CN111067650B - 一种无石膏化的新型数字化桩核印模采集和模型建立方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无石膏化的新型数字化桩核印模采集和模型建立方法，属于口腔修复学的桩核修复技术领域。对患牙制取局部印模并进行光学扫描以获取桩道完整信息；对患者口内牙列及咬合关系进行光学扫描获取基牙冠方形态、牙列及咬合关系数字模型，再将传统桩核印模光学扫描建立的数字模型吻合于建立的牙列数字模型，进而获得包含完整桩道信息的牙列及咬合关系模型并进行后续根桩及冠核的设计和加工。避免口内直接扫描无法获取完整的桩道信息的弊端，也避免基牙牙冠长大而扫描桩核印模时又无法获取完整冠方信息的弊端。基于本项技术获取的数字模型可用于计算机辅助设计，继而与3D打印或CAD/CAM技术相结合，实现稳定、精准的数字化机械加工。

Description

一种无石膏化的新型数字化桩核印模采集和模型建立方法

技术领域

本发明涉及一种无石膏化的新型数字化桩核印模采集和模型建立方法，属于口腔修复学的桩核修复技术领域。

背景技术

牙体缺损是口腔修复门诊最常见的疾病之一，其中，残冠与残根是程度严重的牙体缺损，占据相当大的比例。随着观念的改变，越来越多的患者希望保留患牙，这也促使桩核修复这一残冠与残根的保留技术不断发展。

目前临床上常用的桩核包括预成桩与定制桩，预成桩中的纤维桩因就诊次数少、美学特性等优势应用最为广泛，但其适应症范围不如定制桩。定制桩中最为常用的是金属铸造桩，其既可用于不规则形态的根管，尤其适用于牙本质肩领不足或多颗牙同时需要桩核冠修复的情况，迄今为止，仍被认为是牙体组织严重缺损修复的金标准。

现有的金属铸造桩核的制作工艺包括直接法与间接法，其中直接法是在患者口内制取蜡型，存在诸多问题，包括占用较多的椅旁时间、技术敏感性高、临床操作受牙位限制等而难以保证蜡型的精确性；间接法操作相对简便，是基于印模制取与石膏模型准备，在次过程中存在诸多工序均有可能影响其精确性，进而影响蜡型的质量。此外，不论采用直接法或间接法制作金属桩核，失蜡法铸造工艺涉及的金属收缩以及金属表面不规则等缺陷都会对成品的质量产生影响，并且手工以铸道蜡在口内或石膏模型上制作桩核蜡型难以实现与根管形态的高度吻合，冠核雕刻形态也完全取决于经验。还需要注意的是，石膏模型灌注、修整、消毒需要专门设备和工作场所，操作繁琐、相关过程中产生的石膏碎屑、粉尘对工作环境，甚至水路都存在严重影响。诊疗完成后的石膏模型作为医疗废物，其体积和重量大，处理存在诸多困难，如果消毒不严，石膏模型还可能存留病菌或病毒，存在造成院内交叉感染的风险，其无害化处理成本相对较高。正因为传统金属铸造桩核以上缺点的存在，改进定制桩的制作工艺、改善加工精度一直是临床努力的方向。

近年来，随着计算机辅助设计与计算机辅助制造（CAD/CAM）技术在口腔修复领域的广泛应用，光学印模随之逐渐发展并普及。与传统印模技术相比，光学扫描建立数字模型具有显著优势：简单且舒适的工作环境、可以实现数据共享、与CAD/CAM技术相结合极大提高了成品的稳定性等。

目前光学扫描建立数字模型结合CAD/CAM技术已经广泛用于椅旁贴面、嵌体、冠桥修复体以及种植导板的制造，这也为桩核修复技术的革新提供了良好的基础。

光学印模结合CAD/CAM技术已经尝试用于桩核的加工，但是相关的临床研究与体外实验相对少见，这可能与桩核的光学印模制取的难度较大有关。由于桩道狭窄且受限于邻牙及口腔软组织，常规用于牙列扫描的光学探头难以获取完整的桩道信息，因此厂家开发了专用于扫描桩道的扫描柱，使用时将其深入牙根桩道内发射和接受光线信息，但需与相应的钻头匹配使用，扫描完成后软件可自动计算桩的位置与深度并进行桩核的设计与加工，这种方法称为全数字化技术。这种技术避免了传统印模制取给患者带来的不适、后续诸多操作步骤以及由此带来的误差，同时节省了空间且实现数据共享。但是这种方法也存在弊端，如配件较多、操作步骤繁琐等；此外，近年有研究报道全数字技术制作桩核的密合性甚至低于传统印模技术，尤其是桩核末端可能形成更大的间隙，这是因为仅开发了几种型号的扫描桩不可能与临床形态各异、长度、直接差异变化多样的桩道都实现适合，很多情况下无法到达并记录根管内桩道的最底部有关。之后，有学者又提出半数字化技术，即通过制取传统印模、灌注石膏模型后对模型进行光学扫描获取桩道信息，这虽然避免了全数字技术中扫描柱的缺陷，但却再次涉及到传统印模的制取，尤其是需要石膏模型的灌注等多个步骤，这显然失去了数字化的优势。

因此，如何实现无石膏化的桩核印模制取、设计和制作，使其能够用于CAD/CAM、3D打印等数字化加工成为目前临床亟待解决的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足之处，本发明提供一种新型数字化桩核的印模采集和数字化模型建立方法，该技术尝试将传统桩核印模、口内牙列及咬合关系进行数字化扫描与吻合，重建包含桩道完整形态的牙列与咬合关系模型，进而实现光学扫描与数字化加工设备的结合，制作精度较高的桩核。

本发明是通过如下技术方案实现的：一种无石膏化的新型数字化桩核印模采集和模型建立方法，其特征在于，包括步骤：

步骤1：使用个性化托盘在口内制取传统桩核印模，采用仓式光学扫描仪对印模进行扫描，建立包含完整桩道信息的数字模型；

步骤2：使用光学扫描仪获取口内牙列及咬合关系模型，建立患牙冠方牙体、牙列及咬合关系的数字模型；

步骤3：使用计算机辅助设计软件，实现通过选取基牙和邻牙的标志点，将包含完整桩道信息的数字模型吻合于口内牙列及咬合关系的数字模型，辅助计算机设计根桩和冠核形态。

所述的步骤1个性化托盘在口内制取传统桩核印模仅覆盖基牙和基牙双侧各1颗邻牙或单侧两颗邻牙，个性化托盘的宽度比牙槽嵴宽2mm，周围边缘高度离开粘膜皱襞2-3mm，手柄放置在舌侧避让唇颊侧软组织。

所述的步骤3选取基牙和邻牙的标志点，标志点为2-3个标志点，选取的标记点具有辨认性和可重复性。

所述的步骤3选取基牙和邻牙的标志点为基牙双侧各一个单位的邻牙或单侧一个或连续两个单位的邻牙的牙尖高度最大牙尖的顶点，以及基牙长轴与牙合平面垂直时基牙颊侧或舌侧牙本质肩领的中点。

本发明的有益效果是：实现了椅旁直接获得桩道结构的目标，实现了模型无石膏化，无需设置模型室，实施过程简便、节省了时间；可完全在椅旁执行，空间要求小，不会产生诸如石膏等医疗废物，继而也不存在石膏模型修整时排放的废物，也根本上避免了石膏模型的灌注与修整以及由此带来的误差，；椅旁直接获取患者口内牙列及咬合关系的数字模型，获取的咬合关系更加直观准确；实现桩核制作的数字化与可选材料的多样化，既可实现氧化锆桩核的计算机切削，又能完成金属桩核的3D打印；数字化模型设计根桩时，根桩与根管壁之间预留的粘结剂间隙可根据需要和临床实际情况通过设计软件进行精确调整，实现根桩与根管壁间预留间隙的精确控制。

附图说明

下面根据附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明实施例使用个性化托盘制取的常规局部印模；

图2是本发明实施例基于局部桩核传统印模光学扫描的数据建立患牙及桩道完整信息的数字模型；

图3是本发明实施例口内牙列以及确定咬合关系的光学扫描和数字模型建立；

图4是本发明实施例将包含桩道完整信息的局部数字模型吻合于牙列以及咬合关系的数字模型；

图5是本发明实施例根桩就位方向、预留粘接剂间隙等参数进行计算机辅助设计；

图6是本发明实施例结合咬合关系和预留冠的空间对冠核的形态、倾斜方向、聚合度以及咬合空间等参数进行计算机辅助设计；

图7是本发明实施例制作的3D打印金属桩核戴入基牙的密合性和冠核部分检查；

图8是本发明实施例制作的3D打印金属桩核戴入基牙的咬合修复空间检查；

图9是本发明实施例3D打印金属桩核戴入基牙的X线片,可以清楚的看到根桩与根管壁周围预留的粘结剂间隙高度均匀一致。

图10是传统失蜡铸造法制作的金属桩核，可以清楚的看到根桩与根管壁周围预留的粘结剂间隙并非均匀，并且根桩末端与桩道吻合和密合性低于本发明实施方案制作的3D打印金属桩核。

具体实施方式

如图1到图9所示的一种无石膏化的新型数字化桩核印模采集和模型建立方法，以标准牙列教具模型作为参考实施例：

将右上第二前磨牙离体牙灌注于标准牙列教具模型，按龈缘平行去除龈上2mm的牙体以模拟牙横折，预备髓室及冠方牙体内壁，使得冠方剩余牙体厚度为1.5mm，这一数值与临床上保存牙体厚度1mm的最低要求接近；常规完成根管治疗后，预备右上第二前磨牙颊根桩道，深度为12mm；制取常规印模（图1），使用3Shape D2000对其进行光学扫描，采集信息，能够完整的获取印模中患牙桩道的信息而不被相邻过多的结构阻挡光线的进入和反射，数据输入3shape Dental System 软件，建立患牙及桩道的完整三维数据信息（图2）。

以标准牙列教具模拟口内牙列及咬合关系，对其使用椅旁口内光学扫描探头制取光学印模，建立牙列及咬合关系的数字模型（图3）。

选取牙列数字模型上基牙双侧各一个单位的邻牙或单侧一个或两个单位的邻牙的牙尖高度最大牙尖的顶点，以及基牙长轴与牙合面垂直时，基牙颊侧或舌侧牙本质肩领的中点作为标志点，将其与包含桩道完整信息的局部桩核数字模型相对应的解剖结构的标志点进行吻合（图4）。

桩核的计算机辅助设计，在Dental Manager模块中对桩核进行设计，调整倒凹以明确根桩就位道方向（图5），调整根桩与根管壁间的间隙大小，根据数字模型的咬合关系确定冠核的形态、倾斜方向、聚合度以及咬合空间等（图6），最终完成桩核的整体设计。

改良数字桩核技术制作桩核的根桩精确性评价，将设计完成的桩核数据发送至CAM模块或3D打印设备，进行金属桩核的3D打印或氧化锆桩核的计算机切削；对患牙进行传统取模，灌注石膏模型，采用失蜡铸造法制作钴铬合金桩核作为对照；将桩核戴入基牙检查其与牙体组织的密合性以及核的形态、倾斜方向、聚合度以及咬合空间等（图7和图8为3D打印，图10为传统铸造钴铬合金桩核），不同颜色代表与对合牙空间的变化；并将桩核戴入基牙拍摄根尖片（图9和图10），评估根桩与根管内壁间的密合性；另外，将桩核戴入基牙后评估在咬合关系模型中核冠修复后预留的修复间隙是否满足全冠修复的需求。

根据以上结果可以看出，基于本发明提出的数字化桩核的印模采集和数字化模型建立方法配合3D打印设备加工的金属桩核与传统失蜡铸造法制作的金属桩核相比，与根管的密合性更好，根桩末端更完整，不存在空洞或局部间隙过大的情况，根桩与根管壁间的间隙各部分的均一性更高，证实了本发明技术的可行性。

Claims (4)

1.一种无石膏化的新型数字化桩核印模采集和模型建立方法，其特征在于，包括步骤：

步骤1：使用个性化托盘在口内制取传统桩核印模，采用仓式光学扫描仪对印模进行扫描，建立包含完整桩道信息的数字模型；

步骤2：使用光学扫描仪获取口内牙列及咬合关系模型，建立患牙冠方牙体、牙列及咬合关系的数字模型；

步骤3：使用计算机辅助设计软件，通过选取基牙和邻牙的标志点，将包含完整桩道信息的数字模型吻合于口内牙列及咬合的数字模型，辅助计算机设计根桩和冠核形态。

2.根据权利要求1所述的一种无石膏化的新型数字化桩核印模采集和模型建立方法，其特征在于：所述的步骤1个性化托盘在口内制取传统桩核印模仅覆盖基牙和基牙双侧各1颗邻牙或单侧两颗邻牙，个性化托盘的宽度比牙槽嵴宽2mm，周围边缘高度离开粘膜皱襞2-3mm，手柄放置在舌侧避让唇颊侧软组织。

3.根据权利要求1所述的一种无石膏化的新型数字化桩核印模采集和模型建立方法，其特征在于：所述的步骤3选取基牙和邻牙的标志点，标志点为2-3个标志点，选取的标记点具有辨认性和可重复性。

4.根据权利要求3所述的一种无石膏化的新型数字化桩核印模采集和模型建立方法，其特征在于：所述的步骤3选取基牙和邻牙的标志点为基牙双侧各一个单位的邻牙或单侧一个或连续两个单位的邻牙的牙尖高度最大牙尖的顶点，以及基牙长轴与牙合平面垂直时基牙颊侧或舌侧牙本质肩领的中点。

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