CN107661152A - 一种可定位的数字化根尖外科手术导板的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可定位的数字化根尖外科手术导板的制备方法，所述制备方法主要利用Simplant种植软件和Freeform 3D模型设计软件将CT数据和口扫数据重建三维模型，通过数据整合、修整等操作得到可定位的数字化根尖外科手术导板数据，将数据以STL格式导入3D打印设备，通过3D打印技术得到可定位的数字化根尖外科手术导板。本发明将Simplant种植软件和Freeform 3D模型设计软件结合起来使用，在得到与口腔软组织和骨组织高度匹配的数字化根尖外科手术导板数据的同时，成功将导板定位孔设置在待切除根尖区域，使得三维树脂打印设备打印得到的导板可精确指示指示病变区域。

Description

一种可定位的数字化根尖外科手术导板的制备方法
技术领域
本发明涉及口腔医疗器械领域，更为具体地，涉及一种可定位的数字化根尖外科手术导板的制备方法。
背景技术
根管治疗术是治疗牙髓病、根尖周病的首选方法，可以解决其大多数问题，但是，由于根管解剖系统的复杂性，临床诊断和操作技术仍存在局限性。研究指出，按照基本原则对根管严格进行机械预备、化学消毒和严密充填后，会获得87％～92％的治疗成功率。那么剩下的8％～13％则需要进行根管外科手术治疗，其中最常见的即为根尖外科手术。
根尖外科手术步骤包括：切开翻瓣、去骨开窗、根尖周刮治、根尖切除、探查、根管逆行预备、根管逆行充填、缝合。根尖外科手术的难点在于去骨开窗时对根尖区的定位，当根尖周无病损且皮质骨完整时，确定患牙根尖和病损区的位置有一定的困难，盲目地钻磨可能会损伤患根和邻牙牙根。通常情况下，可根据牙根的解剖外型、术前X线片大致确定牙根长度、根尖的位置，术中先去除近根尖处的骨质至根面暴露，然后沿着牙根的走向去骨直到根尖暴露。这样的操作受到手术视野等条件限制，会增大对骨组织的损伤，延长创口愈合的时间，容易带来一些术中及术后并发症，且具有较高的技术敏感性，无法实现根尖外科手术中对根尖切除部位的精准定位。
杨雪超等在《三维打印导板辅助下的微创根尖手术新方法》([J].口腔医学研究,2016, 32(9):944-948.)中报道可用3D打印导板导板对病变区域进行精确指示，但如何制备得到可指示病变区域的导板，论文中并没有给出完整可实现的方案。
因此，开发一种能够精准指示病变区域，操作简单的根尖外科手术导板的制备方法将使得根尖外科手术导板的实现成为可能，具有重大的研究意义和应用价值。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种可定位的数字化根尖外科手术导板的制备方法。本发明提供的制备方法将Simplant种植软件和Freeform 3D模型设计软件结合起来使用，在得到与口腔软组织和骨组织高度匹配的数字化根尖外科手术导板数据的同时，成功将导板定位孔设置在待切除根尖区域，使得三维树脂打印设备打印得到的导板可精确指示指示病变区域。
为实现上述发明目的，本发明采用如下的技术方案：
一种可定位的数字化根尖外科手术导板的制备方法，所述制备方法包括如下几个步骤：
S1：CT扫描获取患者术前的口腔CT数据、口内扫描获取患者口腔牙颌与软组织的口扫数据；
S2：将S1中的CT数据导入Simplant软件中，分体重建后得到三维牙槽骨数据，根据所述三维牙槽骨数据确定需切除的患牙牙根根尖区域；
S3：在所述根尖区域上设计种植体位置，并将种植体垂直牙体长轴处放置，自动生成导板定位孔数据；
S4：将S1中的口扫数据、S2中的三维牙槽骨数据和S3中的导板定位孔数据，共同导入Freeform设计软件中；将口扫数据与三维牙槽骨数据配对重合得到3D模型，并自动生成完全包裹所述3D模型的初始导板模型数据；
S5：将导板定位孔数据复制到S4中的初始导板模型数据中，即得包括导板定位孔数据的导板模型数据；
S6：对S5中导板模型数据进行修整即得可定位的数字化根尖外科手术导板数据；
S7：将S6中可定位的数字化根尖外科手术导板数据导入三维树脂打印设备配套软件，加工即得上述可定位的数字化根尖外科手术导板。
本发明利用Simplant种植软件和Freeform3D模型设计软件，将CT数据和口扫数据整合用以重建三维模型，通过数据整合、修整等操作得到导板定位孔等相关数据，将数据以STL格式导入3D打印设备，并通过三维打印技术最终得到个性化可定位的可定位的数字化根尖外科手术导板。
本发明提供的制备方法可得到与口腔软组织和骨组织高度匹配且具有定位孔的数字化根尖外科手术导板数据，以此数据设计得到的导板与口腔具有较好匹配度，且可精确指示病变区域，并指引手术入路的位置、方向与角度，精确切除病变区域根尖。
优选地，S3中导板定位孔的上缘和下缘分别位于患牙牙根根尖上方和下方的1～4mm和1～3mm处。
优选地，所述导板定位孔的上缘位于患牙牙根根尖上方3mm处。
优选地，所述导板定位孔的下缘位于患牙牙根根尖下方2mm处。
在根尖外科手术中可以根据实际情况切除任意合适大小范围的根尖组织，当完整切除牙根3mm时可消除98％感染物质，在尽量保存牙体组织的前提下，促进病变区域的愈合。当导板定位孔的上缘到根尖的距离为3mm时，可使得得到的导板定位孔精准定位到患者牙根3mm处，从而保证在手术中完整切除牙根3mm；当导板定位孔的下缘到根尖的距离为2mm时，可彻底清除根尖下方的炎症物质，取得较好的手术效果。
优选地，所述导板定位孔的数量为至少1个。
优选地，S4中设置初始导板模型的厚度为2mm。
导板厚度将影响导板的就位效果和术者手术过程中的便利程度，将初始导板模型数据的厚度为2mm时，可制备得到2mm厚度的导板，易于放置就位，也便于术者的术中操作。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明提供的制备方法将Simplant种植软件和Freeform 3D模型设计软件结合起来使用，在得到与口腔软组织和骨组织高度匹配的数字化根尖外科手术导板数据的同时，成功将导板定位孔设置在待切除根尖区域，使得三维树脂打印设备打印得到的导板可精确指示指示病变区域。
附图说明
图1为本发明提供的可定位的数字化根尖外科手术导板的制备流程示意图；
图2为本发明提供的可定位的数字化根尖外科手术导板的制备过程示意图；
图3为本发明实施例1中患者A手术中及术后示图；
图4为本发明实施例2中患者B手术中及术后示图；
图5为本发明实施例3制备得到的数字化根尖外科手术导板；
图6为本发明实施例4制备得到的数字化根尖外科手术导板。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的描述。这些实施例仅是对本发明的典型描述，但本发明不限于此。下述实施例中所用的试验方法如无特殊说明，均为常规方法；所使用的软件和设备等，如无特殊说明，均为可从常规市场等商业途径得到的软件、设备。
实施例1一种可定位的数字化根尖外科手术导板的制备方法
本发明提供一种可定位的数字化根尖外科手术导板的制备方法，具体步骤如下：患者术前拍摄开口位口腔曲面断层X线片；用口内扫描仪器对患者进行口内扫描；用Simplant软件对 CT数据进行三维重建得三维牙槽骨数据，并根据所述三维牙槽骨数据确定需切除的牙体的根尖区域；设计两个种植体(如图2a)，将直径均为5mm的种植体垂直于牙体长轴放入，种植体的端面上端上缘位于根尖上方3mm处，然后生成导板定位孔(如图2b)并导出STL格式的导板定位孔数据和三维牙槽骨数据；在Freeform设计软件中将患者的口扫数据与三维牙槽骨数据进行配对重合；以重合后的模型为基础均匀增厚2mm，初步生成导板模型；将导板定位孔数据转移到初步生成的导板模型数据中，设计导板孔径大小(5.1mm)与位置，(如图2c)；对导板模型进行适当修整，生成小巧轻便适合手术使用的导板(如图2d)；利用3D打印机完成导板的加工。
利用本实施例的制备方法得到数字化根尖外科手术导板对患者A进行根尖外科手术。患者A病情信息如下：患者，女，23岁，因自觉下前牙咀嚼不适就诊，根管治疗失败，下颌前牙仍有慢性根尖周炎，囊肿未自行缩小，计划行根尖外科手术对两颗患牙进行治疗。
在手术过程中，先对患者颌面部皮肤及口腔黏膜进行消毒，患牙局部浸润麻醉，翻开黏膜骨膜瓣并悬吊固定于颊黏膜上。三维打印根尖外科手术导板在术区就位(如图3a)，在根尖外科手术导板的引导下，选用骨环钻环切骨组织及根尖组织到达导板指示的深度(如图3b)，同时生理盐水连续冲洗术区。两颗患牙根尖约3mm被完整切除。刮除根尖周病变组织，并对术区进行有效的止血、清洗和染色。显微镜下进行超声倒预备、MTA倒充填。用庆大霉素冲洗术区。最后将黏膜骨膜瓣复位，并缝合关闭创口，加压止血(如图3c)。
手术后X线片显示两颗患牙根尖完整切除3mm，根管倒充填良好，(如图3d)。
实施例2一种可定位的数字化根尖外科手术导板的制备方法
本发明提供一种可定位的数字化根尖外科手术导板的制备方法，具体步骤如下：患者术前拍摄开口位口腔曲面断层X线片；用口内扫描仪器对患者进行口内扫描；用Simplant软件对 CT数据进行三维重建得三维牙槽骨数据，并根据所述三维牙槽骨数据确定需切除的牙体的根尖区域；设计两个种植体及其位置(如图2a)，将直径均为5mm的种植体垂直于牙体长轴放入，种植体的上端上缘位于根尖上方3mm处，然后生成导板定位孔(如图2b)并导出STL格式的导板定位孔数据和三维牙槽骨数据；在Freeform设计软件中将患者的口扫数据与三维牙槽骨数据进行配对重合；以重合后的模型为基础均匀增厚2mm，初步生成导板模型；将导板定位孔数据转移到初步生成的导板模型数据中，设计导板孔径大小(5.1mm)与位置(如图2c)；对导板模型进行适当修整，生成小巧轻便适合手术使用的厚度为2mm的导板(如图2d)；利用3D打印机完成导板的加工。
利用本实施例的制备方法得到数字化根尖外科手术导板对患者B进行根尖外科手术。患者B病情信息如下：患者，男，20岁，因自觉下前牙咀嚼不适就诊，根管治疗失败，下颌前牙仍有慢性根尖周炎，囊肿未自行缩小，计划行根尖外科手术进行治疗。
在手术过程中，先对患者颌面部皮肤及口腔黏膜进行消毒，患牙局部浸润麻醉，翻开黏膜骨膜瓣并悬吊固定于颊黏膜上。三维打印根尖外科手术导板在术区就位(如图4a)，在根尖外科手术导板的引导下，选用骨环钻环切骨组织及根尖组织到达导板指示的深度(如图4b)，同时生理盐水连续冲洗术区。两颗患牙根尖约3mm被完整切除(如图4c)。刮除根尖周病变组织，并对术区进行有效的止血、清洗和染色。显微镜下进行超声倒预备、MTA 倒充填。用庆大霉素冲洗术区。最后将黏膜骨膜瓣复位，并缝合关闭创口，加压止血(如图4d)。
手术后的半年复查，患者已无任何临床症状，X线片显示两颗患牙根尖周骨硬板有恢复趋势,透射影病变区缩小，并有牙周膜的形成，提示骨缺损开始修复，疗效较佳。
实施例3一种可定位的数字化根尖外科手术导板的制备方法
本实施例提供的可定位的数字化根尖外科手术导板的制备方法与实施例1中的方法大体相同。本实施例制备得到的导板只有一个导板定位孔，导板定位孔的大小为5.1mm。本实施例提供的制备方法具体如下：患者术前拍摄开口位口腔曲面断层X线片；用口内扫描仪器对患者进行口内扫描；用Simplant软件对CT数据进行三维重建得三维牙槽骨数据，并根据所述三维牙槽骨数据确定需切除的牙体的根尖区域；设计两个种植体及其位置：将直径为5mm的种植体垂直于牙体长轴放入，种植体的上端位于根尖4mm处，然后生成导板定位孔并导出 STL格式的导板定位孔数据和三维牙槽骨数据；在Freeform设计软件中将患者的口扫数据与三维牙槽骨数据进行配对重合；以重合后的模型为基础均匀增厚2mm，初步生成导板模型；将导板定位孔数据转移到初步生成的导板模型数据中，设计导板孔径大小与位置；对导板模型进行适当修整，生成小巧轻便适合手术使用的厚度为2mm的导板；利用3D打印机完成导板的加工。图5为该方法制备得到的导板，可针对患者的一颗患牙进行外科手术，精准切除根尖4mm。
实施例4一种可定位的数字化根尖外科手术导板的制备方法
本实施例提供的可定位的数字化根尖外科手术导板的制备方法与实施例1中的方法大体相同。本实施例制备得到的导板只有5个导板定位孔，导板定位孔的大小为4.1mm。本实施例提供的制备方法具体如下：患者术前拍摄开口位口腔曲面断层X线片；用口内扫描仪器对患者进行口内扫描；用Simplant软件对CT数据进行三维重建得三维牙槽骨数据，并根据所述三维牙槽骨数据确定需切除的牙体的根尖区域；设计5个种植体及其位置，将直径为4mm的种植体垂直于牙体长轴放入，种植体的上端位于根尖1mm处，然后生成导板定位孔并导出STL格式的导板定位孔数据和三维牙槽骨数据；在Freeform设计软件中将患者的口扫数据与三维牙槽骨数据进行配对重合；以重合后的模型为基础均匀增厚2mm，初步生成导板模型；将导板定位孔数据转移到初步生成的导板模型数据中，设计导板孔径大小与位置；对导板模型进行适当修整，生成小巧轻便适合手术使用的厚度为2mm的导板；利用3D打印机完成导板的加工。图5为该方法制备得到的导板，可针对患者的5颗患牙进行根尖外科手术，精准切除根尖1mm。

Claims (6)

1.一种可定位的数字化根尖外科手术导板的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下几个步骤：
S1：CT扫描获取患者术前的口腔CT数据、口内扫描获取患者口腔牙颌与软组织的口扫数据；
S2：将S1中的CT数据导入Simplant软件中，分体重建后得到三维牙槽骨数据，根据所述三维牙槽骨数据确定需切除的患牙牙根根尖区域；
S3：在所述根尖区域上设计种植体位置，并将种植体垂直牙体长轴处放置，自动生成导板定位孔数据；
S4：将S1中的口扫数据、S2中的三维牙槽骨数据和S3中的导板定位孔数据，共同导入Freeform设计软件中；将口扫数据与三维牙槽骨数据配对重合得到3D模型，并自动生成完全包裹所述3D模型的初始导板模型数据；
S5：将导板定位孔数据复制到S4中的初始导板模型数据中，即得包括导板定位孔数据的导板模型数据；
S6：对S5中导板模型数据进行修整即得可定位的数字化根尖外科手术导板数据；
S7：将S6中可定位的数字化根尖外科手术导板数据导入三维树脂打印设备配套软件，加工即得所述可定位的数字化根尖外科手术导板。
2.根据权利要求1所述可定位的数字化根尖外科手术导板的制备方法，其特征在于，S3中导板定位孔的上缘和下缘分别位于患牙牙根根尖上方和下方的1～4mm和1～3mm处。
3.根据权利要求2所述可定位的数字化根尖外科手术导板的制备方法，其特征在于，所述导板定位孔的上缘位于患牙牙根根尖上方3mm处。
4.根据权利要求3所述可定位的数字化根尖外科手术导板的制备方法，其特征在于，所述导板定位孔的下缘位于患牙牙根根尖下方2mm处。
5.根据权利要求1所述可定位的数字化根尖外科手术导板的制备方法，其特征在于，所述导板定位孔的数量为至少1个。
6.根据权利要求1所述可定位的数字化根尖外科手术导板的制备方法，其特征在于，S4中设置初始导板模型的厚度为2mm。
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