基于ct和cbct融合數(shù)據(jù)的數(shù)字化咬合導(dǎo)板及其重建方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于頌面整形醫(yī)療器械領(lǐng)域，尤其設(shè)及基于CT和CBCT融合數(shù)據(jù)的數(shù)字化 咬合導(dǎo)板及其重建方法。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003] 咬合關(guān)系是指各種功能運(yùn)動(dòng)中，上下頌牙發(fā)生接觸的關(guān)系，其中牙尖交錯(cuò)位是指 上下頌牙尖交錯(cuò)，達(dá)到最廣泛最緊密接觸時(shí)的一種咬合關(guān)系。是一種可重復(fù)的牙位，具有較 高的穩(wěn)定性。每個(gè)患者生活經(jīng)歷、飲食習(xí)慣及外傷狀況各不相同，每個(gè)人的咬合關(guān)系都是個(gè) 性化的，對(duì)于嚴(yán)重咬合素亂的患者，通常伴有牙列缺損，骨折錯(cuò)位明顯，張口受限，復(fù)位參照 點(diǎn)缺失等等，醫(yī)生在嘗試恢復(fù)受傷前的咬合關(guān)系時(shí)，常常會(huì)遇到很大的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的模型 外科精確性有待提高。
[0004] 目前，數(shù)字化外科技術(shù)發(fā)展迅速并廣泛應(yīng)用于外科臨床中。其中，能將術(shù)前設(shè)計(jì)精 確轉(zhuǎn)術(shù)中操作的技術(shù)有手術(shù)導(dǎo)航和導(dǎo)板。手術(shù)導(dǎo)航需要通過(guò)大型的、價(jià)格高昂的導(dǎo)航儀將 術(shù)前或術(shù)中的CT、MRI等信息在術(shù)中與患者實(shí)體進(jìn)行配準(zhǔn)注冊(cè)，不僅操作復(fù)雜，也有導(dǎo)航失 敗的可能。外科導(dǎo)板技術(shù)已經(jīng)在骨科、整形外科、頌面外科有一定的應(yīng)用，但所使用的患者 數(shù)據(jù)多是來(lái)源于CT或=維掃描，對(duì)設(shè)備要求較高，而且設(shè)計(jì)導(dǎo)板的過(guò)程也很復(fù)雜，需要專 口的工程設(shè)計(jì)人員，不利于臨床推廣普及。
[0005]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了解決W上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供基于CT和CBCT融合數(shù)據(jù)的數(shù)字化咬合導(dǎo)板 及其重建方法，即數(shù)字化設(shè)計(jì)3D打印的咬合關(guān)系重建導(dǎo)板，導(dǎo)板結(jié)構(gòu)精確度高，縮短手術(shù) 時(shí)間，損傷小，費(fèi)用低；制備方法中針對(duì)咬合關(guān)系重建難點(diǎn)及傳統(tǒng)模型外科精確性還有待提 高等問(wèn)題，基于CBCT與螺旋CT融合數(shù)據(jù)的虛擬咬合重建方法，模擬手術(shù)復(fù)位，虛擬重建咬 合關(guān)系，設(shè)計(jì)咬合板記錄咬合關(guān)系，3D打印生成導(dǎo)板實(shí)物，用于手術(shù)重建咬合關(guān)系，降低手 術(shù)難度，縮短手術(shù)時(shí)間，保證手術(shù)效果，提高重建精確度。
[0007] 解決W上技術(shù)問(wèn)題的基于CT和CBCT融合數(shù)據(jù)的數(shù)字化咬合導(dǎo)板，包括導(dǎo)板本體， 其特征在于：所述導(dǎo)板本體呈蹄形，設(shè)有導(dǎo)板上頌面、導(dǎo)板下頌面、導(dǎo)板唇外側(cè)和導(dǎo)板唇內(nèi) 偵U，導(dǎo)板上頌面、導(dǎo)板下頌面分別設(shè)有凹槽，凹槽形態(tài)與相應(yīng)的牙齒冠形態(tài)貼合。
[0008] 所述凹槽深度為牙齒冠的1/3-1/2。
[0009] 所述導(dǎo)板唇外側(cè)上還設(shè)有支架連接桿凹槽，用于與其他部位的復(fù)位導(dǎo)板連接，起 輔助固定的作用?？蔀閳A柱形，直徑大小與導(dǎo)板唇側(cè)厚度差不多，稍小或一致。
[0010] 所述支架連接桿凹槽1-2個(gè)。
[0011] 導(dǎo)板的上頌面外邊緣厚度為1. 0-1. 5mm，包含上下頌牙為宜，保留上頌唇側(cè)及下頌 舌側(cè)。相就導(dǎo)板的下頌面內(nèi)邊緣厚度也為1. 0-1. 5mm。導(dǎo)板唇側(cè)厚度6. 0-7. 5mm。
[0012] 導(dǎo)板上下兩頌面，分別記錄了上下頌牙列復(fù)位后的牙齒陰模，咬合導(dǎo)板的厚度、 上頌頰側(cè)和下頌舌側(cè)凹陷邊緣距導(dǎo)板邊緣距離，每個(gè)患者的情況有所不同，一般厚度 7. 5mm-8. 0mm，外邊緣厚度1. 0-1. 5mm，整個(gè)導(dǎo)板為上下頌牙列對(duì)位后的咬合記錄。
[0013] 基于CT和CBCT融合數(shù)據(jù)的數(shù)字化咬合導(dǎo)板的重建方法，其特征在于：包括W下步 驟： (1) 數(shù)據(jù)獲?。悍謩e對(duì)患者進(jìn)行CBCT及螺旋CT掃描，獲得患者的牙列CBCT及頭煩螺 旋CT數(shù)據(jù)； (2) 數(shù)據(jù)處理：將螺旋CT的DICOM數(shù)據(jù)導(dǎo)入S維編輯軟件進(jìn)行S維重建，根據(jù)骨折斷端 分割出每一個(gè)骨折塊，再將CBCT的DICOM數(shù)據(jù)導(dǎo)入S維編輯軟件進(jìn)行牙列的S維重建，按 照螺旋CT所示骨折斷端的位置，分割牙列，然后分別把相同骨折段的骨折塊及牙列的STL 數(shù)據(jù)導(dǎo)入S維編輯軟件（geomagicstudio軟件）進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，獲得最精確的頭煩模型； 根據(jù)目前軟件設(shè)計(jì)，導(dǎo)入數(shù)據(jù)融合后的模型為一個(gè)整體，內(nèi)部數(shù)據(jù)無(wú)法反向解析，不能 返回到剛導(dǎo)入的矢狀、冠狀、水平=個(gè)位置，不能分割模型，無(wú)法精確辨析骨縫位置和走向， 從而影響骨塊分割精確度。
[0014] 在本發(fā)明中采用先根據(jù)骨折區(qū)域進(jìn)行對(duì)應(yīng)的分割，在融合數(shù)據(jù)的方式獲取自由分 離而又完整的模型。在geomagic軟件中采用迭代最近點(diǎn)算法（ICP)，可將同一骨折區(qū)域的 頌骨與牙列兩個(gè)模型在空間上盡可能的拉近，然后去掉CT來(lái)源模型上的牙列數(shù)據(jù)，替換上 CBCT來(lái)源的牙列數(shù)據(jù)，則可獲得最精確的模型。
[0015] (3)重建咬合關(guān)系：經(jīng)過(guò)定位下頌骨步驟、和/或定位上頌骨步驟、咬合檢測(cè)步驟 來(lái)確定，具體如下： A、 定位下頌骨：依照骨折斷端的形態(tài)及頌骨升支形態(tài)復(fù)位裸突骨折，再根據(jù)關(guān)節(jié)結(jié)節(jié) 和關(guān)節(jié)窩、裸突頭的位置和形態(tài)，初步確定裸突位置，分析裸突和關(guān)節(jié)窩之間的間隙是否符 合要求，比如前帶為1. 52 + 0. 33mm，中帶1. 00 + 0. 48mm,后帶2. 12 + 0. 44mm，確定矢狀面上 的位置；然后測(cè)量眉間點(diǎn)到裸突中屯、的距離，確定冠狀位上的位置；再分析裸突內(nèi)外徑和 關(guān)節(jié)窩走形中屯、線是否水平，確定水平面上的位置；最后根據(jù)骨折斷端和頌骨升支形態(tài)復(fù) 位下頌骨的其他部分，測(cè)量眉間點(diǎn)到下頌牙牙尖的距離，局部調(diào)整各個(gè)骨折塊的位置恢復(fù) 傷前下頌骨形態(tài)及位置，分析對(duì)稱性驗(yàn)證復(fù)位精確性，符合要求則進(jìn)行下個(gè)步驟； B、 定位上頌骨：根據(jù)上頌骨骨折斷端對(duì)位情況初步定位上頌骨，然后確定牙合平面，測(cè) 量牙合平面與眶耳平面的夾角，再根據(jù)整個(gè)煩骨中線對(duì)齊調(diào)整上頌骨中線，并與之對(duì)齊；待 咬合關(guān)系檢測(cè)階段時(shí)再根據(jù)咬合接觸圖像檢測(cè)結(jié)果進(jìn)一步調(diào)整上頌骨的位置。
[0016] C、咬合檢測(cè)：首先運(yùn)用布爾運(yùn)算中的合集運(yùn)算，把上下頌骨分別融合成一個(gè)整體， 模擬開閉口運(yùn)動(dòng)，使得上下牙列接觸接近于牙尖交錯(cuò)位，再運(yùn)用布爾運(yùn)算中的交集運(yùn)算，將 上下頌牙列重疊的部分顯示出來(lái)，然后分別比較重疊（Intersection)部分與上下頌牙列 功能尖及牙合面接觸區(qū)的重疊情況，根據(jù)具體情況調(diào)整上下頌骨的位置使得兩者重疊程度 達(dá)到要求，即認(rèn)為達(dá)到最好的咬合關(guān)系； 如果符合要求，則進(jìn)行下個(gè)步驟，如果不符合要求，則返回定位下頌骨步驟和/或定位 上頌骨步驟。
[0017] 可再?gòu)目谇豁灻娌縓-nat數(shù)據(jù)庫(kù)中查找近似患者，按照上述方法顯示咬合接觸區(qū) 域，比較重建咬合關(guān)系接觸區(qū)與正?；颊咭Ш辖佑|區(qū)的匹配情況，驗(yàn)證重建咬合關(guān)系的精 確性。
[0018] (4)虛擬咬合板：垂直下移整個(gè)下頌骨約1mm，在上下頌牙列之間設(shè)計(jì)一個(gè)圓柱 體，運(yùn)用布爾運(yùn)算中的差集運(yùn)算，用圓柱體分別減去上下頌牙列與之重疊的部分，得到上下 頌牙列的陰模，即虛擬咬合板的初始模型，運(yùn)用平面切割功能修整模型，得到成形的虛擬咬 合板，保存為洲L數(shù)據(jù)； (5)將S化數(shù)據(jù)導(dǎo)入3D打印機(jī)，使用PLA聚乳酸材料，烙融成積（FDM)方式打印咬合板 實(shí)物。
[0019] 所述步驟（1)中螺旋CT掃描頌骨層厚為0. 5mm，及牙列CBCT層厚為0. 16mm。
[0020] 所述步驟（2)中CT重建分割闊值為311-3071皿，C