RU2720167C1

RU2720167C1 - Method for visualizing an individual model of an implant for jaws bone defect replacement

Info

Publication number: RU2720167C1
Application number: RU2019133273A
Authority: RU
Inventors: Владимир Павлович Василюк; Галина Ивановна Штраубе; Виктор Алексеевич Четвертных; Рустам Абубакирович Файзрахманов; Елена Владимировна Долгова
Priority date: 2019-10-18
Filing date: 2019-10-18
Publication date: 2020-04-24

Abstract

FIELD: medicine.

SUBSTANCE: invention relates to medicine. A method for visualizing an individual model of an implant to replace bone jaw defects involves determining a defect area size with subsequent modeling of the implant and consists in creation of a computer model of the implant commensurate with the studied bone defect, the base of which is a face-centered cubic lattice of the crystal. In produced computer cellular model of implant supporting elements for orthopedic structures and elements for fixation are introduced, then produced computer model of cellular implant is placed into available jaw bone defect in 3D-dimensional image to confirm its anatomical shape and commensurability; then obtained model in STL format by prototyping is converted into cellular implant from titanium BT-5.

EFFECT: technical result consists in increasing the accuracy of modeling the shape and size of the replaced organ and preventing complications, including implant rejection.

1 cl, 3 dwg, 3 ex

Description

Изобретение относится к медицине, а именно к хирургической стоматологии и может быть использовано для визуализации индивидуализированных моделей имплантатов для последующей их установки в область костных дефектов, как на верхней, так и на нижней челюсти, возникающих в результате: удаления околокорневых кист, доброкачественных и злокачественных опухолей, остеомиелитических процессов, огнестрельных поражениях.The invention relates to medicine, namely to surgical dentistry and can be used to visualize individualized models of implants for their subsequent installation in the area of bone defects, both on the upper and lower jaw, resulting from the removal of pericarp cysts, benign and malignant tumors , osteomyelitis processes, gunshot lesions.

Известны способы изготовления имплантатов из титана по технологии электродугового метода литья по выполненным вручную моделям на литейных установках различных фирм: «F. Manfredi (Италия), Dentaurum» (Германия), «Morita» (Япония) и др.Known methods for the manufacture of implants from titanium according to the technology of the electric arc method of casting by hand-made models on foundries of various companies: "F. Manfredi (Italy), Dentaurum "(Germany)," Morita "(Japan), etc.

Прототипом являются модели из гипса, воска. После их изготовления проводят отливку металлического изделия, а затем - трудоемкую его обработку (С.Г. Конюхова «Экспериментально-клиническое исследование эффективности титановых конструкций при замещении дефектов твердых тканей зубов и зубных рядов»: дис… док. мед. наук. - Пермь, 2004.- С. 31-34).The prototype is models of gypsum, wax. After their manufacture, a metal product is cast, and then its time-consuming processing is carried out (S. G. Konyukhova “Experimental and clinical study of the effectiveness of titanium structures in replacing defects in hard tissues of teeth and dentitions”: dis ... Dr. med. Sciences - Perm, 2004.- S. 31-34).

Из углеродного материала «Углекон-М», состоящего из углеродного волокна и пироуглерода, какое-либо моделирование отсутствует, а изготовление имплантатов проводится непосредственно во время операции (Г.И. Штраубе. «Применение имплантатов из углерода в челюстно-лицевой хирургии»: дис… док. мед. наук. - Пермь, 2001. - С. 280).From the carbon material "Uglekon-M", consisting of carbon fiber and pyrocarbon, there is no modeling, and the manufacture of implants is carried out directly during the operation (GI Straube. "The use of carbon implants in maxillofacial surgery": dis ... doctor of medical sciences. - Perm, 2001. - S. 280).

Недостатки: трудоемкость технологического процесса, требующего дополнительной обработки и подгонки имплантата во время операции, невозможность создания ячеистых структур; окрашивание мягких тканей в области имплантата, прорезывание имплантатом тканей, в частности слизистой оболочки полости рта, отторжение имплантата.Disadvantages: the complexity of the technological process, requiring additional processing and fitting of the implant during surgery, the inability to create cellular structures; staining of soft tissues in the area of the implant, penetration by the implant of tissues, in particular the oral mucosa, rejection of the implant.

Технический результат: точное моделирование формы и размеров заменяемого органа, предупреждение осложнений, в том числе отторжения имплантата, так как предлагаемый имплантационный материал обладает высокими интеграционными свойствами, оценка ошибок, осложнений и своевременное их устранение.EFFECT: exact modeling of the shape and size of the replaced organ, prevention of complications, including implant rejection, since the proposed implantation material has high integration properties, error assessment, complications and their timely elimination.

Указанный результат достигается за счет применения индивидуально разработанной программы компьютерного моделирования различных видов имплантатов, с помощью которой создают компьютерную модель имплантата, соизмеримую с изучаемым костным дефектом, основу которой составляет гранецентрированная кубическая решетка кристалла; в полученную компьютерную ячеистую модель имплантата вводят опорный элемент под ортопедические конструкции и элементы для фиксации, затем произведенную модель ячеистого имплантата помещают в имеющийся дефект кости челюсти в 3D - мерном изображении для подтверждения ее анатомической формы и соизмеримости; далее полученную компьютерную модель в формате STL методом прототипирования преобразуют в ячеистый имплантат из титана ВТ-5.This result is achieved through the use of an individually designed computer simulation program for various types of implants, with the help of which a computer model of the implant is created, which is comparable with the studied bone defect, the basis of which is a face-centered cubic crystal lattice; a support element for orthopedic constructions and fixation elements is inserted into the obtained cellular cellular model of the implant, then the produced model of the cellular implant is placed into an existing jaw bone defect in a 3D image to confirm its anatomical shape and commensurability; Further, the obtained computer model in STL format is converted by prototyping into a cellular implant made of VT-5 titanium.

Устройство изображено на чертеже, где на фиг. 1. показан общий вид компьютерной модели имплантата; на фиг. 2 изображена компьютерная томограмма челюсти, пораженная опухолью, фиг. 3 - точная компьютерная модель ячеистого имплантата, помещенная в дефект нижней челюсти.The device is shown in the drawing, where in FIG. 1. shows a General view of a computer model of the implant; in FIG. 2 shows a CT scan of the jaw affected by a tumor; FIG. 3 is an accurate computer model of a cellular implant placed in a defect in the lower jaw.

Компьютерная модель имплантата представляет собой ячеистую структуру 1, повторяющая объем послеоперационного дефекта и анатомическую форму нижней челюсти в области дефекта, образованная гранецентрированной кубической решеткой кристалла, в которую внедрены опорный элемент под будущие протезы 2 и элементы, предназначенные для фиксации 3.The computer model of the implant is a cellular structure 1 that repeats the volume of the postoperative defect and the anatomical shape of the lower jaw in the defect area, formed by a face-centered cubic crystal lattice, into which the supporting element for future prostheses 2 and the elements intended for fixation 3 are embedded.

Способ осуществляется следующим образом: после компьютерно-томографического обследования дефекта челюстей в режиме высокого разрешения определяют анатомическую форму, размеры челюсти и костного дефекта, также плотность костных структур, с помощью разработанной программы формируют компьютерную модель, отступя от края дефекта 1-2 мм, при удалении доброкачественной опухоли - 5 мм и более, редактируя ее с изучаемым костным дефектом, учитывая линии нагрузки и направление концевого дефекта. Основу модели имплантата составляет гранецентрированная кубическая решетка кристалла с диаметром ячеек от 250 мкм до 5 мм, выбор диаметра которых зависит от конструкции имплантата, вида и формы костного дефекта. Далее в полученную ячеистую модель вводят опорные элементы под будущие ортопедические конструкции и элементы для фиксации. Произведенную модель ячеистого имплантата помещают в имеющийся дефект кости челюсти для подтверждения ее анатомической формы и соизмерности. В последующем, полученную модель в формате STL методом прототипирования преобразуют в ячеистый имплантат из титана ВТ-5 - конструкцию для замещения дефекта кости.The method is as follows: after computed tomography examination of the jaw defect in high resolution mode, determine the anatomical shape, the size of the jaw and bone defect, as well as the density of bone structures, using the developed program form a computer model, departing from the edge of the defect 1-2 mm, when removing a benign tumor - 5 mm or more, editing it with the studied bone defect, taking into account the load lines and the direction of the end defect. The implant model is based on a face-centered cubic crystal lattice with a cell diameter of 250 μm to 5 mm, the choice of diameter of which depends on the implant design, type and shape of the bone defect. Then, supporting elements for future orthopedic structures and elements for fixation are introduced into the obtained cellular model. The produced model of a cellular implant is placed in an existing jaw bone defect to confirm its anatomical shape and proportionality. Subsequently, the obtained model in STL format is converted by prototyping into a VT-5 titanium cellular implant - a structure for replacing a bone defect.

Способ позволяет создавать компьютерную модель имплантата с последующим замещением дефектов кости челюстей ячеистым имплантатом, изготовленным методом прототипирования, кроме того, повышает точность, индивидуализированность и качество создаваемых изделий, сокращает время их изготовления, дает возможность использовать материалы повышающие остеогенез.The method allows you to create a computer model of the implant with the subsequent replacement of bone defects of the jaw with a cellular implant made by the prototyping method, in addition, it increases the accuracy, individualization and quality of the created products, reduces the time of their manufacture, makes it possible to use materials that increase osteogenesis.

Пример №1. Пациентка К., 45 лет.Диагноз: доброкачественная опухоль нижней челюсти слева. Больной проведено компьютерное исследование нижней челюсти в 3D - мерном изображении (фиг. 2). Далее произвели триангулярную модель нижней челюсти, сформировали компьютерную модель костного дефекта в области опухоли с захватом по краю дефекта 5 мм здоровой костной ткани (фиг. 3). С помощью разработанной программы подвергли редактированию модель будущего имплантата, введя опорные элементы и элементы фиксации, с ячейками в 1 мм, соизмеримого с моделью костного дефекта. Полученную модель методом прототипирования перевели в имплантат из титана ВТ-5.Example No. 1. Patient K., 45 years old. Diagnosis: benign tumor of the lower jaw on the left. The patient conducted a computer study of the lower jaw in a 3D - dimensional image (Fig. 2). Next, a triangular model of the lower jaw was produced, a computer model of the bone defect in the tumor area was formed with the capture of 5 mm healthy bone tissue along the edge of the defect (Fig. 3). Using the developed program, the model of the future implant was edited by introducing support and fixation elements, with 1 mm cells, comparable with the model of bone defect. The resulting model was transferred by prototyping to an VT-5 titanium implant.

Пример №2. Больная С., 32 г. Диагноз: околокорневая киста верхней челюсти, оттесняющая дно гайморовой пазухи (размер - 3×2 см), зубы в области кисты отсутствуют.Example No. 2. Patient S., 32 g. Diagnosis: near-root cyst of the upper jaw, pushing out the maxillary sinus bottom (size - 3 × 2 cm), teeth in the cyst area are absent.

Больной проведено компьютерное исследование верхней челюсти в 3D - мерном изображении. Далее произвели триангулярную модель верхней челюсти, сформировали компьютерную модель костного дефекта в области кисты с захватом по краю дефекта 1 мм здоровой костной ткани. С помощью разработанной программы подвергли редактированию модель будущего имплантата, введя опорные элементы и элементы фиксации, с ячейками в 5 мм, соизмеримого с моделью костного дефекта. Полученную модель методом прототипирования перевели в имплантат из титана ВТ-5.The patient conducted a computer study of the upper jaw in a 3D - dimensional image. Then they made a triangular model of the upper jaw, formed a computer model of a bone defect in the cyst with the capture of 1 mm of healthy bone tissue along the edge of the defect. Using the developed program, the model of the future implant was edited by introducing support and fixation elements with cells of 5 mm commensurate with the model of bone defect. The resulting model was transferred by prototyping to an VT-5 titanium implant.

Пример №3. Больная А., 53 г. Диагноз: остеобластокластома нижней челюсти (размер - 3×5 см).Example No. 3. Patient A., 53 g. Diagnosis: osteoblastoclastoma of the lower jaw (size - 3 × 5 cm).

Больной проведено компьютерное исследование верхней челюсти в 3D - мерном изображении. Далее произвели триангулярную модель верхней челюсти, сформировали компьютерную модель костного дефекта в области кисты с захватом по краю дефекта 5 мм здоровой костной ткани. С помощью разработанной программы подвергли редактированию модель будущего имплантата, введя опорные элементы и элементы фиксации, с ячейками в 850 мкм, соизмеримого с моделью костного дефекта. Полученную модель методом прототипирования перевели в имплантат из титана ВТ-5.The patient conducted a computer study of the upper jaw in a 3D - dimensional image. Then they made a triangular model of the upper jaw, formed a computer model of a bone defect in the cyst with the capture of 5 mm of healthy bone tissue along the edge of the defect. Using the developed program, the model of the future implant was edited by introducing support and fixation elements with cells of 850 μm, comparable with the model of bone defect. The resulting model was transferred by prototyping to an VT-5 titanium implant.

Claims

A method for visualizing an individualized implant model for replacing bone defects in the jaw, including determining the size of the defect zone with subsequent modeling of the implant, characterized in that they create a computer model of the implant commensurate with the studied bone defect, the basis of which is a face-centered cubic crystal lattice; supporting elements for orthopedic constructions and fixation elements are inserted into the obtained cellular cellular model of the implant, then the produced computerized model of the cellular implant is placed into an existing jaw bone defect in a 3D image to confirm its anatomical shape and proportionality; Further, the resulting model in STL format is converted by prototyping into a cellular implant made of VT-5 titanium.