TWI792060B - 骨釘施打導板生成方法及利用其方法製作之骨釘施打導板 - Google Patents

Abstract

本發明為一種骨釘施打導板生成方法及利用其方法製作之骨釘施打導板，骨釘施打導板的生成透過擷取三維的口腔透視模型影像及三維的口腔表面模型影像，並將其二模型疊合以產生混合口腔模型，令口腔透視模型影像的顎骨影像及牙影像顯示在混合口腔模型上，以對應在混合口腔模型上產生一骨釘標記。最後在混合口腔模型的牙齒及牙齦表面及骨釘標記表面生成一均勻厚度的導板模型，以根據導板模型對應輸出製成骨釘施打導板。本發明生成的骨釘施打導板，能根據骨釘標記的角度生成骨釘施打孔件，可有效限制骨釘施打的位置及角度，提升施打骨釘的精準度。

Description

骨釘施打導板生成方法及利用其方法製作之骨釘施打導板

本發明係有關一種牙科輔助用具，特別是指一種骨釘施打導板生成方法及利用其方法製作之骨釘施打導板。

為改善患者牙齒排列不整齊及上下齒列咬合不正等問題，一般治療的方式多半會採用配戴牙齒矯正器，也就是俗稱的牙套，來對牙齒進行矯正。

在牙齒矯正的治療中，牙科醫生為了達到最佳治療效果，常常會使用施打骨釘在臼齒上方的牙齦的方式，搭配控制牙齒的移動。詳細來說，患者在矯正時，牙科醫師通常會藉由拔除最靠近前齒的第一顆臼齒來產生空間，令突出的前牙可往缺牙的空間移動，使前牙能內縮平整。

但若僅單純使用鋼線束緊在齒列上，其作用力除了移動前牙之外，後方的臼齒也會在前牙的反作用力下往缺牙的空間移動，使得矯正的效果大打折扣。為克服這個問題，牙科醫師會選擇在後方臼齒的牙齦上施打骨釘，以承受矯治牙齒移動所造成的反作用力，令後方臼齒不會向前移動而占用到前牙內收的空間，故施打骨釘成了一種矯正中常用的輔助方式。

然而牙科醫師在施打骨釘之前，患者必需先拍攝X光照片，以確定牙根的位置及鼻竇腔的位置等，牙科醫師才能判斷骨釘施打的位置及角度。但在實際施作時，牙科醫師並無法看到牙齦內部的牙根及鼻竇腔的位置，因此在施打骨釘時，仍須倚靠牙科醫師自行的經驗判斷施打，但若角度或位置稍有偏差，骨釘很有可能刺入鼻竇腔內，造成患者生命危險。

有鑑於此，本發明遂針對上述習知技術之缺失，提出一種骨釘施打導板生成方法及利用其方法製作之骨釘施打導板，以輔助確定骨釘施打的深度、位置及角度，以有效克服上述施打骨釘時角度偏差之該等問題。

本發明之主要目的在提供一種骨釘施打導板生成方法及利用其方法製作之骨釘施打導板，其能根據施打骨釘最佳的深度、位置及角度，產生骨釘施打導板，以引導使用者根據骨釘施打導板施打骨釘於適當的位置，能大幅提升施打骨釘的安全性。

為達上述之目的，本發明提供一種骨釘施打導板生成方法，包括下列步驟，首先，擷取三維的口腔透視模型影像及三維的口腔表面模型影像，其中口腔透視模型影像包括一顎骨影像及複數牙影像，且複數牙影像包括牙冠影像與牙根影像。接著將口腔透視模型影像及口腔表面模型影像疊合，產生一混合口腔模型，其中口腔透視模型影像中的該顎骨影像、複數牙影像、複數牙冠影像與複數牙根影像可顯示在混合口腔模型上。在混合口腔模型上所顯示的其中二牙影像的二牙根影像或顎骨影像上之間，產生一骨釘標記。最後在混合口腔模型表面及骨釘標記表面生成一均勻厚度的導板模型，以根據導板模型對應輸出製成骨釘施打導板。

在本實施例中，骨釘標記可產生顎骨影像之頰顎或顎側上。

在本實施例中，導板模型在骨釘標記的位置可產生一骨釘施打孔件。

在本實施例中，在將口腔透視模型影像及口腔表面模型影像疊合之步驟更包括，在口腔表面模型影像上生成至少一表面特徵點，並搜尋口腔透視模型影像中對應表面特徵點的牙模型特徵點，並以表面特徵點與牙模型特徵點為基準，將口腔透視模型影像及口腔表面模型影像疊合。

另外，本發明更提供一種利用骨釘施打導板生成方法製作之骨釘施打導板，該骨釘施打導板包括一本體，本體對應混合口腔模型，且本體對應骨釘標記處設有一骨釘導引孔件，骨釘導引孔件具有由側壁所包圍之穿孔。

在本實施例中，本體之骨釘導引孔件之側壁更設有一脫離開口與該穿孔相連通。

在本實施例中，骨釘導引孔件為可拆式骨釘導引孔件。

在本實施例中，本體底部更設有至少一觀測開口。

底下藉由具體實施例詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。

本發明為一種骨釘施打導板生成方法及利用其方法製作之骨釘施打導板，其能根據施打骨釘最佳的深度、位置及角度，產生骨釘施打導板，以引導使用者根據骨釘施打導板施打骨釘於適當的位置，能大幅提升施打骨釘的安全性。

為能更加瞭解本發明如何達到上述之功效，接續說明本發明之技術內容。首先請參照第一圖，以說明本發明骨釘施打導板生成方法實施時的系統架構，其包括一口腔三維透視掃描裝置10、一口腔三維表面掃描裝置12、一處理裝置14以及一三維列印裝置16。在本實施例中，口腔三維透視掃描裝置10、口腔三維表面掃描裝置12以及三維列印裝置16皆電性連接處理裝置14，在本實施例中口腔三維透視掃描裝置10可為電腦斷層掃描(computerized tomography，CT)裝置、正子電腦斷層掃描(positron emission tomography，PET)裝置或磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，MRI)裝置等裝置或上述其中兩種裝置混合的掃描裝置。口腔三維表面掃描裝置12可為三維影像掃描裝置。處理裝置14可為電腦計算機，處理裝置14能接收口腔三維透視掃描裝置10及口腔三維表面掃描裝置12所輸入的訊號，以及處理裝置14可控制三維列印裝置16輸出物件。

在說明完本實施例所應用之系統架構後，接著請配合參照第一圖與第二圖，以詳細說明骨釘施打導板生成方法的詳細流程。如步驟S10所示，並配合參照第三圖，首先透過口腔三維透視掃描裝置10拍攝患者口腔，以取得多張斷層掃描的二維影像，並將多張二維影像組合形成三維的口腔透視模型影像20，口腔透視模型影像20如第三圖所示，本實施例僅以上顎作為口腔透視模型影像20實施例說明，實際上口腔透視模型影像20亦可包含下顎模型影像。口腔透視模型影像20包括一顎骨影像21、複數牙影像22以及神經及血管分佈影像(圖中未示)，其中顎骨影像21中可顯示出鼻竇腔影像210，複數牙影像22中包括牙冠影像220與牙根影像222。接著請配合參照第四圖，在步驟S10中，口腔三維表面掃描裝置12掃描口腔內部影像，以取得三維的口腔表面模型影像30，其中口腔表面模型影像30包括牙齦表面影像32及牙冠表面影像34。本實施例僅以上顎作為口腔表面模型影像30實施例說明，實際上口腔透視模型影像20亦可包含下顎模型影像。

接著進入步驟S12，口腔三維透視掃描裝置10及口腔三維表面掃描裝置12將掃描到的口腔透視模型影像20及口腔表面模型影像30傳送至處理裝置14中，令處理裝置14將口腔透視模型影像20及口腔表面模型影像30疊合。請參照第五圖，以詳細說明口腔透視模型影像20及口腔表面模型影像疊合的過程。首先處理裝置14會在口腔表面模型影像30上生成至少一表面特徵點36，在本實施例中，處理裝置14會生成三個表面特徵點36，表面特徵點36的選擇係由處理裝置14判斷在牙冠影像34上較突出的稜角。在產生表面特徵點36之後，處理裝置14接著再搜尋出口腔透視模型影像20中，對應表面特徵點36的牙模型特徵點24，並以表面特徵點36與牙模型特徵點24為基準，將口腔透視模型影像20及口腔表面模型影像30疊合，產生一混合口腔模型。混合口腔模型40如第六圖所示，混合口腔模型40可令口腔透視模型影像20上的顎骨影像21、複數牙影像22、複數牙冠影像220與複數牙根影像222以及神經及血管分佈影像(圖中未示)顯示在混合口腔模型40上。上述混合口腔模型40生成後，更可與一頭部影像掃描裝置(圖中未示)所產生的三維的一使用者頭部影像疊合，有利於醫生判斷整體位置。

請參照步驟S14，並請配合參照第七圖，接著處理裝置14在混合口腔模型40產生一骨釘標記50。首先本實施例舉例骨釘標記50施打在牙影像22的二牙根影像222上，處理裝置14在判斷施打骨釘標記50的位置時，首先可將混合口腔模型40轉換為二值化的混合口腔模型40，令混合口腔模型40所呈現的顏色只有白色與黑色。接著處理裝置14定義二值化的混合口腔模型40顯示白色的部分為牙齒。一般來說，施打骨釘的位置會在最靠近口腔內側的第一顆臼齒與第二顆臼齒之間，故本實施例在判斷產生骨釘標記50的位置時，處理裝置14可由複數顆排列的牙齒邊緣任一側算來，第一顆牙齒的牙根與第二顆牙齒的牙根之間作為產生骨釘標記50的位置。但本發明施打骨釘標記50並不限定施打於臼齒，亦可施打於其他牙齒的牙根之間，在此僅作為實施例說明，並不予以限制。再者，骨釘標記50更可施打顎骨影像21之頰顎或顎側上，處理裝置14可透過影像辨識技術來判斷顎骨影像21中頰顎或顎側的位置，以提供生成骨釘標記50。

除此之外，處理裝置14更控制生成骨釘標記50的角度，避免骨釘施打的位置過度向上傾斜，而穿刺到患者鼻竇腔210的部分，造成生命危險，也就是處理裝置14可根據顎骨影像21辨識出鼻竇腔210的位置，以避免骨釘標記50生成在鼻竇腔210的位置。在本實施例中，口腔透視模型影像20更包括神經及血管分佈影像可顯示在混合口腔模型40中，因此處理裝置14在生成骨釘標記50時，亦可避開神經及血管分佈的位置生成骨釘標記50。

接著上述步驟S14在混合口腔模型40上產生骨釘標記50之步驟後，最後進入步驟S16並配合參照第八圖，處理裝置14會在混合口腔模型40的牙齒及牙齦表面及骨釘標記50表面，也就是在對應口腔表面模型影像30之牙齦表面影像32及牙冠表面影像34的位置生成一均勻厚度的導板模型60，其可為套狀的導板模型60。在本實施例中，導板模型60在混合口腔模型40表面及骨釘標記50上生成的厚度為2~5公厘(mm)，導板模型60在骨釘標記的位置可產生一骨釘施打孔件62。導板模形60生成完畢後，處理裝置14即可控制三維列印裝置16根據導板模型60對應輸出，以產生骨釘施打導板，骨釘施打導板可提供病患配戴套在牙齒上。

接下來請參照第九圖，以說明透過上述骨釘施打導板生成方法所產生的骨釘施打導板70之結構，骨釘施打導板70結構包括對應混合患者牙齒模型的一本體72，且本體72對應骨釘標記50處設有一骨釘導引孔件74，骨釘導引孔件74具有由側壁746所包圍之穿孔744，其中骨釘導引孔件74為對應骨釘標記50表面所生成的骨釘導引孔件74，因此骨釘導引孔件74的長度、位置及角度皆對應骨釘標記50生成，當骨釘施打導板70應用在施打骨釘時，不但可限制施打骨釘施打的位置，且由於骨釘導引孔件74之穿孔744的口徑小於骨釘80的骨釘限位部82，因此也能有效控制骨釘80施打的角度及深度，能大幅提升施打骨釘80的安全性。本體72底部更設有至少一觀測開口76，在本實施例中具有多個觀測開口765，觀測開口76的產生可在上述步驟S16中，生成導板模型60的過程中，在導板模型60底部生成，令三維列印裝置16根據導板模型60輸出具有觀測開口76的骨釘施打導板70。觀測開口76的設置可提供醫生在將骨釘施打導板70安裝在患者牙齒時，觀測骨釘施打導板70的底部是否正確的服貼於患者的牙齒上。

骨釘施打導板70之結構除了上述實施例之外，更提供第二實施例，請參照第十圖，在本實施例中，骨釘施打導板70之本體72製作方法與結構皆與上述實施例相同，不同之處在於骨釘導引孔件74之結構，在實施例中，骨釘導引孔件74之側壁746上更設有一脫離開口740與穿孔744相連通，脫離開口740朝向的最佳施方式係朝向口腔外側，理由在於，在施打完骨釘後，脫離開口740有利於骨釘施打器82脫離骨釘導引孔件74。其中脫離開口740的產生可在上述步驟S16中，生成導板模型60之步驟後，自動在骨釘施打孔件62之側壁上生成脫離開口740，令三維列印裝置16根據導板模型60輸出骨釘導引孔件74上具有脫離開口740的骨釘施打導板70。

除此之外，本發明更提供一種第三實施例，請參照第十一圖，在本實施例中，骨釘施打導板70之本體72製作方法與結構皆與上述第二實施例相同，不同之處在於骨釘導引孔件74之結構，骨釘導引孔件74之結構除了與上述實施例相同，在骨釘導引孔件74之側壁746上具脫離開口740之外，骨釘導引孔件74更為可拆式骨釘導引孔件。詳細來說，可拆式骨釘導引孔件係由骨釘導引孔件74切割而複數片骨釘導板孔單元742，且在本實施例中，骨釘導引孔件74的口徑的面積小骨釘施打器82的大小，因此在施打骨釘80時，骨釘施打器82被骨釘導引孔件74限制住，以限制骨釘80深入牙齦的深度，若欲將骨釘80施打更深，即可抽取一個骨釘施打孔單元742，令施打骨釘80可逐步更深入嵌入牙齦中。

綜上所述，本發明透過一開始掃描口腔透視模型影像及口腔表面模型影像能有效取得患者的牙根位置及牙齒外觀形狀，並據其明確的判定出可施打骨釘的位置後，產生骨釘施打導板。因此該骨釘導板不但能吻合的套在患者的牙齒上，且骨釘導引孔件更能剛好吻合在能施打骨釘的位置，除此之外，骨釘導引孔件更能有效限制骨釘施打的角度及深度，能大幅提升施打骨釘的安全性。

唯以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍。故即凡依本發明申請範圍所述之特徵及精神所為之均等變化或修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

10:口腔三維透視掃描裝置 12:口腔三維表面掃描裝置 14:處理裝置 16:三維列印裝置 20:口腔透視模型影像 21:顎骨影像 210:鼻竇腔影像 22:牙影像 220:牙冠影像 222:牙根影像 24:牙模型特徵點 30:口腔表面模型影像 32:牙齦表面影像 34:牙冠表面影像 36:表面特徵點 40:混合口腔模型 50:骨釘標記 60:導板模型 62:骨釘施打孔件 70:骨釘施打導板 72:本體 74:骨釘導引孔件 740:脫離開口 742:骨釘導板孔單元 744:穿孔 746:側壁 76:觀測開口 80:骨釘 82:骨釘施打器

第一圖係為本發明方法應用之系統方塊圖。 第二圖係為本發明之方法流程圖。 第三圖係為本發明之口腔透視模型影像示意圖。 第四圖係為本發明之口腔表面模型影像示意圖。 第五圖係為本發明之口腔透視模型影像及口腔表面模型影像疊合狀態示意圖。 第六圖係為本發明之混合口腔模型示意圖。 第七圖係為本發明之骨釘標記施打狀態示意圖。 第八圖係為本發明之導板模型示意圖。 第九圖係為本發明之第一實施例骨釘施打導板示意圖。 第十圖係為本發明之第二實施例骨釘施打導板示意圖。 第十一圖係為本發明之第三實施例骨釘施打導板示意圖。

S10~S14:步驟

Claims (15)

1. 一種骨釘施打導板生成方法，包括下列步驟：擷取三維的口腔透視模型影像及三維的口腔表面模型影像，其中該口腔透視模型影像包括一顎骨影像及複數牙影像，且該等牙影像包括牙冠影像與牙根影像；將該口腔透視模型影像及該口腔表面模型影像疊合，產生一混合口腔模型，令該口腔透視模型影像的該顎骨影像、該等牙影像、該等牙冠影像與該等牙根影像顯示在該混合口腔模型上；在該混合口腔模型上所顯示的其中二該牙影像的二該牙根影像之間或該顎骨影像上產生一骨釘標記；以及在該混合口腔模型表面及該骨釘標記表面生成一均勻厚度的導板模型，以根據該導板模型對應輸出製成骨釘施打導板。
2. 如請求項1所述之骨釘施打導板生成方法，其中該骨釘標記可產生於該顎骨影像之頰顎或顎側上。
3. 如請求項1所述之骨釘施打導板生成方法，其中該導板模形的厚度為2~5公厘(mm)。
4. 如請求項1所述之骨釘施打導板生成方法，其中該導板模型在該骨釘標記的位置可產生一骨釘施打孔件。
5. 如請求項4所述之骨釘施打導板生成方法，其中在生成該導板模型之步驟後，更包括在該導板模型的該骨釘施打孔件上之側壁生成一脫離開口。
6. 如請求項1所述之骨釘施打導板生成方法，其中該口腔透視模型影像為電腦斷層掃描(computerized tomography，CT)影像、正子電腦斷層掃描(positron emission tomography，PET)影像或磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，MRI)影像組合而成三維的該口腔透視模型影像。
7. 如請求項1所述之骨釘施打導板生成方法，其中該口腔表面模型影像為口腔三維表面掃描裝置所產生。
8. 如請求項1所述之骨釘施打導板生成方法，其中該口腔表面模型影像包括牙齦表面影像及牙冠表面影像。
9. 如請求項1所述之骨釘施打導板生成方法，其中在將該口腔透視模型影像及該口腔表面模型影像疊合之步驟更包括，在該口腔表面模型影像上生成至少一表面特徵點，並搜尋該口腔透視模型影像中對應該表面特徵點的牙模型特徵點，並以該表面特徵點與該牙模型特徵點為基準，將該口腔透視模型影像及該口腔表面模型影像疊合。
10. 如請求項1所述之骨釘施打導板生成方法，其中口腔透視模型影像更包括神經及血管分佈影像。
11. 如請求項1所述之骨釘施打導板生成方法，其中在生成該導板模型之步驟後，更可在該導板模型底部生成至少一觀測開口。
12. 一種利用如請求項1所述之骨釘施打導板生成方法所製作之骨釘施打導板，包括：一本體，其對應該混合口腔模型，該本體對應該骨釘標記處設有一骨釘導引孔件，且該骨釘導引孔件具有由側壁所包圍之穿孔。
13. 如請求項12所述之骨釘施打導板，其中該本體之骨釘導引孔件之該側壁更設有一脫離開口，與該穿孔相連通。
14. 如請求項12所述之骨釘施打導板，其中該骨釘導引孔件為可拆式骨釘導引孔件。
15. 如請求項12所述之骨釘施打導板，其中該本體底部更設有至少一觀測開口。

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