TW201725012A - 具有頭部掃描用基準標記之咬合牙托及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於具有頭部掃描定位用基準標記之咬合牙托及其使用方法。使一病患將該咬合牙托咬在其牙齒之間，以接受X光、CT或MRI對其頭部及該等基準標記之掃描，之後掃描影像輸入至電腦以將該掃描對位於該基準標記。儀器光學標記設置於一牙科儀器上，由攝影機觀察其移動，且觀察結果係輸入至該電腦以將該病患光學標記對位於該病患。以該牙科儀器尖端碰觸該等基準標記之一，使該尖端之位置與該基準標記相同。電腦接著將該掃描對位於該儀器及該病患。之後將咬合牙托自口中取出，以便牙醫接近處理牙齒。該攝影機跟隨該儀器光學標記對該病患光學標記之移動，以於該掃描影像上建立該儀器及尖端之顯示影像。

Description

具有頭部掃描用基準標記之咬合牙托及其使用方法
本發明主要關於頭部掃描程序，且更詳而言之係關於一種具有頭部掃描對位用基準標記之咬合牙托及其於頭部外科手術中用以導引儀器之方法。
此技藝中習知之外科手術導引系統係使用電腦及監視器將外科手術儀器之位置對位於病患。R.Ewers等人所著「電腦輔助導引技術基礎研究與十二年臨床經驗：現況探研」一文敘及一牙科專利之操作設置，其係使用紅外線攝影機對附加於外科手術儀器及病患頭部追之蹤感應器進行監控。在CT掃描前將基準標記放置於病患身上。追蹤系統拾取病患及外科手術儀器之位置，並將之轉存至電腦以利對位。
圖1顯示用於牙科植入手術之前案模板200。參考陶瓷珠202位於設定植入物位置之上方。真空成型模板將陶瓷珠固定於定位以利掃描。圖2顯示另一前案真空成形模板204，其具有代表建議植入物位置之梢件206，設置於所需位置。之後進行X光或CT掃描，結果用於參照骨量及 黏膜厚度進行規劃。如此可以確定植入物實際位置、直徑及長度。而後將模板取出，進行實際口腔手術。但使用上述固定器具無法提供即時檢視及規劃功能。
頭部對位掃描系統及掃瞄畫面上之即時儀器顯示對於口腔外科醫師及其他外科醫師應有所助益。
本發明係關於一種具有基準標記之咬合牙托，用於病患之頭部對位掃描，以及此一咬合牙托之使用方法。咬合牙托係位於病患牙齒之間，使內側牙周脊位於牙齒內側，外側牙周脊位於牙齒外側。外側齒脊之基準標記固定座外側。可定型化合物放入該咬合牙托中。病患咬入可定型化合物以製作牙齒壓印。而後取出咬合牙托，讓可定型化合物定型。接著將具有永久壓印之咬合牙托重新置入牙齒之間，並對病患頭部進行X光、CT或MRI掃描。基準標記出現於掃描影像上，以利於資料處理裝置上記錄掃描之定位，並顯示出來。用於進行程序之儀器具有一作業尖端及一儀器光學或磁性標記。一空間追蹤裝置，如光學攝影機、紅外線攝影機或磁性感應器，偵測儀器光學或磁性標記，並將資料發送至資料處理裝置以將作業尖端之關係對位至儀器上之標記。病患光學或磁性標記及病患標記係安裝於病患頭部遠離下頜之處。當儀器之作業尖端碰觸咬合牙托上之一枚基準標記時，空間追蹤器觀察儀器標記及病患標記，並將資料傳輸至資料處理裝置。資料處理裝置基於作業尖端及儀器於新位置之目前位置計算重疊於頭部掃描影上之作業尖端目前位置計算，以供頭部或口腔外科醫師進行監控。
於一實施例中，病患標記係附加於病患頭部頂端，且取下咬合牙托以供進行上頜作業。病患可張開其下頜，由口腔外科醫師移動儀器之作業尖端，進行上頜作業。空間追蹤器持續觀察儀器標記及病患標記之位置，並將之提交資料處理裝置。資料處理裝置利用此一資料呈現儀器影像，使操作端重疊於病患頭部之掃描影像。
於另一實施例中，病患標記係附加於病患下頜，以利進行下頜程序。令病患於咬合牙托壓印後，將咬合牙托留置於下頜，並使下頜張開以接受X光、CT或MRI掃描。而後取下咬合牙托，進行下頜作業。
於又一實施例中，病患標記係附加於病患頭部側邊，以利進行頭部程序。令病患咬合牙托並進行頭部X光、CT或MRI掃描後，即取出咬合牙托，進行頭部程序。此時病患可打開下頜，供儀器放入口中或供麻醉器械進入口鼻。
上述及其他實施例將藉由以下詳細敘述參照附圖，透過對於範例咬合對位裝置及其使用方法之原則解說加以陳明。
200‧‧‧模板
202‧‧‧陶瓷珠
204‧‧‧模板
206‧‧‧梢件
10‧‧‧咬合牙托
12‧‧‧底板
14‧‧‧可定型化合物
20‧‧‧把手
22‧‧‧基準標記固定座
24‧‧‧基準標記固定座
26‧‧‧基準標記固定座
28‧‧‧基準標記固定座
32‧‧‧基準標記
34‧‧‧基準標記
36‧‧‧基準標記
38‧‧‧基準標記
36‧‧‧基準標記
38‧‧‧牙齒
40‧‧‧孔
44‧‧‧縱長軸
46‧‧‧病患
48‧‧‧牙齒
52‧‧‧掃描影像
54‧‧‧骨骼
56‧‧‧牙科儀器
58‧‧‧作業尖端
62‧‧‧儀器光學標記
64‧‧‧儀器光學標記
66‧‧‧儀器光學標記
68‧‧‧空間追蹤裝置
70‧‧‧資料處理裝置
72‧‧‧病患光學標記
74‧‧‧病患光學標記
76‧‧‧病患光學標記
78‧‧‧頭部
80‧‧‧下頜
82‧‧‧上頜
86‧‧‧操作影像
88‧‧‧儀器
92‧‧‧醫療儀器光學標記
94‧‧‧醫療儀器光學標記
96‧‧‧醫療儀器光學標記
98‧‧‧作業尖端
100‧‧‧磁性牙科儀器
102‧‧‧磁性儀器標記
104‧‧‧磁性儀器標記
106‧‧‧磁性儀器標記
112‧‧‧磁性感應器
114‧‧‧磁性感應器
116‧‧‧磁性感應器
D‧‧‧直徑
圖1為前案之下頜掃描用參考陶瓷珠固定模板之立體圖；圖2為前案之下頜掃描用參考梢件固定模板之立體圖；圖3繪示咬合牙托，其於外牙周外側之基準標記固定座中設有基準標記且內部設有可定型化合物；圖4為穿越其中一枚基準標記固定座之剖視圖；圖5之立體圖顯示病患咬住咬合牙托將其齒型壓印於可定 型化合物；圖6顯示牙齒壓印；圖7為頭部之CT或MRI掃描影像，其中咬合牙托咬於齒間，顯示基準標記；圖8顯示具有作業尖端及儀器標記之儀器，其受空間追蹤裝置觀察，空間追蹤裝置觀察並將觀察資料送交資料處理裝置；圖9顯示經資料處理裝置分析後之儀器影像；圖10顯示病患標記附加於病患頭部，儀器作業尖端正觸碰一基準標記，空間追蹤器觀察儀器光學標記及病患光學標記，並且將資料傳輸至資料處理裝置；圖11顯示頭部掃描影像上之儀器影像，其中作業尖端正碰觸一基準標記；圖12顯示儀器離開咬合牙托且將咬合牙托自病患口中取出；圖13顯示咬合牙托已經取出，空間追蹤裝置於作業尖端移回上頜後觀察儀器光學標記及病患光學標記，並將資料送交資料處理裝置；圖14顯示儀器重疊於下頜之掃描影像上；圖15顯示病患光學標記附加於病患下頜，儀器之作業尖端碰觸一基準標記，空間追蹤裝置觀察儀器光學標記及病患光學標記，並將資料傳輸至資料處理裝置；圖16顯示咬合牙托已經取出，空間追蹤裝置在作業尖端移回下頜後觀察儀器光學標記及病患光學標記，並將資料送交資料處理裝置；圖17顯示病患光學標記附加於病患頭部側邊，儀器之作業尖 端碰觸一基準標記，空間追蹤裝置觀察儀器光學標記及病患光學標記，並將資料傳輸至資料處理裝置；圖18顯示咬合牙托已經取出，空間追蹤裝置在作業尖端移至頭頂後觀察儀器光學標記及病患光學標記，以於頭部執行程序，並將資料送交資料處理裝置；以及圖19顯示磁性儀器標記安裝於接近儀器操作端之處，且磁性感應器安裝於病患身上。
首先請參照圖3，依據本發明，標號為10之咬合牙托係用於頭部X光、CT或MRI掃描。一實質呈平面之底板12可定位於病患咬合之上下齒列之間。所述底板通常為尼龍網板，用以固定一可定型化合物14，例如褐藻膠或乙烯基聚矽氧烷。使用時矽將可定型化合物添加尼龍網板於兩側，而後再將牙托置入病患口中。內側牙周脊16連接於底板，可貼合於病患之上、下齒列內側。把手20便於將咬合牙托置入或取出病患口中。基準標記固定座22、24、26及28位於外側牙周脊之外側。基準標記32、34、36及38則位於內側。各固定座設有一實質呈圓筒狀之孔40，其縱長軸44概與平面底板12垂直。圖4為沿圖3中4-4線所繪製之剖視圖，顯示以陶瓷球實現之基準標記36定位於圓筒狀孔40之內。選擇以陶瓷球做為基準標記之原因在於其具有實質上與骨骼相同之密度，因此能夠顯示於頭部骨骼結構之掃描影像中。孔洞之較佳直徑D實質上即是鑽頭桿之直徑。當鑽頭桿插入孔洞中抵緊於陶瓷球上時，其係垂直於咬合牙托底板及閉合牙齒之平面，且可 用於定位作業尖端以便進行頭部掃描。
或者，亦可使用任何在密度上與骨骼相同之材料製作基準標記。且基準標記並不必須為球形，只要能夠確定其形狀中心即可。基準標記亦可以嵌入或膠黏之方式連附於咬合牙托，而不使用固定座。亦可使用上片或下片咬合牙托取代整付牙托。而後僅將可定型化合物14使用於將要施行程序之一側。
圖5為病患46咬住咬合牙托10之立體圖，其牙齒38在可定型化合物14上產生壓印。
圖6顯示牙齒於可定型化合物14上形成之壓印。之後使可定型化合物14硬化。接著再將咬合牙托10置入病患牙齒之間，隨後進行X光、CT或MRI掃描。亦可先將基準標記放入與先前相同位置後再將咬合牙托重新置入牙齒之間。而後可再次進行掃描，以便與第一次掃描對照，檢驗程序結果。
圖7為頭部X光、CT或MRI掃描影像52，其中咬合牙托位於病患牙齒48之間，顯示基準標記32、34、36及38。途中並未顯示咬合牙托，因其密度遠低於病患骨骼54及牙齒48之密度。基準標記能夠顯示是因為其所使用之陶瓷材質大致上與病患骨骼及牙齒之密度相同。掃描影像上將基準標記拉開以利識別。
圖8顯示標準牙科儀器56，其具有作業尖端58及儀器光學標記62、64及66。利用如光學或紅外線攝影機等空間追蹤裝置68觀察儀器，包括作業尖端和儀器光學標記以及儀器之整體輪廓。而後光學或紅外線觀察之結果發送至資料處理裝置70，例如電腦。
圖9顯示資料處理裝置分析儀器56後建立之儀器影像，包括作業尖端58對位於儀器光學標記62、64及66。之後可將影像重疊於頭部掃描影像。
圖10顯示病患標記72、74及76附加於病患46頭部78頂端遠離下頜80之處，以避免造成手術過程中的干擾。病患標記為後續步驟中病患位置之參考儀器56作業尖端58碰觸一基準標記固定座24中之基準標記34。空間追蹤裝置68於此位置觀察儀器光學標記62、64及66以及病患光學標記72、74、76，並將資料傳輸至資料處理裝置70。此時，基準標記34與儀器56作業尖端58之關係為相同。接著由資料處理裝置運算，儀器亦可接觸咬合牙托上之其他基準標記。空間追蹤裝置而後觀察作業尖端、儀器光學標記以及其他位置之病患光學標記，並將資料傳送至資料處理裝置70。
圖11為頭部掃描影像52，其中當作業尖端碰觸咬合牙托中之基準標記34時，儀器56作業尖端58重疊於掃描影像上。
圖12顯示儀器56離開咬合牙托，並將咬合牙托移開病患46下頜80。
圖13顯示牙科儀器56作業尖端58在咬合牙托取出後移至上頜82。空間追蹤裝置68觀察儀器光學標記62、64及66以及病患光學標記72、74及76，並將資料送交資料處理裝置70。
圖14顯示以如圖13所示安排之資料處理裝置彙編而成之操作影像86。儀器56及作業尖端58重疊於先前儲存之掃描影像52上。作業尖端58毗鄰上頜82。當口腔外科醫師移動作業尖端58時，空間追蹤裝置即時追蹤程序，其觀察儀器光學標記(圖13)並將結果出示於操作影像86，以便口 腔外科醫師查看作業尖端48目前相對於上頜骨骼44之確實作業。
圖15類似圖13，但顯示口腔外科醫師係於頭部78之下頜86而非上頜82執行程序。因為要於下頜執行程序，下頜必須張開，且病患光學標記72、74及76係裝設於下頜。於圖15所示位置前，病患46已經以圖5所示方式咬住咬合牙托10，而後大開下頜至圖15所示位置，使咬合牙托保留於下排牙齒上，然後以此位置進行掃描，就會出現類似圖7之掃描影像，但下頜是張開的。空間追蹤裝置68觀察在此位置之儀器光學標記62、64及66以及病患光學標記72、74及76，並將資料送交資料處理裝置70。數據處理裝置彙編而成操作影像，如圖14中之操作影像84，但下頜是張開的。作業尖端58連接一個或數個位於咬合牙托10內的基準標記，將病人的掃描影像輸入處理裝置中，跟前述應用於上頜程序的相同方法。
圖16顯示取出咬合牙托後，牙科儀器56之作業尖端58移至下頜86。空間追蹤裝置68觀察儀器光學標記62、64及66以及病患光學標記72、74及76，並將資料提交資料處理裝置70。資料處理裝置建立類似於圖14操作影像84之下頜操作影像。因此操刀之外科醫師可在操作程序進行中即時監控其在下頜操作之程序。
圖17顯示病患光學標記72、74及76附加於頭部78側邊以利執行頭部程序。頭部78掃描影像52已按照先前圖3至圖7之敘述製作7。空間追蹤裝置68如上述觀察程序，如開顱器之醫療儀器88以醫療儀器光學標記92、94及96碰觸咬合牙托10中之基準標記32。空間追蹤裝置觀察病患光學標記72、74及76以及儀器光學標記92、94及96之碰觸移動及位置，並將資料發送至資料處理裝置70。
圖18顯示咬合牙托已經取出。此時病患可打開下頜，供儀器放入口中或供麻醉器械進入口鼻。醫療儀器88移動至頭部頂端，以利執行頭部程序。典型之用法為製作顱骨鑽孔，以供插入腦室外引流系統。必須確切定位以免傷及腦部。在頭部導引儀器88之程序與在下頜導引儀器之程序相同。空間追蹤裝置68觀察儀器光學標記92、94及96及病患光學標記72、74及76，並將資料發送至資料處理裝置。資料處理裝置建立醫療儀器88影像，重疊於頭部掃描影像上，方式如上文參照圖14時所述。而後外科醫師能夠在顯示器上即時監控程序之進行。
圖19顯示將光學標記改為磁性標記。磁性儀器標記102、104及106裝設於磁性牙科儀器100之作業尖端98，且磁性感應器112、114及116裝設於病患46身上靠近程序所欲執行之處。磁性標記之功能與先前實施例中之光學標記相同。經使用咬合牙托產生X光、CT或MRI掃描影像後，將磁性感應器附加於病患身上靠近程序所欲執行之處，並使用儀器100之作業尖端98碰觸咬合牙托上之基準標記，如上文參照圖13及14所述，將掃描影像、儀器與病患彼此對位。之後將咬合牙托取出，利用磁性儀器標記102、104及106與磁性感應器112、114及116彼此之關係繼續進行程序，並提供資料至資料處理裝置。而後資料處理裝置建立儀器100影像，重疊於掃描影像上，如圖14所示所述。
在此所述以咬合牙托為定位裝置之實施例及其使用方法僅為例示性質，然諸多能夠輕易思及之修改、結合、變化及重新安排而可達成等效之結果者，亦應屬於所附申請專利範圍之範疇。此外，上文所述定位裝置及方法之任何部分不應解讀為將本發明限制於特定實施例或實施例 之組合。本發明之範圍係由所附申請專利範圍加以定義。
10‧‧‧咬合牙托
12‧‧‧底板
14‧‧‧可定型化合物
16‧‧‧內側牙周脊
20‧‧‧把手
22、24、26及28‧‧‧基準標記固定座
32、34、36及38‧‧‧基準標記
40‧‧‧呈圓筒狀之孔
44‧‧‧縱長軸
12‧‧‧平面底板

Claims (9)

  1. 一種咬合牙托，其係用於病患頭部之X光、CT及MRI掃描，且包含：一底板，當受該病患咬住時可定位於病患之牙齒間；一內側牙周脊，連接於該底板而可貼合該病患牙齒內側；一外側牙周脊，連接於該底板而可貼合該病患牙齒內側；以及至少三枚基準標記，位於該外側牙周脊之外側。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之咬合牙托，其係進一步包括：至少三枚基準標記固定座位於該外側牙周脊之外側，各該固定座之內側設有一枚基準標記。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之咬合牙托，其中各該至少三枚基準標記係為一陶瓷球。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之咬合牙托，其中該底板係實質呈平面狀，各該固定座具有一圓筒狀孔，該圓筒狀孔可容納鑽頭桿，該圓筒狀孔之縱長軸垂直於該底板，且該陶瓷球係位於該圓筒狀孔內，藉此當一鑽頭桿插入該圓筒狀孔以抵頂該陶瓷球時，該鑽頭桿係垂直於該咬合牙托底板及該閉合牙齒之平面，俾便定位一儀器之作業尖端以利進行該病患之頭部掃描。
  5. 一種方法，用以將一儀器尖端重疊顯示於一病患之頭部掃描影像上，其係包含：提供一咬合牙托，其具當受該病患咬住時可定位於病患牙齒間之底板、一連接於該底板而可貼合該病患牙齒外側之內側牙周脊、一連接於該底板而可貼合該病患牙齒外側之外側牙周脊，以及至少三枚位於該外側牙周脊外側之基準標記；提供一可定型化合物至該咬合牙托，使其位於該內側與外側牙周脊之間；將該咬合牙托置入該病患之牙齒間；使該病患將該咬合牙托咬住於牙齒之間，於該可定型化合物上製作牙齒之壓印；將該咬合牙托自牙齒之間取出；令該可定型化合物定型，俾便該牙齒壓印成為永久壓印；將具有該牙齒永久壓印之咬合牙托置入該病患牙齒之間；使該病患將該咬合牙托咬在牙齒之間並咬入該永久壓印中；提供一掃描器、一資料處理裝置以及一顯示器；以該掃描器掃描該病患之頭部、該咬合牙托以及該至少三枚基準標記，並將資料輸入至該資料處理裝置；令該資料處理裝置使用來自該掃描器之資料於該顯示器上建立具有該至少三枚基準標記之該病患頭部影像； 觀察該影像並於該影像上標記該至少三枚基準標記之位置；提供一空間追蹤器，用以將資料輸入至該資料處理裝置；提供一儀器，其具有一作業尖端及至少枚三儀器光學標記；使用該空間追蹤器觀察該作業尖端及該至少三枚儀器光學標記，並將資料輸入至該資料處理裝置；使該資料處理裝置對位該作業尖與該至少三枚儀器光學標記間之關係，並於該顯示器中建立該儀器之影像；提供至少三枚病患光學標記；將該至少三病患光學標記附加於該病患之頭部遠離該病患牙齒之處；用該儀器之作業尖端碰觸該咬合牙托上至少三枚基準標記中之至少一者；使用該空間追蹤裝置觀察該作業尖端對至少三枚病患光學標記之至少一次碰觸，並將資料輸入至該資料處理裝置；令該資料處理裝置利用該至少一次碰觸之資料，於該病患標記之影像上將該掃描之關係對位於該儀器；在該顯示器中之該病患頭部影像上顯示該作業尖端及儀器之影像；將該咬合牙托自該病患口中取出；移動該儀器；使用該空間追蹤裝置觀察該至少三枚儀器光學標記及該至少三枚病患 光學標記，並將資料輸入該資料處理裝置；以及令該資料處理裝置運算該基於該至少三枚儀器光學標記目前位置之該作業尖端目前位置與該至少三枚病患光學標記之關係，並在該顯示器中將該作業尖端及儀器之影像顯示於該病患頭部掃描影像上。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之顯示儀器尖端方法，其係進一步包含：用該儀器之作業尖端碰觸該咬合牙托之至少三枚基準標記；使用該空間追蹤裝置觀察該作業尖端對該至少三枚基準標記之至少三次碰觸且同時於該至少三枚儀器光學標記以及該至少三枚病患光學標記，將資料輸入至該資料處理裝置；令該資料處理裝置使用該至少三次碰觸之資料將該掃描之關係對位於該等儀器標記及該等病患標記；以及在該顯示器中將該作業尖端及儀器之影像顯示於該病患頭部之影像上。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之顯示儀器尖端方法，其係進一步包含：上述將該至少三枚病患光學標記附加於該病患頭部遠離病患牙齒之處之步驟進一步包括將該至少三病患光學標記附加於該病患之頭部； 於上述自該病患口中取出該咬合牙托之步驟後，令該病患使其下頜自其上頜下移；貼抵該病患之上頜移動該儀器作業尖端；監控該顯示器中該頭部該掃描影像上該作業尖端影像之作業尖端位置；以及，依據該顯示器中頭部掃描影像及作業尖端影像所提供之資訊，沿該上頜調整該儀器作業尖端。
  8. 如申請專利範圍第5項所述之顯示儀器尖端方法，其係進一步包含：上述將該至少三枚病患光學標記附加於該病患頭部遠離病患牙齒之處之步驟進一步包括將該至少三枚病患光學標記附加於該病患之下頜；於上述自該病患口中取出該咬合牙托之步驟後，令該病患使其下頜自其上頜下移；貼抵該病患之下頜移動該儀器作業尖端；監控該顯示器中該頭部掃描影像上之該作業尖端影像之該作業尖端之位置；以及依據該顯示器中頭部掃描影像及作業尖端影像所提供之資訊，沿該下頜調整該儀器作業尖端。
  9. 如申請專利範圍第5項所述之顯示儀器尖端方法，其係進一步包含：上述將該至少三枚病患光學標記附加於該病患頭部遠離病患牙齒之處之步驟進一步包括將該至少三枚病患光學標記附加於該病患頭部；於上述自該病患口中取出該咬合牙托之步驟後，貼抵該頭部移動該儀器作業尖端；監控該顯示器中該頭部掃描影像上之該作業尖端影像之該作業尖端之位置；以及依據該顯示器上該頭部掃描影像及該作業尖端影像所提供之資訊，沿該頭部調整該儀器作業尖端。
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