НАПРАВЛЯЮЩИЙ ШАБЛОН ДЛЯ УСТАНОВКИ ИМПЛАНТАТОВ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ
IMPLANT GUIDE AND METHOD FOR MANUFACTURING IT

Изобретение относится к медицине, в частности к ортопедической стоматологии, и может быть использовано при изготовлении направляющих шаблонов, применяемых в процессе установки имплантатов.
Известно устройство для позиционирования имплантатов в челюстных костях (Ряховский А.Н., Михаськов С.В. Варианты применения направляющих шаблонов на хирургическом этапе дентальной имплантации // Панорама ортопедической стоматологии, 2007, №1. - С.9-11), представляющее собой пластинку с отверстиями, изготавливаемую на гипсовых моделях, как правило, из быстротвердеющей пластмассы. В отверстия вставлены металлические втулки (трубки). Пластинка выполнена с возможностью фиксации на зубах, на слизистой десны или непосредственно на кости. Через металлические втулки проводят сверление кости, затем устройство снимают, а в выполненные отверстия устанавливают имплантаты.
Однако данное устройство характеризуется неудобством при его использовании, кроме того, устройство задает только точку входа имплантата в кость и не способно фиксировать глубину и определять направление установки имплантата.
Известно устройство для позиционирования имплантатов в челюстных костях (Жусев А.И., Ремов А.Ю. Дентальная имплантация. Критерии успеха. - М., 2004. - 223 с.), представляющее собой пластинку с отверстиями, в которые установлены металлические втулки. Отличие состоит в том, что пластинку изготавливают методом 3D-прототипирования на основе предварительного компьютерного планирования расстановки имплантатов по данным компьютерной томографии. В этом случае рассчитывают осевое направление и высоту расположения металлических втулок, что обеспечивает точное позиционирование имплантатов в кости.
Однако данное устройство предполагает использование специальных дорогостоящих наборов фрез с внутренним охлаждением, что затрудняет их чистку и эффективную стерилизацию. В конструкции не предусмотрена возможность наружного охлаждения фрез; имеется возможность только трансгингивального сверления, что влечет за собой опасность увлечения мягких тканей в зону сопряжения имплантата с костью и может создавать проблемы при его приживлении. Конструкция шаблона не позволяет опираться на удаляемый зуб, с последующим удалением зуба и установкой на его место имплантата через шаблон.
Известен способ создания медицинского шаблона на основе информации о цифровом изображении части тела (части челюсти, всей челюсти, зубов, кости, других тканей организма) (патент на изобретение РФ №2369354, МПК: A61C 8/00). Шаблон представляет собой позиционирующую деталь, временно устанавливаемую на часть тела (кость, слизистую полости рта, зубы, ортопедическую конструкцию и т.д.) для проведения хирургической операции, например дентальной имплантации, в частности для точного сверления через нее отверстий в кости для последующей установки имплантатов. Таким образом, медицинский шаблон указывает направление, место и глубину сверления отверстия в кости для последующей установки в него имплантата. Для создания медицинского шаблона получают цифровое изображение части тела, например челюсти, в частности, сделанное при помощи сканера компьютерной томографии или любого другого устройства обработки цифрового изображения, например магнитно-резонансного томографа. Далее полученную информацию о цифровом изображении части тела направляют в блок обработки данных. Кроме того, в блок обработки данных направляют цифровую информацию о функциональном элементе в создаваемом медицинском шаблоне, например сквозном отверстии, через которое в момент хирургической операции производят сверление в кости с полезной функцией, указывающей место и направление сверления. Затем полученную цифровую информацию преобразуют с помощью блока обработки данных в виртуальную модель с возможностью добавления к ней, по меньшей мере, одного функционального элемента с полезной функцией в качестве функции цифровой информации - положение будущего имплантата в кости челюсти, положение оси сверления и т.д., при этом данная цифровая информация об этом функциональном элементе может быть использована как из внешних источников, так и получена из блока обработки данных. После этого обработанные данные направляют в устройство прототипирования, которое создает медицинский шаблон, по крайней мере, часть которого показывает профиль некоторых частей тела. При этом для одного варианта осуществления способа цифровое изображение области указанной части тела получают при наложении на нее дополнительного функционального элемента, обладающего рентгеноконтрастными свойствами, часть поверхности которого представляет собой отпечаток поверхности указанной части тела. Для второго варианта делают слепок области указанной части тела, по сделанному слепку отливают модель указанной части тела, путем сканирования получают цифровое изображение полученной модели, а виртуальную модель медицинского шаблона формируют по цифровому изображению модели, которое отображает поверхность исследуемой области без искажения от влияния помех, вызванных металлическими объектами, и с возможностью точного выделения границы тканей.
Однако конструкция медицинского шаблона предусматривает использование специальных фрез (с внутренним охлаждением) и не предназначена для использования фрез с наружным охлаждением. Кроме того, известный шаблон предусматривает возможность только трансгингивального сверления, что влечет за собой опасность увлечения мягких тканей в зону сопряжения имплантата с костью и может создавать проблемы при его приживлении. Кроме того, конструкция шаблона имеет ограниченный спектр применения, в частности, не позволяет опираться на удаляемый зуб с последующим удалением зуба и установкой на его место имплантата через шаблон. Кроме того, способ изготовления шаблона не предусматривает возможность планирования доступа наконечника с фрезой для выполнения сверления кости.
Известен хирургический шаблон для направленной имплантации (заявка на изобретение US 2010185201), представляющий собой объемную деталь, в которой выполнено направляющее сквозное отверстие (паз) для головки со сверлом, которое задает направление движения головки при сверлении кости. При этом форма паза повторяет форму внешней поверхности головки бора, с помощью которой формируют отверстие для установки имплантата.
Однако данное устройство не обеспечивает возможности ограничения глубины сверления и возможности направленного сверления в случае близкого позиционирования имплантатов, когда расстояние между ними меньше диаметра головки наконечника. Конструкция шаблона не позволяет опираться на удаляемый зуб, с последующим удалением зуба и установкой на его место имплантата через шаблон. Способ изготовления шаблона также не предусматривает возможности планирования доступа наконечника с фрезой для выполнения сверления кости.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является направляющий шаблон для установки зубных имплантатов и способ его изготовления (патент на изобретение РФ №2400178, МПК: A61C 8/00), включающий проведение компьютерной томографии (КТ) челюсти пациента, на которой будет осуществляться имплантация, оптического сканирования зубного ряда либо его гипсовой модели. По результатам томографии и оптического сканирования получают трехмерную виртуальную модель зубного ряда и десен посредством совмещения полученных изображений в виртуальном пространстве. Полученную модель дополняют проекцией расположения будущих искусственных зубов протеза, для чего используют банк данных искусственных зубов, либо используют рентгеноконтрастные прототипы зубных протезов, которые устанавливают в полости рта перед проведением КТ. На основании данной модели проектируют положение в кости имплантата, после чего с учетом спроектированного положения имплантата, а также данных сканирования зубных рядов и десен, осуществляют проектирование деталей направляющего шаблона, который состоит из направляющих шахт, соединяющей их балки и опорных элементов, после чего изготавливают шаблон. Направляющий шаблон представляет собой цельнометаллическую конструкцию, в которой направляющие шахты представляют собой трубки заданного диаметра. Диаметр и высота трубок зависят от выбранной системы имплантации, при этом высота трубок определяется уровнем ограничительного конца на хирургических фрезах. Направляющая шахта может непосредственно опираться на кость, располагаться на уровне десны, либо внедряться в нее на некоторую, произвольно заданную глубину. Соединяющая направляющие шахты балка может повторять контур альвеолярного гребня (вариант накостного шаблона), либо опираться на слизистую (вариант наддесневого шаблона). В балке могут быть выполнены отверстия для фиксации шаблона к кости мини-винтами. При наличии естественных зубов направляющий шаблон может опираться на зубы, для чего он дополнительно может быть снабжен колпачками, повторяющими форму зубов, соединенными с балкой.
Однако в конструкции не предусмотрена возможность наружного охлаждения фрез; имеется возможность только трансгингивального сверления, что влечет за собой опасность увлечения мягких тканей в зону сопряжения имплантата с костью и может создавать проблемы при его приживлении. Конструкция шаблона не позволяет опираться на удаляемый зуб, с последующим удалением зуба и установкой на его место имплантата через шаблон. Способ изготовления шаблона не предусматривает возможности планирования доступа наконечника с фрезой для выполнения сверления кости.
Задачей изобретения является создание направляющего шаблона для установки имплантатов, обеспечивающего направленное сверление кости на необходимую глубину при универсальности выполнения процедуры имплантации за счет использования любых наборов хирургических фрез, возможности установки имплантатов как трансгингивально, так и с откидыванием лоскута, возможности установки имплантата в любую позицию (в т.ч. дистально) и с учетом анатомических особенностей полости рта и/или челюсти конкретного пациента.
Техническим результатом изобретения является реализация осевого направления сверления и заданной глубины сверления с возможностью использования традиционных фрез и наружного их охлаждения. Кроме того, заявляемое изобретение обеспечивает возможность сверления и установки близко расположенных имплантатов за счет использования съемных направляющих шахт, а также имплантатов, расположенных в полости рта дистально за счет возможности предварительного планирования доступа наконечника с фрезой в ротовую полость для выполнения сверления кости. Кроме того, при наличии показаний по установке нескольких имплантатов, по крайней мере, один из которых предполагается установить на место удаляемого зуба, заявляемый направляющий шаблон может быть выполнен в варианте, обеспечивающем возможность его установки на удаляемый зуб (т.е. использование удаляемого зуба в качестве опоры) с последующим удалением зуба и установкой на его место имплантата. Изобретение может быть использовано как для трансгингивального сверления (через десну), так и с отслаиванием лоскута.
Поставленная задача решается тем, что направляющий шаблон для установки зубных имплантатов представляет собой объемную монолитную или разборную деталь сложной формы, включающую опорную часть с внутренней поверхностью, повторяющей рельеф части протезного ложа, предназначенной для беспрепятственной установки на нее шаблона, и соединенную с опорной частью, по крайней мере, одну направляющую шахту со сквозным отверстием, имеющим форму и размеры, обеспечивающие размещение головки стоматологического наконечника со сверлом (или головки стоматологического наконечника с насадкой) с возможностью возвратно-поступательного перемещения, обеспечивающего направленное сверление челюстной кости пациента на заданную глубину, при этом направляющая шахта размещена на опорной части с обеспечением соосного положения направляющей шахты с проектным положением зубного имплантата в челюстной кости.
В одном из вариантов выполнения внутренняя поверхность направляющей шахты, по крайней мере, в нижней ее части, выполнена повторяющей внешнюю поверхность головки стоматологического наконечника или насадки головки стоматологического наконечника. Направляющий шаблон может быть изготовлен из полимера или металла. Для размещения в направляющей шахте головки стоматологического наконечника она имеет входное отверстие большего диаметра, а для размещения сверла - выходное отверстие меньшего диаметра. Возможен вариант выполнения, когда направляющая шахта имеет сквозное отверстие одинакового диаметра по длине, т.е. диаметр входного отверстия совпадает с диаметром выходного отверстия. Направляющая шахта снабжена выемкой для размещения стоматологического наконечника и продольной (вертикальной) прорезью для обеспечения попадания на сверло охлаждающей жидкости, подаваемой через стоматологический наконечник.
Возможен вариант выполнения направляющего шаблона, в котором опорная часть и направляющая шахта выполнена в виде одной детали.
Возможен вариант выполнения направляющей шахты съемной и сменной с возможностью фиксации на опорной части в единственно возможном положении с заданным осевым наклоном и высотой расположения. При этом для имплантации, по крайней мере, двух имплантатов в непосредственной близости друг от друга используют отдельно изготовленные шахты для каждого имплантата. Для фиксации направляющей шахты на опорной части на последней выполняют, по крайней мере, три направляющих штыря, при этом направляющие штыри расположены соосно с осью посадки опорной части на протезном ложе. Для случая, когда опорная часть включает зуб, подлежащий удалению, шаблон дополнительно может содержать съемный колпачок, выполненный с возможностью установки его на направляющие штыри, предназначенные для установки направляющей шахты, при этом колпачок имеет форму (рельеф) внутренней поверхности, повторяющую форму (рельеф) внешней поверхности зуба, подлежащего удалению. Для удобства размещения направляющей шахты на штырях шахту выполняют с площадкой (или внешним выступом по ее периметру), имеющей ответные отверстия под направляющие штыри. Съемный колпачок может иметь аналогичное конструктивное решение для обеспечения его фиксированного положения на штырях опорной части шаблона, т.е также снабжен площадкой, имеющей ответные отверстия под направляющие штыри.
Кроме того, шахту выполняют с упором - ограничителем крайнего нижнего положения головки стоматологического наконечника. Для дополнительного крепления к протезному ложу, например, на беззубой челюсти шаблон (в частности, опорная часть) может быть снабжен крепежными отверстиями под крепежные элементы.
При использовании головки стоматологического наконечника с насадкой, насадку выполняют, по крайней мере, с двумя направляющими (продольными) ребрами, а направляющую шахту - с ответными пазами.
Для обеспечения дополнительного перемещения головки стоматологического наконечника в направляющей шахте - поворота (помимо возвратно-поступательного), возможен вариант выполнения направляющего шаблона, в котором направляющая шахта или ее часть выполнена поворотной относительно опорной части, при этом ось вращения (поворота) шахты или ее части совпадает с осью вращения фрезы. Для реализации данной функции направляющая шахта может состоять из двух частей - верхней и нижней, сопрягаемых между собой с возможностью поворота верхней части относительно нижней. Для обеспечения перемещения верхней части направляющей шахты в нижней верхняя часть в месте сопряжения с нижней частью может быть снабжена выступом, а нижняя - ответным пазом. Возможен другой вариант выполнения направляющего шаблона с дополнительной деталью - поворотной втулкой, расположенной на направляющей шахте соосно с ней (ось вращения (поворота) втулки совпадает с осью вращения фрезы), при этом профиль внутренней поверхности втулки должен совпадать с профилем внутренней поверхности шахты в месте их сопряжения. При этом поворотная втулка и шахта могут быть выполнены из разных материалов. Для обеспечения перемещения поворотной втулки в месте сопряжения ее с направляющей шахтой поворотная втулка также со стороны нижней торцевой поверхности может быть снабжена выступом, а направляющая шахта со стороны верхней торцевой поверхности - ответным пазом.
Поставленная задача решается также тем, что способ изготовления направляющего шаблона для установки зубных имплантатов включает получение цифрового (компьютерного) изображения челюсти пациента с протезным ложем и цифрового (компьютерного) изображения зубного ряда и десен пациента в области протезного ложа, совмещение полученных изображений в виртуальном пространстве с получением трехмерной виртуальной (компьютерной) модели зубо-челюстной системы, с последующим формированием в виртуальном пространстве полученной модели зубо-челюстной системы виртуальной модели направляющего шаблона, включающего опорную часть и, по крайней мере, одну направляющую шахту, для чего в пространстве челюстной кости зубо-челюстной системы сначала размещают, по крайней мере, один виртуальный имплантат, имеющий геометрические размеры, аналогичные устанавливаемому, при этом проектирование направляющей шахты осуществляют с учетом пространственного положения головки стоматологического наконечника со сверлом, имеющим фиксированную длину, при котором обеспечивают расположение сверла на одной оси и на одной глубине с виртуальным имплантатом, а внутреннюю поверхность направляющей шахты выполняют с обеспечением возвратно-поступательного перемещения в ней головки стоматологического наконечника или головки стоматологического наконечника с насадкой, затем проектируют опорную часть в виде объемной детали, повторяющей рельеф части протезного ложа, предназначенной для беспрепятственной установки на нее шаблона, после чего по полученной виртуальной модели направляющего шаблона изготавливают оригинальный образец (прототип) методом прототипирования или фрезерования для последующего использования при проведении операции по установке имплантатов. Внутреннюю поверхность направляющей шахты, по крайне мере, в нижней ее части выполняют повторяющей внешнюю поверхности головки стоматологического наконечника или насадки для головки стоматологического наконечника. Цифровое изображение челюсти, в которую устанавливается имплантат, может быть получено с использованием компьютерного томографа. Цифровое изображение зубного ряда и десен пациента в области протезного ложа может быть получено посредством оптического сканирования непосредственно зубного ряда и десен или их гипсовой модели, соответственно.
Виртуальная модель имплантата может быть создана на базе предварительного проектирования расположения будущих искусственных зубов протеза, для чего используют банк данных виртуальных искусственных зубов, либо используют рентгеноконтрастные прототипы зубных протезов, которые устанавливают в полости рта перед проведением томографии.
Для предварительной оценки возможности доступа головки наконечника с фрезой к месту сверления в процессе проведения операции имплантации на трехмерной виртуальной модели зубо-челюстной системы проверяют возможность касания наружной поверхности головки наконечника (или насадки головки наконечника) с наружной поверхностью зубов, соседствующих с зоной имплантации.
Для предварительной оценки возможности доступа головки наконечника с фрезой к месту сверления в процессе проведения операции имплантации дополнительно получают цифровое изображение зубных рядов в положении максимального открывания рта, например, с помощью оптического сканирования двустороннего оттиска зубных рядов в положении максимально открытого рта, полученное цифровое изображение совмещают с виртуальными (компьютерными) моделями зубо-челюстной системы с плановым положением виртуального имплантата посредством перемещения в виртуальном пространстве положения нижней и верхней челюстей в положение максимального открывания рта, после чего виртуальную модель головки наконечника с фрезой перемещают по оси имплантата до совмещения кончика фрезы с точкой начала сверления, контролируя момент касания виртуальной модели головки наконечника с моделью зубных рядов-антагонистов.
Проектирование виртуальной модели направляющего шаблона осуществляют с учетом перечисленных выше конструктивных особенностей входящих в него элементов (опорной части, направляющей шахты, съемного колпачка, насадки головки стоматологического наконечника).
Таким образом, предлагаемое устройство отличается от прототипа тем, что шаблон выполнен с возможностью размещения в нем головки наконечника (или головки наконечника с насадкой) на заданной высоте (расстоянии) от поверхности кости, в частности в одном из вариантов выполнения шаблон имеет ограничитель высоты, в который упирается головка наконечника, ограничивая глубину сверления.
Предлагаемое устройство отличается от прототипа еще и тем, что направляющие шахты могут быть съемными и спроектированы таким образом, что фиксируются на шаблоне в единственно возможной позиции с заданным осевым наклоном и высотой расположения. При необходимости установки имплантатов рядом друг с другом одна направляющая шахта для установки первого имплантата может быть заменена на другую - для установки второго (соседнего) имплантата, которая имеет отличные от предыдущей осевое направление и высоту расположения. При необходимости опирания имплантата на зуб, подлежащий удалению, направляющий шаблон изготавливают со съемным колпачком, устанавливаемым на удаляемый зуб. После удаления зуба съемный колпачок заменяют на направляющую шахту. При необходимости установки имплантата в области боковых зубов в условиях ограничения высоты открывания рта для доступа головки наконечника с фрезой направляющая шахта имеет поворотный механизм (например, поворотную втулку), обеспечивающий возможность поворота наконечника относительно оси сверления (фрезы) при сохранении направления его (наконечника) возвратно-поступательного перемещения.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен шаблон с направляющей шахтой, зафиксированный на зубном ряду, с головкой стоматологического наконечника, установленной в шахте; на фиг.2 представлен непосредственно направляющий шаблон с направляющей шахтой; на фиг.3 представлен направляющий шаблон с установленной в шахте головкой стоматологического наконечника с фрезой; на фиг.4 представлен вариант выполнения опорной части шаблона с фиксацией на зубном ряду для использования совместно со съемными направляющими шахтами для установки двух рядом расположенных имплантатов; на фиг.5 представлен вариант выполнения направляющего шаблона с опорной частью фиг.4, зафиксированной на зубном ряду, на которой установлена первая сменная направляющая шахта; на фиг.6 представлен вариант выполнения направляющего шаблона с опорной частью фиг.4, зафиксированной на зубном ряду, на которой установлена вторая сменная направляющая шахта; на фиг.7 представлено изображение сменной направляющей шахты; на фиг.8 представлена насадка с направляющими элементами, размещенная на головке наконечника; на фиг.9 представлена насадка с направляющими элементами; на фиг.10 представлена виртуальная модель зубного ряда пациента, полученная путем сканирования; на фиг.11 представлена виртуальная модель челюстной кости пациента, полученная по данным компьютерной томограммы; на фиг.12 представлено изображение совмещенных виртуальных моделей зубного ряда и челюстной кости; на фиг.13 представлено плановое (проектное) положение имплантата в челюстной кости; на фиг.14 представлено проектное (плановое) положение головки наконечника со сверлом в соответствии с запланированным положением имплантата в челюстной кости; на фиг.15 показано плановое положение имплантата на срезе виртуальной модели; на фиг.16 представлено положение головки наконечника внутри сменной направляющей шахты, установленной на опорной части шаблона, зафиксированной на зубном ряду; на фиг.17 представлена виртуальная модель зубного ряда нижней челюсти, полученная по данным сканирования в положении центральной окклюзии (в контакте с зубами верхней челюсти), положение зубов с установленными ранее имплантатами на верхней челюсти, полученных по данным компьютерной томографии, плановое положение виртуальной модели имплантата в области бокового зуба на верхней челюсти; на фиг.18 представлена модель фиг.17 в положении максимального открывания рта пациентом; на фиг.19 представлено плановое положение наконечника с фрезой у точки начала сверления в соответствии с запланированным положением имплантата на фиг.18; на фиг.20 представлена виртуальная модель нижней челюсти с одиночно стоящими зубами; на фиг.21 представлена опорная часть устройства, зафиксированная на протезном ложе фиг.20; на фиг.22. представлен вариант фиксации сменных опорных элементов (съемных колпачков) опорной части направляющего шаблона (устройство в собранном виде); на фиг.23 представлены сменные опорные элементы (съемные колпачки) (вид сверху); на фиг.24 представлены сменные опорные элементы (съемные колпачки) (вид со стороны протезного ложа); на фиг.25-28 представлены варианты выполнения шаблона с поворотной направляющей шахтой, в частности, на фиг.25 и 26 представлен зафиксированный на зубном ряду шаблон с поворотной направляющей шахтой в собранном и разобранном виде, соответственно.
Позициями на фигурах обозначены: 1 - опорная часть (или опорно-удерживающая часть), 2 - протезное ложе, 3 - направляющая шахта, 4 - головка наконечника, 5 - наконечник, 6 - большое отверстие шахты, 7 - малое отверстие шахты, 8 - фреза для сверления кости (сверло), 9 - направляющая втулка, 10 - вертикальная прорезь, 11 - направляющие штыри для фиксации сменной (и/или съемной) направляющей шахты, 12 - насадка на головку наконечника, 13 - направляющие элементы насадки (например, выполненные в виде продольных ребер), 14 - углубления в шахте (например, пазы) под направляющие элементы насадки, 15 - дно шахты, 16 - опорная площадка шахты, 17 - отверстия шахты для размещения направляющих штырей 11, 18 - съемный колпачок, 19 - имплантат, 20 - место сопряжения поворотной втулки с направляющей шахтой.
Подробное описание изобретения.
Устройство состоит из съемной опорной (опорно-удерживающей) части 1, выполненной с возможностью беспрепятственной посадки и/или крепления (фиксации) на протезном ложе 2 (зубах, слизистой десны, кости) и направляющей шахты 3 (см. фиг.1-4, 5, 6) для размещения в ней головки 4 наконечника 5 со сверлом. Отличительная особенность заявляемого устройства состоит в том, что направляющая шахта сделана не под сверла, а под головку 4 стоматологического наконечника 5, которая удерживает и вращает сами сверла (см. фиг.1, 3).
Опорная часть 1 может быть выполнена в виде пластины, сетки, дуг, повторяющих рельеф протезного ложа из пластика или металла. Опорная часть заявляемого устройства выполнена с возможностью расположения в области установки имплантатов с обеспечением открытого доступа к данной области (она не перекрывает протезное ложе). Наилучший вариант достигается при выполнении опорной части из металла, в связи с возможностью его стерилизации (высокотемпературной обработки), при этом опорная часть представляет собой объемную деталь, внутренняя поверхность которой повторяет форму поверхности (рельеф) той части протезного ложа, для опирания на которую опорная часть предназначена, что обеспечивает плотную фиксированную посадку детали на протезном ложе (см. фиг.1-6). При наличии на протезном ложе поднутрений, для беспрепятственной посадки опорной части направляющего шаблона на протезное ложе, все поднутрения на виртуальной модели протезного ложа должны быть предварительно устранены, с учетом оси введения (посадки) опорной части направляющего шаблона на протезное ложе. Дополнительная фиксация опорной части 1 на протезном ложе 2, например на беззубой челюсти, может быть обеспечена с помощью крепежных элементов, например винтов или стержней. Для этого опорная часть может быть снабжена соответствующими отверстиями для размещения винтов или стержней (на чертежах не показано).
Направляющая шахта 3 может быть выполнена в виде объемной детали со сквозным отверстием для размещения головки 4 наконечника 5 со сверлом 8, при этом в стенке шахты выполнена выемка под установку наконечника 5. Глубина выемки должна обеспечивать свободный ход головки наконечника в направляющей шахте до упора, обеспечивающего заданную глубину сверления отверстия для установки имплантата. Внешняя поверхность шахты может иметь любую форму (предпочтительно цилиндрическую). При этом возможен вариант выполнения шахты, в которой отверстие 6 (входное отверстие), в которое вставляется головка наконечника (в зоне размещения головки наконечника) в верхней части шахты, выполнено большего диаметра (большое отверстие шахты 6), а отверстие 7 (выходное отверстие), через которое выходит сверло 8 (в зоне размещения сверла), т.е. в нижней части шахты, выполнено меньшего диаметра (малое отверстие шахты 7). В данном варианте выполнения в области перехода отверстий большего диаметра к меньшему шахта имеет выступ (дно), который является упором (ограничителем хода) для головки наконечника. При этом отверстие в верхней части шахты может иметь цилиндрическую форму, или иную форму, обеспечивающую направленное поступательное перемещение в данной части шахты головки стоматологического наконечника.
Наилучший вариант реализации изобретения заключается в выполнении направляющей шахты в виде детали, обеспечивающей охват головки 4 стоматологического наконечника 5 (см. фиг.3) с единственно возможной траекторией поступательного движения. Т.к. в стоматологии используются стоматологические наконечники различных конструкций, в которых головки наконечников могут иметь различную форму внешней поверхности (например, с гладкой цилиндрической внешней поверхностью, или цилиндром в верхней части головки, диаметр которого плавно уменьшается по направлению к сверлу, или в виде многогранника и т.д.), то в одном из предпочтительных вариантов выполнения изобретения внутренняя поверхность в верхней части направляющей шахты, предназначенной для размещения головки наконечника (большое отверстие шахты 6), имеет рельеф (форму), повторяющий рельеф (форму) внешней поверхности головки стоматологического наконечника. Поэтому для изготовления направляющего шаблона необходимо заранее знать геометрические размеры головки наконечника. Выполненные таким образом шахты являются направляющими для головки стоматологического наконечника (обеспечивающими направленное сверление) и задают направление и глубину сверления и установки имплантатов (см. фиг.7). Отверстие 7 (малое отверстие шахты) для сверла 8 выполняют всегда большего диаметра, чем максимально возможный диаметр сверла, с тем, чтобы сверло при вращении не касалось стенок отверстия (см. фиг.2, 7). В случае сверления в поверхность кости, расположенную под углом (лунка зуба), для предотвращения возможного изгиба и отклонения сверла 8, в это отверстие может вставляться направляющая втулка 9 для пилотного сверла с наименьшим диаметром (см. фиг.3) и длиной, равной или меньшей длины малого отверстия. В стенке направляющей шахты в зоне размещения сверла 8 (малого отверстия шахты 7) выполнена продольная (вертикальная) прорезь 10 (которая может быть достаточно широкой, но меньше диаметра головки наконечника 5 (или направляющей втулки 9)) для обеспечения попадания на сверло охлаждающей жидкости, подаваемой через наконечник.
Шахта и опорная часть могут быть выполнены в виде единой детали сложной объемной формы (см. фиг.1-3) или в виде отдельных деталей (см. фиг.4-7). Вариант выполнения устройства в виде единой детали является предпочтительным при изготовлении шаблона для установки одного имплантата. В том случае, если надо установить более одного имплантата и точки сверления располагаются достаточно близко друг к другу, то устройство может быть выполнено разборным, составленным из нескольких деталей. В этом случае предпочтительным является выполнение направляющих шахт в виде съемных сменных деталей, количество которых определяется исходя из возможности установки отдельных имплантатов.
При выполнении шаблона со съемными сменными шахтами шаблон может быть снабжен направляющими штырями 11 (см. фиг.4), расположенными вокруг предполагаемого места установки имплантатов, для установки на них направляющей шахты, при этом шахта снабжена отверстиями 17 для направляющих штырей. Направляющие штыри 11 расположены (соединены или закреплены) на элементах опорной части 1 (например, могут быть выполнены в виде единой детали). В частности, на фиг.4 показан вариант размещения направляющих штырей, часть из которых на опорной части расположены на участках, опирающихся на зубы, а часть на участке, опирающемся на десну. Профиль направляющих штырей может быть любым. Осевое направление направляющих штырей 11 должно строго соответствовать оси введения (посадки) опорной части 1 на протезное ложе 2. На направляющие штыри 11 для каждого места введения имплантата одеваются до упора с опорной частью 1 сменные шахты 3. При этом для каждого имплантата может быть изготовлена отдельная шахта, расположенная под определенным углом и на определенной высоте (см. фиг.5, 6). Для удобства размещения шахты 3 на направляющих штырях 11 опорной части 1 шахта может быть снабжена опорной площадкой 16 (в частности, может быть выполнена с ней в виде единой детали) с отверстиями 17 для размещения в них направляющих 11 (см. фиг.5-7). Отверстия могут быть выполнены в теле шахты в случае выполнения шахты в виде объемного тела. Для обеспечения надежной фиксации шахты на опорной части количество направляющих штырей 11 и, соответственно, отверстий 17 выполнено не менее трех.
Если форма головки 4 наконечника 5 не обеспечивает единственно возможное направление движения внутри шахты без отклонения от установленной оси, в таком случае головка 4 наконечника 5 должна иметь в своем составе насадку 12 с направляющими элементами (выступами) 13, например, в виде продольных ребер, расположенных на внешней поверхности насадки (параллельно осевому направлению перемещения фрезы) (см. фиг.8, 9). В этом случае на внутренней поверхности шахты 3 должны быть выполнены соответствующие ответные углубления (пазы) 14 под направляющие элементы 13 по длине (высоте) шахты, которые будут задавать направление движения головки наконечника и препятствовать ее отклонению от осевого положения (см. фиг.7). В процессе сверления кости для установки имплантата насадка 12 головки наконечника своими выступами 13 перемещается в пазах (углублениях) 14 шахты. Высота расположения углублений 14 (нижней точки протяженного паза) в направляющей шахте относительно ее нижней торцевой поверхности задает глубину сверления (т.е. определяется исходя из глубины отверстия в кости, которое необходимо просверлить для установки имплантата, и расстоянием от уровня кости до планового положения головки наконечника), их осевое направление - направление сверления. В данном варианте выполнения шаблона отверстия 6 и 7 направляющей шахты 3 могут быть одинаковых размеров.
Возможен вариант выполнения заявляемого устройства для случая, когда существует потребность в установке нескольких имплантатов, включая имплантат взамен зуба, подлежащего удалению (например, в случае одиночно стоящего зуба на челюсти, см. фиг.20). Для этого направляющий шаблон изготавливают с опорной частью 1, повторяющей профиль протезного ложа до удаления зуба, при этом опорная часть в зоне удаляемого зуба имеет открытый участок (см. фиг.21) и снабжена съемным колпачком 18 (см. фиг.22-24), внутренняя поверхность которого повторяет форму удаляемого зуба (т.е. выполнена с учетом профиля его поверхности). Таким образом изготовленный шаблон выполнен с возможностью опирания на удаляемый зуб для обеспечения возможности проведения операции по установки остальных имплантатов (см. фиг.20). После проведении операции по имплантации осуществляют операцию по удалению зуба, а при установке имплантата вместо удаленного зуба используют первоначальный шаблон, в котором съемный колпачок заменяют на соответствующую направляющую шахту.
При установке имплантатов в области моляров очень часто имеются ограничения по величине открывания рта. В этой связи сверление кости начинается в одном положении наконечника (например, параллельно зубному ряду), а затем, при углублении в кость, наконечник постепенно поворачивается перпендикулярно зубному ряду. Для таких случаев направляющую шахту 3 выполняют поворотной относительно опорной части 1 устройства, при этом ось вращения (поворота) шахты 3 должна совпадать с осью вращения фрезы 8.
Возможность поворота направляющей шахты может быть реализована различными путями. В одном из вариантов выполнения направляющая шахта может быть снабжена дополнительной деталью - поворотной втулкой, расположенной на направляющей шахте соосно с ней и имеющей радиус (или профиль поперечного сечения) внутренней поверхности, совпадающий с радиусом (или профилем поперечного сечения) внутренней поверхности направляющей шахты в месте их сопряжения (см. фиг.25, 26). Для обеспечения перемещения направляющей втулки в месте сопряжения ее с направляющей шахтой одна из деталей снабжена выступом, а ответная деталь - пазом под выступ (см. фиг.26). В частном варианте выполнения, как показано на фиг.26, поворотная втулка со стороны нижней торцевой поверхности снабжена выступом, а направляющая шахта со стороны верхней торцевой поверхности снабжена ответным пазом. Возможны другие варианты сопряжения втулки с направляющей шахтой, обеспечивающие соосный поворот втулки относительно шахты. При этом при использовании конструкции шаблона направляющей шахты с углублениями 14 под направляющие элементы насадки 13, аналогичные пазы предусмотрены и в конструкции поворотной втулки (см. фиг.25 и 26). При этом предусматриваются варианты изготовления втулки и шахты из разных конструкционных материалов (например, втулка из металла, а шахта из пластика). В другом варианте выполнения направляющую шахту выполняют из двух частей - верхней и нижней, сопрягаемых между собой с возможностью поворота, аналогично, как описано для поворотной втулки. В данном случае функцию поворотной втулки выполняет верхняя часть направляющей шахты (см. фиг.25 и 26).
Способ изготовления направляющего шаблона для установки зубных имплантатов включает этап его компьютерного моделирования под индивидуальные особенности челюсти пациента с протезным ложем и изготовление по компьютерной модели изделия, например, методом прототипирования или фрезерования.
Для компьютерного моделирования направляющего шаблона получают объемное цифровое изображение челюсти пациента, например, с помощью компьютерной томографии (см. фиг.11), а также цифровое изображение зубного ряда и десен, например, посредством оптического сканирования непосредственно зубного ряда и десен (см. фиг.10), либо их гипсовой модели. После чего из полученных изображений формируют комплексную трехмерную виртуальную (компьютерную) модель зубо-челюстной системы (кости, зубов, нижнечелюстного канала десен) посредством совмещения полученных объемных изображений (челюсти и зубного ряда/десен пациента) в виртуальном пространстве (см. фиг.12) с помощью известных графических редакторов, например с помощью компьютерной программы Rapidform. При наличии на протезном ложе поднутрений, для беспрепятственной посадки направляющего шаблона на протезное ложе, проводится предварительное виртуальное устранение имеющихся поднутрений в соответствии с осью (направлением) посадки. Полученную модель дополняют виртуальными моделями имплантатов 19, которые устанавливают в виртуальном пространстве челюстной кости (см. фиг.13), после чего осуществляют проектирование деталей направляющего шаблона. Проектирование расположения направляющей шахты 3 осуществляют с учетом пространственного положения головки 4 стоматологического наконечника 5 со сверлом 8. При этом геометрические размеры головки наконечника, который будет использоваться при проведении операции имплантации, должны быть заранее известны перед проектированием. Возможен вариант «снятия» геометрических размеров головки посредством предварительного сканирования или любым другим известным из уровня техники способом. Таким образом, при проектировании направляющей шахты шаблона на компьютерной модели размещают наконечник с головкой и сверлом, обеспечивая расположение сверла 8 на одной оси и на одной глубине с установленным виртуальным имплантатом 19, а внутреннюю поверхность направляющей шахты 3 выполняют повторяющей внешнюю поверхность головки 4 наконечника 5. Для случая использования стоматологического наконечника с головкой, имеющей конусоподобную (или пирамидальную) форму входное отверстие 6 (большое отверстие шахты) выполняют с участком (со стороны входа), имеющим постоянный диаметр (размер) по высоте, равный максимальному диаметру (размеру) наконечника, для обеспечения строго осевого перемещения головки наконечника в отверстии направляющей шахты 3. Сформированное таким образом на виртуальной компьютерной модели объемное изображение направляющей шахты дополняют объемным изображением опорной части 1. В случае применения насадки 12 с направляющими выступами 13 на внутренней поверхности шахты 3 методом вычитания проектируются углубления 14. При использовании сменных направляющих шахт объемное изображение опорной части 1 дополняется объемным изображением направляющих штырей 11, а объемное изображение самой шахты 3 дополняется объемным изображением опорной площадки 16, в которой методом вычитания формируются отверстия 17 под направляющие штыри 11.
По полученной компьютерной модели направляющего шаблона изготавливают прототип из металла или пластмассы или любого другого материала, который может быть использован для изготовления шаблона с помощью известных средств, например с использованием технологии прототипирования или фрезерования. Как известно, под технологией 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.
Заявляемое изобретение позволяет осуществлять предварительную оценку возможности доступа головки наконечника с фрезой к месту сверления в процессе проведения операции имплантации. Это особенно актуально при установке имплантатов в области моляров. Для этого необходимо предварительно получить цифровое изображение зубных рядов в положении максимального открывания рта, например, с помощью оптического сканирования двустороннего оттиска зубных рядов в положении максимально открытого рта. Полученное цифровое изображение используют для совмещения с компьютерными моделями челюстей после плановой виртуальной установки имплантата (см. фиг.17). посредством перемещения в виртуальном пространстве положения нижней и верхней челюстей в положение максимального открывания рта (см. фиг.18). После чего виртуальную модель головки наконечника с фрезой перемещают по оси имплантата до точки касания фрезы с точкой начала сверления. При этом контролируют момент касания виртуальной модели головки наконечника с моделью зубных рядов-антагонистов (челюстью) (см. фиг.19). Из представленного примера на фиг.19 видно, что головка наконечника упирается в нижний зубной ряд и, таким образом, препятствует установке имплантата в запланированную позицию. В этом случае позиция (наклон) имплантата должна быть скорректирована.
Устройство работает следующим образом.
Изготовленный для конкретного пациента направляющий шаблон (прототип) по компьютерной модели используют при проведении операции по имплантации. При необходимости в малое отверстие 7 направляющей шахты 3 шаблона вставляют направляющую втулку 9 для пилотного сверла с минимальным диаметром (в большинстве случаев этого не требуется), после чего опорно-удерживающую часть устройства 1 с направляющей шахтой 3 фиксируют на протезном ложе 2. Головку 4 наконечника 5 с вращающимся сверлом 8 устанавливают в шахту 3 таким образом, что сверло проходит через малое отверстие 7 заявляемого устройства (см. фиг.3). Шахта 3 обеспечивает поступательное движение головки 4 со сверлом 8 в направлении кости до момента упора головки 4 с дном 15 шахты 3, либо упора направляющих ребер (выступов) 13 насадки 12 в дно направляющих углублений 14 шахты 3. Глубина сверления задается высотой расположения шахты 3 на опорной части 1 шаблона (и, соответственно, по отношению к кости) и может контролироваться визуально врачом благодаря имеющимся на фрезе специальным меткам. Направление сверления задается пространственным расположением шахты 3 относительно опорной части заявляемого устройства, т.е. направлением расположения самой шахты. Если для пилотного сверления использовалась втулка 9, то она вынимается из шахты 3, после чего проводят последующие сверления с постепенным увеличением диаметра сверел до необходимого. В процессе сверления осуществляется охлаждение сверла стандартным способом путем наружного орошения стерильным физиологическим раствором. После формирования в кости отверстия требуемого диаметра, тем же способом устанавливают и сам имплантат.
Если расстояние между устанавливаемыми имплантатами 19 меньше, чем диаметр направляющей шахты 3 (фиг.5, 6), то изготавливается вариант шаблона со съемными сменными шахтами. Шаблон с одной из направляющих шахт фиксируют на протезном ложе 2, выполняют сверление и установку имплантата. Затем первую шахту снимают и устанавливают следующую и процесс установки имплантата повторяют.
Если устанавливается несколько имплантатов и некоторые из них устанавливаются взамен удаляемого зуба, то изготавливают вариант шаблона, который опирается на удаляемый зуб съемным колпачком 18 (фиг.21-24). После удаления этого зуба съемный колпачок меняют на направляющую шахту, через которую проводят сверление кости и установку имплантата.
Если имплантат устанавливается в области моляров, то изготавливают вариант шаблона с поворотной направляющей шахтой (фиг.25, 26). Шаблон 1 фиксируют на протезном ложе 2. Наконечник 5 с фрезой 8 вводят в полость рта в положении максимально открытого рта. Включают вращение фрезы 8 и головку наконечника 4 поступательно продвигают в глубину кости в соответствии с осевым направлением направляющей шахты 3. К моменту соприкосновения наконечника 5 с поверхностью протезного ложа 2 (зубами) благодаря возможности поворота направляющей шахты 20 наконечник вместе с направляющей шахтой (ее поворотной частью или поворотной втулкой) поворачивают перпендикулярно зубному ряду, что обеспечивает возможность дальнейшего продвижения наконечника с фрезой в глубину кости. Поступательное движение наконечника 5 осуществляется до момента упора головки наконечника 4 в дно 15 направляющей шахты 3, либо упора направляющих ребер (выступов) 13 насадки 12 в дно направляющих углублений 14 шахты 3.
Таким образом, заявляемое изобретение обеспечивает получение направляющего шаблона, позволяющего проводить операции по имплантации с высокой точностью, с применением любых имплантационных систем, с откидыванием лоскута и без, более качественно и менее травматично. Т.к. известные устройства для направленного сверления и установки имплантатов в своем большинстве требуют использования специальных дорогостоящих наборов сверел, при этом направляющие шаблоны имеют вертикальные ограничители и внутреннюю систему охлаждения сверел, так как сверло, проходя через известные устройства, как правило, не охлаждается снаружи, то к преимуществам изобретения относится возможность использования устройства для любой системы имплантации с применением обычных сверел и более удобной системы наружного их охлаждения, что удешевляет стоимость имплантации и повышает ее качество.
Примеры конкретного выполнения.
Пациент К. обратился в клинику с жалобой на отсутствие 36, 37 зубов (см. фиг.10, 11).
Было принято решение устранить дефект изготовлением коронок с опорой на имплантаты. Было проведено сканирование зубных рядов (см. фиг.10) путем получения оттиска, отливки гипсовой модели и сканирования методом структурированной подсветки в настольном сканере HiScan (HintEls, Германия) (может использоваться любой другой способ внутриротового или внеротового трехмерного сканирования зубных рядов). Для установки имплантата по данным компьютерной томографии (КТ) получили объемную модель челюсти (см. фиг.11). После чего по тождественным точкам на обеих моделях совместили полученную виртуальную модель зубного ряда с изображением КТ (см. фиг.12). Для построения (проектирования) компьютерной модели направляющего шаблона была использована программа Avantis3D (ООО «Авантис», Россия). На фиг.13-15 показаны этапы проектирования положения имплантата с учетом положения головки наконечника со сверлом в челюстной кости. По модели челюсти, полученной по данным сканирования, проектировали опорно-удерживающую часть. С учетом положения головки наконечника для соответствующего имплантата проектировали направляющую шахту для каждого имплантата. Шаблон изготавливали методом прототипирования из пластика с помощью 3D принтера Objet OrthoDesk (Stratasys, США). При этом данный пример не ограничивает возможность применения других методов и средств как при проектировании компьютерной модели направляющего шаблона, так и изготовлении прототипа шаблона. Направляющий шаблон может быть изготовлен из металла или пластика любым способом аддитивного производства или способом вычитания (фрезерования).
Изготовленное устройство работало следующим образом. В головку 4 наконечника 5 вставлялась фреза (сверло) 8 минимального диаметра. Опорно-удерживающая часть 1 шаблона с прикрепленной направляющей шахтой 3, фиксировалась на зубах пациента. Головка наконечника вставлялась в шахту, включалось вращение фрезы, головка поступательно перемещалась в сторону кости до упора (см. фиг.16). При этом фреза высверливала в кости канал заданной глубины и диаметра. Затем фреза извлекалась из кости и заменялась на фрезу большего диаметра. Сверление повторяли аналогичным образом. Постепенно увеличивая диаметр фрез, добивались создания ложа для имплантата нужного диаметра и глубины. Заменив фрезу на держатель имплантата, устанавливали имплантат в кость, используя тоже направленное движение головки наконечника в шахте. Затем шахту отделяли от опорно-удерживающей части и присоединяли другую. Протокол сверления и установки второго имплантата повторяли таким же образом. После приживления имплантата устанавливали постоянные коронки.