摘要本发明公开了一种数字化扇状角度可调式正畸种植钉3D打印手术导板的制作方法,包括以下步骤:S1、数据采集;S2、数据拟合;S3、测量颊侧骨皮质厚度;S4、算法设计正畸种植钉;S5、设计扇状的角度可调式正畸种植钉导板;S6、3D打印;S7、制成成品。本发明制作的扇状种植导板,可以使术区充分暴露,容易在口内就位,无倒凹,冷却水可顺利进入术区,且容易出水,不产热,从而确保手术及后期修复的成功。本发明的数字化扇状正畸种植3D打印手术导板制作是全球口腔界探索的重要课题和未来口腔诊疗发展的方向,代表了现代数字化医疗技术的顶尖水平,让口腔正畸的种植钉植入能更快捷、更精确、更安全。
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专利类型
发明专利
申请/专利号
CN202411000186.0
申请日期
2024-07-24
公开/公告号
CN118830945A
公开/公告日
2024-10-25
主分类号
A61C8/00(2006.01) A A61 A61C A61C8
分类号
A61C8/00(2006.01) A61C7/00(2006.01) A61B34/10(2016.01) B33Y80/00(2015.01) B33Y10/00(2015.01) B33Y50/00(2015.01) G06F30/20(2020.01) G06F30/10(2020.01) G06T17/00(2006.01) G06V10/82(2022.01) G06T7/00(2017.01) G06T7/60(2017.01) G06V10/77(2022.01) G06T17/30(2006.01) G06V10/762(2022.01) G06T7/13(2017.01) G06N3/0464(2023.01) A61C8/00 A61C7/00 A61B34/10 B33Y80/00 B33Y10/00 B33Y50/00 G06F30/20 G06F30/10 G06T17/00 G06V10/82 G06T7/00 G06T7/60 G06V10/77 G06T17/30 G06V10/762 G06T7/13 G06N3/0464
申请/专利权人
南京医科大学附属口腔医院
发明/设计人
学术成果认领
主申请人地址
210029 江苏省南京市鼓楼区上海路1号
专利代理机构
南京天华专利代理有限责任公司
代理人
刘畅;徐冬涛
国别省市代码
江苏;32
主权项:
1.一种数字化扇状角度可调式正畸种植钉3D打印手术导板的制作方法,其特征在于它包括以下步骤: S1、数据采集,获取锥形束CBCT拍摄的影像图,口扫或模型扫描获取的上下颌的三维数据图; S2、数据拟合,CBCT影像图、三维数据图预处理;然后进行数据拟合匹配,获得拟合的患者3D牙颌模型,以及具体需要正畸的种植钉植入部位、牙龈软组织、骨组织三者之间的位置和关系; S3、测量颊侧骨皮质厚度,如果骨皮质厚度小于阈值,发出预警,提醒医生该患者可能非正畸种植钉支抗打入的适应症; S4、算法设计正畸种植钉,依据数据拟合匹配结果、通过Matlab的规划算法,获得正畸种植钉在患者颌骨中的最佳植入角度和位置设计; S5、设计扇状的角度可调式正畸种植钉导板,扇状种植导板的上缘与牙根方向垂直,呈90°,以便于自攻式种植钉精准打穿骨皮质进行钻孔定位;扇状种植导板的下缘则是计算机通过程序设计获得的正畸种植钉最佳植入角度,降低损伤牙根和牙周膜以及后期松动的可能; S6、3D打印,将S5获得的STL文件导入3D打印的排版软件中,添加支撑杆和短横杆,进行3D打印; S7、制成成品,将打印后的导板去除支撑杆,并进行光照、打磨抛光后获得手术导板;医生根据扇状种植导板所提供的这2个边缘角度,在临床中可灵活调整角度,可以使种植钉2次紧靠扇状边缘,第一次沿扇状上缘种植钉的钻孔定位,第二次沿扇状下缘的角度进行种植钉最终的植入。 2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于S1中,通过构建卷积神经网络CNN识别CBCT影像图中不同解剖结构,对CBCT影像图中识别出的不同解剖结构并进行颜色标记。 3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于S2中,CBCT影像图为锥形束CBCT导出的DICOM文件,三维数据图为口扫或模型扫描获取的上下颌骨的三维数据STL文件; 共同导入3D Slicer软件,实现图像预处理和数据拟合处理。 4.根据权利要求1所述的方法,其特征在S3中,测量颊侧骨皮质厚度的具体方法是:将S3拟合后的模型转换为体素网格,遍历体素,确定骨皮质的位置并计算其厚度。 5.根据权利要求1所述的方法,其特征在S4中,依据数据拟合匹配结果,获得正畸种植钉的设计,该设计分为:1)可行性规划;2)位置规划;3)角度规划这3个部分,具体是: S4-1、可行性规划:基于数据拟合匹配结果,以及S3步骤中患者颌骨颊侧骨皮质的厚度测量、以及几大重要解剖结构位置的标识,运用欧几里得距离公式算法计算出离开解剖结构2mm的安全范围,确定正常种植钉是否可在安全距离范围内进行植入手术; S4-2、位置规划:运用主成分分析预处理患者的3D点云,并运用曲面重建、欧式聚类、Sobel边缘检测算法并确定患者的膜龈联合的曲面位置,并在Blender中的3D模型上进行体现;提示医生可以进行种植钉支抗植入的最佳解剖范围; S4-3、角度规划:根据医生植入的不同位置确定不同的临床推荐植入角度,具体为: 1).上下颌前牙区:正畸种植钉的角度与牙根长轴成30-45°角; 2).上下颌后牙区:正畸种植钉的角度与牙根长轴成30-45°角; 3).颧牙槽嵴:正畸种植钉的角度向牙合面旋转60-70°; 4).腭侧牙根之间:正畸种植钉的角度与腭部骨面成70-90°角; 5).腭中缝两侧:正畸种植钉的角度垂直于骨面; 6).下颌骨外斜线:正畸种植钉的角度平行于牙根植入,注意植入时不要向舌侧倾斜,以免伤及牙根; 最佳植入角度:计算植入范围区域相应牙位的牙体长轴的角度,并且以该长轴为Z轴作出矢状面,设计规划的角度需要在该平面上,并且与该牙体长轴呈现上述临床推荐的角度; S4-4、根据患者颊侧骨皮质质厚度确定正畸种植钉的直径和长度; S4-5、医生根据周围组织的解剖结构和骨质骨量,依据临床经验微调其角度和位置;医生所微调出的最终设计结果可再次上传至系统,通过机器学习,优化程序。 6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于S5中,所述设计扇状的正畸种植钉导板步骤采用Blender软件;在Blender软件中,选择mesh中的cylinder功能,选择直径为2mm长度为20mm的种植钉作为种植钉模型;将其放置在所需种植的位置,并调整方向;将种植钉模型与S2步骤中获得的预处理后的拟合3D牙颌模型合并;在Blender软件中构建出包绕牙齿的一个形状用以3D打印,调整该形状的大小和位置并放置到种植钉周围,选择Boolean中difference功能,画出包绕牙齿的一个模型;将模型切割完成,可见该模型切面包含种植钉和其周围牙的形状,生成扇状的种植导板STL文件。 7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于S5中,若患者正畸的颊侧有托槽,则需要在将种植钉模型与拟合3D牙颌模型在Blender软件中合并后,添加填倒凹的步骤,填满工作侧的牙齿倒凹的方向是从牙合平面向下,在牙齿的颊舌侧均分。 8.根据权利要求6或7所述的方法,其特征在于3D牙颌模型通过3D Slicer软件,利用患者的CBCT图像和口腔三维扫描图像,根据特殊解剖位置对点拟合获得。 9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于S5中,框选范围在需种植牙前后2~3个牙位,横跨的连接杆为3~4mm。 10.根据权利要求1所述的方法,其特征在于S5中,设计扇状的角度可调式正畸种植钉导板,根据需要种植牙的位置在相邻侧牙龈组织处框选,通过相邻牙齿用连接杆横跨相连接,绘制出扇状的角度可调式正畸种植钉导板的STL文件。
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