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TWI633875B - 根尖切除手術導板製造方法、系統及電腦可讀取紀錄媒體 - Google Patents

根尖切除手術導板製造方法、系統及電腦可讀取紀錄媒體 Download PDF

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TWI633875B
TWI633875B TW106131761A TW106131761A TWI633875B TW I633875 B TWI633875 B TW I633875B TW 106131761 A TW106131761 A TW 106131761A TW 106131761 A TW106131761 A TW 106131761A TW I633875 B TWI633875 B TW I633875B
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apical
osteotomy
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蔡祐維
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霽邦有限公司
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Abstract

一種根尖切除手術導板製造方法，包含下列步驟：(a)掃描取得一齒顎影像模型，一軟組織影像模型，一齒槽骨影像模型，一牙冠影像模型，以及一牙根影像模型，該牙根影像模型被界定有至少一患部；(b)計算該齒顎影像模型對應於該軟組織影像模型、該齒槽骨影像模型之位置關係，以決定至少一截骨術及根尖切除術，並建立一對應該齒顎影像模型與該截骨術及根尖切除術之導板模型；以及(c)輸出一根尖切除手術導板，其包含有一對應該軟組織影像模型及該牙冠影像模型之連接部，以及一對應該患部之定位部，該定位部被開設有至少一預鑽孔。

Description

根尖切除手術導板製造方法、系統及電腦可讀取紀錄媒體
本發明有關於一種根尖切除手術導板製造方法、系統及電腦可讀取紀錄媒體，尤指一種能輔助手術進行，並協助導引及定位之手術導板製造方法、系統及電腦可讀取紀錄媒體。
蛀牙的成因是齲齒菌長期侵蝕牙齒所造成，其症狀有疼痛、進食困難及牙齦紅腫等。對於淺層的齲齒，牙醫師大多是將齲壞部分去除後以填料封閉，但若細菌侵入牙根區域，即需採取根管治療，倘若根管治療失敗，可再依患者狀況選擇施行根尖切除手術。一般根尖切除手術是先以放射線掃描得到患部、牙根、齒槽骨等資訊，以利手術醫師確認施術方式。而後，切開牙齦翻瓣，並將部分牙根骨板鑽除露出患部根尖，將患部根尖切除並清理周圍組織後，再縫合膜瓣復位完成手術。然而，根尖切除術在空間小且視野差之後牙區相當難以執行，也必須控制鑽除之骨板在最小的限度，以確保患者術後能快速復原，因此在施行上有相當難度。
對此，牙髓學雜誌(Journal of Endodontics, JOE)在2007年所出版之第33卷第2期148-151頁"Periapical Surgery Using CAD/CAM Guidance: Preclinical Results"(Champleboux; Pinsky; Sarment合著)一文中提出使用電腦輔助設計/電腦輔助製造(Computer aided design, CAD/ Computer aided manufacturing, CAM)系統製成根尖切除手術導板之臨床前實驗結果。該文中提出了一種併用錐束電腦斷層掃描(Cone-beam computed tomography, CBCT)及CAD/CAM系統之手術方法。該方法主要先印模取得一個齒顎模型，並製作相對應的掃描導板，將齒顎模型與掃描導板結合後進行三維CBCT掃描以得到斷層影像，並依據該斷層影像規劃截骨術(osteotomy)及根尖切除術(apical apicoectomy)後，再製造出根尖手術用導板。依照文中之測試結果，受測者採用根尖切除手術導板完成手術時，相較不使用時有較短的平均鑽骨距離。換言之，施術者使用手術導板時僅需較少嘗試即可正確鑿至患部位置，故確定根尖切除手術導板對於手術施行有助益效果。
然而，該文章並未考量位於邊緣、角落之牙根患部不易被徹底鑽除之問題；又，習用手術導板僅於朝向牙根鑽除時具有導引效果，但無法提供如進遠心方向鑽除之導引效果；且習用手術導板亦未提供軟組織與手術導板間如何穩固結合之技術方案。是以，先前技術僅提出使用手術導板之初步概念，但未達可實際應用於臨床醫學之階段。
本發明之目的，在於解決先前技術並未提出設計根尖切除手術導板之具體方案，而有難以與患者齒顎結合及無法移動輔助連續鑽除等問題。
為達上述目的，本發明提供一種根尖切除手術導板製造方法，包含下列步驟：(a)掃描患者之口腔特徵以取得一齒顎影像模型，一軟組織影像模型，一齒槽骨影像模型，一牙冠影像模型，以及一牙根影像模型，該牙根影像模型被界定有至少一患部；(b)計算該齒顎影像模型對應於該軟組織影像模型、該齒槽骨影像模型之位置關係，以決定至少一截骨術及根尖切除術，該截骨術及根尖切除術係自該齒顎影像模型外周面連通至該患部，並建立一對應該齒顎影像模型與該截骨術及根尖切除術之導板模型；(c)輸出一依據該導板模型所構築之根尖切除手術導板，其包含有一對應該軟組織影像模型及該牙冠影像模型之連接部，以及一對應該患部之定位部，該定位部包含有至少一對應該截骨術及根尖切除術之預鑽孔。
進一步地，該定位部包含有一對應患者齒顎側緣局部輪廓之支撐體，且該預鑽孔開設於該支撐體上。
進一步地，步驟(b)中更包含以下步驟：(b1)計算該截骨術及根尖切除術連通該預鑽孔之深度，以決定至少一設置在該預鑽孔內緣之第一止擋緣，以及一由該第一止擋緣與該預鑽孔共同界定之一用以導引牙醫師手工具之導引軌道。
進一步地，該牙根影像模型包含有患者之神經、血管解剖結構之分布資訊，於該步驟(b)決定該截骨術及根尖切除術時，該截骨術及根尖切除術不通過前述解剖結構。
進一步地，步驟(a)包含有以下步驟：(a1)備製一對應患者口腔特徵之翻模；(a2)掃描該翻模取得該齒顎影像模型。
進一步地，步驟(b)中更包含以下步驟：(b2)計算該截骨術及根尖切除術之深度資訊，並依據該深度資訊於該預鑽孔周圍設置一深度標記。
本發明之另一目的，在於提供一種根尖切除手術導板製造系統，其包含有一掃描裝置、一顯示單元、一控制單元、以及一輸出單元。該掃描裝置用以掃描患者之口腔特徵，並取得一齒顎影像模型，一軟組織影像模型，一齒槽骨影像模型，一牙冠影像模型，以及一牙根影像模型。該顯示單元資訊連接於該掃描裝置，該顯示單元用以顯示該掃描裝置之掃描結果。該控制單元資訊連接於該顯示單元及該掃描裝置，該控制單元包含有一供使用者自該牙根影像模型界定至少一患部之標記模組，一用以計算該患部對應於該齒顎影像模型位置關係之計算模組，一供使用者界定至少一截骨術及根尖切除術之路徑規劃模組，以及一用以對應該齒顎影像模型與該截骨術及根尖切除術生成一導板模型之導板成形模組。該輸出單元資訊連接於該控制單元，該輸出單元用以輸出一依據該導板模型所構築之根尖切除手術導板，該根尖切除手術導板包含有一對應該軟組織影像模型及該牙冠影像模型之連接部，以及一對應該患部之定位部，該定位部包含有至少一對應該截骨術及根尖切除術之預鑽孔。
進一步地，所述之根尖切除手術導板製造系統，更進一步包含有一視鏡單元，該視鏡單元包含有一筒身，以及至少一斜置於該筒身末端之反射面。
進一步地，所述之根尖切除手術導板製造系統，更進一步包含有一鑽針，該鑽針包含有一依據該牙根影像模型設定其長度之鑽孔部，一連接該鑽孔部且用於卡止在該鑽針座上之止擋部，以及一套接在該鑽孔部上之套環，該套環外周具有一凸緣。
本發明之又一目的，在於提供一種電腦可讀取紀錄媒體，係可於一電子裝置上執行，該電腦可讀取紀錄媒體係紀錄有一根尖切除手術導板製造方法，該方法包含有前述方法所述之步驟。
綜上所述，本發明較先前技術具有以下技術功效：本發明透過對患者口內結構進行掃描，可減少先前技術將以二維電腦造影判斷手術導板規劃方式之誤差。又，本發明之根尖切除手術導板設有可與齒顎側緣對應之連接部，而得以穩固地設置在口腔內，以避免兩者彼此脫離或傾斜造成精度下降等問題。再者，本發明透過導引軌道之設置，使該根尖切除手術導板能提供牙醫師進行側向、垂向連續鑽除時之導引效果，確保牙根患部得被完整切除，避免留下死角。
茲就本申請案的技術特徵暨操作方式舉數個較佳實施態樣，並配合圖示說明謹述於后，俾提供審查參閱。再者，本創作中之圖式，為便於說明其比例未必按實際比例繪製，圖式中之比例並不用以限制本創作所欲請求保護之範圍。
關於本發明之技術，請參照圖1所示，本發明係提供一種根尖切除手術導板900製造方法及其製造系統，適用於牙醫師執行根尖切除手術前，先對患者口腔及齒顎狀況進行評估，並客製化訂製適合該患者之根尖切除手術導板900，以輔助手術得以能順利進行。
具體而言，所述之根尖切除手術導板製造系統100包含有一掃描裝置20、一顯示單元30、一控制單元40、以及一輸出單元50。該掃描裝置20用以掃描患者之口腔特徵，並取得一齒顎影像模型，一對應患者口腔內如黏膜、牙齦等軟組織之軟組織影像模型，並藉由放射線照射取得一齒槽骨影像模型，一牙冠影像模型，以及一牙根影像模型。本實施態樣中，牙醫師可預製一翻模10，該翻模10係對應患者口腔特徵，如齒顎、牙齦、牙齒之外廓，進而複製出患者之口腔特徵，並對該翻模10進行掃描作業，以避免掃描影像受臉頰等人體組織干擾。
該顯示單元30用以顯示該掃描裝置20之掃描結果，及前述之各項影像模型。該控制單元40包含有一供使用者自該牙根影像模型界定至少一患部之標記模組41，一用以計算該患部對應於該齒顎影像模型位置關係之計算模組42，一供使用者界定至少一截骨術及根尖切除術之路徑規劃模組43，以及一用以對應該齒顎影像模型與該截骨術及根尖切除術生成一導板模型之導板成形模組44。
參照圖2所示，該輸出單元50用以輸出一依據該導板模型所構築之根尖切除手術導板900，該輸出單元50可為3D列印機等。該根尖切除手術導板900包含有一對應該軟組織影像模型及該牙冠影像模型之連接部910，以及一對應該患部之定位部920。該連接部910係可套合於患者之牙齦及牙齒牙冠部分，且該連接部910對應於患者齒排之牙弓曲線，使該根尖切除手術導板900得以固定並緊密地貼合於患者齒顎外廓。該定位部920包含有至少一對應該截骨術及根尖切除術之預鑽孔921，該預鑽孔921可供牙醫師判定鑽入位置之用。藉上述架構，牙醫師可利用該根尖切除手術導板製造系統100，製作出適用於患者之根尖切除手術導板900。
此外，參照圖3所示所述之根尖切除手術導板製造系統100更進一步包含有一視鏡單元60，該視鏡單元60包含有一筒身61，以及至少一斜置於該筒身61末端之反射面62。本實施態樣中，該反射面62可為鍍膜或鏡片等，若該筒深61呈折角狀時，另可設有一面向該反射面62之二次反射面63以再次反射光線。當牙醫師需要觀察位於後牙區之情況時，該視鏡單元60可供牙醫師自患者口腔前庭處伸入，並將該筒身61朝向患者口腔身入，並透過該反射面62折光使牙醫師可間接目視其影像，並依據根尖切除手術之進程決定施行何種治療措施。
以下進一步說明本發明根尖切除手術導板900之製造方法。首先，執行步驟(a)：掃描患者口腔以取得該齒顎影像模型，該軟組織影像模型，該齒槽骨影像模型，該牙冠影像模型，以及該牙根影像模型。掃描完成後，牙醫師可由該牙根影像模型中發現病變之根尖，並將該些病變根尖標示為該患部。於步驟(a)中，牙醫師可用3D口內掃描機直接對患者之顎部進行掃描，或於本實施態樣中，在該步驟(a)前執行以下步驟：(a1)備製一對應患者口腔特徵之翻模10；以及(a2)掃描該翻模10取得該齒顎影像模型。本實施態樣中，該牙根影像模型更包含有患者之神經、血管解剖結構之分布資訊，以利後續規劃鑽骨路徑時得以避開該些解剖結構。此外，若手術過程須穿過鼻竇時，得施行鼻竇增高術，以注入生理食鹽水或其他方式墊高鼻竇膜，以迴避該些解剖結構。
接續，執行步驟(b)：計算該齒顎影像模型對應於該軟組織影像模型、該齒槽骨影像模型之位置關係，以決定該截骨術及根尖切除術，該截骨術及根尖切除術係自該齒顎影像模型外周面連通至該患部，並建立一對應該齒顎影像模型與該截骨術及根尖切除術之導板模型，進而完成根尖切除手術導板900之三維電腦影像。此步驟中將三維(直接對患者口腔、或間接對該翻模10)掃描取得之該齒顎影像模型，與經電腦斷層掃瞄後之該軟組織影像模型、該齒槽骨影像模型進行重疊比對，並依據該齒顎影像模型對該軟組織影像模型、該齒槽骨影像模型進行校正。由於斷層掃描為連續平面影像之整合，掃描過程中患者若有任何輕微姿態改變，都將導致平面影像間產生偏差。是以，本發明中藉由可靠性較高之該齒顎影像模型加以校準，能提升後續製作該根尖切除手術導板900之對位精度。
請參照圖4所示，於步驟(b)中，較佳可包含有步驟(b1)：計算該截骨術及根尖切除術連通該預鑽孔921之深度，以決定至少一設置在該預鑽孔921內緣之第一止擋緣923，以及一由該第一止擋緣923與該預鑽孔921共同界定之一用以導引牙醫師手工具之導引軌道925。如圖5至圖8所示，牙醫師可將一手把70與一鑽針80配合使用，該手把70具有一供牙醫師手持之柄部71，以及一與牙醫師手持該柄部71方向垂直之鑽針座72。該鑽針80設置於該鑽針座72上，並包含有一依據該牙根影像模型設定其長度之鑽孔部81，一連接該鑽孔部81且用於卡止在該鑽針座72上之止擋部82，以及一套接在該鑽孔部81上之套環83，該套環83外周具有一凸緣831。該鑽孔部81與該套環83得伸入該預鑽孔921，且伸入後該凸緣831將卡止在該第一止擋緣923上。本實施態樣中，可另增設一與該第一止擋緣923間隔設置之第二止擋緣924，令該凸緣831位於該第一止擋緣923與該第二止擋緣924之間的該導引軌道925內，牙醫師得沿著該導引軌道925移動該手把70(該導引軌道925可設置成橫向、縱向或斜向，在此不予限制)，達到利用手術導板900協助完成任意方向連續鑽除患病牙根之目的。此外，傳統手術因病變牙根受牙齦及齒槽骨所包覆，其深度位置僅能仰賴牙醫師依個人經驗判定鑽入深度。本發明之方法於步驟(b)中另可包含有步驟(b2)：計算該截骨術及根尖切除術之深度資訊，並依據該深度資訊於該預鑽孔921周圍設置一深度標記。除深度外，該深度標記亦可區辨切除之範圍、寬度等資訊。而本發明中該深度標記可為直接設置在該手術導板上之數字、符號標記，或於該預鑽孔921內緣套上金屬質色環(圖未示)，依其顏色區別供牙醫師辨別每一該預鑽孔921應採用之鑽頭長度，進而減少誤鑽之可能性。
最後，執行步驟(c)：輸出一依據該導板模型所構築之根尖切除手術導板900，其包含有一對應該軟組織影像模型及該牙冠影像模型之連接部910，以及一對應該患部之定位部920，該定位部920包含有至少一對應該截骨術及根尖切除術之預鑽孔921。本發明之方法中，該定位部920被設計為包含有一對應患者齒顎側緣局部輪廓之支撐體922，且該預鑽孔921開設於該支撐體922上，使該支撐體922可受口顎夾置而自然固定，避免該根尖切除手術導板900因位移而產生之偏差。
此外，本發明之方法亦可記錄於電腦可讀取紀錄媒體，如光碟片、隨身碟、行動硬碟等，係可於電腦或專用設備上執行前述根尖切除手術導板900製造方法。
以上已詳細說明本創作之內容，惟以上所述者，僅為本創作之較佳實施例而已，當不能以此限定本創作實施之範圍，即凡依本創作申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬本創作之專利涵蓋範圍內。
100‧‧‧根尖切除手術導板製造系統
10‧‧‧翻模
20‧‧‧掃描裝置
30‧‧‧顯示單元
40‧‧‧控制單元
41‧‧‧標記模組
42‧‧‧計算模組
43‧‧‧路徑規劃模組
44‧‧‧成形模組
50‧‧‧輸出單元
60‧‧‧視鏡單元
61‧‧‧筒身
62‧‧‧反射面
63‧‧‧二次反射面
70‧‧‧手把
71‧‧‧柄部
72‧‧‧鑽針座
80‧‧‧鑽針
81‧‧‧鑽孔部
82‧‧‧止擋部
83‧‧‧套環
831‧‧‧凸緣
900‧‧‧根尖切除手術導板
910‧‧‧連接部
911‧‧‧導槽
920‧‧‧定位部
921‧‧‧預鑽孔
922‧‧‧支撐體
923‧‧‧第一止擋緣
924‧‧‧第二止擋緣
925‧‧‧導引軌道
圖1：為本發明根尖切除手術導板製造系統之方塊圖。 圖2：為本發明一種實施態樣之手術導板立體圖。 圖3：為本發明視鏡單元之剖視圖。 圖4：為本發明定位部使用狀態之分解圖。 圖5：為圖4之局部剖視圖。 圖6：為本發明定位部使用狀態之局部剖視圖。 圖7及8：為本發明定位部另一使用狀態之局部剖視圖。

Claims (10)

  1. 一種根尖切除手術導板製造方法，包含下列步驟：(a)掃描患者之口腔特徵以取得一齒顎影像模型，一軟組織影像模型，一齒槽骨影像模型，一牙冠影像模型，以及一牙根影像模型，該牙根影像模型被界定有至少一患部；(b)計算該齒顎影像模型對應於該軟組織影像模型、該齒槽骨影像模型之位置關係，以決定至少一截骨術及根尖切除術，該截骨術及根尖切除術係自該齒顎影像模型外周面連通至該患部，並建立一對應該齒顎影像模型與該截骨術及根尖切除術之導板模型；以及(c)輸出一依據該導板模型所構築之根尖切除手術導板，其包含有一對應該軟組織影像模型及該牙冠影像模型之連接部，以及一對應該患部之定位部，該定位部包含有至少一對應該截骨術及根尖切除術之預鑽孔。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之根尖切除手術導板製造方法，其中該定位部包含有一對應患者齒顎側緣局部輪廓之支撐體，且該預鑽孔開設於該支撐體上。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之根尖切除手術導板製造方法，其中步驟(b)中更包含以下步驟：(b1)計算該截骨術及根尖切除術連通該預鑽孔之深度，以決定至少一設置在該預鑽孔內緣之第一止擋緣，以及一由該第一止擋緣與該預鑽孔共同界定之一用以導引牙醫師手工具之導引軌道。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之根尖切除手術導板製造方法，其中該牙根影像模型包含有患者之神經、血管解剖結構之分布資訊，於該步驟(b)決定該截骨術及根尖切除術時，該截骨術及根尖切除術不通過前述解剖結構。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之根尖切除手術導板製造方法，其中步驟(a)包含有以下步驟：(a1)備製一對應患者口腔特徵之翻模；以及(a2)掃描該翻模取得該齒顎影像模型。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之根尖切除手術導板製造方法，其中步驟(b)中更包含以下步驟：(b2)計算該截骨術及根尖切除術之深度資訊，並依據該深度資訊於該預鑽孔周圍設置一深度標記。
  7. 一種根尖切除手術導板製造系統，其包含有：一掃描裝置，用以掃描患者之口腔特徵，並取得一齒顎影像模型，一軟組織影像模型，一齒槽骨影像模型，一牙冠影像模型，以及一牙根影像模型；一顯示單元，資訊連接於該掃描裝置，該顯示單元用以顯示該掃描裝置之掃描結果；一控制單元，資訊連接於該顯示單元及該掃描裝置，該控制單元包含有一供使用者自該牙根影像模型界定至少一患部之標記模組，一用以計算該軟組織影像模型、該齒槽骨影像模型以及該患部對應於該齒顎影像模型位置關係之計算模組，一供使用者界定至少一截骨術及根尖切除術之路徑規劃模組，其中該截骨術及根尖切除術係自該齒顎影像模型外周面連通至該患部，以及一用以對應該齒顎影像模型與該截骨術及根尖切除術生成一導板模型之導板成形模組；以及一輸出單元，資訊連接於該控制單元，該輸出單元用以輸出一依據該導板模型所構築之根尖切除手術導板，該根尖切除手術導板包含有一對應該軟組織影像模型及該牙冠影像模型之連接部，以及一對應該患部之定位部，該定位部包含有至少一對應該截骨術及根尖切除術之預鑽孔。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之根尖切除手術導板製造系統，更進一步包含有一視鏡單元，該視鏡單元包含有一筒身，以及至少一斜置於該筒身末端之反射面。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之根尖切除手術導板製造系統，更進一步包含有一鑽針，該鑽針包含有一依據該牙根影像模型設定其長度之鑽孔部，一連接該鑽孔部且用於卡止在該鑽針座上之止擋部，以及一套接在該鑽孔部上之套環，該套環外周具有一凸緣。
  10. 一種電腦可讀取紀錄媒體，係可於一電子裝置上執行，該電腦可讀取紀錄媒體係紀錄有一根尖切除手術導板製造方法，該方法包含有申請專利範圍第1至6項其中一項所述之步驟。
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