基于咬合功能为导向的下颌骨肿瘤切除的手术导板制备方法与流程

本发明涉及一种基于咬合功能为导向的下颌骨肿瘤切除的手术导板制备方法。

背景技术：

大面积颌骨缺损多由于严重外伤、感染或肿瘤切除等原因引起，轻者导致患者面部畸形，重者丧失咀嚼、语言和吞咽等生理功能，极大地影响着患者的口颌系统功能、自然容貌和心理健康。颌骨缺损传统的修复方法有自体游离/带蒂骨移植、同种异体骨移植、非血管化骨移植、血管化骨移植及牵张成骨等方法，这些方法有其各自的优缺点和临床适应症。

目前国内外同行多将注意力集中在颌骨重建的形态上，却忽视了患者的咬合咀嚼功能的恢复，患者后期进行活动义齿的修复时，往往会因为颌骨重建位置的欠准确性和欠合理性，或种植体植入角度或深度欠佳，致使其失去种植牙机会。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于咬合功能为导向的下颌骨肿瘤切除的手术导板制备方法。

本发明的目的通过如下技术方案实现：一种基于咬合功能为导向的下颌骨肿瘤切除的手术导板制备方法，它包括以下步骤：s1.对患者咬合状态的上颌骨和下颌骨进行影像数据采集；s2.根据上颌骨和下颌骨的影像数据进行三维重建，生成三维数据模型，并在三维数据模型上确定患者下颌骨的病变区域；s3.基于病变区域确定三维数据模型的截骨面，并将三维数据模型的病变区域截除；s4.根据三维数据模型的上颌骨牙齿设计出下颌骨截除部分的虚拟牙齿，虚拟牙齿应与上颌骨牙齿分别咬合匹配；s5.以患者的腓骨三维数据模型为基础，设计截取的腓骨段a，将虚拟牙齿下部牙根的排布作为参照，在三维数据模型截除的病变区域之间排列拼接腓骨段a，使其形成上层移植颌体；s6.以患者的腓骨三维数据模型为基础，设计截取的腓骨段b，将上层移植颌体作为参照，并配合对应侧下颌骨的镜像关系，在上层移植颌体的下侧排列拼接腓骨段b，使其形成下层移植颌体；s7.将上层移植颌体、下层移植颌体及其截除病变区域后的三维数据模型通过三维打印技术得到实体模型，并在实体模型上进行钛板的预弯及固定；s8.将实体模型及其上固定的钛板进行三维扫描得到重建三维数据模型，在重建三维数据模型上设计用于定位腓骨段a的定位导板a以及用于定位腓骨段b的定位导板b；s9.通过三维打印技术将定位导板a和定位导板b打印出来。

较之现有技术而言，本发明的优点在于：

本发明根据三维数据模型的上颌骨牙齿设计出下颌骨截除部分的虚拟牙齿，以虚拟牙齿下部牙根的排布作为参照，在截除病变区域后的三维数据模型之间排列拼接腓骨段a，形成上层移植颌体；再将上层移植颌体及对应侧下颌骨的镜像关系作为参照，在上层移植颌体的下侧排列拼接腓骨段b，形成下层移植颌体；上层移植颌体用于形成下颌骨的上边缘，帮助恢复下颌骨高度，并且可为二期牙种植体奠定基础，从而保证患者的自然容貌和口颌咬合系统功能；

并且，配合三维扫描及打印技术，可进行移植骨定位导板的设计以及钛板预弯，极大简化了手术过程，省时省力。

附图说明

图1是三维数据模型中病变区域的示意图。

图2是截除病变区域后的三维数据模型示意图。

图3是基于咬合原理设计虚拟牙齿的原理图。

图4是下颌骨上的虚拟牙齿排布示意图。

图5是基于腓骨三维数据模型设计腓骨段a的原理图。

图6是采用腓骨段a拼接上层移植颌体的原理图。

图7是采用腓骨段b拼接下层移植颌体的原理图。

图8是拼接设计后的三维数据模型示意图。

图9是实体模型的结构示意图。

图10是安装钛板后的实体模型结构示意图。

图11是定位导板a的设计原理图。

图12是定位导板b的设计原理图。

图13是颌骨截骨导板的设计原理图。

图14是腓骨截骨导板的设计原理图。

图15是腓骨截骨导板的结构示意图。

图16是定位导板a的结构示意图。

图17是定位导板b的结构示意图。

图18是定位导板a和定位导板b采用一体式设计的结构示意图。

图19是定位导板a和定位导板b采用一体式设计的结构示意图。

标号说明：1定位导板a、1-1支撑部a、1-2定位槽a、1-3锁定部a、2定位导板b、2-1支撑部b、2-2定位槽b、2-3锁定部b、2-4连接柱、3颌骨截骨导板、3-1截骨刀槽、4腓骨截骨导板、4-1横向刀槽、4-2对切刀槽、5钛板、6三维数据模型、6-1下颌骨、6-2上颌骨、6-3病变区域、6-4虚拟牙齿、6-5上层移植颌体、6-6下层移植颌体、7腓骨三维数据模型、7-1腓骨段a、7-2腓骨段b、8重建三维数据模型、9实体模型。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例对本发明内容进行详细说明：

如图1-19所示为本发明提供的一种基于咬合功能为导向的下颌骨肿瘤切除的手术导板制备方法的实施例示意图。

一种基于咬合功能为导向的下颌骨肿瘤切除的手术导板制备方法，它包括以下步骤：

s1.对患者咬合状态的上颌骨和下颌骨进行影像数据采集。

s2.根据上颌骨和下颌骨的影像数据进行三维重建，生成三维数据模型6，并在三维数据模型6上确定患者下颌骨6-1的病变区域6-3；病变区域6-3通过肿瘤块范围确定，可将肿瘤块沿着x、y、z轴方向等距放大(5mm)。

s3.基于病变区域6-3确定三维数据模型6的截骨面，并将三维数据模型6的病变区域6-3截除。

s4.根据三维数据模型6的上颌骨6-2牙齿设计出下颌骨6-1截除部分的虚拟牙齿6-4，虚拟牙齿6-4应与上颌骨6-2牙齿分别咬合匹配。

s5.以患者的腓骨三维数据模型7为基础，设计截取的腓骨段a7-1，将虚拟牙齿6-4下部牙根的排布作为参照，在三维数据模型6截除的病变区域6-3之间排列拼接腓骨段a7-1，使其形成上层移植颌体6-5。

上层移植颌体6-5用于形成下颌骨的上边缘，帮助恢复下颌骨高度，并且可为二期牙种植体奠定基础。

s6.以患者的腓骨三维数据模型7为基础，设计截取的腓骨段b7-2，将上层移植颌体6-5作为参照，并配合对应侧下颌骨6-1的镜像关系，在上层移植颌体6-5的下侧排列拼接腓骨段b7-2，使其形成下层移植颌体6-6。

下层移植颌体6-6用于恢复下颌骨的下边缘外形。

下层移植颌体6-6设计时，腓骨段b7-2的尺寸、数量以及拼接角度可参照腓骨段a7-1的尺寸、数量以及拼接角度。

s7.将上层移植颌体6-5、下层移植颌体6-6及其截除病变区域6-3后的三维数据模型6通过三维打印技术得到实体模型，并在实体模型上进行钛板5的预弯及固定；

钛板5应沿着下层移植颌体6-6的外侧面进行弯折，钛板5的两端延伸至实体模型的下颌角区域或下颌体区域。

s8.将实体模型及其上固定的钛板5进行三维扫描得到重建三维数据模型8，在重建三维数据模型8上设计用于定位腓骨段a7-1的定位导板a1以及用于定位腓骨段b7-2的定位导板b2。

定位导板a和定位导板b有两种实施方式：

实施例1分体式：

所述定位导板a1的具体设计步骤如下：

先隐藏掉重建三维数据模型8上的腓骨段b7-2以及预弯的钛板5；

接着在拼接的腓骨段a7-1下侧设计支撑部a1-1，并在支撑部a1-1的上侧面开设用于匹配腓骨段a7-1下侧轮廓的定位槽a1-2；

最后在支撑部a1-1的两端设计用于贴合在下颌角或下颌体外侧的锁定部a1-3，锁定部a1-3与对应的下颌角或下颌体外轮廓相匹配。

所述定位导板b2的具体设计步骤如下：

先在拼接的腓骨段b7-2下侧设计支撑部b2-1，并在支撑部b2-1的上侧面开设用于匹配腓骨段b7-2下侧轮廓的定位槽b2-2；

接着在支撑部b2-1的两端设计用于贴合在下颌角或下颌体外侧的锁定部b2-3，锁定部b2-3与对应的下颌角或下颌体外轮廓相互匹配。

实施例2一体式：

所述定位导板a1和定位导板b2的具体设计步骤如下：

先在拼接的腓骨段a7-1下侧设计支撑部a1-1，并在支撑部a1-1的上侧面开设用于匹配腓骨段a7-1下侧轮廓的定位槽a1-2；

接着在拼接的腓骨段b7-2下侧设计支撑部b2-1，并在支撑部b2-1的上侧面开设用于匹配腓骨段b7-2下侧轮廓的定位槽b2-2；

支撑部a1-1和支撑部b2-1之间设置一定的竖向间距，并在竖向间距之间设置若干连接柱2-4，用于将支撑部a1-1和支撑部b2-1进行连接固定；

最后在支撑部b2-1的两端设计用于贴合在下颌角或下颌体外侧的锁定部b2-3，锁定部b2-3与对应的下颌角或下颌体外轮廓相互匹配。

采用一体式结构时，上层移植颌体6-5拼接固定后，可通过医疗器械切断连接柱2-4，将支撑部a1-1下移一段距离后，从内侧将支撑部a1-1移除，然后在支撑部b2-1上拼接下层移植颌体6-6。

一体式结构可避免导板的重复固定，只需固定一次即可完成所有腓骨拼接操作。

s8步骤中还包括颌骨截骨导板3的设计，根据患者三维数据模型6的截骨区域外轮廓设计与之匹配的颌骨截骨导板3，其上的截骨刀槽3-1与截骨面相重合。

s9.通过三维打印技术将定位导板a1和定位导板b2打印出来。

本发明还包括腓骨截骨导板4的设计，先以s5-s6步骤中腓骨三维数据模型7上选定的截骨区域的外表面作为腓骨截骨导板4的内表面，再对腓骨截骨导板4进行三维建模，最后根据各腓骨段的长度、拼接端设计腓骨截骨导板4的横向刀槽4-1。

腓骨截骨导板4的设计还包括在腓骨截骨导板4的轴向中部设置对切刀槽4-2，对切刀槽4-2用于将横向刀槽4-1切下的腓骨段沿其中轴对半切开形成腓骨段b7-2。

下颌骨肿瘤手术过程如下：

1.安装颌骨截骨导板，通过匹配的轮廓定位颌骨截骨导板的安装位置，将螺钉穿过颌骨截骨导板上的钉孔，使其固定在下颌骨上；

2.通过颌骨截骨导板上的截骨刀槽将病变区域截除，然后拆除颌骨截骨导板；

3.先将预弯的钛板与下颌骨两侧进行匹配定位，并通过螺钉将预弯钛板固定在下颌骨上(螺钉锁定在颌骨截骨导板留下的钉孔上)；

4.安装定位导板a，通过匹配的轮廓确定定位导板a的安装位置，用手托住定位导板a或用螺钉锁定定位导板a；将腓骨上预先截取的腓骨段a对应放入支撑部a上侧面的定位槽a内，拼接形成上层移植颌体，用钛钉固定拼接处；

5.拆除定位导板a，安装定位导板b，通过匹配的轮廓确定定位导板b的安装位置，用手托住定位导板b或用螺钉锁定定位导板b；将腓骨上预先截取的腓骨段b对应放入支撑部b上侧面的定位槽b内，拼接形成下层移植颌体。

6.通过螺钉将预弯钛板与腓骨段b进行固定。

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