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CN106419951B - 面部数字化三维影像与上颌牙列数字化三维影像的匹配转移装置 - Google Patents

面部数字化三维影像与上颌牙列数字化三维影像的匹配转移装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开的用于面部数字化三维影像与上颌牙列数字化三维影像图像匹配的转移装置包括托盘和成像板，托盘是由托盘本体和与之连为一体的托盘柄构成，成像板由5块矩形板和一连接柱构成，其中一块矩形板为正中面，其余4块呈至少15°的夹角分别位于正中面四周，形成上斜面、下斜面、左斜面和右斜面，连接柱位于正中面的后中部，其上开有与托盘柄匹配的插槽，或成像板为一沿水平或垂直方向呈波浪形的板体，板体后中部设有连接柱，连接柱上开有与托盘柄匹配的插槽。本发明提供的转移装置中一个成像板就能够与不同患者牙列形态个性化的托盘本体配套使用，且临床操作简单，有利于重复使用，不仅可提高诊疗效率，而且可节约材料，降低医疗成本。

Description

面部数字化三维影像与上颌牙列数字化三维影像的匹配转移 装置
技术领域
本发明属于口腔辅助医疗器械技术领域，具体涉及一种面部数字化三维影像与上颌牙列数字化三维影像图像匹配的转移装置。
背景技术
数字化三维图像采集装置在口腔医疗领域发展蓬勃，而颅颌面部的图像匹配方法成为该领域发展的新机遇。传统方法是利用电子计算机断层扫描三维重建模型作为面部三维影像与上颌牙列三维影像的图像匹配介质，但是该方法在获得断层扫描三维重建模型过程中涉及的放射剂量大，若多次检查，很不利于人体健康。也有报道可通过采集牙面暴露时的面部三维影像来辅助面部三维影像与牙列三维影像图像的匹配，但由于牙面色泽反光，难以被面部三维影像采集装置准确识别，因而会影响最终匹配的准确性和可靠性。
为了解决牙面色泽反光所带来的问题，Eneko Solaberrieta,PhD,AsierGarmendia,PhD,Rikardo Minguez,PhD,Aritza Brizuela,PhD,andGuillermo Pradies,PhD“Virtual Facebow Technique”公开了一种面弓转移叉，该面弓转移叉由一个半圆形上颌牙列托盘、中间连接体和成像板构成，使用时先在半圆形上颌牙列托盘内涂布印模材料，然后将涂布有印模材料的上颌牙列托盘部分安置于患者上颌牙列处，并使成像板位于患者口外，这时通过面部三维照相机先记录患者牙列与成像板的三维空间关系，然后进行面部三维影像采集，再利用前述牙列与成像板的三维空间关系，匹配面部三维影像与上颌牙列三维影像。这种面弓转移叉虽然能够用于面部三维影像与上颌牙列三维影像图像的匹配，定位上颌牙列三维影像相对于面部三维影像的位置，但存在以下一些不足：1)成像板形态过于简单，用于识别匹配的面、线太少，不利于后期图像匹配准确性；2)由于该面弓转移叉的托盘部分与成像板是固连为一体的，不能根据不同患者牙列形态的个性化，只替换不同托盘而使用同一个成像板，导致材料的浪费和医疗成本的增加；3)由于该面弓转移叉的托盘部分与成像板是固连为一体的，体积较大，不利于使用牙科三维模型扫描仪采集影像。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种面部数字化三维影像与上颌牙列数字化三维影像的匹配转移装置，以便准确记录面部数字化三维影像与上颌牙列数字化三维影像的三维空间关系，增加装置可重复使用性，降低医疗成本，有利于使用现有牙科数字化三维模型扫描仪采集影像，提高装置实用性。
本发明提供的面部数字化三维影像与上颌牙列数字化三维影像的匹配转移装置，该装置包括托盘和成像板，托盘是由托盘本体和与之连为一体的托盘柄构成，托盘本体为一与患者上颌牙列匹配且呈半圆形的内凹盘体，托盘柄位于半圆形盘壁外侧中部；成像板则由5块矩形板和一连接柱构成，以其中一块矩形板作为正中面，其余4块以正中面的水平面为基准同方向呈至少15°的夹角分别位于正中面四周，形成上斜面、下斜面、左斜面和右斜面，连接柱位于正中面的后中部并与其连为一体，连接柱上开有与托盘柄匹配的插槽，或成像板为一沿水平或垂直方向呈波浪形的板体，板体后中部还设有连为一体的连接柱，连接柱上开有与托盘柄匹配的插槽。
以上转移装置中所述成像板的上斜面、下斜面、左斜面和右斜面与正中面的夹角为15°-45°。
以上转移装置中所述成像板的外表面上涂覆有黑色哑光圆形标记。
以上转移装置中所述成像板的外表面上还涂覆有红、绿、蓝三原色标记。
以上转移装置中所述连接柱上开的插槽为矩形或椭圆形。
以上转移装置中所述托盘本体和托盘柄外表面设有凸起。
本发明用于面部数字化三维影像与上颌牙列数字化三维影像图像匹配的转移装置使用方法，包括如下步骤：
(1)筛选适合患者上颌牙列大小的匹配转移装置数字化三维模型
在由不同类型托盘所对应的不同匹配转移装置数字化三维模型组中，根据患者上颌牙列大小所需托盘类型，筛选适合患者上颌牙列大小的匹配转移装置数字化三维模型；
(2)安装托盘及成像板
选择适合患者上颌牙列大小的托盘，将托盘与成像板连接以形成匹配转移装置，在其托盘内涂布印模材料，并将涂布有印模材料的托盘部分安置于患者上颌牙列，成像板部分留于口腔外，患者上颌牙列在托盘内涂布有印模材料的一面形成上颌牙列印模；
(3)建立安置有匹配转移装置的面部数字化三维模型
患者双手拇指放入口腔内按压住步骤(2)所述托盘的底部，使托盘固定于上颌牙列，然后通过面部三维影像采集装置对患者正面面部进行图像采集，形成安置有匹配转移装置的面部数字化三维模型；
(4)建立取出匹配转移装置面部数字化三维模型
当步骤(3)患者面部拍摄完成后，取出患者口腔内的匹配转移装置，清洗口腔及面部残留的印模材料，然后再次通过面部三维影像采集装置对患者正面面部牙尖交错位、姿势性微笑、情绪性微笑、息止颌位、肌功能位等面部不同姿势位时的面部三维影像进行图像采集，得到取出匹配转移装置的面部数字化三维模型(此处以牙尖交错位为例)；
(5)建立含上颌牙列的托盘数字化三维模型
使用牙科三维模型扫描仪对步骤(4)已取出的匹配转移装置中具有上颌牙列印记的托盘部分进行扫描，形成含上颌牙列的托盘数字化三维模型；
(6)建立上颌牙列转移装置数字化三维模型
在三维图形处理软件中，以托盘整体为对齐对象，将步骤(5)所述含上颌牙列的托盘数字化三维模型，以托盘本体和托盘柄的外表面设有的凸起作为参考，对齐到该托盘在步骤(1)中对应的托盘转移装置三维模型位置，合并形成上颌牙列转移装置数字化三维模型；
(7)建立上颌牙列转移装置面部数字化三维模型
将步骤(6)中所述上颌牙列转移装置数字化三维模型，以步骤(3)中安置托盘转移装置面部数字化三维模型的成像板部分为对齐对象，对齐到步骤(3)所述的安置托盘转移装置面部数字化三维模型位置，合并形成上颌牙列转移装置面部数字化三维模型；
(8)建立牙尖交错位时上颌牙列面部数字化三维模型
将步骤(4)取出匹配转移装置的面部数字化三维模型与步骤(7)所述上颌牙列转移装置面部数字化三维模型中，以面部前额部为对齐对象，去除上颌牙列转移装置面部数字化三维模型中的上颌牙列之外其余部分，得到牙尖交错位时面部三维影像中的上颌牙列所在位置，从而建立上颌牙列面部数字化三维模型。
(9)建立面部不同姿势时上颌牙列面部数字化三维模型
利用面部前额对齐的方式，将步骤(8)所述牙尖交错位时上颌牙列面部数字化三维模型中的面部部分与步骤(4)得到的不同姿势时的面部三维模型相替换，获得不同面部姿势时上颌牙列面部数字化三维模型。
(10)建立正颌、正畸、修复、种植和牙周的面部不同姿势时上颌牙列面部数字化三维模型
使用三维软件对步骤(9)中上颌牙列面部数字化三维模型的上颌牙列部分，进行三维虚拟正颌、正畸、修复、种植、牙周操作，形成虚拟操作后的上颌牙列三维模型，并将此虚拟操作后的上颌牙列三维模型与步骤(9)中上颌牙列面部数字化三维模型中的上颌牙列部分相替换，获取不同虚拟操作后的上颌牙列面部数字化三维模型，然后将不同面部姿势时上颌牙列面部数字化三维模型中上颌牙列部分与不同虚拟操作后的上颌牙列三维模型相替换，获得虚拟操作后面部不同姿势时上颌牙列面部数字化三维模型。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)由于本发明提供的转移装置中托盘本体可由与之连为一体的托盘柄与成像板后部设计的凸起插槽匹配活动连接，因而一个成像板就能够与不同患者牙列形态个性化的托盘本体配套使用，且临床操作简单，有利于重复使用，不仅可提高诊疗效率，而且可节约材料，降低医疗成本。
(2)由于本发明提供的转移装置中成像板设计形成了多个斜面或波浪形曲面，这样用于识别匹配的面、线就较多，因而可提高后期图像匹配的准确性和可靠性，为后期的诊疗效果提供了基础保证。
(3)由于本发明提供的转移装置中成像板的外表面上还涂覆有黑色哑光圆形标记以及红、绿、蓝三原色标记，使得扫描后图像的相互之间有了更多的可供识别匹配的符号，因而不仅利于图像形状的匹配，更有利于图像色彩的校准和调整。
(4)由于本发明提供的转移装置中托盘本体和托盘柄的外表面还设有凸起，因而有利于将含上颌牙列的托盘数字化三维模型与托盘转移装置三维模型位置准确对齐。
(5)由于本发明提供的转移装置中托盘部分与成像板之间是活动连接的，在临床操作中，只需将托盘部分取下，就可以减小体积，因而降低了对三维模型扫描仪的空间要求，有利于使用空间较小的牙科三维模型扫描仪采集影像，使其适用范围更广。
(6)通过采用本发明提供的转移装置，不仅可获得不同姿势时上颌牙列面部数字化三维模型，进而能对患者颅、颌、合、面进行全面准确的诊断，而且匹配转移装置的使用方法，还能够获取不同虚拟治疗后的上颌牙列面部数字化三维模型，进而可以对治疗进行可视化的精确模拟，并且获得的虚拟治疗后不同面部姿势时上颌牙列面部数字化三维模型，从而可更加全面地评估可能的治疗效果。
附图说明
图1为本发明提供的一种用于面部数字化三维影像与上颌牙列数字化三维影像图像匹配的转移装置的立体结构示意图；
图2为图1中托盘的立体结构示意图；
图3为图1中成像板的立体结构示意图；
图4为图1中成像板后侧的立体结构示意图；
图5为本发明提供的另一种成像板的立体结构示意图；
图6为本发明提供的第三种成像板的立体结构示意图。
图中，1—托盘，1-1—托盘本体，1-2—托盘柄，1-3—凸起，2—成像板，2-1—成像板正中面，2-2—成像板上斜面，2-3—成像板下斜面，2-4—成像板左斜面，2-5—成像板右斜面，3—黑色哑光圆形标记，4—红、绿、蓝三原色标记，5—连接柱，6—插槽。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明所述用于面部数字化三维影像与上颌牙列数字化三维影像图像匹配的转移装置及其使用作进一步说明。有必要在此指出的是以下实施例不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术熟练人员根据上述本发明内容对本发明做出一些非本质的组合和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例1
如图1所示，本实施例提供的用于面部三维影像与上颌牙列三维影像图像匹配的转移装置包括托盘1和成像板2。
其中托盘是由托盘本体1-1和与之连为一体的托盘柄1-2构成，托盘本体1-1为一与患者上颌牙列匹配且呈半圆形的内凹盘体，托盘柄1-2为矩形，位于半圆形盘壁外侧中部，托盘柄和托盘本体外表面设有凸起1-3，见图2。成像板2则由5块矩形板和一连接柱5构成，以其中一块矩形板作为正中面2-1，其余4块以正中面的水平面为基准同方向呈15°的夹角分别位于正中面四周，形成上斜面2-2、下斜面2-3、左斜面2-4和右斜面2-5，各外表面均涂覆有黑色哑光圆形标记3，且正中面、上斜面和下斜面的外表面中部还涂覆有红、绿、蓝三原色标记4，见图3；连接柱5位于正中面的后中部并与其连为一体，连接柱5上开有与托盘柄匹配的插槽6，本实施例连接柱5上开的插槽6为矩形，见图4。
实施例2
本实施例与实施例1不同之处在于：成像板的上斜面2-2、下斜面2-3、左斜面2-4和右斜面2-5以正中面2-1的水平面为基准同方向呈45°的夹角分别位于正中面2-1四周，因其余结构与实施例1完全相同，故略去不述。
实施例3
本实施例与实施例1不同之处在于：1)成像板的上斜面2-2、下斜面2-3、左斜面2-4和右斜面2-5以正中面2-1的水平面为基准同方向呈30°的夹角分别位于正中面2-1四周；2)托盘柄1-2为椭圆形，连接柱5上开的插槽6为与托盘柄1-2匹配的椭圆形。因其余结构与实施例1完全相同，故略去不述。
实施例4
本实施例提供的用于面部三维影像与上颌牙列三维影像图像匹配的转移装置包括托盘1和成像板2。其中托盘是由托盘本体1-1和与之连为一体的托盘柄1-2构成，托盘本体1-1为一与患者上颌牙列匹配且呈半圆形的内凹盘体，托盘柄1-2为矩形，位于半圆形盘壁外侧中部，托盘柄和托盘本体外表面设有凸起1-3，见图2。而成像板2为一沿垂直方向呈波浪形的板体，其外表面上两侧涂覆有黑色哑光圆形标记3，中部还涂覆有红、绿、蓝三原色标记4；在板体后中部还设有连为一体的连接柱5，见图5，连接柱5上开有与托盘柄匹配的插槽6，本实施例连接柱5上开的插槽6为矩形。
实施例5
本实施例提供的用于面部三维影像与上颌牙列三维影像图像匹配的转移装置也包括托盘1和成像板2，但本实施例与实施例4不同之处在于：1)成像板2为一沿水平方向呈波浪形的板体，其外表面上两侧也涂覆有黑色哑光圆形标记3，中部还涂覆有红、绿、蓝三原色标记4；在板体后中部还设有连为一体的连接柱5，见图6；2)托盘柄1-2为椭圆形，连接柱5上开的插槽6为与托盘柄1-2匹配的椭圆形。因其余结构与实施例4完全相同，故略去不述。

Claims (6)

1.一种面部数字化三维影像与上颌牙列数字化三维影像的匹配转移装置，该装置包括托盘（1）和成像板（2），托盘（1）是由托盘本体（1-1）和与之连为一体的托盘柄（1-2）构成，托盘本体（1-1）为一与患者上颌牙列匹配且呈半圆形的内凹盘体，托盘柄（1-2）位于半圆形盘壁外侧中部，其特征在于成像板（2）是由5块矩形板和一连接柱（5）构成，以其中1块矩形板作为正中面（2-1），其余4块以正中面（2-1）的水平面为基准同方向呈至少15°的夹角分别位于正中面四周，形成上斜面（2-2）、下斜面（2-3）、左斜面（2-4）和右斜面（2-5），连接柱（5）位于正中面（2-1）的后中部并与其连为一体，连接柱（5）上开有与托盘柄匹配的插槽（6）。
2.根据权利要求1所述的面部数字化三维影像与上颌牙列数字化三维影像的匹配转移装置，其特征在于该转移装置中所述成像板（2）的上斜面（2-2）、下斜面（2-3）、左斜面（2-4）和右斜面（2-5）与正中面（2-1）的夹角为15°-45°。
3.根据权利要求1或2所述的面部数字化三维影像与上颌牙列数字化三维影像的匹配转移装置，其特征在于该转移装置中所述成像板（2）的外表面上涂覆有黑色哑光圆形标记（3）。
4.根据权利要求1-3任一项所述的面部数字化三维影像与上颌牙列数字化三维影像的匹配转移装置，其特征在于该转移装置中所述成像板（2）的外表面上还涂覆有红、绿、蓝三原色标记（4）。
5.根据权利要求1-4任一项所述的面部数字化三维影像与上颌牙列数字化三维影像的匹配转移装置，其特征在于该转移装置中所述连接柱（5）上开的插槽（6）为矩形或椭圆形。
6.根据权利要求1或2或5所述的面部数字化三维影像与上颌牙列数字化三维影像的匹配转移装置，其特征在于该转移装置中所述托盘本体（1-1）和托盘柄（1-2）外表面设有若干凸起（1-3）。
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