一种根尖外科手术用的定位装置及其制备方法与流程

本发明涉及牙科器材领域，尤其涉及一种根尖外科手术用的定位装置及其制备方法。

背景技术：

根管治疗是慢性根尖周炎的首选治疗方法，然而，当根管治疗失败且不适合根管再治疗或根管再治疗失败时，或患牙存在严重根管解剖变异，或者需要通过探查手术明确诊断等情况时，往往需要采用根尖外科手术的方法，即通过刮除根尖周病变组织并切除感染根尖，处理根尖残端，利用血块机化而使钙化物质沉积，以促进根尖周病愈合的外科方法，包括根尖切除术、根尖刮治术和根尖倒充填术。

在利用根尖外科手术治疗部分根管治疗和再治疗都无法治愈的根尖周病变时，需要根据根据患牙牙根的结构、方向、深度及根尖周病变情况确定手术时的去骨量和患牙根尖的切除长度，且手术过程中，去骨量的大小、患牙根尖的切除长度及根尖区软硬组织的破坏程度对根尖外科手术治疗的质量和远期预后有着重大影响。因此，在利用根尖外科手术治疗根尖周病变时，需对患牙根尖的切除长度及角度进行精确定位，但是，目前通常是通过术前conebeamct(简称cbct，即锥形ct)对患牙牙根的结构、方向、深度及根尖周病变情况进行初步了解，而无法对患牙根尖的切除长度及角度进行精确定位，进而导致根尖外科手术操作存在一定的风险，影响治疗质量和远期预后向好发展。

技术实现要素：

为降低根尖外科手术风险，提高治疗质量，使远期预后向好发展，本发明提出一种根尖外科手术用的定位装置，该定位装置包括支撑板、定位板和定位配件，所述支撑板的外缘侧面为外凸弧面；所述定位板位于所述支撑板的顶面上并靠近所述支撑板的外缘侧面，所述定位板上设置有定位通槽，且该定位通槽靠近或位于所述定位板远离所述支撑板的定位端；所述定位配件卡置在所述定位通槽中，所述定位配件上设置有贯穿所述定位配件的内壁和外壁的定位导向通孔；使用时，所述支撑板位于患者的上下齿之间，所述定位配件的内壁抵压在患牙上，且所述定位配件上的定位导向通孔位于患牙根尖的切除位置处。

在对患者的患牙实施根尖外科手术时，先将本发明根尖外科手术用的定位装置中的支撑板置于患者的上下齿之间，并使定位板的定位端的内壁贴附在患者的患牙牙龈上；接着利用去骨工具穿过定位通槽去除骨组织以暴露患牙牙根；然后将定位配件插置到定位通槽中并使定位配件的内壁抵压在患者的患牙上，并利用插入到定位导向通孔中的长柄裂钻切除患牙根尖，从而将患牙根尖切除。这样，在对患者的患牙实施根尖外科手术时使用本发明根尖外科手术用的定位装置，可通过定位板上的定位通槽限定去骨范围，而减小去骨量；可通过定位配件上的定位导向通孔对长柄裂钻的切除位置、方向、深度及角度进行精确限定，从而精确切除患牙根尖，减小切除患牙根尖时对根尖区软硬组织的破坏。由此可见，在对患者的患牙实施根尖外科手术时使用本发明根尖外科手术用的定位装置，可有效减小去骨量、精准切除患牙根尖、减小对患牙根尖区软硬组织的破坏，降低根尖外科手术风险，提高治疗质量，有利于远期预后向好发展。

优选地，所述定位导向通孔为沉孔，且所述定位导向通孔在所述定位配件的外壁处的孔径大于所述定位导向通孔在所述定位配件的内壁处的孔径。这样，在可根据需要调整定位导向通孔在定位配件的外壁处的沉槽的深度来控制长柄裂钻的切除深度，避免长柄裂钻在切除过程中因进深过深而对患者造成损伤，影响治疗治疗和远期预后向好发展。

优选地，所述支撑板为环扇形板。这样，可避免支撑板与患者的舌头相互干涉，影响定位板及定位配件的定位效果。进一步地，所述支撑板的顶面和底面上设置有容纳牙齿齿尖用的限位槽。这样，在使用时可使患者的牙齿齿尖卡置在限位槽中，避免支撑板在手术过程中移位，影响手术治疗质量。

优选地，所述定位装置还包括支撑凸块，该支撑凸块位于所述定位板远离所述支撑板的定位端上。这样，在使用时，可利用支撑凸块支撑患者的唇部，避免患者的唇部阻碍手术进行，影响治疗质量。

优选地，所述定位配件采用钛合金材料制成。这样的定位配件耐磨性能好，可减小可能产生的磨损误差，进一步提高手术的精确度。

另外，本发明还提出一种根尖外科手术用的定位装置的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

步骤s1：通过石膏模型扫描或者口扫方式获取患者的牙列模型；

步骤s2：采用锥形束ct设备对患者的头部进行环形数字式投照以获取患者患牙的cbct图像，并根据该cbct图像明确患牙的根尖周病变的位置、性质、程度、范围，周围牙槽骨的改变，以及邻近重要解剖结构是否被患牙累及；将所述cbct图像导入到mimicsresearch软件中，并利用阈值分割方法区分所述cbct图像中的软组织、骨组织及牙体，建立患者患牙的根尖周疾病骨质破坏区三维重建模型；

步骤s3：将所述牙列模型及所述cbct图像导入到geomagicstudio软件中，利用geomagicstudio软件对所述cbct图像中的上、下颌骨进行分割，并对患者患牙所在的颌骨和所述牙列模型进行配准融合，重建得到患者的颌骨-牙列三维模型；

步骤s4：将所述根尖周疾病骨质破坏区三维重建模型和所述颌骨-牙列三维模型导入到freeformplus软件中，利用所述freeformplus软件测量出患者患牙的根尖周病变的最大直径及体积、根尖周病变与重要解剖结构之间的距离、牙冠长度和牙根长度，并建立根尖周病变的可视化三维模型；

步骤s5；根据所述颌骨-牙列三维模型中上、下齿牙冠的外缘确定所述定位装置中支撑板的外缘尺寸及外缘侧面选用外凸弧面；根据所述根尖周病变的可视化三维模型确定所述定位装置中的定位板的形状、尺寸及该定位板在所述支撑板上的位置；根据所述根尖周病变的可视化三维模型确定所述定位板上的定位通槽的位置、大小以及安装在所述定位通槽中的定位配件的形状、尺寸及所述定位配件上的定位导向通孔的位置、尺寸及方向；

步骤s6：将步骤s5中确定的所述定位装置的形状及尺寸输入到3d打印机中，并由所述3d打印机打印得到所述定位装置。

在用本发明根尖外科手术用的定位装置的制备方法制备根尖外科手术用的定位装置时，采用石膏模型扫描或者口扫方式获得的患者的牙列模型的精度高，从而可与获取的cbct图形配准融合，建立高精度的颌骨-牙列三维模型，进而可根据颌骨-牙列三维模型中上、下齿牙冠的外缘精准地确定根尖外科手术用的定位装置中的支撑板的外缘尺寸及外缘侧面的形状；采用锥形束ct设备投照获取的患者患牙的cbct图像后，可从不同角度和层面的解剖患者患牙的cbct图像，清晰地观察根管的形态结构，明确根尖周病变的位置、性质、程度、范围及周围牙槽骨的改变，以及邻近的重要解剖结构是否累及，方便建立患者患牙的根尖周疾病骨质破坏区三维重建模型，进而方便确定采用手术治疗时的手术范围；根据根尖周疾病骨质破坏区三维重建模型和颌骨-牙列三维模型测量出患者患牙的根尖周病变的最大直径及体积、根尖周病变与重要解剖结构之间的距离、牙冠长度和牙根长度，从而可建立根尖周病变的可视化三维模型，进而可根据该根尖周病变的可视化三维模型精准确定定位板的形状、尺寸、在支撑板上的位置，定位板上的定位通槽的设置位置、大小，安装在定位通槽中的定位配件的形状、尺寸以及定位配件上的定位导向通孔的位置、尺寸及方向，以便于医护人员在使用该制备方法制备得到的根尖外科手术用的定位装置配合长柄裂钻精准切除患牙根尖，减小患牙根尖切除时的去骨量，减小切除患牙根尖时对根尖区软硬组织的破坏。

优选地，在所述步骤s1中，通过石膏模型扫描方式获取患者的牙列模型时，先通过3mespe硅橡胶印模材料制取患者的牙列印模，再通过石膏灌模方式获得患者的牙列石膏模型，最后使用3shape激光扫描仪扫描所述牙列石膏模型获得所述牙列模型；通过口扫方式获取患者的牙列模型时，采用3shapetrios口内扫描仪扫描获取患者的牙列模型。采用这两种方式获取患者的牙列模型时，可进一步提高获取的牙列模型的精度。

优选地，在所述步骤s2中，采用阈值分割方法分割所述cbct图像时用的阈值设置为226-3071hu。这样，将阈值分割方法分割cbct图像时用的阈值设置为226-3071hu，即骨组织阈值，很容易将cbct图像中的灰度值差别明显的组织，比如软组织、骨组织及牙体，图像分割方便快捷，进而可快速准确地重建患者的颌骨-牙列三维模型。

优选地，在所述步骤s5中，根据所述颌骨-牙列三维模型中上、下齿牙冠的内缘确定环扇形板的所述支撑板的内缘形状及尺寸；根据所述颌骨-牙列三维模型中上、下牙齿的牙冠确定所述支撑板顶面和底面上的容纳所述牙齿齿尖的限位槽的位置及尺寸。这样，在利用3d打印机打印根尖外科手术用的定位装置时，可将支撑板打印呈环扇形板，并在支撑板的顶面和底面上打印形成容纳患者的牙齿齿尖的限位槽。

附图说明

图1为本发明根尖外科手术用的定位装置的结构示意图；

图2为图1所示的根尖外科手术用的定位装置拆除定位配件时的结构示意图；

图3为图2所示的根尖外科手术用的定位装置在另一角度时的结构示意图。

具体实施方式

下面，结合图1-3对发明根尖外科手术用的定位装置及其制备方法进行详细说明。

如图1至3所示，本发明根尖外科手术用的定位装置包括支撑板1、定位板2、定位配件3和支撑凸块4。其中，支撑板1的外缘侧面11为外凸弧面，以在使用时放置到患者口腔内并位于患者的上下齿之间。优选地，支撑板1为环扇形板。这样，可避免支撑板1与患者的舌头相互干涉，影响定位板2及定位配件3的定位效果。优选地，支撑板1的顶面12和底面(图中未示出)上设置有容纳牙齿齿尖用的限位槽(图中未示出)。这样，在使用时可使患者的牙齿齿尖卡置在限位槽中，避免支撑板1在手术过程中移位，影响手术治疗质量。

定位板2位于支撑板1的顶面12上并靠近支撑板1的外缘侧面11，定位板2上设置有定位通槽21，且该定位通槽21靠近或位于定位板2远离支撑板1的定位端。优选地，定位板2为弧形板，以便于定位板2的内壁22在使用时贴附在患者的患牙所在的颌骨面上，避免手术时发生晃动或错位，影响治疗效果。

定位配件3卡置在定位板2上定位通槽21中，定位配件3上设置有贯穿定位配件3的内壁(图中未示出)和外壁31的定位导向通孔32。优选地，定位导向通孔32为沉孔，且定位导向通孔32在定位配件3的外壁31处的孔径大于定位导向通孔32在定位配件3的内壁处的孔径。这样，在可根据需要调整定位导向通孔32在定位配件3的外壁31处的沉槽的深度来控制长柄裂钻的切除深度，避免长柄裂钻在切除过程中因进深过深而对患者造成损伤，影响治疗治疗和远期预后向好发展。优选地，定位配件3采用钛合金材料制成。这样的定位配件3耐磨性能好，可减小可能产生的磨损误差，进一步提高手术的精确度。

支撑凸块4位于定位板2远离支撑板1的定位端上。这样，在使用时，可利用支撑凸块2支撑患者的唇部，避免患者的唇部阻碍手术进行，影响治疗质量。

使用时，支撑板1放置到患者口腔中并位于患者的上下齿之间，定位配件3位于定位板2上的定位通槽21中并抵压在患牙上，且定位配件3上的定位导向通孔32位于患牙根尖的切除位置处。在对患者的患牙实施根尖外科手术时，先将本发明根尖外科手术用的定位装置中的支撑板1置于患者的上下齿之间，并使定位板2的定位端的内壁贴附在患者的患牙牙龈上；接着利用去骨工具穿过定位通槽21去除骨组织以暴露患牙牙根；然后将定位配3件插置到定位通槽21中并使定位配件3的内壁抵压在患者的患牙上，并利用插入到定位导向通孔32中的长柄裂钻切除患牙根尖，从而将患牙根尖切除。这样，在对患者的患牙实施根尖外科手术时使用本发明根尖外科手术用的定位装置，可通过定位板2上的定位通槽21限定去骨范围，而减小去骨量；可通过定位配件3上的定位导向通孔32对长柄裂钻的切除位置、方向、深度及角度进行精确限定，从而精确切除患牙根尖，减小切除患牙根尖时对根尖区软硬组织的破坏。由此可见，在对患者的患牙实施根尖外科手术时使用本发明根尖外科手术用的定位装置，可有效减小去骨量、精准切除患牙根尖、减小对患牙根尖区软硬组织的破坏，降低根尖外科手术风险，提高治疗质量，有利于远期预后向好发展。

在制备上述根尖外科手术用的定位装置时，具体制备方法如下：

首先，通过石膏模型扫描或者口扫方式获取患者的牙列模型。优选地，通过石膏模型扫描方式获取患者的牙列模型时，先通过3mespe硅橡胶印模材料制取患者的牙列印模，再通过石膏灌模方式获得患者的牙列石膏模型，最后使用3shape激光扫描仪扫描牙列石膏模型获得患者的牙列模型；通过口扫方式获取患者的牙列模型时，采用3shapetrios口内扫描仪扫描获取患者的牙列模型。采用这两种方式获取患者的牙列模型时，可进一步提高获取的牙列模型的精度。

然后，采用锥形束ct设备对患者的头部进行环形数字式投照以获取患者患牙的cbct图像，并根据该cbct图像明确患牙的根尖周病变的位置、性质、程度、范围，周围牙槽骨的改变，以及邻近重要解剖结构是否被患牙累及，并将cbct图像导入到mimicsresearch软件中，并利用阈值分割方法区分cbct图像中的软组织、骨组织及牙体，建立患者患牙的根尖周疾病骨质破坏区三维重建模型。优选地，采用阈值分割方法分割cbct图像时用的阈值设置为226-3071hu。这样，将阈值分割方法分割cbct图像时用的阈值设置为226-3071hu，即骨组织阈值，很容易将cbct图像中的灰度值差别明显的组织，比如软组织、骨组织及牙体，图像分割方便快捷，进而可快速准确地重建患者的颌骨-牙列三维模型。其中，mimicsresearch软件可优选19.0及19.0后的版本。另外，对于cbct图像中很难通过阈值分割方法区分的灰度值相近的临近结构，可选用3d磁性套索、形态学操作、布尔操作、空腔填充、编辑蒙版、多层编辑以及蒙版三维编辑等图像分割工具进行局部精细调整，以进一步提高重建的患者的颌骨-牙列三维模型的精度。

接着，将获取的患者的牙列模型及cbct图像导入到geomagicstudio软件中，利用geomagicstudio软件对cbct图像中的上、下颌骨进行分割，并对患者患牙所在的颌骨和牙列模型进行配准融合，重建得到患者的颌骨-牙列三维模型。当患者的患牙为上牙时，则将患者的上颌骨与其牙列模型进行配准融合；当患者的患牙为下牙时，则将患者的下颌骨与其牙列模型进行配准融合。

然后，将根尖周疾病骨质破坏区三维重建模型和颌骨-牙列三维模型导入到freeformplus软件中，利用freeformplus软件测量出患者患牙的根尖周病变的最大直径及体积、根尖周病变与重要解剖结构之间的距离、牙冠长度、牙根长度以及有牙槽骨支持的牙根长度，并建立根尖周病变的可视化三维模型。另外，测量出患者患牙的根尖周病变的最大直径及体积，可用于评估患者患牙的根尖周病变的范围；测量患者患牙的根尖周病变与重要解剖结构(上颌窦和切牙管)之间的距离，可用于评估对患者的患牙进行外科手术的风险及术中操作提醒，降低手术风险；测量患者的牙冠长度、牙根长度以及有牙槽骨支持的牙根长度，可利用牙冠长度及牙根长度结合分析得出患者的患牙的根冠比计术后根冠比，从而评估患者患牙的保留价值。

最后，根据颌骨-牙列三维模型中上、下齿牙冠的外缘确定根尖外科手术用的定位装置中支撑板1的外缘尺寸及外缘侧面11选用外凸弧面；根据根尖周病变的可视化三维模型确定根尖外科手术用的定位装置中的定位板2的形状、尺寸及该定位板2在支撑板1上的位置；根据根尖周病变的可视化三维模型确定定位板2上的定位通槽21的位置、大小以及安装在定位通槽21中的定位配件3的形状、尺寸及定位配件3上的定位导向通孔32的位置、尺寸及方向。将根尖外科手术用的定位装置的形状及尺寸输入到3d打印机中，并由3d打印机打印得到该根尖外科手术用的定位装置。优选地，根据颌骨-牙列三维模型中上、下齿牙冠的内缘确定环扇形板的支撑板1的内缘形状及尺寸；根据颌骨-牙列三维模型中上、下牙齿的牙冠确定支撑板1顶面和底面上的容纳牙齿齿尖的限位槽(图中未示出)的位置及尺寸。这样，在利用3d打印机打印根尖外科手术用的定位装置时，可将支撑板1打印成环扇形板，并在支撑板1的顶面和底面上打印形成容纳患者的牙齿齿尖的限位槽。在进行具体实施时，在根尖周病变的可视化三维模型中，利用颌骨-牙列三维模型中的牙冠部分进行去倒凹操作后，通过拉伸功能建立支撑板1；通过凸出功能形成内壁与患者患牙所在颌骨的骨面贴合的定位板2；在根尖周病变的可视化三维模型中建立根尖周病变在骨皮质表面的轮廓投影，并根据轮廓投影的边界建立去骨引导部分即定位通槽21的形态(形状和大小)，接着利用凸出功能在定位通槽处形成定位配件3；在根尖周病变的可视化三维模型中确定患者患牙的长轴线，由于去骨用的长柄裂钻的直径为1mm，而根尖的切除长度一般为3mm，故在距离该根尖2mm处做一垂直与患者患牙的长轴线的平面，从而利用该平面确定定位配件3上的定位导向通孔的位置、尺寸及方向。为保证根尖切除效果，将定位导向通孔32设置为沉孔，且定位导向通孔32在定位配件3的外壁31处的孔径大于定位导向通孔32在定位配件3的内壁处的孔径，从而可根据需要调整定位导向通孔32在定位配件3的外壁31处的沉槽的深度来控制长柄裂钻的切除深度，避免长柄裂钻在切除过程中因进深过深而对患者造成损伤，影响治疗治疗和远期预后向好发展。另外，在定位板2远离支撑板1的定位端上，可设置支撑凸块4，以利用支撑凸块4支撑患者的唇部，避免患者的唇部阻碍手术进行，影响治疗质量。优选地，支撑凸块4的厚度可设置为7mm，以方便支撑患者的唇部。

在利用本发明根尖外科手术用的定位装置的制备方法制备根尖外科手术用的定位装置时：

采用石膏模型扫描或者口扫方式获得的患者的牙列模型的精度高，从而可与获取的cbct图形配准融合，建立高精度的颌骨-牙列三维模型，进而可根据颌骨-牙列三维模型中上、下齿牙冠的外缘精准地确定根尖外科手术用的定位装置中的支撑板的外缘尺寸及外缘侧面的形状；

采用锥形束ct设备投照获取的患者患牙的cbct图像后，可从不同角度和层面的解剖患者患牙的cbct图像，清晰地观察患者患牙根管的形态结构，明确根尖周病变的位置、性质、程度、范围及周围牙槽骨的改变，以及邻近的重要解剖结构是否累及，方便建立患者患牙的根尖周疾病骨质破坏区三维重建模型，进而方便确定采用手术治疗时的手术范围；

根据根尖周疾病骨质破坏区三维重建模型和颌骨-牙列三维模型测量出患者患牙的根尖周病变的最大直径及体积、根尖周病变与重要解剖结构之间的距离、牙冠长度和牙根长度，从而可建立根尖周病变的可视化三维模型，进而可根据该根尖周病变的可视化三维模型精准确定定位板2的形状、尺寸、在支撑板1上的位置，定位板2上的定位通槽21的设置位置、大小，安装在定位通槽21中的定位配件3的形状、尺寸以及定位配件3上的定位导向通孔32的位置、尺寸及方向，以便于医护人员在使用该制备方法制备得到的根尖外科手术用的定位装置配合长柄裂钻精准切除患牙根尖，减小患牙根尖切除时的去骨量，减小切除患牙根尖时对根尖区软硬组织的破坏。