一種牙頜運動軌跡記錄裝置的製作方法
2023-06-14 07:40:36
專利名稱：一種牙頜運動軌跡記錄裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於臨床醫學口腔正畸領域，具體涉及一種牙頜運動軌跡記錄裝置。
背景技術：
隨著口腔醫學及生物信息學的飛速發展，作為對人體咀嚼器官的結構和功能進行模擬的一種裝置，被廣泛應用於口腔正畸學、修復學、牙合學及正頜外科等頜域的臨床、教學和科研工作中。現有的傳統機械式牙合架逐漸暴露出難以克服的局限性，已遠不能滿足基礎研究和臨床治療的要求，主要體現在以下幾方面1)牙合架記錄不能長期保存，無法重複使用；2)受模型的限制，運動中觀測的對象是石膏模型；3)受精度的限制，傳統機械牙合架精度往往不高；4)操作複雜，效率低，需要專業技術人員操作；5)傳統機械式牙合架的分析結果無法直接用於現階段在口腔醫學頜域飛速發展的計算機輔助設計/輔助製造系統(CAD/CAM)，不能滿足現代口腔醫學數位化、可視化、精確化、智能化的發展趨勢。在推進口腔醫學數位化的進程中，有國外學者提出以虛擬牙合架系統來模擬下頜運動，即以計算機軟體取代真實的機械裝置，以數學幾何模型作為醫生研究的對象取代石膏模型，以三維空間中的虛擬運動代替機械牙合架真實的運動。而最為關鍵的功能運動模擬不再是通過簡單的調配幾個控制參數將真實頜運動粗略、近似地轉嫁到機械牙合架上，而是以採集到的真實頜運動軌跡坐標來直接驅動幾何模型，從而實現了真正意義上的下頜運動再現。目前，國內尚無成熟的虛擬牙合架系統，僅限於單獨對頜牙列、下頜運動、咬合接觸點的分析，或下頜運動中髁突與關節窩相對位置的分析，只是一個「數位化」的機械牙合架，具有很多局限性。德國ARCUS digma下頜運動軌跡記錄儀通過聲電傳感器能夠比較準確的得到下頜的運動軌跡，只是一些獨立的下頜咬合軌跡，並不具備代表性，因為實際咬合運動極度複雜性，包括下頜的前後運動、左右滑動及開閉口運動，每次的咬合軌跡都不盡相同，尤其是考察下頜模型上一點在上頜模型曲面上滑動的運動過程中，下頜和下頜的牙尖交錯位發生變化時，其牙頜軌跡差異比較明顯。
實用新型內容本實用新型的目的是為了解決現有技術存在的上述問題，提出了一種牙頜運動軌跡記錄裝置。本實用新型的技術方案為一種牙頜運動軌跡記錄裝置，具體包括無線傳輸單元、處理器單元、脈衝發生單元、超聲換能發送單元、超聲換能接收單元、上頜頭架、信號預處理單元、計時電路單元和主控計算機，其中，所述超聲換能發送單元和超聲換能接收單元位於下頜夾板上並組成一個超聲換能器，處理器單元通過控制脈衝發生單元以一定頻率發生脈衝用於驅動下頜夾板上的超聲換能發送單元工作並發送超聲波信號；經上頜頭架後反射回的超聲波信號被下頜夾板上的超聲換能接收單元接收並產生電信號；產生的電信號進過信號預處理單元產生計時電路可以識別的信號，計時電路產生的時間差信號被處理器單元接收，所述時間差信號用於計算下頜夾板、上頜頭架之間的距離；與處理器單元連接的無線傳輸單元將距離信息傳輸給主控計算機，主控計算機根據接收到的無線傳輸單元的傳輸的數據重構出運動軌跡進而獲取牙合架參數、轉移頜位關係。進一步的，所述的處理器單元包括隔直濾波子單元、一級放大子單元和二級增益 可調子單元，所述隔直濾波子單元、一級放大子單元和二級增益可調子單元依次連接。本實用新型的有益效果本實用新型的牙頜運動軌跡記錄裝置採用多點感應，大大提高了數據精度和擴大了牙頜的覆蓋面；使用方便；可以穩定、準確、可靠地重現下頜正中關係位(CR);可以轉移、重現絞鏈軸與上頌的關係；可以重現下頌對上頌的各種非CR關係；可以重現、模擬患者個體下頜運動特徵。
圖I為本實用新型一種牙頜運動軌跡記錄裝置示意圖。圖2為本實用新型的上頜頭架示意圖。圖3為本實用新型的下頜夾板示意圖。附圖標記說明1耳塞固定器，2調節器，3牙合叉接合片，4眉間架，5超聲換能器，6牙合叉。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明。本實用新型的基本思想是利用基於超聲傳感器的裝置來測量下頜相對上頜的運動軌跡，用獲取的運動軌跡實時的驅動數字牙頜運動，做到人機互動的同步運動；經過大量的咬合運動後，採用基於距離加權的k_近鄰算法的機器自學習來獲取最佳的運動軌跡，並用最佳的下頜運動軌跡驅動完整的三維牙頜模擬真實的下頜相對上頜的運動，使數字牙合架能夠精確的模擬出下頜相對於上頜的鉸鏈軸位置及在三維空間各個方向的運動軌跡和最佳的咬合位置，從而測定牙合架參數、轉移頜位關係。從而實現牙頜關係從真實人體牙頜到計算機上虛擬牙合架的精確轉移。使用時先固定頭架和超聲接收器；然後在口內將下頜夾板粘附於下前牙唇面(夾板不能干擾正中牙合和下頜運動)，連接超聲波發射器，上、下牙咬至正中牙合，記錄該位置；最後，令患者分別做閉口、下頜前伸和側方運動，記錄軌跡坐標點集。通過該模型可以在計算機上得到牙合架參數、轉移頜位關係。圖I給出了一種牙頜運動軌跡記錄裝置示意圖，具體包括無線傳輸單元、處理器單元、脈衝發生單元、超聲換能發送單元、超聲換能接收單元、上頜頭架、信號預處理單元、計時電路單元和主控計算機，其中，所述超聲換能發送單元和超聲換能接收單元位於下頜夾板上組成一個超聲換能器，處理器單元通過控制脈衝發生單元以一定頻率發生脈衝來驅動下頜夾板上的超聲換能發送單元工作並發送超聲波信號；超聲波信號遇到上頜頭架後反射回來；被下頜夾板上的超聲換能接收單元接收並產生電信號；產生的電信號經過信號預處理單元產生計時電路可以識別的信號，計時電路產生的時間差信號被處理器單元接收，即可由s=vt/2計算上、下牙頜之間的距離；與處理器單元連接的無線傳輸單元將距離信
4息傳輸給主控計算機，主控計算機根據接收到的無線傳輸單元的傳輸的數據重構出運動軌跡，並用三維牙頜虛擬咬合、碰撞來獲取牙頜關係數據、頜位關係。這裡的距離信息表徵的是下頜相對上頜距離的點數據，可以是二進位的也可以是十進位的。所述的處理器單元包括隔直濾波子單元、一級放大子單元和二級增益可調子單元，所述隔直濾波子單元、一級放大子單元和二級增益可調子單元依次連接。這裡上頜頭架具體為弓形上頜頭架，具體如圖2所示，調節器2利用外耳道與髁突之間比較恆定的解剖位置關係，以及外耳道解剖形態把耳塞固定器I插入耳朵以固定上頜架；通過調節眉間架)來初步確定弓面牙頜架處於正中間；然後，擰緊牙合叉接合片3來固定並鎖定上頜架。在圖3中，給出了本實用新型裝置的下頜夾板示意圖，將4個(或η個，η為偶數)相同的超聲換能器5作為接收傳感器內嵌於下頜夾板上，其每個接收器放置的位置比較特殊，均為通過計算而得出，這樣比較有利於更精準的模擬出下頜相對上頜的運動軌跡；將牙合叉6放入口內，調節牙合叉接合片3使牙合叉6粘附於下前牙唇面(夾板不能干擾正中牙合和下頜運動)；將下頜架的兩端用繩子綁在頭部固定；開啟控制器驅動超聲換能器工作，上、下牙咬合併找到正中牙合，記錄該位置；最後，令患者分別做大量的閉口、下頜前伸和側方運動，並逐步找到最舒適的咬合方式，記錄軌跡坐標點集。醫生可直接把該牙頜運動軌跡記錄裝置佩戴在患者的面部，無需製作石膏牙模型，採用多點感應，大大提高了數據精度和擴大了牙頜的覆蓋面；使用方便；穩定、準確、可靠地重現下頜正中關係位(CR);轉移、重現鉸鏈軸與上頜的關係；重現下頜對上頜的各種非CR關係；重現、模擬患者個體下頜運動特徵。本實用新型的牙頜運動軌跡記錄裝置可以用於現階段在口腔醫學頜域飛速發展的計算機輔助設計/輔助製造系統(CAD/CAM)，以滿足現代口腔醫學數位化、可視化、精確化、智能化的發展趨勢。本領域的普通技術人員將會意識到，這裡所述的實施例是為了幫助讀者理解本實用新型的原理，應被理解為本實用新型的保護範圍並不局限於這樣的特別陳述和實施例。本領域的普通技術人員可以根據本實用新型公開的這些技術啟示做出各種不脫離本實用新型實質的其它各種具體變形和組合，這些變形和組合仍然在本實用新型的保護範圍內。
權利要求1.一種牙頜運動軌跡記錄裝置，其特徵在於，具體包括無線傳輸單元、處理器單元、脈衝發生單元、超聲換能發送單元、超聲換能接收單元、上頜頭架、信號預處理單元、計時電路單元和主控計算機，其中，所述超聲換能發送單元和超聲換能接收單元位於下頜夾板上並組成一個超聲換能器，處理器單元通過控制脈衝發生單元以一定頻率發生脈衝用於驅動下頜夾板上的超聲換能發送單元工作並發送超聲波信號；經上頜頭架後反射回的超聲波信號被下頜夾板上的超聲換能接收單元接收並產生電信號；產生的電信號進過信號預處理單元產生計時電路可以識別的信號，計時電路產生的時間差信號被處理器單元接收，所述時間差信號用於計算下頜夾板、上頜頭架之間的距離；與處理器單元連接的無線傳輸單元將距離信息傳輸給主控計算機，主控計算機根據接收到的無線傳輸單元的傳輸的數據重構出運動軌跡進而獲取牙合架參數、轉移頜位關係。
2.根據權利要求I所述的牙頜運動軌跡記錄裝置，其特徵在於，所述的處理器單元包括隔直濾波子單元、一級放大子單元和二級增益可調子單元，所述隔直濾波子單元、一級放大子單元和二級增益可調子單元依次連接。
3.根據權利要求I所述的牙頜運動軌跡記錄裝置，其特徵在於，所述的上頜頭架具體為弓形上頌頭架。
專利摘要本實用新型公開了一種牙頜運動軌跡記錄裝置，具體的，處理器單元通過控制脈衝發生單元以一定頻率發生脈衝用於驅動超聲換能發送單元工作並發送超聲波信號；經上頜頭架後反射回的超聲波信號被超聲換能接收單元接收並產生電信號；產生的電信號經過信號預處理單元產生計時電路識別的用於計算下頜夾板、上頜頭架之間距離的時間差信號並被處理器單元接收；主控計算機根據接收到的無線傳輸單元的傳輸的數據重構出運動軌跡進而獲取牙合架參數、轉移頜位關係。本實用新型的記錄裝置採用多點感應，提高了數據精度和擴大了牙頜的覆蓋面；可以穩定、準確、可靠地重現下頜正中關係位；轉移、重現鉸鏈軸與上頜的關係；重現下頜對上頜的各種非正中關係。
文檔編號A61C19/045GK202724029SQ201220298938
公開日2013年2月13日 申請日期2012年6月25日 優先權日2012年6月25日
發明者李科, 曾東, 劉偉 申請人:電子科技大學