中心辽宁医学院解放军总医院第一附属医院宁夏医科大学总医院

山东医药 2015年35期

李岩峰，郝文君，韩卫丽，胡品，张颖，郭晓倩，曹静，张月(解放军总医院第一附属医院，北京0008;解放军医学院;丰台区社区卫生服务中心; 辽宁医学院解放军总医院第一附属医院;宁夏医科大学总医院)

李岩峰1，郝文君2，韩卫丽3，胡品1，张颖4，郭晓倩5，曹静1，张月1
(1解放军总医院第一附属医院，北京100048;2解放军医学院;3丰台区社区卫生服务中心; 4辽宁医学院解放军总医院第一附属医院;5宁夏医科大学总医院)

摘要:目的观察计算机辅助设计和计算机辅助制作(CAD/CAM)技术在全口义齿设计、制作中应用效果。方法将之前通过扫描上下颌及托获得的三维数据分别凭借3 Shapedental System 2013和WIELAND ZENOTEC T1完成全口义齿的CAD和CAM。结果按照上述步骤，并在各先进软件、设备、材料的支持以及患者的配合下，最终获得了个性化CAD/CAM全口义齿。结论CAD/CAM技术在全口义齿设计、制作中有良好的应用效果。

关键词:全口义齿;计算机辅助设计;计算机辅助制作

上世纪80年代始，计算机辅助设计和计算机辅助制作(CAD/CAM)技术广泛应用于口腔医学领域，尤其是口腔固定修复和种植领域，近年用于可摘局部义齿方面也逐渐增多，但关于CAD/CAM技术在全口义齿方面的应用报道极

少。目前，全口义齿CAD研究多复制原有旧义齿或基于某种工业软件探索全口义齿CAD技术路线，成熟商用全口义齿专业CAD软件或模块相对缺乏。全口义齿CAM采用的方法也多样，但大多无法摆脱材料所限。本研究将CAD/CAM技术应用于全口义齿设计、制作中，取得了良好效果。现报告如下。

1　材料与方法

1.1材料计算机软硬件CAD电脑:处理器Intel Core 2 i7，CPU 2.67 GHz，内存RAM 4 G，显存512mB，win7 64位操作系统; CAD软件: 3 Shapedental System 2013CAM电脑，DELL Precision T1600，处理器i3，内存8 G，操作系统windows7; CAM软件: WIELAND V2.0.049。数控切削仪器: WIELAND ZENOTEC T1(威兰德公司，德国)，精确度为10 μm。丙烯酸复合树脂盘:直径98mm、厚25mm的树脂盘2块，直径98mm、厚16mm的树脂盘1块(威兰德公司，德国)。

1.2全口义齿设计、制作方法在数字化三维数据上进行全口义齿CAD:确定平面(根据右侧磨牙区点、正中接触点、左侧磨牙区点3点确定);确定特征点(上、下颌牙弓的中心点及两侧尖牙区、两侧上颌结节、两侧磨牙后垫);确定上下颌基托的边缘线;全口义齿排牙(从矢状、水平、冠状面三维移动牙齿);基托细节设计(缓冲区及后堤区的处理);虚拟架调节咬合关系;修改基托的磨光面和牙龈;完成全口义齿的设计。完成设计后，数据传入CAM电脑，设置连接体;利用数控切削仪切削树脂盘，分别获得全口义齿的基托和牙列，打磨抛光，将二者拼插粘结，最终获得个性化的CAD/CAM全口义齿。

2　结果

2.2全口义齿CAM结果完成设计后，数据传入装有WIELAND V2.0.049软件的CAM电脑，设置连接体。利用WIELAND ZENOTEC T1数控切削仪切削树脂盘(图1)，上下基托使用2块厚树脂盘，上下牙列使用1块薄树脂盘，该过程大约需要15 h。通过切削分别获得全口义齿的基托和牙列，将二者打磨抛光。将基托和牙列进行拼插粘接，最终形成上、下颌CAD/CAM全口义齿(图2)。

图1　数控切削仪切削上下颌牙列

图2　最终完成的上颌义齿和下颌义齿

3　讨论

日本学者Maeda等［1］1994年使用立体印刷技术复制出“仿全口义齿”，全口义齿进入CAD/CAM时代; 1997年Kawahata等［2］使用数控加工设备加工全口义齿蜡型，进行复制全口义齿的研究;国内华先明等［3］2001年将CAD技术用于排列人工牙;吕培军等［4～7］编制全口义齿排牙程序，驱动机器手排列人工牙。孙玉春等［8］编制用于全口义齿的设计程序，利用快速成型技术(RP)完成全口义齿装胶前阴模的设计和加工，通过手工将人工牙插入装胶前阴模中，再利用传统方法进行包埋、充胶、抛光，完成制作。目前，全口义齿CAD研究多复制原有旧义齿或基于某种工业软件探索全口义齿CAD技术路线，成熟商用全口义齿专业CAD软件或模块缺乏。全口义齿CAM采用的方法也多样，但大多无法摆脱材料

所限，均分为基托和牙列两部分。

本研究使用3 Shapedental System 2013软件进行全口义齿CAD，设计步骤可分为3大部分，即模型分析(确定平面、特征点、上下颌基托边缘线)、全口义齿设计(排牙和设计基托)、利用雕刻工具精细修整全口义齿。相较于2012版新版软件对许多问题做了很大改善，但也发现了其不足，本软件对后堤区还不具备精确降低模型高度和范围的功能，后堤区的处理只能利用传统的方法在石膏模型上制作，通过扫描将后堤区反映在全口义齿的三维数据中。因为这些只是软件的新功能，难免存在不足之处，我们已将实验过程中发现的软件问题反馈至软件设计者处，以完善全口义齿CAD软件。

口腔修复领域的CAM技术按其成形方法不同分为去除式和增量式两大类，即传统所说的减法和加法两种加工方式。去除式是目前应用最多最为成熟的方法，该方法多用于固定义齿修复，其主要技术是数控切削技术。2011年日本学者Kanazawa等［9］应用去除法制作了全口义齿的基托，但牙齿使用的是标准成品人工牙。增量式加工方法又以RP为代表。日本学者Maeda等［1］、Kanazawa等［9］及国内学者吴江等［10］均尝试将RP应用于全口义齿，但综合其研究结果，发现增量法用于全口义齿的CAM仍有一定局限性，因此本实验采用去除法。

全口义齿CAD完成后经过CAM软件处理得到了所需加工材料的尺寸、加工时间等参数，由于目前尚无可用于全口义齿的分别制作基托和牙列的复合多层次树脂，因此我们只能将基托和牙列分别切削，再粘结为一体。上下基托各用一块25mm厚的树脂块，上下颌牙列共用一块16mm厚的树脂块。牙列树脂块的颜色选择常用的A3色，基托树脂块我们希望能够使用牙龈色的，但受材料限制未能找到此颜色，我们拟通过后期染色的方法解决。另外，我们选择的WIELAND ZENOTEC T1是一种5轴联动切削仪器，优势明显，使用简单快捷，减少了人力劳动。

基托和牙列的固位最终通过“拼插”粘结固位以及牙列和基托之间的机械固位。牙列的龈端是浅凸起状，基托的牙槽嵴顶是与牙齿龈端相对应的浅凹状圆盘，但是在基托和牙列的对位过程中，发现两者不能直接完全就位，部分牙齿和基托之间存在缝隙，我们考虑有以下两方面因素:一是存在倒凹;二是切削树脂盘时切削仪器的误差。我们通过磨除倒凹区，将基托和牙位对位后用树脂进行粘结，使用与树脂盘同色的树脂填补缝隙。至于最初的设计数据和最终全口义齿成品之间的偏差，需要对全口义齿成品进行三维激光扫描，并和原始的CAD设计数据重叠，才能得出结论，这也是我们下一步的研究内容。

参考文献:

［1］Maeda Y，Minouram，Tsutsumi S，et al.A CAD/CAM system for removabledenture.PartⅠ: fabrication of completedentures［J］.Int J Prosthodont，1994，7(1): 17-21.

［2］Kawahata N，Ono H，Nishi Y，et al.Trial ofduplication procedure for completedentures by CAD/CAM［J］.J Oral Rehabil，1997，24(7):540-548.

［3］华先明，程祥荣.全口义齿计算机辅助设计系统的研制与应用［J］.华西口腔医学杂志，2001，19(4): 235-236.

［4］吕培军，李国珍，谭京.计算机辅助设计总义齿排牙方案及可调式排牙器的研究［J］.现代口腔医学杂志，1988，(3): 134-136.

［5］吕培军，李国珍.用数学构成法对牙弓、颌弓几何形态的研究［J］.中华口腔医学杂志，1989，24(2): 75-77.

［6］吕培军，李国珍.计算机辅助设计在全口义齿排牙的应用［J］.中华口腔医学杂志，1992，27(3): 134-136.

［7］吕培军，王勇，李国珍，等.机器人辅助全口义齿排牙系统的初步研究［J］.中华口腔医学杂志，2001，36(2): 139-142.

［8］孙玉春，吕培军.计算机辅助设计与快速成形技术辅助制作全口义齿的探讨［J］.中华口腔医学杂志，2007，42(6): 324-329.

［9］Kanazawam，Inokoshim，Minakuchi S，et al.Trial of a CAD/ CAM system for fabricating completedentures［J］.Dentmater J，2011，30(1): 93-96.

［10］吴江，高勃，谭华，等.激光快速成形技术制造全口义齿钛基托［J］.中国激光，2006，33(8): 1139-1142.

收稿日期:( 2015-04-16)

通信作者:李岩峰

基金项目:解放军总医院临床扶植基金(2014FC-SXYY-1003);首都卫生发展科研专项(首发2014-4-5022)。