改進(jìn)的虛擬夾板的制作方法
【專利說明】改進(jìn)的虛擬夾板
[0001]領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明大體上涉及顱外科(包括牙科)的領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明涉及制備牙科夾板或咬合夾板的方法和裝置，所述咬合夾板用來保護(hù)牙齒，諸如夜用護(hù)板或運(yùn)動(dòng)護(hù)板，或被外科醫(yī)生用來促進(jìn)和導(dǎo)引口腔植入物的安裝或指導(dǎo)其他口腔手術(shù)，諸如上頜面部手術(shù)。
[0003]背景
[0004]使用導(dǎo)引外科方法用于在患者中安裝口腔植入物的治療工作流程的實(shí)例提供如下:
[0005]1.牙科醫(yī)生檢查患者并且可以獲取患者口腔位置的X-線圖像或掃描。
[0006]2.取該口腔位置的印模，并且使用其來制備患者的頜骨和牙齒的石膏模型。
[0007]3.在石膏模型上形成牙列，所述牙列模擬所需修復(fù)體的位置、尺寸和形狀，然后將該牙列與患者進(jìn)行配合。然后對(duì)其進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化以匹配患者口腔位置和臨床需求。
[0008]4.基于所述牙列，制備射線照相導(dǎo)板。該射線照相導(dǎo)板包含不透射線的標(biāo)志物并且被配置成與患者相配合。還生成咬合標(biāo)記，所述咬合標(biāo)記配合在射線照相導(dǎo)板和患者的相對(duì)的頜骨之間，使射線照相導(dǎo)板以正確的位置保持在患者的口中。
[0009]5.然后使用雙重掃描程序?qū)颊呖谇晃恢眠M(jìn)行成像。首先使用CT掃描儀利用就位的射線照相導(dǎo)板和咬合標(biāo)記對(duì)患者進(jìn)行掃描。然后單獨(dú)掃描射線照相導(dǎo)板。從第一次掃描生成患者的計(jì)算機(jī)模型。從第二次掃描，生成射線照相導(dǎo)板的計(jì)算機(jī)模型。然后使用CT數(shù)據(jù)中來自不透射線的標(biāo)志物的界標(biāo)將兩個(gè)模型彼此對(duì)準(zhǔn)。這允許在顯示骨和神經(jīng)結(jié)構(gòu)的CT數(shù)據(jù)旁邊，詳細(xì)地表示要在計(jì)算機(jī)上提供的患者口腔位置，包括軟組織表面輪廓(即，射線照相導(dǎo)板的凹板表面)。
[0010]6.使用患者口腔位置的計(jì)算機(jī)表示(包括表面細(xì)節(jié)和CT數(shù)據(jù))規(guī)劃植入物的位置和定向。同樣地，在此階段還規(guī)劃任何需要的定位釘?shù)奈恢谩?br>[0011]7.制備牙科夾板(在此情況下，也稱為外科模板)，所述牙科夾板具有與射線照相導(dǎo)板相同的形狀但在規(guī)劃的植入物和定位釘?shù)奈恢锰幒秀@孔。每個(gè)鉆孔設(shè)置有金屬套管。
[0012]8.將牙科夾板置于患者的口中并且使用其來導(dǎo)引牙植入物鉆入和置入患者的頜骨中。
[0013]這種治療工作流程存在著一些已知的問題。
[0014]首先，為了制備外科模板，必須首先制備射線照相導(dǎo)板。射線照相導(dǎo)板的制備通常不由外科醫(yī)生本人完成，而是由專門制備牙科組件的實(shí)驗(yàn)室來完成。這使得治療工作流程更加復(fù)雜并且由于運(yùn)輸而變得較慢。射線照相導(dǎo)板的制備也是耗時(shí)的和昂貴的。
[0015]第二，由于患者通常在早期階段已經(jīng)被掃描(參見上面的步驟I)，利用射線照相導(dǎo)板掃描會(huì)進(jìn)一步增加患者的輻射劑量。此外，如果在掃描程序期間不正確地安裝射線照相導(dǎo)板，則必須進(jìn)行重新掃描，進(jìn)一步增加了輻射劑量。
[0016]盡管口腔外科醫(yī)生可能選擇通過以常規(guī)的方式安裝植入物而不使用計(jì)算機(jī)建模和規(guī)劃來避免這些額外的費(fèi)用和復(fù)雜性，但損失了現(xiàn)代治療工作流程的提高的精度和可預(yù)測(cè)性。事實(shí)上，很少的外科醫(yī)生可能選擇這種選項(xiàng)。
[0017]因此，需要的是用于制備用于導(dǎo)引口腔外科或其他用途的牙科夾板的現(xiàn)代治療工作流程，所述牙科夾板避免了對(duì)射線照相導(dǎo)板的需求。
[0018]概述
[0019]本發(fā)明的實(shí)施方案提供了一種制備牙科夾板的方法，所述方法包括以下步驟:獲得一組3D表面數(shù)據(jù)，所述3D表面數(shù)據(jù)表示患者口腔位置的表面；獲得描述組件的支撐結(jié)構(gòu)模型，所述組件被配置成與所述患者口腔位置的表面的一部分相配合；依照所述3D表面數(shù)據(jù)修改所述支撐結(jié)構(gòu)模型的頂側(cè)邊緣；依照修改的所述支撐結(jié)構(gòu)模型制備所述牙科夾板。
[0020]附圖
[0021]現(xiàn)在借助于實(shí)施例并參考附圖描述本發(fā)明的各個(gè)方面。在附圖中:
[0022]圖1a示出患者口腔位置的3D表面模型。
[0023]圖1b從第二透視角度示出圖1a的3D表面模型。
[0024]圖2a示出患者口腔位置的3D表面數(shù)據(jù)的距離圖的水平切片。
[0025]圖2b示出患者口腔位置的3D表面數(shù)據(jù)的冠狀切片(左-右橫截面)。
[0026]圖3a示出透明支撐結(jié)構(gòu)模型和下方的圖1b的3D表面模型。
[0027]圖3b示出沒有任何透明度的圖3a的支撐結(jié)構(gòu)模型。
[0028]圖4示出患者口腔位置(包括齒弓的指示)的3D表面數(shù)據(jù)的距離圖的水平切片。
[0029]圖5a示出距離圖圖像的全景最大強(qiáng)度投影。
[0030]圖5b示出具有頂點(diǎn)線的圖5a,描繪了 3D表面模型的上邊緣。
[0031]圖5c示出圖5b的頂點(diǎn)線，其下降一定的距離以形成要在支撐結(jié)構(gòu)的頰側(cè)上使用的截止線。
[0032]圖5d示出平滑化后的圖5c的截止線。
[0033]圖5e示出在支撐結(jié)構(gòu)的舌側(cè)上使用的直的截止線。
[0034]圖5f示出對(duì)支撐結(jié)構(gòu)上的頰側(cè)或舌側(cè)體素位置的確定。
[0035]圖6a示出基于圖5d的截止線在頰側(cè)上應(yīng)用的截?cái)嘁约盎趫D5e的截止線在舌側(cè)上的截?cái)嗟膱D3a的支撐結(jié)構(gòu)模型。
[0036]圖6b從第二透視角度示出圖6a的支撐結(jié)構(gòu)模型。
[0037]圖7a示出第二患者的具有截止線的距離圖圖像的全景最大強(qiáng)度投影。
[0038]圖7b示出圍繞規(guī)劃的定位釘部位進(jìn)一步下降的圖7a的截止線。
[0039]圖7c示出平滑化后的圖7b的截止線。
[0040]圖8示出用于截止線的平滑化過程的工藝流程圖。
[0041]圖9a示出用于第二患者的具有圖7b中應(yīng)用的截止線的經(jīng)呈現(xiàn)的支撐結(jié)構(gòu)模型。
[0042]圖9b示出用于第二患者的具有圖7c中應(yīng)用的截止線的經(jīng)呈現(xiàn)的支撐結(jié)構(gòu)模型。
[0043]圖1Oa示出圖1Ob的支撐結(jié)構(gòu)模型的距離圖圖像。
[0044]圖1Ob示出支撐結(jié)構(gòu)。
[0045]圖1Oc示出圖1Od的虛擬組件的距離圖圖像的三個(gè)透視圖。
[0046]圖1Od示出第一虛擬組件。
[0047]圖1Oe示出第二虛擬組件。
[0048]圖1la示出在連接支撐結(jié)構(gòu)模型材料和套管支撐材料之前的支撐結(jié)構(gòu)模型。
[0049]圖1lb示出在導(dǎo)引孔周圍連接支撐結(jié)構(gòu)模型材料和套管支撐材料之后的圖1la的支撐結(jié)構(gòu)模型。
[0050]圖1lc示出在支撐結(jié)構(gòu)中兩個(gè)近側(cè)導(dǎo)引孔周圍的周圍支撐材料的連接。
[0051]圖1ld示出在應(yīng)用打孔器后的Ilb的支撐結(jié)構(gòu)模型。
[0052]圖12a_12c示出在表面上使用布爾運(yùn)算(Boolean operat1ns)從支撐結(jié)構(gòu)模型添加或去除的虛擬組件。
[0053]圖13a示出圖12a至12c的虛擬組件的組合。
[0054]圖13b示出虛擬組件的另一組合。
[0055]圖14a示出口腔位置的牙齒的橫截面視圖。
[0056]圖14b示出應(yīng)用支撐結(jié)構(gòu)模型的圖14a的牙齒并且示出對(duì)要被移除的下部凹陷(undercut)體素的確定。
[0057]圖14c示出下部凹陷體素被移除的圖14b的支撐結(jié)構(gòu)模型。
[0058]實(shí)施方案的描述
[0059]現(xiàn)在將參考附圖描述本發(fā)明的具體實(shí)施方案。然而，本發(fā)明可以以許多不同的形式實(shí)現(xiàn)，并且不應(yīng)當(dāng)被解釋為限于本文提出的實(shí)施方案；而是，提供這些實(shí)施方案使得本公開將是充分的和完整的，并且將會(huì)把本發(fā)明的范圍完全地傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員。在對(duì)附圖中圖示的實(shí)施方案的詳細(xì)描述中使用的術(shù)語不意在限制本發(fā)明。在附圖中，同樣的數(shù)字表示同樣的元件。
[0060]下面的描述集中于可應(yīng)用于用于指引口腔植入物的安裝的外科模板的本發(fā)明的實(shí)施方案。然而，要理解的是本發(fā)明不限于外科模板的使用，而是可應(yīng)用于制備牙科夾板，例如，保護(hù)性口腔防護(hù)器或其他類似的應(yīng)用。
[0061]下面描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，S卩，在不使用射線照相導(dǎo)板的情況下制備外科模板的方法。相同的技術(shù)可以用來制備許多類型的牙科夾板。首先，獲得一組描述患者口腔位置的表面的3D表面數(shù)據(jù)。第二，依照該3D表面數(shù)據(jù)和規(guī)劃的植入物和定位釘位置生成虛擬外科模板模型。第三，由該虛擬外科模板模型制備物理的外科模板。
[0062]對(duì)患者口腔位置的確定
[0063]患者口腔位置的表面典型地是患者的上或下咬合的齒弓，包括頰側(cè)、咬合面和舌側(cè)上的軟組織和牙齒。
[0064]患者口腔位置的3D表面數(shù)據(jù)可以使用許多已知的光學(xué)或射線照相成像技術(shù)來獲得。例如，對(duì)患者的口腔使用的口內(nèi)光學(xué)掃描儀將產(chǎn)生適合于本方法使用的3D表面數(shù)據(jù)。可選的方法包括:對(duì)患者口腔位置的印模的光學(xué)掃描(根據(jù)需要進(jìn)行處理以補(bǔ)償作為口腔位置的負(fù)印記的印模)，對(duì)患者口腔位置的印模壓鑄模型的光學(xué)掃描，口腔位置的高分辨率3D X-射線計(jì)算機(jī)斷層掃描照相術(shù)(CT)或磁共振成像(MRI)圖像與表面檢測(cè)算法結(jié)合。
[0065]口內(nèi)光學(xué)掃描和對(duì)印模的光學(xué)或觸覺型掃描或印模壓鑄模型兩者的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)患者的最小輻射暴露和高分辨率表面掃描。CT和MRI掃描儀還提供了可視化內(nèi)部解剖學(xué)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。
[0066]本發(fā)明可以用于使用下列數(shù)據(jù)的導(dǎo)引的植入物放置:不