一种牙颌运动轨迹记录装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种牙颌运动轨迹记录装置，具体的，处理器单元通过控制脉冲发生单元以一定频率发生脉冲用于驱动超声换能发送单元工作并发送超声波信号；经上颌头架后反射回的超声波信号被超声换能接收单元接收并产生电信号；产生的电信号经过信号预处理单元产生计时电路识别的用于计算下颌夹板、上颌头架之间距离的时间差信号并被处理器单元接收；主控计算机根据接收到的无线传输单元的传输的数据重构出运动轨迹进而获取牙合架参数、转移颌位关系。本实用新型专利技术的记录装置采用多点感应，提高了数据精度和扩大了牙颌的覆盖面；可以稳定、准确、可靠地重现下颌正中关系位；转移、重现铰链轴与上颌的关系；重现下颌对上颌的各种非正中关系。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于临床医学口腔正畸领域，具体涉及一种牙颌运动轨迹记录装置。 
技术介绍
随着口腔医学及生物信息学的飞速发展，作为对人体咀嚼器官的结构和功能进行模拟的一种装置，被广泛应用于口腔正畸学、修复学、牙合学及正颌外科等颌域的临床、教学和科研工作中。现有的传统机械式牙合架逐渐暴露出难以克服的局限性，已远不能满足基础研究和临床治疗的要求，主要体现在以下几方面：1)牙合架记录不能长期保存，无法重复使用；2)受模型的限制，运动中观测的对象是石膏模型；3)受精度的限制，传统机械牙合架精度往往不高；4)操作复杂，效率低，需要专业技术人员操作；5)传统机械式牙合架的分析结果无法直接用于现阶段在口腔医学颌域飞速发展的计算机辅助设计/辅助制造系统(CAD/CAM)，不能满足现代口腔医学数字化、可视化、精确化、智能化的发展趋势。 在推进口腔医学数字化的进程中，有国外学者提出以虚拟牙合架系统来模拟下颌运动，即以计算机软件取代真实的机械装置，以数学几何模型作为医生研究的对象取代石膏模型，以三维空间中的虚拟运动代替机械牙合架真实的运动。而最为关键的功能运动模拟不再是通过简单的调配几个控制参数将真实颌运动粗略、近似地转嫁到机械牙合架上，而是以采集到的真实颌运动轨迹坐标来直接驱动几何模型，从而实现了真正意义上的下颌运动再现。目前，国内尚无成熟的虚拟牙合架系统，仅限于单独对颌牙列、下颌运动、咬合接触点的分析，或下颌运动中髁突与关节窝相对位置的分析，只是一个“数字化”的机械牙合架，具有很多局限性。 德国ARCUS digma下颌运动轨迹记录仪通过声电传感器能够比较准确的得到下颌的运动轨迹，只是一些独立的下颌咬合轨迹，并不具备代表性，因为实际咬合运动极度复杂性，包括下颌的前后运动、左右滑动及开闭口运动，每次的咬合轨迹都不尽相同，尤其是考察下颌模型上一点在上颌模型曲面上滑动的运动过程中，下颌和下颌的牙尖交错位发生变化时，其牙颌轨迹差异比较明显。 
技术实现思路
本技术的目的是为了解决现有技术存在的上述问题，提出了一种牙颌运动轨迹记录装置。 本技术的技术方案为：一种牙颌运动轨迹记录装置，具体包括：无线传输单元、处理器单元、脉冲发生单元、超声换能发送单元、超声换能接收单元、上颌头架、信号预 处理单元、计时电路单元和主控计算机，其中， 所述超声换能发送单元和超声换能接收单元位于下颌夹板上并组成一个超声换能器，处理器单元通过控制脉冲发生单元以一定频率发生脉冲用于驱动下颌夹板上的超声换能发送单元工作并发送超声波信号；经上颌头架后反射回的超声波信号被下颌夹板上的超声换能接收单元接收并产生电信号；产生的电信号进过信号预处理单元产生计时电路可以识别的信号，计时电路产生的时间差信号被处理器单元接收，所述时间差信号用于计算下颌夹板、上颌头架之间的距离；与处理器单元连接的无线传输单元将距离信息传输给主控计算机，主控计算机根据接收到的无线传输单元的传输的数据重构出运动轨迹进而获取牙合架参数、转移颌位关系。 进一步的，所述的处理器单元包括隔直滤波子单元、一级放大子单元和二级增益可调子单元，所述隔直滤波子单元、一级放大子单元和二级增益可调子单元依次连接。 本技术的有益效果：本技术的牙颌运动轨迹记录装置采用多点感应，大大提高了数据精度和扩大了牙颌的覆盖面；使用方便；可以稳定、准确、可靠地重现下颌正中关系位（CR）；可以转移、重现铰链轴与上颌的关系；可以重现下颌对上颌的各种非CR关系；可以重现、模拟患者个体下颌运动特征。 附图说明图1为本技术一种牙颌运动轨迹记录装置示意图。 图2为本技术的上颌头架示意图。 图3为本技术的下颌夹板示意图。 附图标记说明：1耳塞固定器，2调节器，3牙合叉接合片，4眉间架，5超声换能器，6牙合叉。 具体实施方式下面结合附图对本技术作进一步说明。 本技术的基本思想是利用基于超声传感器的装置来测量下颌相对上颌的运动轨迹，用获取的运动轨迹实时的驱动数字牙颌运动，做到人机交互的同步运动；经过大量的咬合运动后，采用基于距离加权的k-近邻算法的机器自学习来获取最佳的运动轨迹，并用最佳的下颌运动轨迹驱动完整的三维牙颌模拟真实的下颌相对上颌的运动，使数字牙合架能够精确的模拟出下颌相对于上颌的铰链轴位置及在三维空间各个方向的运动轨迹和最佳的咬合位置，从而测定牙合架参数、转移颌位关系。从而实现牙颌关系从真实人体牙颌到计算机上虚拟牙合架的精确转移。 使用时先固定头架和超声接收器；然后在口内将下颌夹板粘附于下前牙唇面(夹板不能 干扰正中牙合和下颌运动)，连接超声波发射器，上、下牙咬至正中牙合，记录该位置；最后，令患者分别做闭口、下颌前伸和侧方运动，记录轨迹坐标点集。通过该模型可以在计算机上得到牙合架参数、转移颌位关系。 图1给出了一种牙颌运动轨迹记录装置示意图，具体包括：无线传输单元、处理器单元、脉冲发生单元、超声换能发送单元、超声换能接收单元、上颌头架、信号预处理单元、计时电路单元和主控计算机，其中，所述超声换能发送单元和超声换能接收单元位于下颌夹板上组成一个超声换能器，处理器单元通过控制脉冲发生单元以一定频率发生脉冲来驱动下颌夹板上的超声换能发送单元工作并发送超声波信号；超声波信号遇到上颌头架后反射回来；被下颌夹板上的超声换能接收单元接收并产生电信号；产生的电信号经过信号预处理单元产生计时电路可以识别的信号，计时电路产生的时间差信号被处理器单元接收，即可由s=vt/2计算上、下牙颌之间的距离；与处理器单元连接的无线传输单元将距离信息传输给主控计算机，主控计算机根据接收到的无线传输单元的传输的数据重构出运动轨迹，并用三维牙颌虚拟咬合、碰撞来获取牙颌关系数据、颌位关系。 这里的距离信息表征的是下颌相对上颌距离的点数据，可以是二进制的也可以是十进制的。 所述的处理器单元包括隔直滤波子单元、一级放大子单元和二级增益可调子单元,所述隔直滤波子单元、一级放大子单元和二级增益可调子单元依次连接。 这里上颌头架具体为弓形上颌头架，具体如图2所示，调节器2利用外耳道与髁突之间比较恒定的解剖位置关系，以及外耳道解剖形态把耳塞固定器1插入耳朵以固定上颌架；通过调节眉间架)来初步确定弓面牙颌架处于正中间；然后，拧紧牙合叉接合片3来固定并锁定上颌架。 在图3中，给出了本技术装置的下颌夹板示意图，将4个（或n个，n为偶数）相同的超声换能器5作为接收传感器内嵌于下颌夹板上，其每个接收器放置的位置比较特殊，均为通过计算而得出，这样比较有利于更精准的模拟出下颌相对上颌的运动轨迹；将牙合叉6放入口内，调节牙合叉接合片3使牙合叉6粘附于下前牙唇面（夹板不能干扰正中牙合和下颌运动）；将下颌架的两端用绳子绑在头部固定；开启控制器驱动超声换能器工作，上、下牙咬合并找到正中牙合，记录该位置；最后，令患者分别做大量的闭口、下颌前伸和侧方运动，并逐步找到最舒适的咬合方式，记录轨迹坐标点集。 医生可直接把该牙颌运动轨迹记录装置佩戴在患者的面部，无本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种牙颌运动轨迹记录装置，其特征在于，具体包括：无线传输单元、处理器单元、脉冲发生单元、超声换能发送单元、超声换能接收单元、上颌头架、信号预处理单元、计时电路单元和主控计算机，其中，所述超声换能发送单元和超声换能接收单元位于下颌夹板上并组成一个超声换能器，处理器单元通过控制脉冲发生单元以一定频率发生脉冲用于驱动下颌夹板上的超声换能发送单元工作并发送超声波信号；经上颌头架后反射回的超声波信号被下颌夹板上的超声换能接收单元接收并产生电信号；产生的电信号进过信号预处理单元产生计时电路可以识别的信号，计时电路产生的时间差信号被处理器单元接收，所述时间差信号用于计算下颌夹板、上颌头架之间的距离；与处理器单元连接的无线传输单元将距离信息传输给主控计算机，主控计算机根据接收到的无线传输单元的传输的数据重构出运动轨迹进而获取牙合架参数、转移颌位关系。

【技术特征摘要】
1.一种牙颌运动轨迹记录装置，其特征在于，具体包括：无线传输单元、处理器单元、
脉冲发生单元、超声换能发送单元、超声换能接收单元、上颌头架、信号预处理单元、计
时电路单元和主控计算机，其中，
所述超声换能发送单元和超声换能接收单元位于下颌夹板上并组成一个超声换能器，
处理器单元通过控制脉冲发生单元以一定频率发生脉冲用于驱动下颌夹板上的超声换能发
送单元工作并发送超声波信号；经上颌头架后反射回的超声波信号被下颌夹板上的超声换
能接收单元接收并产生电信号；产生的电信号进过信号预处理单元产生计时电路可以识别
的信号，计时电路产生的时间差信号被...

【专利技术属性】
技术研发人员：李科，曾东，刘伟，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：实用新型
国别省市：