[發明專利]一種正畸前后腭皺襞的配準方法及設備

在審

• 申請號: 202110304695.2
• 申請日: 2021-03-22
• 公開（公告）號: CN113034557A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 郭昱成;趙家敏;杜少毅;劉宇穎;侯玉霞;鄒蕊;吉玲玲;韓夢琪
• 申請（專利權）人: 西安交通大學口腔醫院;西安交通大學
• 主分類號: G06T7/33
• 分類號: G06T7/33;G06T7/00;G06T17/00;G06K9/62;A61C7/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陳翠蘭

本發明提供了一種正畸前后腭皺襞的配準方法及設備，獲取患者治療前后口腔上腭的石膏模型，并通過模型掃描器對石膏模型進行掃描和存儲；通過處理器將掃描后的口腔上腭的石膏模型中的腭皺襞及周圍區域摳出并轉換為點云，并通過處理器自動提取腭皺襞；通過處理器采用引入最大化相關熵度量的迭代最近點算法對治療前后腭皺襞點云進行重疊，得到三維空間變換參數，并建立重疊模型的空間直角坐標系；通過三維空間變換參數與含有牙齒的原始模型進行重疊，并計算各個牙齒相應標記點的三維距離以及牙長軸在三維方向上的角度實現腭皺襞正畸矯治的配準，通過引入最大化相關熵度量減少石膏模型制取過程、腭皺襞提取過程的人為誤差，提高了配準的精確度。

技術領域

本發明涉及生物與新醫藥技術領域，具體為一種正畸前后腭皺襞的配準方法及設備。

背景技術

當今口腔正畸學迅速發展，尋求正畸治療的患者日益增多，每年有超過30萬患者接受正畸治療且這一數據仍在增加。正畸矯治技術在不斷地創新和改進，從以往的方絲弓矯治器，到直絲弓矯治器，從傳統四翼托槽到自鎖托槽。近年來，無托槽隱形矯治器發展迅猛，正畸矯治技術實現一次次進步，正畸醫生在治療過程中擁有了更多的選擇，每一種矯治裝置均有其優缺點，矯治效率是矯治器選擇的重點考慮因素。而評價正畸矯治效率的核心是牙齒移動速率，這在矯治方法百花齊放的今天顯得尤為重要。

以往最常用的方法是使用矯治前后頭顱側位片進行重疊來評價牙齒移動，頭顱側位片最早被用來評價顱頜面部生長發育情況、軟硬組織的相關關系以及正畸牙齒移動效果。這種方法是通過重疊正畸治療前后的較穩定的骨組織如上頜的前顱底平面、腭平面等以及下頜的下頜神經管、內側聯合骨皮質影像等來分別對對應頜骨的牙齒進行評價。使用影像學方法進行正畸牙齒移動評價的手段還包括使用錐體束CT(cone beam CT，CBCT)，這種方法不存在由于體位改變或影像重疊造成的各結構放大率的改變，同時也解決了三維方向評價牙齒移動的問題，但由于其花費較高且具有輻射，難以大范圍開展。此外，種植釘也可以用來評價正畸牙齒移動效果。正畸過程中未載力的種植釘可用來評價正畸牙移動但是由于未載力種植釘的脫落率較載力種植釘大并且需要不處于同一平面的至少三顆種植釘，故在評價過程中需要植入多顆未載力種植釘，這在實際臨床工作中是難以實現。

腭皺襞是位于上前牙后部的嵴型粘膜，同指紋一樣具有個體特異性和穩定性。研究表明拔牙、非拔牙及接受上頜擴弓的正畸患者前后腭皺襞形態沒有統計學差異。也有學者基于三維點集配準方法對接受慢速擴弓患者前后腭皺襞區域進行配準后認為其與未接受過正畸治療的正常人點集配準結果無差異并肯定腭皺襞的穩定性。這些研究均表明腭皺襞可作為正畸矯治效果評價的標準。

之前有學者基于腭皺襞通過手動或者計算機輔助配準進行正畸牙齒移動效果評價，在石膏模型上采用手工標點的方法測量目標牙齒到腭皺襞標志點的距離來評價正畸前后目標牙齒的變化，發現與側位片重疊結果無統計學差異。有學者通過最小二乘法對三維掃描的上頜石膏模型腭皺襞區域進行重疊并建立空間坐標系評價牙齒的移動，同樣發現獲得的牙齒移動量與側位片無明顯差異。現有技術通過DBSCAN聚類技術自動提取腭皺襞并通過ICP算法配準腭皺襞。

現有技術中存在的缺點如下：

1、使用正畸前后側位片重疊法評價牙齒移動無法對牙齒三維方向上的移動進行評價，側位片拍攝過程，標志點選取過程和重疊過程均存在技術敏感性；各解剖結構存在重疊；側位片的拍攝有不可避免的電離輻射，無法在矯治過程中多次拍攝，這些限制對側位片的精確性和安全性造成挑戰，但由于目前沒有更加方便快捷的方法，側位片依然是使用廣泛的牙齒移動效果評價方法。

2、通過配準未載力的種植釘對正畸牙齒移動進行評價，需要在不同部位植入多顆種植釘且考慮到未加力的種植釘脫落風險較高且屬于有創操作，患者難以接受，臨床實施較困難。

3、以往使用人工手工描繪法測量目標牙齒到腭皺襞標志點距離改變的方法對目標牙移動效果進行評價主觀性較強，存在人為誤差且難以得到牙齒在三維方向上的移動量。