Способ ортодонтической подготовки к операции закрытия расщелины при комплексной реабилитации детей с расщелиной неба и губы с использованием компьютерного моделирования Российский патент 2022 года по МПК A61C7/00 A61F5/00 A61B6/14 G06T15/00 

Изобретение относится к области медицины, а именно к ортодонтии, и предназначено для нормализации предоперационного положения сегментов расщелины неба, губы и альвеолярного отростка верхней челюсти у детей с расщелиной неба и губы.

Расщелина неба и губы или хейлосхизис — это врожденный дефект, который формируется в период внутриутробного развития ребенка, когда вследствие воздействия определенных факторов не происходит сращения двух сегментов неба при формировании плода. С самого рождения у этих пациентов нарушены жизненно важные функции: дыхание, сосание и глотание, поэтому с первых часов жизни новорожденному при первой возможности необходимо оказать ортопедическую реабилитацию и провести раннее ортодонтическое лечение впоследствии. По данным ВОЗ частота рождаемости детей с врожденными несращениями губы и неба в среднем составляет 1:750 новорожденных.

Целью раннего ортодонтического лечения пациентов с расщелиной неба и губы является снижение тяжести врожденной патологии, что позволяет обеспечить благоприятные топографо-анатомические условия для проведения последующей первичной хейлоринопластики. Более того, при успешно проведенном раннем ортодонтическом лечении пациентов с несращением неба и губы минимизируется необходимость выполнения альвеолопластики у пациента в дальнейшем.

Как правило, расщелину неба и губы исправляют хирургически в возрасте от 3 месяцев до 3 лет. В ряде случаев из-за выраженности деформации невозможно провести операцию. Тогда требуется предоперационное ортодонтическое лечение, суть которого сводится к сближению фрагментов верхней челюсти по сагиттальной плоскости и коррекция по вертикальной плоскости.

Известно несколько способов проведения предоперационной подготовки пациентов перед хирургическим вмешательством.

Из медицинской литературы известны традиционные способы изготовления ортопедических аппаратов для предоперационного ортодонтического лечения детей с расщелиной неба и губы. Описанные способы содержат этап получения слепка верхней челюсти и изготовления по полученному слепку верхней челюсти его гипсовой модели. По гипсовой модели из воска моделируют восковой шаблон будущего аппарата, после чего его гипсуют в кювете и получают гипсовый штамп. Гипсовый штамп используют для формирования ортопедического аппарата из жидкой пластмассы с последующей ее полимеризацией. На окончательном этапе изготовления проводят шлифовку и полировку готового ортопедического аппарата.

Сближение сегментов челюсти происходит благодаря частой, например 1 раз в неделю, перебазировки устройства путем наслаивания и удаления пластмассы в нужных местах, производя направленное перемещение сегментов челюстей.

В патенте РФ №2170560 (приор. 29.09.2000, опубл. 20.07.2001) описан способ формирования альвеолярной дуги у детей с двусторонней полной расщелиной верхней губы и неба, включающий получение диагностического оттиска с верхней челюсти с помощью эластической массы, изготовление рабочей гипсовой модели, изготовление из зуботехнической пластмассы по рабочей гипсовой модели корректирующего аппарата, закрепление его на верхней челюсти. При этом после снятия диагностического оттиска оценивают степень подвижности межчелюстной кости с сошником и перемещают их в положение, близкое к оси вертикальной симметрии лица. Затем, фиксируя рукой межчелюстную кость с сошником, получают рабочий слепок верхней челюсти с помощью эластической массы. Моделируют направляющие, плотно прилегающие к межчелюстной кости и сошнику. По рабочему слепку изготавливают рабочую гипсовую модель, по которой из зуботехнической пластмассы изготавливают первый корригирующий аппарат, который закрепляют на верхней челюсти. Для чего его плотно припасовывают с небной стороны к буграм и альвеолярным отросткам верхней челюсти по всей длине, к небным отросткам и сошнику. После адаптации ребенка к аппарату периодически проводят коррекцию ложа межчелюстной кости и сошника путем наслаивания и спиливания пластмассы, приближая их положение к оси вертикальной симметрии лица, для чего аппарат снимают. Коррекцию продолжают до тех пор, пока межчелюстная кость вместе с сошником не встанут по оси вертикальной симметрии лица. Полученный результат закрепляют в течение не менее одной недели. После этого осуществляют постановку межчелюстной кости в правильное положение по отношению к боковым фрагментам верхней челюсти, для чего с помощью эластичной массы снимают второй рабочий оттиск с верхней челюсти, по которому изготавливают вторую рабочую модель из гипса. Затем в гипсовой модели наслаивают воск на область небной поверхности межчелюстной кости и на края расщелин с вестибулярной стороны альвеолярного отростка. После чего изготавливают второй корригирующий аппарат из пластмассы, который аналогичным образом закрепляют в верхней челюсти. Периодически производят корректировку формы поверхности аппарата со стороны прилегания его к костным фрагментам верхней челюсти путем дополнительного наслаивания пластмассы с вестибулярной стороны, добиваясь правильного положения межчелюстной кости относительно нижней челюсти и боковых фрагментов верхней челюсти.

Основным недостатком предложенного метода является трудоемкий процесс коррекции ортопедического аппарата. Отсутствие точного прогнозирования результата коррекции ортопедического аппарата приводит к необходимости частых посещений пациентом врача для коррекции устройства.

Другими недостатками этого метода являются неудовлетворительная фиксация ортопедического аппарата в полости рта в условиях беззубой челюсти. Требуется дополнительная внеротовая фиксация устройства. Также недостатком является толщина ортопедического аппарата, осложняющая процесс вскармливания, а также его жесткость, которая не позволяет равномерно распределить давление по всей поверхности соприкосновения со слизистой оболочкой, являясь причиной дискомфорта и беспокойства со стороны ребенка.

К другим недостаткам следует отнести возможную аллергическую реакцию на акриловую пластмассу.

В патенте РФ №2455958 (приор. 07.07.2011, опубл. 20.07.2012), выбранном в качестве прототипа, описан «Способ коррекции положения фрагментов верхней челюсти и альвеолярного отростка у пациентов с расщелиной верхней губы и неба в возрасте от рождения до 3 лет». В способе предлагается перемещать фрагменты челюсти с шагом не более 2 мм за счет последовательного применения съемных двухслойных коррекционных капп. В описании патента указано, что для изготовления последовательности капп ребенку снимают слепок с верхней челюсти силиконовым слепочным материалом. Слепок должен четко отображать границы фрагментов челюсти. На основе слепка изготавливают разборные гипсовые модели челюсти. Таким образом получается разборная модель челюсти, в которой перемещаемый фрагмент можно отделить от общего базиса модели. На разборной модели челюсти моделируется постепенное перемещение фрагментов челюсти: их сближение, поворот или расширение в зависимости от цели лечения. Таким образом последовательно изготавливаются 3-4 разборные модели, при этом в каждой последующей модели фрагменты перемещаются на большее расстояние. Последовательное перемещение фрагментов допустимо с шагом не более 2 мм. Количество моделей соответствует количеству капп. Каппа изготавливается методом горячего прессования в вакуумпрессформере на подготовленной вышеописанным способом разборной модели челюсти. Затем каппу вырезают сепарационным диском в соответствии с отмеченными на модели границами и проводят финишную обработку, формируя гладкий контур каппы.

В предложенном в патенте способе решается вопрос частых посещений пациентом врача для коррекции ортодонтического аппарата за счет одновременного изготовления серии капп, устанавливаемых последовательно в соответствии с прогнозируемым ходом коррекции положения фрагментов челюсти пациента.

Однако предложенный в патенте способ имеет такие недостатки как возможная погрешность слепка, вызванная применением прямого метода его получения связанная с возможным чрезмерным давлением, отсутствие точности в планировании перемещения фрагментов.

Указанный максимальный шаг перемещения фрагмента в 2 мм не позволяет определить силу давления заранее изготовленной каппы на альвеолярные отростки и равномерно распределить давление по всей поверхности соприкосновения со слизистой оболочкой, являясь причиной дискомфорта и беспокойства со стороны ребенка.

Также к недостаткам предложенного в патенте способа следует отнести длительность и трудоемкость изготовления серии последовательных ортодонтических капп.

Задачей предлагаемого изобретения является сокращение длительности этапа ортодонтической подготовки к операции закрытия расщелины неба и губы.

Техническим результатом является повышение точности изготовления серии последовательных ортодонтических элайнеров для максимально комфортной подготовки ребенка к операции закрытия расщелины неба и губы.

Задача решается, а технический результат достигается тем, что в способе ортодонтической подготовки к операции закрытия расщелины при комплексной реабилитации детей с врожденными расщелинами неба и губы проводят 3D-сканирование для получения 3D-моделей альвеолярных гребней и неба новорожденного. Определяют траекторию сближения несрощенных сегментов челюсти и необходимое количество шагов для сближения. Изготавливают обтураторы для каждого шага сближения несрощенных сегментов челюсти. Производят последовательную установку обтураторов для сближения несрощенных сегментов челюсти. При этом 3D-сканирование производят при помощи интраорального сканера и передают результаты сканирования в компьютер. В качестве обтураторов используют индивидуальные элайнеры, изготавливаемые по полученным компьютерным 3D-моделям альвеолярных гребней и неба ребенка. Причем количество изготовленных индивидуальных элайнеров соответствуют количеству шагов сближения, рассчитанных исходя из того, что внутрикапиллярное давление в областях зон воздействия элайнеров не должно превышать 26 г/см², а общее время подготовки к операции не должно превышать 7 месяцев. Форма элайнера для каждого шага сформирована исходя из рассчитанной 3D-модели в соответствии с выбранной траекторией сближения несрощенных сегментов челюсти ребенка. При этом траектория сближения выбирается с использованием программы для компьютерного моделирования.

Использование интраорального сканера для 3D-сканирования с целью получения 3D-моделей альвеолярных гребней и неба новорожденного позволяет избежать погрешностей, связанных с применением прямого метода получения слепка границ фрагментов челюсти ребенка. Последующая передача результатов 3D-сканирования в компьютер позволяет использовать программу компьютерного моделирования перемещения несрощенных сегментов челюсти ребенка и тем самым повысить точность в планировании перемещения фрагментов в процессе подготовки к операции.

Изготовление индивидуальных обтураторов в виде элайнеров по полученным компьютерным 3D-моделям альвеолярных гребней и неба в соответствии с компьютерным моделированием выбранной траектории сближения несрощенных сегментов челюсти ребенка позволяет повысить точность изготовления каждого шага серии последовательных ортодонтических элайнеров.

Причем количество изготовленных индивидуальных элайнеров, соответствует количеству шагов сближения, рассчитанных исходя из того, внутрикапиллярное давление в областях зон воздействия элайнеров не должно превышать 26 г/см², а общее время подготовки к операции не должно превышать 7 месяцев. Это позволяет оптимизировать силу давления заранее изготовленного элайнера на альвеолярные отростки и равномерно распределить давление по всей поверхности соприкосновения со слизистой оболочкой ребенка, тем самым исключить дискомфорт и беспокойство со стороны ребенка.

Формирование элайнера для каждого шага исходя из рассчитанной 3D-модели в соответствии с выбранной траекторией сближения несрощенных сегментов челюсти ребенка, которая выбирается с использованием программы для компьютерного моделирования, позволяет получить наиболее точную форму каждого последовательно устанавливаемого элайнера. Это обстоятельство приводит к отсутствию необходимости корректировки классически изготовленных аптураторов, что значительно уменьшает общее время ортодонтической подготовки к операции.

Таким образом предложенный в изобретении способ ортодонтической подготовки к операции закрытия расщелины при комплексной реабилитации детей с врожденными расщелинами неба и губы позволяет сократить общую длительность этапа ортодонтической подготовки к операции закрытия расщелины неба и губы за счет получаемого технического результата, которым является повышение точности изготовления серии последовательных ортодонтических элайнеров для максимально комфортной подготовки ребенка к операции закрытия расщелины неба и губы.

В последующем заявляемое изобретение поясняется подробным описанием конкретного, но не ограничивающего настоящее решение, примера его выполнения и приложенными иллюстрациями, на которых:

- фиг.1 – фотография процесса интраорального сканирования для создания 3D-модели челюсти пациента;

- фиг.2 – процесс компьютерной обработки 3D-модели челюсти пациента, полученной в результате интраорального сканирования;

- фиг.3 – пример 1, фотография пациента до лечения;

- фиг.4 - пример 1, фотография пациента с установленным первым элайнером;

- фиг.5 – пример 1, фотография пациента после ортодонтической подготовки, до операции;

- фиг.6 – пример 1, фотография пациента после хирургической пластики;

- фиг.7 – пример 2, фотография пациента до лечения;

- фиг.8 – пример 2, фотография пациента после ношения пятого элайнера;

- фиг.9 – пример 2, фотография пациента после хирургической пластики.

Для осуществления способа ортодонтической подготовки к операции закрытия расщелины при комплексной реабилитации детей с расщелиной неба и губы с использованием компьютерного моделирования предварительно получают трехмерную модель челюсти ребенка с помощью интраорального 3D-сканера, как это показано на фиг.1. Интраоральные ручные сканеры предназначены для создания 3D-модели челюсти без предварительного изготовления слепков и позволяют сразу получить готовый файл для последующей работы с ним в компьютерной программе. Получение 3D-модели с помощью интраоральных сканеров значительно комфортнее для ребенка, чем снятие слепков.

В последующем лечение разбивается на промежуточные шаги, количество которых определяется исходя из первоначального состояния пациента. Каждая последующая модель, соответствующая очередному шагу, из серии индивидуальных элайнеров выбирается и рассчитывается в компьютерной программе исходя из заранее заложенных условий, что внутрикапиллярное давление в областях зон воздействия элайнеров не должно превышать 26 г/см², а общее время подготовки к операции не должно превышать 7 месяцев. Этот этап проиллюстрирован на фиг.2. Выбранный план траектории сближения несрощенных сегментов челюсти ребенка согласовывается с лечащим врачом, после чего осуществляют производство серии 3D-моделей. Как правило для качественной подготовки к ортодонтической операции используют от 5 до 10 индивидуальных элайнеров, соответствующих количеству шагов, рассчитанных в компьютерной программе.

Для изготовления элайнеров первоначально изготавливают 3D-модели челюсти для каждого шага плана траектории сближения несрощенных сегментов челюсти ребенка. В настоящее время производство 3D-модели челюсти под формовку производят на 3D-принтере по данным, полученным в процессе расчета компьютерной программой.

Следующим этапом изготовления серии индивидуальных элайнеров является термовакуумная формовка, производимая по уже изготовленным 3D-моделям челюсти.

Процесс формовки достаточно прост. Необходимо вставить пластину, которая нагревается, и дальше формовка элайнера по 3D-модели идет в автоматическом режиме. Для детей в качестве материала для элайнеров предпочтительно использовать термополиуретан. Он более мягок и комфортен. Однако это не исключает возможность использования и других материалов. После формовки выполняется обрезка, полировка и обмывка полученных элайнеров.

Готовые индивидуальные элайнеры поочередно устанавливает врач в соответствии с планом ортодонтической подготовки к операции, рассчитанным в компьютерной программе.

Качество фиксации элайнеров получается выше, чем при использовании классически изготовленных аптураторов. Однако допускается дополнительная фиксация элайнеров за счет использования геля.

В дальнейшем приведены два примера применения способа ортодонтической подготовки к операции закрытия расщелины при комплексной реабилитации детей с расщелиной неба и губы.

Пример 1. Пациент с врожденным полным срединным несращением твердого и мягкого неба и левосторонним несращением губы и альвеолярного отростка (фиг. 3). На фиг. 4 показана фотография с первым установленным элайнером. На фиг.5 показан пациент после ортодонтической подготовки с использованием способа, предложенном в настоящем изобретении. На фиг. 6 показан пациент после хирургической пластики.

Таким образом ортодонтическая подготовка сегментов альвеолярного отростка несращения позволила челюстно-лицевым хирургам добиться качественного функционально и эстетически результата пластики.

Пример 2. Пациент с двусторонним несращением альвеолярного отростка и губы (фиг.7). В результате интраорального сканирования была получена 3D-модель челюсти ребенка. После компьютерной обработки 3D-модели был выбран план траектории сближения несрощенных сегментов челюсти ребенка и согласован с лечащим врачом.

В результате было изготовлено 5 элайнеров. Сравнение изменений взаиморасположения несрощенных сегментов челюсти ребенка, происходивших на этапах лечения, производилось за счет фотометрии. Отмечался значительный рост сегментов альвеолярного гребня и уменьшение расстояния между ними. На фиг.8 представлено фото пациента после ортодонтической подготовки с использованием способа, предложенном в настоящем изобретении результата после операции, а на фиг.9 представлена фотография пациента после хирургической пластики.

Таким образом, при применении элайнеров в качестве аптураторов за счет интроорального сканирования и 3D моделирования были выявлены такие преимущества, как исключена погрешность чрезмерного давления силиконовой оттискной массой на подвижные сегменты несращения альвеолярного гребня; устранен риск асфиксии грудничка, возможной при прямом методе получения оттиска; результат предоперационной подготовки предсказуем и нагляден; устранена необходимость корректировать аптуратор в лаборатории на каждом этапе за счет печати серии элайнеров заранее, сокращено количество приемов на этапе подготовки.

Все вышесказанное позволило достичь поставленный технический результат, а именно повысить точность изготовления серии последовательных ортодонтических элайнеров для максимально комфортной подготовки ребенка к операции закрытия расщелины неба и губы, что решило поставленную перед изобретение задачу сокращения длительности этапа ортодонтической подготовки к операции закрытия расщелины неба и губы.

Изобретение относится к медицине, а именно к ортодонтии. Проводят 3D-сканирование для получения 3D-моделей альвеолярных гребней и неба новорожденного. Определяют траекторию сближения несрощенных сегментов челюсти и необходимое количество шагов для сближения. Изготавливают обтураторы для каждого шага сближения несрощенных сегментов челюсти. Производят последовательную установку обтураторов для сближения несрощенных сегментов челюсти. При этом 3D-сканирование производят при помощи интраорального сканера и передают результаты сканирования в компьютер. В качестве обтураторов используют индивидуальные элайнеры, изготавливаемые по полученным компьютерным 3D-моделям альвеолярных гребней и неба ребенка. Количество изготовленных индивидуальных элайнеров соответствует количеству шагов сближения, рассчитанных исходя из того, что внутрикапиллярное давление в областях зон воздействия элайнеров не должно превышать 26 г/см², а общее время подготовки к операции не должно превышать 7 месяцев. При этом траектория сближения выбирается с использованием программы для компьютерного моделирования. Способ позволяет повысить точность изготовления серии последовательных ортодонтических элайнеров для максимально комфортной подготовки ребенка к операции закрытия расщелины неба и губы. 2 пр., 9 ил.

Способ ортодонтической подготовки к операции закрытия расщелины неба и губы при комплексной реабилитации детей с врожденными несращениями челюстно-лицевой области, при котором проводят 3D-сканирование для получения 3D-моделей альвеолярных гребней и неба новорожденного, определяют траекторию сближения несрощенных сегментов челюсти и необходимое количество шагов для сближения, производят изготовление обтураторов для каждого шага сближения несрощенных сегментов челюсти и последовательную установку обтураторов для сближения несрощенных сегментов челюсти, отличающийся тем, что 3D-сканирование производят при помощи интраорального сканера и передают результаты сканирования в компьютер, в качестве обтураторов используют индивидуальные элайнеры, изготавливаемые по полученным компьютерным 3D-моделям альвеолярных гребней и неба ребенка, при этом количество изготовленных индивидуальных элайнеров соответствует количеству шагов сближения, рассчитанных исходя из того, что внутрикапиллярное давление в областях зон воздействия элайнеров не должно превышать 26 г/см², а общее время подготовки к операции не должно превышать 7 месяцев, причем форма элайнера индивидуальна, для каждого шага сформирована исходя из рассчитанной 3D-модели в соответствии с выбранной траекторией сближения несрощенных сегментов челюсти ребенка, при этом траектория сближения выбирается с использованием программы для компьютерного моделирования.