CN109498184B - 根尖切除手术导板制造方法、系统及计算机可读取纪录媒体 - Google Patents
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Abstract
一种根尖切除手术导板制造方法、系统及计算机可读取纪录媒体，其中该制造方法包含下列步骤：(a)扫描取得一齿颚影像模型，一软组织影像模型，一齿槽骨影像模型，一牙冠影像模型，以及一牙根影像模型，该牙根影像模型被界定有至少一患部；(b)计算该齿颚影像模型对应该软组织影像模型、该齿槽骨影像模型的位置关系，以决定至少一截骨术及根尖切除术，并建立一对应该齿颚影像模型与该截骨术及根尖切除术的导板模型；以及(c)输出一根尖切除手术导板，其包含有一对应该软组织影像模型及该牙冠影像模型的连接部，以及一对应该患部的定位部，该定位部被开设有至少一预钻孔。
Description
技术领域
本发明有关于一种根尖切除手术导板制造方法、系统及计算机可读取纪录媒体，尤指一种用在导引、定位牙医师手工具的手术导板制造方法、系统及计算机可读取纪录媒体。
背景技术
蛀牙的成因是龋齿菌长期侵蚀牙齿所造成，其症状有疼痛、牙龈发炎及脓肿等。牙医师对浅层的龋齿大多是将龋坏部分去除后以填料封闭，但若细菌侵入到了牙根区域，即需采取根管治疗。倘若根管治疗失败，可再依患者状况选择施行根尖切除手术。一般根尖切除手术是先以放射线扫描得到患部、牙根、齿槽骨等信息，以利手术医师确认施术方式。施行时，首先需切开牙龈翻瓣，并将部分牙根骨板钻除，使患部根尖露出。将患部根尖切除并清理周围组织后，再缝合膜瓣复位，以完成手术。然而，切除根尖在空间小且视野差的后牙区相当难以执行，同时须避免钻除过多的骨板，以确保患者术后能快速复原，因此在施行上有着相当高的难度。
对此，牙髓学杂志(Journal of Endodontics,JOE)在2007年所出版的第33卷第2期148-151页"Periapical Surgery Using CAD/CAM Guidance:Preclinical Results"(Champleboux；Pinsky；Sarment合着)一文中提出使用计算机辅助设计/计算机辅助制造(Computer aided design,CAD/Computer aided manufacturing,CAM)系统制成根尖切除手术导板的临床前实验结果。该文中提出了一种并用锥束计算机断层扫描(Cone-beamcomputed tomography,CBCT)及CAD/CAM系统的手术方法。该方法主要先印模取得一个齿颚模型，并制作相对应的扫描导板，将齿颚模型与扫描导板结合后进行三维CBCT扫描以得到断层影像，并依据该断层影像规划截骨术(osteotomy)及根尖切除术(apicalapicoectomy)后，再制造出根尖手术用导板。依照文中的测试结果，受测者采用根尖切除手术导板完成手术时，相较不使用时有较短的平均钻骨距离。也就是说，施术者使用手术导板时仅需较少尝试即可正确凿至患部位置，故确定根尖切除手术导板对手术施行有帮助效果。
然而，该文章并未考虑位在边缘、角落的牙根患部不易被彻底钻除的问题；又，现有手术导板仅在朝向牙根钻除时具有导引效果，但无法提供如进远心方向钻除的导引效果；且现有手术导板亦未提供软组织与手术导板间如何稳固结合的技术方案。是以，现有技术仅提出使用手术导板的初步概念，但未达可实际应用在临床医学的阶段。
发明内容
本发明的目的，在于解决现有技术并未提出设计根尖切除手术导板的具体方案，而有难以与患者齿颚结合及无法移动辅助连续钻除等问题。
为达上述目的，本发明提供一种根尖切除手术导板制造方法，包含下列步骤：(a)扫描患者的口腔特征以取得一齿颚影像模型，一软组织影像模型，一齿槽骨影像模型，一牙冠影像模型，以及一牙根影像模型，该牙根影像模型被界定有至少一患部；(b)计算该齿颚影像模型对应该软组织影像模型、该齿槽骨影像模型的位置关系，以决定至少一截骨术及根尖切除术，该截骨术及根尖切除术是自该齿颚影像模型外周面连通至该患部，并建立一对应该齿颚影像模型与该截骨术及根尖切除术的导板模型；(c)输出一依据该导板模型所构筑的根尖切除手术导板，其包含有一对应该软组织影像模型及该牙冠影像模型的连接部，以及一对应该患部的定位部，该定位部包含有至少一对应该截骨术及根尖切除术的预钻孔。
进一步地，该定位部包含有一对应患者齿颚侧缘局部轮廓的支撑体，且该预钻孔开设在该支撑体上。
进一步地，步骤(b)中更包含以下步骤：(b1)计算该截骨术及根尖切除术连通该预钻孔的深度，以决定至少一设置在该预钻孔内缘的第一止挡缘，以及一由该第一止挡缘与该预钻孔共同界定的一用以导引牙医师手工具的导引轨道。
进一步地，该牙根影像模型包含有患者的神经、血管解剖结构的分布信息，在该步骤(b)决定该截骨术及根尖切除术时，该截骨术及根尖切除术不通过前述解剖结构。
进一步地，步骤(a)包含有以下步骤：(a1)备制一对应患者口腔特征的翻模；(a2)扫描该翻模取得该齿颚影像模型。
进一步地，步骤(b)中更包含以下步骤：(b2)计算该截骨术及根尖切除术的深度信息，并依据该深度信息在该预钻孔周围设置一深度标记。
本发明的另一目的，在于提供一种根尖切除手术导板制造系统，其包含有一扫描装置、一显示单元、一控制单元、以及一输出单元。该扫描装置用以扫描患者的口腔特征，并取得一齿颚影像模型，一软组织影像模型，一齿槽骨影像模型，一牙冠影像模型，以及一牙根影像模型。该显示单元信息连接在该扫描装置，该显示单元用以显示该扫描装置的扫描结果。该控制单元信息连接在该显示单元及该扫描装置，该控制单元包含有一供用户自该牙根影像模型界定至少一患部的标记模块，一用以计算该患部对应该齿颚影像模型位置关系的计算模块，一供用户界定至少一截骨术及根尖切除术的路径规划模块，以及一用以对应该齿颚影像模型与该截骨术及根尖切除术生成一导板模型的导板成形模块。该输出单元信息连接在该控制单元，该输出单元用以输出一依据该导板模型所构筑的根尖切除手术导板，该根尖切除手术导板包含有一对应该软组织影像模型及该牙冠影像模型的连接部，以及一对应该患部的定位部，该定位部包含有至少一对应该截骨术及根尖切除术的预钻孔。
进一步地，所述的根尖切除手术导板制造系统，更进一步包含有一视镜单元，该视镜单元包含有一筒身，以及至少一斜置在该筒身末端的反射面。
进一步地，所述的根尖切除手术导板制造系统，更进一步包含有一钻针，该钻针包含有一依据该牙根影像模型设定其长度的钻孔部，一连接该钻孔部且用在卡止在该钻针座上的止挡部，以及一套接在该钻孔部上的套环，该套环外周具有一凸缘。
本发明的又一目的，在于提供一种计算机可读取纪录媒体，其可在一电子装置上执行，该计算机可读取纪录媒体纪录有一根尖切除手术导板制造方法，该方法包含有前述方法所述的步骤。
是以，本发明较现有技术具有以下技术功效：本发明通过对患者口内结构进行扫描，可减少现有技术将以二维计算机造影判断手术导板规划方式的误差。又，本发明的根尖切除手术导板设有可与齿颚侧缘对应的连接部，而得以稳固地设置在口腔内，以避免两者彼此脱离或倾斜造成精度下降等问题。再者，本发明通过导引轨道的设置，使该根尖切除手术导板能导引牙医师将手工具进行侧向、垂向移动连续钻除，确保患部根尖得以被完整切除，而不会留下死角。
附图说明
图1：为本发明根尖切除手术导板制造系统的方块图。
图2：为本发明一种实施态样的手术导板立体图。
图3：为本发明视镜单元的剖视图。
图4：为本发明定位部使用状态的分解图。
图5：为图4的局部剖视图。
图6：为本发明定位部使用状态的局部剖视图。
图7及图8：为本发明定位部另一使用状态的局部剖视图。
其中附图标记为：
根尖切除手术导板制造系统.100
翻模.10 扫描装置.20
显示单元.30 控制单元.40
标记模块.41 计算模块.42
路径规划模块.43 成形模块.44
输出单元.50 视镜单元.60
筒身.61 反射面.62
二次反射面.63 手把.70
柄部.71 钻针座.72
钻针.80 钻孔部.81
止挡部.82 套环.83
凸缘.831 根尖切除手术导板.900
连接部.910 导槽.911
定位部.920 预钻孔.921
支撑体.922 第一止挡缘.923
第二止挡缘.924 导引轨道.925
具体实施方式
关于本发明的技术，请参照图1所示，本发明提供一种根尖切除手术导板900制造方法及其制造系统，适用在牙医师执行根尖切除手术前，先对患者口腔及齿颚状况进行评估，并客制化订制适合该患者的根尖切除手术导板900，以辅助手术得以能顺利进行。
具体而言，所述的根尖切除手术导板制造系统100包含有一扫描装置20、一显示单元30、一控制单元40、以及一输出单元50。该扫描装置20用以扫描患者的口腔特征，并取得一齿颚影像模型，一对应患者口腔内如黏膜、牙龈等软组织的软组织影像模型，并藉由放射线照射取得一齿槽骨影像模型，一牙冠影像模型，以及一牙根影像模型。本实施态样中，牙医师可预制一翻模10，该翻模10是对应患者口腔特征，如齿颚、牙龈、牙齿的外廓，进而复制出患者的口腔特征，并对该翻模10进行扫描作业，以避免扫描影像受脸颊等人体组织干扰。
该显示单元30用以显示该扫描装置20的扫描结果，及前述的各项影像模型。该控制单元40包含有一供用户自该牙根影像模型界定至少一患部的标记模块41，一用以计算该患部对应该齿颚影像模型位置关系的计算模块42，一供用户界定至少一截骨术及根尖切除术的路径规划模块43，以及一用以对应该齿颚影像模型与该截骨术及根尖切除术生成一导板模型的导板成形模块44。
参照图2所示，该输出单元50用以输出一依据该导板模型所构筑的根尖切除手术导板900，该输出单元50可为3D打印机等。该根尖切除手术导板900包含有一对应该软组织影像模型及该牙冠影像模型的连接部910，以及一对应该患部的定位部920。该连接部910是可套合在患者的牙龈及牙齿牙冠部分，且该连接部910对应患者齿排的牙弓曲线，使该根尖切除手术导板900得以固定并紧密地贴合在患者齿颚外廓。该定位部920包含有至少一对应该截骨术及根尖切除术的预钻孔921，该预钻孔921可供牙医师判定钻入位置。藉上述架构，牙医师可利用该根尖切除手术导板制造系统100，制作出适用在患者的根尖切除手术导板900。
此外，参照图3所示所述的根尖切除手术导板制造系统100更进一步包含有一视镜单元60，该视镜单元60包含有一筒身61，以及至少一斜置在该筒身61末端的反射面62。本实施态样中，该反射面62可为镀膜或镜片等，若该筒深61呈折角状时，另可设有一面向该反射面62的二次反射面63以再次反射光线。当牙医师需要观察位在后牙区的情况时，该视镜单元60可供牙医师自患者口腔前庭处伸入，并将该筒身61朝向患者口腔身入，并通过该反射面62折光使牙医师可间接目视其影像，并依据根尖切除手术的进程决定施行何种治疗措施。
以下进一步说明本发明根尖切除手术导板900的制造方法。首先，执行步骤(a)：扫描患者口腔以取得该齿颚影像模型，该软组织影像模型，该齿槽骨影像模型，该牙冠影像模型，以及该牙根影像模型。扫描完成后，牙医师可由该牙根影像模型中发现病变的根尖，并将该些病变根尖标示为该患部。在步骤(a)中，牙医师可用3D口内扫描机直接对患者的颚部进行扫描。本实施态样中，在该步骤(a)前执行以下步骤：(a1)备制一对应患者口腔特征的翻模10；以及(a2)扫描该翻模10取得该齿颚影像模型。本实施态样中，该牙根影像模型更包含有患者的神经、血管解剖结构的分布信息，以利后续规划钻骨路径时得以避开该些解剖结构。此外，若手术过程须穿过鼻窦时，得施行鼻窦增高术，以注入生理食盐水或其他方式垫高鼻窦膜，以回避该些解剖结构。
接续，执行步骤(b)：计算该齿颚影像模型对应该软组织影像模型、该齿槽骨影像模型的位置关系，以决定该截骨术及根尖切除术，该截骨术及根尖切除术是自该齿颚影像模型外周面连通至该患部，并建立一对应该齿颚影像模型与该截骨术及根尖切除术的导板模型，进而完成根尖切除手术导板900的三维计算机影像。此步骤中将三维(直接对患者口腔、或间接对该翻模10)扫描取得的该齿颚影像模型，与经计算机断层扫瞄后的该软组织影像模型、该齿槽骨影像模型进行重迭比对，并依据该齿颚影像模型对该软组织影像模型、该齿槽骨影像模型进行校正。由于断层扫描为连续平面影像的整合，扫描过程中患者若有任何轻微姿态改变，都将导致平面影像间产生偏差。是以，本发明中藉由可靠性较高的该齿颚影像模型加以校准，能提升后续制作该根尖切除手术导板900的对位精度。
请参照图4所示，在步骤(b)中，较佳可包含有步骤(b1)：计算该截骨术及根尖切除术连通该预钻孔921的深度，以决定至少一设置在该预钻孔921内缘的第一止挡缘923，以及一由该第一止挡缘923与该预钻孔921共同界定的一用以导引牙医师手工具的导引轨道925。如图5至图8所示，牙医师可将一手把70与一钻针80配合使用，该手把70具有一供牙医师手持的柄部71，以及一与牙医师手持该柄部71方向垂直的钻针座72。该钻针80设置在该钻针座72上，并包含有一依据该牙根影像模型设定其长度的钻孔部81，一连接该钻孔部81且用在卡止在该钻针座72上的止挡部82，以及一套接在该钻孔部81上的套环83，该套环83外周具有一凸缘831。该钻孔部81与该套环83得伸入该预钻孔921，且伸入后该凸缘831将卡止在该第一止挡缘923上。本实施态样中，可另增设一与该第一止挡缘923间隔设置的第二止挡缘924，令该凸缘831位在该第一止挡缘923与该第二止挡缘924之间的该导引轨道925内，牙医师得沿着该导引轨道925移动该手把70(该导引轨道925可设置成横向、纵向或斜向，在此不予限制)，达到利用手术导板900协助完成任意方向连续钻除患病牙根的目的。此外，传统手术因病变牙根受牙龈及齿槽骨所包覆，其深度位置仅能仰赖牙医师依个人经验判定钻入深度。本发明的方法在步骤(b)中另可包含有步骤(b2)：计算该截骨术及根尖切除术的深度信息，并依据该深度信息在该预钻孔921周围设置一深度标记。除深度外，该深度标记亦可区辨切除的范围、宽度等信息。而本发明中该深度标记可为直接设置在该手术导板上的数字、符号标记，或在该预钻孔921内缘套上金属质色环(图未示)，依其颜色区别供牙医师辨别每一该预钻孔921应采用的钻头长度，进而减少误钻的可能性。
最后，执行步骤(c)：输出一依据该导板模型所构筑的根尖切除手术导板900，其包含有一对应该软组织影像模型及该牙冠影像模型的连接部910，以及一对应该患部的定位部920，该定位部920包含有至少一对应该截骨术及根尖切除术的预钻孔921。本发明的方法中，该定位部920被设计为包含有一对应患者齿颚侧缘局部轮廓的支撑体922，且该预钻孔921开设在该支撑体922上，使该支撑体922可受口颚夹置而自然固定，避免该根尖切除手术导板900因位移而产生的偏差。
此外，本发明的方法亦可记录在计算机可读取纪录媒体，如光盘片、随身碟、行动硬盘等，可在计算机或专用设备上执行前述根尖切除手术导板900制造方法。
Claims (10)
1.一种根尖切除手术导板制造方法，其特征在于，包含下列步骤：
(a)扫描患者的口腔特征以取得一齿颚影像模型，一软组织影像模型，一齿槽骨影像模型，一牙冠影像模型，以及一牙根影像模型，该牙根影像模型被界定有至少一患部；
(b)计算该齿颚影像模型对应该软组织影像模型、该齿槽骨影像模型的位置关系，以决定至少一截骨术及根尖切除术，该截骨术及根尖切除术自该齿颚影像模型外周面连通至该患部，并建立一对应该齿颚影像模型与该截骨术及根尖切除术的导板模型；以及
(c)输出一依据该导板模型所构筑的根尖切除手术导板，其包含有一对应该软组织影像模型及该牙冠影像模型的连接部，以及一对应该患部的定位部，该定位部包含有至少一对应该截骨术及根尖切除术的预钻孔。
2.如权利要求1所述的根尖切除手术导板制造方法，其特征在于，该定位部包含有一对应患者齿颚侧缘局部轮廓的支撑体，且该预钻孔开设在该支撑体上。
3.如权利要求2所述的根尖切除手术导板制造方法，其特征在于，步骤(b)中更包含以下步骤：(b1)计算该截骨术及根尖切除术连通该预钻孔的深度，以决定至少一设置在该预钻孔内缘的第一止挡缘，以及一由该第一止挡缘与该预钻孔共同界定的一用以导引牙医师手工具的导引轨道。
4.如权利要求1所述的根尖切除手术导板制造方法，其特征在于，该牙根影像模型包含有患者的神经、血管解剖结构的分布信息，在该步骤(b)决定该截骨术及根尖切除术时，该截骨术及根尖切除术不通过前述解剖结构。
5.如权利要求1所述的根尖切除手术导板制造方法，其特征在于，步骤(a)包含有以下步骤：(a1)备制一对应患者口腔特征的翻模；以及(a2)扫描该翻模取得该齿颚影像模型。
6.如权利要求1所述的根尖切除手术导板制造方法，其特征在于，步骤(b)中更包含以下步骤：(b2)计算该截骨术及根尖切除术的深度信息，并依据该深度信息在该预钻孔周围设置一深度标记。
7.一种根尖切除手术导板制造系统，其特征在于，包含有：
一扫描装置，用以扫描患者的口腔特征，并取得一齿颚影像模型，一软组织影像模型，一齿槽骨影像模型，一牙冠影像模型，以及一牙根影像模型；
一显示单元，信息连接在该扫描装置，该显示单元用以显示该扫描装置的扫描结果；
一控制单元，信息连接在该显示单元及该扫描装置，该控制单元包含有一供用户自该牙根影像模型界定至少一患部的标记模块，一用以计算该患部对应该齿颚影像模型位置关系的计算模块，一供用户界定至少一截骨术及根尖切除术的路径规划模块，以及一用以对应该齿颚影像模型与该截骨术及根尖切除术生成一导板模型的导板成形模块；以及
一输出单元，信息连接在该控制单元，该输出单元用以输出一依据该导板模型所构筑的根尖切除手术导板，该根尖切除手术导板包含有一对应该软组织影像模型及该牙冠影像模型的连接部，以及一对应该患部的定位部，该定位部包含有至少一对应该截骨术及根尖切除术的预钻孔。
8.如权利要求7所述的根尖切除手术导板制造系统，其特征在于，更进一步包含有一视镜单元，该视镜单元包含有一筒身，以及至少一斜置在该筒身末端的反射面。
9.如权利要求7所述的根尖切除手术导板制造系统，其特征在于，更进一步包含有一钻针，该钻针包含有一依据该牙根影像模型设定其长度的钻孔部，一连接该钻孔部且用在卡止在该钻针座上的止挡部，以及一套接在该钻孔部上的套环，该套环外周具有一凸缘。
10.一种计算机可读取记录媒体，其特征在于，可在一电子装置上执行，该计算机可读取记录媒体记录有一根尖切除手术导板制造方法，该方法包含有权利要求1至6其中一项所述的步骤。
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