一種計算機輔助設計的個體化牙弓夾板及其制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及醫療器械領域，具體而言，涉及一種計算機輔助設計的個體化牙弓夾板及其制作方法。
【背景技術】
[0002]頜間固定(intermaxillaryfixat1n, IMF)與頜間牽引技術(intermaxillarytract1n, IMT)是正頜外科及頜骨骨折治療過程中廣泛使用的方法，其目的在于重建和調整咬合關系，以恢復口腔咀嚼系統的生理功能。
[0003]牙弓夾板(arch bar)是一種傳統的頜間牽引固定工具，已經在臨床上得到廣泛應用。目前臨床常用的牙弓夾板有商品化合金制牙弓夾板和個體化人工鍛制牙弓夾板。
[0004]商品化合金制牙弓夾板在手術中由手術醫師根據患者的牙弓形態進行彎制及修剪長度，然后使用不銹鋼絲結扎于牙列。商品化合金制牙弓夾板具有易于彎制、價格便宜等優點，應用較為廣泛，但是其與牙列的接觸通常為多點與面的接觸，穩定性較差，易于變形，可能對牙齒施加正畸樣作用力。
[0005]個體化人工鍛制牙弓夾板多由不銹鋼絲鍛制而成，其制作過程為首先取牙列印模，然后根據牙列印模使用不銹鋼絲彎制而成，其與牙列的接觸方式為線與面的接觸，故穩定性良好，但由于其沿著牙齦緣走行，故其不利于口腔衛生保持，同時制作工藝較為復雜，需要技工有較為豐富的經驗和操作能力，因此在臨床并未得到廣泛的推廣，僅在具備一定技術條件的單位應用較多。同時，個體化人工鍛制牙弓夾板在制作過程中需要經過焊接、拋光等工藝，造成成品夾板表面光潔度有限，易于附著食物殘渣，從而不利于患者保持口腔衛生。
[0006]由于頜間彈性牽引固定是成熟的臨床技術手段，所以目前關于頜間彈性牽引固定以及牙弓夾板的研究主要集中在臨床應用方面，有關牙弓夾板的外形改進及制作方法方面的研究僅見極少量報道。有學者制作了純鈦牙弓夾板，這種牙弓夾板采用激光切割技術加工成形，并且帶有波浪形的結構，可以增加牙弓夾板與牙列的接觸面積，使得每個象限僅需三處結扎鋼絲就可獲得良好的固位。有學者采用傳統鑄造工藝制作牙弓夾板，雖然效果良好，但體積較大，臨床采用鋼絲固定時較為困難。
[0007]頜間牽引釘支持的頜間彈性牽引固定是近年來出現的一種新的方法，目前已有商品化的產品出現，具有美觀、操作較為簡單、易于保持口腔衛生等優點，但是也存在價格昂貴、可能損傷牙胚、神經、上頜竇等缺點，可能導致感染等缺點，目前臨床尚未廣泛應用。此外還有一種新型的頜間固定系統Rapid頂FTM，采用在上下牙列固定8-10個塑料裝置的方法，起到頜間牽弓丨固定的作用。該系統操作簡便，但是在牙列擁擠及深覆頜情況下的下前牙區不易放置。
[0008]計算機輔助設計/ 制作技術(computer aided design/computer aidedmanufacturing, CAD/CAM)是近年來出現的一種先進制造技術，目前在臨床上的固定義齒修復、種植義齒修復及頜面部缺損修復等方面已經取得了較為廣泛的應用。但在可摘局部義齒的設計制作方面目前僅見少量報道。英國學者Williams等在可摘局部義齒支架的設計及快速成型方面做了一系列的實驗研究，成功利用CAD/CAM技術構建了可摘局部義齒支架。衛生部口腔醫學計算機應用中心也已經成功建立了可摘局部義齒的卡環、頜支托及支架的CAD/CAM技術方法。但由于可摘局部義齒的組件形態復雜、種類繁多且因人而異，造成計算機輔助建模較為困難，目前尚難以實現完全自動化的CAD設計，所以目前計算機輔助設計制作個體化牙弓夾板尚未廣泛應用。
【發明內容】
[0009]本發明提供一種計算機輔助設計的個體化牙弓夾板的制作方法，以及使用該制作方法制作的個體化牙弓夾板，用以克服目前臨床中使用的牙弓夾板存在的上述不足。
[0010]為達到上述目的，本發明提供了一種計算機輔助設計的個體化牙弓夾板的制作方法，包括以下步驟:
[0011]S1:制作患者的牙頜石膏模型；
[0012]S2:使用三維激光掃描設備掃描牙頜石膏模型，得到牙頜石膏模型三維數據；
[0013]S3:根據牙頜石膏模型三維數據，應用三維設計軟件構建牙頜三維模型；
[0014]S4:在牙頜三維模型中每顆牙齒的唇頰面上距離牙齦邊緣設定距離處分別選定多個離散化定點，依次連接每顆牙齒上的多個離散化定點，生成一條平滑曲線，其中，選定的多個離散化定點應使該平滑曲線與牙齒的唇頰面緊密貼合；
[0015]S5:以該平滑曲線為中軸線，以一設定值為半徑，生成一彎曲圓柱體模型，并生成與該彎曲圓柱體模型對應的彎曲圓柱體三維數據，其中，彎曲圓柱體模型中位于牙齒唇頰面內側的部分與牙頜三維模型相交；
[0016]S6:對牙頜石膏模型三維數據和彎曲圓柱體三維數據執行布爾減運算，從彎曲圓柱體三維數據中減去牙頜石膏模型三維數據，生成牙弓夾板主體三維數據，并生成與該牙弓夾板主體三維數據對應的牙弓夾板主體模型；
[0017]S7:分別以牙頜三維模型中每顆牙齒的唇頰面與牙弓夾板主體模型的交線的中點為起點，生成末端與該顆牙齒對應的牙齦切面成設定距離、長度和直徑為設定值的圓柱形牽引鉤模型，以及與牽引鉤模型對應的牽引鉤三維數據；
[0018]S8:對牙弓夾板主體三維數據和每顆牙齒分別對應的牽引鉤三維數據執行布爾交運算，生成牙弓夾板三維數據；
[0019]S9:根據牙弓夾板三維數據制作個體化牙弓夾板。
[0020]優選的，S2步驟中獲取的三維數據的格式為三角網格數據格式。
[0021]優選的，S4步驟中選定的多個離散化定點與牙齦邊緣之間的距離為1.75毫米。
[0022]優選的，S5步驟中設定的半徑值為0.75毫米。
[0023]優選的，S7步驟中的牽引鉤模型中，牽引鉤末端與牙齒對應的牙齦切面之間的距離為1毫米。
[0024]優選的，S7步驟中的牽引鉤模型中，牽引鉤的長度為3毫米、直徑為1.5毫米。
[0025]優選的，S9步驟中根據牙弓夾板三維數據制作個體化牙弓夾板進一步包括以下步驟:
[0026]將牙弓夾板三維數據導入快速成型設備，三維打印制作個體化牙弓夾板；
[0027]對個體化牙弓夾板進行打磨及拋光，以提高個體化牙弓夾板的表面光潔度。
[0028]為達到上述目的，本發明還提供了一種利用上述制作方法制作的個體化牙弓夾板，制作出的個體化牙弓夾板與患者的牙列相匹配，該個體化牙弓夾板包含一牙弓夾板主體和多個牽引鉤，牙弓夾板主體為一半徑為設定值的彎曲半圓柱體，其邊緣與對應部位的牙齦邊緣之間成設定距離，其由一第一曲面和一第二曲面包圍而成，其中，第一曲面為與牙齒的唇頰面相匹配的曲面，其寬度為彎曲半圓柱體的直徑，第二曲面的中部為半圓柱體的外表面，其兩端以一定弧度延伸以與第一曲面相交，多個牽引鉤設置在第一曲面和第二曲面交線上的多個指定點處，其中，多個指定點分別位于第一曲面與每顆牙齒的唇頰面交線的中點，多個牽引鉤的末端分別與對應位置的牙齦切面成設定距離，多個牽引鉤的尺寸均為設定值。
[0029]優選的，上述牙弓夾板主體的半徑為0.75毫米，其邊緣與對應部位的牙齦邊緣之間的距離為1毫米，牽引鉤與牙齒對應的牙齦切面之間的距離為1毫米，牽引鉤的長度為3_米、直徑為1.5 _米。
[0030]優選的，上述個體化牙弓夾板的材質為鈷鉻合金。
[0031]本發明具有以下有益效果:
[0032](1)牙弓夾板與牙齒之間為“面-面接觸”，牙弓夾板不易滑動，固位更加穩固；
[0033](2)采用計算機輔助設計能夠簡化制作流程，并提高制作精度；
[0034](3)能夠減少結扎鋼絲的使用數量，節省手術時間，降低醫生受鋼絲刺傷發生院內感染的可能性；
[0035](4)有利于患者保持口腔衛生，減輕牙弓夾板對患者牙周健康的影響。
【附圖說明】
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