CN117297817B - 一种基于数字技术的口腔软组织固定夹板制作方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请中的一种基于数字技术的口腔软组织固定夹板制作方法及系统，通过获取患者的锥形束CT数据、颌骨模型和口扫模型，其中，口扫模型通过扫描患者的牙列和软组织得到，颌骨模型从锥形束CT数据中提取；基于锥形束CT数据、颌骨模型和口扫模型构建用于模拟术后口腔状态的工作模型；基于工作模型进行夹板设计，得到夹板设计数据，并基于夹板设计数据进行固定夹板制作。发明通过获取到以颌骨形态及软组织厚度为指导的工作模型，精确模拟出软组织增量术后口内形态，以聚醚醚酮为材料，利用计算机辅助夹板的设计与制作，能够得到一个与术后软组织形态精确吻合、不影响患者咀嚼功能、使用体验感较好的个性化软组织固定夹板，以提高软组织移植成功率。

Description

一种基于数字技术的口腔软组织固定夹板制作方法及系统

技术领域

本发明涉及口腔医学领域，特别是涉及一种基于数字技术的口腔软组织固定夹板制作方法及系统。

背景技术

随着口腔医疗技术和材料学的进步发展，种植义齿已成为牙齿缺失的主流修复方式，广泛被患者所接受。患者因牙周病、外伤、肿瘤等原因引起的缺牙常伴有不同程度牙槽骨缺损，临床工作中骨增量术可以有效恢复大部分牙槽骨缺损，但行骨增量后的患者常常伴有明显的软组织量不足，尤其是术区角化龈宽度不足，相关研究表明，足够的角化龈宽度是保证种植体周围组织长期稳定的关键。

临床上可以通过软组织移植术获得理想的角化龈宽度，然而面部肌肉牵拉、咀嚼运动等因素会使移植物移位、与受区产生空腔，将影响移植物的血管化、最终导致软组织移植术后效果欠佳。

目前通过术后使用软组织固定夹板对移植物进行固定，以促进移植物的血管化和伤口的愈合；但现有的软组织固定夹板是依靠医生的经验在术前设计，仅凭感觉修整石膏模型，以获得模拟术后前庭沟情况、软组织形态的工作模型，没有准确的设计标准，夹板通过技工端制作，信息的多层传递易导致误差，以上原因导致夹板与术后实际情况存在较大偏差，需反复调改后才能戴用，进而影响软组织增量效果；且传统的软组织固定夹板依靠与邻牙的制锁作用固位，在抬高咬面的同时影响患者咀嚼，使得患者戴用体验较差且影响口腔功能。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于数字技术的口腔软组织固定夹板制作方法及系统，利用计算机辅助设计与计算机辅助制作进行夹板的设计与制作，得到与术后软组织形态精确吻合、不影响患者咀嚼功能、使用体验感较好的个性化软组织固定夹板，以提高软组织移植成功率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供的一种基于数字技术的口腔软组织固定夹板制作方法，包括：

获取患者的锥形束CT数据、颌骨模型和口扫模型，其中，所述口扫模型通过扫描患者的牙列和软组织得到，所述颌骨模型从所述锥形束CT数据中提取；

基于所述锥形束CT数据、所述颌骨模型和所述口扫模型构建用于模拟术后口腔状态的工作模型；

基于所述工作模型进行夹板设计，得到夹板设计数据，并基于所述夹板设计数据进行固定夹板制作。

在本申请一实施例中，基于所述锥形束CT数据、所述颌骨模型和所述口扫模型构建用于模拟术后口腔状态的工作模型，包括：

将所述锥形束CT数据与所述牙列和所述口扫模型进行拟合，得到第一中间模型；

测量所述第一中间模型中软组织与骨面的垂直距离；

将所述颌骨模型均匀膨大所述垂直距离，得到软组织附着的颌骨模型；

将所述软组织附着的颌骨模型与所述口扫模型进行拟合，得到第二中间模型；

在所述第二中间模型的目标手术区域进行增厚，得到模拟术后状态的工作模型，其中，所述目标手术区域为执行软组织增量手术的区域。

在本申请一实施例中，获取所述颌骨模型，包括：

基于所述锥形束CT数据构建患者的口腔三维模型；

从所述口腔三维模型中提取的硬组织模型，并对所述硬组织模型进行裁切，得到目标区域的硬组织模型，其中，所述目标区域为包含上下颌骨的区域；

将所述目标区域的硬组织模型进行分离，得到下颌骨数据；

对所述下颌骨数据进行填充、去除噪点和光滑处理，得到所述颌骨模型。

在本申请一实施例中，基于所述工作模型进行夹板设计，得到夹板设计数据，包括：

在设计工具中导入所述工作模型，并调整所述工作模型至合适的就位道方向；

对调整就位道方向后的工作模型修整倒凹区域填蜡，得到第三中间模型；

在所述第三中间模型中使用大连接体和卡环指令绘制夹板轮廓，得到夹板初始模型，所述夹板初始模型包括基托；

将所述基托边缘延伸至前庭沟、并对所述夹板初始模型做镂空小孔设计，以及修整所述夹板初始模型边缘圆钝光滑，得到夹板设计数据。

在本申请一实施例中，基于所述夹板设计数据进行固定夹板制作，包括：

将所述夹板设计数据导入至切削机床的计算机中，以控制所述切削机床对聚醚醚酮盘进行切削和打磨，得到固定夹板。

在本申请一实施例中，所述第二中间模型的目标手术区域的增厚值为1mm-3mm。

在本申请一实施例中，所述大连接体和卡环指令的参数为：卡环宽度为1.5mm-2.5mm、厚度为1.3mm-1.8mm，卡环臂尖进入0.5mm倒凹，大连接体厚度为1.5mm-2mm。

在本申请一实施例中，还包括：

在佩戴所述固定夹板时，在所述固定夹板内侧挤入适量义齿软衬材料，而后立即戴入口中，使软衬材料根据软组织术后形态进行塑形，预设时间后取下夹板，去掉多余软衬材料，剩余软衬材料通过与夹板表面小孔的制锁作用嵌于夹板内侧，使得夹板组织面与术后软组织完全吻合。

在本申请一实施例中，还包括：

在佩戴所述固定夹板时，在所述固定夹板内侧挤入敷料类药物，以固定所述敷料类药物。

本申请还提供一种基于数字技术的口腔软组织固定夹板制作系统，包括：

获取模块，用于获取患者的锥形束CT数据、颌骨模型和口扫模型，其中，所述口扫模型通过扫描患者的牙列和软组织得到，所述颌骨模型从所述锥形束CT数据中提取；

模型构建模块，用于基于所述锥形束CT数据、所述颌骨模型和所述口扫模型构建用于模拟术后口腔状态的工作模型；

设计和制作模块，用于基于所述工作模型进行夹板设计，得到夹板设计数据，并基于所述夹板设计数据进行夹板制作。

本发明的优点：本发明的一种基于数字技术的口腔软组织固定夹板制作方法及系统，通过获取患者的锥形束CT数据、颌骨模型和口扫模型，其中，口扫模型通过扫描患者的牙列和软组织得到，颌骨模型从锥形束CT数据中提取；基于锥形束CT数据、颌骨模型和口扫模型构建用于模拟术后口腔状态的工作模型；基于工作模型进行夹板设计，得到夹板设计数据，并基于夹板设计数据进行固定夹板制作。发明通过相关软件和数字化技术获取到以颌骨形态及软组织厚度为指导的工作模型，精确模拟出软组织增量术后口内形态，以快速成型的聚醚醚酮为材料，利用计算机辅助设计与计算机辅助夹板的设计与制作，能够得到一个与术后软组织形态精确吻合、不影响患者咀嚼功能、使用体验感较好的个性化软组织固定夹板，以提高软组织移植成功率。

附图说明

图1为本申请一实施例中的一种基于数字化技术的软组织固定夹板制作方法的流程示意图；

图2为本申请一实施例中的提取目标区域上下颌骨组织模型的示意图；

图3为本申请一实施例中的分离上下颌颌骨示意图；

图4为本申请一实施例中的下颌骨数据的示意图；

图5为本申请一实施例中的在Geomagic软件中进行颌骨模型优化处理示意图；

图6为本申请一实施例中的口腔扫描模型的示意图；

图7为本申请一实施例中的牙龈厚度测量示意图；

图8为本申请一实施例中的将口扫模型与颌骨模型拟合得到工作模型的示意图；

图9为本申请一实施例中的在3shape Dental system中建立工作订单的示意图；

图10为本申请一实施例中的调整工作模型至合适就位道的示意图；

图11为本申请一实施例中的夹板轮廓绘制示意图；

图12为本申请一实施例中的修整夹板并做镂空小孔设计示意图；

图13为本申请一实施例中的固定夹板示意图。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。

发明人发现，传统的软组织固定夹板依靠与邻牙的制锁作用固位，在抬高咬面的同时影响患者咀嚼，使得患者戴用体验较差且影响口腔功能。

为了改善上述缺点及不足，本申请通过相关软件和数字化技术获取到以颌骨形态及软组织厚度为指导的工作模型，精确模拟出软组织增量术后口内形态，以快速成型的聚醚醚酮为材料，利用计算机辅助设计与计算机辅助制作进行夹板的设计与制作，能够得到一个与术后软组织形态精确吻合、不影响患者咀嚼功能、使用体验感较好的个性化软组织固定夹板，以提高软组织移植成功率。具体过程如下实施例所述：

实施例

图1为本申请一实施例中的一种基于数字技术的口腔软组织固定夹板制作方法的流程示意图，如图1所示，本发明中的提供的一种基于数字技术的口腔软组织固定夹板制作方法，包括步骤S110-步骤S130：

S110，获取患者的锥形束CT数据、颌骨模型和口扫模型，其中，所述口扫模型通过扫描患者的牙列和软组织得到，所述颌骨模型从所述锥形束CT数据中提取；

其中，在软组织增量手术前，使用逆向工程软件在患者CBCT(Cone beam CT，锥形束CT)中提取颌骨模型，以及使用口腔扫描仪获取患者牙列和软组织的口扫模型(使用口内扫描仪3Shape TRIOS获取口内扫描影像)，得到两个初模型；

具体地，获取所述颌骨模型，包括：

S111，基于所述锥形束CT数据构建患者的口腔三维模型；

具体地，将患者CBCT数据以DICOM(数字成像和医学通信)格式导入MimicsResearch软件，进行患者缺牙区颌骨的三维重建。

S112，从所述口腔三维模型中提取的硬组织模型，并对所述硬组织模型进行裁切，得到目标区域的硬组织模型，其中，所述目标区域为包含上下颌骨的区域；

图2为本申请一实施例中的提取目标区域硬组织模型的示意图，如图2所示，从CBCT中提取硬组织模型中，上下颌和下颌是连在一起的。本实施例中，通过建立New Mask提取目标区域硬组织，使用Crop Mask命令剪裁目标区域。

S113，图3为本申请一实施例中的下颌骨数据的示意图，如图3所示，将所述目标区域的硬组织模型进行分离，得到下颌骨数据；

S114，对所述下颌骨数据进行填充、去除噪点和光滑处理，得到所述颌骨模型。

图4为本申请一实施例中的分离上下颌颌骨示意图，如图4所示，Edit Mask及Region Grow命令将上下颌分离，获得下颌数据，并对下颌数据进行Cavity Fill(空腔填充)、去除噪点，光滑处理后提取出目标区域下颌骨模型并以光固化立体造型文件(stereolithography，STL)格式导出。

图5为本申请一实施例中的在Geomagic软件中进行颌骨模型优化处理示意图，如图5所示，还将该颌骨模型得STL文件导入Geomagic软件进行优化处理，实体化后生成闭合的三维模型再以STL格式导出保存。

图6为本申请一实施例中的口腔扫描模型的示意图，如图6所示，3shape Trios获取的牙列及软组织数据影像，以STL格式储存备用。

S120，基于所述锥形束CT数据、所述颌骨模型和所述口扫模型构建用于模拟术后口腔状态的工作模型；

根据牙龈厚度等数据，将两个初模型拟合、修整，得到模拟出软组织增量术后口内软组织形态的工作模型。

具体地，基于所述锥形束CT数据、所述颌骨模型和所述口扫模型构建用于模拟术后口腔状态的工作模型，包括：

S121，将所述锥形束CT数据与所述牙列和所述口扫模型进行拟合，得到第一中间模型；

具体地，使用3shape dental system设计软件将颌骨模型与未经处理的口扫模型拟合。

S122，测量所述第一中间模型中软组织与骨面的垂直距离；此垂直距离为牙龈骨骼面的距离，例如，2.04mm。

图7为本申请一实施例中的牙龈厚度测量示意图，如图7所示，使用测量工具在正交视图中测量软组织到颌骨的垂直距离，以此获得牙龈厚度数值A(单位mm)。

S123，将所述颌骨模型均匀膨大所述垂直距离，得到软组织附着的颌骨模型；

具体地，在Geomagic软件中通过偏移指令，使颌骨均匀增厚A毫米，以此模拟具有软组织附着的颌骨模型。例如，根据测量的牙龈厚度2.04，选取软组织附着的区域，将模型均匀膨大2.04mm，此模型即为真实模拟了有牙龈附着的颌骨模型。

S124，将所述软组织附着的颌骨模型与所述口扫模型进行拟合，得到第二中间模型；

其中，由于单独的口扫模型延伸区域(延伸区域指口腔下方的颌骨所在的区域)不够；单独的颌骨模型牙齿部分是很粗糙的，且颌骨模型仅是骨头数据，没有牙龈附着；因此通过将口扫和颌骨拟合，得到上部分是精确牙列的、下部分是有颌骨轮廓的一个工作模型。

图8为本申请一实施例中的将口扫模型与颌骨模型拟合得到工作模型的示意图，如图8所示，将口扫模型与偏移后的颌骨模型在Geomagic软件中拟合、修整。

S125，在所述第二中间模型的目标手术区域进行增厚，得到模拟术后状态的工作模型，其中，所述目标手术区域为执行软组织增量手术的区域。

其中，考虑到软组织移植后水肿情况，修整拟合后的模型在欲行软组织移植的区域增厚1-3mm(视患者具体的牙龈厚度而定)，作为最终工作模型如图7所示。

S130，基于所述工作模型进行夹板设计，得到夹板设计数据，并基于所述夹板设计数据进行固定夹板制作。

在本申请一实施例中，基于所述工作模型进行夹板设计，得到夹板设计数据，包括：

S131，在设计工具中导入所述工作模型，并调整所述工作模型至合适的就位道方向；

图9为本申请一实施例中的在3shape Dental system中建立工作订单的示意图；

图10为本申请一实施例中的调整工作模型至合适就位道的示意图；

如图9-图10所示，导入工作模型，调整模型至合适的就位道方向。

S132，对调整就位道方向后的工作模型修整倒凹区域填蜡，得到第三中间模型；

S133，在所述第三中间模型中使用大连接体和卡环指令绘制夹板轮廓，得到夹板初始模型，所述夹板初始模型包括基托；

图11为本申请一实施例中的夹板轮廓绘制示意图，如图11所示，使用大连接体和卡环指令绘制夹板轮廓，参考可摘局部义齿设计原则以及文献中PEEK(聚醚醚酮)义齿制作参数，将PEEK卡环宽度设计为1.5～2.5mm、厚度1.3～1.8mm，卡环臂尖进入0.5mm倒凹以获得足够固位力，并定义大连接体厚度为1.5～2mm。

S134，将所述基托边缘延伸至前庭沟、并对所述夹板初始模型做镂空小孔设计，以及修整所述夹板初始模型边缘圆钝光滑，得到夹板设计数据。

图12为本申请一实施例中的修整夹板并做镂空小孔设计示意图，如图12所示，在夹板体部将基托边缘延伸至前庭沟、并做镂空小孔设计，修整夹板边缘圆钝光滑，将设计好的夹板以STL格式文件导出。

在本申请一实施例中，基于所述夹板设计数据进行固定夹板制作，包括：

将所述夹板设计数据导入至切削机床的计算机中，以控制所述切削机床对聚醚醚酮盘进行切削和打磨，得到固定夹板。

具体地，使用YUN TEC Bate-100 CAD/CAM切削机对YUN TEC PEEK盘进行切削，去除支撑杆，打磨抛光，完成软组织固定夹板外部结构制作。

在本申请一实施例中，还包括：

在佩戴所述固定夹板时，在所述固定夹板内侧挤入适量义齿软衬材料(例如，DMGSILAGUM)，而后立即戴入口中，使软衬材料根据软组织术后形态进行塑形，预设时间后取下夹板，去掉多余软衬材料，剩余软衬材料通过与夹板表面小孔的制锁作用嵌于夹板内侧，使得夹板组织面与术后软组织完全吻合，从而得到个性化的软组织固定夹板。

此外，在佩戴所述固定夹板时，还可以在所述固定夹板内侧挤入敷料类药物，以固定所述敷料类药物。

图13为本申请一实施例中的固定夹板示意图，最后得到的固定夹板如图13所示。

本发明的一种基于数字技术的口腔软组织固定夹板制作方法，通过获取患者的锥形束CT数据、颌骨模型和口扫模型，其中，口扫模型通过扫描患者的牙列和软组织得到，颌骨模型从锥形束CT数据中提取；基于锥形束CT数据、颌骨模型和口扫模型构建用于模拟术后口腔状态的工作模型；基于工作模型进行夹板设计，得到夹板设计数据，并基于夹板设计数据进行固定夹板制作。发明通过相关软件和数字化技术获取到以颌骨形态及软组织厚度为指导的工作模型，精确模拟出软组织增量术后口内形态，以快速成型的聚醚醚酮为材料，利用计算机辅助设计与计算机辅助制作进行夹板的设计与制作，能够得到一个与术后软组织形态精确吻合、不影响患者咀嚼功能、使用体验感较好的个性化软组织固定夹板，以提高软组织移植成功率。

本申请还提供一种基于数字技术的口腔软组织固定夹板制作系统，包括：

获取模块，用于获取患者的锥形束CT数据、颌骨模型和口扫模型，其中，所述口扫模型通过扫描患者的牙列和软组织得到，所述颌骨模型从所述锥形束CT数据中提取；

模型构建模块，用于基于所述锥形束CT数据、所述颌骨模型和所述口扫模型构建用于模拟术后口腔状态的工作模型；

设计和制作模块，用于基于所述工作模型进行夹板设计，得到夹板设计数据，并基于所述夹板设计数据进行夹板制作。

本发明的一种基于数字技术的口腔软组织固定夹板制作系统，通过获取患者的锥形束CT数据、颌骨模型和口扫模型，其中，口扫模型通过扫描患者的牙列和软组织得到，颌骨模型从锥形束CT数据中提取；基于锥形束CT数据、颌骨模型和口扫模型构建用于模拟术后口腔状态的工作模型；基于工作模型进行夹板设计，得到夹板设计数据，并基于夹板设计数据进行固定夹板制作。发明通过相关软件和数字化技术获取到以颌骨形态及软组织厚度为指导的工作模型，精确模拟出软组织增量术后口内形态，以快速成型的聚醚醚酮为材料，利用计算机辅助设计与计算机辅助制作进行夹板的设计与制作，能够得到一个与术后软组织形态精确吻合、不影响患者咀嚼功能、使用体验感较好的个性化软组织固定夹板，以提高软组织移植成功率。

上述实施例不应以任何方式限制本发明，凡采用等同替换或等效转换的方式获得的技术方案均落在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于数字技术的口腔软组织固定夹板制作方法，其特征在于，包括：

获取患者的锥形束CT数据、颌骨模型和口扫模型，其中，所述口扫模型通过扫描患者的牙列和软组织得到，所述颌骨模型从所述锥形束CT数据中提取；

基于所述锥形束CT数据、所述颌骨模型和所述口扫模型构建用于模拟术后口腔状态的工作模型；基于所述锥形束CT数据、所述颌骨模型和所述口扫模型构建用于模拟术后口腔状态的工作模型，包括：将所述锥形束CT数据与所述口扫模型进行拟合，得到第一中间模型；测量所述第一中间模型中软组织与骨面的垂直距离；将所述颌骨模型均匀膨大所述垂直距离，得到软组织附着的颌骨模型；将所述软组织附着的颌骨模型与所述口扫模型进行拟合，得到第二中间模型；在所述第二中间模型的目标手术区域进行增厚，得到模拟术后状态的工作模型，其中，所述目标手术区域为执行软组织增量手术的区域；

基于所述工作模型进行夹板设计，得到夹板设计数据，并基于所述夹板设计数据进行固定夹板制作。

2.根据权利要求1所述的一种基于数字技术的口腔软组织固定夹板制作方法，其特征在于，获取所述颌骨模型，包括：

基于所述锥形束CT数据构建患者的口腔三维模型；

从所述口腔三维模型中提取的硬组织模型，并对所述硬组织模型进行裁切，得到目标区域的硬组织模型，其中，所述目标区域为包含上下颌骨的区域；

将所述目标区域的硬组织模型进行分离，得到下颌骨数据；

对所述下颌骨数据进行填充、去除噪点和光滑处理，得到所述颌骨模型。

3.根据权利要求1所述的一种基于数字技术的口腔软组织固定夹板制作方法，其特征在于，基于所述工作模型进行夹板设计，得到夹板设计数据，包括：

在设计工具中导入所述工作模型，并调整所述工作模型至合适的就位道方向；

对调整就位道方向后的工作模型修整倒凹区域填蜡，得到第三中间模型；

在所述第三中间模型中使用大连接体和卡环指令绘制夹板轮廓，得到夹板初始模型，所述夹板初始模型包括基托；

将所述基托边缘延伸至前庭沟、并对所述夹板初始模型做镂空小孔设计，以及修整所述夹板初始模型边缘圆钝光滑，得到夹板设计数据。

4.根据权利要求1所述的一种基于数字技术的口腔软组织固定夹板制作方法，其特征在于，基于所述夹板设计数据进行固定夹板制作，包括：

将所述夹板设计数据导入至切削机床的计算机中，以控制所述切削机床对聚醚醚酮盘进行切削和打磨，得到固定夹板。

5.根据权利要求1所述的一种基于数字技术的口腔软组织固定夹板制作方法，其特征在于，所述第二中间模型的目标手术区域的增厚值为1mm-3mm。

6.根据权利要求3所述的一种基于数字技术的口腔软组织固定夹板制作方法，其特征在于，所述大连接体和卡环指令的参数为：卡环宽度为1.5mm-2.5mm、厚度为1.3mm-1.8mm，卡环臂尖进入0.5mm倒凹，大连接体厚度为1.5mm-2mm。

7.一种基于数字技术的口腔软组织固定夹板制作系统，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取患者的锥形束CT数据、颌骨模型和口扫模型，其中，所述口扫模型通过扫描患者的牙列和软组织得到，所述颌骨模型从所述锥形束CT数据中提取；

模型构建模块，用于基于所述锥形束CT数据、所述颌骨模型和所述口扫模型构建用于模拟术后口腔状态的工作模型；基于所述锥形束CT数据、所述颌骨模型和所述口扫模型构建用于模拟术后口腔状态的工作模型，包括：将所述锥形束CT数据与所述口扫模型进行拟合，得到第一中间模型；测量所述第一中间模型中软组织与骨面的垂直距离；将所述颌骨模型均匀膨大所述垂直距离，得到软组织附着的颌骨模型；将所述软组织附着的颌骨模型与所述口扫模型进行拟合，得到第二中间模型；在所述第二中间模型的目标手术区域进行增厚，得到模拟术后状态的工作模型，其中，所述目标手术区域为执行软组织增量手术的区域；

设计和制作模块，用于基于所述工作模型进行夹板设计，得到夹板设计数据，并基于所述夹板设计数据进行夹板制作。