基于下頜骨囊性病變刮治的下牙槽神經保護導板制備方法
【專利摘要】本發明涉及頜面整形醫療器械領域，尤其涉及基于下頜骨囊性病變刮治的下牙槽神經保護導板制作方法，包括數據獲取、數據處理、模擬描繪神經、確定導板保護范圍和制作導板等步驟。本發明利用基于螺旋CT的DICOM格式數據三維重建下頜骨囊性病變及下牙槽神經，設計下牙槽神經保護板保護神經，3D打印生成導板實物，用于手術中定位囊性病變及保護下牙槽神經，從而降低手術風險，提高手術精度，減少手術創傷，縮短手中時間，保證手術效果。
【專利說明】
基于下頜骨囊性病變刮治的下牙槽神經保護導板制備方法
技術領域
[0001]本發明涉及頌面整形醫療器械領域，尤其涉及一種基于下頌骨囊性病變刮治的下牙槽神經保護導板制備方法。
【背景技術】
[0002]下牙槽神經是下頌神經的一個分支，在從下頌神經分支后，經下頌孔在下頌骨內的下頌管中走行，其匯集了來自下牙槽的牙齦感覺神經和大多數牙神經。最后在頦孔中傳出成為頦神經。下頌骨囊性病變患者的下牙槽神經常常被累計，損傷后容易造成患側下唇及下頌牙齒麻木不適，對于此類患者的治療大多采用囊性病變刮治術。患者因自身解剖變異及囊性病變占位等因素導致每個患者下牙槽神經走行及形態各不相同，醫生于術中操作時常常因為無法把握下牙槽神經的精確位置而使神經受到損傷。
[0003]目前，數字化外科技術發展迅速并廣泛應用于外科手術治療。其中，外科導板技術已在口腔頌面外科有一定的應用，其應用方式主要為截骨導板、咬合導板、骨折復位導板等，沒有注重對于下牙槽神經等重要解剖結構的定位及保護。導板設計過程復雜，且需要專業工程設計人員，使臨床推廣應用造成較大限制。
【發明內容】
[0004]為了解決以上技術問題，本發明提供一種基于下頌骨囊性病變刮治的下牙槽神經保護導板制備方法，利用基于螺旋CT的DICOM格式數據三維重建下頌骨囊性病變及下牙槽神經，設計下牙槽神經保護板保護神經，3D打印生成導板實物，用于手術中定位囊性病變及保護下牙槽神經，從而降低手術風險，提高手術精度，減少手術創傷，縮短手中時間，保證手術效果。
[0005]解決以上技術問題的基于下頌骨囊性病變刮治的下牙槽神經保護導板制備方法，其特征在于:包括以下步驟:
(1)數據獲取:對患者進行螺旋CT掃描，獲得患者的頭顱螺旋CT數據；
(2)數據處理:將螺旋CT的DICOM數據導入三維編輯軟件進行三維重建；
在冠狀位、矢狀位和水平位窗口中，應用區域增長和布爾運算功能，手動分割出囊性病變及累及的下頌牙齒，根據螺旋CT平片上的低密度影像分辨每一層面上的囊性病變范圍及累計的牙齒，在每一層面手動分割出低密度影像的囊性病變及其累及的高密度影像的下頌牙齒，生成對應的不同顏色表示的Mask，通過重建功能重建出螺旋CT三維模型；
(3)模擬描繪神經:運用描繪神經功能于水平位窗口中選取每一層面的下牙槽神經影像，手動描繪下牙槽神經；
需操作于下頌骨水平面，根據醫師影像學讀片經驗點擊定位每一水平面上的下牙槽神經管，使用描繪神經功能自動將每一層面上的定位點相連，虛擬形成完整的下牙槽神經血管束。
[0006](4)確定導板保護范圍:調整下頌骨透明度，囊性病變及其所累及牙齒、下牙槽神經均調整為不透明，調整三維模型頭位至手術頭位，運用計算機輔助設計曲線功能于下頌骨頰側骨面描繪出保護導板范圍曲線；
(5)虛擬導板設計:沿選取的導板保護范圍截取下頌頰側皮質骨，將所截取頰側骨塊保存為STL格式導入geomagic stud1軟件中選取頰側骨面，修整銳角銳邊，抽殼增厚，得到成形的神經保護導板，再次保存為STL數據；
(6)保護導板制作:將STL數據導入3D打印機，使用PLA聚乳酸材料，恪融成積方式打印神經保護板實物。
[0007]所述步驟(2)中螺旋CT閾值為226-3071HU。閾值選擇范圍過大易造成圖像噪點過多、重建模型粗糙，閾值范圍過小易造成模型失真，經過多次試驗觀測226-3071HU為重建最適閾值，既可較清晰重建出骨和牙齒形態，且不會發生失真。
[0008]所述步驟(4)中導板范圍曲線，S卩神經保護導板邊界，其范圍覆蓋術區下牙槽神經，以起到保護作用，上邊緣應貼合囊性病變邊界以起到術中指導囊性病變形態的作用，其前后邊界范圍不可過于延伸以免術中難以放置。
[0009]所述步驟(4)中下頌骨透明度為20-30%。合適的透明度避免不同重建模型在三維空間中的相互重疊造成觀測干擾，進一步降低造成的測量及設計誤差。
[0010]優化方案中所述步驟(4)中下頌骨透明度為25%。
[0011]本發明中采用下頌骨透明度25%，囊性病變及其所累及牙齒、下牙槽神經均調整為不透明，可以在清晰觀察囊性病變、牙齒、神經形態的同時把握其在下頌骨內的相對位置。囊性病變及其所累及牙齒、下牙槽神經均調整為不透明，清晰觀察下頌骨內病變及神經解剖形態，調整三維模型頭位至手術頭位，運用計算機輔助設計曲線(Medcad spline)功能于下頌骨頰側骨面描繪出保護導板范圍曲線，范圍設計應覆蓋術區下牙槽神經以起到保護作用，同時應貼合囊性病變邊界以起到術中指導作用。
[0012]所述步驟(5)中抽殼增厚為1.5-2.5mm。
[0013]優化方案中所述步驟(5)中抽殼增厚為2mm。
[0014]本發明中導板術前數字化設計，簡便易行。導板制作過程成本小、速度快、設備要求低，僅依靠桌面級快速成型設備于一小時內即可完成。
[0015]本發明中下牙槽神經保護導板保護神經，同時定位囊性病變，達到功能性外科治療的目的，充分發揮數字化外科治療精確、微創、安全的特點。
[0016]本發明利用基于螺旋CT的DI⑶M格式數據三維重建下頌骨囊性病變及下牙槽神經，設計下牙槽神經保護板保護神經，3D打印生成導板實物，用于手術中定位囊性病變及保護下牙槽神經，從而降低手術風險。且制備出的導板測量度高，誤差小，損失率降低，相應能保證手術效果和提高手術中的準確率，提高手術精度，減少手術創傷，縮短手中時間。
[0017]
【具體實施方式】
[0018]下面通過結合實施例對本發明做進一步說明，應該理解的是，這些實施例僅用于例證的目的，決不限制本發明的保護范圍。
[0019]實施例1
一種基于下頌骨囊性病變刮治的下牙槽神經保護制備方法，包括以下步驟: (I)數據獲取:
對患者進行螺旋CT掃描，獲得患者的頭顱螺旋CT數據。
[0020](2)數據處理:
將螺旋CT的DICOM數據導入三維編輯軟件選擇226-3071HU閾值進行三維重建，在冠狀位(Coronal)、矢狀位(Sagital)和水平位(Axial)窗口中，應用區域增長(Reg1n Growing)和布爾運算(Boolean Operat1ns)功能，手動分割出囊性病變及累及的下頌牙齒，生成對應的不同顏色表示的Mask，通過重建功能(Calculate 3D From Mask)重建出螺旋CT三維模型。
[0021](3)模擬描繪神經:
運用描繪神經(Draw Nerve)功能于水平位(Axial)窗口，根據影像學讀片經驗點擊定位每一水平面上的下牙槽神經管，使用描繪神經功能自動將每一層面上的定位點相連，虛擬形成完整的下牙槽神經血管束。
[0022](4)確定導板保護范圍:
調整下頌骨透明度(Transparecy)為25%，囊性病變及其所累及牙齒、下牙槽神經均調整為不透明，即可清晰觀察下頌骨內病變及神經解剖形態，調整三維模型頭位至手術頭位，運用計算機輔助設計曲線(Medcad spline)功能于下頌骨骨面描繪出保護導板范圍曲線，范圍設計應覆蓋術區下牙槽神經以起到保護作用，同時應貼合囊性病變邊界以起到術中指導作用。
[0023](5)虛擬導板設計:
沿選取的導板保護范圍截取下頌頰側皮質骨，將所截取頰側骨塊保存為STL格式導入geomagic stud1軟件中選取頰側骨面，修整銳角銳邊，抽殼增厚為2mm，得到成形的神經保護導板，再次保存為STL數據。
[0024](6)保護導板制作:
將STL數據導入3D打印機，使用PLA聚乳酸材料，恪融成積(FDM)方式打印神經保護板實物，經過低溫等離子消毒，手術備用。
[0025]本發明在術前數字化設計方面簡便易行，無需專業軟件工程師輔助，且導板設計過程中可充分發揮醫師想象力實現個性化設計。導板制作過程成本小、速度快、設備要求低，僅依靠桌面級快速成型設備于一小時內即可完成。
[0026]實施例2
一種基于下頌骨囊性病變刮治的下牙槽神經保護制備方法，包括以下步驟:
(I)數據獲取:
對患者進行螺旋CT掃描，獲得患者的頭顱螺旋CT數據。
[0027](2)數據處理:
將螺旋CT的DICOM數據導入三維編輯軟件選擇226-3071HU閾值進行三維重建，在冠狀位(Coronal)、矢狀位(Sagital)和水平位(Axial)窗口中，應用區域增長(Reg1n Growing)和布爾運算(Boolean Operat1ns)功能，手動分割出囊性病變及累及的下頌牙齒，生成對應的不同顏色表示的Mask，通過重建功能(Calculate 3D From Mask)重建出螺旋CT三維模型。
[0028](3)模擬描繪神經: 運用描繪神經(Draw Nerve)功能于水平位(Axial)窗口，根據影像學讀片經驗點擊定位每一水平面上的下牙槽神經管，使用描繪神經功能自動將每一層面上的定位點相連，虛擬形成完整的下牙槽神經血管束。
[0029](4)確定導板保護范圍:
調整下頌骨透明度(Transparecy)為20%，囊性病變及其所累及牙齒、下牙槽神經均調整為不透明，即可清晰觀察下頌骨內病變及神經解剖形態，調整三維模型頭位至手術頭位，運用計算機輔助設計曲線(Medcad spline)功能于下頌骨骨面描繪出保護導板范圍曲線，范圍設計應覆蓋術區下牙槽神經以起到保護作用，同時應貼合囊性病變邊界以起到術中指導作用。
[0030](5)虛擬導板設計:
沿選取的導板保護范圍截取下頌頰側皮質骨，將所截取頰側骨塊保存為STL格式導入geomagic stud1軟件中選取頰側骨面，修整銳角銳邊，抽殼增厚為2.5mm，得到成形的神經保護導板，再次保存為STL數據。
[0031](6)保護導板制作:
將STL數據導入3D打印機，使用PLA聚乳酸材料，恪融成積(FDM)方式打印神經保護板實物，經過低溫等離子消毒，手術備用。
[0032]實施例3
其它內容如實施例1中，其中調整下頌骨透明度(Transparecy)為30%，抽殼增厚為
1.5mm ο
[0033]不同透明度會有不同的測量和設計誤差，不合適的透明度會使不同重建模型在三維空間中的相互重疊造成觀測干擾，進一步造成大的測量及設計誤差。
[0034]不同透明度和相應的測量及設計誤差、相應術中準確度如下:
透明度測量誤差設計誤差術中準確度
15%2-3%3-5%90%
20%0.3%0.3%95%
25%無或 0.1%無或 0.1% 98-100%
30%0.25%0.25%96%
40%5-6%5-6%85%
50%7-10%8-10%81%
運用本發明中的方法制備出的保護導板在術中的效果如下效果例:
效果例I
患者女性，44歲，以“右下頌反復腫痛流膿20年”為主訴求治。患者20年前起右下頌反復腫脹，伴疼痛流膿，期間口服抗炎藥物有效。專科檢查:患者面型不對稱，右側咬肌區膨隆，口內局部粘膜完整，未觸及波動感。下唇無麻木感。張口度及開口型正常，咬合關系可，余未見明顯異常。我院影像學檢查示:右下頌骨囊性病變，內含阻生48牙。初步診斷為右下頌骨囊性病變。
[0035]術中應用時置入導板，可見導板下緣及后緣切合良好，固位穩定。沿術前導板上所預留開窗位置去除骨皮質后可見囊壁及CS牙如術前設計所示準確暴露，拔除CS、刮除囊壁及周圍炎性組織。術中未傷及右側下牙槽神經，刮治充分，以往此類刮治術需截取骨板3cm*2cm應用本方法后僅需頰側兩處5mm*5mm開窗，大幅減少手術創傷，手術從原本預定的2.5小時縮短為1.5小時。術后半年復查可見囊性病變30%區域已有新骨長入，無復發跡象。患者右側牙齒及右下唇無疼痛及麻木不適感，口內牙齒無松動。
[0036]效果例2
患者男性，44歲，以“左下頌腫痛不適3天”為主訴求治。患者I月前左側下頌腫痛明顯，于外院行“左下頌膿腫切開引流術”，現患者腫痛再次發作。專科檢查:患者面型不對稱，左側面部腫脹明顯，左頌下可見術后瘢痕。口內局部粘膜完整無腫脹，下唇無麻木不適感，張口度約半指，開口型正常，咬合關系可，余未見明顯異常。我院影像學檢查示:左下頌骨囊性病變。初步診斷為:左下頌骨囊性病變伴感染。
[0037]術中應用時置入導板，見導板貼合良好、固位穩定，沿導板預留開窗位置磨除
0.5cm*2cm范圍骨皮質，暴露左下頌骨囊性病變，刮除囊壁及周圍炎性組織；口內切口拔除D8牙。術中未傷及右側下牙槽神經，刮治充分，本次手術方案與傳統方案相比(截除2cm*4cm范圍骨皮質)大幅減少術中創傷及患者術后疼痛，節省手術時間I小時，降低患者感染復發的危險。術后三月復查可見囊性病變邊緣及牙槽窩區域已有新骨長入，無復發及感染跡象。患者左下頌牙齒及左下唇無疼痛及麻木不適感，口內牙齒無松動。
[0038]根據本發明中的制備方法制備出的保護導板，包括導板本體，導板本體設有導板內側面和導板外側面，其特征在于:所述導板本體還設有導板前緣、導板后緣、導板上緣和固位體，導板前緣和導板后緣分別為導板本體左右兩端部，且導板前緣端處設有囊性病變前界指示緣，導板后緣端處設有囊性病變后界指示緣;導板上緣位于導板本體上端部，端處設有導板上緣線，導板上緣線形態與術前模擬所需囊性病變下邊緣完全貼合；固位體位于導板內側面底端部，呈凹型，形態與術前模擬所需下頌角完全貼合。
[0039]導板上緣處還設有引導槽，引導槽可設有兩個，位于導板上緣線兩側且分別與導板上緣線連接。
[0040]囊性病變前界指示緣與囊性病變前界平齊，囊性病變后界指示緣與囊性病變后界平齊。囊性病變前界指示緣:按保護板前緣延伸可與囊性病變前界平齊，術中可依據導板前緣位置把握囊性病變前界范圍。囊性病變后界指示緣:按導板后緣延伸可與囊性病變后界平齊，術中可依據導板后緣位置把握囊性病變后界范圍。
[0041 ]上緣線:導板上緣與囊性病變下邊緣完全貼合，術中可依據導板上緣形態精確把握囊性病變下界范圍，且指導正確操作范圍以免損傷下牙槽神經。引導槽:即開窗刮治引導槽，依據囊性病變范圍確定最適開窗位置后預留凹槽以便將術前設計開窗位置準確轉移至術中。固位體:神經保護導板沿下頌角及下頌下緣向下頌骨內側延伸成轉角，形成導板固位體，使導板在貼合骨面過程中固定不偏倚。
[0042]以上所述僅為本發明的優選實施例，對本發明而言僅是說明性的，而非限制性的；本領域普通技術人員理解，在本發明權利要求所限定的精神和范圍內可對其進行許多改變，修改，甚至等效變更，但都將落入本發明的保護范圍內。
【主權項】
1.基于下頌骨囊性病變刮治的下牙槽神經保護導板制備方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)數據獲取:對患者進行螺旋CT掃描，獲得患者的頭顱螺旋CT數據； (2)數據處理:將螺旋CT的DICOM數據導入三維編輯軟件進行三維重建； 在冠狀位、矢狀位和水平位窗口中，應用區域增長和布爾運算功能，手動分割出囊性病變及累及的下頌牙齒，生成對應的不同顏色表示的Mask，通過重建功能重建出螺旋CT三維豐旲型; (3)模擬描繪神經:運用描繪神經功能于水平位窗口中選取每一層面的下牙槽神經影像，手動描繪下牙槽神經； (4)確定導板保護范圍:調整下頌骨透明度，囊性病變及其所累及牙齒、下牙槽神經均調整為不透明，調整三維模型頭位至手術頭位，運用計算機輔助設計曲線功能于下頌骨頰側骨面描繪出保護導板范圍曲線； (5)虛擬導板設計:沿選取的導板保護范圍截取下頌頰側皮質骨，將所截取頰側骨塊保存為STL格式導入geomagic stud1軟件中選取頰側骨面，修整銳角銳邊，抽殼增厚，得到成形的神經保護導板，再次保存為STL數據； (6)保護板制作:將STL數據導入3D打印機，使用PLA聚乳酸材料，恪融成積方式打印神經保護板實物。2.根據權利要求1所述的基于下頌骨囊性病變刮治的下牙槽神經保護導板制備方法，其特征在于:所述步驟(2)中螺旋CT閾值為226-3071HU。3.根據權利要求1所述的基于下頌骨囊性病變刮治的下牙槽神經保護導板制備方法，其特征在于:所述步驟(4)中導板范圍曲線，S卩神經保護導板邊界，其范圍覆蓋術區下牙槽神經。4.根據權利要求1所述的基于下頌骨囊性病變刮治的下牙槽神經保護導板制備方法，其特征在于:所述步驟(4)中下頌骨透明度為20-30%。5.根據權利要求4所述的基于下頌骨囊性病變刮治的下牙槽神經保護導板制備方法，其特征在于:所述步驟(4)中下頌骨透明度為25%。6.根據權利要求1或4中所述的基于下頌骨囊性病變刮治的下牙槽神經保護導板制備方法，其特征在于:所述步驟(5)中抽殼增厚為1.5-2.5mm。7.根據權利要求6中所述的基于下頌骨囊性病變刮治的下牙槽神經保護導板制備方法，其特征在于:所述步驟(5)中抽殼增厚為2mm。
【文檔編號】A61B17/16GK106037874SQ201610331121
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月18日
【發明人】田衛東, 湯煒, 鞠銳, 周忠偉, 曾維, 李鵬
【申請人】四川大學