CN112716631B - 数字化小尺寸堆积式高固位力牙种植手术导板的制作方法 - Google Patents

数字化小尺寸堆积式高固位力牙种植手术导板的制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种数字化小尺寸堆积式高固位力牙种植手术导板及其制作方法，包括以下步骤：获取患者术前口腔CBCT数据，重构模型一；获取患者术前牙和牙龈表面光学扫描数据，重构模型二；将模型一和模型二拟合，设计缺牙区种植体三维位置；复制模型二，按照导板就位道方向生成模型三；选取模型三中牙列颊和舌面所对应的倒凹填补后的表面作为表面一；根据表面一的边界，在模型二上提取表面二；将表面一和表面二组合后生成内衬模型；将内衬模型与模型二组合生成导板的外套主体模型；最后进行加工成型。采用本方案，能充分利用支持牙的倒凹实现固位，从而可在缩小导板覆盖牙列范围的同时，保障导板的稳定性，进而提高导板引导种植手术的精度和安全性。

Description

数字化小尺寸堆积式高固位力牙种植手术导板的制作方法
技术领域
本发明涉及牙种植技术领域，具体设计一种数字化小尺寸堆积式高固位力牙种植手术导板及其制作方法。
背景技术
种植义齿作为修复缺失牙的方法，具有支持和固位效果好、形态美观、使用舒适、不损伤邻牙等优点，而备受医患青睐，目前，在临床广泛应用。种植义齿修复技术中，最关键的一步就是要求准确按照术前规划的手术方案及修复方案，在患者的颌骨上精准制备出未来牙种植体的植入孔。牙种植导板技术正是可以将上述要求准确转化至临床实践的有效技术之一，术中使用导板的意义还在于可以有效避免对颌骨内部重要解剖结构的损伤，尤其是当规划的种植体位置距离邻牙、上颌窦、下颌神经等解剖结构非常接近的情况时。目前临床中使用的牙种植导板均为一体式的设计形式，且由于用来制作牙种植导板的材料强度高、刚性大，不可发生弹性形变，因此，种植导板在设计时不能进入支持牙的倒凹区，致使种植导板在实际使用中与支持牙间缺乏固位力，固位力的缺失会导致导板的稳定性下降，进而影响导板引导的种植手术的精度，临床实践中为了抵御这种由于固位力缺失而导致的导板稳定性下降的风险，往往会将导板设计成为大范围覆盖牙列的形式，以求提高导板的稳定性，但这种覆盖面积过大的设计不仅会导致难以观察导板是否完全就位，也会在狭小的口腔内，挤占手术操作空间，同时为了固定住导板的位置需要术者或助手用力将导板按压在支持牙上尤其是在后牙区域，这种依靠人手固位的模式会给操作带来不便，进而影响手术精度，更会加大导板制作的难度和误差。因此，有必要通过改进种植导板的设计方法，以求获得固位牢靠、稳定性高可充分保障精度，兼具较小体积的牙种植手术导板。
发明内容
本发明为解决上述问题，提供了一种数字化小尺寸堆积式高固位力牙种植手术导板及其制作方法，采用本方案，能充分利用支持牙的倒凹实现坚强固位，从而可在缩小导板覆盖牙列范围的同时，充分保障导板的稳定性，进而提高导板引导的种植手术的精度和安全性，提高牙种植手术的成功率。
本发明采用的技术方案为：数字化小尺寸堆积式高固位力牙种植手术导板的制作方法，包括以下步骤：
S1：获取患者术前口腔CBCT数据，重构模型一；
S2：获取患者术前牙和牙龈表面光学扫描数据，重构模型二；
S3：将模型一和模型二拟合，设计缺牙区种植体三维位置；
S4：复制模型二，按照导板就位道方向对复制所得模型进行倒凹填补生成模型三；
S5：选取模型三中牙列颊和舌面所对应的倒凹填补后的表面作为表面一；
S6：根据表面一的边界，在模型二上提取表面二；
S7：将表面一和表面二组合后生成导板的内衬主体结构，然后在内衬主体结构牙合方设计跨越牙列牙合面的连接体，并使用牙列牙合面的连接体将内衬主体结构的颊侧壁和舌侧壁连接，生成导板的内衬模型；
S8：将内衬模型与模型二组合生成模型四，根据导板范围在模型四上选取表面，并对该表面均匀加厚生成导板的外套主体模型；
S9：对完成的导板内衬模型和外套主体模型的三维设计进行加工成型。
进一步优化，所述步骤S1还包括以下子步骤：在获取患者术前口腔CBCT数据时，应将患者全部的牙齿和上下颌骨均拍摄在CBCT的范围内，并将所获得的数据以DICOM格式保存。
进一步优化，所述步骤S2还包括以下子步骤：通过口内扫描仪或仓式扫描仪来获取患者术前牙和牙龈表面光学扫描数据。
进一步优化，所述步骤S3还包括以下子步骤：在设计缺牙区种植体三维位置前，应先在缺牙区虚拟排列出缺失牙，并根据患者缺牙区的实际情况选取尺寸合适的种植体。
进一步优化，所述步骤S4还包括以下子步骤：所述导板就位道方向，需要根据具体缺牙的位置以及缺牙区两侧支持牙的倒凹情况综合分析，使术中导板在方便摘戴的同时能获得最大固位力。
进一步优化，所述步骤S5还包括以下子步骤：所述表面一上靠近牙龈方的边界至少要到达支持牙颈1/3的位置。
进一步优化，所述步骤S7还包括以下子步骤：所述跨越牙列牙合面的连接体的近远中表面需平行于导板就位道。
进一步优化，所述步骤S8还包括以下子步骤：在生成外套主体模型后，还需根据设计的种植体三维位置在导板外套主体模型上设计钻针引导孔，并在外套主体模型和内衬模型之间设计可拆卸连接结构。
本方案工作原理：要在患者缺失牙处种植新牙，首先需要使用软件获取患者术前口腔CBCT数据，并重构模型一，在获取患者术前口腔CBCT数据时，应将患者全部的牙齿和上下颌骨均拍摄在CBCT的范围内，并将所获得的数据以DICOM格式保存；
然后获取患者术前牙和牙龈表面光学扫描数据，重构模型二，其中患者术前牙、牙龈表面光学扫描数据，可通过口内扫描仪直接扫描患者口内牙、牙龈获取，或者可以先行制取患者的牙列石膏模型，通过仓式扫描仪扫描获取患者牙列石膏模型来获取；
在得到模型一和模型二后，在软件中将模型一和模型二拟合，并设计缺牙区种植体三维位置，其中软件优选为CAD，而在种植体三维位置设计前，需先在缺牙区虚拟排列出缺失牙，而后根据患者咬合情况、缺牙区的牙槽嵴状况（高度、宽度）、缺牙区两侧邻牙的位置、虚拟排牙结果以及种植体受力情况等，选择尺寸合适的种植体，最后合理设计出种植体在颌骨中的三维位置，包括颊舌向倾角、近远中向倾角以及垂直向深度等；
然后复制模型二，按照导板就位道方向对复制所得模型进行倒凹填补生成模型三，其中导板就位道方向，需要根据具体缺牙的位置以及缺牙区两侧支持牙的倒凹情况综合分析，以便术中导板在方便摘戴的前提下能获得最大固位力；
选取模型三中牙列颊和舌面所对应的倒凹填补后的表面作为表面一，其中选取模型三中牙列颊和舌面所对应的倒凹填补后的表面时，需将该表面向外偏移1.5-2mm，再生成表面一，其偏移数值需根据加工导板时具体所使用的材料强度决定；其中表面一靠近牙龈方的边界至少要达到支持牙颈1/3的位置，使本方案的导板能稳固的套在支持牙上；
然后根据表面一的边界，在模型二上提取表面二，并将表面一和表面二组合后生成导板的内衬主体结构，然后在内衬主体结构牙合方设计跨越牙列牙合面的连接体，并使用牙列牙合面的连接体将内衬主体结构的颊侧壁和舌侧壁连接，生成导板的内衬初模型；其中跨越牙列牙合面的连接体的近远中表面需平行于导板就位道；
再将内衬初模型与模型二组合生成模型四，根据导板范围在模型四上选取表面，并对该表面均匀加厚2-3mm生成导板的外套主体模型，其中加厚的数值应根据加工导板时具体所使用的材料强度决定；
根据设计的种植体三维位置在导板外套上设计出钻针引导孔，生成外套初模型；其中钻针引导孔，需要以种植体的轴线为轴构造出与术中所用导航器械中的套筒外径相一致的圆柱体并与外套主体模型相交，而后通过布尔减法运算，从外套主体模型中减去所构造的圆柱体后而生成；
然后在外套主体模型和内衬初模型之间设计可拆卸连接结构；其中可拆卸连接结构优选为销接，在外套和内衬间设计4-6个销钉连接结构，完成导板内衬和外套的三维模型设计，最后加工成型。
进一步优化，一种数字化小尺寸堆积式高固位力牙种植手术导板，包括导板外套、导板内衬和钻针引导孔；
所述导板内衬为两个，所述导板外套的两端内均套设有导板内衬，所述导板外套的端部和导板内衬可拆卸连接，所述导板内衬套设于缺失牙两侧的支持牙上，所述导板内衬的尺寸和支持牙的尺寸相匹配，所述导板外套中部设有钻针引导孔，所述钻针引导孔位于缺失牙处。
进一步优化，还包括销钉，所述导板外套的端部和导板内衬通过销钉连接。
本方案具体运作时，其中导板外套的两端上均带有凸出件，凸出件能完全将导板内衬套在其内部，此时导板外套在内衬外，且导板外套和导板内衬之间密切接触，尺寸相互匹配；其中导板外套和导板内衬之间为可拆卸连接，优选为销钉连接，在导板外套两端的凸出件上开有多个导板外套销钉孔，在导板内衬上开有多个导板内衬销钉孔，使用销钉穿过导板外套销钉孔和导板内衬销钉孔，实现销钉连接；并在导板外套的中部位置开设钻针引导孔；其中导板内衬优选为两个半圆型牙箍环，一个半圆型牙箍环为舌面牙箍环，其侧面为导板内衬舌侧壁，另一个半圆型牙箍环为颊面牙箍环，其侧面为导板内衬颊侧壁，两个半圆形牙箍环之间通过导板内衬颊舌面连接杆连接，当外套内衬套在牙列模型的支持牙上时，两个半圆形牙箍环分别箍住一个支持牙的两侧，或分别反向箍在两个支持牙上，此时导板内衬颊舌面连接杆位于支持牙上方，用于稳固导板内衬。
本方案具体操作步骤为：先将两个导板内衬套在缺牙区两侧的支持牙上，其中导板内衬的尺寸和支持牙的尺寸相匹配，两者密切接触，使连接稳固，然后在导板内衬上套上导板外套，并插入销钉，最终将整个导板固定在支持牙上，此时导板外套中部的钻针引导孔正好位于缺牙区位置，便可通过导板外套上的钻针引导孔的引导下进行牙种植手术的钻孔操作。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明用数字化手段设计了全新的牙种植手术导板，术中导板的内衬部分可以进入支持牙的倒凹中，导板外套部分与内衬部分密切接触且通过机械性的刚性插销连接，如此导板如要从支持牙上脱位，内衬部分就必须发生形变才能从支持牙倒凹中脱出，但其外部有外套部分的紧密包裹，限制其形变，除非外套部分发生折裂否则整个导板系统就可被牢固的固位在支持牙上，突破了现有技术制作的导板不具备固位能力的问题。
2、本发明可以使牙种植手术导板够充分利用支持牙的倒凹实现对导板的坚强固位，因而可允许减少导板覆盖牙列的范围，缩小导板体积的同时，亦可充分保障导板的稳定性。
3、本发明所制作的牙种植手术导板固位力高，因而可以降低甚至免去术中对人工用手按压固位导板的依赖，给手术操作带来便利。
4、本发明所制做的牙种植手术导板尺寸小，可以充分减少术中对手术空间的挤占，减小对手术操作的干扰，进一步提高手术的精度和安全性，提高牙种植手术的成功率。
附图说明
说明附图是为了进一步更好的理解本发明的实施例，是本申请的一部分，但不构成对本发明实施例的限定。附图中：
图1为本发明提供的一种数字化小尺寸堆积式高固位力牙种植手术导板及其制作方法的的步骤流程图；
图2为本发明提供的一种数字化小尺寸堆积式高固位力牙种植手术导板的结构示意图；
图3为本发明提供的一种数字化小尺寸堆积式高固位力牙种植手术导板-导板外套的结构示意图；
图4为本发明提供的一种数字化小尺寸堆积式高固位力牙种植手术导板-导板内衬的结构示意图；
图5为本发明提供的一种数字化小尺寸堆积式高固位力牙种植手术导板-导板内衬安装在牙列模型上的示意图；
图6为本发明提供的一种数字化小尺寸堆积式高固位力牙种植手术导板安装在牙列模型上的示意图。
图中附图标记为：1-导板外套，2-导板内衬，3-钻针引导孔，4-销钉，5-导板外套销钉孔，6-导板内衬销钉孔，7-导板内衬颊舌面连接杆，8-导板内衬舌侧壁，9-导板内衬颊侧壁，10-牙列模型。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例：如图1至图6所示，一种数字化小尺寸堆积式高固位力牙种植手术导板的制作方法，包括以下步骤：
S1：获取患者术前口腔CBCT数据，重构模型一；
S2：获取患者术前牙和牙龈表面光学扫描数据，重构模型二；
S3：将模型一和模型二拟合，设计缺牙区种植体三维位置；
S4：复制模型二，按照导板就位道方向对复制所得模型进行倒凹填补生成模型三；
S5：选取模型三中牙列颊和舌面所对应的倒凹填补后的表面作为表面一；
S6：根据表面一的边界，在模型二上提取表面二；
S7：将表面一和表面二组合后生成导板的内衬主体结构，然后在内衬主体结构牙合方设计跨越牙列牙合面的连接体，并使用牙列牙合面的连接体将内衬主体结构的颊侧壁和舌侧壁连接，生成导板的内衬模型；
S8：将内衬模型与模型二组合生成模型四，根据导板范围在模型四上选取表面，并对该表面均匀加厚生成导板的外套主体模型；
S9：对完成的导板内衬2模型和外套主体模型的三维设计进行加工成型。
本实施例中，步骤S1还包括以下子步骤：在获取患者术前口腔CBCT数据时，应将患者全部的牙齿和上下颌骨均拍摄在CBCT的范围内，并将所获得的数据以DICOM格式保存。
本实施例中，步骤S2还包括以下子步骤：通过口内扫描仪或仓式扫描仪来获取患者术前牙和牙龈表面光学扫描数据。
本实施例中，步骤S3还包括以下子步骤：在设计缺牙区种植体三维位置前，应先在缺牙区虚拟排列出缺失牙，并根据患者缺牙区的实际情况选取尺寸合适的种植体。
本实施例中，步骤S4还包括以下子步骤：所述导板就位道方向，需要根据具体缺牙的位置以及缺牙区两侧支持牙的倒凹情况综合分析，使术中导板在方便摘戴的同时能获得最大固位力。
本实施例中，步骤S5还包括以下子步骤：所述表面一上靠近牙龈方的边界至少要到达支持牙颈1/3的位置。
本实施例中，步骤S7还包括以下子步骤：所述跨越牙列牙合面的连接体的近远中表面需平行于导板就位道。
本实施例中，步骤S8还包括以下子步骤：在生成外套主体模型后，还需根据设计的种植体三维位置在导板外套1主体模型上设计钻针引导孔3，并在外套主体模型和内衬模型之间设计可拆卸连接结构。
本实施例中的工作原理：要在患者缺失牙处种植新牙，首先需要使用软件获取患者术前口腔CBCT数据，并重构模型一，在获取患者术前口腔CBCT数据时，应将患者全部的牙齿和上下颌骨均拍摄在CBCT的范围内，并将所获得的数据以DICOM格式保存；
然后获取患者术前牙和牙龈表面光学扫描数据，重构模型二，其中患者术前牙、牙龈表面光学扫描数据，可通过口内扫描仪直接扫描患者口内牙、牙龈获取，或者可以先行制取患者的牙列石膏模型，通过仓式扫描仪扫描获取患者牙列石膏模型来获取；
在得到模型一和模型二后，在软件中将模型一和模型二拟合，并设计缺牙区种植体三维位置，其中软件优选为CAD，而在种植体三维位置设计前，需先在缺牙区虚拟排列出缺失牙，而后根据患者咬合情况、缺牙区的牙槽嵴状况（高度、宽度）、缺牙区两侧邻牙的位置、虚拟排牙结果以及种植体受力情况等，选择尺寸合适的种植体，最后合理设计出种植体在颌骨中的三维位置，包括颊舌向倾角、近远中向倾角以及垂直向深度等；
然后复制模型二，按照导板就位道方向对复制所得模型进行倒凹填补生成模型三，其中导板就位道方向，需要根据具体缺牙的位置以及缺牙区两侧支持牙的倒凹情况综合分析，以便术中导板在方便摘戴的前提下能获得最大固位力；
选取模型三中牙列颊和舌面所对应的倒凹填补后的表面作为表面一，其中选取模型三中牙列颊和舌面所对应的倒凹填补后的表面时，需将该表面向外偏移1.5-2mm，再生成表面一，其偏移数值需根据加工导板时具体所使用的材料强度决定；其中表面一靠近牙龈方的边界至少要达到支持牙颈1/3的位置，使本方案的导板能稳固的套在支持牙上；
然后根据表面一的边界，在模型二上提取表面二，并将表面一和表面二组合后生成导板的内衬主体结构，然后在内衬主体结构牙合方设计跨越牙列牙合面的连接体，并使用牙列牙合面的连接体将内衬主体结构的颊侧壁和舌侧壁连接，生成导板的内衬初模型；其中跨越牙列牙合面的连接体的近远中表面需平行于导板就位道；
再将内衬初模型与模型二组合生成模型四，根据导板范围在模型四上选取表面，并对该表面均匀加厚2-3mm生成导板的外套主体模型，其中加厚的数值应根据加工导板时具体所使用的材料强度决定；
根据设计的种植体三维位置在导板外套1上设计出钻针引导孔3，生成外套初模型；其中钻针引导孔3，需要以种植体的轴线为轴构造出与术中所用导航器械中的套筒外径相一致的圆柱体并与外套主体模型相交，而后通过布尔减法运算，从外套主体模型中减去所构造的圆柱体后而生成；
然后在外套主体模型和内衬初模型之间设计可拆卸连接结构；其中可拆卸连接结构优选为销接，在外套和内衬间设计4-6个销钉连接结构，完成导板内衬2和导板外套1的三维模型设计，最后加工成型。
本实施例中，其中导板外套1的两端上均带有凸出件，凸出件能完全将导板内衬2套在其内部，此时导板外套1在内衬外，且导板外套1和导板内衬2之间密切接触，尺寸相互匹配；其中导板外套1和导板内衬2之间为可拆卸连接，优选为销钉连接，在导板外套1两端的凸出件上开有多个导板外套销钉孔5，在导板内衬2上开有多个导板内衬销钉孔6，使用销钉4穿过导板外套销钉孔5和导板内衬销钉孔6，实现销钉连接；并在导板外套1的中部位置开设钻针引导孔3；其中导板内衬2优选为两个半圆型牙箍环，一个半圆型牙箍环为舌面牙箍环，其侧面为导板内衬舌侧壁8，另一个半圆型牙箍环为颊面牙箍环，其侧面为导板内衬颊侧壁9，两个半圆形牙箍环之间通过导板内衬颊舌面连接杆7连接，当外套内衬套在牙列模型10的支持牙上时，两个半圆形牙箍环分别箍住一个支持牙的两侧，或分别反向箍在两个支持牙上，此时导板内衬颊舌面连接杆7位于支持牙上方，用于稳固导板内衬2。
本实施例中具体操作步骤为：先将两个导板内衬2套在缺牙区两侧的支持牙上，其中导板内衬2的尺寸和支持牙的尺寸相匹配，两者密切接触，使连接稳固，然后在导板内衬2上套上导板外套1，并插入销钉4，最终将整个导板固定在支持牙上，此时导板外套1中部的钻针引导孔3正好位于缺牙区位置，便可通过导板外套1上的钻针引导孔3的引导下进行牙种植手术的钻孔操作。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.数字化小尺寸堆积式高固位力牙种植手术导板的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：获取患者术前口腔CBCT数据，重构模型一；
S2：获取患者术前牙和牙龈表面光学扫描数据，重构模型二；
S3：将模型一和模型二拟合，设计缺牙区种植体三维位置；
S4：复制模型二，按照导板就位道方向对复制所得模型进行倒凹填补生成模型三；
S5：选取模型三中牙列颊和舌面所对应的倒凹填补后的表面作为表面一；
S6：根据表面一的边界，在模型二上提取表面二；
S7：将表面一和表面二组合后生成导板的内衬主体结构，然后在内衬主体结构牙合方设计跨越牙列牙合面的连接体，并使用牙列牙合面的连接体将内衬主体结构的颊侧壁和舌侧壁连接，生成导板的内衬模型；
S8：将内衬模型与模型二组合生成模型四，根据导板范围在模型四上选取表面，并对该表面均匀加厚生成导板的外套主体模型；
S9：对完成的导板内衬模型和外套主体模型的三维设计进行加工成型；
所述步骤S8还包括以下子步骤：在生成外套主体模型后，还需根据设计的种植体三维位置在导板外套主体模型上设计钻针引导孔（3），并在外套主体模型和内衬模型之间设计可拆卸连接结构。
2.根据权利要求1所述的数字化小尺寸堆积式高固位力牙种植手术导板的制作方法，其特征在于，所述步骤S1还包括以下子步骤：在获取患者术前口腔CBCT数据时，应将患者全部的牙齿和上下颌骨均拍摄在CBCT的范围内，并将所获得的数据以DICOM格式保存。
3.根据权利要求1所述的数字化小尺寸堆积式高固位力牙种植手术导板的制作方法，其特征在于，所述步骤S2还包括以下子步骤：通过口内扫描仪或仓式扫描仪来获取患者术前牙和牙龈表面光学扫描数据。
4.根据权利要求1所述的数字化小尺寸堆积式高固位力牙种植手术导板的制作方法，其特征在于，所述步骤S3还包括以下子步骤：在设计缺牙区种植体三维位置前，应先在缺牙区虚拟排列出缺失牙，并根据患者缺牙区的实际情况选取尺寸合适的种植体。
5.根据权利要求1所述的数字化小尺寸堆积式高固位力牙种植手术导板的制作方法，其特征在于，所述步骤S5还包括以下子步骤：所述表面一上靠近牙龈方的边界至少要到达支持牙颈1/3的位置。
6.根据权利要求1所述的数字化小尺寸堆积式高固位力牙种植手术导板的制作方法，其特征在于，所述步骤S7还包括以下子步骤：所述跨越牙列牙合面的连接体的近远中表面需平行于导板就位道。
7.采用权利要求1～6任意一项制作的数字化小尺寸堆积式高固位力牙种植手术导板，其特征在于，包括导板外套（1）、导板内衬（2）和钻针引导孔（3）；
所述导板内衬（2）为两个，所述导板外套（1）的两端内均套设有导板内衬（2），所述导板外套（1）的端部和导板内衬（2）可拆卸连接，所述导板内衬（2）套设于缺失牙两侧的支持牙上，所述导板内衬（2）的尺寸和支持牙的尺寸相匹配，所述导板外套（1）中部设有钻针引导孔（3），所述钻针引导孔（3）位于缺失牙处。
8.根据权利要求7所述的数字化小尺寸堆积式高固位力牙种植手术导板，其特征在于，还包括销钉（4），所述导板外套（1）的端部和导板内衬（2）通过销钉（4）连接。
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