CN107224335B - 一种以修复为导向的种植骨增量导板设计制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种以修复为导向的种植骨增量导板设计制作方法，步骤：拍摄患者CT，获种植三维空间；口内三维扫描或扫描石膏模型获得患者数据；将两部分数据融合；设计缺失牙和牙齿长轴；用牙齿长轴定位种植体；调整种植体位置和姿态；提取缺牙区近远中邻牙半冠数据，均匀增厚；测量面至种植体尾端间直线段距离；生成种植导板三维数字模型；设计骨增量区域植骨后外表面，增厚并预留植骨材料充填孔；完成设计与加工。本发明能精确引导口腔牙齿种植体植入的近远中向位置、颊舌向位置、转矩角和轴倾度，并实现精准骨增量操作，降低牙齿种植风险，方便、准确控制异体骨增量材料的植入量、表面形态，提高牙种植手术成功率。

Description

一种以修复为导向的种植骨增量导板设计制作方法

技术领域

本发明涉及一种牙齿种植手术导板的设计制作方法，具体涉及一种以修复为导向的种植骨增量导板设计制作方法。

背景技术

种植牙是指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。种植牙可以获得与天然牙功能、结构以及美观效果十分相似的修复效果，已经成为越来越多缺牙患者的首选修复方式。有人将其称之为20世纪口腔种植领域中一个具有重要里程碑意义的重大进展，赞誉它为人类提供了类似于天然牙列的第三副牙齿。

种植牙技术已经有相当长的历史。据记载，早在4000多年前的中国，2000年前的埃及和1500年前的印加帝国就已经有人类使用同种异体牙、动物牙和金属材料等替代缺失牙的记载。从19世纪开始，随着口腔医学的发展，医生逐渐采用金属制作的种植体。20世纪60年代，瑞典哥德堡大学的Branemark教授领导的研究小组将钛合金制作的观测器植入骨内来研究骨髓愈合过程中的血液微循环时发现，钛具有良好的生物相容性，并创立了骨结合理论(osseointegration)，奠定了现代口腔种植学的生物学基础，从此口腔种植学进入了快速发展时期。现代口腔种植学是随着20世纪生物力学，材料科学，化学以及机械设计及制造技术等许多学科和领域的发展而逐渐发展起来的一门新兴学科，其发展速度很快，已经成为临床上牙列缺损缺失的常规修复手段。

随着口腔种植技术的发展，口腔医师不仅仅满足于能够实施种植手术，而是希望将种植手术实施得更加精确完美，即综合考虑颌骨解剖结构和上部的修复问题，使种植体能处于颌骨的中间，种植体周围有足够的骨组织包围。这样不仅方便以后的修复工作，能将义齿制作得更加美观，达到更高的美学效果，而且当颌骨处于较理想的位置时不仅能够取得较好的生物力学状态，提供较高的咬合力，而且能减少骨吸收，这对种植体的长期稳定性有很大的作用。比如，为了减小颌骨的暴露、实现微创和美学种植修复，国内外学者提出了不翻瓣种植技术，该技术也使患者术后的不适感明显减轻，但缺乏解剖学特征和关键结构(如神经和血管)的可见性，使得实施这一技术必须非常谨慎，据文献报道，不采用辅助手段，直接进行不翻瓣种植导致颌骨侧穿的现象频繁发生。

口腔医师为了能够将种植手术实施得更加完美，开始寻求手术辅助设备来增加种植窝预备的精确性及合理性，主要的方法是制作种植手术导板，目前常用的种植手术导板包括基于CT数据的数字化手术导板，基于CT和牙颌模型扫描数据的数字化手术导板。

手术导板是获得理想的种植位置、使种植体处于较好的生物力学环境中，在有利于实现适宜后期修复的前提下尽量减少异体骨增量材料的植入量的重要途径之一。然而从病人CT数据的获取，石膏模型的获取，到最后导板的制造，这中间的过程不可避免得会引入误差。导板最后用于病人手术时就位好坏，直接影响着设计方案转化到手术实施的精度好坏。如果误差过大，导致手术后的结果和设计方案完全不符，则增加了手术风险，特别对于那些设计方案时种植体就距离神经、邻牙牙根很近或靠近骨壁的情况。而且花费了制造制作导板的时间和精力，增加病人的经济负担，更让患者接受更多的辐射。因此本课题的研究目的是提出并建立一种基于CT数据和牙颌模型三维扫描数据或口内三维扫描数据配准的以修复为导向的种植骨增量导板设计制作方法，保证种植体在颌骨中处于较好的修复位置，且可方便、准确控制异体骨增量材料的植入量、表面形态等，符合种植的基本原则，方便后期修复。

发明内容

本发明的目的是提供一种以修复为导向的种植骨增量导板设计制作方法，能精确引导口腔牙齿种植体植入的近远中向位置、颊舌向位置、转矩角和轴倾度，成本低廉，方便、准确控制异体骨增量材料的植入量、表面形态，大幅度降低牙齿种植风险，提高手术初期成功率。

为了达到上述目的，本发明有如下技术方案：

一种以修复为导向的种植骨增量导板设计制作方法，其特征在于有以下步骤：

(1)拍摄患者缺牙区CT或CBCT，获得DICOM格式数据，用CT数据三维编辑软件三维重建为STL数据，在STL数据中提取种植区颌骨与软组织的三维边界，提取近远中邻牙的牙根、上颌窦底、下颌神经管等重要解剖结构三维边界；

(2)用口内三维扫描仪直接扫描获取，或者用牙颌模型三维扫描仪扫描患者研究模型间接获取患者牙列、牙龈三维表面STL数据；

(3)以牙列为共同区域，将上述两部分数据配准，删除CT数据中的重叠部分，将两部分数据融合；

(4)用全解剖固定桥桥体CAD软件设计最终修复体和牙齿长轴；

(5)从种植体数据库中调用拟采用的种植体三维数据和种植体长轴，用牙齿长轴、种植体长轴作为依据，将种植体初步对齐于缺牙区；

(6)根据种植区颌骨与软组织的三维边界、重要解剖结构三维边界数据，交互调整种植体的空间位置和姿态；

(7)提取缺牙区近远中邻牙近缺隙侧的半冠数据，均匀增厚3mm，作为导板的固位部分，对于无牙颌或者无足够剩余牙齿支撑时，在非种植区设计呈三角形分布的3个辅助固位钉作为辅助固位装置；

(8)将修复体面修改为与种植体长轴垂直的平面，测量并记录该平面至种植体尾端间直线段距离；

(9)生成带有种植钻针引导管的种植导板STL三维数据，在引导管颊侧或舌侧建立种植钻针侧向进入通道，获得种植引导部分设计数据；

(10)提取骨缺损区域边界线L1，放大2mm获得L2。截取L1与L2之间的骨面数据，利用曲率连续蒙皮算法构建需要骨增量的区域植骨后的外表面，将区域植骨后的外表面增厚并在中央区预留植骨材料充填孔，获得骨增量引导部分设计数据；

(11)将种植引导部分设计数据、骨增量引导部分设计数据，两部分数据融合，获得种植骨增量导板完整STL数据，导入三维树脂打印设备配套软件，设定打印层厚为0.1mm，完成导板的加工。

其中，所述CT数据三维编辑软件可应用Minics等商品化软件；

其中，所述骨增量区域植骨后外表面可增厚2-3mm。

其中，所述预留植骨材料充填孔位于需植骨区域的中央，直径为3-5mm。；

本发明的优点在于：

应用本发明的技术方案，能减少CT数据误差对导板引导精度的影响，精确引导口腔牙齿种植体植入的近远中向位置、颊舌向位置、转矩角和轴倾度，方便、准确控制异体骨增量材料的植入量、表面形态，大幅度降低牙齿种植风险，提高手术初期成功率。

附图说明

图1为本发明工作流程的示意图。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

参见图1，本发明的一种以修复为导向的种植骨增量导板设计制作方法，有以下步骤：

一种以修复为导向的种植骨增量导板设计制作方法，其特征在于有以下步骤：

(1)拍摄患者缺牙区CT或CBCT，获得DICOM格式数据，用CT数据三维编辑软件三维重建为STL数据，在STL数据中提取种植区颌骨与软组织的三维边界，提取近远中邻牙的牙根、上颌窦底、下颌神经管等重要解剖结构三维边界；

(2)用口内三维扫描仪直接扫描获取，或者用牙颌模型三维扫描仪扫描患者研究模型间接获取患者牙列、牙龈三维表面STL数据；

(3)以牙列为共同区域，将上述两部分数据配准，删除CT数据中的重叠部分，将两部分数据融合；

(4)用全解剖固定桥桥体CAD软件设计最终修复体和牙齿长轴；

(5)从种植体数据库中调用拟采用的种植体三维数据和种植体长轴，用牙齿长轴、种植体长轴作为依据，将种植体初步对齐于缺牙区；

(6)根据种植区颌骨与软组织的三维边界、重要解剖结构三维边界数据，交互调整种植体的空间位置和姿态；

(7)提取缺牙区近远中邻牙近缺隙侧的半冠(近远中方向的一半)数据，均匀增厚3mm，作为导板的固位部分，对于无牙颌或者无足够剩余牙齿支撑时，在非种植区设计呈三角形分布的3个辅助固位钉作为辅助固位装置；

(8)将修复体面修改为与种植体长轴垂直的平面，测量并记录该平面至种植体尾端间直线段距离；

(9)生成带有种植钻针引导管的种植导板STL三维数据，在引导管颊侧或舌侧建立种植钻针侧向进入通道，获得种植引导部分设计数据；

(10)提取骨缺损区域边界线L1，放大2mm获得L2。截取L1与L2之间的骨面数据，利用曲率连续蒙皮算法构建需要骨增量的区域植骨后的外表面，将区域植骨后的外表面增厚并在中央区预留植骨材料充填孔，获得骨增量引导部分设计数据；

(11)将种植引导部分设计数据、骨增量引导部分设计数据，两部分数据融合，获得种植骨增量导板完整STL数据，导入三维树脂打印设备配套软件，设定打印层厚为0.1mm，完成导板的加工。

本发明能减少CT数据误差对导板引导精度的影响，精确引导口腔牙齿种植体植入的近远中向位置、颊舌向位置、转矩角和轴倾度，方便、准确控制异体骨增量材料的植入量、表面形态，大幅度降低牙齿种植风险，提高手术初期成功率。

所述CT数据三维编辑软件可应用Minics等商品化软件；

所述骨增量区域植骨后外表面可增厚2-3mm。

其中，所述预留植骨材料充填孔位于需植骨区域的中央，直径为3-5mm。步骤3)、5)9)的三维软件可采用但不限于Geomagic 2012，该软件是由美国Raindrop(雨滴)公司出品的逆向工程和三维检测软件。

(occlusion)也称作咬合，是指上下牙列间的静态接触关系。

如上所述，便可较为充分的实现本发明。以上所述仅为本发明的较为合理的实施实例，本发明的保护范围包括但并不局限于此，本领域的技术人员任何基于本发明技术方案上非实质性变性变更均包括在本发明包括范围之内。

Claims (3)

1.一种以修复为导向的种植骨增量导板设计制作方法，其特征在于有以下步骤：

(1)拍摄患者缺牙区CT或CBCT，获得DICOM格式数据，用CT数据三维编辑软件三维重建为STL数据，在STL数据中提取种植区颌骨与软组织的三维边界，提取近远中邻牙的牙根、上颌窦底、下颌神经管重要解剖结构三维边界；

(2)用口内三维扫描仪直接扫描获取，或者用牙颌模型三维扫描仪扫描患者研究模型间接获取患者牙列、牙龈三维表面STL数据；

(3)以牙列为共同区域，将上述两部分数据配准，删除CT数据中的重叠部分，将两部分数据融合；

(4)用全解剖固定桥桥体CAD软件设计最终修复体和牙齿长轴；

(5)从种植体数据库中调用拟采用的种植体三维数据和种植体长轴，用牙齿长轴、种植体长轴作为依据，将种植体初步对齐于缺牙区；

(6)根据种植区颌骨与软组织的三维边界、重要解剖结构三维边界数据，交互调整种植体的空间位置和姿态；

(7)提取缺牙区近远中邻牙近缺隙侧的半冠数据，均匀增厚3mm，作为导板的固位部分，对于无牙颌或者无足够剩余牙齿支撑时，在非种植区设计呈三角形分布的3个辅助固位钉作为辅助固位装置；

(8)将修复体面修改为与种植体长轴垂直的平面，测量并记录该平面至种植体尾端间直线段距离；

(9)生成带有种植钻针引导管的种植导板STL三维数据，在引导管颊侧或舌侧建立种植钻针侧向进入通道，获得种植引导部分设计数据；

(10)提取骨缺损区域边界线，设为第一骨缺损区域边界线，放大2mm获得第二骨缺损区域边界线，截取第一骨缺损区域边界线与第二骨缺损区域边界线之间的骨面数据，利用曲率连续蒙皮算法构建需要骨增量的区域植骨后的外表面，将区域植骨后的外表面增厚并在中央区预留植骨材料充填孔，获得骨增量引导部分设计数据；

(11)将种植引导部分设计数据、骨增量引导部分设计数据，两部分数据融合，获得种植骨增量导板完整STL数据，导入三维树脂打印设备配套软件，设定打印层厚为0.1mm，完成导板的加工。

2.根据权利要求1所述一种以修复为导向的种植骨增量导板设计制作方法，其特征在于：所述骨增量区域植骨后外表面可增厚2-3mm。

3.根据权利要求1所述的一种以修复为导向的种植骨增量导板设计制作方法，其特征在于：所述预留植骨材料充填孔位于需植骨区域的中央，直径为3-5mm。