CN102232878B - 数字化种牙手术最大高度操作空间的测量方法 - Google Patents

Abstract

数字化种牙手术最大高度操作空间的测量方法，包括以下步骤：选取三对对颌牙齿，在每个牙齿上做一个标记点；量取患者最大张口时每对标记点间的实际距离；重建患者上下颌骨三维模型；在医学图像处理软件中运用手术模拟功能移动下颌骨，使各个标记点之间的距离达到病人实际最大张口时量取的实际距离，从而获得患者最大张口时的三维模型；在种植位置处沿种植体轴线方向测量从骨表面到对颌牙齿的距离H。H即为种植手术时该种植位置的最大高度操作空间。本发明可以帮助医生在制定手术方案时获得手术时最大高度操作空间，避免手术时因操作空间不够而无法执行预定的手术方案。

Description

数字化种牙手术最大高度操作空间的测量方法

技术领域

本发明涉及一种针对数字化种牙手术最大高度操作空间的测量方法。 

背景技术

现代口腔种植技术是20世纪60年代瑞典Branemark教授提出骨整合(Osseointegration)理论以后才逐渐发展起来的一种口腔修复技术。经过40多年世界各国学者大量的基础研究和临床实践，口腔种植学已成为口腔医学领域中的一门成熟的新的临床分支学科。随着口腔种植技术的逐渐成熟，种植成功率的不断提高，越来越多的牙列缺损或缺失患者选择种植牙作为他们首选的修复方式。 

近年来，随着计算机辅助设计和制造技术被用于口腔种植领域，出现了导板引导的数字化种牙手术(Template Guided ImplantSurgery)，即在种植手术前通过病人口腔CT数据，运用专业软件设计出种植体在病人颌骨中最佳的位置、角度、深度，然后根据种植体的位置设计出相对应的手术导板，最后运用专业设备制作出个性化的手术导航模板。手术时只需将手术导航模板戴在病人口腔里，按照导板上设计好的导向孔制备种植窝，这样能使种植体处于对咬合和修复最佳的位置。但是由于手术时导航模板戴在患者口腔里占据了一定的空间，使手术操作空间相对减小，特别是种植部位位于后牙区的情况。目前国际上的导板引导数字化种植手术一般只做到第一磨牙，不提倡 第二、三磨牙使用导板引导种植。但很多情况下如果选用适当长度的种植体，在第二、三磨牙位也可以通过导板实施手术。例如原计划使用Biomet 3i^TMIFOS411型号种植体，如果使用手术导航模板则需要用配套的Navigator^TMSystem Surgical Kit工具盒中B系列或更长的C系列钻头，这时就有可能因为钻头过长放不到患者口腔中而导致手术无法进行。但如果换用IFOS410型号种植体，则可以使用A系列钻头，而A系列钻头比B系列钻头短3毫米，对操作空间的需求也就减小了3毫米，如果术前做方案设计时能够对操作空间进行测量和评判，就可以避免空间不足的情况，使设计方案能够得到有效实施。 

数字化种牙中的手术操作空间如图1的示意图所示。由于缺乏一种后牙区种植空间的计算及是否能采用导板引导种植手术的评价方法，目前在面对后牙区缺牙的患者时，一种解决方法是医生采用传统的徒手种植操作，手术的质量得不到保证；另一种办法则是牺牲最佳咬合及后期修复效果，将种植体位置移到合适位置以扩大操作空间，使基于导板的数字化手术能够施行，但由于缺乏一套判断和评价方法，种植体移位后借用到的空间是否足够无法准确判断，经常会出现临床手术时后牙操作空间不够的情况，这样预先设计的种植方案和手术导板就无法使用，这不仅浪费设计制作导板的时间和精力，影响医生手术时的状态，而且医生预先给病人制定的修复方案也得不到实施，使医生不得不临时改变修复方案，导致病人得不到最佳修复。因此预先判断缺牙位的操作空间对于实现精确数字化种牙非常重要。 

发明内容

为克服现有技术的无法确定患者是否适用导板，浪费时间和精力，手术质量无法保障的缺点，本发明提供了一种通过获取手术的操作空间可明确得知患者是否适用导板，节约时间和精力，有利于医生制定正确的手术及修复方案的针对后牙区的数字化种牙手术中手术操作空间的测量方法。 

数字化种牙手术中手术操作空间的测量方法，包括以下步骤： 

1)、在患者的上下牙中选取三对对颌牙齿，在每个牙齿上做一个标记点； 

2)、量取病人最大张口时，每两个标记点间的实际距离； 

3)、获取病人口腔的CT数据，根据CT数据在医学图像处理软件中重建出患者上下颌骨的三维模型； 

4)、根据三维模型，运用医学图像处理软件中的模拟功能，使下颌骨张开，使各对标记点之间的距离达到病人实际最大张口时量取的实际距离，从而获得最大开口三维模型； 

5)、根据最大开口三维模型，在种植位置且沿种植体轴线方向测量从牙槽骨表面到对颌牙齿之间的距离H，H为数字化种牙手术时的最大高度操作空间； 

在实施导航模板辅助种植手术时，手术所需的最小高度空间： 

H_O＝a+b； 

a为导航模板高度； 

b为手机与钻头在夹持状态下的总长度； 

要成功实施导航模板辅助种植手术的必要条件是：H＞H_O。 

进一步，步骤1)中，做标记点的对颌牙齿的选取包括以下步骤： 

(1.1)、检查患者是否全口牙缺失，若非全口牙缺失，则检查患者的前牙区是否有牙齿缺失，若无牙齿缺失，则在前牙区选取标记点，若有牙齿缺失则向远中方向选取； 

(1.2)、若患者是全口牙缺失，则制作临时假牙，在临时假牙上选取标记点。 

进一步，步骤1)中，标记点在牙上的位置选择，包括以下原则： 

(a)、如果标记点在中切牙或侧切牙上，则标记点应取上下中切牙或侧切牙的近中切角； 

(b)、如果标记点在尖牙上，则标记点应取上下颌尖牙的牙尖； 

(c)、如果标记点在前磨牙，则标记点应取上下颌前磨牙的颊尖； 

(d)、如果标记点在磨牙，则标记点应取上下颌磨牙的近中颊尖。 

进一步，步骤3)中，若手术导板为粘膜支撑式导板，则需将石膏模型的扫描数据和通过CT数据重建出的骨骼模型重叠在一起。 

进一步，步骤4)中使下颌骨张开包括以下步骤： 

(4.1)、确定上下颌骨移动的原则：以颞下颌骨最大开颌运动为原则，髁突带动关节盘协调地沿关节结节后斜面向前下方滑动至关节结节处，关节盘在向前滑动的同时又稍向后方旋转，转动运动的轴心在髁突； 

(4.2)将下颌骨及石膏模型沿关节结节后斜面向前下移动至上颌结节下方； 

(4.3)确定两个髁突的中心，两中心连线即为下颌运动的旋转轴； 

(4.4)将下颌骨沿髁突旋转； 

(4.5)重复执行步骤(4.3)-(4.4)直到每对标记点之间的距离达到病人实际最大张口时量取的距离，此时认为下颌骨的位置为病人最大张口时颌骨所处的位置。 

为准确判断病人缺牙区最大张口时的空间是否适合采用导板引导种植，本发明提供了一种基于颌骨三维重建模型的最大张口位置重现方法和基于最大张口位置的手术操作空间测量方法。根据测量的结果判断病人是否适合采用导板引导种植，如操作空间不足，则可省去导板的设计和制造过程，节省时间和费用，同时医生可以规划徒手种植手术方案或者改变原来制定的修复方案。 

本发明具有通过获取手术的操作空间可明确得知患者是否适用导板，节约时间和精力，有利于医生制定正确的修复方案的优点。 

附图说明

图1是导板引导种植所需空间示意图。 

图2标记点在切牙上的位置。 

图3标记点在尖牙上的位置。 

图4标记点在前磨牙上的位置。 

图5标记点在第一、第二磨牙上的位置。 

图6下颌旋转运动的中心轴。 

图7患者实际最大张口时上下颌骨的位置。 

图8最大张口时种植部位高度方向距离。 

图9数字化种植手术空间要求。 

图10根据CT数据重建出患者上下颌骨的三维模型。 

图11导板为牙支撑式时，把石膏模型和根据CT重建出的颌骨模型重叠在一起。 

图12石膏模型和颌骨模型重叠在一起，通过移动和旋转到患者实际最大张口位置。 

图13测量种植区域上下颌之间的距离。 

具体实施方式

实施例一 

参照图1-13，进一步说明本发明： 

数字化种牙手术中手术操作空间的测量方法，包括以下步骤： 

1)、在患者的上下牙中选取三对对颌牙齿，在每个牙齿上做一个标记点； 

2)、量取病人最大张口时，每两个标记点间的实际距离； 

3)、获取病人口腔的CT数据，根据CT数据在医学图像处理软件中重建出患者上下颌骨的三维模型； 

4)、根据三维模型，运用医学图像处理软件中的模拟功能，使下颌骨张开，使各对标记点之间的距离达到病人实际最大张口时量取的实际距离，从而获得最大开口三维模型； 

5)、根据最大开口三维模型，在种植位置且沿种植体轴线方向测量从牙槽骨表面到对颌牙齿之间的距离H，H为数字化种牙手术时的最大高度操作空间； 

在实施导航模板辅助种植手术时，手术所需的最小高度空间： 

H_O＝a+b； 

a为导航模板高度； 

b为手机与钻头在夹持状态下的总长度； 

要成功实施导航模板辅助种植手术的必要条件是：H＞H_O。 

步骤1)中，做标记点的对颌牙齿的选取包括以下步骤： 

(1.1)、检查患者是否全口牙缺失，若非全口牙缺失，则检查患者的前牙区是否有牙齿缺失，若无牙齿缺失，则在前牙区选取标记点，若有牙齿缺失则向远中方向选取； 

(1.2)、若患者是全口牙缺失，则制作临时假牙，在临时假牙上选取标记点。 

步骤1)中，标记点在牙上的位置选择，包括以下原则： 

(a)、如果标记点在中切牙或侧切牙上，则标记点应取上下中切牙或侧切牙的近中切角； 

(b)、如果标记点在尖牙上，则标记点应取上下颌尖牙的牙尖； 

(c)、如果标记点在前磨牙，则标记点应取上下颌前磨牙的颊尖； 

(d)、如果标记点在磨牙，则标记点应取上下颌磨牙的近中颊尖。 

步骤3)中，若手术导板为粘膜支撑式导板，则需将石膏模型的扫描数据和通过CT数据重建出的骨骼模型重叠在一起。 

步骤4)中使下颌骨张开包括以下步骤： 

(4.1)、确定上下颌骨移动的原则：以颞下颌骨最大开颌运动为原则，髁突带动关节盘协调地沿关节结节后斜面向前下方滑动至关节结节处，关节盘在向前滑动的同时又稍向后方旋转，转动运动的轴心在髁突； 

(4.2)将下颌骨及石膏模型沿关节结节后斜面向前下移动至上颌结节下方； 

(4.3)确定两个髁突的中心，两中心连线即为下颌运动的旋转轴； 

(4.4)将下颌骨沿髁突旋转； 

(4.5)重复执行步骤(4.3)-(4.4)直到每对标记点之间的距离达到病人实际最大张口时量取的距离，此时认为下颌骨的位置为病人最大张口时颌骨所处的位置。 

为准确判断病人缺牙区最大张口时的空间是否适合采用导板引导种植，本发明提供了一种基于颌骨三维重建模型的最大张口位置重现方法和基于最大张口位置的手术操作空间测量方法。根据测量的结果判断病人是否适合采用导板引导种植，如操作空间不足，则可省去导板的设计和制造过程，节省时间和费用，同时医生可以规划徒手种植手术方案或者改变原来制定的修复方案。 

本发明具有通过获取手术的操作空间可明确得知患者是否适用导板，节约时间和精力，有利于医生制定正确的修复方案的优点。 

实施例二 

以病人缺失左下颌第二磨牙为例对本发明做进一步说明： 

步骤1：将病人的颌面CT数据导入到Mimics软件中，通过segmentation工具栏中的工具将病人上下颌开，并去除由于金属假牙产生的伪影，然后通过calculate 3D from mask工具计算出上下颌骨的三维模型； 

步骤2：导入预先扫描并处理好的石膏模型数据，并通过registration工具将石膏模型数据和颌骨模型重叠到一起； 

步骤3：通过移动和旋转运动并根据实际测量的标记之间的距离将上下颌调整到实际最大张口位置； 

步骤4：测量种植区域上下颌之间的距离H为35.56mm；根据计划使用的种植体长度确定手术操作空间HO＝37.5mm。因为HO＞H，所以不适合采用数字化手术。 

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。 

Claims (5)

1.数字化种牙手术最大高度操作空间的测量方法，包括以下步骤：

1)、在患者的上下牙中选取三对对颌牙齿，在每个牙齿上做一个标记点；

2)、量取病人最大张口时，每对标记点间的实际距离；

3)、获取病人口腔的CT数据，根据CT数据在医学图像处理软件中重建出患者上下颌骨的三维模型；

4)、根据三维模型，运用医学图像处理软件中的模拟功能，使下颌骨张开，使各对标记点之间的距离达到病人实际最大张口时量取的实际距离，从而获得最大开口三维模型；

5)、根据最大开口三维模型，在种植位置且沿种植体轴线方向测量从牙槽骨表面到对颌牙齿之间的距离H，H为数字化种牙手术时的最大高度操作空间；

在实施导航模板辅助种植手术时，手术所需的最小高度空间：

H_O＝a+b；

a为导航模板高度；

b为手机与钻头在夹持状态下的总长度；

要成功实施导航模板辅助种植手术的必要条件是：H＞H_O。

2.如权利要求1所述的数字化种牙手术最大高度操作空间的测量方法，其特征在于：步骤1)中，做标记点的对颌牙齿的选取包括以下步骤：

(1.1)、检查患者是否全口牙缺失，若非全口牙缺失，则检查患者的前牙区是否有牙齿缺失，若无牙齿缺失，则在前牙区选取标记点，若有牙齿缺失则向远中方向选取；

(1.2)、若患者是全口牙缺失，则制作临时假牙，在临时假牙上选取标记点。

3.如权利要求2所述的数字化种牙手术最大高度操作空间的测量方法，其特征在于：步骤1)中，标记点在牙上的位置选择，包括以下原则：

(a)、如果标记点在中切牙或侧切牙上，则标记点应取上下中切牙或侧切牙的近中切角；

(b)、如果标记点在尖牙上，则标记点应取上下颌尖牙的牙尖；

(c)、如果标记点在前磨牙，则标记点应取上下颌前磨牙的颊尖；

(d)、如果标记点在磨牙，则标记点应取上下颌磨牙的近中颊尖。

4.如权利要求3所述的数字化种牙手术最大高度操作空间的测量方法，其特征在于：步骤3)中，若手术导航模板为粘膜支撑式导航模板，则需将口腔石膏模型的扫描数据和通过CT数据重建出的骨骼模型重叠在一起。

5.如权利要求1-4之一所述的数字化种牙手术最大高度操作空间的测量方法，其特征在于：步骤4)中使下颌骨张开包括以下步骤：

(4.1)、确定上下颌骨移动的原则：以颞下颌骨最大开颌运动为原则，髁突带动关节盘协调地沿关节结节后斜面向前下方滑动至关节结节处，关节盘在向前滑动的同时又稍向后方旋转，转动运动的轴心在髁突；

(4.2)将下颌骨及石膏模型沿关节结节后斜面向前下移动至上颌结节下方；

(4.3)确定两个髁突的中心，两中心连线即为下颌运动的旋转轴；

(4.4)将下颌骨沿髁突旋转；

(4.5)重复执行步骤(4.3)-(4.4)直到每对标记点之间的距离达到病人实际张口时量取的实际距离，此时认为下颌骨的位置为病人最大张口时颌骨所处的位置。

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