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CT影像、三維設計、DLP3D列印推動下的種植牙導板數位化技術

相關統計顯示, 直至2015年, 在中國內地65歲以上老年人中, 人均缺失牙齒11顆, 全口無牙的比例為6.8%。 受技術等因素的局限, 我國大部分患者還是選擇可摘式義齒(假牙)修復缺失牙齒, 而發達國家已有超過50%的患者選擇種植牙方式修復缺失牙齒。 2013年我國人工種植牙種植體行業產能約4萬顆, 預計到2020年中國人工種植牙種植體行業產能將達到21.5萬顆。

市場上對種植牙種植體的需求, 將帶動對種植牙及種植牙手術導板數位化技術的需求。

傳統的口腔種植手術, 是通過人工目測, 來確定種植牙根的植入位置。 牙醫缺乏高科技設備的精確輔助,

無法詳細瞭解患者的口腔情況, 僅僅是單純依靠經驗和感覺。 其弊端顯而易見。

數位化種植, 是目前口腔種植的尖端技術。 它依託全口CT掃描, 測出缺牙部位的牙槽骨高度、寬度、緊密度, 並計算出相關資料。 這些資料, 精度可達0.1毫米。 醫生通過分析這些三維資料, 來確定種植的最佳位置、角度及深度, 從而實現種植牙穩定固位。 同時, 它還可以幫助牙醫在手術時避開重要的神經和血管, 從而大大提高了種植手術的安全性。

數位化種植手術中, 醫生需要通過手術導板來實施手術。 手術導板的設計與製造也由數位化技術來實現。

參考:種植導板在種植手術中的應用概述

口腔影像技術、三維建模技術、電腦類比技術與3D列印等數位化加工技術相互銜接、配合,

共同構成了手術導板的數位化設計與製造工藝。 基於光聚合工藝的DLP 3D印表機與生物相容性材料逐漸挑起了手術導板製造的“大樑”。

手術導板是在實施種植手術前製造完成。 通過數位化技術製造的手術導板, 精准地確定了種植體半徑、種植深度、傾斜度以及種植體與牙頜竇底距離等關鍵資訊。 牙醫按照種植導板的“導航”進行操作, 不需要反復切開、翻瓣、縫合, 縮短了種植手術時間, 使手術更加精准, 大大減少了患者的痛苦。

1986年, 菲林哈姆(Fellingham)醫師首次應用了種植導板技術輔助種植外科手術的實施, 當時並沒有引起人們的重視, 此時種植導板的應用僅局限於對種植方向的把握,

並未涉及到使用數位化技術引導種植體的位置、深度、修復體的方向等因素。

最開始的壓膜式導板技術實現的僅僅是對種植體植入位點的控制, 而經過不斷發展, 目前電腦三維影像成像技術、種植體設計軟體、數位加工技術推動了種植手術導板的應用。 接下來, 3D科學穀將介紹其中幾種有代表性的手術導板數位化技術。

-- 口腔數位化的關鍵設備CBCT

口腔CT設備是一種專門針對口腔頜面部特點設計的X線成像系統, 醫生借助CT發現和治癒了多種口腔疾病, 完成了以前不可能完成的手術。

在傳統的螺旋式CT基礎上, 錐形束CT(CBCT)在掃描和資料獲取方式上進行了升級。 其原理是X線發生器以較低的射線量(通常球管電流在10毫安培左右)圍繞投照體做環形DR(數字式投照)。 然後圍繞投照體多次(180次-360次, 依產品不同而異)數位投照, 交集中所獲得的資料在電腦中重組後進而獲得三維圖像。

CBCT獲取資料的投照原理和傳統扇形掃描CT是不同的, 不過後期電腦重組的演算法原理有類似之處。

隨著CBCT技術及相關重建演算法的進一步精准化, 相對于傳統扇形掃描CT優勢將逐步拉大。 CBCT設備的出現改變了世界牙科放射學全景, 使得數位化口腔成為可能。

-- 導板設計

3Shape Implant Studio 方案集成了種植牙計畫, 牙冠修復, 種植牙導板設計功能於一體, 為齒科加工所和牙醫提供了一個可靠而性價比高的解決方案。

虛擬牙冠功能既能提高審美需求,更能提高臨床應用效果。為牙醫提供一整套的解決方案:種植導板,修復牙冠。 Implant Studio 為開放式系統,提供工具盒,金屬套筒,CT/CBCT掃描,生成系統和各大主要廠商的種植體庫。

GuideMia 是一個數位化種植方案和種植導板設計的開放式系統, 也是一個擁有“種植和導板設計軟體系統” 美國專利的產品。該系統包括以下功能:

預防性種植設計/可預測設計虛擬軟組織模型和掃描品質檢查即刻修復設計修復導板種植後取模導板植骨設計,上頜竇提升設計多重掃描協定術前術後對比和分析

GuideMia 專業版軟體為診所、醫院和小型技工室提供了完整的解決方案。通過 GuideMia 的快捷導向工具在5到8分鐘以內就可以完成一個簡單的種植和導板設計。二十分鐘就可以完成AllOnFour, AllOnSix 等全口設計。

SimPlant系統是一款為口腔醫學研發的三維手術設計平臺。該系統接受CT和CBCT匯出的DICOM檔,精確實現三維數位化口腔手術。SimPlant平臺包括以下應用:

種植

種植術前設計種植手術導板

正頜外科

正頜手術模擬容貌預測正頜導板

正畸

頭影測量分析牽引模擬

其他應用

根尖炎症埋伏牙牙體牙髓腫瘤修復講解教學

SimPlant通過分體重建工具,把各個解剖結構分離成獨立的三維模型,可實現CT和X-Ray影像切換診斷。

-- DLP 3D列印技術

EnvisionTEC 針對牙科應用推出了DLP 3D印表機(如本文視頻中的Perfactory Vida)與一系列牙科3D列印材料。並與3Shape進行合作,提供種植牙手術導板、託盤等口腔修復工具的數位化設計方案。

EnvisionTEC與3Shape在2015年就建立了合作關係,雙方共同提供口腔鑽孔導板的數位化設計與生產解決方案。2017年,EnvisionTEC與3Shape又有了合作新動向,EnvisionTEC的Vida 3D印表機結合了3Shape的TRIOS intraoral 口腔掃描和Ortho Analyzer軟體,這些數位化技術將共同用於間接粘結託盤的設計與生產。

EnvionTEC的DLP 3D列印技術與牙科材料可製造以下數位化產品:

牙科模型牙冠、牙橋鑄造模直接製造臨時冠橋(4個冠)個性化託盤手術導板

德國牙科設備與材料製造商貝格(BEGO)也推出了DLP 3D列印系統,這套3D列印系統被稱為Varseo。Varseo是一款開放式的設備,它可以相容所有的牙科軟體。它能夠使用八種不同的樹脂材料來生產夾板、手術導板、CAD/施放局部義齒框架和個人印模託盤。

BEGO公司將該系統的功能擴展至生產基托、臨時牙冠和牙橋修復、永久牙冠和牙橋等。

-- 牙科3D列印技術新趨勢

列印速度更快

Bego將推出高速的牙科3D印表機,列印技術為nexa3D專有的潤滑劑子層光固化(LSPc)技術,由XYZ Printing進行印表機製造。通過結構化光源矩陣專利技術,列印速度達1釐米/分鐘。據稱該技術將3D列印週期,從幾小時縮短到幾分鐘。

無需支撐結構,後處理效率提升

德國Rapid Shape公司目前已有兩類牙科3D列印設備,其中一種是面向小型技工所和牙科診所的DLP 3D列印設備。這些設備用於快速製造種植牙手術導板、牙科模型、鑄造模型等產品。另一種是面向隱形矯正器製造用的牙科模型批量產的3D列印設備。

Rapid Shape公司與德國Fraunhofer 研究所(Fraunhofer ILT)共同研發了一種3D列印技術“TwoCure”,通過該技術可以在無需添加支撐結構的情況下列印出牙科產品,有望進一步提升樹脂3D列印的效率。

面向生產的流水線

3D Systems 推出了“高速數位成型”Figure 4 系統,該系統可以列印牙科設計原型和失蠟鑄造模型,並可以集成自動化的後處理和物料傳送設備,實現自動化批量生產。

參考資料: 口腔數位化;種植導板在種植手術中的應用概述;數位化種植–CT、軟體、導板、工具;智研數據;動脈網-揭秘口腔數位化的關鍵設備CBCT.

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虛擬牙冠功能既能提高審美需求,更能提高臨床應用效果。為牙醫提供一整套的解決方案:種植導板,修復牙冠。 Implant Studio 為開放式系統,提供工具盒,金屬套筒,CT/CBCT掃描,生成系統和各大主要廠商的種植體庫。

GuideMia 是一個數位化種植方案和種植導板設計的開放式系統, 也是一個擁有“種植和導板設計軟體系統” 美國專利的產品。該系統包括以下功能:

預防性種植設計/可預測設計虛擬軟組織模型和掃描品質檢查即刻修復設計修復導板種植後取模導板植骨設計,上頜竇提升設計多重掃描協定術前術後對比和分析

GuideMia 專業版軟體為診所、醫院和小型技工室提供了完整的解決方案。通過 GuideMia 的快捷導向工具在5到8分鐘以內就可以完成一個簡單的種植和導板設計。二十分鐘就可以完成AllOnFour, AllOnSix 等全口設計。

SimPlant系統是一款為口腔醫學研發的三維手術設計平臺。該系統接受CT和CBCT匯出的DICOM檔,精確實現三維數位化口腔手術。SimPlant平臺包括以下應用:

種植

種植術前設計種植手術導板

正頜外科

正頜手術模擬容貌預測正頜導板

正畸

頭影測量分析牽引模擬

其他應用

根尖炎症埋伏牙牙體牙髓腫瘤修復講解教學

SimPlant通過分體重建工具,把各個解剖結構分離成獨立的三維模型,可實現CT和X-Ray影像切換診斷。

-- DLP 3D列印技術

EnvisionTEC 針對牙科應用推出了DLP 3D印表機(如本文視頻中的Perfactory Vida)與一系列牙科3D列印材料。並與3Shape進行合作,提供種植牙手術導板、託盤等口腔修復工具的數位化設計方案。

EnvisionTEC與3Shape在2015年就建立了合作關係,雙方共同提供口腔鑽孔導板的數位化設計與生產解決方案。2017年,EnvisionTEC與3Shape又有了合作新動向,EnvisionTEC的Vida 3D印表機結合了3Shape的TRIOS intraoral 口腔掃描和Ortho Analyzer軟體,這些數位化技術將共同用於間接粘結託盤的設計與生產。

EnvionTEC的DLP 3D列印技術與牙科材料可製造以下數位化產品:

牙科模型牙冠、牙橋鑄造模直接製造臨時冠橋(4個冠)個性化託盤手術導板

德國牙科設備與材料製造商貝格(BEGO)也推出了DLP 3D列印系統,這套3D列印系統被稱為Varseo。Varseo是一款開放式的設備,它可以相容所有的牙科軟體。它能夠使用八種不同的樹脂材料來生產夾板、手術導板、CAD/施放局部義齒框架和個人印模託盤。

BEGO公司將該系統的功能擴展至生產基托、臨時牙冠和牙橋修復、永久牙冠和牙橋等。

-- 牙科3D列印技術新趨勢

列印速度更快

Bego將推出高速的牙科3D印表機,列印技術為nexa3D專有的潤滑劑子層光固化(LSPc)技術,由XYZ Printing進行印表機製造。通過結構化光源矩陣專利技術,列印速度達1釐米/分鐘。據稱該技術將3D列印週期,從幾小時縮短到幾分鐘。

無需支撐結構,後處理效率提升

德國Rapid Shape公司目前已有兩類牙科3D列印設備,其中一種是面向小型技工所和牙科診所的DLP 3D列印設備。這些設備用於快速製造種植牙手術導板、牙科模型、鑄造模型等產品。另一種是面向隱形矯正器製造用的牙科模型批量產的3D列印設備。

Rapid Shape公司與德國Fraunhofer 研究所(Fraunhofer ILT)共同研發了一種3D列印技術“TwoCure”,通過該技術可以在無需添加支撐結構的情況下列印出牙科產品,有望進一步提升樹脂3D列印的效率。

面向生產的流水線

3D Systems 推出了“高速數位成型”Figure 4 系統,該系統可以列印牙科設計原型和失蠟鑄造模型,並可以集成自動化的後處理和物料傳送設備,實現自動化批量生產。

參考資料: 口腔數位化;種植導板在種植手術中的應用概述;數位化種植–CT、軟體、導板、工具;智研數據;動脈網-揭秘口腔數位化的關鍵設備CBCT.

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