CN115721457A - 一种用于同期使用骨块的个性化钛网的设计方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及植介入生物医用材料及服务的领域，尤其是涉及一种用于同期使用骨块的个性化钛网的设计方法，包括获取患者的初始颌骨模型、相邻种植体的数量；在初始颌骨模型上设计各种植体的种植位置及各种植体的尺寸；根据种植体的种植位置与尺寸，在所述初始颌骨模型上设计骨增量；根据所述骨增量，确定骨块的数量、形状及大小；获取填充所述骨增量后的目标颌骨模型；根据所述目标颌骨模型，获得初始钛网模型；在所述初始钛网模型上开设螺钉开孔；在所述初始钛网模型上开设使骨块通过的骨块开孔；对所述初始钛网模型进行钛网单胞填充，形成目标钛网模型；根据所述目标钛网模型，3D打印钛网。本申请具有在手术中可以同时使用钛网和骨块的效果。

Description

一种用于同期使用骨块的个性化钛网的设计方法

技术领域

本申请涉及植介入生物医用材料及服务的领域，尤其是涉及一种用于同期使用骨块的个性化钛网的设计方法。

背景技术

在口腔种植骨增量技术中，钛网因其良好的机械性能和固定支撑作用在引导骨组织再生的治疗中应用广泛。近年来，3D打印制备个性钛网得以实现，通过提取患者的锥体束CT数据，对解剖颌骨结构的三维模型重建，同时根据邻牙和重要解剖结构来设计钛网的覆盖范围，确定固定钉的数目、尺寸，以及位置。根据不同患者的数据精确的设计个性化钛网的轮廓，然后将设计数据输出，使用纯钛金属粉末进行3D打印即可得到个性化钛网。因为个性化钛网可以对骨增量进行精准的确认，才避免了后续可能的植骨失败案例的发生

目前医生在使用个性化钛网时，往往使用骨粉填充的方式进行最终的成骨，具体操作是在钛网内侧放置骨粉与自体骨屑以及血液的混合物，将其覆盖于骨缺损区（必要时，使用小球钻在皮质骨表面钻孔，开放骨髓腔）。但如果患者骨缺损体积过大，这时如果依旧使用骨粉填充钛网，会因为骨粉填充不实，而最终会产生成骨不实、成骨质量差的情况。因此，骨缺损体积过大时更推荐医生使用骨块进行骨增量填充的手术。

针对上述中的相关技术，发明人认为，在患者的骨缺损体积过大时，如果在使用骨块进行填充的同时使用个性化钛网，则会存在骨块的体积过大无法通过钛网孔进入颌骨手术区的缺陷。

发明内容

为了在手术中可以同时使用钛网和骨块，本申请提供一种用于同期使用骨块的个性化钛网的设计方法。

本申请提供的一种用于同期使用骨块的个性化钛网的设计方法，采用如下的技术方案：

一种用于同期使用骨块的个性化钛网的设计方法，包括获取患者的初始颌骨模型、相邻种植体的数量；在所述初始颌骨模型上，设计各所述种植体的种植位置及各所述种植体的尺寸；根据所述种植体的种植位置与尺寸，在所述初始颌骨模型上设计骨增量；根据所述骨增量，确定骨块的数量、形状及大小；获取填充所述骨增量后的目标颌骨模型，其中所述目标颌骨模型在内侧及外侧包裹住所述种植体，所述内侧为舌侧或腭侧，所述外侧为颊侧；根据所述目标颌骨模型，获得初始钛网模型，其中所述初始钛网模型为覆盖所述目标颌骨模型的覆盖面；在所述初始钛网模型上开设螺钉开孔，其中所述螺钉开孔用于穿设将钛网固定在牙颌骨上的螺钉；在所述初始钛网模型上开设使骨块通过的骨块开孔；对所述初始钛网模型进行钛网单胞填充，形成目标钛网模型，其中所述目标钛网模型为设有所述螺钉开孔和骨块开孔的镂空三维钛网模型；根据所述目标钛网模型，3D打印钛网。

通过采用上述技术方案，在对多颗牙连续或者间隔缺失以及多种类型的大面积颌骨缺失的患者进行手术时，先通过提取患者的数据获得患者的初始颌骨模型、相邻种植体的数量以及种植体的尺寸，根据患者的数据对颌骨结构的三维模型进行重建，规划骨增量的范围，通过骨增量的范围确定骨块的大小以及数量，通过邻牙牙槽嵴的高度以及牙弓轮廓曲线等进行骨增量设计，避免在种植牙齿后由于牙槽嵴的高度不同从而导致患者牙齿参差不齐，对生活造成影响，为患者设计个性化钛网模型最初始的覆盖面，在初始钛网上开设螺钉开孔，主要目的是为了保证钛网种植的稳固，使后续操作时可将钛网通过螺钉以及钛网本身开设的螺钉开孔固定在牙颌骨上，钛网上还需留有供骨块穿过的骨块开孔，之后使用3D打印对钛网进行制备，在手术的过程中，骨块可通过钛网表面的开口通过钛网进入颌骨手术区进行手术，实现骨块与钛网的同期配合使用。

优选的，所述根据所述骨增量，确定骨块的数量、形状及体积，具体包括步骤：确定骨块的放置方式；确定骨块的填充位置；根据所述骨增量、骨块的放置方式及骨块的填充位置，确定骨块的数量、形状及大小。

通过采用上述技术方案，需根据患者颌骨缺失的情况确定手术需要的骨块的数量，并且在种植的过程中使用骨块后还需在空隙处补充骨粉，将缺失的颌骨部分通过骨块骨粉以及钛网进行修补，便于后续进行牙体种植。

优选的，所述确定骨块的放置方式，具体包括步骤：沿一侧邻牙至另一侧邻牙的方向并排放置骨块。

通过采用上述技术方案，使患者在进行骨块植入后，颌骨缺失处与未缺失处保持一致，便于牙体种植，提高牙齿种植之后的精度，避免种植牙参差不齐。

优选的，若相邻种植体的数量大于或等于2个，则所述确定骨块的填充位置，具体包括步骤：在种植所述种植体的部位填充骨块；在种植相邻种植体的骨块之间留设间隙；在所述间隙中填充骨粉。

通过采用上述技术方案，当患者颌骨严重骨缺损或需种植多颗种植体时，通常会使用多块骨块，多块骨块之间留有缝隙并在缝隙内填充骨粉可使骨块之间的相连性更佳、在植入时效果更好。

优选的，若种植体的数量为1个，则所述确定骨块的填充位置，具体包括步骤：沿一侧邻牙至另一侧邻牙的方向紧密并排放置骨块。

通过采用上述技术方案，使骨块与患者本身的牙槽嵴的高度适配，并且符合牙弓轮廓曲线，同时便于后续种植种植体。

优选的，所述在所述初始钛网模型上开设使骨块通过的骨块开孔，具体包括步骤：在所述初始钛网模型的牙顶面开设使骨块通过的骨块开孔；在相邻两个所述骨块开孔之间留设连接面，其中所述连接面的对应区域填充所述骨粉。

通过采用上述技术方案，骨粉能够保存骨量、填充室腔，避免产生积液，避免牙根暴露。

优选的，所述对所述初始钛网模型进行钛网单胞填充，形成目标钛网模型，具体包括步骤：在所述连接面及其他覆盖面进行钛网单胞填充，形成目标钛网模型。

通过采用上述技术方案，钛网可维持轮廓外形并且具有一定的强度，可以控制引导骨再生的轮廓外形，钛网可获得更多的骨增量。

优选的，所述在所述初始钛网模型上开设使骨块通过的骨块开孔，具体包括步骤：对骨块在牙冠方向上进行“拉拔”处理，在牙槽嵴顶面上进行“扩大”处理；进行布尔运算，在所述初始钛网模型上减去与处理过的所述骨块重合的部分，形成骨块开孔。

通过采用上述技术方案，骨块进行“拉拔”处理后，骨块比原始所述骨块在所述牙冠方向上超出所述钛网模型最初始的覆盖面1毫米以上，进行“扩大”处理后，骨块比原始所述骨块横截面直径大0.5-3毫米；布尔运算处理为在所述钛网模型最初始的覆盖面上减去与所述骨块重合的部分，即在所述钛网模型最初始的覆盖面预留出可同期植入所述骨块的填入孔。

优选的，骨块的形状为长方体形。

通过采用上述技术方案，在保证适应人体以及术后效果的同时便于操作。

优选的，其特征在于：所述在所述初始钛网模型上开设螺钉开孔，具体包括步骤：在所述初始钛网模型的朝向外侧的一侧开设螺钉开孔，和/或在所述初始钛网模型的朝向内侧的一侧开设螺钉开孔。

通过采用上述技术方案，根据实际情况选择开孔数量以及位置，使钛网在植入时可以更加牢固。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.在对多颗牙连续或者间隔缺失以及多种类型的大面积颌骨缺失的患者进行手术时，先通过提取患者的数据获得患者的初始颌骨模型、相邻种植体的数量以及种植体的尺寸，根据患者的数据对颌骨结构的三维模型进行重建，规划骨增量的范围，通过骨增量的范围确定骨块的大小以及数量，通过邻牙牙槽嵴的高度以及牙弓轮廓曲线等进行骨增量设计，避免再种植牙齿后由于牙槽嵴的高度不同从而导致患者牙齿参差不齐，对生活造成影响，为患者设计个性化钛网模型最初始的覆盖面，在初始钛网上开设螺钉开孔，主要目的是为了保证钛网种植的稳固，是后续操作时可将钛网通过螺钉以及钛网本身开设的螺钉开孔固定在牙颌骨上，钛网上还需留有供骨块穿过的孔，之后使用3D打印对钛网进行制备，在手术的过程中，骨块可通过钛网表面的开口通过钛网进入颌骨手术区进行手术，实现骨块与钛网的同期配合使用。

2.骨块进行“拉拔”处理后，骨块比原始所述骨块在所述牙冠方向上超出所述钛网模型最初始的覆盖面1毫米以上，进行“扩大”处理后，骨块比原始所述骨块横截面直径大0.5-3毫米；布尔运算处理为在所述钛网模型最初始的覆盖面上减去与所述骨块重合的部分，即在所述钛网模型最初始的覆盖面预留出可同期植入所述骨块的填入孔。

附图说明

图1是本申请的完整流程示意图；

图2是体现提取患者初始颌骨模型的示意图；

图3是体现与CBCT数据进行匹配后，进行排牙、设计种植体位置的示意图；

图4是体现获得骨增量后的颌骨模型示意图；

图5是体现螺钉钉入牙颌骨的示意图；

图6是对骨块进行处理后的骨块示意图；

图7是体现去除骨块开孔面积的初始钛网模型覆盖面示意图；

图8是体现进行单胞填充后所获得的种种可同期植入骨块的钛网模型示意图。

具体实施方式

以下结合附图1-7对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开了一种用于同期使用骨块的个性化钛网的设计方法。参照图1，用于同期使用骨块的个性化钛网的设计方法包括步骤：

参照图2，步骤S1，获取患者的初始颌骨模型、相邻种植体的数量；

其中，为得到患者的初始颌骨模型，需要提取患者的锥体束CT（CBCT）数据，口扫模型以及种植体信息，根据患者的CBCT数据进行解剖颌骨结构的三维模型重建，即可得到患者的初始颌骨模型。

相邻种植体，即相邻的、没有被牙齿分隔的种植体，若种植体被牙齿隔开，则不为相邻的种植体。相邻种植体的数量可以为1个、2个及2个以上。当相邻种植体的数量为1个时，则一般表征缺损一颗牙齿。当相邻种植体的数量为2个时，则一般表征缺损两颗相邻的牙齿。

参照图3，步骤S2，在初始颌骨模型上，设计各种植体的种植位置及各种植体的尺寸；

其中，在初始颌骨模型上设计种植体的种植位置则需使用软件将口扫模型与CBCT数据进行匹配，进一步进行排牙设计，从而设计出合适种植体的位置及种植体的尺寸。

步骤S3，根据种植体的种植位置与尺寸，在初始颌骨模型上设计骨增量；

其中，骨增量的设计主要需要根据患者的初始颌骨模型，参考种植体的位置以及尺寸，在初始颌骨模型的基础上进行骨增量设计，使骨增量后的颌骨模型在内侧以及外侧均可包裹住种植体。

步骤S4，根据骨增量，确定骨块的数量、形状及大小；

其中，骨块可以为长方体形，骨块的大小及数量通常由患者的颌骨缺失量以及手术过程中的实际情况而确定，骨块通常为患者的自体骨，当患者的颌骨缺失量较大时，则骨块较大，反之则骨块较小，骨块的大小始终小于颌骨缺失量，根据实际情况在取自体骨时，骨块的数量为1-5个。骨块通常沿一侧邻牙至另一侧邻牙的方向并排放置。

当相邻种植体的数量大于或等于两个时，还需确定骨块的填充位置，具体的，在种植种植体的部位填充骨块，骨块之间应设置有间隙，之后使用骨粉填充在间隙内。

当相邻种植体的数量为1个时，则沿一侧邻牙至另一侧邻牙的方向紧密并排放置骨块。其中紧密并排放置是指，若骨块的面为平面，则相邻骨块的面相抵接，若骨块的面为非平面，则相邻骨块至少点接触。

参照图4，步骤S5，获取填充骨增量后的目标颌骨模型，其中目标颌骨模型在内侧及外侧包裹住种植体，内侧为舌侧或腭侧，外侧为颊侧；

其中，骨增量后的颌骨模型应当为种植体的种植提供足够的骨量。

步骤S6，根据目标颌骨模型，获得初始钛网模型，其中初始钛网模型为覆盖目标颌骨模型的覆盖面；

其中，初始钛网模型主要根据患者本身的CBCT数据进行设计，在符合患者本身情况的同时便于后期的加工以及植入，钛网的主要作用是获得更多的骨增量，便于种植体的种植。

参照图5，步骤S7，在初始钛网模型上开设螺钉开孔，其中螺钉开孔用于穿设将钛网固定在牙颌骨上的螺钉；

其中，螺钉将钛网固定在患者本身的牙颌骨上，从而对钛网进行固定，螺钉固定的位置应满足骨量充足的条件，防止螺钉脱落使钛网固定更加牢固，达到覆盖的效果。螺钉的固定位置还需避开人体的重要解剖部位，例如软组织和神经，而牙根和下颌处均具有神经，因此，螺钉的固定位置需避开患者的牙根和下颌神经等位置，避免患者过于疼痛。此外，在手术中为了便于医生操作，螺钉一般从口腔外向口腔内旋转钉入，使螺钉的尖头嵌入牙颌骨内，同时要避免螺钉贯穿牙颌骨，以免损伤口腔内部其他黏膜；当出现从口腔外侧无法将钛网稳定固定的情况，则需在口腔内部使用螺钉向口腔外部的方向旋入牙颌骨，从而对钛网进行固定，由于在口腔内部使用螺钉的实际操作非常不便，所以一般情况下不会使用此种方法。

参照图6和图7，步骤S8，在初始钛网模型上开设使骨块通过的骨块开孔；

其中，在初始钛网模型对开设骨块开孔之前，需对骨块在牙冠方向进行“拉拔”处理，在牙槽嵴顶面上进行“扩大”处理，在进行“拉拔”处理后，所得到的骨块应比原始骨块在牙冠方向上超出初始钛网模型1毫米以上，在进行“扩大”处理后所得到的骨块应比原始骨块横截面直径大0.5-3毫米。在初始钛网模型的牙槽嵴顶面上依据布尔运算得到骨块开孔，即在钛网模型最初始的覆盖面上减去与处理后的骨块重合的部分，在初始钛网模型上预留出可同期植入处理后的骨块的填入孔；在相邻的两个骨块开孔之间留设有连接面，连接面的对应区域填充有骨粉。

参照图8，步骤S9，对初始钛网模型进行钛网单胞填充，形成目标钛网模型，其中目标钛网模型为设有螺钉开孔和骨块开孔的镂空三维钛网模型；

其中，在通过三维解析模型进行钛网单胞填充的过程中需避开螺钉开孔以及骨块开孔的位置，填充完毕后得到目标钛网模型。

若骨块开孔之间留有连接面，则在连接面及其他覆盖面进行钛网单胞填充，形成目标钛网模型。

若骨块开孔仅设有一个，则在除骨块开孔及螺钉开孔的覆盖面进行钛网单胞填充，形成目标钛网模型。

步骤S10，根据目标钛网模型，3D打印钛网。

其中，通过3D打印的方式可得到留有螺钉开孔以及骨块开孔、并且符合患者自身数据的个性化钛网。

本申请实施例的实施原理为：在对多颗牙连续或者间隔缺失以及多种类型的大面积颌骨缺失的患者进行手术时，先通过提取患者的CBCT数据对解剖颌骨结构的三维模型进行重建，临床医生根据修复需要确定种植体的位置，规划预期骨增量的范围。通过骨增量的范围确定骨块，通过邻牙牙槽嵴的高度以及牙弓轮廓曲线等虚拟颌骨骨增量的设计，为患者设计个性化钛网模型最初始的覆盖面，对得到的骨块进行“拉拔”和“扩大”处理后，根据布尔运算使钛网表面设置开口，之后使用3D打印对钛网进行制备，在手术的过程中，骨块可通过钛网表面的开口通过钛网进入颌骨手术区进行手术，实现骨块与钛网的同期配合使用。

需要说明的是，若缺损例如两颗牙齿，但被其他牙齿隔开。则需根据上述步骤分开设计两个钛网。

当然，在其他的实施例中，与上述实施例的不同之处在于，先在初始钛网模型上开设骨块开孔，然后再在初始钛网模型上开设螺钉开孔。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于同期使用骨块的个性化钛网的设计方法，其特征在于，包括步骤：

获取患者的初始颌骨模型、相邻种植体的数量；

在所述初始颌骨模型上，设计各所述种植体的种植位置及各所述种植体的尺寸；

根据所述种植体的种植位置与尺寸，在所述初始颌骨模型上设计骨增量；

根据所述骨增量，确定骨块的数量、形状及大小；

获取填充所述骨增量后的目标颌骨模型，其中所述目标颌骨模型在内侧及外侧包裹住所述种植体，所述内侧为舌侧或腭侧，所述外侧为颊侧；

根据所述目标颌骨模型，获得初始钛网模型，其中所述初始钛网模型为覆盖所述目标颌骨模型的覆盖面；

在所述初始钛网模型上开设螺钉开孔，其中所述螺钉开孔用于穿设将钛网固定在牙颌骨上的螺钉；

在所述初始钛网模型上开设使骨块通过的骨块开孔；

对所述初始钛网模型进行钛网单胞填充，形成目标钛网模型，其中所述目标钛网模型为设有所述螺钉开孔和骨块开孔的镂空三维钛网模型；

根据所述目标钛网模型，3D打印钛网。

2.根据权利要求1所述的用于同期使用骨块的个性化钛网的设计方法，其特征在于：所述根据所述骨增量，确定骨块的数量、形状及体积，具体包括步骤：确定骨块的放置方式；

确定骨块的填充位置；

根据所述骨增量、骨块的放置方式及骨块的填充位置，确定骨块的数量、形状及大小。

3.根据权利要求2所述的用于同期使用骨块的个性化钛网的设计方法，其特征在于：所述确定骨块的放置方式，具体包括步骤：

沿一侧邻牙至另一侧邻牙的方向并排放置骨块。

4.根据权利要求3所述的用于同期使用骨块的个性化钛网的设计方法，其特征在于：若相邻种植体的数量大于或等于2个，则所述确定骨块的填充位置，具体包括步骤：

在种植所述种植体的部位填充骨块；

在种植相邻种植体的骨块之间留设间隙；

在所述间隙中填充骨粉。

5.根据权利要求3所述的用于同期使用骨块的个性化钛网的设计方法，其特征在于：若种植体的数量为1个，则所述确定骨块的填充位置，具体包括步骤：

沿一侧邻牙至另一侧邻牙的方向紧密并排放置骨块。

6.根据权利要求4所述的用于同期使用骨块的个性化钛网的设计方法，其特征在于：所述在所述初始钛网模型上开设使骨块通过的骨块开孔，具体包括步骤：

在所述初始钛网模型的牙槽嵴顶面开设使骨块通过的骨块开孔；

在相邻两个所述骨块开孔之间留设连接面，其中所述连接面的对应区域填充所述骨粉。

7.根据权利要求6所述的用于同期使用骨块的个性化钛网的设计方法，其特征在于：所述对所述初始钛网模型进行钛网单胞填充，形成目标钛网模型，具体包括步骤：

在所述连接面及其他覆盖面进行钛网单胞填充，形成目标钛网模型。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的用于同期使用骨块的个性化钛网的设计方法，其特征在于：所述在所述初始钛网模型上开设使骨块通过的骨块开孔，具体包括步骤：

对骨块在牙冠方向上进行“拉拔”处理，在牙槽嵴顶面上进行“扩大”处理；

进行布尔运算，在所述初始钛网模型上减去与处理过的所述骨块重合的部分，形成骨块开孔。

9.根据权利要求1-7中任一项所述的用于同期使用骨块的个性化钛网的设计方法，其特征在于：骨块的形状为长方体形。

10.根据权利要求1-7中任一项所述的用于同期使用骨块的个性化钛网的设计方法，其特征在于：所述在所述初始钛网模型上开设螺钉开孔，具体包括步骤：

在所述初始钛网模型的朝向外侧的一侧开设螺钉开孔，和/或

在所述初始钛网模型的朝向内侧的一侧开设螺钉开孔。

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