計算機輔助設計及制作技術在全口義齒設計制作中應用

李巖峰，郝文君，韓衛麗，胡品，張穎，郭曉倩，曹靜，張月(解放軍總醫院第一附屬醫院，北京0008;解放軍醫學院;豐臺區社區衛生服務中心; 遼寧醫學院解放軍總醫院第一附屬醫院;寧夏醫科大學總醫院)

計算機輔助設計及制作技術在全口義齒設計制作中應用

李巖峰1，郝文君2，韓衛麗3，胡品1，張穎4，郭曉倩5，曹靜1，張月1
(1解放軍總醫院第一附屬醫院，北京100048;2解放軍醫學院;3豐臺區社區衛生服務中心; 4遼寧醫學院解放軍總醫院第一附屬醫院;5寧夏醫科大學總醫院)

摘要:目的觀察計算機輔助設計和計算機輔助制作(CAD/CAM)技術在全口義齒設計、制作中應用效果。方法將之前通過掃描上下頜及托獲得的三維數據分別憑借3 Shapedental System 2013和WIELAND ZENOTEC T1完成全口義齒的CAD和CAM。結果按照上述步驟，并在各先進軟件、設備、材料的支持以及患者的配合下，最終獲得了個性化CAD/CAM全口義齒。結論CAD/CAM技術在全口義齒設計、制作中有良好的應用效果。

關鍵詞:全口義齒;計算機輔助設計;計算機輔助制作

上世紀80年代始，計算機輔助設計和計算機輔助制作(CAD/CAM)技術廣泛應用于口腔醫學領域，尤其是口腔固定修復和種植領域，近年用于可摘局部義齒方面也逐漸增多，但關于CAD/CAM技術在全口義齒方面的應用報道極

少。目前，全口義齒CAD研究多復制原有舊義齒或基于某種工業軟件探索全口義齒CAD技術路線，成熟商用全口義齒專業CAD軟件或模塊相對缺乏。全口義齒CAM采用的方法也多樣，但大多無法擺脫材料所限。本研究將CAD/CAM技術應用于全口義齒設計、制作中，取得了良好效果。現報告如下。

1　材料與方法

1.1材料計算機軟硬件CAD電腦:處理器Intel Core 2 i7，CPU 2.67 GHz，內存RAM 4 G，顯存512mB，win7 64位操作系統; CAD軟件: 3 Shapedental System 2013CAM電腦，DELL Precision T1600，處理器i3，內存8 G，操作系統windows7; CAM軟件: WIELAND V2.0.049。數控切削儀器: WIELAND ZENOTEC T1(威蘭德公司，德國)，精確度為10 μm。丙烯酸復合樹脂盤:直徑98mm、厚25mm的樹脂盤2塊，直徑98mm、厚16mm的樹脂盤1塊(威蘭德公司，德國)。

1.2全口義齒設計、制作方法在數字化三維數據上進行全口義齒CAD:確定平面(根據右側磨牙區點、正中接觸點、左側磨牙區點3點確定);確定特征點(上、下頜牙弓的中心點及兩側尖牙區、兩側上頜結節、兩側磨牙后墊);確定上下頜基托的邊緣線;全口義齒排牙(從矢狀、水平、冠狀面三維移動牙齒);基托細節設計(緩沖區及后堤區的處理);虛擬架調節咬合關系;修改基托的磨光面和牙齦;完成全口義齒的設計。完成設計后，數據傳入CAM電腦，設置連接體;利用數控切削儀切削樹脂盤，分別獲得全口義齒的基托和牙列，打磨拋光，將二者拼插粘結，最終獲得個性化的CAD/CAM全口義齒。

2　結果

2.2全口義齒CAM結果完成設計后，數據傳入裝有WIELAND V2.0.049軟件的CAM電腦，設置連接體。利用WIELAND ZENOTEC T1數控切削儀切削樹脂盤(圖1)，上下基托使用2塊厚樹脂盤，上下牙列使用1塊薄樹脂盤，該過程大約需要15 h。通過切削分別獲得全口義齒的基托和牙列，將二者打磨拋光。將基托和牙列進行拼插粘接，最終形成上、下頜CAD/CAM全口義齒(圖2)。

圖1　數控切削儀切削上下頜牙列

圖2　最終完成的上頜義齒和下頜義齒

3　討論

日本學者Maeda等［1］1994年使用立體印刷技術復制出“仿全口義齒”，全口義齒進入CAD/CAM時代; 1997年Kawahata等［2］使用數控加工設備加工全口義齒蠟型，進行復制全口義齒的研究;國內華先明等［3］2001年將CAD技術用于排列人工牙;呂培軍等［4～7］編制全口義齒排牙程序，驅動機器手排列人工牙。孫玉春等［8］編制用于全口義齒的設計程序，利用快速成型技術(RP)完成全口義齒裝膠前陰模的設計和加工，通過手工將人工牙插入裝膠前陰模中，再利用傳統方法進行包埋、充膠、拋光，完成制作。目前，全口義齒CAD研究多復制原有舊義齒或基于某種工業軟件探索全口義齒CAD技術路線，成熟商用全口義齒專業CAD軟件或模塊缺乏。全口義齒CAM采用的方法也多樣，但大多無法擺脫材料

所限，均分為基托和牙列兩部分。

本研究使用3 Shapedental System 2013軟件進行全口義齒CAD，設計步驟可分為3大部分，即模型分析(確定平面、特征點、上下頜基托邊緣線)、全口義齒設計(排牙和設計基托)、利用雕刻工具精細修整全口義齒。相較于2012版新版軟件對許多問題做了很大改善，但也發現了其不足，本軟件對后堤區還不具備精確降低模型高度和范圍的功能，后堤區的處理只能利用傳統的方法在石膏模型上制作，通過掃描將后堤區反映在全口義齒的三維數據中。因為這些只是軟件的新功能，難免存在不足之處，我們已將實驗過程中發現的軟件問題反饋至軟件設計者處，以完善全口義齒CAD軟件。

口腔修復領域的CAM技術按其成形方法不同分為去除式和增量式兩大類，即傳統所說的減法和加法兩種加工方式。去除式是目前應用最多最為成熟的方法，該方法多用于固定義齒修復，其主要技術是數控切削技術。2011年日本學者Kanazawa等［9］應用去除法制作了全口義齒的基托，但牙齒使用的是標準成品人工牙。增量式加工方法又以RP為代表。日本學者Maeda等［1］、Kanazawa等［9］及國內學者吳江等［10］均嘗試將RP應用于全口義齒，但綜合其研究結果，發現增量法用于全口義齒的CAM仍有一定局限性，因此本實驗采用去除法。

全口義齒CAD完成后經過CAM軟件處理得到了所需加工材料的尺寸、加工時間等參數，由于目前尚無可用于全口義齒的分別制作基托和牙列的復合多層次樹脂，因此我們只能將基托和牙列分別切削，再粘結為一體。上下基托各用一塊25mm厚的樹脂塊，上下頜牙列共用一塊16mm厚的樹脂塊。牙列樹脂塊的顏色選擇常用的A3色，基托樹脂塊我們希望能夠使用牙齦色的，但受材料限制未能找到此顏色，我們擬通過后期染色的方法解決。另外，我們選擇的WIELAND ZENOTEC T1是一種5軸聯動切削儀器，優勢明顯，使用簡單快捷，減少了人力勞動。

基托和牙列的固位最終通過“拼插”粘結固位以及牙列和基托之間的機械固位。牙列的齦端是淺凸起狀，基托的牙槽嵴頂是與牙齒齦端相對應的淺凹狀圓盤，但是在基托和牙列的對位過程中，發現兩者不能直接完全就位，部分牙齒和基托之間存在縫隙，我們考慮有以下兩方面因素:一是存在倒凹;二是切削樹脂盤時切削儀器的誤差。我們通過磨除倒凹區，將基托和牙位對位后用樹脂進行粘結，使用與樹脂盤同色的樹脂填補縫隙。至于最初的設計數據和最終全口義齒成品之間的偏差，需要對全口義齒成品進行三維激光掃描，并和原始的CAD設計數據重疊，才能得出結論，這也是我們下一步的研究內容。

參考文獻:

［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］華先明，程祥榮.全口義齒計算機輔助設計系統的研制與應用［J］.華西口腔醫學雜志，2001，19(4): 235-236.

［4］呂培軍，李國珍，譚京.計算機輔助設計總義齒排牙方案及可調式排牙器的研究［J］.現代口腔醫學雜志，1988，(3): 134-136.

［5］呂培軍，李國珍.用數學構成法對牙弓、頜弓幾何形態的研究［J］.中華口腔醫學雜志，1989，24(2): 75-77.

［6］呂培軍，李國珍.計算機輔助設計在全口義齒排牙的應用［J］.中華口腔醫學雜志，1992，27(3): 134-136.

［7］呂培軍，王勇，李國珍，等.機器人輔助全口義齒排牙系統的初步研究［J］.中華口腔醫學雜志，2001，36(2): 139-142.

［8］孫玉春，呂培軍.計算機輔助設計與快速成形技術輔助制作全口義齒的探討［J］.中華口腔醫學雜志，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］吳江，高勃，譚華，等.激光快速成形技術制造全口義齒鈦基托［J］.中國激光，2006，33(8): 1139-1142.

收稿日期:( 2015-04-16)

通信作者:李巖峰

基金項目:解放軍總醫院臨床扶植基金(2014FC-SXYY-1003);首都衛生發展科研專項(首發2014-4-5022)。

文章編號:1002-266X(2015)35-0064-03

文獻標志碼:B

中圖分類號:R783.6

doi:10.3969/j.issn.1002-266X.2015.35.024