[发明专利]用于虚拟〔牙合〕架的下颌三维运动轨迹跟踪装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种下颌三维运动轨迹跟踪装置，具体涉及一种用于虚拟〔牙合〕架的下颌三维运动轨迹跟踪装置。 

背景技术

下颌运动轨迹数据(data of mandibular movement path)是指下颌运动中双侧髁状突、下颌牙列或下颌整体相对于上颌的运动轨迹点、曲线或构成该轨迹的关键参数，例如髁道、切道斜度等。是开展数字化口腔医学中与口腔功能运动有关研究、诊断和口腔修复体功能性咬合面数字化设计的重要基础数据。 

人类对于下颌运动数据获取的研究由来已久，在三维数字化技术引入之前，下颌运动被分解为双侧髁状突、下颌中切牙切点和其他下颌牙齿解剖标志点的运动进行测量。1910年，Snow发明了能记录下颌二维运动轨迹的哥特式弓，开启了下颌运动数据获取技术的研究。1975年，Jankelson发明了第一代下颌运动仪MKG。随着电子记录技术等三维运动跟踪技术的发展，下颌三维运动轨迹记录装置诞生。 

下颌三维运动轨迹记录仪采用光、电磁和超声波等无线传感技术，实时记录个体下颌体相对于上颌的三维运动轨迹，主要体现为双侧髁状突的体表映射点和下颌前牙区标志点这三点，相对于上颌体基准坐标系的连续三维坐标变换。该类设备品种繁多，工作原理各不相同，主要包括：①磁钢式下颌运动轨迹记录仪②光电传感器式下颌运动轨迹记录仪③超声波式下颌运动轨迹记录仪。上述技术设备仅能获得参考点的运动轨迹，要明了整个下颌体在运动过程中的位置变化，还需要结合于口腔三维体数据获取技术，例如CT。 

获取个性化的测量下颌运动时不仅需要考虑物理方面的准确性, 更需要考虑生理方面的合理性,测量时最好不影响原有的〔牙合〕接触关系,不产生明显的约束负荷、阻力等干扰,也不应对受测者的身体造成不适和对心理造成压力。下颌运动测量手段的改进趋势是越来越多地采用无接触技术,如利用光、磁场、超声波、红外等信号源,通过无线传送到近旁的传感器。传感器和固定于头部的装置的重量和体积也尽量减少,从而可能在更舒适自然的状态下,更准确地测量接近于生理状态的下颌运动。采用三点三维记录下颌运动的系统通过计算机强大的运算能力,可用图形简化、迭代等算法从下颌各种运动推算“旋转轴”的位置,减少了测量难度和对受测者的心理压力。提高下颌运动测量手段的生理性,也就提高了测量结果的可信性和临床应用价值。 

下颌运动数据的输出包括关键参数数值、二维运动轨迹数据和三维运动轨迹数据，其中三维运动轨迹数据可采用TXT或STL格式存储，并输入虚拟合架软件在计算机上虚拟再现个体下颌运动特征，用于颞下颌关节运动包括髁突运动、切点运动、形心运动、边缘运动、语言运动、咀嚼运动、关节盘运动和咀嚼肌运动的病生理诊断，以及口腔修复体功能性咬合面形态的三维数字化设计。 

2005年陆尔奕等用三维坐标测量仪获得半可调机械〔牙合〕架前伸运动轨迹特征点，建立了〔牙合〕架模拟下颌运动时上颌人工牙列咬合面上任意点前伸运动轨迹，后又开发了模拟下颌牙列前伸运动的算法模块。2009年，孙玉春等基于7轴多功能扫描系统，初步研究了用于全口义齿计算机辅助设计的虚拟半可调〔牙合〕架。2010-2013年，孙玉春等初步建立了机械半可调〔牙合〕架数字模型，完成了对商品化设备获取的下颌运动轨迹数据文件数学解析与三维重建，初步建立了下颌运动虚拟和冠桥咬合检测实验平台。与此同时，德国Smartoptics等口腔固定修复CAD软件开始加入数字化可调式机械〔牙合〕架功能模块，操作者输入髁导斜度等关键参数，软件可在计算机 屏幕上重现机械〔牙合〕架的特征运动，并对咬合接触虚拟检测。2004年李鸿波等用三维CT获取上、下颌骨三维数据，用三维扫描仪获取了牙列数据，将两部分数据配准，建立了牙列、颞下颌关节的三维数字模型，用下颌运动轨迹描记仪获取下颌运动轨迹后，实现对下颌运动中上、下牙列相对位置关系、接触点和颞下颌关节的观察。 

然而，现有的下颌运动轨迹记录装置均不是为口腔修复CAD专门开发的，设备体积大、应用步骤复杂，与牙齿固定的装置的外形、重量本身就会影响神经肌肉运动，且造价昂贵，不适合用于口腔修复体CAD时个体下颌运动轨迹的快速获取。 

发明内容