[發明專利]下頜三維運動捕捉及可視化系統及方法

有效

• 申請號: 201410009192.2
• 申請日: 2014-01-08
• 公開（公告）號: CN103690173B
• 公開（公告）日: 2017-02-01
• 發明（設計）人: 許躍;朱萍;林韓;張志光
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: A61B5/11
• 分類號: A61B5/11;A61C19/045
• 代理公司: 廣州三環專利代理有限公司44202
• 代理人: 王會龍

1.一種下頜三維運動捕捉及可視化系統，其特征在于，包括：采用三維CT模型設計并打印的下頜運動追蹤裝置、至少兩個紅外攝像頭和用于分析攝像記錄數據的電腦主機；

所述下頜運動追蹤裝置包括：后端固定裝置、中間連接桿和前端三個不共面的標記桿；所述標記桿的一端共同連接在所述中間連接桿上，另一端分別設有一標記物；

所述后端固定裝置根據下牙列牙齒外形特征并采用所述三維CT模型進行設計和打印，通過貼合牙齒外形，以將所述下頜運動追蹤裝置固定在測試者的下頜切牙部位；所述標記物露出口外并隨著下頜一起運動，以反映下頜的運動軌跡；

所述紅外攝像頭用于記錄所述標記物的運動軌跡，并將所述標記物的運動軌跡數據傳送給所述電腦主機；

所述電腦主機用于對所述標記物的運動軌跡數據進行分析處理，將所述標記物的運動軌跡數據與所述三維CT模型建立的標準數據進行配準，還原測試者下頜整體運動情況，標定所述標記物并計算所述標記物的運動軌跡，以判斷下頜運動和上下牙列咬合是否正常。

2.如權利要求1所述的下頜三維運動捕捉及可視化系統，其特征在于，所述中間連接桿與所述后端固定裝置的連接點位于下切牙頸部；所述中間連接桿對應上切牙的部位呈凹形，以對應避讓上切牙的咬合；且所述中間連接桿沿口裂水平延伸出口外，以避免對嘴唇的牽拉。

3.如權利要求1所述的下頜三維運動捕捉及可視化系統，其特征在于，所述后端固定裝置利用所述三維CT模型并根據下牙列外形特征設計，并采用塑料或樹脂進行三維打印制作而成，或者，采用合金材料鑄造而成。

4.如權利要求1所述的下頜三維運動捕捉及可視化系統，其特征在于，所述標記物的表面覆蓋有熒光材料，且所述兩個紅外攝像頭帶有紅外發射裝置；或者，所述標記物為一發光裝置；所述標記物隨著下頜一起運動，以反映下頜運動軌跡。

5.如權利要求1～4任一項所述的下頜三維運動捕捉及可視化系統，其特征在于，所述兩個紅外攝像頭通過可調整高度和角度的支架固定在測試者面部周圍，并從不同位置拍攝所述標記物的運動軌跡；通過所述電腦主機中的運動捕捉軟件和坐標重建算法得到所述標記物的三維運動軌跡數據。

6.一種下頜三維運動捕捉及可視化方法，其特征在于，利用如權利要求1～5任一項所述的下頜三維運動捕捉及可視化系統進行實現，所述方法包括：

A：將所述下頜運動追蹤裝置采用所述三維CT模型打印出來后，將所述的后端固定裝置固定在測試者下頜切牙部位，將所述前端三個不共面的標記桿及其相應的標記物露出口外并隨著下頜一起運動；

B：通過至少兩個紅外攝像頭記錄所述中間標記桿前端的標記物的運動軌跡，將運動軌跡數據傳送給所述電腦主機進行分析處理；

C：將所述標記物的運動軌跡數據與所述三維CT模型建立的標準數據進行配準，還原測試者下頜整體運動情況，標定所述標記物并計算所述標記物的運動軌跡，以判斷下頜運動和上下牙列咬合是否正常。

7.如權利要求6所述的下頜三維運動捕捉及可視化方法，其特征在于，所述標記物表面覆蓋有熒光材料且所述兩個紅外攝像頭帶有紅外發射裝置；或者所述標記物為一發光裝置；所述步驟A之后還包括：

A1：對所述紅外攝像頭各項參數進行校正，調整所述紅外攝像頭對準接收所述標記物所反射的紅外光或所述標記物自身發出的光線，增強所述攝像頭記錄所述下頜運動追蹤裝置的標記物的運動軌跡準確度。

8.如權利要求7所述的下頜三維運動捕捉及可視化方法，其特征在于，所述步驟B具體包括：

當進行頜位及牙合穩定性測試時，從測試者閉口的靜止姿勢位開始記錄，張口至最大位置，然后閉口下頜前伸至上切牙對下切牙回到閉口的靜止姿勢位，所述電腦主機同步顯示所述下頜運動追蹤裝置的標記物的運動軌跡及其位移值；重復該運動至少2次，所述紅外攝像頭將捕捉數據傳給所述電腦主機進行分析處理；

當進行開閉口軌跡的運動速率及平滑度測試時，從測試者牙尖交錯位開始記錄，先自然開閉口1次，繼而大而快地開閉口1次；所述紅外攝像頭將捕捉數據傳給所述電腦主機分析處理，所述電腦主機同步顯示出2次運動的軌跡及速率；

當進行下頜邊緣運動軌跡測試時，測試者依次完成最大開閉口運動，最大前伸運動，最大左、右側方運動，要求每項運動都以閉口的靜止姿勢位為起點及終點，所述紅外攝像頭將捕捉數據傳給所述電腦主機分析處理，所述電腦主機同步記錄顯示下頜邊緣運動軌跡。