基于3D打印技术的假牙课件

基于3D打印技术的假牙龚顺李秀峰王艳双张金英薛成宬储昭志中国科学院电子学研究所传感技术联合国家重点实验室基于3D打印技术的假牙龚顺李秀峰王艳1主要目的了解3D打印技术的概念，及在生医方向的广阔应用前景；了解牙病常识，提高我们的卫生保健意识；初步掌握假牙的技术要点.主要目的了解3D打印技术的概念，及在生医方向的广阔应用前景；2主要内容3D打印技术及其在生医应用（龚顺）牙病与假牙概述（李秀锋）假牙市场前景（王艳双）传统工艺下假牙的技术要点解析（张金英）3D打印假牙的技术要点解析（薛成宬）总结比较及未来展望（储昭志）主要内容3D打印技术及其在生医应用（龚顺）31、3D打印技术及在生医应用报告人：龚顺中国科学院电子学研究所传感技术联合国家重点实验室基于3D打印技术的假牙1、3D打印技术及在生医应用报告人：龚顺基于3D打印技术的假4主要内容3D打印技术什么是3D打印技术3D打印基本原理3D打印技术分类3D打印技术在生物医学工程中

的应用主要内容3D打印技术5什么是3D打印技术3D打印技术是20世纪80年代后期开始逐渐兴起的一项新兴制造技术。它是指在计算机控制下，根据物体的计算机辅助设计(CAD)模型或计算机断层扫描(CT)等数据，通过材料的精确3D堆积，快速制造任意复杂形状3D物体的新型数字化成型技术。什么是3D打印技术3D打印技术是20世纪80年代后期开始逐渐6什么是3D打印技术让世界认识3D打印的一把枪什么是3D打印技术让世界认识3D打印的一把枪73D打印基本原理通过扫描或者设计得到三维模型计算机处理三维模型得到分层的二维切片数据3D打印机逐层打印3D打印基本原理通过扫描或者设计得到三维模型83D打印基本原理3D打印基本原理93D打印技术分类熔融沉积成型光固化立体印刷（光敏树脂）选择性激光烧结3D喷印（粘结剂）细胞打印（一般采用水凝胶基）3D打印技术分类熔融沉积成型103D打印技术的优缺点优点：

快速

自由定制缺点：

材料局限性

精度不高

3D打印技术的优缺点优点：

快速

自由定制113D打印技术在生医工程中的应用定制假肢小儿肌肉萎缩无法使用成人假肢，3D打印定制3D打印技术在生医工程中的应用定制假肢小儿肌肉萎缩无法使用成123D打印技术在生医工程中的应用制造器官模型供临床研究第一颗3D打印心脏3D打印技术在生医工程中的应用制造器官模型供临床研究第一颗3133D打印技术在生医工程中的应用整容Eric重获半张脸，恢复正常喝水能力。3D打印技术在生医工程中的应用整容Eric重获半张脸，恢复正142、牙病与假牙概述报告人：李秀锋中国科学院电子学研究所传感技术联合国家重点实验室基于3D打印技术的假牙2、牙病与假牙概述报告人：李秀锋基于3D打印技术的假牙15主要内容常见牙病及治疗方法牙周炎龋齿冠周炎假牙概述哪些情形应装假牙假牙种类不装假牙的危害装假牙的问题图片来源：.tw/itemphoto/MV-MHC-3330.gif主要内容常见牙病及治疗方法图片来源：http://www.e16蒙娜丽萨的微笑图片来源：/html/2011/star_0302/951.html蒙娜丽萨的微笑图片来源：http://www.tconvey17常见牙病及治疗方法牙周炎一般表现为牙龈红肿、牙齿疼痛、牙周出血、溢脓,严重者出现牙槽骨吸收、牙根外露、牙齿松动,最终往往导致牙齿脱落。常用灭滴灵、牙周宁、牙周康等药物治疗,治疗方法如牙周洁治、深部刮治、牙周手术等。图片来源：/zhiliao/buya/201007132735.html常见牙病及治疗方法牙周炎图片来源：http://www.kq18常见牙病及治疗方法龋齿俗称“虫牙”或“蛀牙”,是在以细菌为主的多种因素影响下,发生在牙体硬组织上的一种进行性、慢性、破坏性疾病多个牙面浅表的龋坏,采用磨除龋坏部分,用含氟、钙的药物涂布,使牙齿表面再钙化；破坏较大,可采用充填治疗，拔牙龋齿图片来源：/a4_76_98_19300001318378131244985093424_jpg.html常见牙病及治疗方法龋齿龋齿19常见牙病及治疗方法智齿冠周炎下颌第三磨牙阻生,覆盖牙冠的牙龈红肿。随着病情发展,可引起局部肿痛、张口困难、咽痛、颌下淋巴结肿大等。严重者可发热、头痛、全身不适清洗冠周盲袋内的食物残渣及分泌物。如局部已有脓肿形成,要及时切开脓肿引流,在肿痛处皮肤上敷用中药如意金黄散常见牙病及治疗方法智齿冠周炎20哪些情形装假牙有缺牙，维持牙齿的功能及恢复美观牙齿做过根管治疗后，没有活性，会变得较脆容易被咬裂，因此也需要做牙套保护剩下的牙齿蛀牙或缺损太大了，无法用填补的方法来修复哪些情形装假牙有缺牙，维持牙齿的功能及恢复美观21假牙的种类活动牙：是通过卡环和牙托来固位支持的假牙固定牙：是通过将两侧相邻天然牙磨小后，做3个牙冠相连接的桥体形式来恢复缺牙间隙的假牙种植牙：是通过手术植入人工牙根来作为支持的假牙图片来源：/yachi/huli/6409.html活动牙固定牙活动牙假牙的种类活动牙：是通过卡环和牙托来固位支持的假牙图片来源：22不装假牙的危害咀嚼功能减退口腔组织发生改变，影响到全口的牙齿排列引发牙周组织病变，缺牙时间长，相邻牙向缺牙处倾斜，对颌牙伸长造成食物嵌塞，继而发生牙周病，长此以往会导致对颌牙的废用拔除前牙的缺失往往影响美观和发音

齿音（知、吃、诗等）

唇齿音（分、飞、放等）

舌齿音（德、特、难等）牙缺失还会引起颞颌关节的病变，

严重者出现张口受限、关节疼痛、

关节弹响等问题图片来源：/zhongzhiya/201

/zhongzhiya/2013081068663.shtml不装假牙的危害咀嚼功能减退图片来源：http://kouqi23装假牙的问题活动假牙

由于支托、卡环等因设计或制作的不合理等原因可分别造成基牙疼痛损伤，牙音或软组织的损伤、影响发音、颞颌关节紊乱以及其他牙的丧失固定假牙由于牙套边缘不密贴，外形不一致有悬突，边缘抛光不够或过长，与邻牙接触不好，磨牙操作不当，磨牙过多或过少，假牙咬合过高以及设计不合理等各种原因可造成基牙继发龋、牙周炎、基牙松动、牙齿移位、扭转、松动、脱落等种植假牙缝合过紧或过松，加上种植牙的清洁工作不到位诱发感染，操作不当，引发粘膜或皮下出血装假牙的问题活动假牙243、假牙市场应用前景报告人：王艳双中国科学院电子学研究所传感技术联合国家重点实验室基于3D打印技术的假牙3、假牙市场应用前景报告人：王艳双基于3D打印技术的假牙25主要内容1.国际市场a：人口老化现况及展望

b：全球假牙出口金额2.国内市场

a：中国每百万人牙医数量b：全国

老年人龋齿率、缺齿率

c

：牙科设备的进口

d：假牙费用主要内容1.国际市场26人口老化现况及展望国家60岁以上人口比率%国家65岁以上人口比率%日本31日本23.2意大利27德国20.7德国26意大利20.2芬兰25希腊18.9瑞典25瑞典18.5保加利亚25葡萄牙17.9希腊25保加利亚17.7葡萄牙24奥地利17.6比利时24芬兰17.5此外，据联合国资料显示，全球老年人口(60岁以上)占总人口比率，将由1950年的8%、2011年的11%，上升至2050年的22%，其中80岁以上超高龄人口上升更快。另预估2045年，全球老年人口将首次超越儿童(15岁以下)人口。2011年全球人口老龄化最严重的10个国家资料来源：联合国国际人口老化现况及展望国家60岁以上人口比率%国家65岁以上27人口老化现况及展望国家2011至2050年老年人口比率增加百分点2050年老年人口比率(%)阿拉伯联合酋长国3536巴林2932伊朗2633阿曼2529新加坡2338韩国2339越南2231古巴2239中国大陆2134千里达及托巴哥2132

2011至2050年老年人口比率增长变化数据来源：联合国依联合国及OECD相关研究报告显示，近年来，多数国家由于国民预期寿命延长、妇女生育率降低，以及第二次世界大战后婴儿潮世代陆续届临退休，人口老化现象日益普遍；由于医药发达，以及妇女生育率可能持续下降，未来人口结构老化现象难以逆转。伴随着世界各地老龄化程度的加剧，假牙市场则迎来了新的发展机遇，全球市场对假牙的需求将进一步提升。

国际人口老化现况及展望国家2011至2050年老年人口比率增加百28全球假牙出口金额2005-2013年全球假牙出口金额及增速（亿美元，%）资料来源：智研数据研究中心整理国际全球假牙出口金额2005-2013年全球假牙出口金额及增速（29中国每百万人牙医数量国内资料来源：国家统计局、Straumann、智研数据中心整理

国外发达国家相比，中国的口腔市场尚处于发展的初级阶段，和印度基本处于同一水平线。每百万人牙医数量来看，中国只有100名左右，远低于欧美发达或中等发达国家500-1000名的水平，显示中国牙科市场目前仍然很不发达；同为发展中国家的巴西每百万人的牙医配备数量为870名，印度为33名，但中国的人口平均年龄已经超过35岁，高于巴西和印度。中国每百万人牙医数量国内资料来源：国家统计局、Strauma30全国

老年人龋齿率、缺齿率国内全国口腔调查情况显示，我国35岁-44岁年龄段人群的龋齿率为88.1%，其中只有8.4%得到了治疗，57.6%缺；65-74岁老年人的龋齿率更高，达到了98.4%，其中只有1.9%得到了治疗。而有统计显示，我国牙颌畸形的发病率在30-50%，长沙的一项统计显示18岁以上就诊成人牙颌畸形发病率达到73%，但是正规治疗率只有15.4%。这说明中国的牙科治疗的意识仍不普及，有很大的市场潜力尚未被发掘；而且随着老龄化趋势的继续，这一潜力也会随之增大。资料来源：第三次全国口腔健康普查全国老年人龋齿率、缺齿率国内全国口腔调查情况显示，我国3531牙科设备的进口国内牙齿固定件进口金额数据牙科X射线设备进口增长迅速资料来源：国家海关

从一些牙科设备的进口数据来看，牙科用X射线设备进口金额近三年的复合增长率接近60%，牙齿固定件的进口金额的复合增长率也达到50%以上；假牙的进口数量在15%左右，牙椅的进口数量则相对稳定。前两类设备的快速增长可能在一定程度上反映了正畸、种植以及其他一些中高端牙科诊疗需求的快速上涨。牙科设备的进口国内牙齿固定件进口金额数据牙科X射线设备进口增32假牙费用国内烤瓷牙种类不同价格也不同。烤瓷牙种类分为贵金属烤瓷牙、半贵金属烤瓷牙、非金属烤瓷牙、全瓷牙烤瓷牙种类是决定价格的主要原因，烤瓷牙的材料不同在加工工艺上也会有区别，因此瓷牙价格也会有所不同。种植牙烤瓷牙假牙费用国内烤瓷牙种类不同价格也不同。烤瓷牙种类分为贵金属烤33假牙费用国内假牙费用国内34假牙费用国内假牙费用国内354、传统工艺下假牙的技术要点解析报告人：张金英中国科学院电子学研究所传感技术联合国家重点实验室基于3D打印技术的假牙4、传统工艺下假牙的技术要点解析报告人：张金英基于3D打印技36传统工艺下假牙的技术要点解析1.技术方面2.材料方面3.设备方面传统工艺下假牙的技术要点解析1.技术方面37一、假牙分类假牙局部假牙全口假牙假牙活动假牙固定假牙一、假牙分类假牙局部假牙全口假牙假牙活动假牙固定假牙二、补牙方法嵌体、填料核冠、桩冠种植体牙冠固定桥CAD-CAM修复体二、补牙方法嵌体、填料技术发展1.种植体固位的覆盖义齿2.弹性义齿（隐形义齿）联合铸造金属支架3.超塑成形技术制作假牙4.应用Propeller技术5.CAD/CAM加工义齿技术对经历磨合期后的假牙进行三维模型重建6.正畸矫正、瓷贴面7.陶瓷为植入学提供了两个着手的方法：一个是创制一种有孔材料；另一个是在骨与陶瓷之间创制一种化学键。陶瓷材料的钙磷比例可类同骨质,以便有利于骨和陶瓷之间的结合。8.“一次置入式”瓷料补牙新技术9.“第三牙齿”不输天然牙技术发展1.种植体固位的覆盖义齿40三、义齿材料材料选择考虑因素：生物学条件：具备人体相容性、无异物反应、无变态反应、无致癌性、无抗原性、无毒。力学条件:高强度、高比强度;弹性模量接近骨,能促进材料与人体之间界面的牢固结合;良好的韧性;不发生疲劳现象;高的耐磨耗性。化学条件:良好的耐蚀性、耐腐蚀疲劳、耐磨耗腐蚀疲劳、不产生有害重金属离子的溶出物。其他条件:非磁性、加工性能及功能材料特性。及舒适度，发音能力，咀嚼能力，患者满意度等三、义齿材料材料选择考虑因素：生物学条件：具备人体相容性、无41三、假牙材料雕刻的骨或象牙（异体牙移植），金属和宝石，陶瓷，玻璃碳，聚（甲基丙烯酸甲酯），密胺树脂等1.牙种植体按其材料不同，大体上可分为5种类型①金属与合金材料类②陶瓷材料类③碳素材料类④高分子材料类⑤复合材料类2.透明的塑料“隐形”牙箍、牙齿美容液（合成树脂，白而自然，除去表膜时，去除污垢）目前，常用的种植体材料主要是钛，涂层也以钛或钛合金为基料。另外，氧化锆，添加10%ZrO2纳米粉的纳米复合陶瓷应用潜力无穷三、假牙材料雕刻的骨或象牙（异体牙移植），金属和宝石，陶瓷，假牙材料其中填充材料主要：银汞合金、复合树脂、玻璃离子、复合体新型补牙材料：①纳米陶瓷材料②人造牙釉（钙和磷酸盐）：它在填补进人牙齿之后,会从自身内部释放出矿物质进人牙齿当中,促进牙齿生成新的珐琅质,有效地修补人们牙齿中钙、磷等重要矿物质流失而出现的龋齿,防止龋齿继续发生。③“第三牙齿”：先大量培养患者智齿附近的牙齿干细胞,然后制成齿胚,在牙的模型里培育成牙齿,最后植人拔牙后留下的牙床空穴。“第三牙齿”和天然牙一样可向大脑传递信息填充材料玻璃离子一般树脂光固树脂成功率94.0%80%92.0%假牙材料其中填充材料主要：银汞合金、复合树脂、玻璃离子、复合四、牙科设备牙科治疗椅种牙机光固化机四、牙科设备牙科治疗椅种牙机光固化机44牙科设备牙科设备455、3D打印假牙的技术要点解析

报告人：薛成宬中国科学院电子学研究所传感技术联合国家重点实验室基于3D打印技术的假牙5、3D打印假牙的技术要点解析

报告人：薛成宬基于3D打印技46整体思路3D技术打印假牙全过程：（视频）整体思路3D技术打印假牙全过程：47整体思路整体思路48技术要点——扫描

技术要点——扫描

49技术要点——扫描CBCT原理放射较低剂量的锥形束X线围绕投照体做环形投照。操作方法患者可取坐位或站位，头部放正且中线与CBCT中线保持一致，两眼平视前方，拍摄过程中保持不动，CBCT只需旋转360度即可获取重建所需的全部原始数据。技术要点——扫描CBCT50技术要点——扫描

技术要点——扫描

51技术要点——扫描

技术要点——扫描

52技术要点——重建（一）信息传递与CAD建模（1）旧方法间接方式（位图等）提取CT中有用信息用AutoCAD软件转换为矢量图格式将信息按照CT扫描时排序，在断层间赋予高度方向的数值，得到三维图形技术要点——重建（一）信息传递与CAD建模（1）旧方法间接方53技术要点——重建（一）信息传递与CAD建模（2）CBCT(a)有自己的接口和工作站(b)可以直接将CT图像信息传输至工作站进行计算机辅助设计和制造(c)CBCT的三维断层图像可以清晰地显示各个层面的解剖结构和邻近关系(d)通过一些专用软件(如Vinplant)可以对选定区域进行任意方向的重建及三维方向上的数据测量[14-16]CBCT的三维断层图像图片来源:技术要点——重建（一）信息传递与CAD建模（2）CBCT(a54技术要点——重建（二）设计与重建(2)设计、制定种植方案需做到：

(a)假牙形状优化仿真设计[55](b)精确定位种植体植入位置、方向和深度(1)设计、制定种植方案需要考虑的因素：

(a)缺失牙的位置

(b)缺牙部位牙槽骨的骨量(c)种植区域空间大小(d)与邻近组织的关系技术要点——重建（二）设计与重建(2)设计、制定种植方案需做55技术要点——材料（一）全瓷牙特点：没有金属内冠，美观效果很好强度相对于烤瓷和金属材料稍

差，一般只能用于做前牙图片来源：/i?tn氧化锆全瓷牙生物相容性好，优于各种金属合金，包括黄金。二氧化锆对牙龈无刺激

、无过敏反应，很适合应用于口腔，避免了金属在口腔内产生的过敏、刺激、腐蚀等不良反应具有与真牙相匹配的透光性，其色泽自然技术要点——材料（一）全瓷牙特点：没有金属内冠，美观效果很56技术要点——材料（二）金属烤瓷牙图片来源

贵金属烤瓷牙特点：强度大，耐腐蚀性强、生物相容性较好但价格昂贵图片来源钴铬合金烤瓷牙特点：生物相容性、硬度高，良好的耐酸腐蚀性

技术要点——材料（二）金属烤瓷牙图片来源baike.soso57技术要点——材料（二）金属烤瓷牙镍铬合金烤瓷牙特点：易导热，价格便宜耐腐蚀性稍差，可能会造成金属离子游离纯钛烤瓷牙特点：较其他金属合金薄、轻

很好的耐酸腐蚀性价格较高技术要点——材料（二）金属烤瓷牙镍铬合金烤瓷牙特点：易导热，58技术要点——材料（二）金属烤瓷牙图片来源：钛合金烤瓷牙耐腐蚀性很强不会容易变黑，可避免牙龈出血和黑色牙龈现象的发生生物相容性好强度高，色泽好，耐磨损但钛合金烤瓷牙主要成分仍为镍和铬，所以对于金属“镍”过敏者请避免选择。也会出现金属游离，牙龈染色问题技术要点——材料（二）金属烤瓷牙图片来源：baike.sos59技术要点——材料（三）非金属烤瓷牙图片来源：非金属烤瓷牙特点：复合树脂烤瓷牙，它价格较低

，修复能力一般

，与瓷的结合度不高，容易脱落或出现崩瓷等现象技术要点——材料（三）非金属烤瓷牙图片来源：www.ybs160技术要点——3D打印机3D打印制作义齿的方法中，最常用的是3D金属打印机EOS生产的激光选区熔化金属打印机(SLM)设备EOSINGM270

EOSINGM270金属打印机实物图技术要点——3D打印机3D打印制作义齿的方法中，最常用的是61技术要点——3D打印机金属打印机原理图及流程SLM由光路单元、机械单元、控制单元、工艺软件和保护气密封单元几个部分组成。流程：铺粉装置先把金属粉末平推到成型缸的基板上，激光束按当前层的填充轮廓线选区熔化基板上的粉末，加工出当前层，然后成型缸下降一个层厚的距离，粉料缸上升一定厚度的距离，铺粉装置再在已加工好的当前层上铺好金属粉末。设备调入下一层轮廓的数据进行加工，如此层层加工，直到整个零件加工完毕。技术要点——3D打印机金属打印机原理图及流程SLM由光路单62技术要点——3D打印机金属打印机牙冠样品M270制造的金属牙冠技术要点——3D打印机金属打印机牙冠样品M270制造636、总结比较及未来展望报告人：储昭志中国科学院电子学研究所传感技术联合国家重点实验室基于3D打印技术的假牙6、总结比较及未来展望报告人：储昭志基于3D打印技术的假牙64Part.6总结比较及未来展望优势对患者：时间周期成本比较GeorgeChu2项目传统技术3D打印技术时间耗时约半年，多次手术最快只需3、4小时成本费用1.2万至2万元总费用降到约5000元Part.6总结比较及未来展望优势GeorgeChu65Part.6总结比较及未来展望优势对患者：时间周期成本比较对从业者：技术要求GeorgeChu3项目传统技术3D打印技术技术要求职业技能要求高，手术过程精密细致培训简单且快，植入过程硬件要求低Part.6