CN102988114A - 一种基于锥束ct数据的国产数字化手术导板制作的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通过使用锥束CT进行二次扫描，利用计算机三维建模与手术模拟软件设计制作数字化手术定位导板的方法。通过软件拟合配准，将成像较为清晰的上下颌牙列的石膏模型数据替换颅颌骨中的牙列数据，结合手术模拟移动骨块，设计制作满足临床使用的手术导板。该法具有制备过程简便，仪器设备简单，制作成本较低，导板精密度较高等优点，得到的导板可以满足口腔正颌外科手术使用要求。

Description

一种基于锥束CT数据的国产数字化手术导板制作的方法

技术领域

本发明涉及一种运用计算机软件设计制作手术用导板的方法。特别地，涉及一种基于锥束CT(CBCT)数据，利用计算机三维建模软件设计制作口腔外科手术用导板的方法。

背景技术

与机体的其它组织和器官的手术不同，口腔颌面部手术，尤其是涉及上下颌骨关系的手术以及口腔种植术，在定位方面具有特殊性和复杂性，主要依靠牙齿位置、牙列关系来确定。在口腔手术中，游离的骨块通过定位导板移动至术前设计好的位置进行固定。临床上普遍使用的定位导板是通过传统的模型外科制作而成，制作过程中容易带入较大的误差，牙齿咬合面形态清晰度不足，使用的牙托水会释放刺激性气味，同时模型外科中的石膏模型不利于保存。近年来随着计算机的不断发展以及在临床应用的不断探索，数字医学应运而生，数字化设计制作定位导板也在被不断研究，并且国外已有成品导板与相关软件的出产。目前已知的导板制作公司有比利时的Materialise公司，但是制作耗时较久，费用较高。找到一种方法以低成本数字化设计制造精密度较高的手术定位导板，是目前数字医学在口腔外科中得以全面流畅运用的关键。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高精密度的口腔外科手术导板的简便快捷的数字化制作方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于CBCT数据的国产数字化手术导板制作的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)选择形成伪影较少的陶瓷托槽，黏贴于患者前牙区与双尖牙区。

(2)患者口内取模，超硬石膏灌模；对患者及其牙列的石膏模型作CBCT扫描，获得数据。

(3)使用三维建模软件重建患者颅颌骨与石膏模型的三维模型；使用三维手术模拟软件模拟手术中的颌骨移动，使其移动至手术方案设计的位置；使用三维拟合配准软件，将移动后的颅颌骨与石膏模型作模型间的拟合配准。

(4)使用软件中的布尔减工具，在拟合后的上下颌牙列间导入一个牙弓形态的数据块，通过布尔减工具制作手术导板；之后通过快速成型设备直接制作实体化手术定位导板。

本发明具有以下技术效果，用本发明提供的手术定位导板不但可以很好的满足手术中对颌骨精确定位的要求；同时在患者口内试戴调改中，基本不需要作改动，即可顺利就位；并且整个数据采集过程仅需要锥束CT一台设备，大大减少了制作成本，扩大了适用范围。满足了以低成本、高效率、高精度制作手术定位导板的要求。

具体实施方式

通过对两个三维模型的拟合配准，使用牙体形态成像较为清晰的石膏模型来替代颅颌骨模型中成像较差的牙列数据，从而可以同时获得清晰的牙面以及较为完整的颅颌骨。鉴于常规的金属托槽在锥束CT扫描中会产生较严重的伪影，因此本发明选择阻射性好、形成伪影少的陶瓷托槽。

本发明的特点是用几种三维手术建模软件，采用锥束CT二次扫描获得数据，通过两个数据的拟合配准，在计算机中设计制作数字化手术定位导板，并使用快速成型设备实体化制作，从而找到一种低成本高精度的易于操作的数字化手术导板的制作方法。下面详细说明本发明的实施例。

实施例1

戴X，男，24岁，主诉：下巴偏左5年余。专科检查：患者下颌骨体部左右不对称，软组织颏部左偏10-11mm，下牙列中线左偏5-6mm，磨牙关系左侧II类，右侧III类。开口型左偏，开口度基本正常，双侧颞下颌关节弹响，无疼痛。下颌骨均角。诊断为下颌发育过度，偏颌畸形。

将患者上下颌双侧前牙区与双尖牙区的金属托槽替换为单晶体陶瓷托槽，制取上下颌牙列的超硬石膏模型，对患者与石膏模型分别作锥束CT扫描，其结果以DICOM文件导入计算机；使用Surgicase CMF5.0(Materialise，比利时)软件进行图像的三维重建，设计下颌骨行双侧下颌升支矢状劈开术并模拟手术移动下颌骨，移动方案为：下颌后退1mm；矢状面，下颌前牙向上旋转5.18°；冠状面，下颌右侧后牙区向上旋转1.45°；水平面，下颌向右旋转7°；将移动后的上下颌骨以及重建后的上下颌石膏模型三维图像数据以STL文件形式导出；使用Mimics 10.0(Materialise，比利时)软件导入上述的STL文件，并进行患者上下颌三维图像与石膏模型图像的拟合配准，移动上下颌石膏模型至手术设计的术后位置，并将移动后的上下颌石膏模型三维数据以STL文件形式导出；使用Rhinoceros 4.0(Robert McNeel&Assoc，美国)软件导入上下颌石膏模型的STL文件，在两个模型之间，导入一个牙弓形态的空白数据块，使用布尔减工具在该空白数据块中去除上下颌牙齿咬合面形态数据，从而制作出数字化手术导板；使用快速成型设备直接实体化制作完成手术定位导板。

上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权力要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于锥束CT数据的国产数字化手术导板制作的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)黏贴陶瓷托槽。(2)患者口内取模，超硬石膏灌模，对患者及其牙列的石膏模型作锥束CT扫描，获得数据。(3)使用计算机软件三维建模、模拟手术移动并将移动后的颅颌骨与石膏模型作拟合配准。(4)使用软件中的布尔减工具制作数字化手术导板，并用快速成型设备直接制作而成。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：对患者颅颌骨与石膏模型作二次扫描，通过软件拟合配准，同时获得精确的颅颌骨位置以及清晰的牙体牙面图像。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所有图像数据均使用锥束CT扫描获得。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：使用陶瓷托槽来减少因托槽形成的伪影，从而增加图像清晰度。