CN1833617A - 计算机辅助生成定位板的制作方法 - Google Patents

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CN1833617A CN 200610025707 CN200610025707A CN1833617A CN 1833617 A CN1833617 A CN 1833617A CN 200610025707 CN200610025707 CN 200610025707 CN 200610025707 A CN200610025707 A CN 200610025707A CN 1833617 A CN1833617 A CN 1833617A
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Abstract

一种计算机应用技术领域的计算机辅助生成定位板的制作方法，是在经断层扫描数据重建后的颌面三维立体模型上进行计算机辅助生成的，步骤如下：①模拟颌面咬合小张口运动，使模型的上下牙列分开1－2mm，为定位板提供生成空间；②设计一个具有患者牙弓形状的条状薄片模型即定位板的原坯模型，将这个板原坯模型调入至上下牙列之间，将其与上下颌模型进行布尔求减，从而模拟上下颌模型对板的咬合过程，得到具有上下两个面的板模型，这两个面分别与上下牙弓面相吻合；③具有两个面的板模型，通过快速原型加工为板，经消毒后用于正颌外科临床手术。本发明缩短术前准备时间，提高工作效率，保证手术精度。

Description

计算机辅助生成定位_板的制作方法
技术领域
本发明涉及的是一种计算机应用技术领域的制作方法，特别是一种计算机辅助生成定位_板的制作方法。
背景技术
定位_板是正颌外科中常用的一种固定器，除了稳定地固定、保持所取得的_关系外，定位_板还可精确地实现颌骨在三维空间的定量化移动，确保术后牙齿能保持预期的咬合关系。因此，定位_板的应用可以保证术中精确地实施术前模拟确定的手术方案，确保术后牙齿能保持预期的咬合关系，实现定量化移动颌骨的位置，并更稳定地固定、保持所取得的_关系。根据手术方式及移动颌骨的部位，定位_板有两种：单_板和双_板。在单颌颌骨整体截断或上下颌局部骨段手术时，仅用一块_板，称为单_板；在上下颌联合断骨手术时，则常需用两块定位_板，称为双_板。
模型外科将患者的_关系转移至_架上，在研究模型上作观察分析，作_关系调整，甚至截断、拼对等试验，最后取得良好的上下牙咬合关系。定位_板是按模型外科调整颌间关系后所形成的牙弓形状及_关系制作而得。模型外科的操作方法及定位_板的制作过程如下：1、取印模翻制石膏模型；2、将患者的_关系转移到_架上；3、根据测量分析结果，在模型上画线模拟截骨或去骨，重新拼对、固定模型，达到良好的上下颌关系；4、得到具有良好上下颌关系的模型后，在下牙弓_面铺上成条状的自凝塑胶，再将上下牙咬合，形成塑料_板。在取印模翻制石膏模型过程中，要求印模要准确，各部位需有足够的伸展，翻制的石膏模型表面要光滑，牙面不可有缺损或气泡；在_架上安装上下颌模型时，面弓转移要保证上颌模型在垂直、前后及左右水平三个平面上的正确位置，模型安装任何方向的差错都会影响术后的_功能。整个过程繁琐，有时候甚至需要反复制作几个石膏模型才能得到相对满意的模型，而且在_架上安装模型时对操作者要求高，精度难以保证。
经对现有技术文献的检索发现，至今尚未有与本发明主题相同或者类似的文献报道。
发明内容
本发明的目的在于克服现有制作定位_板技术的不足，提供一种计算机辅助生成定位_板的制作方法，使其取代传统的手工制作过程，符合计算机辅助手术发展趋势，缩短术前准备时间，提高工作效率，保证手术精度。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明是在颌面三维立体模型模拟的基础上进行计算机辅助生成的，具体步骤如下：
(1)在颌面三维立体模型上模拟颌面咬合小张口运动，为了在正确的位置上精确地生成定位_板，就必须真实的模拟患者的张口运动，使患者模型的上下牙列分开1-2mm，为定位_板提供生成空间。
(2)_板模型的生成。首先设计一个具有患者牙弓形状的条状薄片，它是生成定位_板的原坯模型。将这个_板原坯模型调入至步骤(1)中的上下牙列之间，将其与上下颌模型进行布尔求减，从而模拟上下颌模型对_板的咬合过程，就得到具有上下两个_面的_板模型，这两个_面分别与上下牙弓_面相吻合。
(3)快速原型加工。具有两个_面的_板模型通过快速原型加工为_板，经消毒后用于正颌外科临床手术。
所述的颌面三维立体模型，是通过患者的断层扫描数据经三维重建后得到的，在重建的三维模型上根据患者的病态特征进行手术模拟，得到面型和功能恢复后的上下牙列模型关系。
所述模拟颌面咬合小张口运动，是指：为了在上下牙_面之间模拟咬合生成定位_板模型，就需要在颌面三维立体模型上模拟真实的咬合轨迹，使得上下牙列分开1-2mm。小张口状态下的咬合运动可以简化为绕着髁突铰链运动轴的旋转运动，即圆周运动，本发明中在三维立体模型上模拟颌面咬合小张口运动，使下颌骨绕髁突铰链轴旋转1°左右，此时颌骨处于小张口状态，上下颌分开1-2mm。
所述_板模型的生成，是指：_板原坯模型是用来生成_板的基础CAD模型，它是一个具有牙弓形状的条状薄片模型，厚度为1-2mm。本发明由提取牙列表面的一系列点列来拟合牙弓形状曲线，沿着这个曲线生成一个宽13-18mm厚1-2mm(根据患者的个体差异来具体生成)的条状薄片，从而生成_板原坯的CAD模型。调入_板原坯模型至小张口状态下的上下颌之间，调整原坯模型的位置使得它位于上下颌的中间位置。调整好原坯模型位置后，将其与上下颌模型进行布尔求减，模拟上下颌模型对_板的咬合过程，就得到具有上下两个_面的_板模型，这两个_面分别与上下牙弓_面相吻合。
所述快速原型加工，是指：采用丙烯酸树脂作为原材料制作模型，经消毒后可直接应用于临床，采用精度较高、适合制作复杂、清晰、体积不大的医学模型的液态光敏选择性固化法(SLA)加工_板。
本发明计算机生成_板的精度主要取决于三维立体模型的重建精度和快速原型加工精度。当CT数据层间距离为0.625～1.25mm时，三维重建模型的误差不大于0.4mm；SLA法快速原型加工层间隔取0.1mm时，加工精度为0.1mm。从拿到CT数据到_板模型的生成，一般所需工作时间为5～10小时，快速原型加工_板的时间为1.5小时，快速原型制作费用为￥250～300。而传统手工制作误差为石膏翻模误差、将_关系转移到_架的误差及按手术方案截骨等手工操作的误差，误差较大(-7.7～6.6mm)，制作周期为4～10天，制作成本一般为￥200。
本发明具有以下特点：该发明摒弃了传统的手工制作的繁琐过程，大大地缩短了手术准备时间，提高了制作精度和制作效率，可以准确地实现正颌外科手术过程中游离截骨块的精确定位，同时符合了计算机辅助手术的发展趋势。
附图说明
图1为患者颅颌面骨组织的三维立体模型，图1-a为正面观，图1-b为侧面观
图2为咬合小张口运动模拟轴
图3为下颌骨矢状劈开截骨并后缩5.5mm，图3-a为正面观，图3-b为侧面观
图4为在上下牙列间调入_板原坯制作中间_板，图4-a为正面观，图4-b为侧面观
图5为上颌骨Lefort I型截骨并前移3mm，图5-a为正面观，图5-b为侧面观
图6为在上下牙列间调入_板原坯制作终_板，图6-a为正面观，图6-b为侧面观
图7为_板模型，图7-a为正面观，图7-b为反面观
图8为_板模型的快速原型加工成品
具体实施方式
结合本发明方法的内容提供以下实施例：
图1所示为本实施例患者的颅颌面骨组织的三维立体模型，经术前的立体测量与分析并制定手术方案：对患者的下颌骨进行矢状劈开截骨并后缩，同时对上颌骨进行Lefort I型截骨并前移，使得患者恢复正常面型与咬合关系。为了将手术模拟的截骨在手术过程中准确的实现，需要制作双_板来保证下颌骨和上颌骨的准确固定位置，即在模拟移动下颌骨后，依据固定的上颌骨和游离的下颌骨来制作第一块_板——中间_板，下颌骨位置确定后再模拟移动上颌骨，并依据固定的下颌骨和游离的上颌骨来制作第二块_板——终_板，在术中用这两个_板来保证手术方案的正确实施。
本实施例中患者的下颌骨需后缩5.5mm并且上颌骨前移3mm才能使患者恢复正常面型和咬合关系。本发明的具体实现过程如下：
1.模拟颌面咬合小张口运动：本实施例中患者髁突铰链点间距P为110.6mm，髁突铰链点与下牙切点间距L为123.9mm，可以计算出下牙切点绕髁突铰链运动轴的旋转半径R为111.0mm(图2)。当切点绕髁突铰链轴旋转1°时，下牙切点离开初始位置1.93mm，满足_板制作需要使上下颌分开1-2mm的要求。
2.中间_板模型的生成：下颌骨矢状劈开截骨并后缩5.5mm后，如图3所示，在上下颌骨的牙列间调入_板原坯模型(宽16mm，厚2mm的条状薄片)，对上颌骨模型和_板原坯模型求减得到过渡_板模型，对下颌骨模型和过渡_板模型求减得到最终的_板模型，在该实施例中它是一个中间_板，如4所示。
3.终_板模型的生成：上颌骨Lefort I型截骨并前移3mm后，如图5所示，在上下颌骨的牙列间调入_板原坯模型，对下颌骨模型和_板原坯模型求减得到过渡_板模型，对上颌骨模型和过渡_板模型求减得到最终的_板模型，在该实施例中它是一个终_板，如图6所示。图7-a和图7-b分别为生成的_板模型的正面观和反面观。
4.快速原型加工：将中间_板模型和终_板模型通过快速原型技术加工成产品用于临床。本实施例中所用加工设备为SPS600型快速成型机，加工材料为丙烯酸树脂，层间隔为0.1mm，光斑为0.2mm，加工时间为1.5小时，加工精度为0.1mm，加工后的终_板模型如图8所示。

Claims (5)

1、一种计算机辅助生成定位_板的制作方法，其特征在于，在颌面三维立体模型模拟的基础上进行计算机辅助生成的，具体步骤如下：
(1)在颌面三维立体模型上模拟颌面咬合小张口运动，使患者模型的上下牙列分开1-2mm，为定位_板提供生成空间；
(2)_板模型的生成：首先设计一个定位_板的原坯模型，将这个_板原坯模型调入至小张口状态下的上下牙列之间，将其与上下颌模型进行布尔求减，从而模拟上下颌模型对_板的咬合过程，就得到具有上下两个_面的_板模型，这两个_面分别与上下牙弓_面相吻合；
(3)快速原型加工：具有两个_面的_板模型通过快速原型加工为_板。
2、根据权利要求1所述的计算机辅助生成定位_板的制作方法，其特征是，所述的颌面三维立体模型，是通过患者的断层扫描数据经三维重建后得到的，在重建的三维模型上根据患者的病态特征进行手术模拟，得到面型和功能恢复后的上下牙列模型关系。
3、根据权利要求1所述的计算机辅助生成定位_板的制作方法，其特征是，所述的模拟颌面咬合小张口运动，是在颌面三维立体模型上模拟下颌骨绕髁突铰链运动轴作旋转运动，使上下牙列分开1-2mm。
4、根据权利要求1所述的计算机辅助生成定位_板的制作方法，其特征是，所述的定位_板的原坯模型，是一个具有患者牙弓形状的条状薄片，宽13-18mm，厚1-2mm。
5、根据权利要求1所述的计算机辅助生成定位_板的制作方法，其特征是，所述的快速原型加工，具体为：具有两个_面的_板模型通过SLA法采用丙烯酸树脂作为原材料经快速原型加工为_板，消毒后备用。
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