CN110314004B - 数字化备牙及种植联合手术导板的制作方法及手术导板 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了数字化备牙及种植联合手术导板的制作方法，包括：获取包含口腔情况的术前模型，并获取数据；确定目标修复体，并获得蜡型数据；将目标修复体进行等厚度缩小后，进行精修和光滑处理形成虚拟牙体；确定种植体在术前模型、数据和蜡型数据中的三维位置；修正手术引导环模型；延伸得到手术导板模型；通过3D打印对联合手术导板模型打印成型。本发明还公开了一种手术导板。本发明利用数字化设计技术并通过3D打印技术设计出了手术导板，并且在建模过程中同时完成了牙体预备手术设计、种植手术设计、种植基台取模和预备基牙取模，减少了临床操作步骤和就诊次数，节约了相应的材料成本和时间成本。
Description
技术领域
本发明涉及医疗技术领域，具体涉及数字化备牙及种植联合手术导板的制作方法及手术导板。
背景技术
固定修复是目前解决病人牙体缺损的最主要的修复方式之一。固定修复包含的冠桥贴面等技术已经在有百余年历史，无论哪一种固定修复方式，都需要进行牙体预备手术，才能将修复体与预备后的基牙进行粘接完成固定修复。
种植修复作为现在最常用的解决牙体缺失、牙列缺失的修复方法之一，由于其舒适性好，咀嚼效率高，美观性好，被医生和病人广泛使用和接纳。种植修复至今50余年时间里，技术越来越成熟。
随着影像学、口腔数字化技术的发展，目前数字化种植，数字化修复，CAD/CAM，3D打印等技术逐渐发展成为当下以及未来口腔修复与种植的引领性技术。手术导板的使用在种植手术中尤为广泛，通过术前的虚拟方案设计，设计并3D打印手术导板，通过导板的指导完成种植手术，有更高的精准度并节约大量临床时间。这种数字化手术导板的方法作为目前的主流技术，以及被广泛运用于口腔修复、种植、牙体牙髓以及颌面外科。
但是目前同时存在牙列缺损和牙体缺损的病人，他们既需要牙体预备手术进行固定修复，也需要种植手术进行种植修复。传统的方式可以通过徒手牙体预备和种植完成，分别进行牙体预备手术以及种植手术，分别取模制作修复体，才能完成整个修复；整个过程不仅临床操作时间长、就诊次数多，而且对于医生的技术要求非常高。但是数字化技术日新月异的今天并没有解决这类问题的一种智能而快捷的办法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术中同时存在牙列缺损和牙体缺损的病例的耗时长、难度大、就诊次数多，目的在于提供数字化备牙及种植联合手术导板的制作方法及手术导板，解决上述问题。
本发明通过下述技术方案实现：
数字化备牙及种植联合手术导板的制作方法，包括以下步骤：S1：扫描患者口腔获取包含口腔情况的术前模型，并通过拍摄CBCT获取患者口腔的DICOM数据；S2：根据所述术前模型按照实际修复原则确定目标修复体，并获得目标修复体最终的蜡型数据；S3：将目标修复体进行等厚度缩小后，进行精修和光滑处理形成虚拟牙体；将所述术前模型、所述DICOM数据和所述蜡型数据进行拟合，根据骨的信息和蜡型排牙的信息选择种植系统和种植体型号并确定种植体在所述术前模型、所述DICOM数据和所述蜡型数据中的三维位置；S4：根据种植系统和手术工具形成手术引导环模型，并根据手术车针的形状和长度修正手术引导环模型；S5：将手术引导环模型根据种植体位置、术前模型、DICOM数据和蜡型数据延伸得到手术导板模型；S6：将手术导板模型的每一个引导环连接形成联合手术导板模型，并通过3D打印对联合手术导板模型打印成型。
本发明应用时，首先需要扫描患者口腔获取包含口腔情况的术前模型，这里所述的口腔情况需要包括牙床、牙齿等的形状尺寸数据，这些数据扫描后可以完成三维建模形成术前模型；而拍摄CBCT获取患者口腔的DICOM数据是指通过锥形束投照计算机重组断层影像设备对患者口腔拍摄锥形束CT生成医学数字成像数据；然后根据所述术前模型按照实际修复原则确定目标修复体，实际修复原则属于医学上的一种修复原则，目标修复体一般为需要修复的牙齿，可以获得目标修复体最终的蜡型数据供后续使用。
然后将目标修复体进行等厚度缩小，等厚度缩小是为了给牙冠的材料提供空间，这一步的设计相当于完成了牙体预备手术方案的设计，并将设计体现到了模型中，而对术前模型、DICOM数据和蜡型数据进行拟合，是可以得到种植体所在的具体三维位置的，体现在模型中就是种植体的三维坐标，考虑到种植手术的特殊性，需要根据骨的信息和蜡型排牙的信息来选择种植系统和种植体型号，这相当于完成了种植手术方案的设计，并将设计体现在模型中。这样就使得一次模型建模就可以同时完成牙体预备手术方案的设计和种植手术方案的设计，并且完成的模型符合这两种设计要求，避免了重复制作模型和重新采样。
再然后需要对种植与备牙虚拟导板引导方式设计，在牙科手术中需要车针作为手术工具，所以本发明中以车针定位为基础进行导板的模型搭建，搭建并修正了手术引导环模型后根据已知的模型和数据将手术引导环模型延伸，延伸的结果会使得延伸部分的导板匹配于术前模型上牙床和牙齿的形状尺寸，并且匹配于种植体的形状尺寸，形成完整的手术导板模型。在手术中往往需要两块手术导板进行手术，这时需要将引导环连接形成联合手术导板模型，并通过3D打印对联合手术导板模型打印成型，完成联合手术导板的制作。本发明通过设置上述步骤，利用全新的数字化设计技术并通过3D打印技术设计出了全新的一种手术导板，并且在建模过程中同时完成了牙体预备手术设计、种植手术设计、种植基台取模和预备基牙取模，减少了临床操作步骤和就诊次数，节约了相应的材料成本和时间成本。
进一步的，步骤S1包括以下子步骤：通过口内扫描仪直接扫描患者口腔，或使用模型扫描仪扫描患者的口腔模型/印模，来获取包含口腔情况的术前模型。
进一步的，步骤S3包括以下子步骤：使用偏移工具对目标修复体进行等厚度缩小，缩小的厚度匹配于牙冠材料厚度。
进一步的，当牙冠材料为烤瓷时，缩小的厚度为1.2～1.8mm；当牙冠材料为氧化锆底冠时，缩小的厚度为1.2～1.8mm；当牙冠材料为铸瓷底冠加上饰面瓷时，缩小的厚度为1.2～1.8mm；当牙冠材料为铸瓷全冠或氧化锆全冠时，缩小的厚度为0.4～0.8mm；当牙冠材料为超薄贴面时，缩小的厚度为0.2～0.4mm。
进一步的，步骤S4包括以下子步骤：根据种植系统和手术工具生成手术引导环模型参数并根据手术引导环模型参数生成手术引导环模型；所述手术引导环模型参数包括手术引导环的直径、高度和偏移量；根据手术车针的形状和长度，将手术车针的切割面调整至接触虚拟牙体后获取手术车针的进入深度、距离和打磨量，并修正手术引导环模型。
进一步的，步骤S5包括以下子步骤：调整手术引导环模型厚度，并绘制导板延伸区域得到手术导板模型。
进一步的，调整手术引导环模型中导板厚度为1.8～2.2mm，调整手术引导环模型中引导环的厚度为1.8～2.2mm。
数字化备牙及种植联合手术导板，采用上述方法中任意一项所述方法制备而成。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明数字化备牙及种植联合手术导板的制作方法及手术导板，利用全新的数字化设计技术并通过3D打印技术设计出了全新的一种手术导板，并且在建模过程中同时完成了牙体预备手术设计、种植手术设计、种植基台取模和预备基牙取模，减少了临床操作步骤和就诊次数，节约了相应的材料成本和时间成本。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明方法步骤示意图；
图2为本发明数字化模型及DICOM数据获取示意图；
图3为本发明虚拟蜡型示意图；
图4为本发明牙体预备手术方案设计示意图；
图5为本发明种植手术方案设计示意图；
图6为本发明种植与备牙虚拟导板引导方式设计示意图；
图7为本发明联合导板设计示意图；
图8为本发明手术导板结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例
如图1所示，本发明数字化备牙及种植联合手术导板的制作方法，包括以下步骤：S1：扫描患者口腔获取包含口腔情况的术前模型，并通过拍摄CBCT获取患者口腔的DICOM数据；S2：根据所述术前模型按照实际修复原则确定目标修复体，并获得目标修复体最终的蜡型数据；S3：将目标修复体进行等厚度缩小后，进行精修和光滑处理形成虚拟牙体；将所述术前模型、所述DICOM数据和所述蜡型数据进行拟合，根据骨的信息和蜡型排牙的信息选择种植系统和种植体型号并确定种植体在所述术前模型、所述DICOM数据和所述蜡型数据中的三维位置；S4：根据种植系统和手术工具形成手术引导环模型，并根据手术车针的形状和长度修正手术引导环模型；S5：将手术引导环模型根据种植体位置、术前模型、DICOM数据和蜡型数据延伸得到手术导板模型；S6：将手术导板模型的每一个引导环连接形成联合手术导板模型，并通过3D打印对联合手术导板模型打印成型。
本实施例实施时，首先需要扫描患者口腔获取包含口腔情况的术前模型，这里所述的口腔情况需要包括牙床、牙齿等的形状尺寸数据，这些数据扫描后可以完成三维建模形成术前模型；而拍摄CBCT获取患者口腔的DICOM数据是指通过锥形束投照计算机重组断层影像设备对患者口腔拍摄锥形束CT生成医学数字成像数据；然后根据所述术前模型按照实际修复原则确定目标修复体，实际修复原则属于医学上的一种修复原则，目标修复体一般为需要修复的牙齿，可以获得目标修复体最终的蜡型数据供后续使用。
然后将目标修复体进行等厚度缩小，等厚度缩小是为了给牙冠的材料提供空间，这一步的设计相当于完成了牙体预备手术方案的设计，并将设计体现到了模型中，而对术前模型、DICOM数据和蜡型数据进行拟合，是可以得到种植体所在的具体三维位置的，体现在模型中就是种植体的三维坐标，考虑到种植手术的特殊性，需要根据骨的信息和蜡型排牙的信息来选择种植系统和种植体型号，这相当于完成了种植手术方案的设计，并将设计体现在模型中。这样就使得一次模型建模就可以同时完成牙体预备手术方案的设计和种植手术方案的设计，并且完成的模型符合这两种设计要求，避免了重复制作模型和重新采样。
再然后需要对种植与备牙虚拟导板引导方式设计，在牙科手术中需要车针作为手术工具，所以本发明中以车针定位为基础进行导板的模型搭建，搭建并修正了手术引导环模型后根据已知的模型和数据将手术引导环模型延伸，延伸的结果会使得延伸部分的导板匹配于术前模型上牙床和牙齿的形状尺寸，并且匹配于种植体的形状尺寸，形成完整的手术导板模型。在手术中往往需要两块手术导板进行手术，这时需要将引导环连接形成联合手术导板模型，并通过3D打印对联合手术导板模型打印成型，完成联合手术导板的制作。本发明通过设置上述步骤，利用全新的数字化设计技术并通过3D打印技术设计出了全新的一种手术导板，并且在建模过程中同时完成了牙体预备手术设计、种植手术设计、种植基台取模和预备基牙取模，减少了临床操作步骤和就诊次数，节约了相应的材料成本和时间成本。
为了进一步的说明本实施例的工作过程，步骤S1包括以下子步骤：通过口内扫描仪直接扫描患者口腔，或使用模型扫描仪扫描患者的口腔模型/印模，来获取包含口腔情况的术前模型。
为了进一步的说明本实施例的工作过程，步骤S3包括以下子步骤：使用偏移工具对目标修复体进行等厚度缩小，缩小的厚度匹配于牙冠材料厚度。
为了进一步的说明本实施例的工作过程，当牙冠材料为烤瓷时，缩小的厚度为1.2～1.8mm；当牙冠材料为氧化锆底冠时，缩小的厚度为1.2～1.8mm；当牙冠材料为铸瓷底冠加上饰面瓷时，缩小的厚度为1.2～1.8mm；当牙冠材料为铸瓷全冠或氧化锆全冠时，缩小的厚度为0.4～0.8mm；当牙冠材料为超薄贴面时，缩小的厚度为0.2～0.4mm。
为了进一步的说明本实施例的工作过程，步骤S4包括以下子步骤：根据种植系统和手术工具生成手术引导环模型参数并根据手术引导环模型参数生成手术引导环模型；所述手术引导环模型参数包括手术引导环的直径、高度和偏移量；根据手术车针的形状和长度，将手术车针的切割面调整至接触虚拟牙体后获取手术车针的进入深度、距离和打磨量，并修正手术引导环模型。
为了进一步的说明本实施例的工作过程，步骤S5包括以下子步骤：调整手术引导环模型厚度，并绘制导板延伸区域得到手术导板模型。
为了进一步的说明本实施例的工作过程，调整手术引导环模型中导板厚度为1.8～2.2mm，调整手术引导环模型中引导环的厚度为1.8～2.2mm。
如图8所示，本发明数字化备牙及种植联合手术导板，采用本实施例中的任意一种方法制备而成。
为了进一步说明本实施例的具体工作内容，本实施例中的详细内容包括以下步骤：
(1)数字化模型及DICOM数据获取：通过使用口内扫描仪直接扫描患者口腔，或使用模型扫描仪扫描患者的口腔模型/印模，来获取口腔情况的数字化模型；通过拍摄CBCT获取DICOM数据，如图2所示为获取的数字化模型示意图。
(2)虚拟最终修复效果：将患者的数字化模型导入专业牙科修复设计软件中，按照实际修复原则进行目标修复体的设计，获得拟定最终修复体三维数据，然后保存。如图3所示为虚拟蜡型示意图。
(3)牙体预备手术方案设计：在完成的最终设计蜡型数据上进行虚拟牙体预备设计，使用偏移工具，对虚拟目标修复体进行等厚度的缩小处理，采用铸瓷全冠或氧化锆全冠的厚度要求为0.6mm；然后使用三维画笔工对其进行精修与光滑。如图4所示为牙体预备手术方案设计示意图。
(4)种植手术方案设计：使用种植导板设计软件拟合CBCT数据、术前模型和完成最终设计的蜡型数据，结合骨的信息和蜡型排牙的信息，选择Straumann种植系统、3.3*12种植体型号并放置种植体位置。如图5所示为种植手术方案设计示意图。
(4)种植与备牙虚拟导板引导方式设计：根据Straumann种植系统及其手术工具，设计种植手术引导环的直径为6.3mm、高度为4.5mm、偏移为10.5mm；根据牙体预备手术车针等形状及长度，于设计软件上制作同样尺寸的虚拟车针直径为1.2mm，长度为4mm，然后将车针的切割面调整到刚好与虚拟预备体接触，表示车针手术进入到深度及距离及打磨量，同时车针实际工作长度设计为引导环的偏移数据，直径为车针的外直径，高度为2mm。如图6所示为种植与备牙虚拟导板引导方式设计示意图。
(5)联合导板的设计：调整导板厚度参数为2mm，引导环厚度参数为2mm，绘制导板延伸区域，然后通过连接每一个引导环形成联合手术导板，导入为STL格式文件。如图7所示为联合导板设计示意图。
(6)3D打印备牙及种植联合手术导板：将导板STL数据导入3D打印机，完成排版设计并打印成型。
(7)导板后处理：按照3D打印系统要求，完成后续去除支撑、清洗、消毒等处理。如图8所示为备牙及种植联合手术导板实体示意图。
通过实施例提供的技术方案就能得到相应的数字化备牙及种植联合手术导板，该导板可以在实际牙体预备手术及种植手术临床中使用。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.数字化备牙及种植联合手术导板的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：扫描患者口腔获取包含口腔情况的术前模型，并通过拍摄CBCT获取患者口腔的DICOM数据；
S2：根据所述术前模型按照实际修复原则确定目标修复体，并获得目标修复体最终的蜡型数据；
S3：将目标修复体进行等厚度缩小后，进行精修和光滑处理形成虚拟牙体；将所述术前模型、所述DICOM数据和所述蜡型数据进行拟合，根据骨的信息和蜡型排牙的信息选择种植系统和种植体型号并确定种植体在所述术前模型、所述DICOM数据和所述蜡型数据中的三维位置；
S4：根据种植系统和手术工具形成手术引导环模型，并根据手术车针的形状和长度修正手术引导环模型；
S5：将手术引导环模型根据种植体位置、术前模型、DICOM数据和蜡型数据延伸得到手术导板模型；
S6：将手术导板模型的每一个引导环连接形成联合手术导板模型，并通过3D打印对联合手术导板模型打印成型；
步骤S3包括以下子步骤：
使用偏移工具对目标修复体进行等厚度缩小，缩小的厚度匹配于牙冠材料厚度。
2.根据权利要求1所述的数字化备牙及种植联合手术导板的制作方法，其特征在于，步骤S1包括以下子步骤：
通过口内扫描仪直接扫描患者口腔，或使用模型扫描仪扫描患者的口腔模型或印模，来获取包含口腔情况的术前模型。
3.根据权利要求1所述的数字化备牙及种植联合手术导板的制作方法，其特征在于，当牙冠材料为烤瓷时，缩小的厚度为1.2~1.8mm；当牙冠材料为氧化锆底冠时，缩小的厚度为1.2~1.8mm；当牙冠材料为铸瓷底冠加上饰面瓷时，缩小的厚度为1.2~1.8mm；当牙冠材料为铸瓷全冠或氧化锆全冠时，缩小的厚度为0.4~0.8mm；当牙冠材料为超薄贴面时，缩小的厚度为0.2~0.4mm。
4.根据权利要求1所述的数字化备牙及种植联合手术导板的制作方法，其特征在于，步骤S4包括以下子步骤：
根据种植系统和手术工具生成手术引导环模型参数并根据手术引导环模型参数生成手术引导环模型；所述手术引导环模型参数包括手术引导环的直径、高度和偏移量；
根据手术车针的形状和长度，将手术车针的切割面调整至接触虚拟牙体后获取手术车针的进入深度、距离和打磨量，并修正手术引导环模型。
5.根据权利要求1所述的数字化备牙及种植联合手术导板的制作方法，其特征在于，步骤S5包括以下子步骤：
调整手术引导环模型厚度，并绘制导板延伸区域得到手术导板模型。
6.根据权利要求5所述的数字化备牙及种植联合手术导板的制作方法，其特征在于，调整手术引导环模型中导板厚度为1.8~2.2mm，调整手术引导环模型中引导环的厚度为1.8~2.2mm。
7.数字化备牙及种植联合手术导板，其特征在于，采用如权利要求1~6任意一项所述方法制备而成。
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