CN108478299A - 齿科全口牙列缺失手术种植导向板及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种齿科全口牙列缺失手术种植导向板，安装固定于患者口腔中用于辅助假牙种植定位，主要由手术种植导向板和辅助定位板组成，手术种植导向板包括：种植导向管模块、种植固位管模块、连接桥体模块、辅助定位板模块和插销模块，手术种植导向板与辅助定位板模块之间通过插销模块固连；该导板在齿科种植手术实施过程中，不仅为医生提供更大的操作空间、更广的可视范围，种植固位管附近的凹形水槽设计还能实现手术过程中的冲水降温。
Description
技术领域：
本发明属于口腔美容整形技术领域，特别涉及一种齿科全口牙列缺失手术种植导向板及其制作方法。
背景技术：
最初种植牙手术没有有效仪器设备的辅助，单纯依靠医生的感觉经验以人工目测的方式确定人工牙根的位置，以“盲种”的方式进行种植牙加大了手术的风险。随着技术的发展，医生发展出手术导板的定位方式来降低手术风险。
现有手术导板的定位方式主要有牙齿支撑、颌骨支撑和粘膜支撑三种方式。牙支撑是指利用口腔内剩余牙作为手术导板的定位基准和支撑体，根据剩余牙位置、形态信息确定种植体的位置。对于全口缺失的患者来说，无法采用牙支撑的方式，主要采用颌骨支撑和粘膜支撑。颌骨支撑是利用颌骨支撑作为手术导板的定位基准和支撑体，确定种植体的位置，手术操作过程中需要将黏膜翻开很大的范围，对患者创伤比较大；粘膜支撑是利用患者黏膜组织作为手术导板的定位基准和支撑体，确定种植体的位置，相比颌骨支撑的方式来说对患者创伤小，因此很多全口缺失的患者采用了粘膜支撑的方式来进行手术，但同时需要解决准确定位的问题。
传统的齿科种植导板多为包裹式塑料材质形态，而齿科手术种植导向板要求在齿科种植手术实施过程中应具有不易产生形变、不易弯折、可降温、操作空间大、可视范围广等特性。而传统塑料导板材质存在这些弊端，直接影响着种植手术的实施。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种3d打印的齿科全口牙列缺失手术种植导向板，从而克服上述现有技术中的缺陷。
为实现上述目的，本发明提供了一种齿科全口牙列缺失手术种植导向板，安装固定于患者口腔中用于辅助假牙种植定位，主要由手术种植导向板和辅助定位板组成，所述手术种植导向板包括：
种植导向管模块，包括与种植体数量相当的导向管，所述导向管与即将装配的种植体同轴，其内径与医生使用钻头直径相适配；
种植固位管模块，包括至少两个均匀分布在种植导向管两侧的固位管，所述固位管与即将打入骨骼的固位钉同轴；
连接桥体模块，整体形状适配患者牙弓曲线，截面为梯形或者近似梯形，近似梯形的短底边为曲线，连接桥体模块的较短底面对应辅助定位板；
辅助定位板模块，其下侧同时与手术种植导向板和牙颌粘膜数据精确适配，用于将手术种植导向板装配其中后至于病人牙颌粘膜上，方便医生进行打入种植固位钉操作；
插销模块，包括多个插接于手术种植导向板与辅助定位板模块之间，用于手术种植导向板与辅助定位板模块之间精密衔接起到固位作用。
增材制造(Additive Manufacturing，AM)俗称3D打印，在各行各业的应用快速发展，其特点是制造复杂产品精准、应对多样化的产品可以个性设计、成型速度快等。金属增材制造(3D打印)，是融合了计算机辅助设计、材料加工与成形制造技术、以数字模型文件为基础，通过软件与数控系统将专用的金属材料，按照熔融方式逐层堆积，制造出实体物品的制造技术。
针对齿科种植方面，计算机辅助设计(Computer Aided Design，CAD)导板种植利用三维重建软件，详细测量患者牙床的骨质密度、牙槽骨本身的高度、宽度等条件，设计最佳力学种植点，并在手术中避开重要的神经和血管，大大提升手术的安全性；种植导板由于其精准度要求高、产品个性化定制需求强等特点，非常适用于增材制造方式。
本方面进一步限定的技术方案为：
优选地，上述技术方案中，当导向管轴向与z轴存在夹角，则增加种植导管固位孔的壁厚，最终达到此导向管外侧管壁与z轴平行，z轴为垂直于牙床的方向；
连接桥体和辅助定位板模块相互之间的贴合面可以设置凹槽或凸起。
优选地，上述技术方案中，凸起为轴向平行的圆柱形凸起或轴向平行的圆台，目的：这些凹槽和凸起能加强辅助定位板和种植导板的固位，医生打固位钉时能提供额外的固位力。
优选地，上述技术方案中，多个插销间，至少存在两个插销，其轴向方向的夹角大于90°，这是为了增加两者之间的连接牢固性和受力平衡性。
优选地，上述技术方案中，连接桥体两端之间架有连接杆，可以进一步防止变形，连接杆可以在医生打固位钉的时候提供额外的支撑力。这种情况下，可以减小连接体的横截面积，也可以不进行热处理，不进行热处理的优势是样品表面氧化层薄，具有金属光泽，患者视觉感受好。
优选地，上述技术方案中，连接体可以是横杆，也可以是曲杆。
优选地，上述技术方案中，上颌部分采用横杆，下颌采用曲杆，以避开患者舌头
优选地，上述技术方案中，连接体的横截面为矩形，方便精准匹配。
优选地，上述技术方案中，连接桥体与种植固位管相结合的部位设有凹形水槽，不仅医生视野好，也方便手术中冲水降温，水流可以顺着水槽流出口腔。
优选地，上述技术方案中，辅助定位板模块和种植导板模块上设有供插销插入的插销孔，所述插销孔以唇侧、颊侧为起点设计孔位，贯穿辅助定位板模块和种植导板模块。
优选地，上述技术方案中，插销略长于插销孔的深度，推荐比插销空长2 mm，插销尖端设计成圆锥形，便于装配及固位，推荐使用标准件。
齿科全口牙列缺失手术种植导向板制作方法，按照如下步骤进行：
S1，患者数据获取，通过测量获取患者口腔治疗方案数据，包括CT数据、牙颌粘膜数据和义齿设计模版数据；
S2，种植模版设计，根据步骤S1获得的数据制作齿科种植导板模块和辅助定位板模块；
S3，数字化模型打印，打印出步骤S2中设计出的齿科种植导板模块和辅助定位板模块；
S4，打印模型测量确认，将步骤S3打印出的齿科种植导板模块和辅助定位板模块装配在一起，按压两者间无撬动则合格，否则不合格，重新进行步骤S1 或者S2；
S5，等待放入患者口腔，辅助医生定位口腔中牙齿种植位置。
本方面进一步限定的技术方案为：
优选地，上述技术方案中，步骤S1具体为：从医生处获取患者口腔治疗方案数据，包括实体义齿设计模型、种植导向管模块和种植固位管模块的三维模型的位置信息；通过扫描获得义齿设计模型的三维模型数据；将患者义齿设计模版数据、牙颌粘膜数据、CT数据同时导入软件，医生和设计师合作确认种植导向管模块和种植固位管模块的位置信息。
步骤S2具体为，确认至少2个固位管模块的位置信息，设计师在确认的位置处设计了内直径与固位钉直径相匹配，外直径至少大于内直径1mm，长度为 5mm以上的种植固位管模块；
步骤S3具体为，需要进行喷砂处理：去除打印表面的金属颗粒，不影响精度，能保证种植导板和辅助定位板的精确匹配
生产所述手术种植导向板的金属粉末，应当采购经食品药品监督管理部门批准注册或备案的义齿原材料，其技术指标应当符合强制性标准或经注册或备案的产品技术要求；
根据种植需要，确认对应个数的种植导向管模块的位置信息，如果种植导向管的轴向方向与z轴有明显倾斜角度，在此种植导向管外侧方向增加固位孔壁厚，最终达到此外侧管壁与z轴平行的效果；
步骤S4具体为：S4.1辅助导板与手术导板的匹配验证：将辅助定位板模块和种植导板模块安装在一起，按压无撬动，再通过插销将两者精确匹配，与义齿设计模型组合，按压无撬动即可；若有撬动现象，则需重新制作齿科全口牙列缺失种植导板。
S4.2手术导板与患者口腔的匹配验证：S4.2.1辅助定位板模块与种植导板模块制作完毕，将两者通过咬合限位后，通过插销将两者精确匹配组合成种植模版,包括种植导板、辅助定位板和插销，通过种植固位钉将种植模版固定在牙颌粘膜石膏模型上，把测量杆插在种植导向管内借助扫描仪取得手术计划中种植体植入的角度与位置信息；S4.2.2在计算机辅助设计Computer Aided Design，CAD下进行设计数据与实物数据拟合验证，在设计数据与实物数据拟合验证通过的基础上，进一步地验证手术导板是否符合允许的误差值内，拟合数据如在误差值内，齿科全口牙列缺失种植导板合格，可以用于手术；种植手术前，病人打好种植固位孔后再次进行CT扫描，最终确保手术导板与患者口腔是按照术前规划精确匹配的。
一种假牙装配方法，按照如下步骤进行：
(1)医生获得种植模版后，包括种植导板模块、辅助定位板模块和插销模块，将三种模块组合成种植模版后，医生要保证患者种植模版试戴合适：粘膜支撑密合；咬合稳定准确；
(2)术前需要对种植导板模块、辅助定位板模块和插销模块进行常规的消毒；
(3)手术时，将种植导板模块、辅助定位板模块和插销模块组合成种植模版，医生让患者戴上种植模版，准确咬合后，打种植固位钉，然后去除插销模块和辅助定位板模块，最终患者口内留存种植固位钉固定的种植导板模块；
(4)病人打好种植固位孔后再次进行CT扫描，最终确保手术导板与患者口腔是按照术前规划精确匹配的；
(5)根据术前规划，在种植导板模块的帮助下进行种植体植入；
(6)拆除种植导板模块；
(7)根据患者具体情况，可以当天就进行义齿模块的装配；也可以将软组织缝合，确保种植体稳定后，若干时间后再进行义齿模块的装配。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
与传统的包裹式塑料材质的齿科种植导板不同，采用本发明方法制作的骨架式金属材质的齿科种植导板，除了不易产生形变、不易弯折等材料特性上的区别，在形态上本发明采用的骨架式导板结构设计相比传统的包裹式设计同样具有明显优势：在齿科种植手术实施过程中，不仅为医生提供更大的操作空间、更广的可视范围，种植固位管附近的凹形水槽设计还能实现手术过程中的冲水降温。
附图说明：
图1为上下颌粘膜石膏模型；
图2为种植导向管模块、种植固位管模块与上颌粘膜模型的位置关系；
图3为种植导板模块；
图4增厚修正前、后的倾斜种植导向管；
图5连接桥体模块横截面设计方案；
图6为具有加固连接杆的种植导板；
图7a义齿设计模版数据A；
图7b牙颌粘膜数据B；
图7c义齿设计模版数据A”┐“牙颌粘膜数据B”，从粘膜面正视图；
图7d种植导板数据C”；
图7e“辅助定位板模块D”,从粘膜面正视图；
图7f“辅助定位板模块D”,侧视图；
图8带有种植模拟孔的辅助定位板；
图9带有辅助导板固位孔的种植导板模块与辅助定位板模块；
图10辅助定位板与种植导板装配验证图；
图11初步模型布尔运算示意图。
图中：1粘膜石膏模型，2用于生成种植导向管的圆柱体模型，3用于生成种植固位管的圆柱体模型，4种植导向管模块，5种植固位管模块，6连接桥体模块，7凹形水槽，8固位凸起，9辅助导板固位孔，10增厚修正的倾斜种植导向管，11加固连接杆，12义齿设计模版数据A，13“义齿设计模型A”┐“牙颌粘膜模型B”，14辅助定位板模块D，15辅助定位板模块中央部分，16辅助定位板模块边缘部分，17种植模拟孔，18插销，19带有辅助导板固位孔的辅助定位板模块。
具体实施方式：
下面对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
本发明的齿科全口牙列缺失手术种植导向板的制作方法，以上颌手术种植导向板为例，制作步骤如下：
从医生处获取患者口腔治疗方案数据，包括实体义齿设计模型、种植导向管模块和种植固位管模块的三维模型的位置信息如图1和图2。通过扫描获得义齿设计模型的三维模型数据。将患者义齿设计模版数据、牙颌粘膜数据、CT数据同时导入软件，医生和设计师合作确认种植导向管模块4和种植固位管模块5 的位置信息。【图2】
如上所述医生和设计师共同确认了3个种植固位管模块5的位置信息，已知医生手术时通过种植固位管模块5打固位钉时采用的是2.0mm的钻头，设计师在共同确认的位置处设计了内直径为2mm，外直径为4mm，长度为5mm的种植固位管模块。【图3】
如上所述医生和设计师共同确认了4个种植导向管模块4的位置信息，其中一个种植导向管的轴向方向与z轴(牙床垂直方向)有明显倾斜角度，在此固位孔倾斜轴与xy平面(牙床平面)倾斜角为锐角的外侧方向增加固位孔壁厚，最终达到此外侧管壁与z轴平行的效果。【图4】
在软件中将种植导向管通过连接桥体模块组合起来，连接桥体横截面如【图 5】所示，梯形横截面长边宽度为3mm，高度为4mm，两侧的角度α和β角均为 6°。连接体的两个端点间添加横截面为2mm*2mm的横杆，在手术时打入固位钉时能保证整个装置不变形。连接桥体与种植固位管相结合的部位设计成了凹形水槽7。【图6】
基于患者义齿设计模版数据A、牙颌粘膜数据B、种植导板数据C，按照三者间关系通过计算机三维数据中布尔运算融合得到辅助定位板模块的初步模型，布尔运算公式：“辅助定位板模块D”＝(“义齿设计模版数据A”┐“牙颌粘膜数据B”)┐“种植导板数据C”【图7a到图7f】
对辅助定位板模块的进一步优化，如【图7的15和16】所示，中央部分调整为2mm，包裹牙龈的边缘部分调整为3mm。
根据医生设计的植体方向，在四颗牙齿模型上设计“模拟植体”孔位，方便医生术前模拟。【图8】
在三维设计软件中，以颊侧为起点设计4个孔位，贯穿辅助定位板模块和种植导板基体模块。插销为标准件，尺寸为2.0mm，辅助导板固位孔尺寸设置为 2.05mm，稍大于插销尺寸。4个辅助导板固位孔位在义齿设计模型上分得较开，两个辅助导板固位孔位轴向方向的最大夹角约为120°【图9】
生成的辅助定位板模块打印数据导入切片软件，切片完成后将切片文件导入树脂打印设备中进行打印。
树脂打印的后处理：包括去支持面和打磨阶层纹。
生成的齿科种植导板基体模块切片然后导入切片软件，摆放时金属模型与塑料件的贴合面作为上表面，添加支撑，切片完成后将切片文件导入金属熔融打印设备中进行打印。
齿科种植导板基体模块取出设备后去除支撑，进行喷砂和简单车金。
使用2.0mm的铣钻对固位孔进行打磨，使用2.0mm的插销插入辅助导板固位孔和固位孔，均略有阻力。
将辅助定位板模块和种植导板安装在一起，按压无撬动，再通过插销将两者精确匹配，与上颌义齿设计模型三维实体模型组合，按压无撬动。
医生手术过程描述
(1)医生获得种植模版后，包括种植导板模块、辅助定位板模块和插销模块，将三种模块组合成种植模版后，医生要保证患者种植模版试戴合适：粘膜支撑密合；咬合稳定准确。
(2)术前需要对种植导板模块、辅助定位板模块和插销模块进行常规的消毒。
(3)手术时，将种植导板模块、辅助定位板模块和插销模块组合成种植模版，医生让患者戴上种植模版，准确咬合后，打种植固位钉，然后去除插销模块和辅助定位板模块，最终患者口内留存种植固位钉固定的种植导板模块。
(4)病人打好种植固位孔后再次进行CT扫描，最终确保手术导板与患者口腔是按照术前规划精确匹配的。
(5)根据术前规划，在种植导板模块的帮助下进行种植体植入。
(6)拆除种植导板模块。
(7)根据患者具体情况，可以当天就进行义齿模块的装配；也可以将软组织缝合，确保种植体稳定后，若干时间后再进行义齿模块的装配。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。
Claims (15)
1.一种齿科全口牙列缺失手术种植导向板，安装固定于患者口腔中用于辅助假牙种植定位，其特征在于，主要由手术种植导向板和辅助定位板组成，所述手术种植导向板包括：
种植导向管模块，包括与种植数量相当的导向管，所述导向管与即将装配的种植体同轴，其内径与医生使用钻头直径相适配；
种植固位管模块，包括至少两个均匀分布在种植导向管两侧的固位管，所述固位管与即将打入骨骼的固位钉同轴；
连接桥体模块，整体形状适配患者牙弓曲线，截面为梯形或者近似梯形，近似梯形的短底边为曲线，连接桥体模块的较短底面对应辅助定位板；
辅助定位板模块，其下侧同时与手术种植导向板和牙颌粘膜数据精确适配，用于将手术种植导向板装配其中后至于病人牙颌粘膜上，方便医生进行打入种植固位钉操作；
插销模块，包括多个插接于手术种植导向板与辅助定位板模块之间的插销，用于手术种植导向板与辅助定位板模块之间精密衔接起到固位作用。
2.根据权利要求1所述的齿科全口牙列缺失手术种植导向板，其特征在于：
当导向管轴向与z轴存在夹角，则增加种植导管固位孔的壁厚，最终达到此导向管外侧管壁与z轴平行，z轴为垂直于牙床的方向；
连接桥体和辅助定位板模块相互之间的贴合面可以设置凹槽或凸起，凸起可为轴向平行的圆柱形凸起或轴向平行的圆台。
3.根据权利要求1所述的齿科全口牙列缺失手术种植导向板，其特征在于：多个插销间，至少存在两个插销，其轴向方向的夹角大于90°。
4.根据权利要求1或2所述的齿科全口牙列缺失手术种植导向板，其特征在于：连接桥体两端之间架有连接杆，连接体可以是横杆，也可以是曲杆。
5.根据权利要求4所述的齿科全口牙列缺失手术种植导向板，其特征在于：上颌部分采用横杆，下颌采用曲杆。
6.根据权利要求5所述的齿科全口牙列缺失手术种植导向板，其特征在于：连接体的横截面为矩形。
7.根据权利要求1所述的齿科全口牙列缺失手术种植导向板，其特征在于：连接桥体与种植固位管相结合的部位设有凹形水槽。
8.根据权利要求1所述的齿科全口牙列缺失手术种植导向板，其特征在于：辅助定位板模块和种植导板模块上设有供插销插入的插销孔，所述插销孔以唇侧、颊侧为起点设计孔位，贯穿辅助定位板模块和种植导板模块。
9.根据权利要求1所述的齿科全口牙列缺失手术种植导向板，其特征在于：插销略长于插销孔的深度，推荐比插销空长2 mm，插销尖端设计成圆锥形，便于装配及固位，推荐使用标准件。
10.齿科全口牙列缺失手术种植导向板制作方法，其特征在于：按照如下步骤进行：
S1，患者数据获取，通过测量获取患者口腔治疗方案数据，包括CT数据、牙颌粘膜数据和义齿设计模版数据；
S2，种植模版设计，根据步骤S1获得的数据制作齿科种植导板模块和辅助定位板模块；
S3，数字化模型打印，用3D打印设备打印出步骤S2中设计出的齿科种植导板模块和辅助定位板模块；
S4，打印模型测量确认，将步骤S3打印出的齿科种植导板模块和辅助定位板模块装配在一起，按压两者间无撬动则合格，否则不合格，重新进行步骤S1或者S2；
S5，等待放入患者口腔，辅助医生定位口腔中牙齿种植位置。
11.根据权利要求10所述的齿科全口牙列缺失手术种植导向板制作方法，其特征在于：步骤S1具体为：从医生处获取患者口腔治疗方案数据，包括实体义齿设计模型、种植导向管模块和种植固位管模块的三维模型的位置信息；通过扫描获得义齿设计模型的三维模型数据；将患者义齿设计模版数据、牙颌粘膜数据、CT数据同时导入软件，医生和设计师合作确认种植导向管模块和种植固位管模块的位置信息。
12.根据权利要求10所述的齿科全口牙列缺失手术种植导向板制作方法，其特征在于：步骤S2具体为，确认至少2个固位管模块的位置信息，设计师在确认的位置处设计了内直径与固位钉直径相匹配，外直径至少大于内直径1 mm，长度为5 mm以上的种植固位管模块。
13.根据权利要求10所述的齿科全口牙列缺失手术种植导向板制作方法，其特征在于：步骤S3具体为，根据种植需要，确认对应个数的种植导向管模块的位置信息，如果种植导向管的轴向方向与z轴有明显倾斜角度，在此种植导向管外侧方向增加固位孔壁厚，最终达到此外侧管壁与z轴平行的效果；
采用激光熔融技术生产的手术种植导向板，需要对打印产品进行喷砂处理：去除打印表面的金属颗粒；
生产所述手术种植导向板的金属粉末，应当采购经食品药品监督管理部门批准注册或备案的义齿原材料，其技术指标应当符合强制性标准或经注册或备案的产品技术要求。
14.根据权利要求10所述的齿科全口牙列缺失手术种植导向板制作方法，其特征在于：步骤S4具体为：S4.1辅助导板与手术导板的匹配验证：将辅助定位板模块和种植导板模块安装在一起，按压无撬动，再通过插销将两者精确匹配，与义齿设计模型组合，按压无撬动即可；若有撬动现象，则需重新制作齿科全口牙列缺失种植导板；
S4.2手术导板与患者口腔的匹配验证：S4.2.1辅助定位板模块与种植导板模块制作完毕，将两者通过咬合限位后，通过插销将两者精确匹配组合成种植模版,包括种植导板、辅助定位板和插销，通过种植固位钉将种植模版固定在牙颌粘膜石膏模型上，把测量杆插在种植导向管内借助扫描仪取得手术计划中种植体植入的角度与位置信息；S4.2.2在计算机辅助设计Computer Aided Design，CAD下进行设计数据与实物数据拟合验证，在设计数据与实物数据拟合验证通过的基础上，进一步地验证手术导板是否符合允许的误差值内，拟合数据如在误差值内，齿科全口牙列缺失种植导板合格，可以用于手术；种植手术前，病人打好种植固位孔后再次进行CT扫描，最终确保手术导板与患者口腔是按照术前规划精确匹配的。
15.一种假牙种植方法，按照如下步骤进行：
（1）医生获得种植模版后，包括种植导板模块、辅助定位板模块和插销模块，将三种模块组合成种植模版后，医生保证患者种植模版试戴合适包括：粘膜支撑密合；咬合稳定准确；
（2）术前需要对种植导板模块、辅助定位板模块和插销模块进行常规的消毒；
（3）手术时，将种植导板模块、辅助定位板模块和插销模块组合成种植模版，医生让患者戴上种植模版，准确咬合后，打种植固位钉，然后去除插销模块和辅助定位板模块，最终患者口内留存种植固位钉固定的种植导板模块；
（4）病人打好种植固位孔后再次进行CT扫描，最终确保手术导板与患者口腔是按照术前规划精确匹配的；
（5）根据术前规划，在种植导板模块的帮助下进行种植体植入；
（6）拆除种植导板模块；
（7）根据患者具体情况，可以当天就进行义齿模块的装配；也可以将软组织缝合，确保种植体稳定后，若干时间后再进行义齿模块的装配。
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