專利名稱：數字化種牙手術最大高度操作空間的測量方法
技術領域：
本發明涉及一種針對數字化種牙手術最大高度操作空間的測量方法。
背景技術：
現代口腔種植技術是20世紀60年代瑞典Branemark教授提出骨整合 (Osseointegration)理論以后才逐漸發展起來的一種口腔修復技術。經過40多年世界各國學者大量的基礎研究和臨床實踐，口腔種植學已成為口腔醫學領域中的一門成熟的新的臨床分支學科。隨著口腔種植技術的逐漸成熟，種植成功率的不斷提高，越來越多的牙列缺損或缺失患者選擇種植牙作為他們首選的修復方式。近年來，隨著計算機輔助設計和制造技術被用于口腔種植領域，出現了導板引導的數字化種牙手術(Template Guided ImplantSurgery)，即在種植手術前通過病人口腔CT 數據，運用專業軟件設計出種植體在病人頌骨中最佳的位置、角度、深度，然后根據種植體的位置設計出相對應的手術導板，最后運用專業設備制作出個性化的手術導航模板。手術時只需將手術導航模板戴在病人口腔里，按照導板上設計好的導向孔制備種植窩，這樣能使種植體處于對咬合和修復最佳的位置。但是由于手術時導航模板戴在患者口腔里占據了一定的空間，使手術操作空間相對減小，特別是種植部位位于后牙區的情況。目前國際上的導板引導數字化種植手術一般只做到第一磨牙，不提倡第二、三磨牙使用導板引導種植。 但很多情況下如果選用適當長度的種植體，在第二、三磨牙位也可以通過導板實施手術。例如原計劃使用Biomet 3i IF0S411型號種植體，如果使用手術導航模板則需要用配套的 Navigator System Surgical Kit工具盒中B系列或更長的C系列鉆頭，這時就有可能因為鉆頭過長放不到患者口腔中而導致手術無法進行。但如果換用IF0S410型號種植體，則可以使用A系列鉆頭，而A系列鉆頭比B系列鉆頭短3毫米，對操作空間的需求也就減小了 3毫米，如果術前做方案設計時能夠對操作空間進行測量和評判，就可以避免空間不足的情況，使設計方案能夠得到有效實施。數字化種牙中的手術操作空間如圖1的示意圖所示。由于缺乏一種后牙區種植空間的計算及是否能采用導板引導種植手術的評價方法，目前在面對后牙區缺牙的患者時， 一種解決方法是醫生采用傳統的徒手種植操作，手術的質量得不到保證；另一種辦法則是犧牲最佳咬合及后期修復效果，將種植體位置移到合適位置以擴大操作空間，使基于導板的數字化手術能夠施行，但由于缺乏一套判斷和評價方法，種植體移位后借用到的空間是否足夠無法準確判斷，經常會出現臨床手術時后牙操作空間不夠的情況，這樣預先設計的種植方案和手術導板就無法使用，這不僅浪費設計制作導板的時間和精力，影響醫生手術時的狀態，而且醫生預先給病人制定的修復方案也得不到實施，使醫生不得不臨時改變修復方案，導致病人得不到最佳修復。因此預先判斷缺牙位的操作空間對于實現精確數字化種牙非常重要
發明內容
為克服現有技術的無法確定患者是否適用導板，浪費時間和精力，手術質量無法保障的缺點，本發明提供了一種通過獲取手術的操作空間可明確得知患者是否適用導板， 節約時間和精力，有利于醫生制定正確的手術及修復方案的針對后牙區的數字化種牙手術中手術操作空間的測量方法。數字化種牙手術中手術操作空間的測量方法，包括以下步驟1)、在患者的上下牙中選取三對對頌牙齒，在每個牙齒上做一個標記點；2)、量取病人最大張口時，每兩個標記點間的實際距離；3)、獲取病人口腔的CT數據，根據CT數據在醫學圖像處理軟件中重建出患者上下頌骨的三維模型；4)、根據三維模型，運用醫學圖像處理軟件中的模擬功能，使下頌骨張開，使各對標記點之間的距離達到病人實際最大張口時量取的實際距離，從而獲得最大開口三維模型；5)、根據最大開口三維模型，在種植位置且沿種植體軸線方向測量從牙槽骨表面到對頌牙齒之間的距離H，H為數字化種牙手術時的最大高度操作空間；在實施導航模板輔助種植手術時，手術所需的最小高度空間H0 = a+b ；a為導航模板高度；b為手機與鉆頭在夾持狀態下的總長度；要成功實施導航模板輔助種植手術的必要條件是H >氏。進一步，步驟1)中，做標記點的對頌牙齒的選取包括以下步驟(1. 1)、檢查患者是否全口牙缺失，若非全口牙缺失，則檢查患者的前牙區是否有牙齒缺失，若無牙齒缺失，則在前牙區選取標記點，若有牙齒缺失則向遠中方向選取；(1. 2)、若患者是全口牙缺失，則制作臨時假牙，在臨時假牙上選取標記點。進一步，步驟1)中，標記點在牙上的位置選擇，包括以下原則(a)、如果標記點在中切牙或側切牙上，則標記點應取上下中切牙或側切牙的近中切角；(b)、如果標記點在尖牙上，則標記點應取上下頌尖牙的牙尖；(c)、如果標記點在前磨牙，則標記點應取上下頌前磨牙的頰尖；(d)、如果標記點在磨牙，則標記點應取上下頌磨牙的近中頰尖。進一步，步驟3)中，若手術導板為粘膜支撐式導板，則需將石膏模型的掃描數據和通過CT數據重建出的骨骼模型重疊在一起。進一步，步驟4)中使下頌骨張開包括以下步驟(4. 1)、確定上下頌骨移動的原則以顳下頌骨最大開頌運動為原則，髁突帶動關節盤協調地沿關節結節后斜面向前下方滑動至關節結節處，關節盤在向前滑動的同時又稍向后方旋轉，轉動運動的軸心在髁突；(4. 2)將下頌骨及石膏模型沿關節結節后斜面向前下移動至上頌結節下方；(4. 3)確定兩個髁突的中心，兩中心連線即為下頌運動的旋轉軸；(4. 4)將下頌骨沿髁突旋轉；(4. 5)重復執行步驟(4. 3)-(4. 4)直到每對標記點之間的距離達到病人實際最大張口時量取的距離，此時認為下頌骨的位置為病人最大張口時頌骨所處的位置。為準確判斷病人缺牙區最大張口時的空間是否適合采用導板引導種植，本發明提供了一種基于頌骨三維重建模型的最大張口位置重現方法和基于最大張口位置的手術操作空間測量方法。根據測量的結果判斷病人是否適合采用導板引導種植，如操作空間不足， 則可省去導板的設計和制造過程，節省時間和費用，同時醫生可以規劃徒手種植手術方案或者改變原來制定的修復方案。本發明具有通過獲取手術的操作空間可明確得知患者是否適用導板，節約時間和精力，有利于醫生制定正確的修復方案的優點。
圖1是導板引導種植所需空間示意圖。圖2標記點在切牙上的位置。圖3標記點在尖牙上的位置。圖4標記點在前磨牙上的位置。圖5標記點在第一、第二磨牙上的位置。圖6下頌旋轉運動的中心軸。圖7患者實際最大張口時上下頌骨的位置。圖8最大張口時種植部位高度方向距離。圖9數字化種植手術空間要求。
圖10根據CT數據重建出患者上下頌骨的三維模型。
圖11導板為牙支撐式時，把石膏模型和根據CT重建出的頌骨模型重疊在一起。 圖12石膏模型和頌骨模型重疊在一起，通過移動和旋轉到患者實際最大張口位置。 圖13測量種植區域上下頌之間的距離。
具體實施例方式實施例一參照圖1-13，進一步說明本發明數字化種牙手術中手術操作空間的測量方法，包括以下步驟1)、在患者的上下牙中選取三對對頌牙齒，在每個牙齒上做一個標記點；2)、量取病人最大張口時，每兩個標記點間的實際距離；3)、獲取病人口腔的CT數據，根據CT數據在醫學圖像處理軟件中重建出患者上下頌骨的三維模型；4)、根據三維模型，運用醫學圖像處理軟件中的模擬功能，使下頌骨張開，使各對標記點之間的距離達到病人實際最大張口時量取的實際距離，從而獲得最大開口三維模型；5)、根據最大開口三維模型，在種植位置且沿種植體軸線方向測量從牙槽骨表面到對頌牙齒之間的距離H，H為數字化種牙手術時的最大高度操作空間；在實施導航模板輔助種植手術時，手術所需的最小高度空間H0 = a+b ；a為導航模板高度；
b為手機與鉆頭在夾持狀態下的總長度；要成功實施導航模板輔助種植手術的必要條件是H > H。。步驟1)中，做標記點的對頌牙齒的選取包括以下步驟(1. 1)、檢查患者是否全口牙缺失，若非全口牙缺失，則檢查患者的前牙區是否有牙齒缺失，若無牙齒缺失，則在前牙區選取標記點，若有牙齒缺失則向遠中方向選取；(1. 2)、若患者是全口牙缺失，則制作臨時假牙，在臨時假牙上選取標記點。步驟1)中，標記點在牙上的位置選擇，包括以下原則(a)、如果標記點在中切牙或側切牙上，則標記點應取上下中切牙或側切牙的近中切角；(b)、如果標記點在尖牙上，則標記點應取上下頌尖牙的牙尖；(c)、如果標記點在前磨牙，則標記點應取上下頌前磨牙的頰尖；(d)、如果標記點在磨牙，則標記點應取上下頌磨牙的近中頰尖。步驟3)中，若手術導板為粘膜支撐式導板，則需將石膏模型的掃描數據和通過CT 數據重建出的骨骼模型重疊在一起。步驟4)中使下頌骨張開包括以下步驟(4. 1)、確定上下頌骨移動的原則以顳下頌骨最大開頌運動為原則，髁突帶動關節盤協調地沿關節結節后斜面向前下方滑動至關節結節處，關節盤在向前滑動的同時又稍向后方旋轉，轉動運動的軸心在髁突；(4. 2)將下頌骨及石膏模型沿關節結節后斜面向前下移動至上頌結節下方；(4. 3)確定兩個髁突的中心，兩中心連線即為下頌運動的旋轉軸；(4. 4)將下頌骨沿髁突旋轉；(4. 5)重復執行步驟(4. 3)-(4. 4)直到每對標記點之間的距離達到病人實際最大張口時量取的距離，此時認為下頌骨的位置為病人最大張口時頌骨所處的位置。為準確判斷病人缺牙區最大張口時的空間是否適合采用導板引導種植，本發明提供了一種基于頌骨三維重建模型的最大張口位置重現方法和基于最大張口位置的手術操作空間測量方法。根據測量的結果判斷病人是否適合采用導板引導種植，如操作空間不足， 則可省去導板的設計和制造過程，節省時間和費用，同時醫生可以規劃徒手種植手術方案或者改變原來制定的修復方案。本發明具有通過獲取手術的操作空間可明確得知患者是否適用導板，節約時間和精力，有利于醫生制定正確的修復方案的優點。實施例二以病人缺失左下頌第二磨牙為例對本發明做進一步說明步驟1 將病人的頌面CT數據導入到Mimics軟件中，通過segmentation工具欄中的工具將病人上下頌開，并去除由于金屬假牙產生的偽影，然后通過calculate 3D from mask工具計算出上下頌骨的三維模型；步驟2 導入預先掃描并處理好的石膏模型數據，并通過registration工具將石膏模型數據和頌骨模型重疊到一起；步驟3 通過移動和旋轉運動并根據實際測量的標記之間的距離將上下頌調整到實際最大張口位置；
步驟4 測量種植區域上下頌之間的距離H為35. 56mm ；根據計劃使用的種植體長度確定手術操作空間HO = 37. 5mm。因為HO > H，所以不適合采用數字化手術。本說明書實施例所述的內容僅僅是對發明構思的實現形式的列舉，本發明的保護范圍不應當被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本發明的保護范圍也及于本領域技術人員根據本發明構思所能夠想到的等同技術手段。
權利要求
1.數字化種牙手術最大高度操作空間的測量方法，包括以下步驟1)、在患者的上下牙中選取三對對頌牙齒，在每個牙齒上做一個標記點；2)、量取病人最大張口時，每對標記點間的實際距離；3)、獲取病人口腔的CT數據，根據CT數據在醫學圖像處理軟件中重建出患者上下頌骨的三維模型；4)、根據三維模型，運用醫學圖像處理軟件中的模擬功能，使下頌骨張開，使各對標記點之間的距離達到病人實際最大張口時量取的實際距離，從而獲得最大開口三維模型；5)、根據最大開口三維模型，在種植位置且沿種植體軸線方向測量從牙槽骨表面到對頌牙齒之間的距離H，H為數字化種牙手術時的最大高度操作空間；在實施導航模板輔助種植手術時，手術所需的最小高度空間 H0 = a+b ； a為導航模板高度；b為手機與鉆頭在夾持狀態下的總長度；要成功實施導航模板輔助種植手術的必要條件是H >氏。
2.如權利要求1所述的數字化種牙手術最大高度操作空間的測量方法，其特征在于 步驟1)中，做標記點的對頌牙齒的選取包括以下步驟(1. 1)、檢查患者是否全口牙缺失，若非全口牙缺失，則檢查患者的前牙區是否有牙齒缺失，若無牙齒缺失，則在前牙區選取標記點，若有牙齒缺失則向遠中方向選取； (1. 2)、若患者是全口牙缺失，則制作臨時假牙，在臨時假牙上選取標記點。
3.如權利要求2所述的數字化種牙手術最大高度操作空間的測量方法，其特征在于 步驟1)中，標記點在牙上的位置選擇，包括以下原則(a)、如果標記點在中切牙或側切牙上，則標記點應取上下中切牙或側切牙的近中切角；(b)、如果標記點在尖牙上，則標記點應取上下頌尖牙的牙尖；(c)、如果標記點在前磨牙，則標記點應取上下頌前磨牙的頰尖；(d)、如果標記點在磨牙，則標記點應取上下頌磨牙的近中頰尖。
4.如權利要求3所述的數字化種牙手術最大高度操作空間的測量方法，其特征在于 步驟3)中，若手術導航模板為粘膜支撐式導航模板，則需將口腔石膏模型的掃描數據和通過CT數據重建出的骨骼模型重疊在一起。
5.如權利要求1-4之一所述的數字化種牙手術最大高度操作空間的測量方法，其特征在于步驟4)中使下頌骨張開包括以下步驟(4. 1)、確定上下頌骨移動的原則以顳下頌骨最大開頌運動為原則，髁突帶動關節盤協調地沿關節結節后斜面向前下方滑動至關節結節處，關節盤在向前滑動的同時又稍向后方旋轉，轉動運動的軸心在髁突；(4. 2)將下頌骨及石膏模型沿關節結節后斜面向前下移動至上頌結節下方； (4. 3)確定兩個髁突的中心，兩中心連線即為下頌運動的旋轉軸； (4. 4)將下頌骨沿髁突旋轉；(4. 5)重復執行步驟(4. 3)-(4. 4)直到每對標記點之間的距離達到病人實際張口時量取的實際距離，此時認為下頌骨的位置為病人最大張口時頌骨所處的位置。
全文摘要
數字化種牙手術最大高度操作空間的測量方法，包括以下步驟選取三對對頜牙齒，在每個牙齒上做一個標記點；量取患者最大張口時每對標記點間的實際距離；重建患者上下頜骨三維模型；在醫學圖像處理軟件中運用手術模擬功能移動下頜骨，使各個標記點之間的距離達到病人實際最大張口時量取的實際距離，從而獲得患者最大張口時的三維模型；在種植位置處沿種植體軸線方向測量從骨表面到對頜牙齒的距離H。H即為種植手術時該種植位置的最大高度操作空間。本發明可以幫助醫生在制定手術方案時獲得手術時最大高度操作空間，避免手術時因操作空間不夠而無法執行預定的手術方案。
文檔編號A61C8/00GK102232878SQ20111013278
公開日2011年11月9日 申請日期2011年5月20日 優先權日2011年5月20日
發明者劉云峰, 廖文清, 彭偉, 游嘉 申請人:杭州六維齒科醫療技術有限公司