作者：金树人，姚月玲，高勃，王忠义
【关键词】 磨牙
【Abstract】AIM：To make the fabrication of the molar resin crown with rapid prototyping (RP) technology. METHODS: By the CNC laser scan system， the wax pattern of full crown was scanned and the 3D shape was retrieved in the computer. Using the digital model， the crown was fabricated by RP system. RESULTS: The digital model was established and the resin crown was successfully made. CONCLUSION: The RP system can be applied in the fabrication of the molar resin crown.
【Keywords】 full crown；rapid prototyping； molar； resins
【摘 要】目的： 应用快速成型的方法制作磨牙树脂全冠.方法：用 CNC镭射扫描系统，将全冠的蜡型进行扫描，在计算机中形成全冠的三维图像.应用逆向工程软件形成全冠的数字模型，将该数字模型输入到SPS250激光快速成型机内，加工出树脂全冠.结果：得到了全冠的三维重建数字模型，成功制作出树脂全冠.结论：快速成型的方法制作磨牙树脂全冠便捷可行.
【关键词】 全冠；快速成型；磨牙；树脂类
0 引言
快速成型及制造技术（rapid prototyping && manufacturing， RPM）是起源于20世纪80年代末的一种全新的制造技术.它与传统的去除材料和材料受迫成型方法有本质的不同，它是用积分方法，逐层累加来制造三维实体.它能以最快的速度将设计思想物化为具有一定结构功能的产品原型直接制造零件，从而使产品设计开发可能进行快速评价、测试、改进，以完成设计制造过程. 快速成型技术在医学领域，尤其是在人工骨的制造方面，学者们进行了积极的探索［1-5］，在口腔修复体制作方面则未见相关报道.我们对利用快速成型技术制作磨牙全冠进行试验研究.
1 材料和方法
1．1 材料 台湾产四轴CNC镭射扫描系统，该系统通过半导体激光器及光学系统形成结构光即光刀，通过微机控制机械平台的移动，采用旋转平台实现对物体的360度的轮廓测量.数据参数：波长650 nm，扫描宽度50 mm，测量景深150 mm，测量精度001 mm，CCD 双排列，控制方式为计算机控制三轴平移，一轴旋转，扫描步距001 mm.Intel PⅢ800处理器，256 M内存，60 G硬盘，SVGA高分辨率彩色显示器，SURFACER （10.5）软件.西安交通大学产SPS250型激光快速成型机，HXJ－971光敏树脂.在临床上选取下颌第一磨牙全冠基牙预备后石膏模型，用嵌体蜡制作全冠蜡型.
1．2 方法 将蜡型置于扫描平台，通过计算机控制机械平台的移动，平台在X-Y方向倾斜和Z方向旋转，以便于测量到蜡型的各个表面.激光发射装置产生激光束，入射光与水平面垂直.双CCD的接收光束与入射光束的夹角均为45°.当线状光束投射到蜡型表面发生反射后，其反射光被传感接收装置接收并输入到计算机，然后根据不同部位不同高度反射光光强的不同，利用三角测量原理，用计算机测出蜡型表面的高度值，建立该表面各测量点的三维坐标，然后合成蜡型的三维形状.扫描步距001 mm.逆向工程软件SURFACER实施牙冠外型的三维重建，同时将三维数据格式转换成STL文件.将该STL文件输入SPS250型激光快速成型机，加工层厚01 mm，光斑直径02 mm，扫描速度02 m・s-1. 加工从最底部开始，用紫外激光在光敏树脂表面扫描，每次产生冠的一层.扫描固化成的第一层粘附在一个平台上，此时平台的位置比树脂表面稍微低一点，每一层固化完毕之后，平台向下移动一个新的高度，然后将树脂涂在前一层上，如此反复，每形成新的一层均粘附到前一层上，直到制作完冠的最后一层.
2 结果
本研究采用激光扫描的方法，实现了全冠蜡型的三维重建，获得了用快速成型技术制作金属全冠所需的数据文件.由于采用双CCD接收反射光，同一测点不需获取两幅或多幅图像，因而大大加快了测量速度，由计算机控制平台的倾斜与旋转，能够测量到倒凹区，测量精度较高.SURFACER10.5（Imageware）是SDRC（Structural Dynamics Research Corporation）公司著名的逆向工程、计算机辅助曲面检测和曲面造型软件，由其重建蜡型的各个表面，并以STL格式贮存文件.由于该模型采用激光扫描的方法取得，精度较其他方法高.模型可以长期保存在计算机当中，随时查找，也可以直接输入到快速成型RP系统中， SPS250型激光快速成型机逐层固化HXJ－971光敏树脂，直至形成完整的树脂冠.Fig 1，2为完成的树脂全冠.
图1 树脂冠牙合面（略）
Fig 1 Occlusal surface of the resin crown（略）
图2 树脂冠内表面（略）
3 讨论
RP技术是20世纪80年代后期发展起来的快速成型(rapid prototyping)技术，被认为是近年来制造技术领域的一次重大突破，其对制造业的影响可与数控技术的出现相媲美.RP系统综合了机械工程、CAD、数控技术，激光技术及材料科学技术，可以自动、直接、快速、精确地将设计思想物化为具有一定功能的原型或直接制造零件［6］. RP技术，异于传统的去除成型(如车、削、刨、磨)，拼合成型(如焊接)，或受迫成型(如铸、锻，粉末冶金)等加工方法，而是采用材料累加法制造零件原型，其原理是先将CAD生成的三维实体模型通过分层软件分成许多细小薄层，每个薄层断面的二维数据用于驱动控制激光光束，扫射液态光敏树脂，使其固化，以逐层固化的薄层累积成所设计的实体原型，激光快速成型技术较之传统的诸多加工方法展示了以下的优越性.可以制成几何形状任意复杂的零件，而不受传统机械加工方法中刀具无法达到某些型面的限制.
在RP工业的早期，汽车和航空工业主宰着RP市场，占其一半以上的市场份额.当RP传入其它行业后，这种情况已经不再存在.值得注意的是在医学领域中的应用比例已经达12%.如利用RP技术制作颅骨模型，定制种植体或植骨材料等.在口腔冠桥修复体方面还没有成功制作的报道.SPS250激光快速成型机，主要用于产品的原型制作，扫描速度最大可达7 m・s-1，精度达±01 mm，扫描分辩率：36 μm，扫描定位精度：30 μm，控制精度50 μm.本试验中树脂的生物相容性、强度以及树脂冠的适合性测试另文报道.由于对该树脂未作严格的生物安全性试验，而且树脂的颜色也该相应调整，尚不能马上用于临床.
光学扫描是通过表面光线投影来获得物体表面数据，因此不能用来再现物体内部形态及非刚性物质，但是由于光学扫描的步距小，精度较其他方法高，所以被用来进行小结构组织的重建，如牙颌部位［7］.基本过程是通过传感器获得包含物体表面信息的原始数据，经过软件处理来实现物体的三维重建.本研究用激光扫描法对金属全冠蜡型进行三维重建完全可行.
光扫描法属于光学非接触测量法.对两牙之间狭窄的邻间隙，由于光线的入射和反射角度问题，存在测量盲区，很难测到邻间隙正确的解剖形态［8］.迄今为止，国内外均未解决“基牙牙冠外形以及基牙周围容纳全冠垂直壁的缝隙结构”的光学印模这一难题，本实验避开了这一难题，对全冠蜡型进行扫描，消除了测量盲区.
参考文献
［1］ Bianchi SD， Ramieri G， De Gioanni PP. The validation of stereolithographic anatomical replicas：The authors’ own experience and a review of the literature ［J］. Radiol Med Torino， 1997；94(5):503.
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［7］ Kawahata N， Ono H， Nishi Y. Trial of duplication procedure for complete dentures by CAD/CAM［J］. J Oral Reh， 1997；24:540-548.
［8］ Kuroda T， Motohashi N， Tominaga R. Three-dimensional dental cast analyzing system using laser scanning［J］. Am J Orthod Dentofac Orthop， 1996；110:365-369.