口腔上下颌关系重建辅助装置、重建方法和装置

摘要

本发明提出一种口腔上下颌关系重建辅助装置、重建方法和装置，涉及口腔医学领域。其中，口腔上下颌关系重建辅助装置包括：上颌垫片，用于固定上颌模型；上颌垫片侧面具有定位标识，用于定位上颌垫片；下颌垫片，用于固定下颌模型；下颌垫片侧面具有定位标识，用于定位下颌垫片；底座，包括：上底座，用于限制上颌垫片的高度；下底座，用于放置下颌垫片；支撑结构，用于固定上底座和下底座。这样的口腔上下颌关系重建辅助装置，能够使操作者得到固定连接且保持一定位置关系的上颌垫片和上颌模型、下颌垫片和下颌模型，在扫描数据中通过定位标识获得预定颌位关系的上颌扫描数据和下颌扫描数据，从而减少了扫描次数，提高效率和精度。

说明书

技术领域

本发明涉及口腔医学领域，特别是一种口腔上下颌关系重建辅助装置、重建方法和装置。

背景技术

用计算机辅助设计和制作技术设计制作各种义齿时，需要在计算机中对上下颌牙颌牙列模型颌位关系进行三维虚拟重建。重建误差的大小直接决定了义齿咬合关系的CAD(CAD-Computer Aided Design，计算机辅助设计)精度。既往研究表明，基于牙颌模型三维扫描仪配套的模型空间关系定位装置(转移架)，和共同区域对齐算法，可将颌位关系重建误差控制在百微米级。但该方法需要分别完成上颌模型扫描、下颌模型扫描、上下颌模型整体扫描共3次扫描操作，并需要将模型先后安装于机械架、转移架，操作过程繁琐，且需要人工选择定位点，产生误差的环节多，而且效率较低。

发明内容

本发明的目的在于提高口腔上下颌模型三维重建的效率和精度。

根据本发明的一个方面，提出一种口腔上下颌关系重建辅助装置，包括：上颌垫片，用于固定口腔上下颌模型的上颌模型；上颌垫片侧面具有定位标识，用于定位上颌垫片；下颌垫片，用于固定口腔上下颌模型的下颌模型；下颌垫片侧面具有定位标识，用于定位下颌垫片；底座，包括：上底座，用于限制上颌垫片的高度；下底座，用于放置下颌垫片；支撑结构，用于固定和连接上底座和下底座。

可选地，上颌垫片包括3个以上定位标识点，定位标志点位于上颌垫片的2个以上侧面；下颌垫片包括3个以上定位标识点，定位标志点位于下颌垫片的2个以上侧面。

可选地，定位标志点为半球形凸起或半球形凹陷。

可选地，上底座向下的一面具有第一连接结构，用于将上颌垫片连接于上底座。

可选地，下底座向上的一面具有第二连接结构，用于将下颌垫片连接于下底座。

可选地，上底座向下的一面具有第一限位结构，用于限制上颌垫片发生侧移。

可选地，下底座向上的一面具有第二限位结构，用于限制下颌垫片发生侧移。

可选地，第一连接结构、第二连接结构为磁铁。

可选地，第一限位结构、第二限位结构为卡槽。

可选地，上底座具有底座固位结构，用于将上底座固位于支撑结构。

可选地，支撑结构顶部为螺纹结构，底座固位结构为固位螺丝。

可选地，上底座和下底座之间的预定距离为8-10cm。

可选地，支撑结构的中部具有中段标记，用于限定将下颌模型固定于下颌垫片后，下颌垫片到下颌模型的高度在扫描范围内，将上颌模型固定于上颌垫片后，上颌垫片到上颌模型的高度在扫描范围内。

可选地，支撑结构为3根呈三角分布的立柱。

可选地，装置为刚性材料。

这样的口腔上下颌关系重建辅助装置，能够辅助操作者将上下颌模型在预定位置关系的情况下与底座上的上颌垫片、下颌垫片固定连接，得到固定连接且保持一定位置关系的上颌垫片和上颌模型、下颌垫片和下颌模型，通过分别扫描从底座上取下的上颌模型和上颌垫片、下颌模型和下颌垫片，根据上颌垫片和下颌垫片的定位标识将上颌垫片、下颌垫片的扫描数据对齐于预定位置，获得预定颌位关系的上颌扫描数据和下颌扫描数据，从而实现了通过两次扫描完成口腔上下颌模型扫描数据空间关系对齐，提高效率的同时减少了操作误差，提高了精度。

根据本发明的另一个方面，提出一种口腔上下颌关系重建方法， 包括：将上颌模型固定于上颌垫片，将下颌模型固定于下颌垫片，上颌模型与下颌模型保持预定颌位关系，其中，上颌垫片和下颌垫片固定于底座，上颌垫片和下颌垫片的侧面分别具有定位标识；将固定连接的上颌垫片和上颌模型、固定连接的下颌垫片和下颌模型从底座上取下，扫描固定连接的上颌垫片和上颌模型，获得包括上颌垫片与上颌模型表面数据的上颌三维扫描数据，扫描固定连接的下颌垫片和下颌模型，获得包括下颌垫片与下颌模型表面数据的下颌三维扫描数据；根据上颌垫片的定位标识将上颌三维扫描数据中的上颌垫片对齐于上颌垫片预定位置，根据下颌垫片的定位标识将下颌三维扫描数据中的下颌垫片对齐于下颌垫片预定位置，从而获取预定颌位的口腔上下颌模型三维扫描数据。

通过这样的方法，能够得到固定连接且保持一定位置关系的上颌垫片和上颌模型、下颌垫片和下颌模型，通过分别扫描从底座上取下的上颌模型和上颌垫片、下颌模型和下颌垫片，根据上颌垫片和下颌垫片的定位标识将上颌垫片、下颌垫片的扫描数据对齐于预定位置，获得预定颌位关系的上颌扫描数据和下颌扫描数据，从而实现通过两次扫描进行口腔上下颌扫描数据空间关系对齐，提高效率的同时减少了操作误差，提高了精度。

根据本发明的另一个方面，提出一种口腔上下颌关系重建装置，包括上文中提到的任一口腔上下颌关系重建辅助装置，用于将上颌模型固定于上颌垫片，将下颌模型固定于下颌垫片，上颌模型与下颌模型保持预定颌位关系，其中，上颌垫片和下颌垫片固定于底座；数据获取模块，用于扫描从底座上取下的固定连接的上颌垫片和上颌模型，获得包括上颌垫片与上颌模型表面数据的上颌三维扫描数据；扫描从底座上取下的固定连接的下颌垫片和下颌模型，获得包括下颌垫片与下颌模型表面数据的下颌三维扫描数据；数据对齐模块，用于根据上颌垫片的定位标识将上颌三维扫描数据中的上颌垫片对齐于上颌垫片预定位置，根据下颌垫片的定位标识将下颌三维扫描数据中的下颌垫片对齐于下颌垫片预定位置，从而获取预定颌位的口腔上下颌模型三 维扫描数据。

这样的装置，能够得到固定连接且保持一定位置关系的上颌垫片和上颌模型、下颌垫片和下颌模型，通过分别扫描从底座上取下的上颌模型和上颌垫片、下颌模型和下颌垫片，根据上颌垫片和下颌垫片的定位标识将上颌垫片、下颌垫片的扫描数据对齐于预定位置，获得预定颌位关系的上颌扫描数据和下颌扫描数据，从而通过两次扫描实现口腔上下颌扫描数据空间关系对齐，提高效率的同时减少了操作误差，提高了精度。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的口腔上下颌关系重建辅助装置的一个实施例的立体图。

图2为本发明的口腔上下颌重建方法的一个实施例的流程图。

图3为本发明的口腔上下颌重建装置的一个实施例的示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

在一个实施例中，本发明的口腔上下颌关系重建辅助装置的如图1的部分所示。其中，1为上颌垫片，上颌垫片1上具有定位标识2；3为下颌垫片，下颌垫片3上具有定位标识4。上颌垫片和下颌垫片分别用于固定上颌模型和下颌模型。在一个实施例中，可以使用调拌至半流动性的牙科超硬石膏连接上颌模型与上颌垫片、下颌模型与下颌垫片，当超硬石膏凝固后，完成上颌模型与上颌垫片、下颌模型与下颌垫片的固定。在一个实施例中，根据定位标识，能够分别将上颌垫片、下颌垫片定位于预定位置。5为底座，用于固定上颌垫片和下颌 垫片。底座5包括上底座6、下底座7和支撑结构8，上底座6能够限制安放在上底座向下一面的上颌垫片的高度，下底座7的能够用来放置下颌垫片，支撑结构支撑上底座和下底座，使底座形态保持固定。

这样的口腔上下颌关系重建辅助装置，能够辅助操作者将口腔上下颌模型在预定位置关系的情况下与底座上的上颌垫片、下颌垫片固定连接，得到固定连接且保持一定位置关系的上颌垫片和上颌模型、下颌垫片和下颌模型，通过分别扫描从底座上取下的上颌模型和上颌垫片、下颌模型和下颌垫片，根据上颌垫片和下颌垫片的定位标识将上颌垫片、下颌垫片的扫描数据对齐于预定位置，获得预定颌位关系的上颌扫描数据和下颌扫描数据，从而通过两次扫描实现口腔上下颌模型扫描数据空间关系对齐，提高效率的同时减少了操作误差，提高了精度。

在一个实施例中，上颌垫片1上的定位标识2为定位标识点，定位标识点至少有3个，分布在上颌垫片的至少2个侧面。在一个实施例中，上颌垫片1的每个侧面包括2～3个定位标识点。在一个实施例中，定位标志点均匀分布在上颌垫片的前、左、右三个侧面上，每个侧面具有3个定位标志点。

这样的口腔上下颌关系重建辅助装置，上颌垫片上具有多个定位标志点，能够根据定位标志点的位置确定扫描后的上颌垫片数据的空间位置，从而实现上颌扫描数据的准确定位。

在一个实施例中，下颌垫片1上的定位标识2为定位标识点，定位标识点至少有3个，分布在下颌垫片的至少2个侧面。在一个实施例中，下颌垫片1的每个侧面包括2～3个定位标识点。在一个实施例中，定位标志点均匀分布在下颌垫片的前、左、右三个侧面上，每个侧面具有3个定位标志点。

这样的口腔上下颌关系重建辅助装置，下颌垫片上具有多个定位标志点，能够根据定位标志点的位置确定扫描后的下颌垫片数据的空间位置，从而实现下颌扫描数据的准确定位。

在一个实施例中，定位标识点为半球形的凸起或者半球形的凹 陷。这样的标志点能够通过半球形的凸起或者半球形的凹陷确定球心的位置，实现更加准确的扫描数据的对齐，从而提高口腔上下颌模型扫描数据空间关系对齐的精度。

在一个实施例中，上底座向下的一面具有第一连接结构，能够将上颌垫片固定连接在上底座。第一连接结构可以为磁铁，能够将上颌垫片吸附于上底座。上颌垫片可以有对应的连接结构，能够与上底座固定。同样，在一个实施例中，下底座向上的一面具有第二连接结构9，能够将下颌垫片固定连接在下底座。第二连接结构可以为磁铁，能够将下颌垫片吸附于下底座。下颌垫片可以有对应的连接结构，能够与下底座固定。

这样的装置，能够将上颌垫片、下颌垫片分别固定于上底座、下底座，且能够方便的拆卸分离，便于使用。

在一个实施例中，上底座向下的一面具有第一限位结构，能够防止固定于上底座的上颌垫片发生移位。第一连接结构可以为卡槽，上颌垫片可以有与卡槽对应的凸起或边沿形状，能够卡扣于上底座的卡槽。同样，在一个实施例中，下底座向上的一面具有第二限位结构10，能够防止固定于下底座的下颌垫片发生移位。第二连接结构可以为卡槽，下颌垫片可以有与卡槽对应的凸起或形状，能够卡扣于下底座的卡槽。

这样的装置，能够防止上颌垫片、下颌垫片固定于底座时发生侧移，更好的保持上颌垫片、下颌垫片的位置，防止上颌垫片与上颌模型、下颌垫片和下颌模型的固定过程中发生移位，从而减小误差，提高口腔上下颌模型扫描数据空间关系定位的精度。

在一个实施例中，第一限位结构与第二限位结构相同，上颌垫片与下颌垫片相同。这样的装置能够防止由于操作过程中混用上颌垫片和下颌垫片导致的操作失误，方便使用。

在一个实施例中，上颌垫片与下颌垫片可以不同。这样的装置能够在进行扫描时，根据上颌垫片和下颌垫片的特点，自动标注获取的扫描数据为上颌三维扫描数据或下颌三维扫描数据，省去人为辨别的 操作。

在一个实施例中，如图1所示，上底座6的顶部具有固位结构11，能够固定上底座6的位置。这样的结构，能够防止固定上颌垫片与上颌模型、下颌垫片与下颌模型之间的超硬石膏在凝固过程中膨胀，导致上底座发生移位导致的误差，从而更好的保证了口腔上下颌模型扫描数据空间关系定位的精度。

在一个实施例中，支撑结构8的顶部为螺纹结构，固位结构11能够通过与支撑结构8对应的螺纹结构固定上底座的位置。这样的结构能够使上底座位置得到方便有效的固定，同时便于拆卸，便于将固定连接的上颌垫片和上颌模型、固定连接的下颌垫片和下颌模型从底座上取下。

在一个实施例中，上底座和下底座之间的预定距离为8～10cm，在一个实施例中，上底座和下底座之间的预定距离为9cm。考虑到大部分人群的口腔上下颌高度和牙颌模型扫描仪的扫描范围，这样的预定距离能够符合大多数牙颌模型扫描仪的需求，提高了装置的普适性，便于推广应用。

在一个实施例中，支撑结构8的中部具中段标识12。在将保持预定颌位关系的口腔上下颌模型的下颌模型用超硬石膏固定于放置在下底座的下颌垫片时，保证下颌模型的高度位于中段标识12附近。

由于牙颌扫描仪的扫描范围有限，这样的装置能够保证固定连接的上颌垫片和上颌模型、固定连接的下颌垫片和下颌模型的高度都在扫描范围内，从而更容易的获得包括上颌垫片与上颌模型表面数据的上颌三维扫描数据，以及包括下颌垫片与下颌模型表面数据的下颌三维扫描数据。

在一个实施例中，如图1所示，支撑结构8为3根立柱，呈三角分布。这样的装置在保持稳定性的同时，便于将上颌垫片、下颌垫片从立柱之间的空隙取出。

在一个实施例中，装置为刚性材料。这样的装置不容易发生形变，从而消除了由于装置的形变造成的误差。

在一个实施例中，各部分组件采用Solidworks2014软件设计，并用高精度5轴数控机床加工成形。这样的装置更加精密，便于提高口腔上下颌模型扫描数据空间关系对齐的精度。

本发明的口腔上下颌关系重建方法的一个实施例的流程图如图2所示。

在步骤201中，采用上文中提到的口腔上下颌关系重建辅助装置，将上颌模型固定于上颌垫片，将下颌模型固定于下颌垫片，上颌模型与下颌模型保持预定颌位关系，上颌垫片和下颌垫片固定于底座，在一个实施例中，用于固定上颌垫片和上颌模型、下颌垫片和下颌模型的材料可以选择超硬石膏。

在步骤202中，将固定连接的上颌垫片和上颌模型、固定连接的下颌垫片和下颌模型从底座上取下。在一个实施例中，等待超硬石膏凝固后，将固定连接的上颌垫片和上颌模型、固定连接的下颌垫片和下颌模型从底座上取下。扫描固定连接的上颌垫片和上颌模型，获得包括上颌垫片与上颌模型表面数据的上颌三维扫描数据；扫描固定连接的下颌垫片和下颌模型，获得包括下颌垫片与下颌模型表面数据的下颌三维扫描数据。

在步骤203中，上颌垫片、下颌垫片固定于底座时的预定位置已知，能够根据定位标识的位置对齐上颌垫片、下颌垫片扫描数据。将定位标识作为对齐参考点，根据上颌垫片的定位标识将上颌三维扫描数据中的上颌垫片对齐于上颌垫片预定位置，根据下颌垫片的定位标识将下颌三维扫描数据中的下颌垫片对齐于下颌垫片预定位置，从而获取预定颌位的口腔上下颌模型三维扫描数据。

通过这样的方法，能够得到固定连接且保持一定位置关系的上颌垫片和上颌模型、下颌垫片和下颌模型，通过分别扫描从底座上取下的上颌模型和上颌垫片、下颌模型和下颌垫片，根据上颌垫片和下颌垫片的定位标识将上颌垫片、下颌垫片的扫描数据对齐于预定位置，获得预定颌位关系的上颌扫描数据和下颌扫描数据，从而实现通过两次扫描进行口腔上下颌扫描数据空间关系对齐，提高效率的同时减少 了操作误差，提高了精度。

在一个实施例中，将口腔上下颌模型固定于口腔上下颌关系重建辅助装置的具体的操作步骤包括：

(1)设置口腔上下颌模型保持预定位置，可以采用弹力橡皮筋固定。

(2)将下颌模型用超硬石膏固定于下部垫片。

(3)待石膏完全凝固后，在上颌模型底平面上放置足够量的半流动性超硬石膏，将固定于上底座的上颌垫片通过上颌模型底平面的超硬石膏与上颌模型连接，旋紧固位结构，固定上底座，等待超硬石膏凝固。

通过这样的方法，能够将保持预定颌位关系的口腔上下颌模型固定于连接在底座上的上颌垫片、下颌垫片，获得固定连接的上颌垫片和上颌模型、下颌垫片和下颌模型，从而能够根据上颌垫片、下颌垫片上的定位标识的位置实现口腔上下颌模型扫描数据空间关系对齐。

在一个实施例中，采用RPS(reference point system，参考点系统)对齐算法实现将上颌三维扫描数据、下颌三维扫描数据根据定位标识的位置进行对齐。在一个实施例中，通过执行对齐参考点命令完成对齐，参考点为上颌垫片、下颌垫片侧面的定位标识。这样的方法能够利用现有的算法实现上颌三维扫描数据、上颌三维扫描数据基于定位标识的定位，从而高效的实现口腔上下颌模型扫描数据空间关系对齐。

本发明的口腔上下颌关系重建装置的一个实施例的示意图如图3所示。其中，301为上文中的口腔上下颌关系重建辅助装置，将上颌模型固定于上颌垫片，将下颌模型固定于下颌垫片，上颌模型与下颌模型保持预定颌位关系，上颌垫片和下颌垫片固定于口腔上下颌关系重建辅助装置的底座；302为数据获取模块，在用于固定上颌垫片和上颌模型、下颌垫片和下颌模型的材料凝固后，将固定连接的上颌垫片和上颌模型、固定连接的下颌垫片和下颌模型从底座上取下，通过扫描固定连接的上颌垫片和上颌模型，获得包括上颌垫片与上颌模型表面数据的上颌三维扫描数据；通过扫描从下颌垫片和下颌模型，获 得包括下颌垫片与下颌模型表面数据的下颌三维扫描数据。303为数据对齐模块，能够根据已知的定位标识的预定位置，将数据获取模块302的上颌三维扫描数据的上颌垫片对齐于上颌垫片预定位置，将下颌三维扫描数据的下颌垫片对齐于下颌垫片预定位置，从而将上颌三维扫描数据中的上颌模型和下颌三维扫描数据中的下颌模型的位置的确定，实现了口腔上下颌扫描数据空间关系对齐。

这样的装置，能够得到固定连接且保持一定位置关系的上颌垫片和上颌模型、下颌垫片和下颌模型，通过分别扫描从底座上取下的上颌模型和上颌垫片、下颌模型和下颌垫片，根据上颌垫片和下颌垫片的定位标识将上颌垫片、下颌垫片的扫描数据定位于预定位置，获得预定颌位关系的上颌扫描数据和下颌扫描数据，从而通过两次扫描实现口腔上下颌模型扫描数据空间关系对齐，提高效率的同时减少了操作误差，提高了精度。

在本说明书中，(occlusion，读音he)为口腔医学领域用字，指上、下颌牙列间的接触关系。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对齐限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。