CN111803235B - 牙周加速成骨辅助正畸治疗手术导板系统及其成形方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种牙周加速成骨辅助正畸治疗手术导板系统及其成形方法，包括超声定位报警装置和采用3D打印的导板本体，导板本体包括能贴合固定在牙冠上的牙面固位板和与牙槽骨骨皮质相对的牙槽骨固位板，超声定位报警装置包括超声波探头和报警器，牙面固位板上设置有与牙冠贴合的牙冠贴合面，牙槽骨固位板上设置有用于对牙槽骨骨皮质钻孔的导向孔和用于插接超声波探头且朝向钻孔位置的探头插孔。本发明通过可以实现去骨皮质区域的精准定位、减少手术并发症的目的；进一步，在钻孔的过程中，可以实现对钻孔深度的超声定位监控报警，防止钻孔过深造成牙根、神经及重要组织结构损伤的目的，进一步提高了手术的安全性。

Description

牙周加速成骨辅助正畸治疗手术导板系统及其成形方法

技术领域

本发明属于医疗辅助器械技术领域，具体为一种具有超声定位报警功能的3D打印牙周加速成骨辅助正畸治疗手术导板系统及成形方法。

背景技术

错颌畸形影响患者的美观、牙周及心理健康。随着经济的发展，越来越多的成人进行正畸治疗，但是持续2-3年的治疗时间和成本是成人正畸的一大挑战。如何缩短牙齿移动时间从而缩短整个正畸治疗的时间是很多临床医生和科研工作者的研究焦点。近年来，牙周加速成骨辅助正畸治疗(Periodontal Accelerated Osteogenic Orthodontics,PAOO)可以有效加速正畸牙齿移动，该项技术有目的的通过手术切开牙槽骨骨皮质，以减少天然骨对正畸牙移动的阻力，从而缩短整个正畸疗程。该项技术还可以降低牙根吸收、脱矿等正畸治疗传统的并发症；同时，该项技术由于骨移植获得了更多的骨支持，可以有效改善牙周组织的数量和质量。

去除牙根周围的骨皮质是PAOO术的关键，术者操作时应离开牙槽嵴顶2-3mm，避开上颌窦、下牙槽神经管、颏孔及牙根等重要解剖结构，避免造成医源性损伤。很多时候，由于牙列拥挤，牙根部彼此非常靠近，因此必须极其小心以避免不必要的医源性损伤。

但是，目前PAOO术去骨皮质的位置定位是牙周科医生结合患者CBCT，凭借经验确定，对术区的解剖结构缺乏非常准确的认识，导致手术效率低、风险较大，尤其对于刚开始接触该项手术的新手医生而言出现牙根损伤等医源性损伤的概率较高。

发明内容

本发明目的在于提供一种牙周加速成骨辅助正畸治疗手术导板系统及成形方法，从而解决上述问题。

为实现上述目的，本发明首先公开了一种牙周加速成骨辅助正畸治疗手术导板系统，包括采用3D打印的导板本体，所述导板本体包括能贴合固定在牙冠上的牙面固位板和与牙槽骨骨皮质相对的牙槽骨固位板，所述牙面固位板上设置有与所述牙冠贴合的牙冠贴合面，所述牙槽骨固位板上设置有用于对牙槽骨骨皮质钻孔的导向孔。

进一步的，还包括超声定位报警装置，所述超声定位报警装置包括超声波探头和报警器，所述牙槽骨固位板上还设置有用于插接所述超声波探头的探头插孔，所述超声波探头与所述导向孔对应且朝向钻孔位置，所述超声波探头和报警器连接。

进一步的，还包括安装在所述牙槽骨固位板上的滚轮卡定位器，所述滚轮卡定位器包括工字型导轨和U型滑块，所述工字型导轨的两侧面设置有竖直延伸的滑槽，所述滑槽内设置有滑槽齿，所述U型滑块的两侧枢接有滚轮，所述滚轮上设置有能与所述滑槽齿啮合的滚轮齿，所述工字型导轨设置有能贯通到所述牙槽骨骨皮质的通孔，所述探头插孔和导向孔设置在所述U型滑块上。

进一步的，还包括安装在所述牙槽骨固位板上的滚轮卡定位器，所述滚轮卡定位器包括工字型导轨和U型滑块，所述工字型导轨的两侧面设置有竖直延伸的滑槽，所述滑槽内设置有滑槽齿，所述U型滑块的两侧枢接有滚轮，所述滚轮上设置有能与所述滑槽齿啮合的滚轮齿，所述工字型导轨设置有能贯通到所述牙槽骨骨皮质的通孔，所述导向孔设置在所述U型滑块上。

进一步的，所述导向孔沿着牙齿的竖直方向均匀设置。

进一步的，所述导向孔位于两颗牙的牙根之间，所述导向孔的上端距离牙槽嵴顶2-3mm，下端距离根尖下方2-4mm，竖直方向的所述导向孔之间的距离为2-3mm。

进一步的，所述滚轮的一侧设置有增大与滑槽摩擦力的橡胶层。

进一步的，所述超声定位报警装置还包括无线传感器和单片机，所述超声波探头与所述无线传感器连接，所述无线传感器与所述单片机连接，所述单片机与所述报警器连接。

然后，本发明公开了一种牙周加速成骨辅助正畸治疗手术导板系统的成形方法，包括如下步骤：

步骤1：获取患者的口腔CBCT数据，导入E3D三维设计软件；

步骤2：使用iTero口内扫描仪，对患者口内进行扫描，获得牙列包括部分黏膜的三维数字化模型；

步骤3：应用microCT，将牙科用超声骨刀去骨皮质的钻头扫描，获得精准的钻头三维数据；

步骤4：将CBCT数据及三维牙列数字化模型数据导入E3D软件，进行精准匹配，获得融合高精度三维牙列、牙槽骨数据的颌骨CT模型；

步骤5：确定去骨皮质的钻头位点与进孔方向；

步骤6：利用快速成型技术，打印出牙周加速成骨辅助正畸治疗手术导板装置。

进一步的，在所述步骤5中，去骨皮质的钻头位点与进孔方向应避开易造成医源性损伤的解剖结构。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明通过具有超声定位报警功能的3D打印牙周加速成骨辅助正畸治疗(PAOO)手术导板系统及其设计方法，以达到去骨皮质区域的精准定位、减少手术并发症的目的；进一步，在钻孔的过程中，可以实现对钻孔深度的超声定位监控报警，防止钻孔过深造成牙根、神经及重要解剖结构损伤的目的，进一步提高了手术的安全性。

下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明公开的牙周加速成骨辅助正畸治疗手术的牙齿部位的结构示意图；

图2是本发明优选实施例一或二公开的牙周加速成骨辅助正畸治疗手术导板系统的结构示意图(不包括滚轮卡定位器)；

图3是本发明实施例三公开的牙周加速成骨辅助正畸治疗手术导板系统的结构示意图；

图4是本发明实施例四公开的牙周加速成骨辅助正畸治疗手术导板系统的侧视结构示意图；

图5是本发明实施例二、三和四公开的牙周加速成骨辅助正畸治疗手术导板系统的报警示意框图。

图例说明：

1、导板本体；2、牙冠；3、牙面固位板；4、牙槽骨骨皮质；5、牙槽骨固位板；6、导向孔；7、工字型导轨；8、U型滑块；9、滑槽；10、滚轮；11、通孔；12、探头插孔；13、钻头；14、超声波探头；15、无线传感器；16、单片机；17、报警器。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例一：

如图1、2和5所示，本发明首先公开了一种牙周加速成骨辅助正畸治疗手术导板系统，包括采用透明高分子材料3D打印的导板本体1，导板本体1包括可贴合固定在牙冠2上的牙面固位板3和与牙槽骨骨皮质4相对的牙槽骨固位板5，牙面固位板3上设置有与牙冠2贴合的牙冠贴合面，牙槽骨固位板5上设置有用于对牙槽骨骨皮质4钻孔的导向孔6，从而通过导向孔6对钻头13进行导向，进而提高钻孔的效率和定位精度，从而达到减少手术并发症的目的。

在本实施例中，具体设置时，导向孔6沿着牙根竖直方向均匀设置，导向孔6位于两颗牙的牙根之间，导向孔6的上端距离牙槽嵴顶2-3mm，下端距离根尖下方2-4mm，竖直方向的导向孔6之间的距离为2-3mm，该种设置方式能够更好的对牙齿进行成骨辅助正畸治疗。

然后，本发明公开了一种牙周加速成骨辅助正畸治疗手术导板系统的成形方法，包括如下步骤：

步骤1：获取患者的口腔CBCT数据，导入E3D三维设计软件；

步骤2：使用iTero口内扫描仪，对患者口内进行扫描，获得牙列包括部分黏膜的三维数字化模型；

步骤3：应用microCT，将牙科用超声骨刀去骨皮质钻扫描，获得精准的钻头13三维数据；

步骤4：将CBCT数据及三维牙列数字化模型数据导入E3D软件，进行精准匹配，获得融合高精度三维牙列数据的颌骨CT模型；

步骤5：确定去骨皮质的钻头13位点与进孔方向；

步骤6：利用快速成型技术，打印出牙周加速成骨辅助正畸治疗手术导板装置；

在本实施例中，在步骤5中，去骨皮质的钻头13位点与进孔方向应避开易造成医源性损伤的解剖结构，解剖结构涉及上颌窦、下牙槽神经管、颏孔、牙根等。

实施例二：

在本实施例中，在实施例一的基础上增加了超声定位报警装置，超声定位报警装置包括超声波探头14和报警器17，具体的，导向孔6的一侧对应匹配有一探头插孔12，用于插入超声波探头14，超声波探头14朝向钻孔的位置。超声定位报警装置还包括无线传感器15和单片机16，超声波探头14与无线传感器15连接，无线传感器15与单片机16连接，单片机16与报警器17连接。其中，超声波探头14选用Ultrasonix#C5-2，无线传感器15选用NRF24L07无线传感器，而单片机16选用STC-51系列STC89C52单片机作为主控制芯片，报警器17选用HYR1704U型，其中，单片机16可以根据骨皮质、骨松质、牙周膜、牙骨质的声学性能来区分钻头13所处层面和位置；从而在实施例一的步骤6之后，增加步骤7：超声波探头14可以对钻头13发生超声波，并根据频率的改变来判断钻头13所接触的组织及其深度，在接近牙周膜、牙根时触发报警系统，其中，步骤7只存在于安装有超声定位报警装置的系统中。进而对对整个手术过程中的相关数据进行记录分析，突破骨皮质时会有第一次提示报警、当接触到牙周膜时发出严重报警来避免钻头13进一步深入、进而损伤牙根。在本发明中，超声波是指频率高于20kHz的机械波，超声波传感器是利用压电效应的原理将电能和超声能相互转化，即在发射超声波的时候，将电能转换，发射超声波；而在收到回波的时候，将超声振动转换成电信号。本发明中超声报警原理类似于在工程领域应用广泛的超声波探伤仪，超声波在两种不同声阻抗的介质交界面上会发生反射，反射回来的能量大小与交界面两边介质声阻抗的差异和交界面的取向、大小有关。所以，本发明将利用牙根、牙周膜、牙槽骨的声阻抗不同，运用单片机16控制、信号识别、超声波测距等技术，改良现有的超声骨刀系统，设计具有超声定位报警功能的超声骨刀，配合3D打印牙周加速成骨辅助正畸治疗(PAOO)手术导板，更加精确的进行手术定位、去骨，最大程度减少牙根破坏、神经血管损伤等手术并发症。

实施例三：

在本实施例中，在实施例一的基础上，如图3和4所示，还包括安装在牙槽骨固位板5上的滚轮卡定位器，滚轮卡定位器包括工字型导轨7和U型滑块8，工字型导轨7的两侧设置有竖直延伸的滑槽9，滑槽9内设置有滑槽齿，U型滑块8的两侧枢接能滚轮10，滚轮10上设置有能与滑槽齿啮合的滚轮齿，工字型导轨7设置有能贯通到牙槽骨骨皮质的通孔11，工字型导轨7设置有通孔11，导向孔6设置在U型滑块8上，从而，在手术医生牙根竖直方向打孔的过程中，滚轮10每移动一个位置，即可快速插入钻头13钻孔，简化了钻孔的操作过程，滚轮10的一侧设置有增大与滑槽摩擦力的橡胶层，橡胶层贴合工字型导轨7。

实施例四：

在本实施例中，在实施例三的基础上，在U型滑块8上还设置有超声定位报警装置，同样的，超声定位报警装置包括超声波探头14和报警器17，其中，用于插接超声波探头14的探头插孔12设置在U型滑块8上，且同样超声波探头14与导向孔6一一对应且朝向钻孔位置。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种牙周加速成骨辅助正畸治疗手术导板系统，其特征在于，包括采用3D打印的导板本体（1），所述导板本体（1）包括能贴合固定在牙冠（2）上的牙面固位板（3）和与牙槽骨骨皮质（4）相对的牙槽骨固位板（5），所述牙面固位板（3）上设置有与所述牙冠（2）贴合的牙冠贴合面，所述牙槽骨固位板（5）上设置有用于对牙槽骨骨皮质（4）钻孔的导向孔（6）；还包括超声定位报警装置，所述超声定位报警装置包括超声波探头（14）和报警器（17），所述牙槽骨固位板（5）上还设置有用于插接所述超声波探头（14）的探头插孔（12），所述超声波探头（14）与所述导向孔（6）对应且朝向钻孔位置，所述超声波探头（14）和报警器（17）连接；还包括安装在所述牙槽骨固位板（5）上的滚轮卡定位器，所述滚轮卡定位器包括工字型导轨（7）和U型滑块（8），所述工字型导轨（7）的两侧面设置有竖直延伸的滑槽（9），所述滑槽（9）内设置有滑槽齿，所述U型滑块（8）的两侧枢接有滚轮（10），所述滚轮（10）上设置有能与所述滑槽齿啮合的滚轮齿，所述工字型导轨（7）设置有能贯通到所述牙槽骨骨皮质（4）的通孔（11），所述探头插孔（12）和导向孔（6）设置在所述U型滑块（8）上；所述滚轮（10）的一侧设置有增大与滑槽摩擦力的橡胶层；所述超声定位报警装置还包括无线传感器（15）和单片机（16），所述超声波探头（14）与所述无线传感器（15）连接，所述无线传感器（15）与所述单片机（16）连接，所述单片机（16）与所述报警器（17）连接。

2.根据权利要求1所述的牙周加速成骨辅助正畸治疗手术导板系统，其特征在于，所述导向孔（6）沿着牙齿的牙根竖直方向均匀设置。

3.根据权利要求1所述的牙周加速成骨辅助正畸治疗手术导板系统，其特征在于，所述导向孔（6）位于两颗牙的牙根之间，所述导向孔（6）的上端距离牙槽嵴顶2-3mm，下端距离根尖下方2-4mm，牙根竖直方向的所述导向孔（6）之间的距离为2-3mm。

4.一种牙周加速成骨辅助正畸治疗手术导板系统的成形方法，包括权利要求1-3任一所述的牙周加速成骨辅助正畸治疗手术导板系统，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：获取患者的口腔CBCT数据，导入E3D三维设计软件；

步骤2：使用iTero口内扫描仪，对患者口内进行扫描，获得牙列包括部分黏膜的三维数字化模型；

步骤3：应用microCT，将牙科用超声骨刀去骨皮质的钻头（13）扫描，获得精准的钻头三维数据；

步骤4：将CBCT数据及三维牙列数字化模型数据导入E3D软件，进行精准匹配，获得融合高精度三维牙列、牙槽骨数据的颌骨CT模型；

步骤5：确定去骨皮质的钻头（13）位点与进孔方向；

步骤6：利用快速成型技术，打印出牙周加速成骨辅助正畸治疗手术导板装置。

5.根据权利要求4所述的牙周加速成骨辅助正畸治疗手术导板系统的成形方法，其特征在于，在所述步骤5中，去骨皮质的钻头位点与进孔方向应避开易造成医源性损伤的解剖结构。