微种植钉辅助上颌快速扩弓的双重辅助定位装置以及上颌快速扩弓器的制作方法

1.本发明涉及上颌快速扩弓器的精准定位，具体涉及到一种微种植钉辅助上颌快速扩弓的双重辅助定位装置以及上颌快速扩弓器的制作方法。


背景技术：

2.微种植钉辅助上颌快速扩弓(micro-implant-assisted rapid palatal expansion，marpe)是一种用于快速扩张上颌腭部骨缝以矫正上颌骨骨性狭窄的正畸技术。marpe矫治器一般由一个螺旋扩大器和四个小的微型种植体组成，这些植入物通过牙龈插入上颌骨腭部骨板，将螺旋扩大器安装在口腔顶部。微种植钉充当扩弓器的固定点，通过较高频率地转动螺旋扩大器的螺旋装置，从而实现更高效、更有效的腭部扩张。
3.与传统的腭部扩弓器相比，marpe矫治器有几个优点，包括：1.微种植钉的植入物可以直接将扩弓力施加腭部骨缝两侧的腭骨上，从而实现更可控和可预测的扩张；2.与传统扩弓器相比，marpe治疗时间更快；3.marpe体积相对较小，患者更加舒适；4.与传统扩弓器相比，marpe矫治器的副作用更少，如可明显减轻磨牙倾斜或牙根损伤等。
4.由于marpe是应用微种植钉穿通腭部的黏膜和骨板进行固位的，是有一定创伤的方法。因此，该方法是否能取得更加理想的效果并减少不良的副作用取决于微种植钉及螺旋扩大器的准确定位。如果微种植钉植入长度不足则影响marpe的固位，如果植入长度过深则很容易导致鼻腔黏膜的损伤，引起鼻腔出血等症状，同时也可能因种植钉的方向错误引起牙根的损伤。但目前尚没有较为理想的微种植钉及螺旋扩大器的定位方法。
5.随着近期数字化技术在口腔正畸中的快速发展，改变了正畸中的一些传统工作流程。随着锥形束计算机断层扫描cbct、口内扫描/模型扫描、3d打印技术的临床广泛应用，使微种植钉辅助上颌快速扩弓装置的数字化测量及定位成为可能。其中有两个问题需要解决：1.微种植钉在腭部的精确定位；2.实现腭部扩大器在后期制作过程中的稳定。


技术实现要素：

6.本发明提供了一种用于微种植钉辅助上颌快速扩弓的双重辅助定位装置，上颌快速扩弓器包含有螺旋扩大器，螺旋扩大器的两侧通过钢丝与带环相连，螺旋扩大器或者钢丝固定连接有种植钉固定基座，在基于扫描患者口腔的数字化三维模型所打印出的上颌实体模型上装配好上颌快速扩弓器后移植到口腔内，种植钉穿过所述种植钉固定基座将上颌快速扩弓器与上颌骨板固定连接，
7.辅助定位装置包含有分别用于定位种植钉固定基座、螺旋扩大器的第一定位装置、第二定位装置；其中，
8.第一定位装置包含有定位柱和金属环，定位柱固定在上颌实体模型上，且套置在定位柱上的金属环不可转动；
9.第二定位装置包含有可拆卸扣合在一起定位底座和上盖，定位底座和上盖的扣合
面均设有与螺旋扩大器外轮廓相贴合的定位槽，定位底座固定在上颌实体模型上；
10.其中，定位柱、定位底座均与基于扫描患者口腔的数字化三维模型所打印出的上颌实体模型一体成型；
11.将螺旋扩大器安装到定位底座上并扣合上盖以夹持固定螺旋扩大器，通过钢丝将螺旋扩大器两侧与带环固定连接，将套置在定位柱上的金属环与钢丝或者螺旋扩大器焊接连接形成上颌快速扩弓器，由金属环作为种植钉固定基座。
12.进一步的，金属环为外周面设有一圈凹槽的槽环。
13.进一步的，定位柱为上窄下宽的锥形柱，金属环中心孔为上宽下窄的锥形孔，锥形孔的底部内径与锥形柱的底部外径相当；
14.辅助定位装置还包括压帽，压帽的下端面设有锥形凸环，压帽压紧在套置于定位柱上的金属环上端面，且锥形凸环的内外壁分别与定位柱外径、金属环中心孔楔形配合。
15.进一步的，定位底座通过卡扣与上盖可拆卸连接。
16.一种上述双重辅助定位装置的微种植钉辅助上颌快速扩弓器制作方法，所述制作方法包括如下步骤：
17.s1、获取患者口腔的口腔数字化三维模型；
18.s2、将第一定位装置和微种植钉的数字化模型导入口腔数字化三维模型中，以及将螺旋扩大器和第二定位装置的数字化模型拟合后导入口腔数字化三维模型中；
19.s3、将定位柱与微种植钉进行精确的数字化拟合，在口腔数字化三维模型中调节第一定位装置数字化模型的位置直至微种植钉理想植入位置，以此确定第一定位装置的位置，根据定位柱位置调节第二定位装置的位置；
20.s4、基于口腔数字化三维模型的牙齿轮廓设计两侧的带环；
21.s5、将辅助装置数字化模型与口腔数字化三维模型进行拟合，采用3d打印技术打印出具有定位柱和定位底座的上颌实体模型，上盖单独打印成型；
22.s6、将螺旋扩大器安装到定位底座的定位槽中并扣合上盖以夹持固定螺旋扩大器，并将预制的金属环固定套置在定位柱上；
23.s7，将制作的金属带环套置在上颌实体模型的两侧牙齿处，通过钢丝将螺旋扩大器两侧与带环固定连接，将金属环与钢丝或者螺旋扩大器焊接连接形成上颌快速扩弓器，由金属环作为种植钉固定基座；
24.s8、拆下上盖，取下制作好的上颌快速扩弓器。
25.进一步的，步骤s1中，进行cbct扫描和口内牙齿扫描后，将cbct扫描模型与口内牙齿扫描模型进行拟合获得患者口腔的口腔数字化三维模型。
26.进一步的，步骤s3中，口腔数字化三维模型中的各定位柱均贯穿至上腭骨板靠近鼻腔侧的骨皮质，且定位柱尖端凸出于骨皮质的高度在0.5mm以内。
27.本发明的创新之处在于：
28.1)将第一定位装置、种植钉、第二定位装置、螺旋扩大器导入患者上颌数字化三维模型后，调整第一定位装置与患者上颌的相对位置，使得种植钉的植入位置位于理想位置，随后根据第一定位装置的位置微调第二定位装置的位置。将第一定位装置、第二定位装置与患者上颌数字化三维模型拟合作为一个功能单位，后期采用3d打印将患者上颌、第一定位装置的定位柱部分、第二定位装置的底座部分打印成一个整体。在装配上颌快速扩弓器
时，螺旋扩大器被夹持固定在底座上处于最佳安装位置，并且，将金属环固定套置在定位柱上，待螺旋扩大器通过钢丝与带环连接后，将金属环与钢丝焊接固定，由金属环作为种植钉固定基座。由此可见，本发明通过定位柱、定位底座分别为种植钉、螺旋扩大器提供定位，使得最终成型的上颌快速扩弓器在口内安装位置更加精准；
29.2)在打印之前，先在模型中定位好微种植钉的位置和钻入深度，后期装配好上颌快速扩弓器安装到口内后，微种植钉穿过金属环拧紧后，与模型中设定的理想植入位置深度相同，在降低对患者损伤的前提下提高对上颌快速扩弓器的固位作用。
附图说明
30.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
31.图1为本发明将cbct扫描模型与口内牙齿扫描模型进行拟合后获得的患者口腔的口腔数字化三维模型示意图；
32.图2为将第一定位装置的定位柱、金属环与种植钉拟合后，以及将第二定位装置的定位底座和螺旋扩大器拟合后，一起导入患者口腔的数字化三维模型中的示意图；
33.图3为图2的截面图；
34.图4为在图2基础上调整好第一、第二定位装置的位置并拟合好压帽的示意图；
35.图5为在数字化模型中设计好带环的示意图；
36.图6在本发明在所打印出的患者上颌实体模型上装配好的上颌快速扩弓器示意图；
37.图7为将种植钉和第一定位装置拟合在一起的模型图；
38.图8为第一定位装置的截面图；
39.图9为压帽的立体图。
具体实施方式
40.在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
41.为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
42.目前上颌快速扩弓器的制作方法为：根据模型打印出上颌模型并定制好带环，然后将带环13套置在上颌模型两侧的牙齿上，通过钢丝将螺旋扩大器11的两侧与带环13连接在一起，将种植钉固定基座焊接在钢丝上。但是这种方式存在如下缺陷：种植钉固定基座和螺旋扩大器11在安装时均没有辅助定位，最终的固定位置经常不是理想的安装位置，这也导致了微种植钉的安装位置不是理想位置，微种植钉的钻入深度完全依靠医生经验，过深
或者过浅都不适合。
43.本发明提供了一种用于微种植钉辅助上颌快速扩弓的辅助定位装置，该辅助定位装置含有用于定位种植钉固定基座的第一定位装置40，以及用于定位螺旋扩大器11的第二定位装置30。下面对第一定位装置40和第二定位装置30的结构分别进行进一步的说明：
44.第一定位装置40
45.如图7-图9所示，第一定位装置40包含有定位柱41、金属环42和压帽43。结合图8和图3-6所示，定位柱41与基于扫描患者口腔的数字化三维模型所打印出的上颌实体模型20一体成型，定位柱41垂直凸出于上颌面。金属环42固定套置在定位柱41上，压帽43压紧在金属环42上端面以保持定位柱41、金属环42的相对固定。其中，定位柱41为上窄下宽的锥形柱，金属环42中心孔为上宽下窄的锥形孔。压帽43的下端面设有锥形凸环43-1，锥形凸环43-1的外壁上宽下窄，且内壁上窄下宽，在将压帽43压紧在金属环42上端面后，锥形凸环的内外壁分别与定位柱外壁、金属环中心孔形成楔形配合，起到压紧固定作用，同时压帽43后续也容易拆卸。在本发明中，由金属环42作为种植钉固定基座，由定位柱41和压帽43来固定金属环42(后续为上颌快速扩弓器的种植钉固定基座)。
46.金属环42为外周面设有一圈凹槽的槽环，如图7和图8所示，采用槽环设计是为了便于后续和钢丝焊接连接。
47.第二定位装置30
48.第二定位装置30包含有可拆卸扣合在一起定位底座31和上盖32，其中，图3-图5示出了在数字模型中导入的第二定位装置30与螺旋扩大器11拟合后的示意图，为了方便看出中间的螺旋扩大器11，在图3-图5中隐藏了上盖32。在图6的最终成品中，示出了扣有上盖32后的示意图。定位底座31和上盖32的扣合面均设有与螺旋扩大器11外轮廓相贴合的定位槽，其中定位底座31与上颌实体模型20一体成型。定位底座31和上盖32扣合在一起后用于将螺旋扩大器11夹持在中间形成三明治夹持定位机构。为了保证两者扣合在一起的稳定性，在定位底座31和上盖32设有用于保持两者扣合后相对固定的卡扣结构，将上盖32扣合在定位底座31上时两者牢固结合，紧紧地将中间的螺旋扩大器11夹持在中间，避免其产生位移。同时上颌快速扩弓器在制作完成后，可以拆下上盖32取出上颌快速扩弓器。
49.此外，在定位底座31和上盖32的扣合面设有与螺旋扩大器11外轮廓相贴合的定位槽。定位底座31和上盖32扣合后，螺旋扩大器11的外轮廓与定位底座31、上盖32的定位槽相贴合，消除了定位底座31、上盖32与螺旋扩大器11中间的间隙，使得螺旋扩大器11与三明治式辅助装置30牢牢结合成一体，而由于定位底座31是和上颌实体模型20一体打印成型的，也就意味着，定位底座31和上盖32扣合后，中间的螺旋扩大器11的位置就等同于患者口内的安装位置。
50.下面对基于本发明辅助定位装置的上颌快速扩弓器制作方法进行进一步的说明：
51.步骤s1、获取患者口腔的口腔数字化三维模型。在本发明中，口腔数字化三维模型是将锥形束计算机断层扫描模型cbct和口内扫描/模型扫描模型进行拟合后得到的，具体步骤为：1.通过口腔cbct扫描，获取患者口内软硬组织数据，三维重建cbct模型；2.通过口内3d光学扫描，获取患者牙齿及黏膜表面信息的三维数字图像；3.cbct扫描模型联合三维光学扫描模型准确重建目标组织。最终得到图1所示的口腔上颌数字化三维模型。
52.步骤s2、将第一定位装置40和微种植钉14的数字化模型导入口腔数字化三维模型
中，以及将螺旋扩大器11和第二定位装置30的数字化模型拟合后导入口腔数字化三维模型中。
53.步骤s3、将第一定位装置40和微种植钉14数字化模型拟合后导入口腔的数字化三维模型中，第一定位装置40和微种植钉拟合后的模型图如图6所示。以及将螺旋扩大器11和第二定位装置30数字化模型拟合后导入口腔数字化三维模型中，如图3所示。拟合后的第一定位装置40和微种植钉数字化模型成一体不可分割，并且拟合后的螺旋扩大器11和第二定位装置30数字化模型也成一起不可分割。需要说明的是，微种植钉、螺旋扩大器11、第一定位装置40、第二定位装置30都是预制件，因此这四个组件的数字化模型都是现成的，拟合后可以直接导入到口腔数字化三维模型中。此外，在数字化模型中，拟合后的微种植钉14与金属环42的锥形中心孔相贴合，以保证模型中，金属环42上的微种植钉14处于拧紧位置。螺旋扩大器11和第二定位装置30数字化模型拟合后的状态为：定位底座和上盖将螺旋扩大器11紧密夹持在中间。
54.在口腔数字化三维模型中调节第一定位装置40数字化模型的位置直至微种植钉14处于理想植入位置，以此确定第一定位装置40的位置，随后根据定位柱41位置调节第二定位装置30的位置。例如来说，如果上颌快速扩弓器配置有两个种植钉固定基座，那么第二定位装置30的中线位于两个定位柱41的中轴线上，如图2所示。
55.背景技术已经有记载，微种植钉的植入位置过深对患者造成的创伤较大，植入位置过浅又起不到对螺旋扩大器11的固位作用，综合考虑后，本发明在口腔数字化三维模型中的微种植钉均贯穿至上腭骨板靠近鼻腔侧的骨皮质，且微种植钉尖端凸出于骨皮质的高度在0.5mm以内，在降低对患者损伤的前提下提高对螺旋扩大器11的固位作用。
56.步骤s4、基于口腔数字化三维模型的牙齿轮廓设计两侧的带环13。如图4所示。
57.步骤s5、将包含第一定位装置40和第二定位装置30的辅助装置数字化模型与口腔数字化三维模型进行拟合，采用3d打印技术一体成型打印出具有定位柱41和定位底座31的上颌实体模型20，而压帽43和上盖32单独打印成型。
58.步骤s6、将螺旋扩大器11安装到定位底座31的定位槽中并扣合上盖32以牢牢固定住中间的螺旋扩大器11。并将预制的金属环42固定套置在定位柱41上并卡上压帽43以夹持固定金属环42。
59.步骤s7、将制作的金属带环13套置在上颌实体模型20的两侧牙齿处，通过钢丝12将螺旋扩大器11两侧与带环13固定连接；将金属环42与钢丝12或者螺旋扩大器11焊接连接形成上颌快速扩弓器，由金属环42作为种植钉固定基座；
60.步骤s8、拆下上盖32和压帽43，取下制作好的上颌快速扩弓器。
61.以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

技术特征：
1.一种用于微种植钉辅助上颌快速扩弓的双重辅助定位装置，上颌快速扩弓器包含有螺旋扩大器(11)，螺旋扩大器(11)的两侧通过钢丝(12)与带环(13)相连，螺旋扩大器(11)或者钢丝(12)固定连接有种植钉固定基座，在基于扫描患者口腔的数字化三维模型所打印出的上颌实体模型(20)上装配好上颌快速扩弓器后移植到口腔内，种植钉穿过所述种植钉固定基座将上颌快速扩弓器与上颌骨板固定连接，其特征在于，辅助定位装置包含有分别用于定位种植钉固定基座、螺旋扩大器(11)的第一定位装置(40)、第二定位装置(30)；第一定位装置(40)包含有定位柱(41)和金属环(42)，金属环(42)可拆卸套置在定位柱(41)上，且套置在定位柱(41)上的金属环(42)不可转动；第二定位装置(30)包含有可拆卸扣合在一起定位底座(31)和上盖(32)，定位底座(31)和上盖(32)的扣合面均设有与螺旋扩大器(11)外轮廓相贴合的定位槽；其中，定位柱(41)、定位底座(31)均与基于扫描患者口腔的数字化三维模型所打印出的上颌实体模型(20)一体成型；将螺旋扩大器(11)安装到定位底座(31)上并扣合上盖(32)以夹持固定螺旋扩大器(11)，通过钢丝(12)将螺旋扩大器(11)两侧与带环(13)固定连接，将套置在定位柱(41)上的金属环(42)与钢丝(12)或者螺旋扩大器(11)焊接连接形成上颌快速扩弓器，由金属环(42)作为所述种植钉固定基座。2.如权利要求1所述的一种用于微种植钉辅助上颌快速扩弓的双重辅助定位装置，其特征在于，金属环(42)为外周面设有一圈凹槽的槽环。3.如权利要求1所述的一种用于微种植钉辅助上颌快速扩弓的双重辅助定位装置，其特征在于，定位柱(41)为上窄下宽的锥形柱，金属环(42)中心孔为上宽下窄的锥形孔，锥形孔的底部内径与锥形柱的底部外径相当；辅助定位装置还包括压帽(43)，压帽(43)的下端面设有锥形凸环(43-1)，压帽(43)压紧在套置于定位柱(41)上的金属环(42)上端面，且锥形凸环的内外壁分别与定位柱(41)外径、金属环中心孔楔形配合。4.如权利要求1所述的一种用于微种植钉辅助上颌快速扩弓的双重辅助定位装置，其特征在于，定位底座(31)通过卡扣与上盖(32)可拆卸连接。5.一种基于权利要求1-3任意一项所述双重辅助定位装置的微种植钉辅助上颌快速扩弓器制作方法，其特征在于，所述制作方法包括如下步骤：s1、获取患者口腔的口腔数字化三维模型；s2、将第一定位装置(40)和微种植钉(14)的数字化模型导入口腔数字化三维模型中，以及将螺旋扩大器(11)和第二定位装置(30)的数字化模型拟合后导入口腔数字化三维模型中；s3、将定位柱(41)与微种植钉进行精确的数字化拟合，在口腔数字化三维模型中调节第一定位装置(40)数字化模型的位置直至微种植钉理想植入位置，以此确定第一定位装置(40)的位置，根据定位柱(41)位置调节第二定位装置(30)的位置；s4、基于口腔数字化三维模型的牙齿轮廓设计两侧的带环(13)；s5、将辅助装置数字化模型与口腔数字化三维模型进行拟合，采用3d打印技术打印出具有定位柱(41)和定位底座(31)的上颌实体模型(20)，上盖(32)单独打印成型；
s6、将螺旋扩大器(11)安装到定位底座(31)的定位槽中并扣合上盖(32)以夹持固定螺旋扩大器(11)，并将预制的金属环(42)固定套置在定位柱(41)上；s7，将制作的带环(13)套置在上颌实体模型(20)的两侧牙齿处，通过钢丝(12)将螺旋扩大器(11)两侧与带环(13)固定连接，将金属环(42)与钢丝(12)或者螺旋扩大器(11)焊接连接形成上颌快速扩弓器，由金属环(42)作为种植钉固定基座；s8、拆下上盖(32)，取下制作好的上颌快速扩弓器。6.如权利要求5所述的制作方法，其特征在于，步骤s1中，进行cbct扫描和口内牙齿扫描后，将cbct扫描模型与口内牙齿扫描模型进行拟合获得患者口腔的口腔数字化三维模型。7.如权利要求5所述的制作方法，其特征在于，步骤s3中，口腔数字化三维模型中的各定位柱(41)均贯穿至上腭骨板靠近鼻腔侧的骨皮质，且定位柱(41)尖端凸出于骨皮质的高度在0.5mm以内。

技术总结
本发明提供了一种微种植钉辅助上颌快速扩弓的双重辅助定位装置以及上颌快速扩弓器的制作方法，辅助定位装置包含有分别用于定位种植钉固定基座、螺旋扩大器的第一定位装置、第二定位装置；在装配上颌快速扩弓器时，螺旋扩大器被夹持固定在底座上处于最佳安装位置；并且，在定位柱上固定套置有金属环，螺旋扩大器通过钢丝与带环连接后，将固定套置在定位柱上的金属环与钢丝焊接固定，由金属环作为种植钉固定基座。本发明通过定位柱、定位底座分别为种植钉、螺旋扩大器提供定位，使得最终成型的上颌快速扩弓器在口内安装位置更加精准。的上颌快速扩弓器在口内安装位置更加精准。的上颌快速扩弓器在口内安装位置更加精准。


技术研发人员：赵宁 房兵 段余峰 李亚祯
受保护的技术使用者：上海交通大学医学院附属第九人民医院
技术研发日：2023.06.12
技术公布日：2023/9/6