RU2575838C2 - Method for making surgical implant template - Google Patents
Method for making surgical implant template Download PDFInfo
- Publication number
- RU2575838C2 RU2575838C2 RU2013143858/14A RU2013143858A RU2575838C2 RU 2575838 C2 RU2575838 C2 RU 2575838C2 RU 2013143858/14 A RU2013143858/14 A RU 2013143858/14A RU 2013143858 A RU2013143858 A RU 2013143858A RU 2575838 C2 RU2575838 C2 RU 2575838C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- template
- prototype
- oral cavity
- markers
- prototype template
- Prior art date
Links
- 239000007943 implant Substances 0.000 title description 3
- 210000000214 Mouth Anatomy 0.000 claims abstract description 36
- 210000000988 Bone and Bones Anatomy 0.000 claims abstract description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000004053 dental implant Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000003550 marker Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 8
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 5
- 239000002872 contrast media Substances 0.000 claims description 3
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 210000001847 Jaw Anatomy 0.000 description 6
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000000110 selective laser sintering Methods 0.000 description 1
- 210000001519 tissues Anatomy 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
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.The present invention relates to the field of devices attached to the jaw, dental implants and instruments for implantation and can be used in the manufacture of surgical templates for the installation of dental implants.
Уровень техникиState of the art
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.A known method of manufacturing a template for implant installation, described in RF patent No. 2369354 dated 03/27/2008 (Method for creating a medical template based on information about a digital image of a body part). Its essence lies in the fact that using an X-ray contrast impression mass, an impression is taken from the patient's oral cavity, which serves as the prototype of the template, and due to this, the topology of the oral cavity is recorded. After that, the patient’s oral cavity together with the X-ray contrast impression mass is scanned using a computer x-ray tomograph (CT) and an x-ray image is obtained, and the optimal spatial position of the implant in the bone tissue of the jaws of the patient is simulated using digital images. Then, using software tools, the impression mass is recognized on a three-dimensional image, and a surgical template is created based on the image of the impression mass in contact with the patient’s oral cavity.
Недостаток аналога состоит в низкой точности привязки топологии прототипа шаблона к топологии костных тканей.The disadvantage of the analogue is the low accuracy of binding the topology of the prototype template to the topology of bone tissue.
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.Closest to the claimed method according to the technical essence is a method of manufacturing a surgical template for the installation of a dental implant (US patent US 2011008751 "Method and system for dental planning and production"), which consists in using an impression mass placed in a special spoon, which includes several X-ray contrast markers in the form of balls of X-ray contrast material, register the topology of the patient's oral cavity by taking an impression from the oral cavity. After that, the impression along with the spoon is scanned on a three-dimensional scanner and a three-dimensional digital image is obtained. Markers are recognized on the resulting image and their centers are determined. Next, the impression in the spoon is re-placed in the patient’s oral cavity, scanned with CT, and the markers are also recognized on the obtained digital x-ray three-dimensional image of the bone tissue of the oral cavity and their centers are determined. Then, by software, by combining the centers of the markers on the three-dimensional digital image of the impression in the spoon with the centers of the markers on the CT image, a topological combination of the three-dimensional image of the impression mass, which functions as the prototype of the template and the three-dimensional image of the bone tissue of the patient’s oral cavity, is performed. In conclusion, using a digital three-dimensional image, including an image of the impression mass and a topologically combined image of bone tissue, they realize a surgical template.
Недостаток прототипа состоит в низкой точности привязки топологии прототипа шаблона к топологии костных тканей.The disadvantage of the prototype is the low accuracy of binding the topology of the prototype template to the topology of bone tissue.
Недостатки обусловлены погрешностями повторной установки слепка в полости рта пациента, неоптимальностью формы и местоположения маркеров, а также деформациями слепка в процессе многократного применения.The disadvantages are due to errors in re-installing the impression in the patient’s oral cavity, the shape and location of the markers are not optimal, as well as deformations of the impression during repeated use.
Цель изобретенияThe purpose of the invention
Целью изобретения является увеличение точности взаимной привязки топологии костной ткани, топологии полости рта и топологии прототипа шаблона.The aim of the invention is to increase the accuracy of the mutual reference topology of bone tissue, the topology of the oral cavity and the topology of the prototype template.
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 контрастностьюThis goal is achieved by the fact that in the method of manufacturing a surgical template for the installation of dental implants, including the registration of a digital three-dimensional image of the oral cavity, the registration of a digital three-dimensional image of the prototype of the template and topologically connected with the prototype of the template x-ray contrast markers, registration of digital computer x-ray tomograms of the oral cavity with the installed in it a prototype of a pattern, recognition of marker images on a computer x-ray tomogram, and t Also, spatial reference of the bone tissue topology of the oral cavity to the topology of the prototype template by spatial alignment of marker images on the prototype template and digital computer x-ray tomogram of the oral cavity, X-ray contrast markers are placed inside the prototype template made by rapid prototyping of at least two materials with different x-ray contrast
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.The novelty of the proposed method consists in the placement of x-ray contrast markers inside the material of the prototype template and the manufacture of the prototype of the template and markers by rapid prototyping of at least two materials with different x-ray contrast.
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.A positive effect is achieved due to the fact that in the proposed method, the prototype of the template is implemented in the form of a spatial object with a topology that ensures the maximum accuracy of fixing the prototype of the template on the tissues of the oral cavity, and the number, shape, size and spatial position of the markers on the prototype of the template are implemented based on individual characteristics topology of the patient’s oral cavity, according to the criterion of minimizing errors in the mutual reference of bone tissue topology, oral cavity topology and prototype template topology.
Сущность изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.
На Фиг.1 представлена схема реализации предлагаемого способа.Figure 1 presents the implementation diagram of the proposed method.
На Фиг.2 представлено трехмерное изображение виртуального прототипа шаблона.Figure 2 presents a three-dimensional image of a virtual prototype template.
На Фиг.3 показан пример моделирования трехмерной топологии рентген-контрастных маркеров в виртуально надетом на челюсть прототипе шаблона.Figure 3 shows an example of modeling the three-dimensional topology of X-ray contrast markers in a prototype of a template virtually worn on the jaw.
На Фиг.4 представлен пример трехмерной физической модели прототипа шаблона, реализованного методом быстрого прототипирования.Figure 4 presents an example of a three-dimensional physical model of a prototype template implemented by rapid prototyping.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретенияInformation confirming the possibility of carrying out the invention
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.An example of the implementation of the proposed method is presented in Fig. 1, where: 1 - a tremer scanner, 2 - a computer program for creating a virtual prototype of a template with markers, 3 - a rapid prototyping apparatus, on which a physical model of a prototype of a template is made, 4 - an X-ray computer tomograph (CT) where a patient is examined with a physical model of the prototype template installed on his jaw. The purpose of the study was to obtain a three-dimensional model of the intraoral cavity, 5 - a computer program with which the spatial combination of the virtual prototype of the template and the intraoral cavity model obtained on CT is performed, 6 - a rapid prototyping apparatus, on which the model of the surgical template is made.
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.The patient’s oral cavity is scanned with a three-dimensional scanner and a digital three-dimensional image of the oral cavity is obtained. Based on this image, using a specialized computer program, a three-dimensional image of a virtual prototype of a template is modeled (Fig. 2 (7)). in the form of a spatial object with a topology that provides the possibility of its most accurate and multiple fixation on the jaw of the patient (Fig. 3 (8)). After that, in the body of the virtual prototype of the template, taking into account the individual characteristics of the topology of the oral cavity of the patient and the virtual prototype of the template, markers are modeled with software (Fig. 3 (9)), the number, shape, size and spatial position of which allows the most accurate subsequent topological binding prototype template to the topology of the oral cavity. Further, using rapid prototyping technology, for example, on a 3D printer with the possibility of using two different materials, a virtual prototype of a template with markers implements a prototype of a template (Figure 4), in which markers (Figure 4 (9)) are made from a physical model material with greater x-ray contrast. In the case when all the markers are topologically located on the surface of the prototype of the template, they (markers) can be implemented on a 3D printer in the form of empty cavities in the material of the physical model of the prototype of the template, and then manually filled with x-ray contrast material.
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.As you know, the technology of rapid prototyping should be understood as all the technologies by which the object is built in layers or dotted with the help of filler or hardening material. This technology is also called free-form construction.
Наиболее известными технологиями данного вида являются:The most famous technologies of this type are:
- 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;- stereolithography and related technologies, in which, for example, liquid synthetic material in a tank is selectively treated layer by layer using a computer-controlled electromagnetic beam;
- селективное лазерное спекание, при котором частицы порошка спекаются электромагнитным лучом или соединяются по определенному образцу;- selective laser sintering, in which powder particles are sintered by an electromagnetic beam or connected according to a specific sample;
- послойная заливка экструдируемым расплавом, при котором синтетический материал плавится и объединяется в соответствии с разметкой.- layer-by-layer casting by extruded melt, in which the synthetic material melts and combines in accordance with the marking.
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.A physical model of the prototype template is put on the jaw of the patient and using CT to obtain a three-dimensional x-ray (CT) image, including the image of the bone tissue of the patient's mouth and markers. This image is loaded into a computer program and with its help markers are recognized and the exact spatial position of their centers is determined. After that, the image of the virtual prototype of the template is loaded into the computer program, on which the spatial position of the centers of the markers is known exactly, and the procedure of combining the markers of the virtual prototype of the template and the markers on a three-dimensional CT image of the bone tissue of the oral cavity is implemented. This achieves the exact binding of the spatial position of the bone tissue of the oral cavity to the spatial coordinates of the markers on the prototype template. In conclusion, using a digital three-dimensional image, including the image of the prototype of the template and the topologically accurately combined image of the bone tissue, realize the surgical template.
Claims (2)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013143858/14A RU2575838C2 (en) | 2013-09-30 | Method for making surgical implant template | |
| PCT/RU2014/000725 WO2015047138A2 (en) | 2013-09-30 | 2014-09-26 | Method of preparing a surgical template for installing an implant |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013143858/14A RU2575838C2 (en) | 2013-09-30 | Method for making surgical implant template |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013143858A RU2013143858A (en) | 2015-04-10 |
| RU2575838C2 true RU2575838C2 (en) | 2016-02-20 |
Family
ID=
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2698296C1 (en) * | 2018-12-29 | 2019-08-23 | Общество с ограниченной ответственностью "Мегадента Клиник" | Method of fixing a surgical template for mounting dental implants in an edentulous upper jaw |
| EA037711B1 (en) * | 2019-09-09 | 2021-05-13 | Анастасия Викторовна Филиппова | Individual pattern for jaw osteotomy and the installation of dental implants with immediate load |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2400178C1 (en) * | 2009-08-11 | 2010-09-27 | Александр Николаевич Ряховский | Method for making dental implant former |
| TW201114409A (en) * | 2009-10-22 | 2011-05-01 | Metal Ind Res & Dev Ct | Manufacture method of surgery guide template |
| RU2470609C2 (en) * | 2011-03-09 | 2012-12-27 | Дмитрий Евгеньевич Суетенков | Method of orthodontic microimplant installation and mould for its realisation |
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2400178C1 (en) * | 2009-08-11 | 2010-09-27 | Александр Николаевич Ряховский | Method for making dental implant former |
| TW201114409A (en) * | 2009-10-22 | 2011-05-01 | Metal Ind Res & Dev Ct | Manufacture method of surgery guide template |
| RU2470609C2 (en) * | 2011-03-09 | 2012-12-27 | Дмитрий Евгеньевич Суетенков | Method of orthodontic microimplant installation and mould for its realisation |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2698296C1 (en) * | 2018-12-29 | 2019-08-23 | Общество с ограниченной ответственностью "Мегадента Клиник" | Method of fixing a surgical template for mounting dental implants in an edentulous upper jaw |
| EA037711B1 (en) * | 2019-09-09 | 2021-05-13 | Анастасия Викторовна Филиппова | Individual pattern for jaw osteotomy and the installation of dental implants with immediate load |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101744080B1 (en) | Teeth-model generation method for Dental procedure simulation | |
| Vermeulen | The Accuracy of Implant Placement by Experienced Surgeons: Guided vs Freehand Approach in a Simulated Plastic Model. | |
| EP2254068B1 (en) | Method and system providing improved data matching for virtual planning | |
| Salmi et al. | Accuracy of medical models made by additive manufacturing (rapid manufacturing) | |
| US8348669B1 (en) | Surgical template and method for positioning dental casts and dental implants | |
| US8199988B2 (en) | Method and apparatus for combining 3D dental scans with other 3D data sets | |
| CN101578076B (en) | Method and system for dental planning and production | |
| CN1998022B (en) | Method for deriving a treatment plan for orthognatic surgery and devices therefor | |
| US8682043B2 (en) | Method of merging anatomical data and surface data of a patient's dentition | |
| US7758345B1 (en) | Systems and methods for design and manufacture of a modified bone model including an accurate soft tissue model | |
| CN102576465B (en) | Method for digitizing dento-maxillofacial objects | |
| US20070207441A1 (en) | Four dimensional modeling of jaw and tooth dynamics | |
| EP3641653B1 (en) | Method of recording of temporomandibular joint movement and geometry | |
| US20080286715A1 (en) | System and method for providing an image guided implant surgical guide | |
| US20170143445A1 (en) | Method and apparatus for operating a dental diagnostic image generation system | |
| KR20080049751A (en) | Blank used as a boring jig and for data recording | |
| HU230856B1 (en) | Method and system to design and manufacture implant mask | |
| Metlerski et al. | Comparison of Presurgical Dental Models Manufactured with Two Different Three‐Dimensional Printing Techniques | |
| KR101190645B1 (en) | Merging Method for Multiple Images and Marker tray for merging Oromaxillofaical image | |
| KR102215068B1 (en) | Apparatus and Method for Registrating Implant Diagnosis Image | |
| ES2612308A2 (en) | Splint and procedure for the planning of dental implant surgery and/or guided placement of prostheses on implants (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) | |
| RU2575838C2 (en) | Method for making surgical implant template | |
| CN111511308A (en) | Gauge for verifying 3D images | |
| RU88538U1 (en) | TECHNICAL COMPLEX FOR CREATING A MEDICAL PATTERN USED FOR SURGICAL OPERATIONS (OPTIONS) | |
| TWI239829B (en) | Method for manufacturing guiding device for surgical operation with tomography and reverse engineering |