[发明专利]一种正畸前后腭皱襞的配准方法及设备

说明书

本发明提供了一种正畸前后腭皱襞的配准方法及设备，获取患者治疗前后口腔上腭的石膏模型，并通过模型扫描器对石膏模型进行扫描和存储；通过处理器将扫描后的口腔上腭的石膏模型中的腭皱襞及周围区域抠出并转换为点云，并通过处理器自动提取腭皱襞；通过处理器采用引入最大化相关熵度量的迭代最近点算法对治疗前后腭皱襞点云进行重叠，得到三维空间变换参数，并建立重叠模型的空间直角坐标系；通过三维空间变换参数与含有牙齿的原始模型进行重叠，并计算各个牙齿相应标记点的三维距离以及牙长轴在三维方向上的角度实现腭皱襞正畸矫治的配准，通过引入最大化相关熵度量减少石膏模型制取过程、腭皱襞提取过程的人为误差，提高了配准的精确度。

技术领域

本发明涉及生物与新医药技术领域，具体为一种正畸前后腭皱襞的配准方法及设备。

背景技术

当今口腔正畸学迅速发展，寻求正畸治疗的患者日益增多，每年有超过30万患者接受正畸治疗且这一数据仍在增加。正畸矫治技术在不断地创新和改进，从以往的方丝弓矫治器，到直丝弓矫治器，从传统四翼托槽到自锁托槽。近年来，无托槽隐形矫治器发展迅猛，正畸矫治技术实现一次次进步，正畸医生在治疗过程中拥有了更多的选择，每一种矫治装置均有其优缺点，矫治效率是矫治器选择的重点考虑因素。而评价正畸矫治效率的核心是牙齿移动速率，这在矫治方法百花齐放的今天显得尤为重要。

以往最常用的方法是使用矫治前后头颅侧位片进行重叠来评价牙齿移动，头颅侧位片最早被用来评价颅颌面部生长发育情况、软硬组织的相关关系以及正畸牙齿移动效果。这种方法是通过重叠正畸治疗前后的较稳定的骨组织如上颌的前颅底平面、腭平面等以及下颌的下颌神经管、内侧联合骨皮质影像等来分别对对应颌骨的牙齿进行评价。使用影像学方法进行正畸牙齿移动评价的手段还包括使用锥体束CT(cone beam CT，CBCT)，这种方法不存在由于体位改变或影像重叠造成的各结构放大率的改变，同时也解决了三维方向评价牙齿移动的问题，但由于其花费较高且具有辐射，难以大范围开展。此外，种植钉也可以用来评价正畸牙齿移动效果。正畸过程中未载力的种植钉可用来评价正畸牙移动但是由于未载力种植钉的脱落率较载力种植钉大并且需要不处于同一平面的至少三颗种植钉，故在评价过程中需要植入多颗未载力种植钉，这在实际临床工作中是难以实现。

腭皱襞是位于上前牙后部的嵴型粘膜，同指纹一样具有个体特异性和稳定性。研究表明拔牙、非拔牙及接受上颌扩弓的正畸患者前后腭皱襞形态没有统计学差异。也有学者基于三维点集配准方法对接受慢速扩弓患者前后腭皱襞区域进行配准后认为其与未接受过正畸治疗的正常人点集配准结果无差异并肯定腭皱襞的稳定性。这些研究均表明腭皱襞可作为正畸矫治效果评价的标准。

之前有学者基于腭皱襞通过手动或者计算机辅助配准进行正畸牙齿移动效果评价，在石膏模型上采用手工标点的方法测量目标牙齿到腭皱襞标志点的距离来评价正畸前后目标牙齿的变化，发现与侧位片重叠结果无统计学差异。有学者通过最小二乘法对三维扫描的上颌石膏模型腭皱襞区域进行重叠并建立空间坐标系评价牙齿的移动，同样发现获得的牙齿移动量与侧位片无明显差异。现有技术通过DBSCAN聚类技术自动提取腭皱襞并通过ICP算法配准腭皱襞。

现有技术中存在的缺点如下：

1、使用正畸前后侧位片重叠法评价牙齿移动无法对牙齿三维方向上的移动进行评价，侧位片拍摄过程，标志点选取过程和重叠过程均存在技术敏感性；各解剖结构存在重叠；侧位片的拍摄有不可避免的电离辐射，无法在矫治过程中多次拍摄，这些限制对侧位片的精确性和安全性造成挑战，但由于目前没有更加方便快捷的方法，侧位片依然是使用广泛的牙齿移动效果评价方法。

2、通过配准未载力的种植钉对正畸牙齿移动进行评价，需要在不同部位植入多颗种植钉且考虑到未加力的种植钉脱落风险较高且属于有创操作，患者难以接受，临床实施较困难。

3、以往使用人工手工描绘法测量目标牙齿到腭皱襞标志点距离改变的方法对目标牙移动效果进行评价主观性较强，存在人为误差且难以得到牙齿在三维方向上的移动量。