口腔医疗器件智能制造实验室

实验室简介

中德智能制造学院与大族激光科技产业集团股份有限公司2018年3月联合成立了中德数字化口腔联合实验室(大族激光创新大厦与深圳技术大学石井实训基地都设实验室,实验室总占地面积超700平方)。本联合实验室以建设“数字化口腔精准诊疗与智能制造技术公共服务平台”为核心,力争建成环境、设备和能力水平一流的,集数字化口腔医疗的精准设计、智能制造技术研究、工程化开发、临床验证、标准研究、人才培养、国际交流和技术服务推广等多功能于一体的研究与开放性的医疗设计和制造服务平台。本实验室将成为推动数字化口腔精准诊疗技术和智能制造研发成果产业化的中间纽带与桥梁,能够推进口腔医疗向数字化、精准化、智能化发展。


    

本实验室的主要任务是对“口腔精准诊疗设计和智能制造”综合试验与研发,对“口腔个性化医疗器件快速精准制造”的共性技术攻关,从数字化口腔临床医疗实际需求出发,采用最新科学与工程制造技术手段,以“精细、准确、高效、自动”为研发目标的口腔数字化临床诊疗支持技术与智能制造设备,进而提高临床医疗质量和水平,提高医疗效率,满足日益增加的社会口腔医疗诊疗需求。本实验室研究建设的内容包括口腔三维多源数据采集、计算机辅助诊断及设计、口腔数字化制造(义齿、隐形矫正器等)、导航及手术辅助器材(种植手术导板)的设计与3D智能制造、口腔医疗技术和智能制造评价与验证等。可以为各医疗机构口腔科及口腔诊所,提供数字化义齿设计及快速精准种植导板设计制作服务。

1)修复学:高精度的加工机床数字化智能制造全瓷义齿;

2)正畸学:3D智能制造技术制作运动或美白牙套;

3)种植学:3D打印技术在口腔种植手术中导航及辅助器件制作中应用。

目前该实验室研发设计的高精度口腔修复物、隐形矫正器、手术种植导板等已在试点机构进行应用和推广。核心技术为逐步开发和推广全数字化口腔医疗服务(数字化临床诊疗-数字化数据分析与优化-数字化治疗方案设计-数字化产品设计-数字化产品制造),进一步推动数字化产品结合临床需求的应用。逐步让我们的智能制造与医疗数字化设计结合的优势体现到产品优势和服务优势中。正畸产品(隐形矫正器)、高精度激光快速成形增材加工的修复瓷牙(烤瓷牙、铸瓷牙、玻璃陶瓷牙,贴面等)的加工技术细节优化和产品将进一步获得验证。

以下是目前本联合实验室能够完成的几类口腔数字化产品:

1. 牙模

口内扫描技术+牙模打印完美替代传统硅胶托盘取模,这一技术组合的出现,使得传统硅胶托盘取模造成的诸多问题得到完美解决。传统硅胶托盘取模会在取模过程中使用扩口器,患者会非常痛苦,医生在制作硅胶托盘时也非常容易造成取模位置误差,影响牙冠的制作和后期牙冠在患者口内的就位。传统硅胶托盘取模在复制口腔临床模型时容易造成取模不清晰、产生气泡、工厂灌模容易损坏石膏模型等缺陷。同时托盘寄送耗费时间,增加物流成本。利用这一组合,医生使用口内扫描仪,直接在诊所完成数据采集,通过网络发送数据到工厂,然后由工厂直接通过 激光精密增材成形加工技术制作牙模以完成后段工序,有效地保证了制作的精度和质量,同时也大幅缩短了修复体的生产周期。

2. 冠桥及支架

传统冠桥及支架的主要制作流程为:制作蜡型->包埋铸造->车金->烤瓷,决定冠桥质量的关键步骤在蜡型制作环节,传统的蜡型制作方法是采用手工将蜡层层堆积形成缺失牙的大致形态,然后根据邻牙及对牙接触点的位置和咬合状态,用蜡刀进行形态调整,最后用蜡刀将蜡牙表面修整光滑。在这一环节中,完全依赖技工的手法,其技术水平高低及经验决定了修复体的贴合质量

采用口内扫描技术+直接金属3D打印加工技术可以使得冠桥和支架的制作质量完全摆脱人为因素影响,大大提高了修复体的制作精度及制作效率。采用数字化技术直接使用扫描得到的数据模型,通过模块化智能化程度很高的设计软件完成数字化冠桥及支架模型的设计,然后导出设计模型直接用金属激光精密增材成形加工工艺完成修复体的加工。最后交付后段工序进行车金烤瓷。这一技术组合完全采用了数字化的工作模式,在设计段就可以实时、直观、有效地修改和模拟修复后的效果,激光精密增材成形加工技术则将数据精确还原,从而使修复体的精度和质量得到了有效的保证,节约了大量的人力及时间成本。

3. 种植手术导板

在传统种植牙中,没有有效仪器设备的辅助,单纯依靠医生的感觉经验以人工目测的方式确定人工牙根的位置,以“盲种”的方式进行种植牙加大了手术的风险。通过三维模型重建设计及激光精密增材成形加工技术制作种植导板引导医生进行种植体手术,实现种植手术可视化、精准化的全面升级,为医生的手术保驾护航。

可视化主要体现在导板制作初期通过 CBCT 数据对患者牙槽骨、神经、颌面形态进行诊断规划,设计最佳力学中指点,选择合适的植入体、植入角度、植入深度等,可以 让医生在术前拟定可靠的手术方案,并在手术中避开重要的神经和血管,大大提升手术的安全性。精准化是依托3D打印加工技术高精度制造,制作出辅助手术的种植导板。在种植导板的辅助下,引导医生完成整个手术过程。

种植导板由定位套筒与固位板组成,套筒的位置和角度记录了术前电脑设计软件所测量和设计的种植体的位置、角度与深度信息。植入种植体的位置、角度、深通过导板可以准确将设计方案转移到手术中,大大提高种植牙的成功率。

4. 隐形矫正器

隐形无托槽矫正没有传统矫治过程中的钢丝和托槽,不影响美观等突出优点而广受美齿者青睐。这种隐形矫正技术继承了传统的牙颌畸形,是计算机辅助三维诊断、个性化设计及数字化成型技术的完美结合。隐形正畸以崭新的 3D 立体电脑技术,量身定制一系列近乎无法察觉的隐形矫治器来渐进地完成整个矫正疗程。

医生使用正畸软件拟定正畸方案,并由软件模拟生成患者从初始状态到矫正完成整个过程中所经历的关键步骤,将矫治模型依次制造出来,并通过覆膜工艺压制透明矫正膜片,得到透明矫治器。患者遵医嘱按照矫治方案的不同阶段佩戴指定的矫治器,即可完成渐进式的正畸治疗。患者在无形、无痛、便捷、舒适中完成了整个矫治过程,达到预期的矫治效果。隐形矫治器由安全的弹性透明高分子材料制成,使矫治过程几乎在旁人无察觉中完成,不影响日常生活和社交。同时,没有了粘结托槽、调整弓丝的繁琐,临床操作大大简,整个矫治过程省时又省力。

5. 美白瓷贴面

贴面是牙齿美白修复的一种技术,牙齿贴面修复就是在变色或缺损的牙表面粘贴一层近似正常牙色的材料,用以美白或修复。这项技术已被口腔医学广泛运用,颇受消费者喜爱。瓷贴面是应用粘结材料将薄层人工瓷修复体固定在患牙唇面以遮盖影响美观的缺损变色等缺陷的一种修复方法。其作为一种保存性修复治疗手段,近年来广泛用于临床,尤其适于对年轻恒牙、髓腔较大的前牙进行牙齿美容修复。瓷贴面具有颜色美观、备牙量少、抗液体吸收、生物相容性好、抗磨损、牙周保健及粘结牢固可靠等优点。医生将病牙表面磨去 0.3mm 左右,通过数字化取模,将牙齿模型导入设计软件,在软件中模拟生成修复好的贴面形态,然后将模型输入打印机打印生产树脂模型,最后通过铸瓷工艺生成牙齿瓷贴面,医生将修磨好的薄层瓷贴面通过粘接的方式覆盖在备好的牙齿表面以完成病牙的修复,达到恢复牙体组正常形态或改善牙齿色泽的目的。

对接课程:

  1. 本科生项目课

  2. 研究生课 -(《口腔数字化设计与智能制造》)

开展实验项目:

  1. 高精度纳米陶瓷DLP3D打印系统的研发-校企合作项目

  2. 口腔纳米陶瓷修复物的快速精密成型加工研究-广东省项目(已立项)

  3. 牙科用玻璃陶瓷超快激光加工方法研究-深圳大学研究生创新项目(胡培鑫)(已立项)

  4. 用于牙科修复物的超快激光精密铣磨设备开发 (申请中,研发中)

仪器设备和学生使用设备情况

1. 牙科3D打印系统 - 研究生姚路的科研中、本科生项目课(美白牙套设计、正畸设计、种植导板设计)

2. 牙科4轴铣磨机床系统 - 研究生胡培鑫的科研课题中(实验对照)

3. 口扫、仓扫系统、打磨抛光系统 - 本科生项目课(美白牙套设计、正畸设计、种植导板设计)

4. 熔解炉、烤瓷炉系列-研究生姚路、胡培鑫研究中

创新性活动

  1. 用于牙科修复物的超快激光精密铣磨设备开发 - 新设备开发 (何正娣、聂子林)

  2. 牙科用玻璃陶瓷超快激光加工方法研究 - 新工艺开发 (胡培鑫、何正娣)

  3. 高精度纳米陶瓷DLP3D打印系统的研发 - 新制作工艺开发 (姚路、 聂子林)

  4. 正畸矫治膜片及矫正器的开发 - 新工艺开发 (已申请专利, 聂子林)

2018年高交会 - 3D打印技术牙科制造应用 (何正娣、聂子林、胡培鑫)

 



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