一种骨材料植入导板的制备方法

1.本发明涉及医疗机械制造技术领域，特别是涉及一种骨材料植入导板的制备方法。


背景技术：

2.随着口腔治疗技术的进步以及人们对口腔健康要求的提高，越来越多的患者选择对缺失牙进行种植修复。种植牙的目的是提高患者的咀嚼功能及美观效果，是涉及到冠修复体、牙周软组织和骨组织的综合治疗。以修复为导向的种植体设计原则是种植体的位置是以将来冠修复体的位置为标准，同时种植体周围需要一定量的骨组织轮廓保障足够的种植体-骨结合及修复体周围的软组织轮廓。但患者失牙后不可避免会造成骨组织高度和宽度的丧失，甚至有些患者会因为各种各样的失牙原因包括但不限于牙周炎等造成未来植入位点牙槽骨的提前丧失及吸收不均匀，这些都会影响种植体的植入位置和未来冠修复体的效果，因此口腔种植的前提之一是恢复或重建良好的骨组织外形轮廓。
3.临床常用恢复牙槽骨外形的方法是引导骨再生术。引导骨再生是利用植骨材料和/或生物膜引导骨细胞长入并快速成骨的骨增量技术，目前临床在植入植骨材料时植入量的多少和外形轮廓的控制大多依靠临床经验，植入手术技术敏感性高、缺乏操作引导。不恰当的骨粉植入量和外形轮廓的重塑影响植骨效果和远期种植体上部结构冠修复体周围的软组织美学效果。因此在植骨时需要骨材料植入导板进行引导，以降低操作敏感性、提高远期临床效果。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种骨材料植入导板的制备方法，以便能精确稳定地引导骨粉植入。
5.本发明的第一方面，提供一种骨材料植入导板的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
6.1)利用三维扫描技术获取患者上颌三维模型和下颌三维模型，并获取其不同咬合状态下上下颌牙列的三维位置关系；
7.2)基于所述三维位置关系以修复为导向在计算机软件中模拟患者未来冠修复体理想穿龈位置及相应的种植体所在骨组织内三维位置，在三维软件中设计种植手术导板，形成诊断模型和导板数据；
8.3)将种植手术导板改造为骨材料植入导板，包括以下步骤：
9.i)基于诊断模型的理想种植体空间位置推算其需要的骨组织外形轮廓，使用计算机图形学的差值计算法，平滑并构建种植体周围的骨组织外形轮廓；
10.ii)使用计算机图形学的offset命令将设计的骨组织外形轮廓数据偏移1-2mm达到导板厚度，形成骨材料植入导板的骨缺损恢复区；
11.iii)将种植导板数据与上述骨缺损恢复区进行三维数据融合，并在缺牙区牙槽嵴
顶黏膜处构建直径5mm的圆柱形骨粉植入通道，经过三维图形调整形成骨材料植入导板；
12.4)通过三维打印的方法获取树脂材料的骨材料植入导板。
13.在另一优选例中，不同咬合状态是指正中咬合、前伸咬合、左侧方咬合、右侧方咬合。
14.在另一优选例中，通过以下步骤获取不同咬合状态下上下颌牙列的三维位置关系：
15.通过上下颌咬合关系及虚拟颌架定位患者的咬合过程，或在口内使用硅橡胶记录患者最大前伸、侧方及正中咬合关系后，在体外制作石膏模型，并对所述石膏模型进行三维扫描，获取不同咬合状态下上下颌牙列的三维位置关系。
16.在另一优选例中，步骤2中，在计算机中利用牙科修复学设计软件或者根据骨组织宽度高度和厚度，通过不同咬合关系下上下颌牙列的位置设计理想的冠修复体位置及形态，以此为基础设计种植体植入位点和方向，并生成种植手术导板。
17.本发明中，种植体设计软件，包括但不限于丹麦3shape软件，noble biocare的noble clinician等常用种植体设计软件。
18.在另一优选例中，所述种植手术导板是牙支持式、粘膜支持式或混合支持式。
19.在另一优选例中，所述骨组织外形轮廓以正中咬合位冠修复体位置为导向。
20.在另一优选例中，将种植手术导板改造为骨材料植入导板是在种植位点处进行改造。
21.在另一优选例中，所述骨组织外形轮廓以理想种植体空间位置为设计依据，使得种植体周围形成2-4mm理想骨宽度以及合适的牙槽嵴高度。
22.在另一优选例中，步骤i中，利用cbct重建的骨组织缺损部位最突出的3-5个三角面片区，使用差值法计算牙槽骨表面蒙皮，进行松弛平滑处理，并根据种植体位置为其拟定周围充足骨组织的空间，构建种植位点处骨组织外形轮廓。
23.在另一优选例中，步骤i中，利用cbct重建的骨组织缺损形态表面最突出的3-5个三角面片区，使用差值法重建理想牙槽骨表面蒙皮，进行松弛平滑处理，并根据种植体位置对其进行局部变形处理，使得种植体周围形成充足的骨组织空间，从而获得种植体周围骨组织外形轮廓。
24.在另一优选例中，步骤ii中，根据3a2b原则规定种植体周围骨组织宽度，利用计算机图形学计算机软件中局部变形功能调整骨组织缺损区外形轮廓，再利用计算机图形学offset功能，将骨外形轮廓偏移1-2mm，形成骨材料植入导板的骨缺损恢复区。
25.在另一优选例中，步骤ii中，根据3a2b原则规定种植体周围骨组织宽度，利用计算机图形学中拉伸变换调整骨组织缺损区外形轮廓，再利用计算机图形学offset功能，偏移1-2mm，形成骨材料植入导板的骨缺损恢复区。
26.如本领域技术人员已知，3a-2b原则，是种植体植入位置的标准。2013年由fernando rojas-vizcaya提出，具体内容是：3a是指骨水平种植体边缘在预计修复体边缘根方3mm(垂直向)；2b是指骨水平种植体唇侧骨板至少有2mm(水平向)。参考文献：rojas-vizcaya,f.(2013).biological aspects as a rule for single implant placement.the 3a-2b rule:a clinical report；j prosthodont22(7):575-580.
27.本发明中，所述计算机图形学是许多常见逆向工程软件例如geomagicstudio软件
中通用的图形处理方法，可对三维数据图形进行采样、充填、桥接、偏移、抽壳松弛、表面构造等操作。
28.本发明的第二方面，提供一种骨材料植入导板，由第一方面所述的制备方法制备获得。
29.本发明的第三方面，提供一种装置，所述装置包括：
30.冠修复体三维模型提供模块，用于提供冠修复体位置及周围牙龈形态；
31.骨缺损区域构建模块，根据冠修复体位置以及种植体位置倒推牙槽骨轮廓外形；
32.骨粉植入通道模块，用于在骨组织缺损指示部位模块上构建植入路径。
33.在另一优选例中，所述装置还包括：虚拟颌架、上下颌三维模型、牙周组织再生手术导板制作模块。
34.本发明将数字化技术引入骨植入过程中，既考虑未来冠修复体位置，又考虑所需骨弓轮廓范围，然后设计骨材料植入导板，有效引导骨植入范围和位置，从而能够稳定、精准地植入自体骨材料或者商品化骨组织。
35.应理解，在本发明范围内中，本发明的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。说明书中所揭示的各个特征，可以被任何提供相同、均等或相似目的的替代性特征取代。限于篇幅，在此不再一一累述。
附图说明
36.图1示出本发明的骨材料植入导板的制备方法。
37.图2示出cbct扫描的颌骨模型与牙列扫描模型进行配准。
38.图3为根据咬合位置关系设计冠修复体位置及种植体位置，形成种植导板1。
39.图4为骨缺损区域表面蒙皮。
40.图5为在骨组织缺损处使用计算机图形学的offset外推偏移1-2mm，形成骨材料植入导板的骨缺损恢复区。
41.图6示出导板1与骨缺损恢复区拟合构建骨粉植入通道，形成骨植入导板2。
具体实施方式
42.发明人经过广泛而深入的研究，研发出一种骨材料植入导板的制备方法，先利用三维扫描技术获取患者上颌三维模型和下颌三维模型，利用cbct扫描获取患者的上颌骨和下颌骨骨组织三维模型后与牙列模型进行配准；基于冠修复体理想位置设计种植体植入位置，并根据种植体植入位置周围所需骨组织轮廓为依据设计骨材料植入导板诊断模型；设计以牙列为支持的骨植入导板，通过三维打印方式获取所述骨材料植入导板。该骨材料植入导板能快速准确地指示骨植入类材料或自体骨组织移植的轮廓外形。在此基础上，完成了本发明。
43.术语
44.种植牙
45.种植牙(dental implant)指的是一种以植入骨组织内的下部结构为基础来支持、固位上部修复体的缺牙修复方式。包括下部的植入结构和上部的冠修复体两部分，主要针
对牙齿缺损和缺失后的治疗工作。
46.种植牙齿也叫人工种植牙，并不是真的种上自然牙齿，而是通过医学方式，将与人体骨质兼容性高的钛金属经过精密的设计，制造成类似牙根的圆柱体或其他形状，以外科小手术的方式植入缺牙区的牙槽骨内，经过1～3个月后，当人工牙根与牙槽骨结合后，再在人工牙根上制作冠修复体。种植牙可以获得与天然牙功能、结构以及美观效果十分相似的修复效果，已经成为越来越多缺牙患者的首选修复方式。因对邻牙没有伤害，种植牙已被口腔医学界公认为缺牙的首选修复方式。
47.种植牙是牙齿缺失后最好的修复方式，但是有的时候由于缺失牙时间过长，或者因牙周病导致缺牙前牙齿周围的牙槽骨吸收过多且/或不均匀，造成种植牙手术时候骨量不足，难以进行种植牙的手术。这时候需要使用骨植入材料就用到了骨粉，骨粉一般是术中填充在牙槽窝和缺失牙的部位，以增加牙槽骨的高度和厚度，为种植体的植入提供良好的种植环境。
48.口腔cbct
49.cbct，是cone beam ct的简称，即锥形束ct。顾名思义是锥形束投照计算机重组断层影像设备，其原理是x线发生器以较低的射线量(通常球管电流在10毫安左右)围绕投照体做环形dr(数字式投照)。然后将围绕投照体多次(180次-360次)数字投照后“交集”中所获得的数据在计算机中“重组，reconstruction”后进而获得三维图像。
50.制备方法
51.如图1所示，本发明的骨材料植入导板的制备方法包括以下步骤：
52.1)利用三维扫描技术获取患者上颌三维模型和下颌三维模型，并获取其不同咬合状态下上下颌牙列的三维位置关系；
53.2)基于所述三维位置关系以修复为导向在计算机软件中模拟患者未来冠修复体理想穿龈位置及相应的种植体所在骨组织内三维位置，在三维软件中设计种植手术导板，形成诊断模型和导板1数据；
54.3)改传统种植导板(种植手术导板1)为骨材料植入导板(导板2)，具体步骤如下：
55.i)基于诊断模型的骨组织外形轮廓，使用计算图形学的差值计算法，平滑并构建种植位点处骨组织外形轮廓；
56.ii)根据种植体周围骨组织宽度要求，在骨组织缺损处使用计算图形学的拉伸变换法，在骨组织缺损处使用计算机图形学的offset偏移(外推)1-2mm，形成骨材料植入导板的骨缺损恢复区；
57.iii)将导板1与上述恢复区进行拟合，并构建骨粉植入通道，形成导板2即骨材料植入导板；
58.4)通过三维打印的方法获取所述骨材料植入导板。
59.本发明将数字化技术引入到骨植入过程，既考虑未来冠修复体位置，又考虑所需骨外形轮廓范围，然后设计植骨导板，有效引导骨植入范围和位置，从而能够稳定、精准的植入自体骨材料或者商品化骨植入材料。与现有技术先比，本发明能实现准确、稳定地植骨，而且植骨前就知道需要植入的范围以及位置，能预判未来的植骨效果以及冠修复体的位置。如果需要植入的骨粉过多或者植入位置难以稳定，可能造成患者骨植入后期稳定性不佳远期吸收过多等问题，可以在冠修复体位置设计时就考虑进去，通过改变冠修复体位
置或者改变未来种植基台角度协调骨外形轮廓，避免骨植入预后不佳或需要二次植骨。
60.下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则百分比和份数是重量百分比和重量份数。
61.除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。文中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用。
62.实施例
63.骨材料植入导板的制备方法
64.1)利用cbct三维扫描技术获取患者上颌三维模型和下颌三维模型，并获取其不同咬合状态下上下颌牙列的三维位置关系。
65.将cbct扫描的颌骨模型与牙列扫描模型进行配准，如图2所示。
66.具体地，通过上下颌咬合关系及虚拟颌架定位患者的咬合过程，或在口内使用硅橡胶记录患者最大前伸、侧方及正中咬合关系后，在体外制作石膏模型，并对所述石膏模型进行三维扫描，获取不同咬合状态下上下颌牙列的三维位置关系。
67.2)基于所述三维位置关系以修复为导向在计算机软件中模拟患者未来冠修复体理想穿龈位置及种植体所在骨组织内三维位置，在三维软件中设计种植手术导板，形成诊断模型和导板1，如图3所示。
68.具体地，在计算机中利用种植体设计软件或者根据骨组织宽度高度和厚度，通过不同咬合关系下上下颌牙列的位置设计冠修复体位置及形态，以此为基础设计种植体植入位点和方向，并生成种植手术导板。所述种植手术导板是牙支持式、粘膜支持式或混合支持式。
69.将种植手术导板改造为骨材料植入导板是在种植位点处进行改造。
70.3)将传统的种植手术导板1改为骨材料植入导板2，具体步骤如下
71.i)基于诊断模型的骨组织外形轮廓，利用cbct重建的骨组织缺损部位最突出的3-5个三角面片区，使用计算机图形学的差值计算法，计算牙槽骨表面蒙皮，进行松弛平滑处理，如图4所示，并根据种植体位置为其拟定周围充足骨组织的体积，构建种植位点处骨组织外形轮廓；
72.ii)根据3a2b原则规定种植体周围骨组织宽度，根据种植体周围骨组织宽度要求，在骨组织缺损处使用计算机图形学的拉伸变换法，在骨组织缺损处使用offset功能偏移1-2mm，形成骨材料植入导板的骨缺损恢复区，如图5所示；
73.iii)将导板1与上述骨缺损恢复区进行拟合，导板1除了骨组织缺损区域即种植位点区域外其他均不作变化，构建骨粉植入通道，形成导板2，即骨材料植入导板，如图6所示；
74.4)通过三维打印的方法获取所述骨材料植入导板。
75.在本发明提及的所有文献都在本技术中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本技术所附权利要求书所限定的范围。

技术特征：
1.一种骨材料植入导板的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：1)利用三维扫描技术获取患者上颌三维模型和下颌三维模型，并获取其不同咬合状态下上下颌牙列的三维位置关系；2)基于所述三维位置关系以修复为导向在计算机软件中模拟患者未来冠修复体理想穿龈位置及相应的种植体所在骨组织内三维位置，在三维软件中设计种植手术导板，形成诊断模型和导板数据；3)将种植手术导板改造为骨材料植入导板，包括以下步骤：i)基于诊断模型的理想种植体空间位置推算其需要的骨组织外形轮廓，使用计算机图形学的差值计算法，平滑并构建种植体周围的骨组织外形轮廓；ii)使用计算机图形学的offset命令将设计的骨组织外形轮廓数据偏移1-2mm达到导板厚度，形成骨材料植入导板的骨缺损恢复区；iii)将种植导板数据与上述骨缺损恢复区进行三维数据融合，并在缺牙区牙槽嵴顶黏膜处构建直径5mm的圆柱形骨粉植入通道，经过三维图形调整形成骨材料植入导板；4)通过三维打印的方法获取树脂材料的骨材料植入导板。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，不同咬合状态是指正中咬合、前伸咬合、左侧方咬合、右侧方咬合。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，通过以下步骤获取不同咬合状态下上下颌牙列的三维位置关系：通过上下颌咬合关系及虚拟颌架定位患者的咬合过程，或在口内使用硅橡胶记录患者最大前伸、侧方及正中咬合关系后，在体外制作石膏模型，并对所述石膏模型进行三维扫描，获取不同咬合状态下上下颌牙列的三维位置关系。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2中，在计算机中利用牙科修复学设计软件，通过不同咬合关系下上下颌牙列的位置设计理想的冠修复体位置及形态，以此为基础设计种植体植入位点和方向，并生成种植手术导板。5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述种植手术导板是牙支持式、粘膜支持式或混合支持式。6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述骨组织外形轮廓以理想种植体空间位置为设计依据，使得种植体周围形成2-4mm理想骨宽度以及合适的牙槽嵴高度。7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤i中，利用cbct重建的骨组织缺损部位最突出的3-5个三角面片区，使用差值法计算牙槽骨表面蒙皮，进行松弛平滑处理，并根据种植体位置为其拟定周围充足骨组织的空间，构建种植位点处骨组织外形轮廓。8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤ii中，根据3a2b原则规定种植体周围骨组织宽度，利用计算机图形学计算机软件中局部变形功能调整骨组织缺损区外形轮廓，再利用计算机图形学offset功能，将骨外形轮廓偏移1-2mm，形成骨材料植入导板的骨缺损恢复区。9.一种骨材料植入导板，由权利要求1-6任一权利要求所述的制备方法制备获得。10.一种装置，所述装置包括：冠修复体三维模型提供模块，用于提供冠修复体位置及周围牙龈形态；骨缺损区域构建模块，根据冠修复体位置以及种植体位置倒推牙槽骨轮廓外形；
骨粉植入通道模块，用于在骨组织缺损指示部位模块上构建植入路径。

技术总结
本发明公开了一种骨材料植入导板的制备方法，包括以下步骤：1)利用三维扫描技术获取患者上颌三维模型和下颌三维模型，并获取其不同咬合状态下上下颌牙列的三维位置关系；2)基于所述三维位置关系以修复为导向在计算机软件中模拟患者未来冠修复体理想穿龈位置及种植体所在骨组织内三维位置，在三维软件中设计种植手术导板，形成诊断模型和导板数据；3)将种植手术导板改造为骨材料植入导板；4)通过三维打印的方法获取所述骨材料植入导板。本发明制作的骨材料植入导板能快速准确的指示骨植入类材料或自体骨组织移植的轮廓外形。入类材料或自体骨组织移植的轮廓外形。


技术研发人员：蒋欣泉 顾晓宇 王洁 曾德良 曹玲燕
受保护的技术使用者：上海交通大学医学院附属第九人民医院
技术研发日：2022.05.16
技术公布日：2023/9/22