[发明专利]一种优化材料弹性模量分布的牙科全冠修复体的制作方法

说明书

本发明公开了一种优化材料弹性模量分布的牙科全冠修复体的制作方法，其步骤为：步骤A：构建模型：在患者牙体预备完成后，口内扫描获取数字化印模数据，并按照相关解剖尺寸、对颌牙及咬合关系构建具有牙体预备体、4‑8层分层全冠修复体的三维模型；步骤B：将分层的全冠修复体及牙体预备体模型进一步导入有限元分析软件，设置好相应参数，并优化建立4‑8层全冠模型的弹性模量分布；步骤C：根据优化得出的4‑8层全冠模型的弹性模量分布数据，利用3D打印制备具有个性化优化的弹性模量分布的牙科全冠修复体。该方法能有效提高全冠修复体的服役寿命，减少崩瓷折裂等临床并发症，且其弹性模量分布在制作上，较全层渐变的功能梯度材料的弹性模量分布简单。

技术领域

本发明涉及牙科全冠修复体制作技术领域，具体为一种优化材料弹性模量分布的牙科全冠修复体的制作方法。

背景技术

随着牙科陶瓷材料的发展，全瓷修复体的美观、生物相容性及服役寿命等均显著提高，然而，临床上全瓷修复体的崩瓷及断裂失效率仍较高，达13.9％-16.6％，如何减少瓷修复体的崩瓷及断裂等失效行为，提高其整体结构可靠性及服役寿命仍是口腔医学临床及科研工作者面临的重大而急迫的问题，值得注意的是，同为脆性材料，人牙釉质却较少发生崩折，这可能与人牙釉质的弹性模量呈梯度分布有着重要联系，使用纳米压痕技术对牙釉质力学性能的非均一性分布进行了深入研究。结果显示虽然压头的直径、形状等实验条件导致测定结果略有差异，但弹性模量的变化趋势均表现为从釉质表层向釉牙本质界方向逐渐降低。随着牙釉质由外向内深度的增大，其弹性模量呈梯度减小，测定的釉质弹性模量值为47-120GPa，使用纳米压痕仪与显微CT对牙体硬组织的弹性模量进行研究，结果同样显示其弹性模量呈梯度分布，此特性使牙体组织在受到咬合力时应力分布更为均匀，且最大主应力减小50％，被认为是人牙釉质具备良好力学性能的重要原因。

然而，目前临床使用的牙科修复体材质都为均一性的陶瓷材料，即其整体的弹性模量一致，且饰瓷、核瓷与牙本质间的弹性模量存在较大的差异，这就导致了其在口内服役过程中，饰瓷-核瓷界面处及核瓷牙本质界面处由于形变的差异从而导致应力集中。同时，有研究结果显示，如果应力集中区域存在一定尺寸的缺陷，将成为导致修复体断裂或崩瓷失效的直接原因，而且，若单纯改变饰瓷与核瓷弹性模量的排列，还尚不足以避免陶瓷内部应力集中的问题，导致难以整体对力学性能与应力分布情况进行调节，降低了牙科修复体整体实用性，因此，亟需加以改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种优化材料弹性模量分布的牙科全冠修复体的制作方法，该方法旨在解决现有技术下临床使用的牙科修复体材质整体的弹性模量一致，且饰瓷、核瓷与牙本质间的弹性模量存在较大的差异，从而导致饰瓷-核瓷界面处及核瓷牙本质界面处由于形变的差异从而导致应力集中，进而导致修复体断裂或崩瓷失效，降低了牙科修复体的使用寿命，影响了牙科修复体整体实用性。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种优化材料弹性模量分布的牙科全冠修复体的制作方法，其步骤如下：

步骤A：扫描模型：在患者牙体预备完成后，用3Shape三维口内扫描仪获取患者牙体预备体的三维模型数据，并在3Shape CAD Design 2020软件上根据相关解剖参数、对颌牙形态及咬合关系设计修复体形态，将设计好的全冠及牙体预备体三维模型导入到三维CAD系统软件Solidworks Premium 2013SP 4.0(Waltham，MA，USA)中，根据实际情况(全冠修复体咬合面的厚度等)将全冠修复体等距切割分层，一般设置咬合面厚度0.25mm为一层，分割4-8层，颈部厚度相应缩窄，同时按照标准解剖尺寸构建三维模型；

步骤B：将分层后的全冠修复体及牙体预备体模型进一步导入有限元分析软件Ansys/CAE 17.0(Canonsburg，PA，USA)以进行应力分析，运用遗传算法(GeneticAlgorithm，GA)设置好相应参数优化建立好的4-8层全冠模型的弹性模量分布，设定优化目标是使其8层全冠修复体在平行牙长轴静态加载600N的情况下所受最大拉应力值达到最小，所述弹性模量分布数据的计算步骤为：