[发明专利]用于生成数字虚拟颌架的方法和系统

说明书

技术领域

本申请总体上涉及口腔临床医学建模，具体来说，涉及一种用于生成数字虚拟颌架的方法和系统，其能够根据受试者的口腔生理结构方便地生成数字化的牙颌模型，从而例如在计算机上对牙颌的位置和运动关系进行模拟。

背景技术

颌架(也被称为“牙合架”，Articulator)是对人体咀嚼器官的结构和功能能够进行模拟的一种模型，被广泛应用于口腔正畸学、修复学、牙合学及正颌外科医学等领域的临床、教学和科研工作中。

传统的颌架模型多采用机械式颌架，其应具备以下主要功能：(a)稳定、准确、可靠地转移并重现处于牙颌正中关系(Centric Relation，CR)位时的上下颌咬合关系；(b)重现下颌相对于上颌的各种非CR关系；(c)重现、模拟受试者的下颌运动特征。图1中示出了一种常见的机械式颌架。由图1可见，通过对受试者的上、下颌制取石膏模型，反映出上、下颌牙列之间的咬合关系；通过机械支架上的铰链轴再现了人体颞突与颌骨的相对位置关系，并通过围绕铰链轴的转动来模拟咀嚼肌带动下颌运动的过程。

然而，随着口腔医学及生物信息学的飞速发展，传统的机械式颌架逐渐暴露出难以克服的局限性，已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机械式颌架的记录不能长期保存，无法重复使用；②仅能对牙齿的咬合接触关系进行定性分析，不能从咬合接触面积、数目、位置、大小分布、时相、性质等诸多方面进行系统的定量研究，尤其是很难对患者个体的下颌动态运动过程中的咬合接触关系进行动态分析，而这一点对于口腔正畸或修复的临床治疗设计至关重要；③传统机械式颌架的分析结果无法直接用于计算机辅助设计/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。因此，近年来数字化颌架系统逐渐开始进入口腔临床医学的视野，为口腔医学的各个专业，尤其是正畸、修复的临床及研究工作提供了数字化的工具。

目前已有的数字化颌架生成系统仍然依赖于常规机械式颌架的制作手段。图2中示出了一种现有的数字化颌架生成系统的示意图。由图2可见，其首先仍然要通过传统手段提供带有石膏底座的机械式颌架，然后将其转移到与一个原始颌架等效的简化机械式颌架上，并对该简化机械式颌架进行三维扫描，从而得到数字化的颌架模型。这一实现方式虽然最终能够得到数字化的牙颌，但实际的操作流程依然十分繁琐，而且无法避免如石膏膨胀、部件磨损等可能带来的误差。

因此，希望有一种更为简单地生成数字颌架的手段，其能够不依赖于传统机械式颌架的制作，无需制备实体石膏模型以及将石膏模型固定在机械颌架上的繁琐步骤，从而尽量减少操作误差，并确保数字化咬合关系的高度精确性。

发明内容

从上述需求出发，本申请的目的在于提供一种简便地生成数字虚拟颌架的方法和系统。

根据本申请的一个方面，提供了一种用于生成数字虚拟颌架的方法，包括以下步骤：

a)提供第一组数据，该第一组数据表明了牙颌与髁突之间的位置关系；

b)提供第二组数据，该第二组数据表明了当受试者的牙颌处于正中关系位时上、下颌牙列之间的咬合关系；以及

c)对所述第一组数据和第二组数据进行整合，以得到数字虚拟颌架。

根据本申请的一个可选实施方式，在步骤a)中，可通过面弓测量记录受试者的上颌骨相对于髁突的位置关系，并可通过腊片咬合取样对受试者的上颌牙列咬合位置进行记录。通过将所述上颌牙列相对于髁突的位置关系与所述上颌牙列咬合位置进行整合，可以确定上颌牙列与髁突之间的位置关系。

在上述可选实施方式中，还可以将所记录的受试者的上颌牙列相对于髁突的位置转移到一物理的等效面弓上，并对该等效面弓进行扫描，以得到该等效面弓的数字化图像，并且可以对咬合取样后的腊片进行扫描，以得到上颌牙列咬合位置的数字化图像。

进而，可以对所述等效面弓的数字化图像和所述上颌牙列咬合位置的数字化图像进行图像匹配，以得到相对于髁突定位后的上颌牙列咬合位置数字化图像，作为所述第一组数据。

根据本申请的另一可选实施方式，在步骤b)中，可通过腊片咬合取样记录当受试者的牙颌处于正中关系(CR)位时上、下颌牙列的咬合关系。

在这个可选实施方式中，也可以对咬合取样后的腊片进行扫描，以得到当受试者的牙颌处于CR位时上颌牙列咬合面和下颌牙列咬合面的数字化图像，作为所述第二组数据。

可选的是，这里所述的扫描可以通过计算机X射线断层(CT)扫描或者激光扫描来实现。