牙颌运动轨迹记录装置及牙颌关系转移方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种牙颌运动轨迹记录装置及牙颌关系转移方法，所述的转移方法包括如下步骤：数字牙颌重现；获取的多个牙颌运动轨迹中提取最佳的咬合轨迹；用最佳的咬合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，进而完成牙颌关系的转移。本发明专利技术采用基于距离加权的k-近邻算法的机器自学习系统来分析多个运动轨迹，对训练的运动轨迹数据中的噪声有很好的鲁棒性，通过取k个近邻的加权平均，消除孤立的噪声运动轨迹的影响，从而获得一个真实的下颌运动轨迹，避免获取单个下颌运动轨迹的片面性，并用真实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，进而实现牙颌关系的转移。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于临床医学口腔正畸领域，具体涉及ー种。
技术介绍
随着口腔医学及生物信息学的飞速发展，牙合架作为对人体咀嚼器官的结构和功能进行模拟的ー种装置，被广泛应用于口腔正畸学、修复学、牙含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5T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&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，传统机械牙含架精度往往不高；4)操作复杂，效率低，需要专业技术人员操作；5)传统机械式牙含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g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參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，只是ー个“数字化”的机械3 *架，具有很多局限性。在文献张长东等，基于Patriot的咬合运动轨迹的测量与显示，东南大学学报(医学版)，2009，28 (6)，487-490，提出了一种测量咬合运动轨迹的方法，该运动轨迹曲线是通过若干下颌选定点的位置的坐标，再将各位置点之间利用曲线拟合而得到的运动轨迹，通过这种简单的几个点拟合出轨迹曲线存在精度不高的问题。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，只是ー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、左右滑动及开闭ロ运动，毎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
本专利技术的目的是为了解决现有技术存在的上述问题，提出了ー种牙颌运动轨迹记录装置，具体包括无线传输单元、处理器単元、脉冲发生単元、超声换能发送単元、超声换能接收单元、上颌头架、信号预处理単元、计时电路单元和主控计算机，其中，所述超声换能发送単元和超声换能接收单元位于下颌夹板上并组成ー个超声换能器，处理器単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単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単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単元接收，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ォ今架參数、转移颌位关系。为了解决上述问题，本专利技术还提出了一种牙颌关系转移方法。本专利技术的技术方案为一种牙颌关系转移方法，包括如下步骤SI.数字牙颌重现对头部骨骼和上下牙颌进行三维扫描，获取上下牙颌的三维数据和头部骨骼的三维数据，利用获取的三维数据重建并融合形成完整的三维牙颌； S2.获取人体的多个牙颌运动轨迹，从获取的多个牙颌运动轨迹中提取最佳的咬合轨迹； S3.用步骤S2得到最佳的咬合轨迹驱动步骤SI得到的完整的三维牙颌，模拟真实的下颌相对上颌的运动，进而完成牙颌关系的转移。进ー步的，步骤S2具体采用采用基于距离加权的k_近邻算法的机器自学习方法提取最佳的咬合轨迹。更进一歩的，基于距离加权的k_近邻算法的机器自学习方法具体过程如下S21.将标准的人体牙颌运动轨迹数据库作为样本库；S22.提取样本库及步骤S2获取的每个牙颌运动轨迹的运动特征点，从提取的运动特征点中选取若干个点组成ー个点集来表征该运动轨迹；S23.对表征运动轨迹的点集进行归一化处理，将S2获取的每个牙颌运动轨迹对应的点集与样本库中每个牙颌运动轨迹对应的点集统一到同一坐标系中；S24.采用基于局部加权的k-近邻算法对待测运动轨迹点集进行分类，得到分类结果并保存；S25.将分类结果作为样本库中的运动轨迹点集形成新的样本库，重复步骤S23至S24 ;当所有的牙颌轨迹在经过学习以后，则终止学习过程，并提取保存的所有分类结果；S26.将分类结果的进行拟合形成超平面，得到最佳的咬合轨迹。本专利技术的有益效果本专利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；本专利技术的牙颌关系转移方法采用基于距离加权的k-近邻算法的机器自学习系统来分析多个运动轨迹，对训练的运动轨迹数据中的噪声有很好的鲁棒性，而且当给定多个训练运动轨迹集合时它也非常有效，本专利技术的通过取k个近邻的加权平均，可以消除孤立的噪声运动轨迹的影响，从而获得ー个真实的下颌运动轨迹，避免获取单个下颌运动轨迹的片面性，并用真实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，进而实现牙颌关系的转移，并获取牙含架參数、转移颌位关系。附图说明图I为本方明一种牙颌运动轨迹记录装置示意图。图2为本专利技术的上颌头架示意图。图3为本专利技术的下颌夹板示意图。图4为本专利技术的牙颌关系转移的方法示意图。图5为本专利技术方法中k_近邻算法的机器自学习方法流程示意图。附图标记说明1耳塞固定器，2调节器，3牙#叉接合片，4眉间架，5超声换能器，6牙合叉。具体实施方式、下面结合附图对本专利技术作进ー步说明。本专利技术的基本思想是利用基于超声传感器的装置来測量下颌相对上颌的多个运动轨迹，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，从而測定牙合架參数、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含和下颌运动)，连接超声波发射器，上、下牙咬至正中牙合，记录该位置；最后，令患者分别做闭ロ、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參数、转移颌位关系。图I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、处理器単元、脉冲发生単元、超声换能发送単元、超声换能接收单元、上颌头架、信号预处理単元、计时电路单元和主控计算机，其中，所述超声换能发送単元和超声换能接收单元位于下颌夹板上组成ー个超声换能器，处理器単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本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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、处理器単元、脉冲发生単元、超声换能发送単元、超声换能接收单元、上颌头架、信号预处理単元、计时电路单元和主控计算机，其中， 所述超声换能发送単元和超声换能接收单元位于下颌夹板上并组成ー个超声换能器，处理器単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単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単元接收，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參数、转移颌位关系。2.根据权利要求I所述的牙颌运动轨迹记录装置，其特征在于，所述的处理器单元包括隔直滤波子単元、一级放大子単元和ニ级增益可调子单元，所述隔直滤波子単元、ー级放大子单元和ニ级增益可调子单元依次连接。3.根据权利要求I所述的牙颌运动轨迹记录装置，其特征在于，所述的上颌头架具体为弓形上颂头架。4.一种牙颌关系转移方法，包括如下步骤 51.数字牙颌重现对头部骨骼和上下牙颌进行三维扫描，获取上下牙颌的三维数据和头部骨骼的三维...

【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：发明
国别省市：