CN105342702B - 一种基于3d打印的个性化下颌骨固定导板 - Google Patents

Abstract

本发明涉及颌面外科医疗器械领域，尤其涉及一种基于3D打印的个性化下颌骨固定导板，其特征在于：所述固定导板设有固定杆、垂直翼和平行翼，垂直翼设有垂直翼内侧面和垂直翼外侧面，垂直翼内侧面形态大小与下颌骨断面完全贴合；平行翼设有平行翼内侧面和平行翼外侧面，平行翼内侧面形态大小与左右剩余下颌骨外侧面完全贴合；固定杆端与垂直翼外侧面固定连接，垂直翼与平行翼呈夹角连接成一体，且垂直翼以固定杆端方向向外延伸。本发明中固定导板结构简单，设计简便，成本低，操作简便，有利于颌面外科医生在术中复位并固定游离的剩余下颌骨，从而达到精确化手术的目标，并达到降低手术难度，缩短手术时间的目的。

Description

一种基于3D打印的个性化下颌骨固定导板

技术领域

本发明涉及颌面外科医疗器械领域，尤其涉及一种基于3D打印的个性化下颌骨固定导板。

背景技术

下颌骨缺损可由肿瘤、外伤、感染等因素引起，可导致患者面部的畸形及口颌系统功能的丧失。故下颌骨缺损的患者最重要的是要精确地恢复其下颌骨正常的解剖形态，从而达到恢复其面部的美观及正常的口颌系统生理功能。

目前，数字化外科技术迅速发展并广泛应用于下颌骨缺损的修复重建手术中，以追求精确化手术治疗的目标。其中应用最多的包括导航和导板技术。导航技术存在一定的系统误差，还存在配准注册失败的可能，且操作相对较复杂，需要专业的培训，所以在下颌骨缺损修复重建中相对应用较少。导板技术操作方便，误差较小，故在手术中应用较多。但导板在实际手术应用过程中，也存在一定的问题，下颌骨缺损后游离的剩余下颌骨无法精确复位及固定，会导致预成型重建板固定困难，移植骨块难以达到精确固定。若患者剩余下颌骨较多，存在牙列可进行颌间牵引固定，则可达到一定的固定的效果，但也存在骨块会向内侧移位的情况。所以怎样固定下颌骨缺损后剩余的下颌骨，使剩余下颌骨恢复到正常解剖位置并进行固定，以利于预成型重建板及移植骨块的植入，从而达到下颌骨精确修复重建的目的是临床亟需解决的问题。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提供一种基于3D打印的个性化下颌骨固定导板，以固定游离的剩余下颌骨，使其恢复到正常的解剖位置并进行固定，以便于精确化修复重建下颌骨缺损，便于预成型重建板及移植骨块的植入，从而恢复患者良好的面型及生理功能。

该固定导板结构简单，设计简便，成本低，操作简便，有利于颌面外科医生在术中复位并固定游离的剩余下颌骨，从而达到精确化手术的目标，并达到降低手术难度，缩短手术时间的目的。

解决以上技术问题的本发明中的一种基于3D打印的个性化下颌骨固定导板，其特征在于：所述固定导板设有固定杆、垂直翼和平行翼，垂直翼设有垂直翼内侧面和垂直翼外侧面，垂直翼内侧面形态与下颌骨断面固定部份完全贴合；平行翼设有平行翼内侧面和平行翼外侧面，平行翼内侧面形态与左右剩余下颌骨外侧面固定部份完全贴合；固定杆端与平行翼外侧面固定连接，垂直翼与平行翼呈夹角连接成一体，夹角的大小与下颌骨断面及剩余下颌骨颊面所成的角大小相同，且平行翼以固定杆端方向向外延伸。

本发明中所述固定杆呈折角型，本身呈一定的角型，使固定杆具有一定的强度，可维持下颌骨缺损的间隙以及可使游离的剩余下颌骨维持在其正常解剖位置上，避免舌头等软组织的阻碍。

所述平行翼上设有平孔，便于术中固定螺钉。

所述平行翼上还设有导向孔，便于术中固定螺钉，以及进钉方向的准确性。

所述平行翼长为1.0-1.5cm，宽为0.8-1.0cm,厚度为0.15-0.25cm。

所述垂直翼长为0.8-1.2cm，宽为0.8-1.0cm,厚度为0.15-0.25cm。

所述固定杆与垂直翼外侧面连接为固定式或活动式连接，固定连接为固定杆两端与垂直翼固定成一体，制作时也成一体。

所述活动式连接为螺旋连接，垂直翼设有平孔或内有螺丝的小孔，固定杆两端设有相应的螺丝，固定杆与垂直翼螺旋连接。使用时将固定杆与垂直翼螺旋固定紧。使用方便，便于更换与使用。

所述固定杆呈V形折角，V字形的两根杆呈圆柱形，直径为0.8-0.9cm，折角随下颌骨缺损部位不同角度大小有异。

本发明中平行翼内侧与左右剩余下颌骨外侧面上唯一的位置完全贴合，从而可使固定导板在下颌骨上的位置具有，使术中使用时更易找到设计好的位置，使下颌骨的位置与手术计划完全吻合，垂直翼的内侧面与下颌骨的截骨面完全贴合，起到挡板作用，维持下颌骨缺损的间隙。固定杆的角度根据不同的下颌骨缺损类型而改变，属个性化设计；平行翼与垂直翼间的角度也属个性化设计。

本发明在术前使用临床专用钻孔机及直径1.1mm钻针进行钻孔，术中使用8mm长，直径1.5mm的钛钉将固定导板固定在下颌骨上，从而达到固定并维持剩余下颌骨正常的解剖位置的目的。使用本发明中的个性化下颌骨缺损固定导板时，其左右两侧导板与剩余下颌骨上的唯一位置完全吻合，可轻易找到该位置，固定杆具有一定强度。将该导板使用钛钉固定在下颌骨上，可使下颌骨维持在正常位置上并固定不动，有利于预成型重建板及移植骨块的固定，从而达到精确恢复下颌骨正常形态及解剖位置的效果。

本发明在3D打印操作和临床操作上，对实施人员技术要求较低，有一般的软件操作知识、3D打印技术和颌面外科技能的医务人员即可实施；对患者来说，可达到更加精确化的手术效果；如果医疗机构拥有桌面快速成型设备即可自行设计并加工导板，免去了第三方公司的数字化设计费用和费时的导板运输过程。整个导板成型的过程只需30min左右，而且成本低廉，操作便捷且精度高，极大的推进了此项技术的临床应用。

附图说明

图1为本发明中固定导板结构示意图

图2为本发明实施例2中固定导板结构示意图

图3为本发明实施例3中固定导板结构示意图

图4为本发明固定导板术中结构示意图

其中，图中标识具体为：1.固定杆,2.垂直翼,3.平行翼,4.导向孔,5.平行翼内侧面,6.平行翼外侧面,7.垂直翼内侧面,8.垂直翼外侧面,9.平孔,10.剩余下颌骨外侧面,11. 下颌骨断面,12.螺丝小孔，13.下颌骨

具体实施方式

下面通过结合实施例对本发明做进一步说明，应该理解的是，这些实施例仅用于例证的目的，决不限制本发明的保护范围。

实施例1

一种基于3D打印的个性化下颌骨固定导板，由三部分组成组成，固定导板设有固定杆、垂直翼和平行翼，垂直翼设有垂直翼内侧面和垂直翼外侧面，垂直翼内侧面形态大小与下颌骨重建后腓骨上方下颌骨断面固定部分完全贴合；平行翼设有平行翼内侧面和平行翼外侧面，平行翼内侧面形态大小与下颌骨重建后腓骨上方左右剩余下颌骨外侧面固定部分完全贴合；固定杆端与垂直翼外侧面固定连接，垂直翼与平行翼呈夹角连接成一体，夹角的大小与下颌骨断面及剩余下颌骨颊面所成的角大小相同，且垂直翼以固定杆端方向向外延伸。

平行翼长为1.0cm，宽为0.8cm,厚度为0.25cm。

垂直翼长为0.8cm，宽为0.8cm,厚度为0.25cm。

固定杆与垂直翼外侧面连接为固定式，固定连接为固定杆两端与垂直翼固定成一体，制作时也成一体。

平行翼与左右剩余下颌骨外侧面上唯一的位置完全贴合，使术中使用时更易找到设计好的位置，使下颌骨的位置与手术计划完全吻合，垂直翼与下颌骨的截骨面（断面）完全贴合，起到挡板作用，维持下颌骨缺损的间隙。平行翼与垂直翼间的角度也属个性化设计。术前将在平行翼上使用临床专用钻孔机及直径1.1mm钻针进行钻孔，术中使用长8mm，直径1.5mm的钛钉将导板固定于下颌骨上。

实施例2

一种基于3D打印的个性化下颌骨固定导板，由三部分组成组成，固定导板设有固定杆、垂直翼和平行翼，垂直翼设有垂直翼内侧面和垂直翼外侧面，垂直翼内侧面形态大小与下颌骨断面完全贴合；平行翼设有平行翼内侧面和平行翼外侧面，平行翼内侧面形态大小与左右剩余下颌骨外侧面固定部份完全贴合；固定杆端与垂直翼外侧面固定固定部份连接，垂直翼与平行翼呈夹角连接成一体，且垂直翼以固定杆端方向向外延伸。

垂直翼上还设有平孔，平孔直径为1.5cm。

平行翼长为1.5cm，宽为1.0cm,厚度为0.15cm。

垂直翼长为1.2cm，宽为1.0cm,厚度为0.15cm。

固定杆与垂直翼活动式连接，活动式连接为螺旋连接，平行翼设有平孔或内有螺丝的小孔，固定杆两端设有相应的螺丝，固定杆与垂直翼螺旋连接。使用时将固定杆与垂直翼螺旋固定紧。使用方便，便于更换与使用。

固定杆呈V折角型，V字形的两根杆呈圆柱形，直径为0.8cm，V形角度可为钝角，随下颌骨缺损部位不同角度大小有异。固定杆呈折角型，具有一定的强度，维持剩余下颌骨正常的解剖位置。固定杆的角度根据不同的下颌骨缺损类型而改变，属个性化设计，原则是避免舌头等软组织的阻碍。

实施例3

一种基于3D打印的个性化下颌骨固定导板，由三部分组成组成，固定导板设有固定杆、垂直翼和平行翼，垂直翼设有垂直翼内侧面和垂直翼外侧面，垂直翼内侧面形态大小与下颌骨断面固定部份完全贴合；平行翼设有平行翼内侧面和平行翼外侧面，平行翼内侧面形态大小与左右剩余下颌骨外侧面固定部份完全贴合；固定杆端与垂直翼外侧面固定连接，垂直翼与平行翼呈夹角连接成一体，且垂直翼以固定杆端方向向外延伸。

垂直翼上还设有导向孔，导向孔内侧直径为0.2cm。

平行翼长为1.2cm，宽为0.9cm,厚度为0.2cm。

垂直翼长为1.0cm，宽为0.9cm,厚度为0.2cm。

固定杆与垂直翼外侧面连接为固定式，固定连接为固定杆两端与垂直翼固定成一体，制作时也成一体。

固定杆呈V折角型，V字形的两根杆呈圆柱形，直径为0.9cm，V形角度可为钝角，随下颌骨缺损部位不同角度大小有异。

本发明在实际病例中的效果如下：

患者男，44岁，患者面形不对称，右侧膨隆明显，上下比例不协调，下颌骨明显膨隆，约10*10cm大小，触之质硬，可扪及乒乓球样感，无活动度，无明显触压痛。术中将患者病变下颌骨切除后，将固定导板固定于左右剩余下颌骨上，使左右剩余的下颌骨与固定导板形成一个整体，使游离的下颌骨恢复其正常的解剖形态及位置，维持下颌骨缺损的间隙，便于腓骨及预成型重建板的固定。术后1月患者面部肿胀基本消退，伤口愈合，面部外形基本对称。术后3月复查患者面部外形对称。

患者C，男，45岁，患者面形不对称，左下颌肿胀明显，左颌下可见一大小约5*5cm肿物，触之质硬，无触压痛，口内见D6、D7缺失，D8远中移位，D5III°松动，D5-D8处牙槽嵴顶可见齿痕，舌侧可触及波动感，挤压可见牙龈表面有黄白色豆腐渣样液体流出，D6前庭沟可见开窗创。左颌下可触及一大小约1.5*1.5cm大小淋巴结，有触痛，质硬，活动度可。术中将患者病变下颌骨切除后，将固定导板固定于左右剩余下颌骨上，使左右剩余的下颌骨与固定导板形成一个整体，使游离的下颌骨恢复其正常的解剖形态及位置，维持下颌骨缺损的间隙，便于腓骨及预成型重建板的固定。术后2周患者面部肿胀基本消退，伤口愈合，面部外形基本对称。

本发明中个性化下颌骨固定导板制作过程包括获取患者的颌骨螺旋CT数据、虚拟手术设计、固定导板的设计及快速打印固定导板等步骤。

1、获取患者颌骨螺旋CT数据：患者螺旋CT扫描层厚至多为1mm，扫描范围包括整个颅颌面部骨骼，数据存贮格式为DICOM格式。

2、虚拟手术设计：包括下颌骨肿瘤的下颌骨部分切除的手术虚拟设计以及下颌骨粉碎性骨折解剖复位的手术虚拟设计。下颌骨肿瘤的部分切除，将获取的颌骨DICOM数据导入三维建模软件-MIMCS16.0 (Materialise,比利时)重建颌骨三维模型；在CT断层上进行操作，分割出下颌骨；在下颌骨肿瘤边界外1cm设计截骨线，使用平面截骨工具将肿瘤侧的部分下颌骨截除；将剩余的两侧下颌骨块三维模型保存为STL格式文件。下颌骨粉碎性骨折解剖复位，将将获取的颌骨DICOM数据导入三维建模软件-MIMCS16.0重建颌骨三维模型；在CT断层上进行操作，分割出下颌骨；解剖复位剩余下颌骨；将剩余的两侧下颌骨块三维模型保存为STL格式文件。

3、固定导板的设计：将STL格式文件导入逆向工程软件Geomagic，选择两侧断端上份骨块区域为感兴趣区域，去除选择的骨块内表面数据，保留外层轮廓，再擦除骨块内侧面、上面、下面、远中面，保留近中面和外侧面，利用抽壳运算将面数据转化为2mm厚度的体数据，保存为STL，再将该STL文件导入MIMICS16.0中，利用Medcad在两个导板中间增添固定杆，完成固定导板的设计。

3D打印固定导板：将导板数据导入3D打印设备，打印材料需为可进行冷光低温消毒的高分子无毒的材料，加工制作成固定导板实体。

以上所述仅为本发明的优选实施例，对本发明而言仅是说明性的，而非限制性的；本领域普通技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效变更，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种基于3D打印的个性化下颌骨固定导板，其特征在于：所述固定导板设有固定杆（1）、垂直翼（2）和平行翼（3），垂直翼（2）设有垂直翼内侧面（7）和垂直翼外侧面（8），垂直翼内侧面（7）形态与下颌骨断面（11）固定部分完全贴合；平行翼（3）设有平行翼内侧面（5）和平行翼外侧面（6），平行翼内侧面（5）形态与左右剩余下颌骨外侧面（10）固定部分完全贴合；固定杆（1）端与垂直翼外侧面（8）固定连接，垂直翼（2）与平行翼（3）呈夹角连接成一体，且垂直翼（2）以固定杆（1）端方向向外延伸；所述平行翼（3）上设有平孔（9）和导向孔（4）。

2.根据权利要求1中所述的一种基于3D打印的个性化下颌骨固定导板，其特征在于：所述平行翼（3）长为1.0-1.5cm，宽为0.8-1.0cm,厚度为0.15-0.25cm。

3.根据权利要求1中所述的一种基于3D打印的个性化下颌骨固定导板，其特征在于：所述垂直翼（2）长为0.8-1.2cm，宽为0.8-1.0cm,厚度为0.15-0.25cm。

4.根据权利要求1中所述的一种基于3D打印的个性化下颌骨固定导板，其特征在于：所述固定杆（1）与垂直翼外侧面（8）连接为固定式或活动式连接。

5.根据权利要求4中所述的一种基于3D打印的个性化下颌骨固定导板，其特征在于：所述活动式连接为螺旋连接，垂直翼（2）设有螺丝小孔（12），固定杆（1）两端设有相应的螺丝，固定杆（1）与垂直翼（2）螺旋连接。

6.根据权利要求1中所述的一种基于3D打印的个性化下颌骨固定导板，其特征在于：所述固定杆（1）呈V形。