[實用新型]下頜三維運動捕捉及可視化系統與下頜運動追蹤裝置

有效

• 申請號: 201420011840.3
• 申請日: 2014-01-08
• 公開（公告）號: CN203914924U
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: 許躍
• 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

技術領域

本實用新型涉及醫療檢測技術，尤其涉及一種下頜三維運動捕捉及可視化系統。

背景技術

人體下頜運動是由牙、咀嚼肌和顳下頜關節共同參與的一種復雜的三維運動，其運動模式與口頜系統的健康狀況密切相關，可以通過下頜運動的特征分析并認識咀嚼、吞咽及語言等功能，對顳下頜關節病變作分析診斷及療效判斷。各種運動中的下頜切牙軌跡、磨牙軌跡、雙側髁突軌跡及各咀嚼肌的肌電等病理生理學因素是制定咬合病康復方案的基礎，也是捕捉運動標記點設計、肌電采集部位各種設計參數的重要依據。

下頜運動狀態的測量，是咬合病診斷和治療的基礎，也是評估下頜面部各種運動功能的重要手段。根據下頜運動的表現形式可以揭示口頜系統的生理、病理狀態，而對治療前后的對比分析更能突出治療效果。下頜運動軌跡的記錄手段最初是通過尸體解剖探索下頜運動規律，自1773年起，學者們分別發表了利用合架研究取得切牙運動軌跡和髁道的文章。然而尸解與在合架上下頜運動的研究脫離了活的機體，它不能代替機體在神經肌肉支配下下頜運動的真實情況。上世紀初，隨著X線在口腔醫學的應用，人們對髁狀突的形態與位置、髁狀突與關節凹的位置關系在活體上做了X線的觀察。但是X線影像的重疊與投照角度，不能定量的分析髁狀突上某些特定點的移動情況。1921年，B.McCollum研制了一種機械式的下頜運動描記儀，通過夾板、面弓和描記筆板記錄下頜的運動，經多次改良后成為目前臨床科研的主要研究手段，但仍然過于繁瑣和復雜，不利于推廣。20世紀80年代，美國Grbh公司研制成功的髁突運動軌跡描記儀，將經典的髁突運動軌跡描記與計算機相結合，但依然有其局限性，這是因為髁突外側覆蓋著一層軟組織，無法直接地觀測其運動。德國KaVo公司研發了ARCUS digma下頜運動軌跡記錄儀，該設備集成了超聲波傳感器技術和計算機技術，能夠測量和顯示上下頜咬合運動軌跡。但這些裝置結構復雜，價格高昂，而且操作不方便，在設備維護、材料消耗等環節上投入成本過高。

而我國現有的技術方案“下頜運動軌跡記錄系統”僅采用一個標記物對下頜運動進行跟蹤，因此其記錄的運動信息僅能代表下頜即整個下巴的運動狀態，而未能真正測試到下頜內部即下頜骨的三維運動信息。

發明內容

本實用新型所要解決的技術問題是，提供一種下頜三維運動捕捉及可視化系統，采用光學追蹤技術，結合三維CT建模技術，可視化還原下頜內部結構的運動情況，成本低，操作方便，測試準確度和還原度高。

為解決以上技術問題，一方面，本實用新型提供一種下頜三維運動捕捉及可視化系統，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對攝像記錄數據進行分析處理的電腦主機；

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；三個所述標記物不共線；

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；

所述至少兩個紅外攝像頭分別與所述電腦主機連接，在不同的角度對所述標記物進行拍攝，并將所述標記物的運動軌跡數據傳送給所述電腦主機。

進一步地，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，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。

再進一步地，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。

優選地，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。

在一種可實現方式中，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。

在另一種可實現方式中，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，并采用合金材料鑄造而成。

進一步地，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；所述標記物可通過所述熒光材料反射出所述紅外發射裝置發出的紅外線，以反映下頜運動軌跡?；蛘?，所述標記物為一發光裝置；所述兩個紅外攝像頭可根據所述標記物所發出的光線捕捉到所述標記物的運動軌跡。

另一方面，本實用新型還提供了一種下頜運動追蹤裝置，包括采用三維CT模型設計并打印的后端固定裝置、中間連接桿和前端三個不共面的標記桿；