用于生成數(shù)字虛擬頜架的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N用于生成數(shù)字虛擬頜架的方法，包括：a)提供第一組數(shù)據(jù)，該第一組數(shù)據(jù)表明了牙頜與髁突之間的位置關(guān)系；b)提供第二組數(shù)據(jù)，該第二組數(shù)據(jù)表明了當(dāng)受試者的牙頜處于正中關(guān)系位時(shí)上、下頜牙列之間的咬合關(guān)系；以及c)對(duì)所述第一組數(shù)據(jù)和第二組數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，以得到數(shù)字虛擬頜架。
【專利說(shuō)明】用于生成數(shù)字虛擬頜架的方法和系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)總體上涉及口腔臨床醫(yī)學(xué)建模，具體來(lái)說(shuō)，涉及一種用于生成數(shù)字虛擬頜架的方法和系統(tǒng)，其能夠根據(jù)受試者的口腔生理結(jié)構(gòu)方便地生成數(shù)字化的牙頜模型，從而例如在計(jì)算機(jī)上對(duì)牙頜的位置和運(yùn)動(dòng)關(guān)系進(jìn)行模擬。
【背景技術(shù)】
[0002]頜架(也被稱為“牙合架”，Articulator)是對(duì)人體咀嚼器官的結(jié)構(gòu)和功能能夠進(jìn)行模擬的一種模型，被廣泛應(yīng)用于口腔正畸學(xué)、修復(fù)學(xué)、牙合學(xué)及正頜外科醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的臨床、教學(xué)和科研工作中。
[0003]傳統(tǒng)的頜架模型多采用機(jī)械式頜架，其應(yīng)具備以下主要功能:(a)穩(wěn)定、準(zhǔn)確、可靠地轉(zhuǎn)移并重現(xiàn)處于牙頜正中關(guān)系(Centric Relation, CR)位時(shí)的上下頜咬合關(guān)系；(b)重現(xiàn)下頜相對(duì)于上頜的各種非CR關(guān)系；(c)重現(xiàn)、模擬受試者的下頜運(yùn)動(dòng)特征。圖1中示出了一種常見的機(jī)械式頜架。由圖1可見，通過(guò)對(duì)受試者的上、下頜制取石膏模型，反映出上、下頜牙列之間的咬合關(guān)系；通過(guò)機(jī)械支架上的鉸鏈軸再現(xiàn)了人體顳突與頜骨的相對(duì)位置關(guān)系，并通過(guò)圍繞鉸鏈軸的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)模擬咀嚼肌帶動(dòng)下頜運(yùn)動(dòng)的過(guò)程。
[0004]然而，隨著口腔醫(yī)學(xué)及生物信息學(xué)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的機(jī)械式頜架逐漸暴露出難以克服的局限性，已不能滿足基礎(chǔ)研究和臨床治療的要求，主要體現(xiàn)在以下幾方面:①機(jī)械式頜架的記錄不能長(zhǎng)期保存，無(wú)法重復(fù)使用；②僅能對(duì)牙齒的咬合接觸關(guān)系進(jìn)行定性分析，不能從咬合接觸面積、數(shù)目、位置、大小分布、時(shí)相、性質(zhì)等諸多方面進(jìn)行系統(tǒng)的定量研究，尤其是很難對(duì)患者個(gè)體的下頜動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的咬合接觸關(guān)系進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，而這一點(diǎn)對(duì)于口腔正畸或修復(fù)的臨床治療設(shè)計(jì)至關(guān)重要傳統(tǒng)機(jī)械式頜架的分析結(jié)果無(wú)法直接用于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/輔助制造系統(tǒng)(CAD/CAM)，不能滿足現(xiàn)代口腔醫(yī)學(xué)數(shù)字化、可視化、精確化、智能化的發(fā)展趨勢(shì)。因此，近年來(lái)數(shù)字化頜架系統(tǒng)逐漸開始進(jìn)入口腔臨床醫(yī)學(xué)的視野，為口腔醫(yī)學(xué)的各個(gè)專業(yè)，尤其是正畸、修復(fù)的臨床及研究工作提供了數(shù)字化的工具。
[0005]目前已有的數(shù)字化頜架生成系統(tǒng)仍然依賴于常規(guī)機(jī)械式頜架的制作手段。圖2中示出了一種現(xiàn)有的數(shù)字化頜架生成系統(tǒng)的示意圖。由圖2可見，其首先仍然要通過(guò)傳統(tǒng)手段提供帶有石膏底座的機(jī)械式頜架，然后將其轉(zhuǎn)移到與一個(gè)原始頜架等效的簡(jiǎn)化機(jī)械式頜架上，并對(duì)該簡(jiǎn)化機(jī)械式頜架進(jìn)行三維掃描，從而得到數(shù)字化的頜架模型。這一實(shí)現(xiàn)方式雖然最終能夠得到數(shù)字化的牙頜，但實(shí)際的操作流程依然十分繁瑣，而且無(wú)法避免如石膏膨脹、部件磨損等可能帶來(lái)的誤差。
[0006]因此，希望有一種更為簡(jiǎn)單地生成數(shù)字頜架的手段，其能夠不依賴于傳統(tǒng)機(jī)械式頜架的制作，無(wú)需制備實(shí)體石膏模型以及將石膏模型固定在機(jī)械頜架上的繁瑣步驟，從而盡量減少操作誤差，并確保數(shù)字化咬合關(guān)系的高度精確性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]從上述需求出發(fā)，本申請(qǐng)的目的在于提供一種簡(jiǎn)便地生成數(shù)字虛擬頜架的方法和系統(tǒng)。
[0008]根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)方面，提供了一種用于生成數(shù)字虛擬頜架的方法，包括以下步驟:
[0009]a)提供第一組數(shù)據(jù)，該第一組數(shù)據(jù)表明了牙頜與髁突之間的位置關(guān)系；
[0010]b)提供第二組數(shù)據(jù)，該第二組數(shù)據(jù)表明了當(dāng)受試者的牙頜處于正中關(guān)系位時(shí)上、下頜牙列之間的咬合關(guān)系；以及
[0011]c)對(duì)所述第一組數(shù)據(jù)和第二組數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，以得到數(shù)字虛擬頜架。
[0012]根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)可選實(shí)施方式，在步驟a)中，可通過(guò)面弓測(cè)量記錄受試者的上頜骨相對(duì)于髁突的位置關(guān)系，并可通過(guò)臘片咬合取樣對(duì)受試者的上頜牙列咬合位置進(jìn)行記錄。通過(guò)將所述上頜牙列相對(duì)于髁突的位置關(guān)系與所述上頜牙列咬合位置進(jìn)行整合，可以確定上頜牙列與髁突之間的位置關(guān)系。
[0013]在上述可選實(shí)施方式中，還可以將所記錄的受試者的上頜牙列相對(duì)于髁突的位置轉(zhuǎn)移到一物理的等效面弓上，并對(duì)該等效面弓進(jìn)行掃描，以得到該等效面弓的數(shù)字化圖像，并且可以對(duì)咬合取樣后的臘片進(jìn)行掃描，以得到上頜牙列咬合位置的數(shù)字化圖像。
[0014]進(jìn)而，可以對(duì)所述等效面弓的數(shù)字化圖像和所述上頜牙列咬合位置的數(shù)字化圖像進(jìn)行圖像匹配，以得到相對(duì)于髁突定位后的上頜牙列咬合位置數(shù)字化圖像，作為所述第一組數(shù)據(jù)。
[0015]根據(jù)本申請(qǐng)的另一可選實(shí)施方式，在步驟b)中，可通過(guò)臘片咬合取樣記錄當(dāng)受試者的牙頜處于正中關(guān)系(CR)位時(shí)上、下頜牙列的咬合關(guān)系。
[0016]在這個(gè)可選實(shí)施方式中，也可以對(duì)咬合取樣后的臘片進(jìn)行掃描，以得到當(dāng)受試者的牙頜處于CR位時(shí)上頜牙列咬合面和下頜牙列咬合面的數(shù)字化圖像，作為所述第二組數(shù)據(jù)。
[0017]可選的是，這里所述的掃描可以通過(guò)計(jì)算機(jī)X射線斷層(CT)掃描或者激光掃描來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0018]為了得到可進(jìn)行數(shù)字化處理的數(shù)字虛擬頜架，首先可以將所述第一組數(shù)據(jù)中相對(duì)于髁突定位后的上頜牙列咬合位置數(shù)字化圖像與所述第二組數(shù)據(jù)中處于CR位時(shí)上頜牙列咬合面的數(shù)字化圖像進(jìn)行圖像匹配，以得到匹配后的上頜牙列咬合面數(shù)字化圖像。然后，可以將上述步驟中得到的匹配后的上頜牙列咬合面數(shù)字化圖像與所述第二組數(shù)據(jù)中處于CR位時(shí)下頜牙列咬合面的數(shù)字化圖像進(jìn)行匹配，從而完成下頜牙列相對(duì)于上頜牙列的定位。
[0019]進(jìn)而，例如可以通過(guò)數(shù)據(jù)處理使相對(duì)于上頜牙列定位后的下頜牙列與髁突形成虛擬的剛性連接，從而生成虛擬的下頜骨。
[0020]根據(jù)本申請(qǐng)所生成的數(shù)字虛擬頜架可以被用于模擬牙頜的靜止或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
[0021]這種數(shù)字虛擬頜架尤其可適用于設(shè)計(jì)牙齒矯治方案和/或?qū)ρ例X矯治效果進(jìn)行評(píng)估，或者被用于制造物理頜架和/或義齒。
[0022]根據(jù)本申請(qǐng)的另一個(gè)方面，還提供了一種用于生成數(shù)字虛擬頜架的系統(tǒng)，其包括:
[0023]牙頜-髁突定位測(cè) 量裝置，用于確定受試者的牙頜相對(duì)于髁突的位置關(guān)系；
[0024]正中關(guān)系位上下頜咬合記錄裝置，用于確定當(dāng)受試者的牙頜處于CR位時(shí)受試者的上、下頜牙列之間的咬合關(guān)系；以及[0025]數(shù)據(jù)處理裝置，用于對(duì)由所述牙頜-髁突定位測(cè)量裝置確定的上頜牙列相對(duì)于髁突的位置關(guān)系和由所述正中關(guān)系位上下頜咬合記錄裝置記錄的上、下頜牙列之間的咬合關(guān)系進(jìn)行整合，以生成數(shù)字虛擬頜架。
[0026]根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)可選實(shí)施方式，所述牙頜-髁突定位測(cè)量裝置可包括:面弓測(cè)量裝置，其用于對(duì)受試者的面弓進(jìn)行測(cè)量，以記錄受試者的上頜骨相對(duì)于髁突的位置關(guān)系；以及上頜咬合取樣臘片，其用于記錄受試者的上頜牙列咬合位置。其中所述數(shù)據(jù)處理裝置可以將所述上頜骨相對(duì)于髁突的位置關(guān)系與所述上頜牙列咬合位置進(jìn)行整合，以確定上頜牙列與髁突之間的位置關(guān)系。
[0027]可選地，所述面弓測(cè)量裝置可包括頜叉和連接桿，其中所述頜叉用于承載所述上頜咬合取樣臘片。通過(guò)所述頜叉和連接桿可以將上頜骨相對(duì)于髁突的位置關(guān)系轉(zhuǎn)移到一等效面弓上。
[0028]所述系統(tǒng)還可包括掃描裝置，該掃描裝置對(duì)所述等效面弓進(jìn)行掃描，以得到該等效面弓的數(shù)字化圖像，并對(duì)所述上頜咬合取樣臘片進(jìn)行掃描，以得到上頜牙列咬合位置的數(shù)字化圖像。這里的掃描裝置可以是計(jì)算機(jī)X射線斷層(CT)掃描裝置或激光掃描裝置。
[0029]在該可選實(shí)施方式中，所述數(shù)據(jù)處理裝置可以對(duì)所述等效面弓的數(shù)字化圖像和所述上頜牙列咬合位置的數(shù)字化圖像進(jìn)行圖像匹配，以得到相對(duì)于髁突定位后的上頜牙列咬合面的數(shù)字化圖像。
[0030]另外，所述系統(tǒng)中的正中關(guān)系位上下頜咬合記錄裝置可通過(guò)上下頜咬合面取樣臘片來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0031]根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)可選實(shí)施方式，所述掃描裝置對(duì)所述上下頜咬合面取樣臘片進(jìn)行掃描，以得到當(dāng)受試者的牙頜處于CR位時(shí)上頜牙列咬合面和下頜牙列咬合面的數(shù)字化圖像。
[0032]在進(jìn)行數(shù)據(jù)匹配處理時(shí)，所述數(shù)據(jù)處理裝置首先可以將相對(duì)于髁突定位后的上頜牙列咬合位置的數(shù)字化圖像與處于CR位時(shí)上頜牙列咬合面的數(shù)字化圖像進(jìn)行圖像匹配，以得到匹配后的上頜牙列咬合面數(shù)字化圖像。然后，可以將上述步驟中得到的匹配后的上頜牙列咬合面的數(shù)字化圖像與處于CR位時(shí)下頜牙列咬合面的數(shù)字化圖像進(jìn)行圖像匹配，從而完成下頜牙列相對(duì)于上頜牙列的定位。
[0033]進(jìn)而，所述數(shù)據(jù)處理裝置可以使相對(duì)于上頜牙列定位后的下頜牙列與髁突形成虛擬的剛性連接，從而生成虛擬的下頜骨。
[0034]可選的是，所述數(shù)據(jù)處理裝置可具有輸入設(shè)備和顯示設(shè)備，其中所述輸入設(shè)備能夠接收用戶的操作，所述顯示設(shè)備能夠可視化顯示所生成的數(shù)字虛擬頜架，從而模擬牙頜的靜止或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。例如，所述數(shù)據(jù)處理裝置可通過(guò)專用或通用的計(jì)算機(jī)設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)，在其上可裝有相應(yīng)的圖像處理軟件。
[0035]優(yōu)選的是，所述系統(tǒng)可基于所生成的數(shù)字虛擬頜架來(lái)設(shè)計(jì)牙齒矯治方案和/或?qū)ρ例X矯治效果進(jìn)行評(píng)估。例如，根據(jù)本申請(qǐng)的數(shù)字化頜架系統(tǒng)可以與無(wú)托槽隱形矯治技術(shù)結(jié)合起來(lái)，即在隱形矯治方案設(shè)計(jì)中以數(shù)字化方式實(shí)現(xiàn)髁突鉸鏈軸的定位，并模擬下頜各個(gè)方向的功能運(yùn)動(dòng)，從而獲得與患者實(shí)際咬合運(yùn)動(dòng)相協(xié)調(diào)的治療方案，實(shí)現(xiàn)預(yù)期牙移動(dòng)結(jié)果與下頜功能運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)。
[0036] 可選的是，所述系統(tǒng)也可以將有關(guān)數(shù)字虛擬頜架的數(shù)據(jù)傳送至外部的制造設(shè)備，以基于該數(shù)字虛擬頜架來(lái)制造物理頜架和/或義齒。
[0037]根據(jù)本申請(qǐng)的這種方法和系統(tǒng)可基于掃描成像和圖像匹配技術(shù)方便地生成數(shù)字化頜架，而無(wú)需制備傳統(tǒng)的機(jī)械式頜架，并且可以與隱形矯治技術(shù)靈活地結(jié)合，具備良好的應(yīng)用前景。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0038]本申請(qǐng)的上述及其他特征將通過(guò)下面結(jié)合附圖及其詳細(xì)描述作進(jìn)一步說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，這些附圖僅示出了根據(jù)本申請(qǐng)的若干示例性的實(shí)施方式，因此不應(yīng)被視為是對(duì)本申請(qǐng)保護(hù)范圍的限制。除非特別說(shuō)明，附圖不必是成比例的，并且其中類似的標(biāo)號(hào)表示類似的部件。
[0039]圖1示出了一種根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的機(jī)械式頜架；
[0040]圖2示出了一種根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)生成數(shù)字虛擬頜架的方法，其中將傳統(tǒng)的機(jī)械式頜架映射為數(shù)字圖像；
[0041]圖3示出了根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)示例性實(shí)施例生成數(shù)字虛擬頜架的方法流程圖；[0042]圖4A示出了根據(jù)圖3所示實(shí)施例對(duì)受試者進(jìn)行面弓測(cè)量的示意圖；
[0043]圖4B示出了通過(guò)面弓測(cè)量確定牙頜與髁突之間的位置關(guān)系的簡(jiǎn)化示意圖；
[0044]圖5示出了在按照?qǐng)D4A和圖4B進(jìn)行了面弓測(cè)量之后，將牙頜與髁突的位置關(guān)系轉(zhuǎn)移到等效面弓上、并將其映射成數(shù)字化模型的示意圖；
[0045]圖6示出了根據(jù)圖3所示實(shí)施例進(jìn)行CR位臘片咬合取樣，以獲取表示受試者的CR位上、下頜咬合關(guān)系的示意圖；以及
[0046]圖7示出了在圖6所示的CR位臘片咬合取樣之后所得到的臘片的上下兩側(cè)，其反映出了受試者的CR位上、下頜咬合關(guān)系。
【具體實(shí)施方式】
[0047]以下的詳細(xì)描述中引用了構(gòu)成本說(shuō)明書一部分的附圖。說(shuō)明書和附圖所提及的示意性實(shí)施方式僅僅出于是說(shuō)明性的目的，并非意圖限制本申請(qǐng)的保護(hù)范圍。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，也可以采用許多其他的實(shí)施方式，并且可以對(duì)所描述實(shí)施方式做出各種改變，而不背離本申請(qǐng)的主旨和保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)理解的是，在此說(shuō)明并圖示的本申請(qǐng)的各個(gè)方面可以按照很多不同的配置來(lái)布置、替換、組合、分離和設(shè)計(jì)，這些不同配置都包含在本申請(qǐng)中。
[0048]圖3示出了根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)示例性實(shí)施例生成數(shù)字虛擬頜架的方法流程圖。首先，在步驟310利用面弓測(cè)量裝置對(duì)受試者的面弓進(jìn)行測(cè)量(具體如圖4A和圖4B所示)。在步驟320，通過(guò)面弓測(cè)量，可以記錄受試者的上頜骨相對(duì)于髁突的位置關(guān)系，同時(shí)得到記錄有受試者上頜牙列狀態(tài)的取樣臘片。
[0049]接下來(lái)，在步驟330將所確定的上頜骨相對(duì)于髁突的位置關(guān)系轉(zhuǎn)移到一物理的等效面弓上(如圖5所示)。例如，可以將步驟320中已確定了與髁突之間的相對(duì)位置的、帶有咬合取樣臘片的頜叉及其連接桿從面弓測(cè)量架上取下，按照測(cè)得的相對(duì)位置關(guān)系組裝到等效面弓中，并對(duì)該等效面弓進(jìn)行三維掃描(如CT掃描或激光掃描)，從而對(duì)上頜骨相對(duì)于髁突的位置關(guān)系進(jìn)行數(shù)字化，例如得到等效面弓的數(shù)字化模型。[0050]在步驟340，類似地，對(duì)記錄了受試者上頜牙列狀態(tài)的咬合取樣臘片進(jìn)行三維掃描，從而對(duì)上頜牙列狀態(tài)進(jìn)行數(shù)字化，得到上頜牙列咬合位置的數(shù)字化模型。
[0051]在步驟350，通過(guò)數(shù)據(jù)處理裝置、如專用或通用的計(jì)算機(jī)對(duì)上述步驟330和340中所得到的數(shù)字化數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)整合。例如，可以將步驟330中所得到的等效面弓的數(shù)字圖像與步驟340中所得到的上頜牙列咬合位置的數(shù)字圖像進(jìn)行圖像匹配，得到代表上頜牙列相對(duì)于髁突(鉸鏈軸)的空間三維位置關(guān)系的數(shù)字化數(shù)據(jù)，即作為第一組數(shù)據(jù)。
[0052]在步驟360，對(duì)受試者進(jìn)行CR位咬合臘片取樣，以得到反映出當(dāng)受試者的牙頜處于CR位時(shí)上、下頜牙列之間的咬合關(guān)系的咬合臘片?！癈R位”通常是指髁突及關(guān)節(jié)盤位于關(guān)節(jié)窩最中、最上，盤突復(fù)合體正對(duì)關(guān)節(jié)結(jié)節(jié)后斜面時(shí)的位置關(guān)系。當(dāng)頜關(guān)節(jié)處于CR位時(shí)，下頜相對(duì)于上頜處于最穩(wěn)定、最舒適、重復(fù)性最好的生理位置，此時(shí)關(guān)節(jié)盤的位置適中且穩(wěn)定。在CR位時(shí)，下頜骨能夠圍繞髁突(鉸鏈軸)做20-25mm的鉸鏈運(yùn)動(dòng)。該CR位與上下頜牙列的咬合關(guān)系及面部垂直距離無(wú)關(guān)。這里可以由操作人員手工輔助定位CR，從而用臘片記錄下頜牙列相對(duì)于上頜牙列的位置關(guān)系。當(dāng)上、下頜牙列處于最大咬合接觸時(shí)，下頜牙列相對(duì)于上頜牙列的位置被稱為“最大牙尖交錯(cuò)(MI)位”，這個(gè)MI位與髁突的位置無(wú)關(guān)。
[0053]接著，在步驟370中，對(duì)步驟360中所獲得的咬合記錄臘片進(jìn)行三維掃描，從而對(duì)處于CR位時(shí)上、下頜牙列的咬合記錄進(jìn)行數(shù)字化，例如得到處于CR位時(shí)上頜牙列咬合面和下頜牙列咬合面的數(shù)字化圖像，作為第二組數(shù)據(jù)。
[0054]接下來(lái)，在步驟380中，對(duì)代表上頜牙列相對(duì)于髁突的位置關(guān)系的數(shù)字化數(shù)據(jù)(第一組數(shù)據(jù))和代表上下頜咬合關(guān)系的數(shù)字化數(shù)據(jù)(第二組數(shù)據(jù))進(jìn)行數(shù)據(jù)整合，以得到體現(xiàn)整個(gè)牙頜特征的數(shù)字虛擬頜架。例如，可借助圖像處理算法，首先將步驟350中得到的已相對(duì)于髁突定位的上頜牙列的數(shù)字化圖像與步驟370中得到的CR位上頜牙列咬合面的數(shù)字化圖像進(jìn)行匹配(此時(shí)CR位下頜牙列咬合面的數(shù)字化圖像也可以隨之聯(lián)動(dòng))；然后，將步驟370中得到的下頜牙列咬合面的數(shù)字化圖像與上述步驟中已經(jīng)和上頜牙列咬合圖像完成了匹配的CR位下頜牙列咬合面數(shù)字化圖像進(jìn)行匹配，從而完成下頜牙列相對(duì)于上頜牙列的定位。這里的圖像匹配處理同樣可以由數(shù)據(jù)處理裝置、例如專用或通用的計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0055]通過(guò)步驟380的數(shù)據(jù)整合所生成的數(shù)字虛擬頜架例如能夠以可操縱和可顯示的方式對(duì)實(shí)際的牙頜狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)模式進(jìn)行模擬，為此，所述數(shù)據(jù)處理裝置可具有輸入設(shè)備和/或顯示設(shè)備。例如，可以通過(guò)圖像處理使下頜牙列與CR位鉸鏈軸(髁突)形成虛擬的剛性連接，進(jìn)而生成并顯示出虛擬的下頜骨，并使其能夠以CR位的鉸鏈軸為中心作鉸鏈轉(zhuǎn)動(dòng)，從而模擬上下頜牙列在原始狀態(tài)、牙齒移動(dòng)過(guò)程中、以及在預(yù)計(jì)矯治目標(biāo)位時(shí)的咬合碰撞關(guān)系；也可以基于人體顳下頜關(guān)節(jié)解剖平均值，模擬下頜在各個(gè)方向上作功能運(yùn)動(dòng)時(shí)上下頜牙列的咬合碰撞關(guān)系。這種模擬均可以在顯示器上被可視化顯示，操作人員也可以通過(guò)例如鼠標(biāo)、鍵盤等輸入設(shè)備對(duì)虛擬頜架的顯示方式和運(yùn)動(dòng)方式進(jìn)行控制和調(diào)整。
[0056]在目前的隱形矯治方案設(shè)計(jì)過(guò)程中，通常僅僅采用最大牙尖交錯(cuò)(MI)位的靜態(tài)咬合記錄來(lái)定位上下頜牙列的咬合關(guān)系。對(duì)于部分CR-MI不調(diào)的患者來(lái)說(shuō)，這種已有的方法無(wú)法確定患者的正確咬合關(guān)系，因而難以制訂正確的治療計(jì)劃及牙齒移動(dòng)方案；而且，由于缺乏CR位鉸鏈軸的定位，這種方法無(wú)法準(zhǔn)確模擬后牙移動(dòng)后上下頜牙列咬合關(guān)系的實(shí)際改變，從而限制了隱形矯治器在需要后牙移動(dòng)的復(fù)雜病例中的應(yīng)用；另外，這種已有的方法也無(wú)法對(duì)患者預(yù)期矯治結(jié)果進(jìn)行下頜動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的咬合接觸關(guān)系進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，無(wú)法保證預(yù)期治療結(jié)果是否與患者下頜功能運(yùn)動(dòng)相協(xié)調(diào)。
[0057]而根據(jù)本申請(qǐng)所生成的數(shù)字虛擬頜架能夠?qū)⑾骂M運(yùn)動(dòng)的鉸鏈軸(髁突位置)與CR位上下頜咬合關(guān)系這兩方面結(jié)合起來(lái)，從而綜合地對(duì)CR-MI協(xié)調(diào)性進(jìn)行模擬和評(píng)估。例如，在CR-MI協(xié)調(diào)狀態(tài)下，當(dāng)下頜從RC位置開始運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于前牙的引導(dǎo)，后牙不應(yīng)當(dāng)出現(xiàn)咬合干擾，此時(shí)升、降頜肌群處于生理平衡的穩(wěn)定狀態(tài)。因此，本申請(qǐng)可以將數(shù)字虛擬頜架與隱形矯治技術(shù)結(jié)合起來(lái)，從而在設(shè)計(jì)隱形矯治方案時(shí)實(shí)現(xiàn)髁突鉸鏈軸的定位以及模擬下頜各個(gè)方向的功能運(yùn)動(dòng)，以獲得與患者實(shí)際咬合運(yùn)動(dòng)相協(xié)調(diào)的治療方案，實(shí)現(xiàn)預(yù)期牙移動(dòng)結(jié)果與下頜功能運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)。另外，本申請(qǐng)可以根據(jù)動(dòng)態(tài)下頜運(yùn)動(dòng)的模擬結(jié)果調(diào)整預(yù)計(jì)的矯治目標(biāo)位，并以此為依據(jù)設(shè)計(jì)、加工例如無(wú)托槽的隱形牙齒矯治器。
[0058]圖4A示出了根據(jù)圖3所示實(shí)施例對(duì)受試者進(jìn)行面弓測(cè)量的示意圖。由圖4A可見，操作人員可借助面弓測(cè)量裝置來(lái)確定受試者的面弓和牙頜相對(duì)于髁突的空間位置，同時(shí)可對(duì)受試者的上頜牙列咬合面進(jìn)行咬合臘片取樣。如圖4A所示，該面弓測(cè)量裝置整體上用附圖標(biāo)記401來(lái)表示，其帶有連 接桿402和頜叉403，在頜叉403上設(shè)置有用于對(duì)受試者的上頜牙列進(jìn)行咬合取樣的臘片404。該面弓測(cè)量裝置401還可具有相對(duì)于受試者的面弓進(jìn)行水平定位的部件和由操作人員手持的部件，從而通過(guò)醫(yī)師的手動(dòng)操作來(lái)確定受試者的上頜骨相對(duì)于髁突的位置關(guān)系。
[0059]圖4B示出了通過(guò)面弓測(cè)量確定牙頜與髁突之間的位置關(guān)系的簡(jiǎn)化示意圖。由圖4B可見，通過(guò)包含連接桿402和頜叉403的面弓測(cè)量裝置401確定了髁突位置以及牙頜位置，并通過(guò)咬合取樣臘片對(duì)受試者的牙列咬合面進(jìn)行取樣記錄，從而將牙頜與髁突之間的位置關(guān)系固定下來(lái)。
[0060]圖5示出了生成等效面弓的數(shù)字化圖像的一個(gè)示例性流程圖。在圖5的A圖中，示出了完成面弓測(cè)量后的面弓測(cè)量裝置501，其包括連接桿502和頜叉503，以及設(shè)置在頜叉503上的上頜牙列咬合取樣臘片504。該面弓測(cè)量裝置501表明了受試者的髁突位置及牙頜位置。在圖5的B圖中示出了將上述面弓測(cè)量裝置501裝配成一等效面弓的過(guò)程，其中如圓圈所示，連接桿502和頜叉503被安裝到該等效面弓中，連接桿502和頜叉503相對(duì)于髁突位置(水平鉸鏈軸)的角度和距離反映了受試者的上頜骨相對(duì)于髁突的生理位置關(guān)系。在圖5的C圖中示出了對(duì)等效面弓進(jìn)行掃描、以形成等效面弓的數(shù)字化圖像的過(guò)程，其中通過(guò)掃描裝置(圖中未示出)對(duì)等效面弓進(jìn)行三維掃描，生成了可數(shù)字化處理的圖像數(shù)據(jù)，并可將其顯示在示意性示出的數(shù)據(jù)處理裝置(例如計(jì)算機(jī))上。與圖2所示的現(xiàn)有技術(shù)相比，該實(shí)施例所述的方法不是直接對(duì)已經(jīng)完成的物理頜架進(jìn)行數(shù)字化映射，而是首先對(duì)完成了牙頜相對(duì)于髁突定位的等效面弓進(jìn)行初步映射。
[0061]圖6示出了由操作人員對(duì)受試者處于CR位時(shí)的上、下頜咬合位置進(jìn)行臘片咬合取樣的示意圖。圖7分別示出了 CR位的上頜牙列咬合面和下頜牙列咬合面的記錄臘片，圖7中的A圖示出了取樣得到的上頜牙列咬合面模型，B圖示出了取樣得到的下頜牙列咬合面模型。通過(guò)對(duì)由此取樣獲得的記錄臘片進(jìn)行掃描，可以分別生成CR位上牙列咬合面和下頜牙列咬合面的數(shù)字圖像。將其與圖5中的等效牙弓的數(shù)字化圖像進(jìn)行圖像匹配，則可以得到牙頜相對(duì)于髁突定位后的咬合關(guān)系。例如，可以先將處于CR位時(shí)的上頜牙列咬合面數(shù)字圖像與數(shù)字化映射后的等效面弓的數(shù)字化圖像進(jìn)行圖像匹配，以實(shí)現(xiàn)CR位時(shí)上頜牙列相對(duì)于髁突的定位，再將處于CR位時(shí)的下頜牙列咬合面數(shù)字圖像與之作進(jìn)一步的圖像匹配，以實(shí)現(xiàn)下頜牙列相對(duì)于上頜牙列的定位。通過(guò)由此得到的位置數(shù)據(jù)，可以進(jìn)一步生成虛擬的下頜骨(例如在下頜牙列與髁突之間構(gòu)件虛擬的剛性連接)，從而得到完整的數(shù)字虛擬頜架，其能夠反映CR位咬合相對(duì)于髁突的位置關(guān)系。
[0062]盡管在此公開了本發(fā)明的各個(gè)方面和實(shí)施例，但其他方面和實(shí)施例對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言也是顯而易見的。在此公開的各個(gè)方面和實(shí)施例僅用于說(shuō)明目的，而非限制目的。本發(fā)明的保護(hù)范圍和主旨僅通過(guò)后附的權(quán)利要求書來(lái)確定。
[0063]同樣，各個(gè)圖表可以示出所公開的方法和系統(tǒng)的示例性架構(gòu)或其他配置，其有助于理解可包含在所公開的方法和系統(tǒng)中的特征和功能。要求保護(hù)的發(fā)明并不限于所示的示例性架構(gòu)或配置，而所希望的特征可以用各種替代架構(gòu)和配置來(lái)實(shí)現(xiàn)。除此之外，對(duì)于流程圖、功能性描述和方法權(quán)利要求，這里所給出的方框順序不應(yīng)限于以同樣的順序?qū)嵤┮詧?zhí)行所述功能的各種實(shí)施例，除非在上下文中明確指出。
[0064] 除非另外明確指出，本文中所使用的術(shù)語(yǔ)和短語(yǔ)及其變體均應(yīng)解釋為開放式的，而不是限制性的。在一些實(shí)例中，諸如“一個(gè)或多個(gè)”、“至少”、“但不限于”這樣的擴(kuò)展性詞匯和短語(yǔ)或者其他類似用語(yǔ)的出現(xiàn)不應(yīng)理解為在可能沒(méi)有這種擴(kuò)展性用語(yǔ)的示例中意圖或者需要表示縮窄的情況。
【權(quán)利要求】
1.一種用于生成數(shù)字虛擬頜架的方法，包括以下步驟: a)提供第一組數(shù)據(jù)，該第一組數(shù)據(jù)表明了牙頜與髁突之間的位置關(guān)系； b)提供第二組數(shù)據(jù)，該第二組數(shù)據(jù)表明了當(dāng)牙頜處于正中關(guān)系位時(shí)上、下頜牙列之間的嘆合關(guān)系；以及 c)對(duì)所述第一組數(shù)據(jù)和第二組數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，以得到數(shù)字虛擬頜架。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟a)中，通過(guò)面弓測(cè)量記錄受試者的上頜骨相對(duì)于髁突的位置關(guān)系，并通過(guò)臘片咬合取樣對(duì)受試者的上頜牙列咬合位置進(jìn)行記錄；通過(guò)將所述上頜骨相對(duì)于髁突的位置關(guān)系與所述上頜牙列咬合位置進(jìn)行整合，確定上頜牙列與髁突之間的位置關(guān)系。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟a)還包括:將所記錄的受試者的上頜骨相對(duì)于髁突的位置轉(zhuǎn)移到一物理的等效面弓上，并對(duì)該等效面弓進(jìn)行掃描，以得到該等效面弓的數(shù)字化圖像；并且對(duì)咬合取樣后的臘片進(jìn)行掃描，以得到上頜牙列咬合面的數(shù)字化圖像。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，對(duì)所述等效面弓的數(shù)字化圖像和所述上頜牙列咬合面的數(shù)字化圖像進(jìn)行圖像匹配，以得到相對(duì)于髁突定位后的上頜牙列咬合面數(shù)字化圖像，作為所述第一組數(shù)據(jù)。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟b)中，通過(guò)臘片咬合取樣記錄當(dāng)受試者的牙頜處于正中關(guān)系位 時(shí)上、下頜牙列之間的咬合關(guān)系。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述步驟b)還包括:對(duì)咬合取樣后的臘片進(jìn)行掃描，以得到當(dāng)受試者的牙頜處于正中關(guān)系位時(shí)上頜牙列咬合面和下頜牙列咬合面的數(shù)字化圖像，作為所述第二組數(shù)據(jù)。
7.如權(quán)利要求3或6所述的方法，其特征在于，所述掃描是計(jì)算機(jī)X射線斷層掃描或者激光掃描。
8.如權(quán)利要求3或6所述的方法，其特征在于，所述步驟c)包括: i)將所述第一組數(shù)據(jù)中相對(duì)于髁突定位后的上頜牙列咬合面的數(shù)字化圖像與所述第二組數(shù)據(jù)中處于正中關(guān)系位時(shí)上頜牙列咬合面的數(shù)字化圖像進(jìn)行圖像匹配，以得到匹配后的上頜牙列咬合面數(shù)字化圖像；以及 ?)將上述步驟i)中得到的匹配后的上頜牙列咬合面數(shù)字化圖像與所述第二組數(shù)據(jù)中處于正中關(guān)系位時(shí)下頜牙列咬合面的數(shù)字化圖像進(jìn)行圖像匹配，從而完成下頜牙列相對(duì)于上頜牙列的定位。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，通過(guò)數(shù)據(jù)處理使相對(duì)于上頜牙列定位后的下頜牙列與髁突形成虛擬的剛性連接，從而生成虛擬的下頜骨。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述數(shù)字虛擬頜架被用于模擬牙頜的靜止或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
11.如權(quán)利要求1或10所述的方法，其特征在于，所述數(shù)字虛擬頜架被用于設(shè)計(jì)牙齒矯治方案和/或?qū)ρ例X矯治效果進(jìn)行評(píng)估。
12.如權(quán)利要求1或10所述的方法，其特征在于，所述數(shù)字虛擬頜架被用于制造物理頜架和/或義齒。
13.一種用于生成數(shù)字虛擬頜架的系統(tǒng)，其包括:牙頜-髁突定位測(cè)量裝置，用于確定受試者的牙頜相對(duì)于髁突的位置關(guān)系； 正中關(guān)系位上下頜咬合記錄裝置，用于確定當(dāng)受試者的牙頜處于正中關(guān)系位時(shí)受試者的上、下頜牙列之間的咬合關(guān)系；以及 數(shù)據(jù)處理裝置，用于對(duì)由所述牙頜-髁突定位測(cè)量裝置確定的牙頜相對(duì)于髁突的位置關(guān)系和由所述正中關(guān)系位上下頜咬合記錄裝置記錄的上、下頜牙列之間的咬合關(guān)系進(jìn)行整合，以生成數(shù)字虛擬頜架。
14.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述牙頜-髁突定位測(cè)量裝置包括: 面弓測(cè)量裝置，用于對(duì)受試者的面弓進(jìn)行測(cè)量，以記錄受試者的上頜骨相對(duì)于髁突的位置關(guān)系；以及 上頜咬合取樣臘片，用于記錄受試者的上頜牙列咬合位置； 其中所述數(shù)據(jù)處理裝置將所述上頜骨相對(duì)于髁突的位置關(guān)系與所述上頜牙列咬合位置進(jìn)行整合，以確定上頜牙列與髁突之間的位置關(guān)系。
15.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述面弓測(cè)量裝置包括頜叉和連接桿，所述頜叉用于承載所述上頜咬合取樣臘片，其中通過(guò)所述頜叉和連接桿將上頜骨相對(duì)于髁突的位置關(guān)系轉(zhuǎn)移到一等效面弓上。
16.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括掃描裝置，該掃描裝置用于對(duì)所述等效面弓進(jìn)行掃描，以得到該等效面弓的數(shù)字化圖像，并對(duì)所述上頜咬合取樣臘片進(jìn)行掃描，以得到上頜牙列咬合位置的數(shù)字化圖像。
17.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理裝置對(duì)所述等效面弓的數(shù)字化圖像和所述上頜牙列咬合位置的數(shù)字化圖像進(jìn)行圖像匹配，以得到相對(duì)于髁突定位后的上頜牙列咬合面數(shù)字化圖像。
18.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述正中關(guān)系位上下頜咬合記錄裝置是上下頜咬合取樣臘片。
19.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述掃描裝置對(duì)所述上下頜咬合取樣臘片進(jìn)行掃描，以得到當(dāng)受試者的牙頜處于正中關(guān)系位時(shí)上頜牙列咬合面和下頜牙列咬合面的數(shù)字化圖像。
20.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理裝置執(zhí)行以下操作: i)將所述相對(duì)于髁突定位后的上頜牙列咬合面數(shù)字化圖像與處于正中關(guān)系位時(shí)上頜牙列咬合面的數(shù)字化圖像進(jìn)行圖像匹配，以得到匹配后的上頜牙列咬合面數(shù)字化圖像；以及 ?)將上述步驟i)中得到的匹配后的上頜牙列咬合面數(shù)字化圖像與處于正中關(guān)系位時(shí)下頜牙列咬合面的數(shù)字化圖像進(jìn)行圖像匹配，從而完成下頜牙列相對(duì)于上頜牙列的定位。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理裝置使相對(duì)于上頜牙列定位后的下頜牙列與髁突形成虛擬的剛性連接，從而生成虛擬的下頜骨。
22.如權(quán)利要求16至21中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述掃描裝置是計(jì)算機(jī)X射線斷層掃描裝置或者激光掃描裝置。
23.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理裝置具有輸入設(shè)備和顯示設(shè)備，其中所述輸入設(shè)備能夠接收用戶的操作，所述顯示設(shè)備能夠可視化顯示所生成的數(shù)字虛擬頜架，從而模擬牙頜的靜止或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
24.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)能夠基于數(shù)字虛擬頜架來(lái)設(shè)計(jì)牙齒矯治方案和/或?qū)ρ例X矯治效果進(jìn)行評(píng)估。
25.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)能夠?qū)⒂嘘P(guān)數(shù)字虛擬頜架的數(shù)據(jù)傳送至外部的制造設(shè)備，以基于該數(shù)字虛擬頜架來(lái)制造物理頜架和/或義齒。
【文檔編號(hào)】A61C19/04GK103908352SQ201310004722
【公開日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2013年1月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月7日
【發(fā)明者】陳嵩 申請(qǐng)人:無(wú)錫時(shí)代天使醫(yī)療器械科技有限公司