Способ изготовления индивидуального челюстно-лицевого имплантата

Изобретение относится к медицине, а именно к хирургической стоматологии, челюстно-лицевой хирургии и может быть использовано в клинической практике при проектировании и изготовлении индивидуальных имплантатов. Предложен способ, который заключается в создании, по данным компьютерной томографии, виртуальной компьютерной 3D-модели челюсти пациента, содержащей базовые точки для позиционирования её относительно имеющихся зубов-антагонистов, либо цифровых прототипов зубов или зеркального отображения моделей имеющихся зубов пациента с противоположной стороны челюсти, либо сканирования моделей прототипов зубов, выполненных из различных материалов для их моделирования. Базовые точки представляют собой точки, по которым в программной виртуальной среде проводится сопоставление данных компьютерной томографии и 3D скана зубных рядов или беззубых челюстей. Последующее создание компьютерной модели индивидуального челюстно-лицевого имплантата по базовым точкам. Реконструированные поверхности дефекта преобразуются в базовый сегмент имплантата, включающего до 4 ортопедических опорных элементов для зубных или зубочелюстных протезов. Базовый сегмент имплантата может не иметь ортопедических опорных элементов в случае, если имплантат используется только для направленной костной регенерации альвеолярной кости, и быть сплошным или сетчатым, снабженным элементами крепления к челюсти пациента, в зависимости от количества ортопедических опорных элементов. Данный способ позволяет создавать индивидуальные челюстно-лицевые имплантаты для пациентов с тяжелыми формами атрофии челюстных костей, развившейся вследствие потери зубов, воспалительных процессов, травмы, врожденной патологии, а также после хирургического лечения онкологических заболеваний. 6 з.п. ф-лы, 16 ил.

 

Область техники

Изобретение относится к медицине, а именно к хирургической стоматологии, челюстно-лицевой хирургии и может быть использовано в клинической практике при проектировании и изготовлении индивидуальных имплантатов.

Уровень техники

Известен способ изготовления объёмной мембраны для остеопластики (патент на изобретение RU 2669860 С1, классы МПК G16H 30/20, A61F 2/30, опубл. 16.10.2018), включающий создание цифровой модели мембраны при цифровой обработке объемной цифровой модели участка костной ткани, создание основы, выполненной в соответствии с цифровой моделью мембраны, с возможностью изменения формы основы, образованной массивом элементов, выполненных в виде граненых стержней, плотно подогнанных друг к другу по граням, посредством смещения элементов массива относительно друг друга, изготовление мембраны послойным спеканием полимерного материала, отличающийся использованием полимерных материалов для изготовления мембран, которые могут подвергаться деформации под действием различных сил.

В патенте на изобретение RU 2717212 C1 (класс МПК A61B 17/00, опубл. 18.03.2018) описывается способ производства индивидуального сетчатого каркаса для исправления дефекта челюсти, характеризуемый тем, что пациенту проводят исследование ротовой полости, результат исследования совмещают с компьютерной томограммой для отделения мягких тканей от костных структур. Виртуально наращивают необходимый объем костной ткани для устранения дефекта, проводят восстановление контуров челюсти с последующим моделированием индивидуального каркаса с выделением мест будущего размещения фиксирующих винтов, а также отверстий для внесения костного материала внутрь каркаса и, с учетом анатомических особенностей черепа пациента, по итогам моделирования выполняют индивидуальный каркас из материала, применяемого для остеосинтеза. В конструкции каркаса не предусмотрено наличие супраструктур для установки ортопедических реставраций.

Существует патент на полезную модель RU 162614 U1 (класс МПК A61C 8/00, опубл. 20.06.2016), суть которого состоит в использовании эндооссально-субпериостального имплантата, содержащего внутрикостную часть и накостную часть, при этом накостная часть включает поднадкостничную пластинку, снабженную отверстием для ее установки, внутрикостная часть содержит резьбовой стержень, на котором расположены кольцеобразные втулки из металлорезины, при этом поднадкостничная пластинка снабжена подложкой из металлорезины. Резьбовой стержень внутрикостной части содержит два цилиндрических резьбовых участка, при этом верхний цилиндрический участок выполнен большего диаметра, чем нижний. Резьба в нижней части верхнего цилиндрического участка выполнена с шагом меньшим, чем резьба в его верхней части, на поверхности верхнего резьбового участка выполнены вертикально ориентированные декомпрессионные бороздки. Резьбовой стержень снабжен сверловым наконечником, поднадкостничная пластинка снабжена подложкой из металлорезины, повторяющей форму пластины; кольцеобразные втулки выполнены из металлорезины пористостью 70-80%; поднадкостничная пластина снабжена дополнительными отверстиями для ее фиксации; соединение внутрикостной и накостной частей выполнено разборным. Конструкция имплантата не подразумевает одномоментную костную пластику при проведении операции имплантации.

Известно изобретение RU 2748200 C1 (класс МПК A61C 13/107, опубл. 20.05.2021), являющееся устройством для временного протезирования на период направленной костной регенерации челюсти, включающее титановую перфорированную пластину, повторяющую геометрию участка челюсти. При этом пластина имеет выпуклость в области, где будет распределена костезамещающая масса, а в четырех противоположных концах пластины выполнены отверстия для ее винтовой фиксации к кости челюсти. Устройство дополнительно включает по меньшей мере один цилиндр с круговыми ретенционными элементами для последующей фиксации временных коронок, причем один цилиндр выполнен на пластине в области, соответствующей области имплантации, цилиндр изготовлен зацело с пластиной. Отличием изобретения является использование его в качестве временной конструкции.

Недостатками известных технических решений является многоэтапность и длительное время, необходимое для индивидуализации имплантата, а также недостаточная точность.

Раскрытие изобретения

Предлагаемый способ может использоваться как в качестве каркаса для направленной костной регенерации, так и в качестве платформы для дентальных имплантатов. Есть возможность проведения операции с установкой имплантата с одновременной направленной костной регенерацией. Одномоментная фиксация ортопедических реставраций, после установки имплантата.

Технической задачей изобретения является цифровое проектирование индивидуальных челюстно-лицевых имплантатов и изготовление их при помощи аддитивных технологий, а также внедрение в клиническую практику индивидуального челюстно-лицевого имплантата для замещения дефектов костной ткани челюстей и зубных рядов.

Техническим результатом является повышение точности и качества изготовления имплантатов, что ведет к снижению количества и степени тяжести осложнений в послеоперационном периоде. Предлагаемый способ также позволяет учесть индивидуальные особенности анатомии дефектов каждого пациента, увеличить результативность и скорость работы врача.

Указанный технический результат достигается тем, что способ изготовления индивидуального челюстно-лицевого имплантата включает создание по данным компьютерной томографии виртуальной компьютерной 3D-модели челюсти пациента, содержащей базовые точки для позиционирования её относительно имеющихся зубов-антагонистов, либо цифровых прототипов зубов, с последующим созданием компьютерной модели индивидуального челюстно-лицевого имплантата по базовым точкам виртуальной модели имеющихся зубов-антагонистов, либо цифровым прототипам зубов и содержащий реконструированные поверхности дефекта и элементы крепления имплантата к челюсти пациента, который состоит из базового сегмента и изготавливается с помощью аддитивных технологий.

Цифровые прототипы зубов могут быть выполнены с помощью виртуального или клинико-зуботехнического моделирования.

Также цифровые модели зубов могут быть получены из библиотеки цифровых прототипов зубов или зеркальным отображением моделей имеющихся зубов пациента с противоположной стороны челюсти или сканированием модели прототипов зубов, выполненных из воска, пластика, гипса.

В качестве аддитивных технологий может быть использовано селективное лазерное или электронно-лучевое сплавление порошков из конструкционных материалов медицинского исполнения.

При изготовлении имплантата в качестве конструкционного материала может быть использован титановый сплав ВТ6.

Базовый сегмент может дополнительно включать до четырех ортопедических опорных элементов для зубных или зубочелюстных протезов, в зависимости от количества утерянных зубов и формы дефекта челюсти.

Базовый сегмент может быть выполнен сплошным или сетчатым.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показана виртуальная компьютерная 3D-модель участка нижней челюсти пациента с частичной потерей зубов.

На фиг. 2 показана 3D-модель участка нижней челюсти с ортопедической конструкцией при частичной потере зубов.

На фиг. 3 показана модель индивидуального челюстно-лицевого имплантата без ортопедических опор при частичной потере зубов.

На фиг. 4 показана модель индивидуального челюстно-лицевого имплантата с ортопедическими опорами при частичной потере зубов.

На фиг. 5 показана виртуальная компьютерная 3D-модель нижней челюсти пациента при полной потере зубов.

На фиг. 6 показана 3D-модель нижней челюсти с ортопедической конструкцией при полной потере зубов.

На фиг. 7 показана модель индивидуального челюстно-лицевого имплантата без ортопедических опор при полной потере зубов.

На фиг. 8 показана модель индивидуального имплантата с ортопедическими опорами при полной потере зубов.

На фиг. 9-16 приведены изображения, иллюстрирующие пример практической реализации заявленного способа в клинической ситуации.

На фиг. 9 показан вид и размер костного дефекта.

На фиг. 10-11 показано создание 3D-модели титановой мембраны.

На фиг. 12 показан разрез слизистой оболочки.

На фиг. 13 показано отслаивание слизисто-надкостничного лоскута.

На фиг. 14 показано заполнение мембраны костным материалом.

На фиг. 15 показана фиксация мембраны.

На фиг. 16 показано окончание операции.

На фигурах приняты следующие обозначения: 1 - 3D-модель челюсти, 2 - ментальное отверстие, 3 - базовый сегмент имплантата, 4 - фиксирующие элементы, 5 - ортопедические опорные элементы.

Осуществление изобретения

Способ заключается в создании виртуальной компьютерной 3D-модели челюсти пациента (фиг. 1, 5), далее ВМЧ (виртуальная модель челюсти), по данным компьютерной томографии. Модель ВМЧ содержит базовые точки для позиционирования её относительно имеющихся зубов-антагонистов, либо цифровых прототипов зубов, выполненных с помощью виртуального или клинико-зуботехнического моделирования. Используются цифровые модели зубов из библиотеки цифровых прототипов зубов или зеркальное отображение моделей имеющихся зубов пациента с противоположной стороны челюсти (фиг. 2, 6), или сканируются модели прототипов зубов, выполненных из воска, пластика, гипса и других материалов для их моделирования.

Базовые точки представляют собой точки, по которым в программной виртуальной среде проводится сопоставление данных компьютерной томографии и 3D скана зубных рядов или беззубых челюстей для последующего точного моделирования индивидуального челюстно-лицевого имплантата. относительно зубов антагонистов. Количество таких точек соответствует количеству оставшихся зубов у пациента, точки расставляются по вершинам бугров моляров, премоляров и клыков и/или середине режущей поверхности резцов. При отсутствии зубов - точки ставятся на рентгенологическом шаблоне, с которым проводится компьютерная томография пациента - также по буграм искусственных зубов или дополнительным рентгеноконтрастным меткам (фиг. 6).

ВМЧ в состоянии фиксированного прикуса позиционируется по зубам-антагонистам, с учетом данных центрального и бокового смыкания челюстей, а для нефиксированного прикуса компьютерная модель создается с учетом данных центрального и бокового соотношения челюстей.

На основании созданной ВМЧ пациента создаётся компьютерная модель индивидуального челюстно-лицевого имплантата по базовым точкам ВМЧ имеющихся зубов-антагонистов, либо цифровым прототипам зубов и содержащая реконструированные поверхности дефекта, и элементы крепления имплантата.

Компьютерная 3D-модель челюстно-лицевого имплантата состоит из базового сегмента (фиг. 3, 7) и до четырех ортопедических опорных элементов (далее ООЭ) (см. фиг. 4, 8), для зубных или зубочелюстных протезов, в зависимости от количества утерянных зубов и формы дефекта челюсти. Базовый сегмент может не иметь ортопедических опорных элементов в случае если имплантат используется только для направленной костной регенерации альвеолярной кости (фиг. 3, 7).

Базовый сегмент может быть сплошным или сетчатым, снабжен элементами крепления к челюсти пациента. На один ООЭ должно быть не менее четырех креплений, на каждый последующий - не менее двух (фиг. 3, 4, 7, 8). При необходимости, на базовый сегмент наносят защитные или биорезорбируемые покрытия.

Базовый сегмент имплантата со стороны кости челюсти обеспечивает плотное прилегание имплантата к челюсти, а при наличии костных дефектов может иметь пространство между костью и имплантатом с целью заполнения данного пространства материалами для направленной костной регенерации.

Индивидуальные челюстно-лицевые имплантаты изготавливаются на аддитивных установках, например, селективного лазерного или электронно-лучевого сплавления порошков из конструкционных материалов медицинского исполнения, например, титановый сплав ВТ6.

Ортопедические опорные элементы индивидуального челюстно-лицевого имплантата выстраиваются в соответствии с зубами антагонистами и обеспечивают немедленную фиксацию временных или постоянных зубных протезов как с помощью винтов, так и с помощью временных или постоянных цементных составов.

Пример реализации в клинической ситуации

В клинику обратился пациент с жалобами на отсутствие передних зубов нижней челюсти и затрудненное откусывание пищи. Был проведен осмотр полости рта и рентгенологическая диагностика, в ходе которых был поставлен диагноз по МКБ: K08. 1 - потеря зубов вследствие несчастного случая, удаления или локальной периодонтальной болезни, K08. 2 - атрофия беззубого альвеолярного края (фиг. 9). Пациенту был предложен вариант лечения с проведением направленной костной регенерации для восстановления высоты и ширины альвеолярного гребня при помощи индивидуального титанового челюстно-лицевого имплантата с дальнейшей дентальной имплантацией. На основе компьютерной томограммы участка нижней челюсти пациента была создана 3D модель имплантата, имеющая перфорации и фиксирующие элементы для титановых минивинтов (фиг. 10, 11). Далее был изготовлен индивидуальный имплантат для направленной костной регенерации с помощью аддитивной установки. Протокол операции: под инфильтрационной и проводниковой анестезией был проведен разрез по вершине альвеолярного гребня и отслаивание слизисто-надкостничного лоскута (фиг. 12, 13). Наложение костного материала и фиксация имплантата к кости была проведена при помощи титановых минивинтов (фиг. 14, 15). Сведение краев операционной раны и ушивание (фиг. 16).

Данный способ позволяет проектировать и изготавливать индивидуальные челюстно-лицевые имплантаты для пациентов с тяжелыми формами атрофии челюстных костей, развившихся вследствие потери зубов, воспалительных процессов, травмы, врожденной патологии, а также после хирургического лечения онкологических заболеваний.

Создание высокоточной компьютерной модели, а также использование при изготовлении имплантата аддитивных технологий позволяет с максимальной точностью реконструировать дефекты и снизить риск осложнений.

Сопоставительный анализ заявленного способа изготовления индивидуального челюстно-лицевого имплантата показывает, что совокупность его существенных признаков неизвестна из уровня техники и, значит, соответствует условию патентоспособности «Новизна».

В уровне техники не было выявлено признаков, совпадающих с отличительными признаками заявленного способа и влияющих на достижение заявленного технического результата, поэтому заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «Изобретательский уровень».

Приведённые сведения подтверждают возможность применения заявленного технического решения при проектировании и изготовлении индивидуальных челюстно-лицевых имплантатов для пациентов с тяжелыми формами атрофии челюстных костей, и поэтому соответствует условию патентоспособности «Промышленная применимость».

1. Способ изготовления индивидуального челюстно-лицевого имплантата, включающий создание по данным компьютерной томографии виртуальной компьютерной 3D-модели челюсти пациента, содержащей базовые точки, количество которых соответствует количеству оставшихся зубов у пациента, причем базовые точки расставляются по вершинам бугров моляров, премоляров и клыков и/или середине режущей поверхности резцов, а при отсутствии зубов - точки ставятся на рентгенологическом шаблоне, с которым проводится компьютерная томография пациента - также по буграм искусственных зубов или дополнительным рентгеноконтрастным меткам, при этом базовые точки служат для позиционирования её относительно имеющихся зубов-антагонистов, либо цифровым прототипам зубов и содержащий реконструированные поверхности дефекта и элементы крепления имплантата к челюсти пациента, который состоит из базового сегмента и изготавливается с помощью аддитивных технологий.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что цифровые прототипы зубов выполнены с помощью виртуального или клинико-зуботехнического моделирования.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что цифровые модели зубов получают из библиотеки цифровых прототипов зубов или зеркальным отображением моделей имеющихся зубов пациента с противоположной стороны челюсти или сканированием модели прототипов зубов, выполненных из воска, пластика, гипса.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве аддитивных технологий используют селективное лазерное или электронно-лучевое сплавление порошков из конструкционных материалов медицинского исполнения.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что при изготовлении имплантата в качестве конструкционного материала используют титановый сплав ВТ6.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что базовый сегмент дополнительно включает до четырех ортопедических опорных элементов для зубных или зубочелюстных протезов, в зависимости от количества утерянных зубов и формы дефекта челюсти.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что базовый сегмент выполнен сплошным или сетчатым.