外科规划的方法
【专利说明】外科规划的方法
[0001]相关专利申请的交叉引用
[0002]本申请要求2012年5月17日提交的美国临时申请61/648，226的权益，该申请的内容据此全文以引用方式并入本文。
【背景技术】
[0003]用于正颌手术的外科规划传统地结合各种诊断方法，以创建外科规划和/或构造可将外科规划传送至手术室中的患者的外科夹板。根据更新的方法，使用CT扫描器获得包括患者的下颌骨、上颌骨和牙列的患者颅骨的3-D计算机断层摄影术(CT)模型。虽然CT扫描器提供了患者骨结构的良好表示，但是它有时不能准确地表示患者的牙列(即，牙齿)。例如，由于患者牙列上或附近的牙科正畸金属托架、牙科填料或假体，在CT模型中所表示的牙列可能被遮挡或换句话讲包括“人工痕迹”。
[0004]为了创建具有患者骨结构和患者牙列两者的良好表示的3-D计算机模型，通常通过用激光扫描器或CT扫描器扫描患者牙列的印模(S卩，石膏模)的阴印模来获得患者牙列的牙计算机模型。因为扫描的是牙列的石膏模，而不是牙列本身，所以虚拟牙模型不由于金属托架、填料或假体而被遮挡或换句话讲“分散”。然后将虚拟牙模型与患者颅骨的CT模型组合，从而形成复合计算机模型，该复合计算机模型所具有的虚拟牙列没有任何人工痕迹。复合计算机模型用于创建外科规划和/或外科夹板。
[0005]为了将牙计算机模型与CT模型的牙列对齐，当前在患者颅骨的CT扫描和石膏模的扫描期间均使用了金属基准标记物。然后将牙计算机模型的基准标记物与CT模型的基准标记物对齐，以形成复合计算机模型。虽然当前方法能够形成用于创建正颌外科规划和/或外科夹板的复合计算机模型，但是该方法是耗时的。此外，仍存在对于比当前所提供的那些更准确的外科规划和/或外科夹板的需要。
【发明内容】
[0006]一种术前形成被配置成接收患者的牙列的外科夹板的方法可包括将3-D面部计算机模型和3-D牙计算机模型组合。该方法包括获得具有至少患者的上颌骨、下颌骨和牙列的3-D面部计算机模型的步骤。3-D面部计算机模型包括第一虚拟牙列，其中3-D面部计算机模型的第一虚拟牙列的至少一部分具有限定至少一个第一基准标记物的第一虚拟表面几何形状。该方法还包括获得患者牙列的表面几何形状的3-D 口部扫描，以便产生第二虚拟牙列的步骤。第二虚拟牙列的至少一部分具有限定至少一个第二基准标记物的第二表面几何形状，该至少一个第二基准标记物对应于3-D面部计算机模型的至少一个第一基准标记物。第二基准标记物可与第一基准标记物对齐。在对齐步骤之后，可用第二虚拟牙列替换3-D面部计算机模型的第一虚拟牙列以形成复合3-D虚拟模型。复合3-D虚拟模型可具有处于规划的术后构型的第三虚拟牙列。外科夹板可被定制构造成匹配规划的术后形状。外科夹板可具有第三虚拟牙列的至少一部分的阴印模。
【附图说明】
[0007]上述概述以及以下对示例性实施例的详细说明在结合附图阅读时能够得到更好地理解。出于示出本发明的目的，附图示出目前优选的实施例。然而，本发明不限于附图中公开的具体手段。
[0008]图1A为患者颅骨的复合3-D虚拟模型的透视图，包括患者的上颌骨、下颌骨和牙列的3-D虚拟表示，上颌骨和下颌骨被定位成期望的术后形状；
[0009]图1B为被配置成将患者的上颌骨和下颌骨对齐于期望的术后形状的最终外科夹板的顶部透视图，最终外科夹板使用图1A的复合计算机模型在术前定制构造；
[0010]图1C为图1B所示的最终外科夹板的底部透视图；
[0011]图1D为被配置成在下颌骨被对齐成其期望的术后形状之前将患者的上颌骨对齐成其期望的术后形状的中间外科夹板的底部透视图，中间外科夹板使用图1A的复合计算机模型在术前构造；
[0012]图1E为图1D所示的中间外科夹板的底部透视图；
[0013]图2A-2E示出根据一个实施例创建图1A所示的复合3_D虚拟模型的方法的步骤；
[0014]图3A-3E示出根据另一个实施例创建图1A所示的复合3_D虚拟模型的方法的步骤；
[0015]图4A为处于术前形状的复合3-D虚拟模型的前正视图，复合3-D虚拟模型具有虚拟上颌骨、虚拟下颌骨和虚拟牙列；
[0016]图4B为图4A所示的复合3-D虚拟模型的侧正视图；
[0017]图4C为处于中间形状的图4A所示的复合3-D虚拟模型的前正视图，虚拟上颌骨被重新定位成其术后形状，而虚拟下颌骨保持处于其术前形状；
[0018]图4D为图4C所示的3-D复合计算机的侧正视图；
[0019]图4E为包括虚拟中间夹板的图4C所示的复合3-D虚拟模型的前正视图，该虚拟中间夹板在虚拟上颌骨处于其术后形状并且虚拟下颌骨处于其术前形状时接收虚拟牙列；
[0020]图4F为处于最终术后形状的图4C所示的复合3-D虚拟模型的前正视图，虚拟下颌骨连同虚拟上颌骨被重新定位成其术后形状；
[0021]图4G为图4F所示的复合3-D虚拟模型的侧正视图；
[0022]图4H为包括虚拟最终夹板的图4F所示的复合3_D虚拟模型的前正视图，该虚拟最终夹板在虚拟上颌骨和虚拟下颌骨均处于它们的术后形状时接收虚拟牙列；
[0023]图5为描述根据一个实施例定制构造外科夹板的方法的流程图；并且
[0024]图6为描述根据另一个实施例定制构造外科夹板的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0025]下列描述中所使用的某些术语仅为了方便起见且并非限制性的。词汇“右”、“左”、“下”、和“上”指定附图中的方向，以此作为参照。词汇“内部”或“远侧”和“外部”或“近侦Γ是指分别朝向和远离植入物及其相关部分的几何中心的方向。词汇“前”、“后”、“上”、“下”、“内侧”、“外侧”和相关词汇和/或短语用于指定所参照的人体内的优选位置和取向，并非旨在为限制性的。所述术语包括以上列举的词汇、它们的派生词以及具有类似含义的词汇。
[0026]参考图1A-1C，可通过创建包括至少患者的上颌骨、下颌骨和牙列的虚拟表示的患者颅骨的复合3-D虚拟模型14为各个患者定制构造第一正颌外科夹板10。因此，复合3-D虚拟模型14可包括虚拟上颌骨18、虚拟下颌骨22以及虚拟牙列26。使用复合3-D虚拟模型14，可在外科手术之前(即，术前)将外科夹板10定制构造成匹配或换句话讲适形于患者颅骨的期望和规划的术后形状。
[0027]如将参考图2A-2E进行描述的，复合3_D虚拟模型14将在计算机中由患者牙列的表面几何形状的光学扫描获得的3-D牙计算机模型30与在计算机中由患者颅骨的扫描获得的单独的3-D面部计算机模型34组合。将3-D牙计算机模型30和3-D面部计算机模型34组合，从而形成复合3-D虚拟模型14，该复合3-D虚拟模型14包括来自3-D面部计算机模型34的详细骨信息和来自3-D牙计算机模型30的详细的牙列信息。
[0028]一旦创建，就可通过例如相对于彼此调整复合3-D虚拟模型14的虚拟上颌骨18和/或虚拟下颌骨22来将复合3-D虚拟模型14操纵成期望的术后形状，以便校正颅面/颌面畸形和/或外貌缺陷。在已将复合3-D虚拟模型14操纵成规划的术后形状之后，使用该复合3-D虚拟模型14，可接着将正颌外科规划和/或外科夹板10定制构造成匹配规划的术后形状。例如，可结合复合3-D虚拟模型14创建计算机模型或虚拟夹板，以匹配患者颅骨的规划术后形状。即，可创建计算机模型或虚拟夹板，以便将其配置成在已重新定位虚拟上颌骨18和/或虚拟下颌骨22之后接收虚拟牙列26。然后可将来自计算机模型或虚拟夹板的信息传送至快速成型机，在这里制造实际外科夹板。应当理解，患者颅骨的规划术后形状可基本上类似于患者颅骨的术前形状，并且外科规划和/或外科夹板10可被构造成有助于校正上颌骨和下颌骨之外的患者颅骨的一部分。例如，外科规划和/或外科夹板10可被构造成有助于牙齿的替换。
[0029]如图1B和图1C所示,外科夹板10可包括上表面40和下表面44。当患者的下颌骨和上颌骨处于它们的术后形状或位置以便限定患者颅骨的术后形状时，上表面40可被配置成接收患者的上牙列，诸如上牙列的至少一部分，并且下表面44可被配置成接收患者的下牙列，诸如下牙列的至少一部分。即，当患者的上颌骨和患者的下颌骨均正确定位时，当通过阴印模接收上牙列时，外科夹板10的上表面40限定具有对应于患者上牙列轮廓的轮廓的阴印模，并且当通过阴印模接收下牙列时，下表面44限定具有对应于患者下牙列轮廓的轮廓的阴印模。因此，当患