一种3D打印多孔多根个性化种植体的表面结构设计方法

本发明涉及种植体设计，具体而言，涉及一种3d打印多孔多根个性化种植体的表面结构设计方法。

背景技术：

1、种植体作为人造牙根代替天然牙根，它具有高度的舒适性、大幅度的恢复口腔咀嚼能力且不损害邻牙的特点，种植体已经成为口腔临床修复牙缺失和牙损坏的首选治疗方法，目前市场上的传统种植体虽然有着良好的生物相容性，但是仍然存在诸多问题：治疗周期长、种植技术难度大、种植体骨结合能力不高，弹性模量高于周围组织，易形成“应力遮挡”等。传统种植体植入是在患处进行拔牙后，等患处修复后在进行打窝植入，由此，这样增加了治疗周期和种植的难度，而现有的即刻种植技术要求植入位点好，患者的骨质和骨量高，从而制约了种植技术在临床的推广。

2、种植体的成功率受多方面的影响，其中种植体的稳定性尤为重要，种植体的稳定性包括初期稳定性和后期稳定性，初期稳定性是指种植体与患处周围组织接触时的产生的机械稳定性，后期稳定性是指种植体植入后形成了新生组织骨并产生了骨结合从而形成稳定性，种植体的稳定受患者的骨量和骨质影响较大。

技术实现思路

1、本发明在于提供一种3d打印多孔多根个性化种植体的表面结构设计方法，其能够缓解上述问题。

2、为了缓解上述的问题，本发明采取的技术方案如下：

3、一种3d打印多孔多根个性化种植体的表面结构设计方法，包括以下步骤：

4、s1、确定种植体基本形状，首先将种植体分为种植体主体，连接于种植体主体顶部的基台，连接于种植体主体底部的多根结构部，以及呈梯度形式分布于多根结构部的若干孔隙，然后确定各孔隙的孔径和孔深大小；

5、s2、获取种植体的待种植部位的ct扫描图像，基于ct扫描图像进行三维建模，构建出与待种植部位原始牙根一致的三维个性化根形种植体模型；

6、s3、根据三维个性化根形种植体模型的灰度值计算三维个性化根形种植体模型的表观密度ρ1；

7、s4、根据三维个性化根形种植体模型的表观密度ρ1计算三维个性化根形种植体模型的平均骨弹性模量e1；

8、s5、根据三维个性化根形种植体模型的平均骨弹性模量e1，确定多根结构的孔隙率

9、s6、基于种植体基本形状和多根结构部的孔隙率利用3d打印材料一体成型的3d打印出多孔多根个性化种植体。

10、在本发明的一较佳实施方式中，多根结构部包括至少两根单牙根结构部。

11、在本发明的一较佳实施方式中，孔隙为方形孔。

12、在本发明的一较佳实施方式中，3d打印材料的弹性模量e和多根结构的孔隙率孔隙率的结构关系式为

13、

14、其中，e*为种植体结构单元的相对弹性模量，在确定多根结构的孔隙率时，将种植体结构单元的相对弹性模量e*与三维个性化根形种植体模型的平均骨弹性模量e1匹配，即用三维个性化根形种植体模型的平均骨弹性模量e1替换种植体结构单元的相对弹性模量e*，继而确定多根结构的孔隙率

15、在本发明的一较佳实施方式中，三维个性化根形种植体模型的表观密度ρ1的计算公式为：

16、ρ1＝-13.4+1017×gv，

17、其中，gv为三维建模图的灰度值。

18、在本发明的一较佳实施方式中，三维个性化根形种植体模型的平均骨弹性模量e1的计算公式为：

19、e1＝-388.8+5925×ρ1。

20、在本发明的一较佳实施方式中，孔隙率按梯度划分为四级，分别为30-40％、40-50％、50-60％、60-70％，各级孔隙率所对应的种植体结构单元的相对弹性模量e*分别为49.98-36.72gpa、36.72-25.5gpa、25.5-16.32gpa、16.32-9.18gpa。

21、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

22、本发明能设计出与待种植部位高匹配的种植体，即具有良好的成骨性、稳定性、生物相容性的种植体；种植体的梯级孔隙结构增强了种植区域的流动性，能降低3d打印材料的弹性模量，使更加符合人体牙槽骨周围的弹性模量，增加了材料的生物相容性，增加了种植体的成骨能力以确保种植体植入后的稳定性，增强了材料骨结合能力，避免了“应力遮挡”，个性化根形使其受力均匀，个性化根部设计无需像传统种植体根部一样“打窝备洞”，个性化根部与患处原窝窝状相同，可以直接敲击植入到达即可种植，以及缩短治疗周期，3d打印提供了的高精度性，以适合各种牙缺失的人群。

23、为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本发明实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

技术特征：

1.一种3d打印多孔多根个性化种植体的表面结构设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述3d打印多孔多根个性化种植体的表面结构设计方法，其特征在于，多根结构部包括至少两根单牙根结构部。

3.根据权利要求1所述3d打印多孔多根个性化种植体的表面结构设计方法，其特征在于，孔隙为方形孔。

4.根据权利要求1所述3d打印多孔多根个性化种植体的表面结构设计方法，其特征在于，3d打印材料的弹性模量e和多根结构的孔隙率孔隙率的结构关系式为

5.根据权利要求1所述3d打印多孔多根个性化种植体的表面结构设计方法，其特征在于，三维个性化根形种植体模型的表观密度ρ1的计算公式为：

6.根据权利要求1所述3d打印多孔多根个性化种植体的表面结构设计方法，其特征在于，三维个性化根形种植体模型的平均骨弹性模量e1的计算公式为：

7.根据权利要求1所述3d打印多孔多根个性化种植体的表面结构设计方法，其特征在于，孔隙率按梯度划分为四级，分别为30-40％、40-50％、50-60％、60-70％，各级孔隙率所对应的种植体结构单元的相对弹性模量e*分别为49.98-36.72gpa、36.72-25.5gpa、25.5-16.32gpa、16.32-9.18gpa。

技术总结
本发明公开了一种3D打印多孔多根个性化种植体的表面结构设计方法，涉及种植体设计技术领域，包括：确定种植体基本形状；获取种植体的待种植部位的CT扫描图像，基于CT扫描图像构建三维个性化根形种植体模型；根据三维个性化根形种植体模型的灰度值计算表观密度；根据表观密度计算三维个性化根形种植体模型的平均骨弹性模量；根据3D打印材料的弹性模量，和三维个性化根形种植体模型的平均骨弹性模量，确定多根结构的孔隙率；基于种植体基本形状和多根结构部的孔隙率，利用3D打印材料一体成型的3D打印出多孔多根个性化种植体。本发明能设计出与待种植部位高匹配的种植体，即具有良好的成骨性、稳定性、生物相容性的种植体。

技术研发人员：龙帅,程丽佳,刘雨阳,潘洋,何陨,敬一万,何思,高京京,尹心怡,高敏,董志红,何建容,李思远,熊娜娜,羊若茜,陈腾卓
受保护的技术使用者：成都大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13