设计牙科修复体时用于模拟咬合的动态虚拟咬合器的使用方法及其数据载体技术

在本发明专利技术中，提供了一种使用动态虚拟咬合器来模拟在下颌骨或其碎片的初始位置变化期间的咬合，和用于模拟牙齿相对于彼此的位置以及已描述的假牙的位置和形状的方法。所述方法用计算机执行。所述方法包括以下步骤：提供虚拟咬合器，所述虚拟咬合器包括上颌骨和牙弓的虚拟三维模型以及下颌骨和牙弓的虚拟三维模型，分别类似于患者的上颌骨和上牙以及下颌骨和下牙；提供了用模拟动态咬合虚拟上颌骨和虚拟下颌骨相对于彼此的模拟运动，在此期间，虚拟上颌骨和虚拟下颌骨的牙齿之间可能会发生穿透和非穿透姓接触。提供所述虚拟咬合器还包括提供颞下颌关节的虚拟三维模型，类似于下颌骨头、下颌窝以及颞骨的关节结节，并在临床或虚拟设置初始和最终位置之前进行颌骨相对彼此的模拟运动。此外，下颌骨头的虚拟表面和关节结节的虚拟表面以及患者的颞骨下颌窝的虚拟表面脱离。而且，带有存储的代码的所述非易失性机器可读介质，所述存储的代码包含指令，这些指令在被执行时允许执行所提出的方法。本发明专利技术组提供了一种虚拟咬合器以模拟尽可能接近在患者的口腔中发生的实际过程成为一种可能。

The application method and data carrier of dynamic virtual occluder for simulating occlusion in the design of dental prosthesis

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】设计牙科修复体时用于模拟咬合的动态虚拟咬合器的使用方法及其数据载体
本专利技术涉及医疗装置，尤其涉及用于动态虚拟关节的装置。
技术介绍
咬合器作为一种机械装置，代表了一种简化的咀嚼装置模型，在该支架上固定了牙齿模型，并通过关节区域内的导向器和门齿台的倾斜面来设定其运动。所述导向器和面部的倾斜度是根据解剖平均值或通过轴图描记仪记录的个体的数值进行设置的。牙科实验室技术人员通过模拟从中心(习惯性)咬合位置的侧面和前后运动，研究了未来齿列结构的人工义齿和人体真齿的接触的可用性和顺序。现有技术公开了在自动设计人工义齿和在为患者牙齿设计正畸治疗方案时，使用动态虚拟咬合器进行咬合模拟建模的方法，所述方法通过计算机来实现(RU2567604，10.11)，该方法包括：提供虚拟咬合器，所述虚拟咬合器包括上颌骨的虚拟3D模型和下颌骨的虚拟3D模型，分别复制患者的上颌骨和下颌骨；当所述虚拟上颌骨和虚拟下颌骨的牙齿之间发生接触时，提供虚拟上颌骨和虚拟下颌骨相对于彼此的运动，以对动态咬合进行仿真建模，该方法包括在上述提到的接触的情况下防止虚拟上颌骨的虚拟表面和虚拟下颌骨的虚拟表面之间发生交叉。因此，虚拟牙齿作为不可穿透的物理对象。已知方法的缺陷特征如下：-现有的模拟咬合器实际上是一种机械咬合器的数字副本，其支架运动在一定程度上与下颌骨的实际运动有所不同。产生这种差异的原因是，运动模拟是基于下颌轴的运动和物体围绕该轴的旋转。前提是咬合器中的下颌轴位于咬合器的支架的结合区域，但是，对于牙面系统，下颌轴没有精确固定的位置；下颌骨旋转轴会改变其在空间中的位置，并且可能会超出颞下颌关节。在已知的咬合器中，咬合关节之间的距离是精确固定的，并且与解剖平均值相对应，而下颌骨实际运动的本质是由下颌头之间的距离决定的，而每个患者的该距离是独特的；-虚拟咬合器的已知例子没有考虑下颌骨关节头的运动及其与颞下颌关节其他元件之间关系，不可能设置下颌头和下颌窝之间的可控的间隙，而该间歇在下颌的实际运动中会发生；-虚拟咬合器的已知例子提供了受牙齿相互接触的上颌骨和下颌骨的相对运动的模拟，并且不可能设置相对牙齿之间的可控间隙。这意味着在例如需要打开咬合的情况下，在对牙齿的形状或位置建模时，有必要进行迭代矫正。-虚拟咬合器的已知例子无法为不同牙科治疗提供互为因果的方案。依次进行不同牙科治疗的方案设计：每个新治疗阶段的方案设计均基于前一阶段所达到的条件。这种传统方法导致组合牙科治疗的总时间过长。
技术实现思路
技术成果是获得虚拟咬合器的最大近似程度，模拟在患者口中发生的实际过程，这是由于以下原因而实现的：-虚拟咬合器能够复制和模拟在患者口腔中发生的实际过程，因为设置了下颌头之间的个体距离，这不同于虚拟咬合器(作为已知现有技术中的机械系统的副本)中严格设置的关节和关节之间的距离；-虚拟咬合器使运动能够复制并模拟在患者口中发生的实际过程，因为运动模拟并非基于下颌轴的初步确定及该下颌轴的随后运动和下颌虚拟对象围绕下颌轴的旋转，在已知的现有技术正是如此；与此相反，虚拟下颌的运动一方面取决于虚拟牙弓之间的至少一种接触，另一方面取决于患者的虚拟下颌头的设定位置以及可控的与虚拟关节与虚拟颞骨表面进行分离(关节结节和下颌窝)。因此，颌骨在生理上的相对运动更为真实。-虚拟咬合器使得能够复制和模拟在患者口腔中发生的实际过程，因为虚拟下颌的运动是这样确定的：一方面，至少在虚拟模型相互穿透或没有穿透的情况下，由虚拟牙弓之间的至少一种接触，在已知的现有技术中正是如此；另一方面，虚拟下颌的运动可以通过功能性的咬合的末端位置(凸起、侧凸位移等)来确定，其中可由操作人员预先提前虚拟设置，并且在牙弓(缺少接触的那一部分)之间的间隔可被预先设置。因此，牙齿形状或位置的虚拟矫正，不是通过大量重复来反复调整来进行的(在已知的现有技术正是如此)；在本专利技术中是在考虑了虚拟下颌的设定运动而直接进行的。-本专利技术的虚拟咬合器并非物理机械系统的虚拟模型，而是患者实际咀嚼结构的虚拟模型。此外，本专利技术的方法能够减少配准和虚拟模拟下颌关节的时间消耗，这是由于不需要使用特有装置来配准下颌运动，也由于减少了运动配准时的不适感以及会减少在已知的现有技术中由于需要将附加装置附接到牙齿而导致的额外误差。本专利技术人开发的一组专利技术的概述如下。在改变下颌的初始位置、其碎齿、牙齿之间的相对位置、人工义齿的位置以及形状时，通过计算机实现使用动态虚拟咬合器进行咬合建模的方法，所述方法包括以下步骤：提供一虚体咬合器，所述虚拟咬合器包括上颌和上牙弓的虚拟3D模型以及下颌和下牙弓的虚拟3D模型；分别复制患者的上颌和上颌齿以及下颌和下颌齿；提供所述虚拟上颌和虚拟下颌相对于彼此的模拟运动，用于动态咬合的仿真建模，在所述建模中在上颌和下颌的牙齿之间存在穿透接触和非穿透接触。前提是，提供的所述虚拟咬合器包括颞下颌关节的虚拟3D模型，复制所述下颌头、下颌骨以及颞骨的关节结节，并且先对初始和末端位置进行临床或虚拟设置，然后对颌骨之间进行模拟运动。此外，患者的颞骨的下颌头的虚拟表面与关节结节和下颚窝的虚拟表面是分开的。在该方法的特定实施例中：-虚拟咬合器还包括3D和2D脸部图像以及侧面和正面远距X线片的2D图像的虚拟模型；-牙齿、下颌骨、牙根、软组织的虚拟模型被绘制成真实物体的颜色；-在直接或间接扫描的基础上获得牙齿、下颌、颞下颌关节元件的虚拟模型；-扫描包括光学扫描、超声扫描，X射线断层成像或磁共振成像中的至少一个图像；-间接扫描包括使用牙弓印模；-通过口腔内扫描，根据牙弓的不同末端位置的配准，提供虚拟下颌的模拟运动；和/或在指定的不同末端位置获得咬合套准器(biteregisters)、随后进行扫描并依次比较下牙弓、下颌、下颌头的虚拟对象；-基于虚拟下颌骨的运动配准，提供其模拟运动；-通过电磁波或超声波来配准下颌骨、下牙弓或其碎牙、一个或多个固定在下颌骨或下牙上的参考点；-基于关节和切齿引导、侧向位移/横向位移(lateraldisplacement)的解剖学平均参数，提供所述虚拟下颌骨的模拟运动；-提供虚拟下颌骨从中心位置开始的模拟运动；-中心关系的虚拟位置在临床上是通过直接或间接配准来设置；-直接配准包括口腔内扫描，而间接配准包括获取咬合套准器，对其进行扫描以及随后将虚拟套准器与上颌齿进行比较，然后与下颌虚拟对象进行比较，其中相对于下颌牙弓以及虚拟套准器上的下颌齿印模进行比较；-中心关系的虚拟位置是基于关节腔的解剖平均宽度，由操作员手动设置或自动设置，这是通过对下颌头的虚拟模型和相关的下颌虚拟对象的位置进行虚拟矫正，以及通过对任意其他已选定的虚拟相对牙齿的切牙间高度或垂直关系进行虚拟校对；-中心关系的虚拟位置是基于咀嚼肌附着点之间的距离矫正，通过对所述下颌位置进行虚拟矫正，由操作员手动设置或自动设置。-中心关系的虚拟位置是基于下颌骨位置的直接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种对下颌骨或其碎齿的初始位置、彼此相对的牙齿位置、人工义齿的位置和形状进行改变时使用用于咬合建模的动态虚拟咬合器的方法，其特征在于，所述方法使用计算机实现，包括以下步骤：/n提供一种虚拟咬合器，所述虚拟咬合器包括上颌和上牙弓的虚拟三维模型以及下颌和下牙弓的虚拟三维模型，分别复制患者的所述上颌和上颌齿、所述下颌和下颌齿；/n提供虚拟上颌和虚拟下颌相对于彼此的模拟运动，用于动态咬合的仿真建模，其中在所述建模中在上颌和下颌的牙齿之间存在穿透接触和非穿透接触；/n其中，/n提供的所述虚拟咬合器包括颞下颌关节的虚拟3D模型，复制所述下颌头、下颌骨以及颞骨的关节结节，并且先对初始和末端位置进行临床或虚拟设置，然后对颌骨之间进行模拟运动。此外，患者的颞骨的下颌头的虚拟表面与关节结节和下颚窝的虚拟表面是分开的。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170920 RU 20171327931.一种对下颌骨或其碎齿的初始位置、彼此相对的牙齿位置、人工义齿的位置和形状进行改变时使用用于咬合建模的动态虚拟咬合器的方法，其特征在于，所述方法使用计算机实现，包括以下步骤：
提供一种虚拟咬合器，所述虚拟咬合器包括上颌和上牙弓的虚拟三维模型以及下颌和下牙弓的虚拟三维模型，分别复制患者的所述上颌和上颌齿、所述下颌和下颌齿；
提供虚拟上颌和虚拟下颌相对于彼此的模拟运动，用于动态咬合的仿真建模，其中在所述建模中在上颌和下颌的牙齿之间存在穿透接触和非穿透接触；
其中，
提供的所述虚拟咬合器包括颞下颌关节的虚拟3D模型，复制所述下颌头、下颌骨以及颞骨的关节结节，并且先对初始和末端位置进行临床或虚拟设置，然后对颌骨之间进行模拟运动。此外，患者的颞骨的下颌头的虚拟表面与关节结节和下颚窝的虚拟表面是分开的。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述虚拟咬合器还包括面部的3D和2D图像以及侧面和正面远摄图的2D图像的虚拟模型。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将牙齿、所述下颌骨、牙根、软组织的虚拟模型被绘制成真实物体的颜色。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在直接或间接扫描的基础上获得牙齿、下颌、颞下颌关节元件的虚拟模型。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述扫描包括光学扫描、超声扫描、X射线断层成像或磁共振成像中的至少一个图像。


6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，间接扫描包括使用牙弓印模。


7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括：通过口腔内扫描根据牙弓的不同末端位置的配准来提供所述虚拟下颌的模拟运动；和/或在指定的不同末端位置获得咬合套准器、随后进行扫描并依次比较下牙弓、下颌、下颌头的虚拟对象。


8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括基于虚拟下颌骨的运动配准，提供虚拟下颌骨的模拟运动。


9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，通过电磁波或超声波来配准下颌骨、下牙弓或其碎齿、一个或多个固定在下颌骨或下牙上的参考点。


10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括基于关节和切齿引导、侧向位移/横向位移的解剖学平均参数，提供所述虚拟下颌骨的模拟运动。


11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括提提供所述虚拟下颌骨从中心位置开始的模拟运动。


12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，中心关系的虚拟位置在临床上是通过直接或间接配准来设置。


13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，直接配准包括口腔内扫描，而间接配准包括获取咬合套准器，对其进行扫描以及随后将虚拟套准器与上颌齿进行比较，然后与下颌虚拟对象进行比较，其中相对于下颌牙弓以及虚拟套准器上的下颌齿印模进行比较。


14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述中心关系的虚拟位置是基于关节腔的解剖平均宽度，由操作员手动设置或自动设置，这是通过对下颌头的虚拟模型和相关的下颌虚拟对象的位置进行虚拟矫正，以及通过对任意其他已选定的虚拟相对牙齿的切牙间高度或垂直关系进行虚拟矫对。


15.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述中心关系位置由操作者基于下颌位置的虚拟矫正，基于咀嚼肌附着点之间的距离的矫正而手动地或自动地设定。


16.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述中心关系的虚拟位置是基于下颌骨位置的直接或间接配准，通过临床设定，在该位置上会产生最大的咀嚼力。


17.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，直接配准包括口腔内扫描，而间接配准包括获取咬合套准器，对其进行扫描以及随后将虚拟套准器和上颌齿进行比较，然后与下颌虚拟对象进行比较，其中相对于下颌牙弓和在虚拟套准器上的下颌齿印模进行比较。


18.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括提供虚拟下颌骨的模拟运动，该模拟运动是从中心或习惯性咬合的位置(中心关系)、到由操作员预先设置的虚拟末端位置由操作员预先设置，前提是，对患者的牙齿表面在其直接修复的虚拟方案中、在牙齿正畸治疗中、的其位移移位的虚拟方案中、在假牙科修复中其间接修复的虚拟机方案中进行的立即进行改变使用人工义齿的虚拟模型进行间接修复的虚拟方案中，对患者的牙齿表面的改变是在考虑了所述虚拟下颌的虚拟运动下立即进行的，并且而在无需额外迭代的情况下，考虑所述虚拟下颌骨的虚拟运动。


19.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括在直接修复的虚拟方案中、在牙齿正畸治疗中移位的虚拟方案中、在牙科修复中使用人工义齿的虚拟模型进行间接修复的虚拟机方案中，当通过对患者牙齿表面的改变来设置咬合接触点时，提供从中心位置或习惯性咬合位置(中心关系)起的下颌骨的模拟运动。


20.根据权利要求1所述的方法，所述方法，还包括提供患者的虚拟牙齿或虚拟人工义齿的不可穿透性。


21.根据权利要求1所述的方法，所述方法，还包括提供患者的虚拟牙齿或虚拟人工义齿的穿透性。


22.根据权利要求1所述的方法，所述方法，还包括考虑了虚拟下颌的模拟运动，提供基于中心或习惯性咬合的位置，进行牙齿位置的正畸矫正或牙齿形状的假体矫正的虚拟方案。


23.根据权利要求1所述的方法，所述方法，还包括考虑了虚拟下颌的模拟运动，从虚拟设置的中心关系，虚拟方案牙齿位置的正畸矫正或牙齿形状的假体矫正。


24.根据权利要求1所述的方法，所述方法，还包括互为因果的虚拟方案，该方案是在考虑了正畸矫正时最终牙齿位置和考虑了虚拟下颌的模拟运动的情况下，基于中...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·N·里亚霍夫斯基，S·A·里亚霍夫斯基，M·A·维克霍德塞瓦，
申请(专利权)人：阿范提斯三D有限公司，
类型：发明
国别省市：俄罗斯;RU