【解密科技寶藏】口內掃描系統,假牙數位製造服務

【解密科技寶藏-創新科技專案】

創新科技專案/高值牙科植入物創新研發與口內掃描系統

你有去看過牙齒嗎?從開始長牙、拔牙、蛀牙、戴牙套、洗牙，到植牙、裝假牙，牙科在人生的每一個階段，時時都切入生活。然而，過去非常仰賴手工技術的牙醫行業，隨著電腦化和各式製程技術的開發，牙科零件和工具器械，已經是精益求精，不僅顧及到美觀和功能，更趨向客製化、數位化的製作，而牙科的臨床診斷和治療，也加入各種軟體和影像輔助。簡言之，從電腦化、客製化、到產品設計和製造，牙科產業趨向於建立一個完整的解決方案。

而牙科產品的設計，如同其他醫療產品的開發，很重要的一環就是整合臨床醫師和患者的意見。財團法人金屬工業研究發展中心，林志隆副執行長領導的技術研發團隊，就整合了牙醫師臨床經驗和患者的想法，做為創新產品的基礎，進而設計、製造牙科植入物和使用器械，以及開發3D口內掃描系統，建立牙科假牙製造的完整服務，同時，輔導業者就此技術移轉做產業轉型，經營高附加價值的牙科醫材產品。

牙科植入物

在植牙過程中，很重要的一個就是牙根植入物和其上方要套上牙冠的支台。看似已經很成熟的產品，但長期牙周病的缺牙患者，其牙槽骨萎縮，骨量不足，骨脊寬度過窄，就需要特殊設計的窄牙根植體和穩固度較強的植體，於是乎要開發這樣的產品，從設計、產品測試到量產的製程技術，都需要完整能量。針對此需求，財團法人金屬工業研究發展中心，林志隆副執行長領導的技術研發團隊就設計了(1)高強度鈦金屬窄植體(2)高穩固度陶瓷植體，以及針對其防鬆脫和使用上的疲勞測試..等建立完整方案；此外，也考慮到植入物和生物體表現接觸的影響，對牙根植體的表面做生物機能化處理，將骨生長因子BMP-2透過矽烷化表面處理附著在植體表面，進行體內動物實驗，以期增進植體表面和骨頭的接觸面積；另外也兼顧量產的良率和產品的生物相容性。除了特殊設計的窄牙根植體，也需要配合這種植體使用的手術器械，因此也設計了像是窄植體器械組和耐磨耗的陶瓷深度鑽。

口內掃描系統

有了上述設計製做好的牙根植入物，手術植入後，就需要牙體贗復的工作，像是製作牙冠牙橋，這時候電腦數位建立牙齒骨槽和牙齒模型，利用牙科電腦斷層掃描(Dental CT)、口內外掃描器的影像或資料來建立數位模型，不只可以做為醫師和患者之間很好的溝通工具，藉由軟體的模擬和修正模型後，再進行製作，也可提高產品的精度和增加產品對患者的相容性，整體減少治療時間。為此，金屬中心特開發手持式口內掃描系統和3D建模以及雲端軟體系統，從硬體設計到軟體服務和市場佈局。然而，口內掃描系統不比一般的物體掃描，開發上最困難部份，就是要把產品設計得很小，可以做口內完整掃描。為此，產品設計有兩條光路系統，一為雷射光源投射取像模組，另一為具高成像品質的感測器模組；光源經過反射鏡投射到待掃描物表面，再射入另一反射鏡，回傳到感測器，這時候安排錯開這兩條光路系統，以三角法相對位置進行取像。而雷射光光源為線掃描，光投射到的位置僅能提供線輪廓資料，為了要能得到三維模型資料，掃描器內設計有馬達傳動機構，可以直線移動掃描光源和旋轉反射鏡片取像，進而將取得的所有2D資料，堆疊成3D資料。這個手持口內掃描系統的頭部，也就是掃描頭截面約21.5mmx22mm，掃描範圍30mm，取像模組移動速度約每秒約25mm，掃描精度約30µm。這樣的條件下，掃描整個單一上顎或下顎的時間約一分半鐘。

數位假牙製造服務

掃描取得的資料，透過金屬中心開發的術前規劃軟體系統，可以建立牙體參考設計標準檔，做編修和牙體模型曲面干涉分析，進行假牙設計。未來，金屬中心和技轉的廠商計畫要推廣口內掃描機給全世界的牙醫診所，讓他們使用這種非賣型的手持式口內掃描機，但是掃描後的檔案需經過雲端傳回口內掃描機的設計中心，經過數位加工中心，搭配先前建立的牙體製造能量，進行牙體製造。藉由這種整體解決方案的服務，讓台灣的數位牙體業者，能將假牙製造服務擴展到全球。

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文章參考：財團法人金屬工業研究發展中心/解密科技寶藏
圖片來源：財團法人金屬工業研究發展中心/解密科技寶藏
影片來源：DTT 解密科技寶藏