专利名称：个性化种植体形态设计系统的制作方法
技术领域：
个性化种植体形态设计系统，属于生物医学工程领域。具体涉及一种采用Solidworks软件对口腔义齿种植体的个性化设计方法。
背景技术：
口腔种植技术自上世纪六十年代应用于临床以来，由于具有非常理想的支撑效果，已成为口腔修复的主流技术，深受广大患者的青睐。然而由于患者个体的全身条件和局部骨质因素不尽相同，所需要的种植体的形态也不尽相同。但是目前，世界上生产种植体产品的商家有数千家之多，几乎所有厂家的产品均为批量化生产，因此目前无法选择一个完全适合于每位患者的种植体产品。产品的批量化生产对于每个开展种植义齿修复的医院来说则必须储备大量的产品供临床选择，库存倍增，耗资巨大，并且在使用时只能勉强选择近似产品，影响医疗质量，而长期储存必然产生过期产品最后均要做报废处理，看似为节约成 本，实际为医疗资源的严重浪费。因此，研发适合个体需求的个性化种植体系统成为必需。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种可以根据患者自身个体差异进行针对性设计，适合度更高、充分满足患者个性化要求，并且节约医疗资源的个性化种植体形态设计系统。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是该个性化种植体形态设计系统，其特征在于包括
数据采集模块用于采集患者术前通过临床检查以及CBCT影像检查获取的各种口腔数据；
数据分析模块通过对数据采集模块采集到的数据以及个体牙齿牙位及功能的不同确定需要进行种植的种植体的类型；
软件设计模块将数据采集模块采集的数据及数据分析模块分析的结果输入设计软件，并按照种植体设计流程完成种植体的形态设计；
数字加工模块将设计完成的种植体模型数字加工并应用。所述的数据采集模块采集的数据为包括种植体直径、种植体长度、皮质骨厚度在内的种植体数据以及包括肩台直径、穿龈高度、基台端部长度、基台角度在内的基台数据。所述的数据分析模块通过对数据采集模块采集到的数据进行分析，确定种植体类型具体为切牙类型I、尖牙类型C、磨牙类型M、粗短类型U和细长类型A中的哪一种。所述的种植体设计流程，其具体步骤为
步骤1001，采集数据，通过数据采集模块获取患者术前各种口腔数据；
步骤1002，分析数据，数据分析模块对数据采集模块采集到的数据进行分析，判断出具体的种植体类型；
步骤1003,输入种植体数据,启动Solidworks设计软件，并向Solidworks设计软件中输入种植体数据，种植体数据包括种植体直径、种植体长度、皮质骨厚度、种植体类型；
步骤1004，通过数据分析模块进行判断，系统判断所需要设计的种植体是否为细长类型A，如果不是，则执行步骤1005 ;如果是细长类型A，则执行步骤1006 ；
步骤1005，通过软件设计模块进行I、C、M、U型种植体设计流程，按照I、C、M、U型种植体Solidworks设计流程进行设计；
步骤1006,通过软件设计模块进行A型种植体设计流程,按照A型种植体Solidworks设计流程进行设计；
步骤1007，结束，种植体设计完毕。所述的I、C、M、U型种植体Solidworks设计流程,其具体步骤为
步骤2001，开始；·
步骤2002，第一次凸台拉伸，形成种植体体部；
步骤2003，第二次凸台拉伸，形成种植体颈部；
步骤2004，第三次凸台拉伸，形成种植体根部；
步骤2005，第一次圆角，形成体部与根部连接处圆滑；
步骤2006，第一次基准面，确定根部旋切的旋切基准面；
步骤2007，第一次切除拉伸，在根部形成旋切；
步骤2008，第一次圆周阵列，在根部形成三个三等份旋切；
步骤2009，第一次切除扫描，在种植体体部表面形成外螺纹；
步骤2010，第二次切除拉伸，颈部设计过渡步骤；
步骤2011，第四次凸台拉伸，形成种植体颈部外螺纹基础；
步骤2012，第二次切除扫描，在种植体颈部表面形成颈部外螺纹；
步骤2013,第三次切除拉伸,肩台设计过渡步骤；
步骤2014,第五次凸台拉伸，形成肩台；
步骤2015，第四次切除拉伸，形成基台锥口接口 ；
步骤2016，第五次切除拉伸，形成基台直口接口 ；
步骤2017,第一次倒角，形成肩台接口外侧倒角；
步骤2018，第二次倒角，形成基台接口内侧倒角；
步骤2019，结束。所述的A型种植体Solidworks设计流程,其具体步骤为
步骤3001，开始；
步骤3002，输入数据，在弹出的第二个对话框内依次填入四个基台设计数据肩台直径、穿龈高度、基台端部长度、基台角度；
步骤3003，第一次凸台拉伸，形成种植体体部；
步骤3004，第二次凸台拉伸，形成种植体颈部；
步骤3005，第三次凸台拉伸，形成种植体根部；
步骤3006，第一次圆角，形成体部与根部连接处圆滑；
步骤3007，第一次基准面，确定根部旋切的旋切基准面；
步骤3008，第一次切除拉伸，在根部形成旋切；
步骤3009，第一次圆周阵列，在根部形成三个三等份旋切；步骤3010，第一次切除扫描，在种植体体部表面形成外螺纹；
步骤3011，第二次切除拉伸，颈部设计过渡步骤；
步骤3012，第四次凸台拉伸，形成种植体颈部外螺纹基础；
步骤3013，第二次切除扫描，在种植体颈部表面形成颈部外螺纹；
步骤3014,第三次切除拉伸,肩台设计过渡步骤；
步骤3015,第五次凸台拉伸，形成肩台；
步骤3016,第一次旋转,形成基台颈圈形态；
步骤3017，第一次切除旋转，形成基台的肩台斜面；
步骤3018,第一次放样,形成基台端部；
步骤3019，结束。与现有技术相比，本发明的所具有的有益效果是
1、根据患者自身的个体差异对种植体进行针对性设计，设计完成的种植体可以充分满足患者需求，在最大程度上节约了医疗成本；
2、本发明根据人体牙齿牙位、形状以及功能的不同，将牙齿分成多个类型，使得医生在对患者的种植体设计时更具有针对性；
3、本发明通过患者术前临床检查所得出的数据，使用Solidworks专业设计软件进行种植体的设计，设计精确度更高；
4、在程序中，根据牙齿种类的不同，在程序设计时对每个数据均设定了最佳取值范围，当实际输入的数值超出范围时均有提醒，防止了医生误操作导致的不合格品的出现。
图I是本发明系统原理方框图。图2是本发明种植体设计流程图。图3是本发明I、C、M、U型种植体Solidworks设计流程图。图4为本发明A型种植体Solidworks设计流程图。图5为本发明设计的细长类型A种植体形态示意图。图6为本发明设计的切牙类型I种植体形态示意图。图7为本发明设计的尖牙类型C种植体形态示意图。图8为本发明设计的磨牙类型M种植体形态示意图。图9为本发明设计的粗短类型U种植体形态示意图。
具体实施例方式图Γ9是本发明的最佳实施例，下面结合附图Γ9对本发明做进一步说明。一颗完整的种植义齿主要由三部分组成牙冠、基台、种植体。种植体为最内部,旋进患者的牙槽骨内，起到固定支撑作用的部分，种植体自内而外有可分为四个部分种植体根部、种植体体部、种植体颈部，种植体肩台。基台是位于种植体和牙冠之间，连接种植体和牙冠的部分，分为三个部分基台底部、基台端部、基台颈部。其中基台底部为基台伸入种植体的部分，基台颈部为穿过牙龈的部分，基台端部为最顶端连接牙冠的部分。牙冠为最外部暴露在口腔内，接触食物并进行咀嚼动作的部分。
由于人体口腔内各处牙齿的具体牙位以及牙齿功能的不同，本发明首先将牙齿类型分为下面几类切牙类型I，尖牙类型C，磨牙类型M，粗短类型U和细长类型A。其中切牙类型I为细长锥状设计，主要用于人体的切牙区域；尖牙类型C为细长锥形设计，主要用于人体的尖牙、双尖牙区域；磨牙类型M为粗短锥形设计，主要用于人体的磨牙区域；粗短类型U为超短锥形设计，主要用于种植区域垂直距离骨量不足的病例；细长类型A为细长型种植体，主要用于人体的下前牙区域。其中切牙类型I、尖牙类型C、磨牙类型M、粗短类型U为两段式，即采用种植体和基台相互独立，采用机械连接的结构设计；而细长类型A由于结构比较细长，所以不利于采用种植体和基台相互独立的结构设计，于是在该发明中对于细长类型A采用了一体式结构，即在种植体的设计过程中同时完成基台的形态设计，使得种植体和基台为一体的设计。如图I所示为本发明的系统原理方框图，本发明主要由以下几个模块组成数据集成模块、数据分析模块、软件设计模块和数字加工模块。
在进行种植体的个性化设计之前，患者首先通过临床检查及CBCT影像检查，通过CBCT影像检查获取患者全颌影像资料，由此获得患者咬合关系、缺失牙位、局部骨质骨量条件、缺失牙及邻牙等医学数据，数据采集模块用于采集设计种植体所需要的各种数据，具体为包括种植体直径、种植体长度、皮质骨厚度在内的种植体数据以及包括肩台直径、穿龈高度、基台端部长度、基台角度在内的基台数据。由于细长类型A在种植体的设计时同时会将基台形态一并设计出来，所以设计流程与其他类型不完全相同，即在对细长类型A的种植体进行设计时需要同时用到基台数据和种植体数据。并且由于细长类型A的种植体与基台为一体的结构，所以在进行基台设计的时候无需对基台根部进行设计，只需设计出基台的端部和颈部即可。数据分析模块通过数据采集模块采集到的数据和人体口腔内各处牙齿的具体牙位以及牙齿功能的不同确定出需要进行设计的种植体具体为切牙类型I，尖牙类型C，磨牙类型M，粗短类型U和细长类型A中的哪一个类型，然后将具体数据以及数据分析模块分析出的种植体的类型送至软件设计模块。软件设计模块根据数据分析模块送来的数据进行种植体形态的设计，并将设计完成的种植体的形态送至数字加工模块进行加工，加工完成之后，医生便可以对患者进行临床应用。如图2所示为本发明设计流程图，具体步骤为
步骤1001，采集数据，通过数据采集模块获取患者术前各种口腔数据；
步骤1002，分析数据，数据分析模块对数据采集模块采集到的数据进行分析，判断出具体的种植体类型；
步骤1003,输入种植体数据,启动Solidworks设计软件，并向Solidworks设计软件中输入种植体数据，种植体数据包括种植体直径、种植体长度、皮质骨厚度、种植体类型；
步骤1004，通过数据分析模块进行判断，系统判断所需要设计的种植体是否为细长类型A，如果不是，则执行步骤1005 ;如果是细长类型A，则执行步骤1006 ；
步骤1005，通过软件设计模块进行I、C、M、U型种植体设计流程，按照I、C、M、U型种植体Solidworks设计流程进行设计；
步骤1006,通过软件设计模块进行A型种植体设计流程,按照A型种植体Solidworks设计流程进行设计；
步骤1007，结束，种植体设计完毕。如图3所示为I、C、M、U型种植体Solidworks设计流程,其具体步骤为
步骤2001，开始；
步骤2002，第一次凸台拉伸，形成种植体体部；
步骤2003，第二次凸台拉伸，形成种植体颈部；
步骤2004，第三次凸台拉伸，形成种植体根部；
步骤2005，第一次圆角，形成体部与根部连接处圆滑； 步骤2006，第一次基准面，确定根部旋切的旋切基准面；
步骤2007，第一次切除拉伸，在根部形成旋切；
步骤2008，第一次圆周阵列，在根部形成三个三等份旋切；
步骤2009，第一次切除扫描，在种植体体部表面形成外螺纹；
步骤2010，第二次切除拉伸，颈部设计过渡步骤；
步骤2011，第四次凸台拉伸，形成种植体颈部外螺纹基础；
步骤2012，第二次切除扫描，在种植体颈部表面形成颈部外螺纹；
步骤2013,第三次切除拉伸,肩台设计过渡步骤；
步骤2014,第五次凸台拉伸，形成肩台；
步骤2015，第四次切除拉伸，形成基台锥口接口 ；
步骤2016，第五次切除拉伸，形成基台直口接口 ；
步骤2017,第一次倒角，形成肩台接口外侧倒角；
步骤2018，第二次倒角，形成基台接口内侧倒角；
步骤2019，结束。如图4所示为A型种植体Solidworks设计流程,其具体步骤为
步骤3001，开始；
步骤3002，输入数据，在弹出的第二个对话框内依次填入四个基台设计数据肩台直
径、穿龈高度、基台端部长度、基台角度；
步骤3003，第一次凸台拉伸，形成种植体体部；
步骤3004，第二次凸台拉伸，形成种植体颈部；
步骤3005，第三次凸台拉伸，形成种植体根部；
步骤3006，第一次圆角，形成体部与根部连接处圆滑；
步骤3007，第一次基准面，确定根部旋切的旋切基准面；
步骤3008，第一次切除拉伸，在根部形成旋切；
步骤3009，第一次圆周阵列，在根部形成三个三等份旋切；
步骤3010，第一次切除扫描，在种植体体部表面形成外螺纹；
步骤3011，第二次切除拉伸，颈部设计过渡步骤；
步骤3012，第四次凸台拉伸，形成种植体颈部外螺纹基础；
步骤3013，第二次切除扫描，在种植体颈部表面形成颈部外螺纹；
步骤3014,第三次切除拉伸,肩台设计过渡步骤；
步骤3015,第五次凸台拉伸，形成肩台；步骤3016,第一次旋转,形成基台颈圈形态；
步骤3017，第一次切除旋转，形成基台的肩台斜面；
步骤3018,第一次放样,形成基台端部；
步骤3019，结束。如图5所示为软件设计模块设计的细长类型A型种植体形态示意图。如图6所示为软件设计模块设计的切牙类型I型种植体形态示意图。如图7所示为软件设计模块设计的尖牙类型C型种植体形态示意图。如图8所示为软件设计模块设计的磨牙类型M型种植体形态示意图。如图9所示为软件设计模块设计的粗短类型U型种植体形态示意图。 具体工作过程如下
数据采集模块首先采集患者过临床检查及CBCT影像检查获得的种植体数据种植体直径、种植体长度、皮质骨厚度以及基台数据肩台直径、穿龈高度、基台端部长度、基台角度。数据分析模块对数据采集模块采集到的数据进行分析，判断需要进行设计的种植体的类型具体属于切牙类型I，尖牙类型C，磨牙类型M，粗短类型U和细长类型A中的哪一个类型，然后将具体类型及具体的种植体及基台数据送至软件设计模块根据种植体设计流程进行种植体形态的设计。启动Solidworks，并开始运行设计程序，之后系统会弹出第一个对话框，要求输入种植体设计数据，依次填写完成之后点击确定，然后程序自动判断需要设计的种植体类型是否为细长类型A,如果不是细长类型A,则开始按照I、C、M、U型种植体Solidworks设计流程进行设计，软件根据程序依次完成种植体的体部、颈部、根部，然后形成体部与根部连接处圆滑，并对根部进行旋切，在根部均匀形成三个三角形的旋切，然后依次形成体部表面螺纹、颈部基台基础以及颈部基台、形成颈部表面螺纹，形成肩台基础以及肩台，然后形成基台锥口接口、直口接口、接口的内外两侧的倒角，种植体设计完成。如果系统判断所需要设计的种植体为细长类型A，则系统会自动弹出第二个对话框，要求输入基台设计数据肩台直径、穿龈高度、基台端部长度、基台角度。然后程序开始按照A型种植体Solidworks设计流程进行设计，在形成肩台之前，细长类型A跟其他类型设计步骤相同，具体为依次完成种植体的体部、颈部、根部，然后形成体部与根部连接处圆滑，并对根部进行旋切，在根部均匀形成三个三角形的旋切，然后依次形成体部表面螺纹、颈部基台基础以及颈部基台、形成颈部表面螺纹，形成肩台基础以及肩台，由于细长类型A型种植体与基台为一体式结构，所以无需对种植体的基台接口以及接口倒角进行设计，自此细长类型A型种植体部分设计完毕。然后在种植体颈部继续进行基台的设计，首先形成基台颈圈形态，然后基台的肩台斜面，最后完成基台端部，细长类型A型种植体设计完成。软件设计模块将种植体形态设计完成之后，由数字加工模块对种植体进行数字加工，加工完成之后，医生便可以对患者进行临床应用。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
权利要求
1.个性化种植体形态设计系统，其特征在于包括 数据采集模块用于采集患者术前通过临床检查以及CBCT影像检查获取的各种口腔数据； 数据分析模块通过对数据采集模块采集到的数据以及个体牙齿牙位及功能的不同确定需要进行种植的种植体的类型； 软件设计模块将数据采集模块采集的数据及数据分析模块分析的结果输入设计软件，并按照种植体设计流程完成种植体的形态设计； 数字加工模块将设计完成的种植体模型数字加工并应用。
2.根据权利要求I所述的个性化种植体形态设计系统，其特征在于所述的数据采集模块采集的数据为包括种植体直径、种植体长度、皮质骨厚度在内的种植体数据以及包括肩台直径、穿龈高度、基台端部长度、基台角度在内的基台数据。
3.根据权利要求I所述的个性化种植体形态设计系统，其特征在于所述的数据分析模块通过对数据采集模块采集到的数据进行分析，确定种植体类型具体为切牙类型I、尖牙类型C、磨牙类型M、粗短类型U和细长类型A中的哪一种。
4.一种基于权利要求Γ3任一项所述的个性化种植体形态设计系统的设计方法，其特征在于所述的种植体设计流程，其具体步骤为 步骤1001，采集数据，通过数据采集模块获取患者术前各种口腔数据； 步骤1002，分析数据，数据分析模块对数据采集模块采集到的数据进行分析，判断出具体的种植体类型； 步骤1003,输入种植体数据,启动Solidworks设计软件，并向Solidworks设计软件中输入种植体数据，种植体数据包括种植体直径、种植体长度、皮质骨厚度、种植体类型； 步骤1004，通过数据分析模块进行判断，系统判断所需要设计的种植体是否为细长类型A，如果不是，则执行步骤1005 ;如果是细长类型A，则执行步骤1006 ； 步骤1005，通过软件设计模块进行I、C、M、U型种植体设计流程，按照I、C、M、U型种植体Solidworks设计流程进行设计； 步骤1006,通过软件设计模块进行A型种植体设计流程,按照A型种植体Solidworks设计流程进行设计； 步骤1007，结束，种植体设计完毕。
5.根据权利要求4所述的个性化种植体形态设计系统，其特征在于所述的I、C、M、U型种植体Solidworks设计流程,其具体步骤为 步骤2001，开始； 步骤2002，第一次凸台拉伸，形成种植体体部； 步骤2003，第二次凸台拉伸，形成种植体颈部； 步骤2004，第三次凸台拉伸，形成种植体根部； 步骤2005，第一次圆角，形成体部与根部连接处圆滑； 步骤2006，第一次基准面，确定根部旋切的旋切基准面； 步骤2007，第一次切除拉伸，在根部形成旋切； 步骤2008，第一次圆周阵列，形成根部形成三个三等份旋切； 步骤2009，第一次切除扫描，在种植体体部表面形成外螺纹；步骤2010，第二次切除拉伸，颈部设计过渡步骤； 步骤2011，第四次凸台拉伸，形成种植体颈部外螺纹基础； 步骤2012，第二次切除扫描，在种植体颈部表面形成颈部外螺纹； 步骤2013,第三次切除拉伸,肩台设计过渡步骤； 步骤2014,第五次凸台拉伸，形成肩台； 步骤2015，第四次切除拉伸，形成基台锥口接口 ； 步骤2016，第五次切除拉伸，形成基台直口接口 ； 步骤2017,第一次倒角，形成肩台接口外侧倒角； 步骤2018，第二次倒角，形成基台接口内侧倒角； 步骤2019，结束。
6.根据权利要求I所述的个性化种植体形态设计系统，其特征在于所述的A型种植体Solidworks设计流程,其具体步骤为 步骤3001，开始； 步骤3002，输入数据，在弹出的第二个对话框内依次填入四个基台设计数据肩台直径、穿龈高度、基台端部长度、基台角度； 步骤3003，第一次凸台拉伸，形成种植体体部； 步骤3004，第二次凸台拉伸，形成种植体颈部； 步骤3005，第三次凸台拉伸，形成种植体根部； 步骤3006，第一次圆角，形成体部与根部连接处圆滑； 步骤3007，第一次基准面，确定根部旋切的旋切基准面； 步骤3008，第一次切除拉伸，在根部形成旋切； 步骤3009，第一次圆周阵列，形成根部三个三等份旋切； 步骤3010，第一次切除扫描，在种植体体部表面形成外螺纹； 步骤3011，第二次切除拉伸，颈部设计过渡步骤； 步骤3012，第四次凸台拉伸，形成种植体颈部外螺纹基础； 步骤3013，第二次切除扫描，在种植体颈部表面形成颈部外螺纹； 步骤3014,第三次切除拉伸,肩台设计过渡步骤； 步骤3015,第五次凸台拉伸，形成肩台； 步骤3016,第一次旋转,形成基台颈圈形态； 步骤3017，第一次切除旋转，形成基台的肩台斜面； 步骤3018,第一次放样,形成基台端部； 步骤3019，结束。
全文摘要
个性化种植体形态设计系统，属于生物医学工程领域。包括数据采集模块，数据分析模块，软件设计模块和数字加工模块。数据采集模块用于采集患者术前通过临床检查以及CBCT影像检查获取的各种临床数据；数据分析模块通过对数据采集模块采集的数据的分析判断所需要进行设计的种植体的类型，软件设计模块通过数据采集模块采集的数据及数据分析模块分析的结果进行种植体形态的设计，数字加工模块完成最后种植体的加工。该设计系统和设计方法可以根据患者自身个体差异进行针对性设计，适合度更高、充分满足患者个性化要求，并且在很大程度上节约了医疗资源。
文档编号G06F17/50GK102915393SQ20121039155
公开日2013年2月6日 申请日期2012年10月16日 优先权日2012年10月16日
发明者安敬滨 申请人:安敬滨