快速原型技术在口腔医学中的应用

【摘 要】快速原型技术是一种新型成型技术,被用在加工各种机械零件中,由于其快速性、自动化以及可制造复杂实体等优点,在口腔医学领域上的作用越来越突出,本文将针对快速原型技术在口腔医学中的应用做简单的介绍.

【关 键 词】快速原型技术；口腔医学

快速原型技术是根据计算机上构造的三维模型,采用“分层制造、逐层增加”的加工原理,在短时间制造出实体零件、产品样品或磨具等,集中体现了计算机的辅助设计、数控、激光加工等多学科、多技术的综合应用.快速原型技术出现在20世纪80年代,发展迅速,一般用于机械制造,但随着医学的不断发展,在口腔医学上的应用由小荷初角逐渐展露光芒.

1快速原型技术

1.1快速原型技术的原理快速原型技术是采用离散/堆积成型的原理,根据不同的工艺要求采用三维CAD模型,按照一定厚度将模型进行分层,这样就三维数字模型就可以被转化成厚度很薄的二维平面模型.为了使之具有自动化,再将数据进行一定的处理,产生数控代码,在数控系统控制下以平面加工的方式连续加工出每个薄层,同时使之粘接而形成的.实际上就是基于“生长”或“添加”材料原理一层一层的离散叠加,从底到顶层完成零件的制作过程.

该技术方法是计算机辅助设计与制造技术、逆向工程技术、分层制作技术、材料去除成形、材料增加成型技术以及他们的集合的总称.

快速原型技术的工作原理可以用几个步骤概括,为切片、扫描、进给和后处理.

1.2快速原型技术的分类及特点快速原型技术的方法有很多种类,应用比较好的有立体光固化成型法（SLA）、分层实体制造法（LOM）、选择性激光烧结法（SLS）、熔融沉积成型（FDM）等.

立体光固化成型法（SLA）是通过计算机控制激光束,使液槽中的光敏树脂在激光的照射下能够快速的固化,形成了一层与截面相同的轮廓；接着工作台下降,当降到第二层切面,重复上述过程,就形成了第二层截面；不断重复以上过程就可完成整个的零件.这种方法获得的零件精度和表面质量都比较好.

分层实体制造法（LOM）由热压辊将薄型的材料加热联接,再通过CO2激光束裁成想要的层的形状.这种方法只能制作小模型,但其简单.

选择性激光烧结法（SLS）通过计算机控制,用激光扫描材料粉末,被扫描到的粉末就会融化,进而凝固在一起.该方法制作的零件精度高,强度也比较高.

这些方法都有其特有的优点及适用范围,作为快速原型技术其共性是：快速性,加工周期短,成本低,原料丰富,所用到的材料不限,可以制作各种形状的零件,包括复杂零件,集成化高,可自动化实现等.

这些优点使它不限于制造零件,还可以用在医学上,尤其在口腔医学领域,可以治疗颌骨的缺损等疾病.

2口腔医学中的快速原型技术

由于各种疾病的出现,以及地震、风暴等自然灾害的频频发生,人类的健康也正遭到了威胁,对器官的损失和缺失的治疗也变的严峻,随着各种技术的进步,有些传统的方法已经变得不适合社会的发展,寻找新方法成为各国面临的问题.

X射线的发现为人类提供了方便,可以通过观察体内的结构发现身体的问题,医生们凭借影像学可以对病人做出病情评估和制定相应的救治计划.但是以前的影像学只能得到二维平面图,缺乏立体感,对于一些疾病的判断和治疗也产生了一定的局限性.

通过快速原型技术并结合一些影像学如CT扫描,就可以构建三维立体实体模型,为器官损伤提供了可靠的诊断和治疗方法,降低了手术的风险,同时也减少了病人的痛苦.

近年来,快速原型技术在医学上的应用越来越广泛,在口腔医学领域也突出了其特有的优点.下面将针对一些口腔医学中的问题进行简单的介绍.

2.1口腔修复现在有很多人牙齿会出现问题,牙齿处理不好不仅影响美观,更重要的是影响我们的身体健康.利用快速原型技术可制作患者的牙冠、牙槽骨等的三维模型,再由模型设计、制作和安装义齿.

2.2口腔种植术颌骨的形态比较特殊,根据其功能的要求,颌骨面部骨性缺损的修复成为颌面外科历来的难题,而快速原型技术能够精确的制作解剖模型,这有利于颌骨缺损修复技术的发展.在颌骨缺损的治疗中,首先利用CT获取模型的三维数字模型,再利用逆向软件绘制出该数字模型,最后导入到快速成型设备中形成一个修复体.

2.3口腔矫正为了追求美观,很多人开始对牙齿、脸部进行整容或矫正,这又带动了一种技术的发展.白玉兴等人研发了一种无托槽隐形正畸矫正系统,它可以对数字化的三维牙颌骨模型进行测量,通过对数据的分析,可以得到合理的诊断结果,再将得到的数据输入到快速原型技术设备中,就可以制造的模型,再把最终的模型通过空气压缩磨机的处理就得到了一种透明的隐形矫正器.

2.4唇腭裂的修复现在许多刚出生的小孩会出现唇腭裂现象,传统的手术方法存在一些不可避免的问题,如：①通过影像学获得数据,医生凭借经验确定手术方案,这样的方式不够精确；②手术之后不能预测其效果.

通过快速原型技术,可以用逆向工程来解决这一问题.通过CT扫描或得断层数据图,根据图可以创建三维立体模型,最后,将得到的模型导入到虚拟现实软件,进行虚拟现场手术动画,这样得到的手术可以预测结果.

2.5制作口腔颌面赝复体先天性的耳廓全缺损的发病率也很高,仅次于唇腭裂.正是由于这些疾病的出现,也促使了医学的进步.焦婷等人运用CT以及快速原型技术成功的制作了义耳,这对于耳廓缺损有非常重要的利用价值.他们用多排螺旋CT扫描非缺陷侧耳部,获得完整的CT图像,再将其导入到软件中,将扫面获得的图像与缺损耳朵对应,获得相应的耳朵表面及组织形态.

3总结

综上所述,快速原型技术在口腔医学中显示了其独特的魅力,为口腔学的发展做了不少贡献,但是,目前该技术还存在一些问题,譬如,加工设备比较昂贵,一般的医疗机构还无法承受,而且目前的市民平均水平也无法接受.但相信通过努力这都不会再是问题,将来的医学发展前景会更好.