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一种全数字化技术引导下的系列再定位咬合板的制作方法

摘要本发明咬合板制作技术领域,公开了一种全数字化技术引导下的系列再定位咬合板的制作方法,包括:S1、获取用户上下颌模型和CBCT颌骨模型;S2、将所述上下颌模型和CBCT颌骨模型进行配准得到带有关节的上下颌模型;S3、将所述第二模型与电子面弓数据进行匹配使得所述第二模型能够模拟用户真实的动态咬合;S4、通过遗传算法确定所述第二模型的上颌牙列和下颌牙列之间的前伸再定位咬合关系以及最适正中关系;S5、根据前伸再定位咬合关系和最适正中关系分别设计前伸再定位咬合板和正中关系稳定咬合板的静态及动态咬合;S6、将前伸再定位咬合板和正中关系稳定咬合板通过3D打印技术打印出来。本发明解决了盲目前伸定位和完全依赖于医生经验的限制。

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专利类型 授权专利
申请/专利号 CN202410231951.3
申请日期 2024-03-01
公开/公告号 CN117796936B
公开/公告日 2024-04-30
主分类号 A61C11/00(2006.01) A A61 A61C A61C11
分类号 A61C11/00(2006.01) A61C7/00(2006.01) A61C11/00 A61C7/00
申请/专利权人 四川大学
主申请人地址 610000 四川省成都市武侯区一环路南一段24号
专利代理机构 成都行之专利代理有限公司
代理人 张杨
国别省市代码 四川;51
主权项:
1.一种全数字化技术引导下的系列再定位咬合板的制作方法,其特征在于,包括: S1、获取用户上下颌模型和CBCT颌骨模型,所述CBCT颌骨模型为带有关节的上下颌牙列; S2、通过第一数字化软件将所述上下颌模型和CBCT颌骨模型进行配准得到带有关节的上下颌模型,令带有关节的上下颌模型为第一模型,将所述第一模型的上颌关节凹与下颌髁突分离得到第二模型; S2中的具体过程为: S2.1、将所述上下颌模型和CBCT颌骨模型导入数字化软件中,将所述CBCT颌骨模型与所述上下颌模型配准,使得所述CBCT颌骨模型中的上下颌牙列替换成所述上下颌模型得到第一模型; S2.2、将所述第一模型的双侧髁突及关节凹分离,得到带有上颌关节凹和下颌髁突的第二模型,所述第二模型包括上颌关节凹、上颌牙列、下颌髁突和下颌牙列,所述上颌牙列与上颌关节凹为一体,所述下颌牙列和下颌髁突为一体,所述上颌牙列和下颌牙列来源于所述上下颌模型,所述上颌关节凹和下颌髁突来源于所述CBCT颌骨模型; S3、获取用户的电子面弓数据,并将所述第二模型与电子面弓数据进行匹配使得所述第二模型能够模拟用户真实的动态咬合; S3中的具体过程为: S3.1、利用电子面弓获取用户的下颌运动轨迹和下颌运动参数; S3.2、将所述第二模型分别与所述下颌运动轨迹或下颌运动参数匹配以进行第一动态咬合引导和第二动态咬合引导从而分别模拟下颌前伸和侧方运动; S4、通过遗传算法得到用于调整下颌髁突向前伸的路径向量、关节盘进行复位的复位向量以及上颌牙列相对所述下颌牙列垂直抬高的高度,从而确定所述第二模型的上颌牙列和下颌牙列之间的前伸再定位咬合关系以及最适正中关系; S4中的具体过程为: S4.1、建立矫正优化模型,通过遗传算法求解所述矫正优化模型获得适用于所述第二模型的可行解集合,所述可行解集合中的每个可行解个体均包括下颌髁突与关节凹之间的前伸校正前的关节前间隙最小值、关节后间隙最小值/>、关节上间隙最小值/>、下颌髁突向前伸的路径向量/>在眶耳平面的第一分量/>、下颌髁突向前伸的路径向量/>在垂直于眶耳平面的第二分量/>、关节盘进行复位的复位向量/>在眶耳平面的第三分量、关节盘进行复位的复位向量/>在垂直于眶耳平面的第四分量/>、上颌牙列相对所述下颌牙列垂直抬高的高度A以及校正前过下颌髁突顶与下颌髁突中心点的连线与过关节盘后带后缘与下颌髁突中心点的连线之间的第一夹角/>; S4.1中,建立矫正优化模型,将前伸校正前的关节前间隙最小值、关节后间隙最小值/>、关节上间隙最小值/>、第一分量/>、第二分量/>、第三分量/>、第四分量/>、上颌牙列相对所述下颌牙列垂直抬高的高度A以及校正前过下颌髁突顶与下颌髁突中心点的连线与过关节盘后带后缘与下颌髁突中心点的连线之间的第一夹角/>进行编码,并基于遗传算法求解所述矫正优化模型得到属于同一可行解个体的前伸校正前的关节前间隙最小值/>、关节后间隙最小值/>、关节上间隙最小值/>、第一分量/>、第二分量/>、第三分量/>、第四分量/>、上颌牙列相对所述下颌牙列垂直抬高的高度A以及校正前过下颌髁突顶与下颌髁突中心点的连线与过关节盘后带后缘与下颌髁突中心点的连线之间的第一夹角/>,具体过程为: S4.1.1、设置遗传算法的迭代次数、每代种群中的个体的个数; S4.1.2、建立矫正优化模型,所述建立矫正优化模型包括目标函数和约束条件; 所述目标函数为: ,l为下颌髁突与关节盘接触的实际线条长度,/>正常情况下下颌髁突与关节盘接触的线条长度下限值; 且/>、/>、/>、/>、/>分别为校正后的下颌髁突与关节凹之间的关节上间隙、关节后间隙和关节前间隙的大小; ,/>为校正后过下颌髁突顶与下颌髁突中心点的连线与过关节盘后带后缘与下颌髁突中心点的连线之间的实际夹角,其中,以耳朵向鼻子的方向为正; 适应度函数:; S4.1.3、对前伸校正前的关节前间隙最小值、关节后间隙最小值/>、关节上间隙最小值/>、第一分量/>、第二分量/>、第三分量/>、第四分量/>、上颌牙列相对所述下颌牙列垂直抬高的高度A以及校正前过下颌髁突顶与下颌髁突中心点的连线与过关节盘后带后缘与下颌髁突中心点的连线之间的第一夹角/>进行编码得到个体的编码值,并基于约束条件随机生成由若干个体形成初始种群,令该初始种群为父代种群,每个个体的编码值均包括前伸校正前的关节前间隙最小值/>、关节后间隙最小值/>、关节上间隙最小值/>、第一分量/>、第二分量/>、第三分量/>、第四分量/>、上颌牙列相对所述下颌牙列垂直抬高的高度A以及第一夹角/>; S4.1.4、将所述父代种群的各个个体的编码值带入数字化软件进行下颌位置的调整,得到下颌髁突与关节盘接触的实际线条长度l和过下颌髁突顶与下颌髁突中心点的连线与过关节盘后带后缘与下颌髁突中心点的连线之间的实际夹角,令下颌髁突与关节盘接触的实际线条长度l为第一调整结果,过关节盘后带后缘与下颌髁突中心点的连线之间的实际夹角/>为第二调整结果; S4.1.5、根据每个所述第一调整结果和第二调整结果分别计算所述父代种群中每个个体的目标函数值,然后根据适应度函数计算所述父代种群中每个所述个体的适应度值并排序; S4.1.6、保存所述父代种群中前M个适应度值最大的个体,在从除前M个适应度值最大的个体以外的所有个体中通过轮盘赌选择个体进行交叉变异操作得到子代个体,再计算交叉变异后的所述子代个体的适应度值并进行排序,按适应度值重插入子代个体到所述父代种群中,选择设定个数的个体形成新的父代种群,然后返回S4.1.4; S4.1.7、重复S4.1.4-S4.1.6,直到达到迭代次数或者目标函数成立,此时父代种群即为可行解集合,父代种群的个体即为可行解个体; 约束条件:; 约束条件的单位均为mm,当第一分量、第三分量的方向朝前时,第一分量、第三分量的大小为正,反之为负;当第二分量、第四分量的方向朝下时,第二分量、第四分量的大小为正,反之为负,其中以耳朵朝向鼻子的方向为朝前 S4.2、根据所述第一模型中下颌髁突位于关节凹的位置范围找到对应的路径向量的第一分量、第二分量/>以及垂直抬高的高度、复位向量的第三分量/>和第四分量/>; S4.3、将所述第二模型中与下颌牙列为一体的下颌髁突基于第一分量、第二分量向前伸,将所述下颌髁突放置在与前移位的关节盘相匹配的位置,使得所述下颌髁突位于前移位的关节盘的下方且关节凹的前方,且能使关节盘包绕下颌髁突,然后按照垂直抬高的高度将所述上颌牙列相对所述下颌牙列垂直抬高A mm,此时所述上颌牙列和下颌牙列之间的相对位置即为前伸再定位咬合关系; S4.4、将与已和下颌牙列为一体的关节盘基于第三分量和第四分量/>进行引导改建后复位,使得所述下颌髁突位于所述上颌关节凹的正中关系位,此时的上颌牙列和下颌牙列的相对位置即为最适正中关系 S5、在第二数字化软件中,根据所述上颌牙列和下颌牙列的前伸再定位咬合关系和最适正中关系并基于电子面弓获取的运动轨迹或参数数据分别设计前伸再定位咬合板和正中关系稳定咬合板的静态及动态咬合; S6、将S5设计出来的前伸再定位咬合板和正中关系稳定咬合板通过3D打印技术打印出来。 2.根据权利要求1所述的一种全数字化技术引导下的系列再定位咬合板的制作方法,其特征在于,所述上颌关节凹包括设置在所述第二模型上颌两侧的上颌左侧关节凹和上颌右侧关节凹,所述下颌髁突包括设置在所述第二模型下颌两侧的下颌左侧髁突和下颌右侧髁突。 3.根据权利要求1所述的一种全数字化技术引导下的系列再定位咬合板的制作方法,其特征在于,根据所述第二模型中上颌牙列和下颌牙列的前伸再定位咬合关系并基于电子面弓数据设计前伸再定位咬合板的具体过程为: A1、设计前伸再定位咬合板底部结构:根据相互作为前伸再定位咬合关系的所述上颌牙列选择就位道方向,并确定倒凹填除相关参数和组织面底部属性,手动选择前伸再定位咬合板的覆盖范围,根据选取的覆盖范围自动匹配牙列; A2、设计前伸再定位咬合板𬌗面静态咬合:使用所述第二数字化软件的“咬合调整”功能,依据所述上颌牙列和下颌牙列间的前伸再定位咬合关系去除咬合板上的咬合高点,获得每个牙位均匀轻接触的光滑咬合面,所述第二数字化软件为EXOCAD; A3、设计前伸再定位咬合板动态咬合:利用电子面弓数据,模拟上下颌在前伸咬合位上的动态咬合轨迹,对所述前伸再定位咬合板的前伸及侧方运动引导斜面进行调改,获得用户个性化且稳定均一的前伸及侧方引导; A4、设计前伸再定位咬合板舌侧挡:使用所述第二数字化软件的的“自由造型”功能,增加前牙区13-23牙舌侧的咬合板厚度,防止下颌后退,使下颌锁定于前伸位,最后进行形态和咬合的微调。 4.根据权利要求3所述的一种全数字化技术引导下的系列再定位咬合板的制作方法,其特征在于,根据所述上颌牙列和下颌牙列的最适正中关系并基于电子面弓数据设计正中关系稳定咬合板的具体过程为: B1、设计正中关系稳定咬合板底部结构:根据相互作为正中关系稳定咬合关系的所述上颌牙列或下颌牙列选择就位道方向,并确定倒凹填除相关参数和底部属性,手动选择稳定咬合板的覆盖范围,根据选取的覆盖范围自动匹配牙列; B2、设计正中关系稳定咬合板𬌗面静态咬合:使用所述第二数字化软件的“咬合调整”功能,依据所述上颌牙列和下颌牙列间的正中咬合关系去除咬合板上的咬合高点,获得每个牙位均匀接触的光滑咬合面; B3、设计正中关系稳定咬合板动态咬合:利用电子面弓数据,模拟上下颌在正中关系咬合位上的动态咬合轨迹,对所述正中关系稳定咬合板的前伸及侧方运动引导斜面进行调改,获得用户个性化稳定均一的前伸及侧方引导。 5.根据权利要求4所述的一种全数字化技术引导下的系列再定位咬合板的制作方法,其特征在于,利用电子面弓数据,模拟下颌运动具体为: 以第一个颌骨运动位置作为轨迹起始点,利用下颌运动轨迹模拟下颌运动,或者利用下颌运动参数进行虚拟上𬌗架,模拟下颌运动。 6.一种全数字化技术引导下的系列再定位咬合板,其特征在于,包括通过权利要求1-5任一所述的一种全数字化技术引导下的系列再定位咬合板的制作方法制作的前伸再定位咬合板和正中关系稳定咬合板。
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