[發明專利]牙頜運動軌跡記錄裝置及牙頜關系轉移方法

有效

• 申請號: 201210210402.5
• 申請日: 2012-06-25
• 公開（公告）號: CN102715965A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發明（設計）人: 李科;曾東;劉偉
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: A61C19/045
• 分類號: A61C19/045;A61C19/05
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 周永宏

技術領域

本發明屬于臨床醫學口腔正畸領域，具體涉及一種牙頜運動軌跡記錄裝置及牙頜關系轉移方法。

背景技術

隨著口腔醫學及生物信息學的飛速發展，架作為對人體咀嚼器官的結構和功能進行模擬的一種裝置，被廣泛應用于口腔正畸學、修復學、學及正頜外科等頜域的臨床、教學和科研工作中。現有的傳統機械式架逐漸暴露出難以克服的局限性，已遠不能滿足基礎研究和臨床治療的要求，主要體現在以下幾方面：1)架記錄不能長期保存，無法重復使用；2)受模型的限制，運動中觀測的對象是石膏模型；3)受精度的限制，傳統機械架精度往往不高；4)操作復雜，效率低，需要專業技術人員操作；5)傳統機械式架的分析結果無法直接用于現階段在口腔醫學頜域飛速發展的計算機輔助設計/輔助制造系統(CAD/CAM)，不能滿足現代口腔醫學數字化、可視化、精確化、智能化的發展趨勢。

在推進口腔醫學數字化的進程中，有國外學者提出以虛擬架系統來模擬下頜運動，即以計算機軟件取代真實的機械裝置，以數學幾何模型作為醫生研究的對象取代石膏模型，以三維空間中的虛擬運動代替機械架真實的運動。而最為關鍵的功能運動模擬不再是通過簡單的調配幾個控制參數將真實頜運動粗略、近似地轉嫁到機械架上，而是以采集到的真實頜運動軌跡坐標來直接驅動幾何模型，從而實現了真正意義上的下頜運動再現。目前，國內尚無成熟的虛擬架系統，僅限于單獨對頜牙列、下頜運動、咬合接觸點的分析，或下頜運動中髁突與關節窩相對位置的分析，只是一個“數字化”的機械架，具有很多局限性。

在文獻：張長東等，基于Patriot的咬合運動軌跡的測量與顯示，東南大學學報（醫學版），2009,28（6），487-490，提出了一種測量咬合運動軌跡的方法，該運動軌跡曲線是通過若干下頜選定點的位置的坐標，再將各位置點之間利用曲線擬合而得到的運動軌跡，通過這種簡單的幾個點擬合出軌跡曲線存在精度不高的問題。德國ARCUS?digma下頜運動軌跡記錄儀通過聲電傳感器能夠比較準確的得到下頜的運動軌跡，只是一些獨立的下頜咬合軌跡，并不具備代表性，因為實際咬合運動極度復雜性，包括下頜的前后運動、左右滑動及開閉口運動，每次的咬合軌跡都不盡相同，尤其是考察下頜模型上一點在上頜模型曲面上滑動的運動過程中，下頜和下頜的牙尖交錯位發生變化時，其牙頜軌跡差異比較明顯。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術存在的上述問題，提出了一種牙頜運動軌跡記錄裝置，具體包括：無線傳輸單元、處理器單元、脈沖發生單元、超聲換能發送單元、超聲換能接收單元、上頜頭架、信號預處理單元、計時電路單元和主控計算機，其中，

所述超聲換能發送單元和超聲換能接收單元位于下頜夾板上并組成一個超聲換能器，處理器單元通過控制脈沖發生單元以一定頻率發生脈沖用于驅動下頜夾板上的超聲換能發送單元工作并發送超聲波信號；經上頜頭架后反射回的超聲波信號被下頜夾板上的超聲換能接收單元接收并產生電信號；產生的電信號進過信號預處理單元產生計時電路可以識別的信號，計時電路產生的時間差信號被處理器單元接收，所述時間差信號用于計算下頜夾板、上頜頭架之間的距離；與處理器單元連接的無線傳輸單元將距離信息傳輸給主控計算機，主控計算機根據接收到的無線傳輸單元的傳輸的數據重構出運動軌跡進而獲取架參數、轉移頜位關系。

為了解決上述問題，本發明還提出了一種牙頜關系轉移方法。

本發明的技術方案為：一種牙頜關系轉移方法，包括如下步驟：

S1.數字牙頜重現：對頭部骨骼和上下牙頜進行三維掃描，獲取上下牙頜的三維數據和頭部骨骼的三維數據，利用獲取的三維數據重建并融合形成完整的三維牙頜；

S2.獲取人體的多個牙頜運動軌跡，從獲取的多個牙頜運動軌跡中提取最佳的咬合軌跡；

S3.用步驟S2得到最佳的咬合軌跡驅動步驟S1得到的完整的三維牙頜，模擬真實的下頜相對上頜的運動，進而完成牙頜關系的轉移。

進一步的，步驟S2具體采用采用基于距離加權的k-近鄰算法的機器自學習方法提取最佳的咬合軌跡。

更進一步的，基于距離加權的k-近鄰算法的機器自學習方法具體過程如下：

S21.將標準的人體牙頜運動軌跡數據庫作為樣本庫；

S22.提取樣本庫及步驟S2獲取的每個牙頜運動軌跡的運動特征點，從提取的運動特征點中選取若干個點組成一個點集來表征該運動軌跡；

S23.對表征運動軌跡的點集進行歸一化處理，將S2獲取的每個牙頜運動軌跡對應的點集與樣本庫中每個牙頜運動軌跡對應的點集統一到同一坐標系中；