CN109124783B - 一种矫正颌骨畸形术中的数字化定位导板的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种矫正颌骨畸形术中的数字化定位导板的制作方法，步骤如下：在患者术前颌面部进行CT扫描的基础上，以鼻根点为坐标原点建术前原三维模型、术后的理想上颌骨的表面三维模型、以及截骨线；在术前3D数字化模型截骨线上方的颧牙槽嵴区域和梨状孔外侧缘区域各自设纵向排列的若干钉孔A和B，在截骨线下方的颧牙槽嵴区域和梨状孔外侧缘区域各设置横向排列的若干钉孔C和B，得钉孔A连线与钉孔C连线的交点A1、得钉孔B连线与钉孔D连线的交点B1，进一步得到理想上颌骨的表面的A2、B2，A1 A2线段的长度及相关的夹角，B1 B2线段的长度及相关的夹角，以这些坐标参数为模板制作定位导板。本发明定位导板各条状件的坐标参数与患者自身骨面完全相吻合，骨面移动至理想上颌骨的位置，提高了手术精度，取得了显著的进步。
Description
技术领域
本发明涉及一种医疗器械，更具体地说涉及一种矫正颌骨畸形术中的数字化定位导板的制作方法。
背景技术
现有技术中，矫正颌骨畸形的手术主要是通过手术前对患者的CT扫描，然后导入手术规划软件中模拟，将骨段移动到设计好的位置，然后采用成品的钛合金接骨板进行固定。但在实施的过程中，由于颌骨手术大多是口内操作或腔隙操作，手术视野差，很难通过精确定位实施术前设计的方案，通过昂贵的手术导航仪进行操作的可能性目前来说亦很困难。因此，在手术固定过程中，需要医师采用手法进行钛板的弯制难以再现摸拟试验中的精确效果，导致手术效果不理想的情况时有发生。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术不足之处而提供一种精确定位、便捷有效的矫正颌骨畸形术中的数字化定位导板的制作方法。
本发明的目的可通过以下措施来实现：一种矫正颌骨畸形术中的数字化定位导板的制作方法，其特征在于，步骤如下：
步骤一、 患者术前颌面部进行CT扫描，以DICOM（Digital Imaging andCommunications in Medicine）格式保存CT图像数据，将DICOM格式的CT数据导入手术规划软件中进行图像分割和重建，生成上、下颌骨的3D数字化模型；
步骤二、所述3D数字化模型的坐标原点设在鼻根点，将过鼻根点可把面部分为左右半面的最佳垂直平面定义为中心矢状面（YOZ）；将过鼻根点平行于地平面并垂直于中心矢状面的平面定义为水平面（XOY）；将垂直于中心矢状面和水平面且过鼻根点的平面定义为冠状面（XOZ），按坐标轴系给出术前原三维模型、术后的理想上颌骨的表面三维模型、以及截骨线；
步骤三、在术前3D数字化模型上的左侧：在截骨线上方的颅向部分的颧牙槽嵴区域设置纵向排列的若干钉孔A，在梨状孔外侧缘区域设置纵向排列的若干钉孔B，在截骨线下方的牙向部分的颧牙槽嵴区域设置沿截骨线横向排列的若干钉孔C，在梨状孔外侧缘区域设置沿截骨线横向排列的若干钉孔D，所述钉孔A的纵向连线穿过截骨线与钉孔C连线的交点为A1，钉孔B的纵向连线穿过截骨线与钉孔D连线的交点为B1；
步骤四、在术前3D数字化模型上将截骨线下方的牙向部分整体移动至术后的理想上颌骨的表面完全叠合后，钉孔C连线的交点为A1因位移得到了一个新的坐标位A2，钉孔D连线的交点为B1因位移得到了一个新的坐标位B2，通过数学计算可以得到A1点与A2点的长度，A1点与A2点连线与上颌骨颅向部分在A1点的夹角α，A1点与A2点连线与上颌骨牙向部分在A2点的夹角β，通过数学计算可以得到B1点与B2点的长度，B1点与B2点连线与上颌骨颅向部分在B1点的夹角γ，B1点与B2点连线与上颌骨牙向部分在B2点的夹角θ；
步骤五、左侧定位导板的制作，定位导板由与若干钉孔A连线吻合的含若干钉孔A的条状件E，与若干钉孔B连线吻合的含若干钉孔B的条状件F，与若干钉孔C、若干钉孔D连线吻合的条状件H，以及条状件E与条状件H的连接件I，条状件F与条状件H的连接件J组成，连接件I的长短与步骤四中的A1A2线段相对应，连接件I与条状件E的角度与步骤四中的夹角α相对应、与条状件H的角度与步骤四中的夹角β相对应，连接件J的长短与步骤四中的B1B2线段相对应，连接件J与条状件B的角度与步骤四中的夹角γ相对应、与条状件H的角度与步骤四中的夹角θ相对应，保存各条状件及连接件的坐标参数用3D打印机制作定位导板；
步骤六、按步骤3~5制作右侧定位导板，左侧定位导板与右侧定位导板可以连成一体使用，也可分开使用。
所述步骤三中的若干钉孔A的钉孔数为3个，若干钉孔B的钉孔数为2个。
所述步骤三中的若干钉孔C的钉孔数为3个，若干钉孔D的钉孔数为3个。
与现有技术相比，由于采用了本发明提出的一种矫正颌骨畸形术中的数字化定位导板的制作方法，具有如下优点：本发明定位导板各条状件的坐标参数与患者自身骨面完全相吻合，定位导板连接件的参数准确确保骨面移动至理想上颌骨的位置，从而提高了手术精度，节省了手术时间，取得了显著的进步。
附图说明
图1是本发明提出的一个实施例定位导板示意图。
具体实施方式
下面结合附图对具体实施方式作详细说明：在图1所示本发明的一个实施例中，一种矫正颌骨畸形术中的数字化定位导板的制作方法，其特征在于，步骤如下：
步骤一、 患者术前颌面部进行CT扫描，以DICOM（Digital Imaging andCommunications in Medicine）格式保存CT图像数据，将DICOM格式的CT数据导入手术规划软件中进行图像分割和重建，生成上、下颌骨的3D数字化模型。本步骤中，患者CT扫描取仰卧位，扫描层厚为1.25mm。扫描后将CT数据以影像格式DICOM导入手术规划软件中，如ProPlan 2.0, 比利时，进行图像分割和重建，生成上颌骨的3D数字化模型。
步骤二、所述3D数字化模型的坐标原点设在鼻根点，将过鼻根点可把面部分为左右半面的最佳垂直平面定义为中心矢状面（YOZ）；将过鼻根点平行于地平面并垂直于中心矢状面的平面定义为水平面（XOY）；将垂直于中心矢状面和水平面且过鼻根点的平面定义为冠状面（XOZ），按坐标轴系给出术前原三维模型、术后的理想上颌骨的表面三维模型、以及截骨线。本步骤中，坐标系建立完成后，基于临床检查、头影测量分析、咬合关系和3D测量分析数据，制定上下颌骨骨块6自由度移动、旋转至理想位置的方案。
步骤三、在术前3D数字化模型上的左侧：在截骨线上方的颅向部分的颧牙槽嵴区域设置纵向排列的若干钉孔A，在梨状孔外侧缘区域设置纵向排列的若干钉孔B，在截骨线下方的牙向部分的区域设置沿截骨线横向排列的若干钉孔C，在梨状孔外侧缘区域设置沿截骨线横向排列的若干钉孔D，所述钉孔A的纵向连线穿过截骨线与钉孔C连线的交点为A1，钉孔B的纵向连线穿过截骨线与钉孔D连线的交点为B1。本步骤中，所选择的截骨线上方的若干钉孔A、若干钉孔B和截骨线下方的若干个钉孔C、若干钉孔D既作为固定截骨导板又作为定为导板的钉孔。截骨线上方的钉孔，应选择骨质较厚的部分，同时避开眶下孔区域。截骨线下方的钉孔要避开压根位置。本步骤中的若干钉孔中钉孔的数量与患者的具体情况相关，按实际需求而定。本实施例中若干钉孔A的钉孔数为3个，若干钉孔B的钉孔数为2个。截骨线下方的横向钉孔向前分布于梨状孔稍下方，钉孔向后分布于颧牙槽嵴的稍后方，尽量增加覆盖区域面积，以利于就位和固位。同样，若干钉孔中钉孔的数量与患者的具体情况相关，按实际需求而定。本实施例中，若干钉孔C的钉孔数为3个，若干钉孔D的钉孔数为3个。
步骤四、在术前3D数字化模型上将截骨线下方的牙向部分整体移动至术后的理想上颌骨的表面完全叠合后，钉孔C连线的交点为A1因位移得到了一个新的坐标位A2，钉孔D连线的交点为B1因位移得到了一个新的坐标位B2，通过数学计算可以得到A1点与A2点的长度，A1点与A2点连线与上颌骨颅向部分在A1点的夹角O，A1点与A2点连线与上颌骨牙向部分在A2点的夹角P，通过数学计算可以得到B1点与B2点的长度，B1点与B2点连线与上颌骨颅向部分在B1点的夹角Q，B1点与B2点连线与上颌骨牙向部分在B2点的夹角R。本步骤中，因钉孔C连线的交点为A1因位移得到了一个新的坐标位A2，3D数字化模型的坐标系中，可给出线段A1A2的长度及与固定骨面的夹角O、及与移动骨面的夹角P，同理，也可给出线段B1B2的长度及与固定骨面的夹角Q、及与移动骨面的夹角R。
步骤五、左侧定位导板的制作，定位导板由与若干钉孔A连线吻合的含若干钉孔A的条状件E，与若干钉孔B连线吻合的含若干钉孔B的条状件F，与若干钉孔C、若干钉孔D连线吻合的条状件H，以及条状件E与条状件H的连接件I，条状件F与条状件H的连接件J组成，连接件I的长短与步骤四中的A1A2线段相对应，连接件I与条状件E的角度与步骤四中的夹角O相对应、与条状件H的角度与步骤四中的夹角P相对应，连接件J的长短与步骤四中的B1B2线段相对应，连接件J与条状件B的角度与步骤四中的夹角Q相对应、与条状件H的角度与步骤四中的夹角R相对应，保存各条状件及连接件的坐标参数用3D打印机制作定位导板。本步骤中，连接件I的参数尺寸与步骤四中的A1A2线段完全吻合，连接件J的参数尺寸与步骤四中的B1B2线段完全吻合，止此，本发明中所有点的位置参数可逐点存入存储器中，再导入3D打印机中打印。
步骤六、按步骤3~5制作右侧定位导板，左侧定位导板与右侧定位导板可以连成一体使用，也可分开使用。
手术时，当完成截骨去除截骨导板后，即可将定位导板条状件E的各孔与上颌骨颅向部分的若干钉孔A对应固定、条状件F的各孔与上颌骨颅向部分的若干钉孔B对应固定。其次，将移动的上颌骨牙向部分的若干钉孔C、若干钉孔D对准定位导板条状件H上的各孔对号入座，把一个繁杂的移动手续变成了对号入座的简单动作，顺利完成上颌骨骨块的术中定位及固定。
上述实施例并不构成对本发明的限制，凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种矫正颌骨畸形术中的数字化定位导板的制作方法，其特征在于，步骤如下：
步骤一、患者术前颌面部进行CT扫描，以DICOM(Digital Imaging andCommunications in Medicine)格式保存CT图像数据，将DICOM格式的CT数据导入手术规划软件中进行图像分割和重建，生成上、下颌骨的3D数字化模型；
步骤二、所述3D数字化模型的坐标原点设在鼻根点，将过鼻根点可把面部分为左右半面的最佳垂直平面定义为中心矢状面(YOZ)；将过鼻根点平行于地平面并垂直于中心矢状面的平面定义为水平面(XOY)；将垂直于中心矢状面和水平面且过鼻根点的平面定义为冠状面(XOZ)，按坐标轴系给出术前原三维模型、术后的理想上颌骨的表面三维模型、以及截骨线；
步骤三、在术前3D数字化模型上的左侧：在截骨线上方的颅向部分的颧牙槽嵴区域设置纵向排列的若干钉孔A，在梨状孔外侧缘区域设置纵向排列的若干钉孔B，在截骨线下方的牙向部分的颧牙槽嵴区域设置沿截骨线横向排列的若干钉孔C，在梨状孔外侧缘区域设置沿截骨线横向排列的若干钉孔D，所述钉孔A的纵向连线穿过截骨线与钉孔C连线的交点为A1，钉孔B的纵向连线穿过截骨线与钉孔D连线的交点为B1；
步骤四、在术前3D数字化模型上将截骨线下方的牙向部分整体移动至术后的理想上颌骨的表面完全叠合后，钉孔C连线的交点为A1因位移得到了一个新的坐标位A2，钉孔D连线的交点为B1因位移得到了一个新的坐标位B2，通过数学计算可以得到A1点与A2点的长度，A1点与A2点连线与上颌骨颅向部分在A1点的夹角α，A1点与A2点连线与上颌骨牙向部分在A2点的夹角β，通过数学计算可以得到B1点与B2点的长度，B1点与B2点连线与上颌骨颅向部分在B1点的夹角γ，B1点与B2点连线与上颌骨牙向部分在B2点的夹角θ；
步骤五、左侧定位导板的制作，定位导板由与若干钉孔A连线吻合的含若干钉孔A的条状件E，与若干钉孔B连线吻合的含若干钉孔B的条状件F，与若干钉孔C、若干钉孔D连线吻合的条状件H，以及条状件E与条状件H的连接件I，条状件F与条状件H的连接件J组成，连接件I的长短与步骤四中的A1A2线段相对应，连接件I与条状件E的角度与步骤四中的夹角α相对应、与条状件H的角度与步骤四中的夹角β相对应，连接件J的长短与步骤四中的B1B2线段相对应，连接件J与条状件B的角度与步骤四中的夹角γ相对应、与条状件H的角度与步骤四中的夹角θ相对应；
步骤六、按步骤三～五制作右侧定位导板，左侧定位导板与右侧定位导板可以连成一体使用，也可分开使用。
2.根据权利要求1所述的矫正颌骨畸形术中的数字化定位导板的制作方法，其特征在于，所述步骤三中的若干钉孔A的钉孔数为3个，若干钉孔B的钉孔数为2个。
3.根据权利要求1所述的矫正颌骨畸形术中的数字化定位导板的制作方法，其特征在于，所述步骤三中的若干钉孔C的钉孔数为3个，若干钉孔D的钉孔数为3个。
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