CN114299804A - 用于体外模拟根管屏障术的患牙模型及其构建方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于体外模拟根管屏障术的患牙模型及其构建方法和应用，解决现有模型牙齿不能模拟临床实际环境中一类伴有粗大单根管的未发育完全的患牙，从而不能用于练习根管屏障术模型的技术问题。患牙模型包括设模型单根管的模型患牙和设嵌装孔及患牙根尖模型的基座。构建方法为获取离体患牙3D数据格式、单根管患牙根长、根尖孔数据，设计出模型单根管并3D打印出模型患牙，再匹配出基座并3D打印；通过组合不同患牙根尖模型实现根尖屏障术或牙髓血运重建术练习。本发明可有效为临床医生提供可用于体外模拟根管屏障术的患牙模型，使临床医生可以通过患牙模型模拟根管屏障术练习操作，不仅能有效提高临床医生的临床技能，还能造福更多的患者。

Description

用于体外模拟根管屏障术的患牙模型及其构建方法和应用

技术领域

本发明属于医用模型设备领域，具体涉及用于体外模拟根管屏障术的患牙模型及其构建方法和应用。

背景技术

临床上常见有粗大根管的患牙、根尖孔未闭合或根尖孔呈喇叭口的患牙，伴有牙髓炎、根尖周炎时需要行牙髓治疗，该类患牙目前临床上一般采用根尖屏障术或根尖诱导成形术、血运重建术等技术，目的是封闭根管。这类技术中，根管下、中、上部的屏障质量至关重要。目前的屏障技术常出现的问题有：充填不致密，稀疏；超充，材料大量超出目的位置；欠充，材料未能到达目的位置。这些问题小到引起术后反应、微渗漏，大到引起治疗失败或迁延愈合。该系列问题与临床医生的操作手法密切相关，而现实中仍然存在着大量临床医生未能熟练掌握根管屏障术，从而导致病患手术效果欠佳。

因此，设计用于体外模拟根管屏障术的患牙模型及其构建方法和应用，以为临床医生提供可用于体外模拟根管屏障术的患牙模型，使临床医生可以通过患牙模型模拟根管屏障术练习操作，不仅能有效提高临床医生的临床技能，还能造福更多的患者。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供用于体外模拟根管屏障术的患牙模型及其构建方法和应用，以至少解决上述部分技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

用于体外模拟根管屏障术的患牙模型，包括模型患牙和基座，模型患牙内设有模型单根管，基座内设有与模型患牙相适配的嵌装孔，模型患牙活动嵌装于嵌装孔内，基座内设有与嵌装孔相连通用于模拟患牙根尖环境的患牙根尖模型。值得注意的是，基座内的嵌装孔，也可以是螺纹孔，模型患牙外壁设有与螺纹孔相适配的外螺纹，从而实现模型患牙与基座之间的螺纹连接，这样能够保证模型患牙与基座之间更加稳固的连接。值得注意的是，基座的外形还可以扩展成牙弓的形状，牙弓可置于仿头模中。

进一步地，模型患牙长度为19mm，模型患牙包括模型牙冠和与模型牙冠为一体式结构的模型单根管牙根，模型单根管模拟患牙粗大根管贯穿模型单根管牙根并延伸至模型牙冠内。

进一步地，患牙根尖模型包括位于嵌装孔内端并与模型单根管相连通的半球形空腔，以及设于半球形空腔内用于模拟临床中肉芽组织的明胶海绵；半球形空腔内灌注有生理盐水。

进一步地，患牙根尖模型还包括有位于半球形空腔内用于模拟牙髓血运重建术中的小球囊，小球囊位于模型单根管牙根和明胶海绵之间，小球囊内灌注有用于模拟血液的红色液体。

进一步地，模型单根管呈管柱状结构，横截面为椭圆形，模型单根管高度为14.2mm，由底部等横截面积延伸至4mm高度，横截面积从4mm高度处渐扩增至12mm高度，并且12mm高度处横截面积为4mm高度处横截面积的1.2倍，横截面积从12mm高度处渐缩至14.2mm高度，14.2mm高度处横截面积为底部横截面积的0.42倍。

进一步地，基座呈立方体形，长宽高分别为12mm*12mm*15mm。

进一步地，制作模型患牙和基座的材质均为可用于3D激光打印的树脂材料，模型患牙为透明结构，基座为半透明结构。

用于体外模拟根管屏障术的患牙模型的构建方法，通过CBCT扫描离体患牙，获取离体患牙的DICOM格式数据并将其转换为可编辑的3D数据格式，根据临床中测量的根尖孔未发育完全的单根管患牙的根长及根尖孔大小，在3D软件中设计出相应大小的模型单根管，设计完成后导入3D打印机打印出模型患牙；

根据设计出来的模型患牙，在3D软件中再设计出与模型患牙相适配的基座，设计完成后导入3D打印机打印出基座；

当需要进行体外模拟根管屏障术中根尖屏障术练习时，将明胶海绵加生理盐水放入基座的半球形空间中，再将模型患牙置于基座中，即可；当需要进行体外模拟根管屏障术中牙髓血运重建术练习时，将明胶海绵加生理盐水放入基座的半球形空间中，再在明胶海绵上放置含有红色液体的小球囊，最后将患牙置于基座中，即可。

进一步地，3D数据格式为STL格式，构建离体患牙内模型单根管时，根尖孔近远中向直径为1.11mm，颊舌向直径为2.3mm。

用于体外模拟根管屏障术的患牙模型在临床医生或者医学生体外练习根管屏障术或牙髓血运再生中的应用。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明结构简单、设计科学合理，使用方便，通过3D打印模型患牙，不同于现有的发育良好的健康牙齿模型，模型患牙内患牙根尖模型的根管形态粗大，根尖孔大小模拟临床中常见的离体患牙大小，且在基座中设置有半球形空腔，放置明胶海绵用于模拟肉芽组织，真实还原临床操作环境。用于练习根管屏障术之一的牙髓血运重建术时，通过刺破小球囊，还可以模拟临床中根尖引血的步骤。临床医生或者医学生在练习过程中，能够真实体验操作手感与患牙内根管的形态，通过多次模拟练习，最终提高相应的临床技能，节约临床操作时间，提高治疗效果，最终造福于病患群体。

附图说明

图1为本发明结构示意图(牙髓血运重建术练习用)。

图2为本发明另一结构示意图(根尖屏障术练习用)。

图3为本发明模型患牙示意图。

图4为本发明基座示意图。

其中，附图标记对应的名称为：

1-模型患牙、2-基座、3-患牙根尖模型、11-模型单根管牙根、12-模型单根管、13-模型牙冠、14-根尖孔、21-嵌装孔、31-明胶海绵、32-小球囊、33-半球形空腔。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进一步详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

如图1-4所示，本发明提供的用于体外模拟根管屏障术的患牙模型，包括模型患牙1和基座2，模型患牙1内设有模型单根管12，基座2内设有与模型患牙1相适配的嵌装孔21，模型患牙1活动嵌装于嵌装孔21内，基座2内设有与嵌装孔21相连通用于模拟患牙根尖环境的患牙根尖模型3。

本发明模型患牙1长度为19mm，模型患牙1包括模型牙冠13和与模型牙冠13为一体式结构的模型单根管牙根11，模型单根管12模拟患牙粗大根管贯穿模型单根管牙根11并延伸至模型牙冠13内。基座2呈立方体形，长宽高分别为12mm*12mm*15mm。制作模型患牙1和基座2的材质均为可用于3D激光打印的树脂材料，模型患牙1为透明结构，基座2为半透明结构。

本发明患牙根尖模型3包括位于嵌装孔21内端并与模型单根管12相连通的半球形空腔33，以及设于半球形空腔33内用于模拟临床中肉芽组织的明胶海绵31；半球形空腔33内灌注有生理盐水。患牙根尖模型3还包括有位于半球形空腔33内用于模拟牙髓血运重建术中的小球囊32，小球囊32位于模型单根管牙根11和明胶海绵31之间，小球囊32内灌注有用于模拟血液的红色液体。

本发明模型单根管12呈管柱状结构，横截面为椭圆形，模型单根管12高度为14.2mm，由底部根尖孔等横截面积延伸至4mm高度，横截面积从4mm高度处渐扩增至12mm高度，并且12mm高度处横截面积为4mm高度处横截面积的1.2倍，横截面积从12mm高度处渐缩至14.2mm高度，14.2mm高度处横截面积为底部根尖孔面积的0.42倍。其中根尖孔近远中向直径为1.11mm，颊舌向直径为2.3mm。

本发明单根管模型12还可设计为管柱状结构，横截面为椭圆形，模型单根管12高度为14.2mm，由底部根尖孔渐缩窄至4mm高度，并且4mm高度处横截面积为底部根尖孔面积的0.8倍，横截面积从4mm高度处等横截面积延伸至12mm高度，横截面积从12mm高度处渐扩增至14.2mm高度，14.2mm高度处横截面积为底部根尖孔面积的0.88倍。其中根尖孔近远中向直径为1.36mm，颊舌向直径为3.17mm。

本发明结构简单、设计科学合理，使用方便，通过3D打印模型患牙，不同于现有的发育良好的健康牙齿模型，模型患牙内患牙根尖模型的根管形态粗大，根尖孔大小模拟临床中常见的离体患牙大小，且在基座中设置有半球形空腔，放置明胶海绵用于模拟肉芽组织，真实还原临床操作环境。用于练习根管屏障术之一的牙髓血运重建术时，通过大号手用锉戳至半球形空腔，刺破在半球形空腔中的小球囊，使小球囊内红色液体涌出，还可以模拟临床中根尖引血的步骤。临床医生或者医学生在练习过程中，能够真实体验操作手感与患牙内根管的形态，通过多次模拟练习，最终提高相应的临床技能，节约临床操作时间，提高治疗效果，最终造福于病患群体。

本发明用于体外模拟根管屏障术的患牙模型的构建方法，通过CBCT扫描离体患牙，获取离体患牙的DICOM格式数据并将其转换为可编辑的3D数据格式，根据临床中测量的根尖孔未发育完全的单根管患牙的根长及根尖孔大小，在3D软件中设计出相应大小的模型单根管，设计完成后导入3D打印机打印出模型患牙；根据设计出来的模型患牙，在3D软件中再设计出与模型患牙相适配的基座，设计完成后导入3D打印机打印出基座；当需要进行体外模拟根管屏障术中根尖屏障术练习时，将明胶海绵加生理盐水放入基座的半球形空间中，再将模型患牙置于基座中，即可；当需要进行体外模拟根管屏障术中牙髓血运重建术练习时，将明胶海绵加生理盐水放入基座的半球形空间中，再在明胶海绵上放置含有红色液体的小球囊，最后将患牙置于基座中，即可。

本发明用于体外模拟根管屏障术的患牙模型在临床医生或者医学生体外练习根管屏障术或牙髓血运再生中的应用。

本发明涉及医用模型领域，具体涉及用于体外模拟根管屏障术的患牙模型及其构建方法和应用，解决现有模型牙齿不能模拟临床实际环境中一类伴有粗大单根管的未发育完全的患牙，从而不能用于练习根管屏障术模型的技术问题。用于体外模拟根管屏障术的患牙模型包括模型患牙和基座。构建方法为拍摄CBCT获取患牙DICOM数据并转换为3D数据格式，根据临床中测量的根尖孔未发育完全的单根管患牙的根长及根尖孔大小，，设计出相应大小的模型患牙和基座模型，并通过3D激光打印机打印出来。其应用于体外练习牙髓病、根尖周病治疗的根管屏障术中，包括根尖屏障术以及牙髓血运重建术。本发明弥补了现有体外模型不能还原临床实际病变状态，不能模拟牙髓血运重建术中的根尖引血步骤等的不足，通过本发明模型的练习，临床医生能够熟练操作根管屏障术，节约临床操作时间，提高治疗效果，最终造福于病患群体。

本发明模型患牙与基座为活动连接。模型患牙与临床中常见的粗大单根管、根尖未发育完全的患牙外形的大小形态，髓腔、根管内发育形态高度近似，基座部位设置有半球形空腔，可容纳模拟患病环境中肉芽组织的材料，即明胶海绵加生理盐水，真实还原临床操作手感，并且在其上还可放置小球囊，小球囊内装有红色液体，模拟根尖部位的血液环境，从而进一步模拟根管屏障术之一的牙髓血运重建术中的根尖引血步骤。模型患牙为透明结构，基座为半透明结构，在体外操作过程中模拟实际临床过程，不能看到加压充填的根管内情况，然而在操作结束后，可靠近观察有无超充，欠充等情况。模型患牙与基座为活动连接，充填后可将模型患牙从基座中拿出，直视下观察充填效果，也可借助影像学摄片后观察充填效果，可以广泛应用于医用模型领域。

本发明包括模型患牙和基座，模型患牙与基座为活动连接。患牙模型与临床中常见的粗大单根管、根尖未发育完全的患牙外形的大小形态，髓腔、根管内发育形态高度近似，基座部位设置有半球形空腔，可容纳模拟患病环境中的肉芽组织的材料，即明胶海绵加生理盐水，真实还原临床操作手感。并且在其上还可放置小球囊，小球囊内装有红色液体，模拟根尖部位的血液环境，从而进一步模拟根管屏障术之一的牙髓血运重建术中的根尖引血步骤。模型患牙为透明结构，基座为半透明结构。

上述体外模拟根管屏障术的患牙模型，用于体外练习根管屏障术，充分模拟临床操作环境，半球形空腔内模拟临床患病环境中的肉芽组织，真实还原操作手感，患牙透明结构可直视下观察充填效果，而基座的半透明结构又能在操作过程中遮挡患牙，通过本发明模型多次练习，可有效提高临床根管屏障术的操作技能。

本发明中所采用的模拟根管屏障术的患牙模型，其结构并不唯一限定，此处进行优化并举出其中一种可行的选择：模型患牙和基座为活动连接，可快速观察练习过程中的充填效果。采用如此方案时，更换模型患牙，基座可反复使用，使用方便，节约成本。

本发明基座的结构可以被构造成多种形态，此处进行优化并举出其中一种可行的选择：基座为立方体结构。采用如此方案时，基座可以在临床医生操作过程中稳定放置在桌面上，防止模型侧翻等问题的出现影响练习效果。

上述内容公开了根管屏障术的患牙模型，本发明还公开了构建该根管屏障术患牙模型的方法，现进行具体说明：

一种体外模拟根管屏障术患牙模型的构建方法，用于构建上述内容中的全根管屏障术患牙模型，通过CBCT扫描离体牙，获取离体牙的DICOM格式的数据并转换为可编辑的3D数据格式(如STL格式)，根据临床中测量的粗大根管，根尖孔未发育完全的患牙的根长及根尖孔大小，在3D软件中设计出相应大小的根管形态，设计完成后导入3D打印机制作出患牙部分；

根据设计出来的患牙模型，在3D软件中再设计相应的具有可恰好容纳患牙空间的基座，设计完成后导入3D打印机制作出基座部分；

将明胶海绵加生理盐水放入基座的半球形空间中，再将患牙置于基座中，由此建立好体外模拟根管屏障术之一的根尖屏障术的患牙模型；将明胶海绵加生理盐水放入基座的半球形空间中，再在明胶海绵上放置含有红色液体的小球囊，最后将患牙置于基座中，由此建立好体外模拟根管屏障术之一的牙髓血运重建术的患牙模型

上述公开的构建方法，通过数字化的方式精准建模，使生产制造的根管屏障术模型高度还原临床实际操作环境。

以上是根管屏障术患牙模型的结构和构建方法，本发明中所公开的根管屏障术患牙模型，其应用于体外练习根管屏障术，具体的：一种根管屏障术模型的应用，不仅适用于根尖屏障术，同样可练习牙髓血运再生所需的根中份屏障术。

为了使本领域技术人员能够更加充分地理解本发明专利技术，现特提供以下实施例进行阐述。

实施例1

针对现有的离体牙模型不够完善，不能较好地还原粗大根管的模型患牙，本实施例进行优化以解决现有模型存在的问题。

如图1、图2、图3、图4所示，本实施例公开了用于体外模拟根管屏障术的患牙模型，包括模型患牙1和基座2，模型患牙1与基座2为活动连接，模型患牙1置于基座内成为患牙模型整体。模型患牙1内设置有模拟患牙粗大根管的模型单根管，根尖孔14的大小模拟临床中常见的未发育完全的粗大单根管的患牙。基座设置有容纳模型单根管牙根的空间(嵌装孔21)，且在根尖处设置有半球形空腔33，半球形空腔内可放置明胶海绵31以及含有红色液体的小球囊32。

本实施例根尖屏障术患牙模型采用3D打印机以树脂为原料打印制成。

本实施例中所采用的根管屏障术患牙模型，其结构并不唯一限定，本实施例进行优化并采用其中一种可行的选择：模型患牙和基座2为活动连接，模型患牙为透明结构，基座2为半透明结构。采用如此方案时，安装简单方案，并且可以直观地看到充填效果。

本实施例模型患牙内部结构的模型单根管12可以被构造成多种形态，本实施例进行优化并采用其中一种可行的选择：模型单根管模拟临床中常见的根尖未发育完全的患牙，根尖孔14的大小设置为近远中径1.11mm，颊舌径2.3mm，根管内形态的扩大要求更高的技术敏感性，通过该模型的练习，不断提高临床操作技能，使得充填材料严密在位。

本实施例基座2内部结构的半球形空腔33可以被构造成多种形状，本实施例进行优化并采用其中一种可行的选择：半球形空腔33中放置相应的材料模拟临床中常见的根尖环境即肉芽组织。本实施例使用明胶海绵加生理盐水，真实还原临床操作手感，可高效练习根管屏障术之一的根尖屏障术；然后再在明胶海绵上放置小球囊，可用于练习根管屏障术之一的牙髓血运重建术。

实施例2

上述实施例1的内容公开了用于体外模拟根管屏障术的患牙模型的结构，本实施例还公开了制构建该根管屏障术患牙模型的方法，现进行具体说明：

步骤1：通过CBCT扫描离体牙，获取离体牙的DICOM格式的数据并转换为可编辑的3D数据格式(如STL格式)，根据临床中测量的粗大根管，根尖孔未发育完全的患牙的根长及根尖孔大小，在3D软件中设计出相应大小的根管形态，设计完成后导入3D打印机制作出模型患牙部分；

步骤2：根据设计出来的模型患牙，在3D软件中再设计相应的可恰好容纳模型患牙空间的基座，设计完成后导入3D打印机制作出基座部分；

步骤3：将明胶海绵加生理盐水放入基座的半球形空间中，再将模型患牙置于基座中，由此建立好体外模拟根管屏障术之一的根尖屏障术的患牙模型；将明胶海绵加生理盐水放入基座的半球形空间中，再在明胶海绵上放置含有红色液体的小球囊，最后将模型患牙置于基座中，由此建立好体外模拟根管屏障术之一的牙髓血运重建术的患牙模型。

上述公开的构建方法，通过数字化的方式精准建模，使生产制造的根管屏障术患牙模型高度还原临床实际操作环境。

最后应说明的是：以上各实施例仅仅为本发明的较优实施例用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，当然更不是限制本发明的专利范围；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围；也就是说，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内；另外，将本发明的技术方案直接或间接的运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.用于体外模拟根管屏障术的患牙模型，其特征在于，包括模型患牙(1)和基座(2)，模型患牙(1)内设有模型单根管(12)，基座(2)内设有与模型患牙(1)相适配的嵌装孔(21)，模型患牙(1)活动嵌装于嵌装孔(21)内，基座(2)内设有与嵌装孔(21)相连通用于模拟患牙根尖环境的患牙根尖模型(3)。

2.根据权利要求1所述的用于体外模拟根管屏障术的患牙模型，其特征在于，模型患牙(1)长度为19mm，模型患牙(1)包括模型牙冠(13)和与模型牙冠(13)为一体式结构的模型单根管牙根(11)，模型单根管(12)模拟患牙粗大根管贯穿模型单根管牙根(11)并延伸至模型牙冠(13)内。

3.根据权利要求1所述的用于体外模拟根管屏障术的患牙模型，其特征在于，患牙根尖模型(3)包括位于嵌装孔(21)内端并与模型单根管(12)相连通的半球形空腔(33)，以及设于半球形空腔(33)内用于模拟临床中肉芽组织的明胶海绵(31)；半球形空腔(33)内灌注有生理盐水。

4.根据权利要求3所述的用于体外模拟根管屏障术的患牙模型，其特征在于，患牙根尖模型(3)还包括有位于半球形空腔(33)内用于模拟牙髓血运重建术中的小球囊(32)，小球囊(32)位于模型单根管牙根(11)和明胶海绵(31)之间，小球囊(32)内灌注有用于模拟血液的红色液体。

5.根据权利要求1所述的用于体外模拟根管屏障术的患牙模型，其特征在于，模型单根管(12)呈管柱状结构，横截面为椭圆形，模型单根管(12)高度为14.2mm，由底部等横截面积延伸至4mm高度，横截面积从4mm高度处渐扩增至12mm高度，并且12mm高度处横截面积为4mm高度处横截面积的1.2倍，横截面积从12mm高度处渐缩至14.2mm高度，14.2mm高度处横截面积为底部横截面积的0.42倍。

6.根据权利要求1所述的用于体外模拟根管屏障术的患牙模型，其特征在于，基座(2)呈立方体形，长宽高分别为12mm*12mm*15mm。

7.根据权利要求1所述的用于体外模拟根管屏障术的患牙模型，其特征在于，制作模型患牙(1)和基座(2)的材质均为可用于3D激光打印的树脂材料，模型患牙(1)为透明结构，基座(2)为半透明结构。

8.根据权利要求1-7任意一项所述用于体外模拟根管屏障术的患牙模型的构建方法，其特征在于，通过CBCT扫描离体患牙，获取离体患牙的DICOM格式数据并将其转换为可编辑的3D数据格式，根据临床中测量的根尖孔未发育完全的单根管患牙的根长及根尖孔大小，在3D软件中设计出相应大小的模型单根管，设计完成后导入3D打印机打印出模型患牙；

根据设计出来的模型患牙，在3D软件中再设计出与模型患牙相适配的基座，设计完成后导入3D打印机打印出基座；

当需要进行体外模拟根管屏障术中根尖屏障术练习时，将明胶海绵加生理盐水放入基座的半球形空间中，再将模型患牙置于基座中，即可；当需要进行体外模拟根管屏障术中牙髓血运重建术练习时，将明胶海绵加生理盐水放入基座的半球形空间中，再在明胶海绵上放置含有红色液体的小球囊，最后将患牙置于基座中，即可。

9.根据权利要求8所述的构建方法，其特征在于，3D数据格式为STL格式，构建离体患牙内模型单根管时，根尖孔近远中向直径为1.11mm，颊舌向直径为2.3mm。

10.权利要求1-7任意一项所述用于体外模拟根管屏障术的患牙模型在临床医生或者医学生体外练习根管屏障术或牙髓血运再生中的应用。

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