CN109700531B - 个体化下颌骨导航配准导板及其配准方法 - Google Patents
个体化下颌骨导航配准导板及其配准方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109700531B CN109700531B CN201811542626.XA CN201811542626A CN109700531B CN 109700531 B CN109700531 B CN 109700531B CN 201811542626 A CN201811542626 A CN 201811542626A CN 109700531 B CN109700531 B CN 109700531B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mandible
- guide plate
- registration
- model
- navigation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Dental Tools And Instruments Or Auxiliary Dental Instruments (AREA)
- Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
Abstract
本发明属于医疗技术领域，尤其为个体化下颌骨导航配准导板及其配准方法，包括导板和下颌牙齿的石膏模型，所述导板的底面设计有咬合槽，所述导板的两侧端面设置有翼板，所述导板的侧面和翼板的表面均设有配准标志点，所述下颌牙齿石膏模型，经过激光扫描后形成虚拟下颌牙齿模型，其牙列部分替代由影像学数据重建的虚拟下颌骨模型的牙列部分，用于制作导板的咬合槽；本发明，咬合槽的形状与每个患者的下颌牙齿形状相匹配，同时在导板和翼板侧面离散式分布配准标志点，用于系统配准，无需在患者下颌骨牙槽骨植入钛钉作为配准参考点，无需有创操作，不需要进行二次CT检查，既减少对患者的损伤，又方便医生操作，实用性强。
Description
技术领域
发明属于医疗技术领域，具体涉及个体化下颌骨导航配准导板及其配准方法。
背景技术
颅颌面外科的领域包括了神经外科、口腔颌面外科、眼科、耳鼻喉科、头颈外科、整形外科等众多学科交叉，其常见的治疗有恶性肿瘤切除、复合外伤、畸形的整复治疗等。由于毗邻颅脑、解剖结构复杂，并且治疗需求与容貌密切相关，必须以最小创伤完成精确的术中操作。传统技术方法在术前预测仿真、手术执行精度和操作稳定性等方面已经无法满足治疗需求及专业发展，勉强为之则大大增加了并发症的产生。
光学导航技术，作为数字化外科技术中的一项先进技术，具有术前手术模拟与规划、术中三维显示的实时定位与追踪，术后精度分析等功能，能够提高外科手术的精确性、微创性和安全性。目前，光学导航系统在口腔颅颌面外科领域已经得到广泛应用，其适应证包括颅颌面部骨折、颞下颌关节强直、骨纤维异常增殖症、下颌角肥大畸形、颌面部软骨及骨肿瘤、颌面部异物留置等。
配准是实施外科导航技术的重要过程。配准技术作为光学导航中的关键核心技术，直接关系到整个系统的精度和计算机辅助手术的成败。所谓配准，是指虚拟坐标系，即手术前获取的CT、MRI等单模或多模医学影像经过医学影像处理后，在计算机图像空间形成的坐标系，与世界坐标系，即手术中导航系统的定位装置和手术区域解剖结构的实际空间位置构建成的坐标系，使两者在导航系统中建立准确的对应关系，使其能将跟踪到探针、手术器械和患者的运动正确实时反映在计算机屏幕上。
目前，常用的配准方法可以归纳为点配准和面配准。点配准，即术前在患者手术区域附近植入影像学可显影的螺钉，或者在软组织表面黏贴影像学可显影的标志物，再进行CT扫描获取原始数据，重建患者带有标定点的术区三维图像进行系统配准；利用患者自身特殊刚性结构，如牙齿的特殊位点、骨骼突出点或凹陷点等，进行系统配准；还有学者，在咬合板上包埋螺钉或填塞牙科材料作定位标记，进行系统配准。面配准，即使用激光扫描成像技术，或者使用导航探针直接滑动获取，利用人体自身的解剖结构，主要是额部或眼眶周围的皮肤表面作为标志面，进行系统配准。
由于下颌骨的形态复杂，牙列部分与髁突的距离相对较远，为了保证术中的导航配准精度，往往需要在术前于患者的下颌骨牙槽骨植入4-5枚钛钉作为配准参考点，而且需要进行二次CT检查而使钛钉显影，从而使钛钉能够被导航系统识别。植入钛钉虽然在局麻下进行，但是对患者的有创操作，部分患者在钛钉植入后会有不适感，甚至强烈的疼痛感，而需要服用止痛药，而且再次的CT检查也会给患者造成二次辐射损伤。
发明内容
为解决上述背景技术中提出的问题。发明提供了个体化下颌骨导航配准导板及其配准方法，具有无创的、能够避免二次辐射损伤的特点。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：个体化下颌骨导航配准导板，包括导板和下颌牙齿的石膏模型，所述导板的底面设计有咬合槽，所述导板的两侧端面设置有翼板，所述导板的侧面和翼板的表面均设有配准标志点，所述下颌牙齿的石膏模型，经过激光扫描后形成虚拟下颌牙齿模型，其牙列部分替代由影像学数据重建的虚拟下颌骨模型的牙列部分，用于制作导板的咬合槽，相应的配准方法，进行系统配准时，参考架安装在下颌骨上；
个体化下颌骨导航配准导板及其配准方法，包括如下步骤：
S1：患者初诊时进行两项检查：（1）、完成影像学检查，拍摄范围为颅顶至舌骨水平；（2）、制取患者下颌牙齿的石膏模型；
S2：（1）、影像学数据存为DICOM格式，导入计算机的设计软件中，并重建为下颌骨模型；（2）、下颌牙齿的石膏模型通过激光扫描仪，存为STL格式的三维虚拟下颌牙模；（3）、将三维虚拟下颌牙模的牙列部分，替代三维下颌骨模型的牙列部分，存为新的三维下颌骨模型；（4）、在新的三维下颌骨模型上，通过逆向反求算法，设计导板；（5）、导板的两侧端面设计翼板，导板的侧边和翼板的表面设计离散分布的虚拟配准标志点，为直径1mm、深度1mm的锥体；（6）、设计完成后，虚拟的个体化下颌骨导航配准导板，以STL格式输入三维打印机，然后制作成实体的导板；
S3、（1）、将新的三维下颌骨模型和个体化下颌骨导航配准导板，以及手术模拟方案，存为STL格式，导入导航系统软件；（2）、参考架安装在患者的下颌骨颏部或体部；（3）、在导航系统中，利用导航配准导板的虚拟配准标志点，依次用导航探针点取导板上相应的点，完成系统配准。
优选的，所述配准标志点离散式分布在导板和翼板的侧面。
优选的，所述导板、配准标志点和翼板成一体化设计。
优选的，所述咬合槽能和下颌牙齿紧密贴合。
优选的，所述配准标志点为直径1mm、深度1mm的锥体。
优选的，所述参考架安装在下颌骨的颏部或体部。
与现有技术相比，发明的有益效果是：本发明，在导板底面设计咬合槽，咬合槽的形状与每个患者的下颌牙齿形状相匹配，同时在导板和翼板侧面离散式分布配准标志点，用于系统配准，无需在患者下颌骨牙槽骨植入钛钉作为配准参考点，无需有创操作，不需要进行二次CT检查，既减少对患者的损伤，又方便医生操作，实用性强。
附图说明
附图用来提供对发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与发明的实施例一起用于解释发明，并不构成对发明的限制。在附图中：
图1为发明中导板正视的结构示意图；
图2为发明中导板仰视的结构示意图；
图3为发明的原理示意图；
图中：1、导板；2、配准标志点；3、下颌牙齿；4、参考架；5、下颌骨；6、咬合槽；7、翼板。
具体实施方式
下面将结合发明实施例中的附图，对发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1-3，发明提供以下技术方案：个体化下颌骨导航配准导板，包括导板1和下颌牙齿3的石膏模型，所述导板1的底面设计有咬合槽6，所述导板1的两侧端面设置有翼板7，所述导板1的侧面和翼板7的表面均设有配准标志点2，所述下颌牙齿3的石膏模型，经过激光扫描后形成虚拟下颌牙齿模型，其牙列部分替代由影像学数据重建的虚拟下颌骨模型的牙列部分，用于制作导板1的咬合槽6，相应的配准方法，进行系统配准时，参考架4安装在下颌骨5上参考图3，咬合槽6的形状与每个患者的下颌牙齿形状相匹配，同时在导板1和翼板7侧面离散式分布配准标志点2，用于系统配准，无需在患者下颌骨牙槽骨植入钛钉作为配准参考点，无需有创操作，不需要进行二次CT检查，既减少对患者的损伤，又方便医生操作，实用性强；
个体化下颌骨导航配准导板及其配准方法包括如下步骤：
S1：患者初诊时进行两项检查：（1）、完成影像学检查，拍摄范围为颅顶至舌骨水平；（2）、制取患者下颌牙齿的石膏模型；
S2：（1）、影像学数据存为DICOM格式，导入计算机的设计软件中，并重建为下颌骨模型；（2）、下颌牙齿的石膏模型通过激光扫描仪，存为STL格式的三维虚拟下颌牙模；（3）、将三维虚拟下颌牙模的牙列部分，替代三维下颌骨模型的牙列部分，存为新的三维下颌骨模型；（4）、在新的三维下颌骨模型上，通过逆向反求算法，设计导板；（5）、导板的两侧端面设计翼板，导板的侧边和翼板的表面设计离散分布的虚拟配准标志点，为直径1mm、深度1mm的锥体；（6）、设计完成后，虚拟的个体化下颌骨导航配准导板，以STL格式输入三维打印机，然后制作成实体的导板；
S3、（1）、将新的三维下颌骨模型和个体化下颌骨导航配准导板，以及手术模拟方案，存为STL格式，导入导航系统软件；（2）、参考架安装在患者的下颌骨颏部或体部；（3）、在导航系统中，利用导航配准导板的虚拟配准标志点，依次用导航探针点取导板上相应的点，完成系统配准。
具体的，所述配准标志点2离散式分布在导板1和翼板7的侧面，离散式分布使配准位点距离增加，角度多样，从而使配准更加精确。
具体的，所述导板1、配准标志点2和翼板7成一体化设计，一体化设计结构简单，整体强度大。
具体的，所述咬合槽6能和下颌牙齿3紧密贴合，咬合槽6的形状与每个患者的下颌牙齿形状相匹配，因为在虚拟环境下，咬合槽6根据下颌牙齿3的形状进行设计，则在真实环境中，其对应的固定结构即为下颌骨5，所以可避免做二次CT检查。
具体的，所述配准标志点2为直径1mm、深度1mm的锥体。
具体的，所述参考架4安装在下颌骨5的颏部或体部。
发明的工作原理及使用流程：本发明，首先给做影像学检查，拍摄范围为颅顶至舌骨水平，随后制备患者下颌牙齿3的石膏模型，影像学数据存为DICOM格式，导入计算机的设计软件中，并重建为下颌骨5模型，下颌牙齿3的石膏模型通过激光扫描仪，存为STL格式的三维虚拟下颌牙模，将三维虚拟下颌牙模的牙列部分，替代三维下颌骨5模型的牙列部分，存为新的三维下颌骨5模型，在新的三维下颌骨5模型上，通过逆向反求算法，设计导板1，导板1的两侧端面设计翼板7，导板1的侧边和翼板7的表面设计离散分布的虚拟配准标志点2，设计完成后，虚拟的个体化下颌骨导航配准导板1通过三维打印机制作成实体的导板1；
配准方法如下：1、将新的三维下颌骨5模型和个体化下颌骨导航配准导板1，以及手术模拟方案，存为STL格式，导入导航系统软件；2、参考架4安装在患者的下颌骨5颏部或体部；3、在导航系统中，利用导航配准导板的虚拟配准标志点2，依次用导航探针点取导板1上相应的点，完成系统配准。
最后应说明的是：以上所述仅为发明的优选实施例而已，并不用于限制发明，尽管参照前述实施例对发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.个体化下颌骨导航配准导板，包括导板和下颌牙齿的石膏模型，其特征在于：所述导板的底面设计有咬合槽，所述导板的两侧端面设置有翼板，所述导板的侧面和翼板的表面均设有配准标志点，所述下颌牙齿的石膏模型，经过激光扫描后形成虚拟下颌牙齿模型，其牙列部分替代由影像学数据重建的虚拟下颌骨模型的牙列部分，用于制作导板的咬合槽，相应的配准方法，进行系统配准时，参考架安装在下颌骨上；
个体化下颌骨导航配准导板及其配准方法，包括如下步骤：
S1：患者初诊时进行两项检查：（1）、完成影像学检查，拍摄范围为颅顶至舌骨水平；（2）、制取患者下颌牙齿的石膏模型；
S2：（1）、影像学数据存为DICOM格式，导入计算机的设计软件中，并重建为下颌骨模型；（2）、下颌牙齿的石膏模型通过激光扫描仪，存为STL格式的三维虚拟下颌牙模；（3）、将三维虚拟下颌牙模的牙列部分，替代三维下颌骨模型的牙列部分，存为新的三维下颌骨模型；（4）、在新的三维下颌骨模型上，通过逆向反求算法，设计导板；（5）、导板的两侧端面设计翼板，导板的侧边和翼板的表面设计离散分布的虚拟配准标志点，为直径1mm、深度1mm的锥体；（6）、设计完成后，虚拟的个体化下颌骨导航配准导板，以STL格式输入三维打印机，然后制作成实体的导板；
S3、（1）、将新的三维下颌骨模型和个体化下颌骨导航配准导板，以及手术模拟方案，存为STL格式，导入导航系统软件；（2）、参考架安装在患者的下颌骨颏部或体部；（3）、在导航系统中，利用导航配准导板的虚拟配准标志点，依次用导航探针点取导板上相应的点，完成系统配准。
2.根据权利要求1所述的个体化下颌骨导航配准导板，其特征在于：所述配准标志点离散式分布在导板和翼板的侧面。
3.根据权利要求1所述的个体化下颌骨导航配准导板，其特征在于：所述导板、配准标志点和翼板成一体化设计。
4.根据权利要求1所述的个体化下颌骨导航配准导板，其特征在于：所述咬合槽能和下颌牙齿紧密贴合。
5.根据权利要求1所述的个体化下颌骨导航配准导板，其特征在于：所述配准标志点为直径1mm、深度1mm的锥体。
6.根据权利要求1所述的个体化下颌骨导航配准导板，其特征在于：所述参考架安装在下颌骨的颏部或体部。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811542626.XA CN109700531B (zh) | 2018-12-17 | 2018-12-17 | 个体化下颌骨导航配准导板及其配准方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811542626.XA CN109700531B (zh) | 2018-12-17 | 2018-12-17 | 个体化下颌骨导航配准导板及其配准方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109700531A CN109700531A (zh) | 2019-05-03 |
| CN109700531B true CN109700531B (zh) | 2021-07-30 |
Family
ID=66256698
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811542626.XA Active CN109700531B (zh) | 2018-12-17 | 2018-12-17 | 个体化下颌骨导航配准导板及其配准方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109700531B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110147647B (zh) * | 2019-06-15 | 2023-06-20 | 广西科技大学 | 基于颞下颌关节稳定性的牙颌骨三维数字建模方法 |
| CN113317871A (zh) * | 2021-05-11 | 2021-08-31 | 上海盼研机器人科技有限公司 | 一种基于增强现实的下颌骨手术导航显示配准方法 |
| CN114098964A (zh) * | 2021-11-19 | 2022-03-01 | 四川大学 | 一种无牙颌导航系统及方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1177773A1 (de) * | 2000-08-03 | 2002-02-06 | Robert Drosten | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung und Abgleichung der Raumkoordinaten eines chirurgischen Instrumentes |
| EP2574301A1 (en) * | 2011-10-02 | 2013-04-03 | pro med instruments GmbH | Head fixation device and apparatus for securing components thereto |
| CN104720877A (zh) * | 2013-12-18 | 2015-06-24 | 王旭东 | 一种数字化技术在口内进路下颌骨髁突病变外科切除术中的应用 |
| CN105919684A (zh) * | 2016-05-27 | 2016-09-07 | 穆檬檬 | 一种建立三维牙颌融合模型的方法 |
| CN108577963A (zh) * | 2018-05-23 | 2018-09-28 | 上海交通大学医学院附属第九人民医院 | 牙支持式牙槽嵴牵引器导板装置及其制作方法 |
| CN209734134U (zh) * | 2018-12-17 | 2019-12-06 | 上海交通大学医学院附属第九人民医院 | 一种个体化下颌骨的导航配准导板 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE202006019649U1 (de) * | 2006-12-22 | 2007-08-16 | Brainlab Ag | Navigierte Applikationsführung für gezielte Spinalarzneimittelzufuhr |
| DE102015212806A1 (de) * | 2015-07-08 | 2017-01-12 | Sirona Dental Systems Gmbh | System und Verfahren zum Scannen von anatomischen Strukturen und zum Darstellen eines Scanergebnisses |
-
2018
- 2018-12-17 CN CN201811542626.XA patent/CN109700531B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1177773A1 (de) * | 2000-08-03 | 2002-02-06 | Robert Drosten | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung und Abgleichung der Raumkoordinaten eines chirurgischen Instrumentes |
| EP2574301A1 (en) * | 2011-10-02 | 2013-04-03 | pro med instruments GmbH | Head fixation device and apparatus for securing components thereto |
| CN104720877A (zh) * | 2013-12-18 | 2015-06-24 | 王旭东 | 一种数字化技术在口内进路下颌骨髁突病变外科切除术中的应用 |
| CN105919684A (zh) * | 2016-05-27 | 2016-09-07 | 穆檬檬 | 一种建立三维牙颌融合模型的方法 |
| CN108577963A (zh) * | 2018-05-23 | 2018-09-28 | 上海交通大学医学院附属第九人民医院 | 牙支持式牙槽嵴牵引器导板装置及其制作方法 |
| CN209734134U (zh) * | 2018-12-17 | 2019-12-06 | 上海交通大学医学院附属第九人民医院 | 一种个体化下颌骨的导航配准导板 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109700531A (zh) | 2019-05-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Yu et al. | The indication and application of computer-assisted navigation in oral and maxillofacial surgery—Shanghai's experience based on 104 cases | |
| CA2884665C (en) | Method for producing patient-specific plate | |
| AU2008240993B2 (en) | Method for deriving shape information | |
| Sun et al. | Validation of anatomical landmarks-based registration for image-guided surgery: an in-vitro study | |
| CN109700531B (zh) | 个体化下颌骨导航配准导板及其配准方法 | |
| WO2016197326A1 (zh) | 一种颜颚手术影像校正设计系统及方法 | |
| Zhou et al. | A novel extraoral registration method for a dynamic navigation system guiding zygomatic implant placement in patients with maxillectomy defects | |
| CN104720877A (zh) | 一种数字化技术在口内进路下颌骨髁突病变外科切除术中的应用 | |
| Yu et al. | Navigation-guided gap arthroplasty in the treatment of temporomandibular joint ankylosis | |
| US20230355367A1 (en) | Method for dynamically guiding a dental oral and maxillofacial prosthesis using a 3d dataset | |
| Amundson et al. | Three-dimensional computer-assisted surgical planning, manufacturing, intraoperative navigation, and computed tomography in maxillofacial trauma | |
| Gunkel et al. | Three-dimensional navigation in otorhinolaryngological surgery with the viewing wand | |
| Eggers et al. | Template-based registration for image-guided maxillofacial surgery | |
| CN109700532B (zh) | 个体化颅颌面部导航配准导板及其配准方法 | |
| Noguchi et al. | An orthognathic simulation system integrating teeth, jaw and face data using 3D cephalometry | |
| Lan et al. | Accuracy evaluation of 3D-printed noninvasive adhesive marker for dynamic navigation implant surgery in a maxillary edentulous model: an in vitro study | |
| CN112545650A (zh) | 一种用于牙科的导航定位方法及系统 | |
| CN209734134U (zh) | 一种个体化下颌骨的导航配准导板 | |
| Yu et al. | Computer-designed surgical templates improve the extraction of impacted supernumerary teeth in the hard palate | |
| Verma et al. | Virtual Preoperative Planning and Intraoperative Navigation in Facial Prosthetic Reconstruction: A Technical Note. | |
| Nyachhyon et al. | Intraoperative stereotactic navigation for reconstruction in zygomatic-orbital trauma. | |
| CN209529330U (zh) | 一种个体化颅颌面部的导航配准导板 | |
| Qiao et al. | Digital localization of osteotomy position in prominent zygomatic arch | |
| Yamamoto et al. | Accuracy and application range of a splint integrated with a reference array and registration fiducial markers for mandibular navigation surgery in artificial skulls | |
| Champleboux et al. | A fast, accurate and easy method to position oral implant using computed tomography: Clinical validations |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20190503 Assignee: SHANGHAI UEG MEDICAL INSTRUMENT CO.,LTD. Assignor: SHANGHAI NINTH PEOPLE'S HOSPITAL SHANGHAI JIAOTONG University SCHOOL OF MEDICINE Contract record no.: X2022310000031 Denomination of invention: Individualized mandibular navigation registration guide and its registration method Granted publication date: 20210730 License type: Common License Record date: 20220705 |