CN109276334A - 口腔种植装置、导航系统及种植教学方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种口腔种植装置、导航系统及种植教学方法，口腔种植装置包括植入颌骨且相互独立的若干配准钉，配准钉的一端设有球坑。本发明的配准钉可以灵活植入至牙颌的适当位置，例如种植区域的周边位置，配准钉的运用使得口腔种植导航系统可适用于各种复杂病例，且配准钉与颌骨纯刚性连接，配准精度更高。

Description

口腔种植装置、导航系统及种植教学方法

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，尤其涉及一种口腔种植装置、导航系统及种植教学方法。

背景技术

传统的种植牙手术是在手术前病人拍摄全景片，医生通过观察全景片来大致判断患者的牙缺失是否可以通过种植的方式来修复，并且通过全景片上显示的骨量大致确定种植体的直径及长度。

但是，由于全景片不能准确提供病人的骨骼信息，加上医生临床经验的限制，往往需要医生在手术过程中现场测量，但这也仅限于测量缺牙区域颌骨的近远中向长度及骨骼宽度，不能够测量骨骼高度，且医生盲种操作容易产生失误，导致神经损坏或种植体邻近牙根，从而导致传统种植牙手术风险较高。

目前，口腔种植手术普遍采用种植导板(下称“导板”)来辅助定位以达到精确种植的效果，导板确定了种植的角度、位置和深度，医生能够根据导板的引导精确地在牙颌骨所需位置种植牙齿。

使用导板的种植方式存在如下缺陷：

(1)导板需要外送技工所加工制作，周期较长，延长了手术周期；

(2)种植过程需要制作石膏模型，石膏模型本身的膨胀率、导板制作和就位误差会影响定位精度；

(3)导板的定位支撑有牙齿支撑及黏膜支撑这两种方式，对于牙颔内牙齿全部缺失的无牙颌病例来说，无法依靠牙齿来支撑定位导板，一般选择黏膜来支撑定位导板，但是，由于黏膜的柔软属性，加上黏膜表面没有显著定位特征，黏膜定位本身具有一定的漂移，当将导板放到黏膜上的时候，黏膜软组织会产生形变，有一定可让性，这就容易使得导板在口腔内就位后发生偏移、下沉或翘动，从而影响定位的准确性，并且，当病人的颌弓比较平坦时，很难找到导板放置的准确位置，影响导板的精度，给手术精度造成了一定的影响，严重时甚至导致种植失败；

(4)针对多牙缺失的病例，如果导板定位发生偏移，那么，所有种植体的位置和角度均存在偏离；

(5)导板一旦制成，依照导板进行手术时并不能及时调整钻体方向，如术中发现定点不准确便无法更正，只能根据术前设计进行种植窝预备，可操控性较低，如同时运用不翻瓣方式，则存在损伤重要解剖结构的风险。

(6)手术时需要把导板覆盖在种植区上方，然后进行种植窝预备，这会导致种植区无法可视化；

(7)导板的圆形基台上，通常放置有手术时用来引导钻体进行钻削的金属制导管，导管的位置和角度记录了术前设计的种植窝的位置、角度与深度信息，由于导管的存在，导板不适用于两牙之间狭窄的种植区；

(8)导板本身具有一定厚度，因此需要使用非原厂的加长钻体，因此，对开口度，特别是对种植后牙的开口度要求很高；

(9)导板覆盖在种植区上方，钻体需要从导板导管的垂直方向进入，然而，由于患者开口度的限制(尤其是磨牙区)，实际操作中，会导致钻体无法以垂直方向进入导管，从而导致导板在手术中无法正常使用，特别是遇到后牙区张口开度不够时，只能舍弃导板，直接用钻体在牙颌骨上钻孔，无法确保种植的精确性与安全性；

(10)由于使用了导板，从手机定位器流出的冷却水大部分都被导板阻挡在了预设的种植窝区域外而无法流入到种植窝区域进行有效冷却，如果种植窝区域在手术过程中过热，会导致该部位骨细胞不可逆坏死，从而导致种植手术失败，虽然有些导板上也开设有冷却孔，但来自于手机定位器的冷却水随机进入冷却孔的量非常少，冷却效果不佳，临床也有利用注射器对冷却孔注射冷却水的方法来加强冷却效果，但是，由于注射器容量有限，不能连续冷却，且注射器占有的空间位置影响医生的操作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种口腔种植装置、导航系统及种植教学方法，其可以解决上述问题。

为实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供一种口腔种植装置，包括植入颌骨且相互独立的若干配准钉，所述配准钉的一端设有球坑。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述口腔种植装置还包括跟踪器，所述跟踪器包括植入颌骨的固定组件、连接杆及参考板，所述连接杆的两端分别连接所述固定组件及所述参考板。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述固定组件包括螺母及植入颌骨的固定钉，所述固定钉的一端设有第一螺纹部，所述连接杆的一端设有通孔，所述螺母具有第二螺纹部，所述第一螺纹部穿过所述通孔而与所述第二螺纹部相互配合。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述固定钉的一端设有第一配合部，所述第一配合部的外轮廓为四边形，所述通孔的内轮廓为多边形，所述通孔可于多个角度与所述第一配合部相互匹配。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述第一配合部的外轮廓为正方形，所述通孔的内轮廓为八角星形。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述固定钉还包括台阶部，所述第一配合部连接所述台阶部及所述第一螺纹部，于所述固定钉的径向上，所述台阶部凸伸出所述第一配合部，所述第一配合部凸伸出所述第一螺纹部，当所述固定钉、所述连接杆及所述螺母相互配接时，所述通孔的一端面抵接所述台阶部，所述螺母抵接所述第一配合部的端面及所述通孔的另一端面。

为实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供一种口腔种植导航系统，包括如上任意一项技术方案所述的口腔种植装置、手机定位器及工作站。

作为本发明一实施方式的进一步改进，口腔种植装置还包括跟踪器，所述手机定位器包括配准钻，所述工作站用于：当所述配准钉植入颌骨时，所述工作站获取所述配准钉的第一位置，而后当所述跟踪器固定至颌骨时，所述工作站通过所述配准钻点击所述球坑而获取所述配准钉的第二位置，且所述工作站拟合所述第一位置及所述第二位置而实现配准。

为实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供一种口腔种植教学方法，包括步骤：

于教学用颌骨中植入若干配准钉，所述配准钉的一端设有球坑；

拍摄CBCT；

将跟踪器固定至颌骨；

根据CBCT获取所述配准钉的第一位置，并利用手机定位器的配准钻点击球坑而获取所述配准钉的第二位置；

拟合所述第一位置及所述第二位置而完成配准；

取下所述配准钉；

进行导航种植手术。

作为本发明一实施方式的进一步改进，步骤“将跟踪器固定至颌骨”具体包括：

于教学用颌骨中植入固定钉；

将连接杆套接至所述固定钉；

将螺母配合至所述固定钉而使得所述螺母、所述连接杆及所述固定钉相互固定；

将参考板固定至所述连接杆远离所述固定钉的一端。

与现有技术相比，本发明一实施方式的有益效果在于：配准钉可以灵活植入至牙颌的适当位置，例如种植区域的周边位置，配准钉的运用使得口腔种植导航系统可适用于各种复杂病例，且配准钉与颌骨纯刚性连接，配准精度更高。

附图说明

图1是本发明一实施方式的口腔种植导航系统300(省略工作站)整体图；

图2是本发明一实施方式的口腔种植导航系统300(省略工作站)爆炸图；

图3是本发明一实施方式的固定钉、连接杆、螺母爆炸示意图；

图4是本发明一实施方式的口腔种植教学方法步骤图；

图5至图10是本发明一实施方式的进行口腔种植动态导航手术的操作流程示意图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

在本申请的各个图示中，为了便于图示，结构或部分的某些尺寸会相对于其它结构或部分夸大，因此，仅用于图示本申请的主题的基本结构。

另外，本文使用的例如“上”、“上方”、“下”、“下方”等表示空间相对位置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个单元或特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以旨在包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。例如，如果将图中的设备翻转，则被描述为位于其他单元或特征“下方”或“之下”的单元将位于其他单元或特征“上方”。因此，示例性术语“下方”可以囊括上方和下方这两种方位。设备可以以其他方式被定向(旋转90度或其他朝向)，并相应地解释本文使用的与空间相关的描述语。

参图1及图2，本发明一实施方式提供一种口腔种植导航系统300。

这里，口腔种植导航系统300可用于口腔种植动态导航手术，例如可适用于上颌无牙颌、下颌无牙颌病例，也可用于其他病例，例如牙颌内牙齿过少、牙颌内牙齿强度不够等等，但不以此为限。

需要说明的是，本实施方式的口腔种植导航系统300特别适用于一些复杂病例，可大大提高复杂病例的种植精度。

口腔种植导航系统300包括口腔种植装置100、手机定位器200及工作站。

口腔种植装置100用于与患者口腔相互配合以实现配准以及跟踪患者活动。

口腔种植装置100包括参考板10及其他种植部件。

参考板10上具有与工作站通信的第一红外LED组101。

手机定位器200用于在患者口腔进行种植窝的钻孔、释放冷却水等操作。

手机定位器200包括手机20、定位器21、手机连接件22、种植马达23及钻体。

定位器21上具有与工作站通信的第二红外LED组211。

手机连接件22用于连接手机20及定位器21。

种植马达23用于连接手机20。

钻体位于手机20的一端，钻体为可更换钻体，根据不同的工作环境使用不同的钻体。

这里，图1、图2中以钻体为配准钻24为例，配准钻24用于配准操作，在其他操作中，钻体可更换为种植钻，种植马达23用于控制种植钻工作，种植钻例如包括打孔钻、扩孔钻等等。

工作站为口腔种植导航系统300的主体设备，包括导航仪、导航仪立柱和升降支臂、计算机、显示器、键盘、鼠标等。

导航仪用于接收参考板10上的第一红外LED组101及定位器21上的第二红外LED组211发出的红外信号，并将红外信号传输给计算机，计算机通过计算得出定位器21和参考板10在实际坐标系中的位置，并进行实时跟踪。

这里，需要说明的是，术前通过配准步骤，将CT重建影像的虚拟坐标系与实际坐标系进行匹配，传输至工作站的显示器，以实时反映手机定位器200的位置及患者的影像数据，医生根据虚拟图像的引导，准确地按照术前规划的手术方案进行精准手术操作。

具体的，口腔种植装置100还包括植入颌骨且相互独立的若干配准钉11及跟踪器12，配准钉11的一端设有球坑111，跟踪器12包括参考板10。

工作站用于：当配准钉11植入颌骨时，工作站获取配准钉11的第一位置，而后当跟踪器12固定至颌骨时，工作站通过配准钻24点击球坑111而获取配准钉11的第二位置，且工作站拟合第一位置及第二位置而实现配准，并将第一位置(即虚拟坐标系)及第二位置(即实际坐标系)统一到参考板10的坐标系里面，达到实时定位的要求。

配准钉11可以灵活植入至牙颌的适当位置，例如种植区域的周边位置，配准钉11的运用使得口腔种植导航系统300可适用于各种复杂病例，且配准钉11与颌骨纯刚性连接，配准精度更高。

配准钉11的数量较佳为4～8颗，但不以此为限，本实施方式以4颗配准钉11为例。

配准钻24与球坑111为同心结构，以使得配准钻24可以与球坑111精确匹配。

在本实施方式中，结合图3，跟踪器12包括植入颌骨的固定组件(121、122)、连接杆123及参考板10，连接杆123的两端分别连接固定组件(121、122)及参考板10。

固定组件(121、122)包括螺母122及植入颌骨的固定钉121。

螺母122为手旋螺母。

固定钉121的一端设有第一螺纹部1211，连接杆123的一端设有通孔1231，螺母122具有第二螺纹部1221，第一螺纹部1211穿过通孔1231而与第二螺纹部1221相互配合。

具体的，固定钉121的一端设有第一配合部1212，第一配合部1212的外轮廓为四边形，通孔1231的内轮廓为多边形，通孔1231可于多个角度与第一配合部1212相互匹配。

这里，第一配合部1212的外轮廓为正方形，通孔1231的内轮廓为八角星形，且通孔1231的内轮廓为对称结构。

也就是说，当连接杆123与固定钉121处于第一相对位置时，通孔1231的内表面与第一配合部1212的外表面之间为面面接触而使得连接杆123与固定钉121相互固定，而当连接杆123相对固定钉121转动一定角度而使得连接杆123与固定钉121处于第二相对位置时，由于八角星形实质可围设形成多个不同角度的正方形，通孔1231的内表面与第一配合部1212的外表面之间仍可为面面接触而使得连接杆123与固定钉121相互固定，如此设计的好处在于：连接杆123与固定钉121之间可实现多个相对位置，便于连接杆123角度的调节，即方便了参考板10位置的调节，可根据实际情况调整连接杆123位置而方便手术操作。

另外，固定钉121还包括台阶部1213，第一配合部1212连接台阶部1213及第一螺纹部1211，于固定钉121的径向上，台阶部1213凸伸出第一配合部1212，第一配合部1212凸伸出第一螺纹部1211，当固定钉121、连接杆123及螺母122相互配接时，通孔1231的一端面抵接台阶部1213，螺母122抵接第一配合部1212的端面及通孔1231的另一端面。

换句话说，结合图3，通孔1231的高度与第一配合部1212的高度保持一致，当第一螺纹部1211穿过通孔1231时，通孔1231的下端面(即围成通孔1231的周缘区域的下端面)抵接台阶部1213的上端面，而通孔1231的上端面(即围成通孔1231的周缘区域的上端面)与第一配合部1212的上端面相互齐平，此时，当于第一螺纹部1211处旋入螺母122时，螺母122的下端面同时抵接第一配合部1212的上端面和通孔1231的上端面，如此，相当于将连接杆123的通孔1231区域夹设于台阶部1213及螺母122之间，可有效提高连接杆123与固定钉121的配合强度。

可以看到，本实施方式通过一颗固定钉121、一颗螺母122及连接杆123通孔1231的配合便可实现连接杆123与固定钉121的稳定配合，结构简单，而且，配准钉11与连接杆123是相互独立的结构，此时的连接杆123强度足以支撑参考板10，使得整个跟踪器12结构稳定。

综上，本实施方式取消了导板的设置，而是利用一颗固定钉121来支撑连接杆123，固定钉121占用种植区空间极小，且利用配准钉11实现配准，其具有如下有益效果：(1)种植精度极大提高，可以精确实现术前数字化设计的位置；(2)种植区完全开放，利于冷却水进入种植窝，有效避免骨灼伤，也便于医生手术过程中的观察；(3)当患者实际情况与CT影像有差异时，可术中调整种植方案；(4)使用种植体厂家的原厂钻体便可实现包括定位配准钻、先锋钻等在内的操作，而且种植区开放，不需要使用加长型钻体，对患者开口度要求不高，后牙区张口度差的部位及狭窄的种植区适用；(5)不需要技工所制作额外的配件，缩短种植治疗周期；(6)引导器件(即参考板10及连接杆123)由固定钉121和颌骨纯刚性连接支撑，定位精度更高，复杂病例成功率高；(7)配准钉11与颌骨纯刚性连接，配准精度更高，复杂病例种植精度高。

本发明一实施方式还提供一种口腔种植教学方法，结合图4及前述口腔种植装置100、口腔种植导航系统300的说明，包括步骤：

于教学用颌骨中植入若干配准钉11，配准钉11的一端设有球坑111；

拍摄CBCT；

将跟踪器12固定至颌骨；

根据CBCT获取配准钉11的第一位置，并利用手机定位器200的配准钻24点击球坑111而获取配准钉11的第二位置；

拟合第一位置及第二位置而完成配准；

取下配准钉11；

进行导航种植手术。

其中，步骤“将跟踪器12固定至颌骨”具体包括：

于教学用颌骨中植入固定钉121；

将连接杆123套接至固定钉121；

将螺母122配合至固定钉121而使得螺母122、连接杆123及固定钉121相互固定；

将参考板10固定至连接杆123远离固定钉121的一端。

本实施方式利用配准钉11实现配准，配准钉11可以灵活植入至牙颌的适当位置，例如种植区域的周边位置，配准钉11的运用使得口腔种植导航系统300可适用于各种复杂病例，且配准钉11与颌骨纯刚性连接，配准精度更高。

另外，通过一颗固定钉121、一颗螺母122及连接杆123通孔1231的配合便可实现连接杆123与固定钉121的稳定配合，结构简单，而且，配准钉11与连接杆123是相互独立的结构，此时的连接杆123强度足以支撑参考板10，使得整个跟踪器12结构稳定。

本实施方式的口腔种植教学方法的其他说明可以参考前述口腔种植装置100、口腔种植导航系统300的说明，在此不再赘述。

可以理解的是，本实施方式的口腔种植教学方法同样也适用于病患的口腔种植动态导航手术。

下面，详细介绍本实施方式的口腔种植导航系统300的操作流程。

STEP1：患者进行CT检查，CT可提供相当清晰的上下颌影像，包括骨高度、下齿槽神经血管束的位置、上颌窦的位置和大小及可能出现的任何病灶。

STEP2：结合图5，在患者的颌骨上植入4～8颗配准钉11，这里，以植入4颗配准钉11为例，若干配准钉11较佳不在一条直线上，且若干配准钉11分隔设置，每一配准钉11的端部均设置有球坑111。

STEP3：患者拍摄CBCT。

STEP4：种植方案设计。

术前医生可以将患者CBCT数据导入到口腔种植导航系统300的种植导航软件中，并在种植导航软件重建的牙颌模型中摆放种植体至预期理想位置。

STEP5：将口腔种植导航系统300调整到一个合适位置，即参考板10、手机定位器200均能被识别。

STEP6：结合图6至图9，开始手术。

结合图6，先在上颌或下颌的牙槽骨区位置徒手固定一个固定钉121；

结合图7，将连接杆123的通孔1231套接于固定钉121处；

结合图8，用螺母122锁紧连接杆123的一端；

结合图9，连接杆123另一端安装参考板10。

STEP7：配准。

配准是通过工作站的计算把病人牙颌、CT影像统一到参考板10坐标系里面，达到实时定位的要求。

结合图10，具体做法是：(1)种植导航软件识别CBCT模型中所有配准钉11端部球坑111的圆心，种植导航软件便能得到配准钉11的第一位置A；(2)于手机定位器200的一端安装配准钻24，配准钻24的球头和配准钉11端部的球坑111配合时，球头和球坑同心；(3)医护人员用手机定位器200上的配准钻24点击所有配准钉11上的球坑111，种植导航软件便能得到患者颌骨中配准钉11的第二位置B；(4)种植导航软件对第一位置A和第二位置B进行拟合，完成配准。

STEP8：拆下配准钉11。

STEP9：进行导航种植手术。

拆下配准钉11，并换上种植钻，进行钻孔、扩孔等种植操作。

种植过程中，医生应时刻观察软件界面上的提示进行操作，在更换种植钻及种植位置时，应确保种植导航软件载入的钻针型号、种植体位置与实际一致。

STEP10：完成手术，拆下牙槽骨区的固定钉121。

综上，本发明取消了导板的设置，而是利用一颗固定钉121来支撑连接杆123，固定钉121占用种植区空间极小，且利用配准钉11实现配准，其具有如下有益效果：(1)种植精度极大提高，可以精确实现术前数字化设计的位置；(2)种植区完全开放，利于冷却水进入种植窝，有效避免骨灼伤，也便于医生手术过程中的观察；(3)当患者实际情况与CT影像有差异时，可术中调整种植方案；(4)使用种植体厂家的原厂钻体便可实现包括定位配准钻、先锋钻等在内的操作，而且种植区开放，不需要使用加长型钻体，对患者开口度要求不高，后牙区张口度差的部位及狭窄的种植区适用；(5)不需要技工所制作额外的配件，缩短种植治疗周期；(6)引导器件(即参考板10及连接杆123)由固定钉121和颌骨纯刚性连接支撑，定位精度更高，复杂病例成功率高；(7)配准钉11与颌骨纯刚性连接，配准精度更高，复杂病例种植精度高。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种口腔种植装置，其特征在于，包括植入颌骨且相互独立的若干配准钉，所述配准钉的一端设有球坑。

2.根据权利要求1所述的口腔种植装置，其特征在于，所述口腔种植装置还包括跟踪器，所述跟踪器包括植入颌骨的固定组件、连接杆及参考板，所述连接杆的两端分别连接所述固定组件及所述参考板。

3.根据权利要求2所述的口腔种植装置，其特征在于，所述固定组件包括螺母及植入颌骨的固定钉，所述固定钉的一端设有第一螺纹部，所述连接杆的一端设有通孔，所述螺母具有第二螺纹部，所述第一螺纹部穿过所述通孔而与所述第二螺纹部相互配合。

4.根据权利要求3所述的口腔种植装置，其特征在于，所述固定钉的一端设有第一配合部，所述第一配合部的外轮廓为四边形，所述通孔的内轮廓为多边形，所述通孔可于多个角度与所述第一配合部相互匹配。

5.根据权利要求4所述的口腔种植装置，其特征在于，所述第一配合部的外轮廓为正方形，所述通孔的内轮廓为八角星形。

6.根据权利要求4所述的口腔种植装置，其特征在于，所述固定钉还包括台阶部，所述第一配合部连接所述台阶部及所述第一螺纹部，于所述固定钉的径向上，所述台阶部凸伸出所述第一配合部，所述第一配合部凸伸出所述第一螺纹部，当所述固定钉、所述连接杆及所述螺母相互配接时，所述通孔的一端面抵接所述台阶部，所述螺母抵接所述第一配合部的端面及所述通孔的另一端面。

7.一种口腔种植导航系统，其特征在于，包括如权利要求1-6中任意一项所述的口腔种植装置、手机定位器及工作站。

8.根据权利要求7所述的口腔种植导航系统，其特征在于，口腔种植装置还包括跟踪器，所述手机定位器包括配准钻，所述工作站用于：当所述配准钉植入颌骨时，所述工作站获取所述配准钉的第一位置，而后当所述跟踪器固定至颌骨时，所述工作站通过所述配准钻点击所述球坑而获取所述配准钉的第二位置，且所述工作站拟合所述第一位置及所述第二位置而实现配准。

9.一种口腔种植教学方法，其特征在于，包括步骤：

于教学用颌骨中植入若干配准钉，所述配准钉的一端设有球坑；

拍摄CBCT；

将跟踪器固定至颌骨；

根据CBCT获取所述配准钉的第一位置，并利用手机定位器的配准钻点击球坑而获取所述配准钉的第二位置；

拟合所述第一位置及所述第二位置而完成配准；

取下所述配准钉；

进行导航种植手术。

10.根据权利要求9所述的口腔种植教学方法，其特征在于，步骤“将跟踪器固定至颌骨”具体包括：

于教学用颌骨中植入固定钉；

将连接杆套接至所述固定钉；

将螺母配合至所述固定钉而使得所述螺母、所述连接杆及所述固定钉相互固定；

将参考板固定至所述连接杆远离所述固定钉的一端。