[发明专利]基于虚拟现实与3D打印技术的牙种植模拟方法

说明书

本发明涉及一种基于虚拟现实与3D打印技术的牙种植模拟方法。该方法，首先，通过虚拟现实技术为受训者模拟出近似真实的手术操作环境，运用该技术培训实习医生可以大大降低手术培训的时间及费用，提高初学者手术操作的熟练程度及精细水准，进而减少手术并发症，提高手术成功率，增加手术的安全性，并且不受标本、场地等的限制；在此基础上，再结合3D打印技术制作出的实体模型，供学生进一步的训练或考核，切合实际操作。本发明弥补了虚拟技术的不足；另外还可进行术前的手术模拟，并选取最佳方案以及对方案进行优化。

技术领域

本发明涉及一种基于虚拟现实与3D打印技术的牙种植模拟方法。

背景技术

牙种植指的是一种以植入骨组织内的下部结构为基础来支持、固位上部牙修复体的缺牙修复方式。它包括下部的支持种植体和上部的牙修复体两部分。它采用人工材料（如金属、陶瓷等）制成种植体（一般类似牙根形态），经手术方法植入组织内（通常是上下颌）并获得骨组织牢固的固位支持，通过特殊的装置和方式连接支持上部的牙修复体。

由于牙种植手术的实施区域是结构复杂的口腔，由此产生的高精细度要求与高成本限制，使得牙种植医师的手术训练成为一个难题。通过老师书本授课、模具操作和现场观摩等方式开展医学教学的传统教学方法，不可避免地存在理论知识抽象难懂、实践与临床脱节等问题。

发明内容

本发明的目的在于针对传统牙种植手术培训的种种不足，采用虚拟现实技术与3D打印技术相结合的方法，提供一种基于虚拟现实与3D打印技术的牙种植模拟方法，为受训者模拟出近似真实的手术操作环境，运用该技术培训实习医生可以大大降低手术培训的时间及费用，提高初学者手术操作的熟练程度及精细水准，进而减少手术并发症，提高手术成功率，增加手术的安全性，并且不受标本、场地等的限制；在此基础上，再结合3D打印技术制作出的实体模型，供学生进一步的训练或考核，切合实际操作，弥补了虚拟技术的不足；另外还可进行术前的手术模拟，并选取最佳方案以及对方案进行优化。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于虚拟现实与3D打印技术的牙种植模拟方法，包括如下步骤：

步骤S1、虚拟现实技术应用部分：

S11、利用口腔CT，采用Mimics软件来重建口腔模型，该口腔模型包括牙齿模型和骨骼模型；再用3DS Max软件制作一个钻头模型；而后，将口腔模型、钻头模型导入Unity3D软件，赋予物理特性以及相互关系，使得钻头模型触碰到牙齿时，出现锥形孔洞；钻头模型采用VR手柄来操作，且操作过程中，钻头模型具有震动效果；

S12、使用Unity3D软件编程，使得按住VR手柄按键则钻头模型开始工作，触碰到牙齿时，牙齿与钻头模型重合的部分消失，形成孔洞，且松开按键则钻头模型停止工作，孔洞不再扩大或加深；按住VR手柄按键时，钻头模型同样有震动效果；

S13、进行牙齿周围的神经、血管与粘膜的分布：利用口腔CT，采用Mimics软件来完善口腔模型，进行神经、血管与粘膜的分布，神经、血管与粘膜以不同颜色加以区分；

S14、采用3DS Max软件制作各种型号的钻头模型和种植钉模型；将制作好的钻头模型与种植钉模型导入Unity3D软件，在Unity3D软件中编程，使各种型号的钻头模型与种植钉模型显示在口腔模型的右侧，并且可以使用VR手柄选取任意型号的钻头模型或种植钉模型进行操作；

S15、将完善的口腔模型导入Unity3D软件，在Unity3D软件中编程，使得钻头模型或种植钉模型触碰到神经或血管时，操作者收到听觉反馈，实现手术失误的报错；

步骤S2、3D打印技术应用部分：

S21、数据采集与获取：获取步骤S1建立的完善的口腔模型数据；

S22、数据导入后三维重建：将完善的口腔模型数据导入3D打印设备进行三维重建；