[發明專利]一種中空種植牙的設計與制備

在審

• 申請號: 201710431138.0
• 申請日: 2017-06-09
• 公開（公告）號: CN107169226A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 紀小剛;朱仕魁;陳賽;龔珍珍
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種中空種植牙的設計與制備，其特征在于包括以下步驟：

(一)單元網格庫的建立：

根據單元網格的設計依據，構造具有較高性能質量比的單元網格庫，并首次將這些單元網格引入到種植牙的填充設計當中；

(二)中空種植牙的構造：

分析牙齒內部的應力分布情況，結合組建的單元網格庫以及功能梯度優化理論，設計一種基于應力驅動的功能梯度網格構型填充種植牙，完成中空種植牙的結構設計；再將該種植牙通過3D打印技術制備出來。

2.根據權利要求1所述中空種植牙的設計與制備，其特征在于：所述步驟(一)的實現方法為：

(1)單元網格構型的設計與制備；

將設計的單元網格分別通過陣列排布的方式組成單元網格構型的“芯”，結合上下夾板組建成相應的單元網格構型結構，并使用3D打印設備制作出來；

(2)具有較高性能質量比的單元網格的優選；

通過有限元分析和實驗驗證的方法分析對比這些單元網格構型在結構強度、剛度、相對密度等方面的差異性。篩選出了具有較高性能質量比的單元網格結構，組建一個單元網格庫。

3.根據權利要求1所述中空種植牙的設計與制備，其特征在于：所述步驟(二)的實現方法為：

(1)獲得人體牙齒的CAD模型；

使用3D掃描儀得到人體牙齒的點云數據，繼而通過逆向工程軟件Geomagic和三維制圖軟件UG得到牙齒的CAD模型；

(2)進行人體牙齒咬合過程中的有限元分析；

將牙齒的CAD模型導入到有限元分析軟件ANSYS中，并結合線應力工具得到牙齒在待填充部位的中心應力分布情況。

(3)選擇填充設計過程中耐受力性能最好的單元網格；

首先需要知道作用于牙齒上的壓強P₀以及幾種單元網格構型的最大承載壓強P_i，其中i＝1,2,3……，分別是幾種單元網格的序號。將P₀與P_i比較，選出剛剛滿足P_i≥P₀時的單元網格，該單元網格對應的最大承載壓強計作P_max(即選擇填充設計中承載能力最大的單元網格)；

(4)選擇填充設計過程中耐受力性能相對最差的單元網格；

結合牙齒的應力分析，得到牙齒在預填充部位的最大應力σ_max與最小應力σ_min，繼而通過公式(1)：

P=σminσmaxPmax---(1)]]>

從單元網格庫中選出一個最大承載壓強剛好滿足P_j≥P(j＝1,2,3…i)的單元網格，該單元網格的最大承載壓強計作P_min(即選擇填充設計中承載能力最小的單元網格)；

(5)篩選出所有用于填充設計的單元網格；

將單元網格構型中最大承載壓強滿足P_n∈[P_min,P_max]的單元網格全部挑選出來(j≤n≤i)，這些都是中空種植牙填充設計過程中可能涉及的單元網格；

(6)基于應力驅動的單元網格匹配；

每種單元網格所能匹配的最大應力σ_nmax通過式子(2)計算得到：

σn max=PnPmaxσmax---(2)]]>

繼而根據σ_nmax得出每種單元網格所能匹配的應力區間范圍。最終，將所選中的單元網格與牙齒內部的應力對應起來，彼此連接組合成基于應力驅動的功能梯度網格構型填充種植牙。