CN113786254A - 一种穿颧种植手术导板的制作方法 - Google Patents

Abstract

一种穿颧种植手术导板的制作方法，数字信息建立STL格式的三维口腔表面模型并导入到数字化导板设计软件中；将获取的DICOM数据格式导入软件中，根据牙齿和颌骨的阈值，重建出包括牙齿，颌骨，埋伏牙在内的三维口腔硬质结构模型，并生成STL的数据；将三维口腔表面模型和三维口腔硬质结构模型进行拟合，组合为完整的口腔模型；设计穿颧种植体的位置和方向，在穿颧种植体进入颧骨的部位，设计一个种植体，用于标记颧骨进入点的位置；设计固定结构，生成初步的穿颧数字化导板STL；将树脂材料利用3D打印技术根据导板模型制作成导板。本发明降低穿颧种植体的角度偏差，减轻手术的创伤，极大的降低手术过程中患者的张口度要求。

Description

一种穿颧种植手术导板的制作方法

技术领域

本发明涉及穿颧种植技术领域，特别是涉及一种穿颧种植手术导板的制作方法。

背景技术

穿颧骨种植技术是由瑞典医学家Brnemark教授团队于1988年提出的，针对上颌骨严重骨缺损或牙槽骨萎缩病例，利用穿颧骨植入种植体，提供种植体支持的修复方式，临床种植成功率高达96.04％。穿颧种植修复无需植骨，愈合时间短，可实现即刻种植即刻负重，在舒适、美观及发音上均获得了患者的认可。

穿颧种植术是从上颌牙槽嵴进入，穿过上颌窦或沿上颌窦颊侧骨壁植入颧骨，单侧颧骨可植入1-3枚穿颧种植体，借助颧骨这一致密的骨块固位植体，最终获得有效的初期稳定性；同时在前牙区植入0～4枚常规牙种植体，以共同完成上颌牙列的修复。临床常用穿颧种植体长度为30.0～52.5mm，颧骨周围解剖结构复杂，有诸多重要器官。临床常见植入的植体靠近眼眶，入颞下窝，或植入深度不足初期稳定性差等问题。其中上颌窦开窗位置、范围及高低在颧骨基底部定点、三维方向确定、备洞扩孔及种植体植入等方面至关重要。

发明内容

为了克服已有技术的不足，本发明提供了一种穿颧种植手术导板的制作方法，降低穿颧种植体的角度偏差，减轻手术的创伤，极大的降低手术过程中患者的张口度要求。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种穿颧种植手术导板的制作方法，包括以下步骤：

1)、术前制取患者口腔的印模或进行口内扫描取得患者包括牙冠以及黏膜在内的口腔表面形态，转换为数字信息建立STL格式的三维口腔表面模型并导入到数字化导板设计软件中；

2)、拍摄口腔CBCT，将获取的DICOM数据格式导入到数字化导板设计软件中，根据牙齿和颌骨的阈值，重建出包括牙齿，颌骨，埋伏牙在内的三维口腔硬质结构模型，并生成STL的数据；

3)、将三维口腔表面模型和三维口腔硬质结构模型进行拟合，组合为完整的口腔模型；

4)、将拟合后的三维口腔表面模型和三维口腔硬质结构模型进行处理，截取三维口内表面模型的牙齿部分，截取三维口腔硬质结构模型的颌骨部分，对两个截取后的模型进行布尔加运算处理，获取一个新的模型，并生成STL数据，该模型的牙齿部分和实际的牙齿表面完全一致，该模型的颌骨部分和真实的颌骨表面也完全一致，同时，牙齿和颌骨的对应关系也是一致的；

5)、将上一步获取的新的数据模型导入数字化软件中进行设计；

6)、设计穿颧种植体的位置和方向；

7)、由于数字化软件会自动在种植体的上部生成一个柱形的引导孔，所以在穿颧种植体进入颧骨的部位，设计一个种植体，用于标记颧骨进入点的位置；

8)、设计固定结构(例如固定钉)，辅助穿颧种植体手术导板的定位；

9)、根据所述步骤6)-8)设计的种植体和固定结构，生成初步的穿颧数字化导板STL；

10)、将生成的穿颧数字化导板STL，穿颧种植体STL和颌骨模型STL数据都导入STL编辑软件中，根据穿颧种植穿过上颌窦侧壁的位置，在穿颧数字化导板的对应位置切割出开窗的位置；同时，对穿颧数字化导板的牙槽骨上的备孔结构进行处理，设计成半开放结构，使牙槽骨上的备孔结构的颊侧开放结构和开窗位置连通；

11)在颧骨的位置设计一个圆柱孔，该圆柱孔和牙槽骨上的备孔结构的圆柱孔同轴，把圆柱孔和上颌骨进行布尔减运算，把圆柱孔进入上颌骨或者颧骨的部分去除，保留与穿颧数字化导板接触的部分；

12)、将穿颧数字化导板和步骤11)生成的圆柱孔进行合并。

13)在穿颧数字化导板的颧骨部位的备孔结构上设计几个冷却孔。

14)将树脂材料利用3D打印技术根据导板模型制作成导板。

进一步，所述步骤11)～13)在STL编辑软件中实现。

再进一步，所述穿颧种植手术导板包括导板本体结构，所述导板本体结构上设有开窗结构、备孔定位结构、固定结构和颧骨进入点定位结构；

所述开窗结构的宽度和穿颧种植体的直径匹配；所述备孔定位结构包括两个半开放的备孔定位结构，一个备孔定位结构位于牙槽骨上，另一个备孔定位结构位于上颌骨或者颧骨的位置；位于牙槽骨上的一个备孔定位结构是半圆孔结构，与开窗结构连通；所述颧骨进入点定位结构方向与穿颧种植体的植入方向呈设定的角度。

进一步，所述导板本体结构上还设有冷却结构，所述冷却结构为靠近颧骨的位置的冷却孔。

再进一步，另一个备孔定位结构的形态根据穿颧种植体在上颌窦外面穿出部分决定，是半开放的圆孔结构或封闭的圆孔结构。

再进一步，所述固定结构为固定钉。

本发明的有益效果主要表现在：降低穿颧种植体的角度偏差，减轻手术的创伤，极大的降低手术过程中患者的张口度要求。

附图说明

图1是一种穿颧种植体和上颌骨三维模型的位置关系示意图。

图2是一种穿颧种植手术导板的结构图。

图3是一种穿颧种植手术导板的背面图。

图4是一种穿颧种植手术导板的引导孔结构图。

图5是使用状态图。

图6是图5的截面图。

其中，10：穿颧数字化导板，11：备孔定位结构，111：牙槽骨上的备孔结构；112：上颌骨或者颧骨上的备孔结构12：颧骨进入点定位结构，13：固定钉定位结构，14：穿颧种植导板固位结构，15：冷却孔，16：开窗结构，20：上颌，21：牙齿，22：牙槽骨，23：颧骨，24：上颌窦侧壁，25：眼眶，26：眶下孔，27：鼻腔，28：腭大孔，29：上颌窦，30：穿颧种植体。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

参照图1～图6，一种穿颧种植手术导板的制作方法，包括以下步骤：

1)、术前制取患者口腔的印模或进行口内扫描取得患者包括牙冠以及黏膜在内的口腔表面形态，转换为数字信息建立STL格式的三维口腔表面模型并导入到数字化导板设计软件中；

2)、拍摄口腔CBCT，将获取的DICOM数据格式导入到数字化导板设计软件中，根据牙齿和颌骨的阈值，重建出包括牙齿，颌骨，埋伏牙在内的三维口腔硬质结构模型，并生成STL的数据；

3)、数字化导板设计软件将三维口腔表面模型和三维口腔硬质结构模型进行拟合，组合为完整的口腔模型；

4)、将拟合后的三维口腔表面模型和三维口腔硬质结构模型进行处理，由于CBCT获取的牙齿模型数据不如扫描获取的口内表面模型精细，所以对需要对两个模型进行处理，截取三维口内表面模型的牙齿部分，截取三维口腔硬质结构模型的颌骨部分，对两个截取后的模型进行布尔加运算处理，获取一个新的模型，并生成STL数据，该模型的牙齿部分和实际的牙齿表面完全一致，该模型的颌骨部分和真实的颌骨表面也完全一致，同时，牙齿和颌骨的对应关系也是一致的；

5)、将上一步获取的新的数据模型导入数字化软件中进行设计；

6)、在数字化软件中，设计穿颧种植体的位置和方向；

7)、由于数字化软件会自动在种植体的上部生成一个柱形的引导孔，所以在穿颧种植体进入颧骨的部位，设计一个种植体，用于标记颧骨进入点的位置；

8)、在数字化软件中，设计若干个固定结构(例如固定钉)，辅助穿颧种植体手术导板的定位；

9)、在数字化软件中，根据所述步骤6)-8)设计的种植体和固定结构，生成初步的穿颧数字化导板STL；

10)、将生成的穿颧数字化导板STL，穿颧种植体STL和颌骨模型STL数据都导入STL编辑软件中，根据穿颧种植穿过上颌窦侧壁的位置，在穿颧数字化导板的对应位置切割出开窗的位置；同时，对穿颧数字化导板牙槽骨上的备孔结构进行处理，设计成半开放结构，使牙槽骨上的备孔结构的颊侧开放结构和开窗位置连通；

11)在STL编辑软件中，在颧骨的位置设计一个圆柱孔，该圆柱孔和牙槽骨上的备孔结构的圆柱孔同轴，把圆柱孔和上颌骨进行布尔减运算，把圆柱孔进入上颌骨或者颧骨的部分去除，保留与穿颧数字化导板接触的部分；

12)、在STL编辑软件中，将穿颧数字化导板和步骤11)生成的圆柱孔进行合并。

13)在STL编辑软件中，在穿颧数字化导板的颧骨部位的备孔结构上设计几个冷却孔。

14)将树脂材料利用3D打印技术根据导板模型制作成导板。

本实施例的穿颧种植手术导板包括导板本体结构，所述导板本体结构上设有开窗结构16、备孔定位结构11、固定结构13,14和颧骨进入点定位结构12；

所述开窗结构16的宽度和穿颧种植体30的直径匹配；所述备孔定位结构11包括两个半开放的备孔定位结构，一个备孔定位结构位于牙槽骨22上，另一个备孔定位结构位于上颌窦侧壁24或者颧骨23的位置；位于牙槽骨上的备孔定位结构111是半圆孔结构，与开窗结构16连通；所述颧骨进入点定位结构12的方向与穿颧种植体30的植入方向呈设定的角度。

进一步，所述导板本体结构上还设有冷却结构，所述冷却结构为靠近颧骨的位置的冷却孔15。

再进一步，另一个备孔定位结构的形态根据穿颧种植体30在上颌窦29外面穿出部分决定，是半开放的圆孔结构或封闭的圆孔结构。

再进一步，所述固定结构为固定钉。

根据临床需要合理放置穿颧种植体的数量、位置、方向和型号，针对没有牙齿或者牙齿比较少的病例，需要设计固定钉辅助导板固位，比如采用1-3颗固定钉，要求所述固定钉的位置，方向不能与穿颧种植体的干涉。

确定颧骨进入点的位置，在该位置设计一个颧骨进入点定位结构12，要求颧骨进入点的方向与穿颧种植体的植入方向呈设定的角度，否者无法操作。颧骨解剖结构基本上决定了颧骨进入点所在往往有比较大的角度，而且颧骨的骨密度非常致密，如果不事前标记颧骨进入点的位置，单纯沿着备孔结构备孔，会导致钻头往上移动，大大增加了打到眼眶的风险。

现有常用穿颧种植体长度为30.0～52.5mm，长钻头在备孔的时候，钻尖位置的晃动是很大的，即使有备孔结构11的存在，也无法完全避免钻尖位置的偏差。因此在备孔的时候，在颧骨上制备一个孔，即标记出颧骨进入点，后续长钻头在备孔的时候，钻尖顶在颧骨进入点上，钻头的另一头在备孔定位结构上，这样可以大大降低穿颧种植体的角度偏差。

根据穿颧种植体，固定钉和颧骨进入点的位置，生成穿颧种植导板本体结构10。所述穿颧种植导板本体结构中，包括穿颧导板的牙槽骨上的备孔结构111、固定钉定位结构13和冷却孔15。

所述穿颧种植导板的本体结构一部分是固定在颧骨骨面上，一部分固定在牙槽骨上或者牙齿表面上。

按照穿颧手术的流程，穿颧种植体往往是穿过上颌窦29，有部分在上颌窦内，有部分在上颌窦外，手术过程中，需要在上颌窦外侧壁开窗，把上颌窦黏膜和上颌窦壁分离，保护上颌窦黏膜在备孔过程中的完整性。因此根据穿颧种植体的路径，在导板上设计开窗结构16，使开窗的宽度和穿颧种植体30的直径相接近，约4-6mm，避免过度去骨，造成不必要的损伤，减轻手术的创伤。

所述穿颧导板的备孔结构有两个开放的圆孔结构组成，一部分是位于牙槽骨上的备孔定位结构111，一部分是位于上颌骨或者颧骨上的备孔定位结构112。

常用穿颧种植体长度为30.0～52.5mm，长钻头在备孔的时候，钻头一般需要用牙槽嵴顶开始往上打，手术中需要患者嘴巴张的非常大，当患者下颌有牙齿或者嘴巴张不开的时候，往往导致手术操作异常困难，不仅给患者带来不适，同时也增加了医生的手术操作，钻头在备孔中晃动的风险也有所增加。

本实施例中，对传统的导板定位装置进行了改良和优化，将一个完整的圆柱形引导孔改良成两个半开放的备孔定位结构，一部分备孔定位结构位于牙槽骨上，一部分备孔定位结构位于上颌骨或者颧骨的位置。位于牙槽骨22上的备孔定位结构是比较标准的半圆孔结构，而且与开窗结构是连通的，手术的时候可以用超声骨刀或者专用钻头把颊侧的骨头去除。另一部分备孔引导结构的形态根据颧骨在上颌窦外面穿出部分决定，可以是半开放的圆孔结构，也可以是封闭的圆孔结构。这种结构可以方便钻头从侧方进入，极大的降低手术过程中患者的张口度要求，同时也不影响备孔的精度。同时，侧面的开窗结构也有利于术中对钻头进行冷却。

在穿颧种植导板上，特别是靠近颧骨的位置，设置了若干冷却孔，冷却孔的直径一般是3-5mm。由于颧骨骨质致密，钻头在颧骨中备孔会产热，而种植机自带的冷却水往往无法冷却到颧骨位置。因此需要在颧骨位置增设冷却孔，术中需要用额外的生理盐水对钻头进行冷却。

将树脂材料利用3D打印技术根据导板模型制作成导板。穿颧种植导板为树脂材料时，要求导板本体结构的厚度为2.5-4mm，以免穿颧种植导板在使用中发生断裂的情况

或者是：利用钛合金粉末利用金属3D打印技术根据导板模型制作成导板。穿颧种植导板为钛合金时，要求导板本体结构为1-2mm即可，同时在导板本体结构上可以适当做一些拓扑优化，在非功能区域做一些开孔，减少材料使用，降低成本。

本说明书的实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，仅作说明用途。本发明的保护范围不应当被视为仅限于本实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域的普通技术人员根据本发明构思所能想到的等同技术手段。

Claims (6)

1.一种穿颧种植手术导板的制作方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

1)、术前制取患者口腔的印模或进行口内扫描取得患者包括牙冠以及黏膜在内的口腔表面形态，转换为数字信息建立STL格式的三维口腔表面模型并导入到数字化导板设计软件中；

2)、拍摄口腔CBCT，将获取的DICOM数据格式导入到数字化导板设计软件中，根据牙齿和颌骨的阈值，重建出包括牙齿，颌骨，埋伏牙在内的三维口腔硬质结构模型，并生成STL的数据；

3)、将三维口腔表面模型和三维口腔硬质结构模型进行拟合，组合为完整的口腔模型；

4)、将拟合后的三维口腔表面模型和三维口腔硬质结构模型进行处理，截取三维口内表面模型的牙齿部分，截取三维口腔硬质结构模型的颌骨部分，对两个截取后的模型进行布尔加运算处理，获取一个新的模型，并生成STL数据，该模型的牙齿部分和实际的牙齿表面完全一致，该模型的颌骨部分和真实的颌骨表面也完全一致，同时，牙齿和颌骨的对应关系也是一致的；

5)、将上一步获取的新的数据模型导入数字化软件中进行设计；

6)、设计穿颧种植体的位置和方向；

7)、由于数字化软件会自动在种植体的上部生成一个柱形的引导孔，所以在穿颧种植体进入颧骨的部位，设计一个种植体，用于标记颧骨进入点的位置；

8)、设计固定结构，辅助穿颧种植体手术导板的定位；

9)、根据所述步骤6)-8)设计的种植体和固定结构，生成初步的穿颧数字化导板STL；

10)、将生成的穿颧数字化导板STL，穿颧种植体STL和颌骨模型STL数据都导入STL编辑软件中，根据穿颧种植穿过上颌窦侧壁的位置，在穿颧数字化导板的对应位置切割出开窗的位置；同时，对穿颧数字化导板的牙槽骨上的备孔结构进行处理，设计成半开放结构，使牙槽骨上的备孔结构的颊侧开放结构和开窗位置连通；

11)在颧骨的位置设计一个圆柱孔，该圆柱孔和牙槽骨上的备孔结构的圆柱孔同轴，把圆柱孔和上颌骨进行布尔减运算，把圆柱孔进入上颌骨或者颧骨的部分去除，保留与穿颧数字化导板接触的部分；

12)、将穿颧数字化导板和步骤11)生成的圆柱孔进行合并。

13)在穿颧数字化导板的颧骨部位的备孔结构上设计几个冷却孔。

14)将树脂材料利用3D打印技术根据导板模型制作成导板。

2.如权利要求1所述的一种穿颧种植手术导板的制作方法，其特征在于，所述步骤11)～13)在STL编辑软件中实现。

3.如权利要求1或2所述的一种穿颧种植手术导板的制作方法，其特征在于，所述穿颧种植手术导板包括导板本体结构，所述导板本体结构上设有开窗结构、备孔定位结构、固定结构和颧骨进入点定位结构；

所述开窗结构的宽度和穿颧种植体的直径匹配；所述备孔定位结构包括两个半开放的备孔定位结构，一个备孔定位结构位于牙槽骨上，另一个备孔定位结构位于上颌骨或者颧骨的位置；位于牙槽骨上的一个备孔定位结构是半圆孔结构，与开窗结构连通；所述颧骨进入点定位结构方向与穿颧种植体的植入方向呈设定的角度。

4.如权利要求3所述的一种穿颧种植手术导板的制作方法，其特征在于，所述导板本体结构上还设有冷却结构，所述冷却结构为靠近颧骨的位置的冷却孔。

5.如权利要求3所述的一种穿颧种植手术导板的制作方法，其特征在于，另一个备孔定位结构的形态根据穿颧种植体在上颌窦外面穿出部分决定，是半开放的圆孔结构或封闭的圆孔结构。

6.如权利要求3所述的一种穿颧种植手术导板的制作方法，其特征在于，所述固定结构为固定钉。

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