基于ct和cbct融合数据的数字化咬合导板及其重建方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于颂面整形医疗器械领域，尤其设及基于CT和CBCT融合数据的数字化 咬合导板及其重建方法。
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【背景技术】
[0003] 咬合关系是指各种功能运动中，上下颂牙发生接触的关系，其中牙尖交错位是指 上下颂牙尖交错，达到最广泛最紧密接触时的一种咬合关系。是一种可重复的牙位，具有较 高的稳定性。每个患者生活经历、饮食习惯及外伤状况各不相同，每个人的咬合关系都是个 性化的，对于严重咬合素乱的患者，通常伴有牙列缺损，骨折错位明显，张口受限，复位参照 点缺失等等，医生在尝试恢复受伤前的咬合关系时，常常会遇到很大的挑战。传统的模型 外科精确性有待提高。
[0004] 目前，数字化外科技术发展迅速并广泛应用于外科临床中。其中，能将术前设计精 确转术中操作的技术有手术导航和导板。手术导航需要通过大型的、价格高昂的导航仪将 术前或术中的CT、MRI等信息在术中与患者实体进行配准注册，不仅操作复杂，也有导航失 败的可能。外科导板技术已经在骨科、整形外科、颂面外科有一定的应用，但所使用的患者 数据多是来源于CT或=维扫描，对设备要求较高，而且设计导板的过程也很复杂，需要专 口的工程设计人员，不利于临床推广普及。
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【发明内容】
[0006] 为了解决W上技术问题，本发明提供基于CT和CBCT融合数据的数字化咬合导板 及其重建方法，即数字化设计3D打印的咬合关系重建导板，导板结构精确度高，缩短手术 时间，损伤小，费用低；制备方法中针对咬合关系重建难点及传统模型外科精确性还有待提 高等问题，基于CBCT与螺旋CT融合数据的虚拟咬合重建方法，模拟手术复位，虚拟重建咬 合关系，设计咬合板记录咬合关系，3D打印生成导板实物，用于手术重建咬合关系，降低手 术难度，缩短手术时间，保证手术效果，提高重建精确度。
[0007] 解决W上技术问题的基于CT和CBCT融合数据的数字化咬合导板，包括导板本体， 其特征在于：所述导板本体呈蹄形，设有导板上颂面、导板下颂面、导板唇外侧和导板唇内 侦U，导板上颂面、导板下颂面分别设有凹槽，凹槽形态与相应的牙齿冠形态贴合。
[0008] 所述凹槽深度为牙齿冠的1/3-1/2。
[0009] 所述导板唇外侧上还设有支架连接杆凹槽，用于与其他部位的复位导板连接，起 辅助固定的作用。可为圆柱形，直径大小与导板唇侧厚度差不多，稍小或一致。
[0010] 所述支架连接杆凹槽1-2个。
[0011] 导板的上颂面外边缘厚度为1. 0-1. 5mm，包含上下颂牙为宜，保留上颂唇侧及下颂 舌侧。相就导板的下颂面内边缘厚度也为1. 0-1. 5mm。导板唇侧厚度6. 0-7. 5mm。
[0012] 导板上下两颂面，分别记录了上下颂牙列复位后的牙齿阴模，咬合导板的厚度、 上颂颊侧和下颂舌侧凹陷边缘距导板边缘距离，每个患者的情况有所不同，一般厚度 7. 5mm-8. 0mm，外边缘厚度1. 0-1. 5mm，整个导板为上下颂牙列对位后的咬合记录。
[0013] 基于CT和CBCT融合数据的数字化咬合导板的重建方法，其特征在于：包括W下步 骤： (1) 数据获取：分别对患者进行CBCT及螺旋CT扫描，获得患者的牙列CBCT及头烦螺 旋CT数据； (2) 数据处理：将螺旋CT的DICOM数据导入S维编辑软件进行S维重建，根据骨折断端 分割出每一个骨折块，再将CBCT的DICOM数据导入S维编辑软件进行牙列的S维重建，按 照螺旋CT所示骨折断端的位置，分割牙列，然后分别把相同骨折段的骨折块及牙列的STL 数据导入S维编辑软件（geomagicstudio软件）进行数据融合，获得最精确的头烦模型； 根据目前软件设计，导入数据融合后的模型为一个整体，内部数据无法反向解析，不能 返回到刚导入的矢状、冠状、水平=个位置，不能分割模型，无法精确辨析骨缝位置和走向， 从而影响骨块分割精确度。
[0014] 在本发明中采用先根据骨折区域进行对应的分割，在融合数据的方式获取自由分 离而又完整的模型。在geomagic软件中采用迭代最近点算法（ICP)，可将同一骨折区域的 颂骨与牙列两个模型在空间上尽可能的拉近，然后去掉CT来源模型上的牙列数据，替换上 CBCT来源的牙列数据，则可获得最精确的模型。
[0015] (3)重建咬合关系：经过定位下颂骨步骤、和/或定位上颂骨步骤、咬合检测步骤 来确定，具体如下： A、 定位下颂骨：依照骨折断端的形态及颂骨升支形态复位裸突骨折，再根据关节结节 和关节窝、裸突头的位置和形态，初步确定裸突位置，分析裸突和关节窝之间的间隙是否符 合要求，比如前带为1. 52 + 0. 33mm，中带1. 00 + 0. 48mm,后带2. 12 + 0. 44mm，确定矢状面上 的位置；然后测量眉间点到裸突中屯、的距离，确定冠状位上的位置；再分析裸突内外径和 关节窝走形中屯、线是否水平，确定水平面上的位置；最后根据骨折断端和颂骨升支形态复 位下颂骨的其他部分，测量眉间点到下颂牙牙尖的距离，局部调整各个骨折块的位置恢复 伤前下颂骨形态及位置，分析对称性验证复位精确性，符合要求则进行下个步骤； B、 定位上颂骨：根据上颂骨骨折断端对位情况初步定位上颂骨，然后确定牙合平面，测 量牙合平面与眶耳平面的夹角，再根据整个烦骨中线对齐调整上颂骨中线，并与之对齐；待 咬合关系检测阶段时再根据咬合接触图像检测结果进一步调整上颂骨的位置。
[0016] C、咬合检测：首先运用布尔运算中的合集运算，把上下颂骨分别融合成一个整体， 模拟开闭口运动，使得上下牙列接触接近于牙尖交错位，再运用布尔运算中的交集运算，将 上下颂牙列重叠的部分显示出来，然后分别比较重叠（Intersection)部分与上下颂牙列 功能尖及牙合面接触区的重叠情况，根据具体情况调整上下颂骨的位置使得两者重叠程度 达到要求，即认为达到最好的咬合关系； 如果符合要求，则进行下个步骤，如果不符合要求，则返回定位下颂骨步骤和/或定位 上颂骨步骤。
[0017] 可再从口腔颂面部X-nat数据库中查找近似患者，按照上述方法显示咬合接触区 域，比较重建咬合关系接触区与正常患者咬合接触区的匹配情况，验证重建咬合关系的精 确性。
[0018] (4)虚拟咬合板：垂直下移整个下颂骨约1mm，在上下颂牙列之间设计一个圆柱 体，运用布尔运算中的差集运算，用圆柱体分别减去上下颂牙列与之重叠的部分，得到上下 颂牙列的阴模，即虚拟咬合板的初始模型，运用平面切割功能修整模型，得到成形的虚拟咬 合板，保存为洲L数据； (5)将S化数据导入3D打印机，使用PLA聚乳酸材料，烙融成积（FDM)方式打印咬合板 实物。
[0019] 所述步骤（1)中螺旋CT扫描颂骨层厚为0. 5mm，及牙列CBCT层厚为0. 16mm。
[0020] 所述步骤（2)中CT重建分割阔值为311-3071皿，C