Способ изготовления хирургического шаблона для установки имплантата

Способ изготовления хирургического шаблона для установки имплантата

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Предлагаемое изобретение относится к области приспособлений, прикрепляемых к челюсти, зубных имплантатов и инструментов для имплантации и может быть использовано при изготовлении хирургических шаблонов для установки зубных имплантатов.

Уровень техники

Известен способ изготовления шаблона для установки имплантата, изложенный в патенте РФ №2369354 от 27.03.2008 (Способ создания медицинского шаблона на основе информации о цифровом изображении части тела). Суть его состоит в том, что с помощью рентген-контрастной слепочной массы снимают слепок с полости рта пациента, выполняющий функции прототипа шаблона, и за счет этого регистрируют топологию полости рта. После этого полость рта пациента вместе с рентген-контрастной слепочной массой сканируют с помощью компьютерного рентгеновского томографа (КТ) и получают рентгеновское изображение, а по полученным цифровым изображениям программными средствами моделируют оптимальное пространственное положение имплантата в костной ткани челюстей пациента. Затем, с помощью программных средств, на трехмерном изображении распознают слепочную массу и на основании изображения слепочной массы, контактирующей с полостью рта пациента, создают хирургический шаблон.

Недостаток аналога состоит в низкой точности привязки топологии прототипа шаблона к топологии костных тканей.

Наиболее близким к заявляемому способу по технической сущности является способ изготовления хирургического шаблона для установки зубного имплантата (патент США US 2011008751 "Method and system for dental planning and production"), состоящий в том, что с помощью слепочной массы, помещенной в специальную ложку, которая включает в себя несколько рентген-контрастных маркеров в виде шариков из рентген-контрастного материала, регистрируют топологию полости рта пациента путем снятия с полости рта слепка. После этого слепок вместе с ложкой сканируют на трехмерном сканере и получают трехмерное цифровое изображение. На полученном изображении распознают маркеры и определяют их центры. Далее, слепок в ложке повторно помещают в полость рта пациента, сканируют с помощью КТ, а на полученном рентгеновском цифровом трехмерном изображении костных тканей полости рта также распознают маркеры и определяют их центры. Затем, программными средствами, за счет совмещения центров маркеров на трехмерном цифровом изображении слепка в ложке с центрами маркеров на изображении КТ проводят топологическое совмещение трехмерного изображении слепочной массы, выполняющей функции прототипа шаблона и трехмерного изображения костных тканей полости рта пациента. В заключение, пользуясь цифровым трехмерным изображением, включающим изображение слепочной массы и топологически совмещенное с ним изображение костных тканей, реализуют хирургический шаблон.

Недостаток прототипа состоит в низкой точности привязки топологии прототипа шаблона к топологии костных тканей.

Недостатки обусловлены погрешностями повторной установки слепка в полости рта пациента, неоптимальностью формы и местоположения маркеров, а также деформациями слепка в процессе многократного применения.

Цель изобретения

Целью изобретения является увеличение точности взаимной привязки топологии костной ткани, топологии полости рта и топологии прототипа шаблона.

Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления хирургического шаблона для установки дентальных имплантатов, включающем регистрацию цифрового трехмерного изображения полости рта, регистрацию цифрового трехмерного изображения прототипа шаблона и топологически связанных с прототипом шаблона рентген-контрастных маркеров, регистрацию цифровой компьютерной рентгеновской томограммы ротовой полости с установленным в ней прототипом шаблона, распознавание на компьютерной рентгеновской томограмме изображений маркеров, а также пространственную привязку топологии костных тканей полости рта к топологии прототипа шаблона путем пространственного совмещения изображений маркеров на прототипе шаблона и цифровой компьютерной рентгеновской томограмме ротовой полости, рентген-контрастные маркеры располагают внутри прототипа шаблона, изготовленного методом быстрого прототипирования из, как минимум, двух материалов с различной рентгеновской контрастностью

Новизна предложенного способа состоит в размещении рентген-контрастных маркеров внутри материала прототипа шаблона и изготовлении прототипа шаблона и маркеров путем быстрого прототипирования из, как минимум, двух материалов с различной рентгеновской контрастностью.

Положительный эффект достигается за счет того, что в предлагаемом способе прототип шаблона реализуют в виде пространственного объекта с топологией, обеспечивающей максимальную точность фиксации прототипа шаблона на тканях полости рта, а количество, форму, размер и пространственное положение маркеров на прототипе шаблона реализуют исходя из индивидуальных особенностей топологии ротовой полости пациента, по критерию минимизации ошибок взаимной привязки топологии костной ткани, топологии полости рта и топологии прототипа шаблона.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На Фиг.1 представлена схема реализации предлагаемого способа.

На Фиг.2 представлено трехмерное изображение виртуального прототипа шаблона.

На Фиг.3 показан пример моделирования трехмерной топологии рентген-контрастных маркеров в виртуально надетом на челюсть прототипе шаблона.

На Фиг.4 представлен пример трехмерной физической модели прототипа шаблона, реализованного методом быстрого прототипирования.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Пример реализации предлагаемого способа представлен на Фиг.1, где: 1 - тремерный сканер, 2 - компьютерная программа создания виртуального прототипа шаблона с маркерами, 3 - аппарат быстрого прототипирования, на котором изготавливают физическую модель прототипа шаблона, 4 - рентгеновский компьютерный томограф (КТ), на котором проводится исследование пациента с установленной на его челюсти физической моделью прототипа шаблона. Цель исследования - получение трехмерной модели внутриротовой полости, 5 - компьютерная программа, с помощью которой выполняется пространственное совмещение виртуального прототипа шаблона и полученной на КТ модели внутриротовой полости, 6 - аппарат быстрого прототипирования, на котором изготавливается модель хирургического шаблона.

Полость рта пациента сканируют трехмерным сканером и получают цифровое трехмерное изображение полости рта. На базе этого изображения, с помощью специализированной компьютерной программы, моделируют трехмерное изображение виртуального прототипа шаблона (Фиг. 2 (7)). в виде пространственного объекта с топологией, обеспечивающей возможность его максимально точной и многократной фиксации на челюсти пациента (Фиг. 3 (8)). После этого в теле виртуального прототипа шаблона, с учетом индивидуальных особенностей топологии полости рта пациента и виртуального прототипа шаблона, программными средствами, моделируют маркеры (Фиг. 3 (9)), количество, форма, размер и пространственное положение которых обеспечивает возможность максимально точной последующей топологической привязки прототипа шаблона к топологии полости рта. Далее, с помощью технологии быстрого прототипирования, например на 3D принтере с возможностью применения двух различных материалов, виртуальный прототип шаблона с маркерами реализуют в виде физической модели прототип шаблона (Фиг.4), в которой маркеры (Фиг.4 (9)) выполнены из материала с большей рентгеновской контрастностью. В том случае, когда все маркеры топологически расположены на поверхности прототипа шаблона, они (маркеры) могут быть реализованы на 3D принтере в виде пустых полостей в материале физической модели прототипа шаблона, а затем заполнены рентген-контрастным материалом вручную.

Как известно, под технологией быстрого прототипирования следует понимать все технологии, посредством которых объект строится послойно или поточечно с помощью присадочного или затвердевающего материала. Данная технология также называется строительством в свободной форме.

Наиболее известными технологиями данного вида являются:

- стереолитография и относящиеся к ней технологии, при которых, например, жидкий синтетический материал в резервуаре выборочно подвергается обработке слой за слоем с помощью контролируемого компьютером электромагнитного луча;

- селективное лазерное спекание, при котором частицы порошка спекаются электромагнитным лучом или соединяются по определенному образцу;

- послойная заливка экструдируемым расплавом, при котором синтетический материал плавится и объединяется в соответствии с разметкой.

Физическую модель прототипа шаблона надевают на челюсть пациента и с помощью КТ получают трехмерное рентгеновское (КТ) изображение, включающее изображение костных тканей полости рта пациента и маркеров. Это изображение загружают в компьютерную программу и с ее помощью распознают маркеры и определяют точное пространственное положение их центров. После этого в компьютерную программу подгружают изображение виртуального прототипа шаблона, на котором пространственное положение центров маркеров точно известно, и реализуют процедуру совмещения маркеров виртуального прототипа шаблона и маркеров на трехмерном КТ изображении костных тканей полости рта. Этим достигается точная привязка пространственного положения костных тканей полости рта к пространственным координатам маркеров на прототипе шаблона. В заключение, пользуясь цифровым трехмерным изображением, включающим изображение прототипа шаблона и топологически точно совмещенное с ним изображение костных тканей, реализуют хирургический шаблон.

1. Способ изготовления хирургического шаблона для установки дентальных имплантатов, включающий регистрацию цифрового трехмерного изображения полости рта, регистрацию цифрового трехмерного изображения прототипа шаблона и топологически связанных с прототипом шаблона рентген-контрастных маркеров, регистрацию цифровой компьютерной рентгеновской томограммы ротовой полости с установленным в ней прототипом шаблона, распознавание на компьютерной рентгеновской томограмме изображений маркеров, а также пространственную привязку топологии костных тканей полости рта к топологии прототипа шаблона путем пространственного совмещения изображений маркеров на прототипе шаблона и цифровой компьютерной рентгеновской томограмме ротовой полости, отличающийся тем, что внутри виртуальной модели прототипа шаблона располагают виртуальные маркеры, на основании виртуальной модели прототипа шаблона, включающего виртуальные маркеры, изготавливают физическую модель прототипа шаблона, включающую маркеры, методом быстрого прототипирования, используя для изготовления прототипа шаблона и маркеров материалы с различной рентгеновской контрастностью, физическую модель прототипа шаблона используют при регистрации цифровой компьютерной рентгеновской томограммы ротовой полости,

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на виртуальной модели прототипа шаблона создают виртуальные маркеры в виде пустых полостей, на основании виртуальной модели прототипа шаблона, включающего виртуальные маркеры, изготавливают физическую модель прототипа шаблона, включающего маркеры в виде пустых полостей, методом быстрого прототипирования, заполняют полости рентген-контрастным материалом и используют физическую модель прототипа шаблона при регистрации цифровой компьютерной рентгеновской томограммы ротовой полости.