三维模块化颅颌骨医学影像的数字颌型架及构建方法技术

本发明专利技术提供一种三维模块化颅颌骨医学影像的数字颌型架及构建方法，基于受试者的颅颌面部影像构建颞下颌关节及口颌部数字化仿真物理模型，结合上下牙列数据和下颌运动数据获得数字颌型架，该方案真实还原受试者在当下三维空间内的颅颌面器官位置，结合下颌运动特征数据，仿真设计得到更加符合受试者的个性化特征的数字颌型架。架。架。

【技术实现步骤摘要】
三维模块化颅颌骨医学影像的数字颌型架及构建方法


[0001]本专利技术涉及架领域，特别涉及一种三维模块化颅颌骨医学影像的数字颌型架及构建方法。

技术介绍

[0002]人体的咀嚼系统，由下颌骨和颅颌面骨两部分组成，下颌骨和颅颌面骨是可以相对运动，下颌运动靠双侧联动的颞下颌关节控制。在颞下颌关节中，下颌髁突和颞骨关节表面是不等面关节连接，关节囊间隙约束，髁突的体积显著小于关节凹，由于这样的结构，下颌骨允许六个自由度的运动，因此下颌移动可以以一个或多个为轴旋转，目前，临床医学把髁点、下颌切点，以及三维观测面定义为下颌运动的常用标志点，依据下颌运动轨迹测量分析下颌的整体运动并用于口腔治疗领域。
[0003]下颌是在三维空间中作六个自由度的运动，为测量下颌整体运动状况需要同时测量其髁点、下颌切点，以及三维观测面相对于参考坐标系的空间位移，由此建立矩阵方程，并推算下颌上任意点在同一时间的位移情况，若仅是对一个或两个标志点进行观测，则记录到的轨迹在基准平面上投影图不能表达运动中的旋转成分，也不能用于准确地计算其他点同时发生的运动。也就是说，最科学的观测下颌运动的方法是：记录下颌在空间六自由度的运动，并且应该与该个体影像学的结果共同分析。
[0004]架可在不同程度上实现对下颌运动的模拟，也就是架的应用不仅方便技师检查所制作的口腔修复体是否与患者个体的下颌功优活动相协调,减少临床医师椅旁操作时间,还能辅助医师诊断咬合的问题，记录上、下颌位置关系及咬合接触情况，在活动义齿，固定义齿以及正畸、正颌、颞下颌关节治疗设计中发挥着重要作用。目前架主要分为：不可调节架、半可调节架、全可调节架和数字架，然而这些架各自存在各自的技术缺陷。
[0005]不可调架只能模拟下颌的开闭运动，无法再现下颌多样的运动过程；多向运动式架的各个运动参数的设定值是不可调整的，无法实现个性化以及针对性高的下颌运动的模拟，其内设定的髁导和切导与个体的实际髁道和切道存在差异,模拟的下颌运动也存在误差。半可调节架的非工作侧侧方髁导斜度可以采用15
°
的平均值,也可以通过侧方咬合记录转移至架上，而工作侧髁球多采用锁定原地转动，其转动角度受非工作侧髁导制约，与个体的实际颞下颌关节运动存在差异。全可调节架的上下颌体间的铰链轴松散，操作时易出现髁盒升起，髁导板与髁球脱离接触而影响模拟的准确性。
[0006]数字架指的是采用3D扫描等技术手段,结合医学影像成像处理技术以及计算机辅助设计、逆向工程和网络化等技术，以虚拟的颌位变化取代架机械装置模拟的颌位变化,并利用计算机的计算能力和图像处理功能,再现和分析咬合运动。该技术有2种实现方式：
[0007]传统的架功能数字化再现：根据传统架的参数逆向设计对应的虚拟架，首先采用常规模型面弓转移上传统架并扫描导入患者上下牙列及颌位关系信息，在系统中输入架的参数而得到数字架，这种方式仅是简单地复制全可调节架的机械参数，然而其对应的全可调节架的参数一旦错误的话对应生成的数字架也是错误的，无法很好地仿真颞下颌关节的生理特征。
[0008]虚拟架：通过特殊牙合叉支架将口内扫描的上下颌牙列数据、CT内的颌骨数据以及下颌运动数据进行匹配，利用软件计算模拟下颌骨的实时运动情况。当设计软件完成修复体牙合面形态初步设计后,导入下颌运动轨迹数据，设计去除牙合面形态在该运动路径上的干扰点，实现虚拟架的功能。此技术虽然整合了上颌在颅骨内的位置，也获得了下颌在肌肉运动中的轨迹数据，但是欠缺颞下颌关节各部位结构的形态数据，所以此状态下模拟出来的牙合面轨迹干扰点未必真实反映的是颞下颌关节稳定结构下的咬合治疗方案。
[0009]另外，以上的数字架均是获取牙合数据后通过转移关系，利用架及个体的下颌运动的特征在体外分析咬合关系，对口颌系统病变作一定的分析诊断及判断治疗效果；但临床上实际测量髁道斜度、切道斜度需要繁复的操作和技术,使用过程会占用较多的时间,架的各个可调节部件的参数需要人为设定，因此不同的操作人员经验不一样还会产生人为上的参数差异，影响后续的治疗效果。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的在于提供一种三维模块化颅颌骨医学影像的数字颌型架及构建方法，真实还原受试者在当下三维空间内的颅颌面器官位置，结合下颌运动特征数据，仿真设计得到更加符合受试者的个性化特征的数字颌型架。
[0011]为实现以上目的，本技术方案提供一种三维模块化颅颌骨医学影像的数字颌型架的构建方法，包括以下步骤：
[0012]获取受试者开口位置的开口颅颌面部影像以及闭口位置的闭口颅颌面部影像；
[0013]将所述开口颅颌面部影像输入到咀嚼器官识别模型中分割获取开口咀嚼器官数据，将所述闭口颅颌面部影像输入到咀嚼器官识别模型中分割获取闭口咀嚼器官数据；
[0014]基于所述开口咀嚼器官数据和/或所述闭口咀嚼器官数据获取咀嚼器官形态数据；基于所述开口咀嚼器官数据和所述闭口咀嚼器官数据的差值获取咀嚼器官运动数据以及咀嚼器官位置变化数据；基于所述咀嚼器官形态数据、所述咀嚼器官运动数据和所述咀嚼器官位置变化数据构建颞下颌关节及口颌部数字化仿真物理模型；扫描受试者口腔获取上下牙列数据和下颌运动数据，累计所述上下牙列数据和所述下颌运动数据至所述颞下颌关节及口颌部数字化仿真物理模型中，得到数字颌型架。
[0015]本方案提供一种数字颌型架，基于上述三维模块化颅颌骨医学影像的数字颌型架的构建方法构建得到。
[0016]本方案提供一种三维模块化颅颌骨医学影像的数字颌型架的构建装置，包括：
[0017]影像获取单元，用于获取受试者开口位置的开口颅颌面部影像以及闭口位置的闭口颅颌面部影像；
[0018]数据识别单元，用于将所述开口颅颌面部影像输入到咀嚼器官识别模型中分割获取开口咀嚼器官数据，将所述闭口颅颌面部影像输入到咀嚼器官识别模型中分割获取闭口咀嚼器官数据；
[0019]颞下颌关节及口颌部数字化仿真物理模型构建单元，用于基于所述开口咀嚼器官数据和/或所述闭口咀嚼器官数据获取咀嚼器官形态数据；基于所述开口咀嚼器官数据和所述闭口咀嚼器官数据的差值获取咀嚼器官运动数据以及咀嚼器官位置变化数据；基于所述咀嚼器官形态数据、所述咀嚼器官运动数据和所述咀嚼器官位置变化数据构建颞下颌关节及口颌部数字化仿真物理模型；
[0020]数字颌型架构建单元，用于扫描受试者口腔获取上下牙列数据和下颌运动数据，累计所述上下牙列数据和所述下颌运动数据至所述颞下颌关节及口颌部数字化仿真物理模型中，得到数字颌型架。
[0021]相较现有技术，本技术方案具有以下特点和有益效果：基于受试者的个体生理结构角度设计针对该受试者的个性化颌型数字架系统，直接针对受试者本人的咀嚼器官结构读取模态数据，构建还原受试者本人在当前三维空间内的颅颌骨器官位置，结合下颌运动的个体特征数据进行仿真设计获取咀嚼器官之间的相关力学边界条件，求解更接近真实的本体数值的结构物理仿真数据；由于本方案的数字颌型架更加符合受试者本人的真实情况，故在本方案的数字颌本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维模块化颅颌骨医学影像的数字颌型架的构建方法，其特征在于，包括以下步骤：获取受试者开口位置的开口颅颌面部影像以及闭口位置的闭口颅颌面部影像；将所述开口颅颌面部影像输入到咀嚼器官识别模型中分割获取开口咀嚼器官数据，将所述闭口颅颌面部影像输入到咀嚼器官识别模型中分割获取闭口咀嚼器官数据；基于所述开口咀嚼器官数据和/或所述闭口咀嚼器官数据获取咀嚼器官形态数据；基于所述开口咀嚼器官数据和所述闭口咀嚼器官数据的差值获取咀嚼器官运动数据以及咀嚼器官位置变化数据；基于所述咀嚼器官形态数据、所述咀嚼器官运动数据和所述咀嚼器官位置变化数据构建颞下颌关节及口颌部数字化仿真物理模型；扫描受试者口腔获取上下牙列数据和下颌运动数据，累计所述上下牙列数据和所述下颌运动数据至所述颞下颌关节及口颌部数字化仿真物理模型中，得到数字颌型架。2.根据权利要求1所述的三维模块化颅颌骨医学影像的数字颌型架的构建方法，其特征在于，所述开口颅颌面部影像和所述闭口颅颌面部影像为DICOM格式文件。3.根据权利要求1所述的三维模块化颅颌骨医学影像的数字颌型架的构建方法，其特征在于，所述开口咀嚼器官数据和所述闭口咀嚼器官数据对应的咀嚼器官为：颅骨、上颌牙列、颞下颌关节、下颌骨和下颌牙列，其中颞下颌关节包括关节窝、关节腔、关节结节、关节囊、关节盘、髁突、外耳道。4.根据权利要求1所述的三维模块化颅颌骨医学影像的数字颌型架的构建方法，其特征在于，咀嚼器官识别模型采用基于区域生长和融合的混合图像分割算法获取咀嚼器官数据。5.根据权利要求1所述的三维模块化颅颌骨医学影像的数字颌型架的构建方法，其特征在于，所述咀嚼器官形态数据包括咀嚼器官的形态、体积、物理截面积,所述咀嚼器官运动数据表示该咀嚼器官在开闭口位置变化过程中的运动情况，所述咀嚼器官位置变化数据表示该咀嚼器官在开闭口位置变化过程中的在三维空间内的位置变化情况。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡林凯，
申请(专利权)人：杭州丰雅医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：