CN110353851A - 一种带有全方位摄像的马蹄状口内托盘式扫描头 - Google Patents

Abstract

针对现有口内直接扫描法制取数字化印模的不足，发明一种带有全方位摄像的马蹄状口内托盘式扫描头，其特征在于：口内托盘式扫描头为马蹄状，无需触及软腭，可根据牙弓大小选择型号；数个可拆卸的光学摄像头嵌在托盘外侧、内侧及底部，每两个摄像头扫描区域有部分重合(图1)，以保证数据精确度和完整性；也可选择性安装适当数量的摄像头，对局部牙列进行扫描：将托盘直接放入口内就位，无需移动头就可快速采集完整的口腔软硬组织数据。同时，可与口腔内部情况实时比对，发现盲区后移动头补充扫描。本发明旨在优化传统口内扫描头的性能，通过集成多个摄像头，提供精准、完整的口腔数字模型，有效提高诊疗安全性，节约成本，有益环保。

Description

一种带有全方位摄像的马蹄状口内托盘式扫描头

技术领域

本发明涉及一种数字化口内扫描头，具体涉及一种带有全方位摄像的马蹄状托盘式口内扫描头，数个光学摄像头嵌在其中，在需要扫描整个牙列时，外侧7个摄像头，内侧5个摄像头，底部5个摄像头，每两个摄像头之间都有相应的重合区域；另外，可根据临床诊疗情况对摄像头进行拆卸和安装，将托盘式扫描头放入患者口内就位即可快速准确地获得完整的牙列数据。

背景技术

口腔领域中的数字化技术包括数字化印模、数字化诊断与治疗、数字化生产、数字化手术导航、影像学以及相关材料的应用等。其中，数字化印模技术是数字化诊疗的前提与基础，为诊断、设计、导航、制造提供完整、精确的口腔数字模型，是口腔医师关注的焦点。20世纪70年代Duret医生将工业数字化生产技术应用于口腔临床工作的大胆设想，使口腔数字化印模技术应运而生，走进现代医学的前沿。该设想是基于工业生产中激光照相制取光学印模的原理，从而获得反映口腔内情况的数字化印模。Mormann教授于1980年进行了第一次患者口内扫描，两年后，手持式3D口腔扫描仪问世。1985年，Sirona公司(德国)成功开发研制出的CEREC一代产品，宣告了口腔领域中数字化印模时代的开启。

口腔数字化印模获取技术分为间接法和直接法，间接法扫描技术需要经过临床制取印模、翻制石膏模型、体外扫描等步骤实现牙颌模型的数字化，上述步骤均可能产生操作误差。虽然模型扫描仪的扫描可达到10μm的高精度，但繁琐的传统模型制取工艺导致的临床操作误差却较难控制(印模变形、缺陷、温度、湿度影响等)，最终影响数字印模的精度。口内直接制取数字化印模法是指通过口内扫描仪的扫描头在患者口腔内移动获取牙列信息，避免了传统取印模时出现的托盘触及软腭引起患者恶心、托盘刺激引起口角炎等问题。口内扫描可将获取数字印模的流程简化，使误差仅来源于扫描，从而极大地提高误差来源的可控性。

然而，口内直接扫描也存在一些局限性。口内软硬组织结构复杂且环境湿润，对扫描元件要求较高；光学扫描系统要求被扫描表面不反光，而牙釉质呈半透性，且在润湿环境下呈高反光状态；扫描过程是由医生操作控制、患者配合的动态过程，人为影响较大。目前市场上不同口内扫描系统各具特点，但都存在扫描头体积偏大，扫描及重建速度需要进一步提高等问题。口腔空间虽狭小，但仍然需要解决光学扫描中影响高精度测量的关键因素“大视场”拼接的问题——口腔狭小的操作空间，要求扫描系统设计纤细结构的扫描头，但其光学系统的单视野视场往往较小，要想获得相对完整的口腔软硬组织三维数据，需要进行大量的多视场三维数据拼接处理，而拼接的次数越多，数据精度也越低。此外，间接法扫描模型时扫描底座稳定且固定，被扫描模型与扫描仪空间坐标系的相对空间位置稳定可知，而传统口内扫描过程中，患者下颌位置任何不自主的运动，微小的头部和舌部移动、唾液微量分泌、龈沟出血等，都会使得到的图像质量大幅度下降；持扫描仪也没有相对稳定的位置关系，多视场拼接的数据主要由软件算法实现，这就对单视场的数据搭接率提出了较高的要求，扫描速度和精度极大受限；同时，操作者使用口内扫描的过程平均时间较长，其使用扫描头的熟练程度和扫描头的运动轨迹都对扫描的准确度造成影响。在扫描前牙到后牙的过程中，由于尖牙位于口角处，扫描时有转折点的存在，对其画面的捕捉相较于其他牙来说更为困难，在图像的拼接过程中容易会出现拼接误差。因此，扫描范围越大，扫描系统拍摄的图像跨度越大，二维图像转换成三维图像的过程也越复杂，从而导致获取的数字印模图像与口内原始状态偏差越大，对于口内扫描数字印模制作可摘局部义齿，5单位以上长桥等修复体造成了困难。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足之处，本发明解决上述问题的方法是提供一种带有全方位摄像的马蹄状托盘式口内扫描头，旨在优化传统口内扫描头的性能，通过集成多个摄像头的托盘式扫描头，简化口内扫描的流程，为口腔疾病的诊断、设计、操作导航、修复体制造提供精准、完整的口腔数字模型，增加医师从口腔内获取数据信息的速度及准确性，减少传统口内扫描头给患者带来的不适，有效提高患者舒适度和诊疗安全性，同时，无需消耗传统印模材料，节约成本，有益环保。

为了解决上述技术问题，本申请采用如下技术方案予以实现：托盘式口内扫描头为马蹄状，无需触及软腭等易引起患者恶心不适的区域，并可根据患者牙弓大小选择适当的型号；数个可拆卸的光学摄像头嵌在托盘式口内扫描头的外侧、内侧及托盘底部，在需要扫描整个牙列时，可以设计外侧7个摄像头，内侧5个摄像头，底部5个摄像头，每两个摄像头之间都有相应的重合区域；根据口腔诊疗设计的需要，安装适当数量的光学摄像头，选择性地进行口内局部扫描：将托盘式口内扫描头直接放入口内，无需移动头就可快速采集完整的口腔软硬组织数据。同时，医师可通过屏幕同步显示的扫描结果与口腔内部情况实时比对，发现盲区及数据稀疏区域后适当旋转、移动托盘式扫描头，进行补充扫描。

本发明中全方位摄像的马蹄状托盘式口内扫描头，其优势在于：马蹄状托盘，避免对患者咽部及软腭的刺激，根据患者牙弓宽度和长度选择适当型号的托盘，提高了诊疗舒适度和安全性；多个可拆卸的摄像头，每两个摄像头之间都有相应的重合区域，以保证口内扫描数据的精确度和完整性且经济适用，节约资源；可根据牙列缺失情况和诊疗设计要求，拆卸以及安装相应位置的摄像头，对局部牙列进行扫描，提高扫描效率，节省临床操作时间；针对口腔狭小的操作空间，无需手持较大的扫描头在患者唇颊侧及舌侧移动，仅需要将托盘放入口内即可获取完整而准确的牙列数字模型，避免了漫长的口内扫描过程中患者不自主运动造成的扫描误差，以及大量的多视场三维数据拼接造成的数据精度降低，极大地提高了扫描数据的准确度及完整性。此外，扫描过程中，医师可通过屏幕同步显示的扫描结果与口腔内部情况实时比对，发现盲区及数据稀疏区域后及时补充安装相应位置的摄像头，进行补充扫描，方便快捷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1.可拆卸的光学摄像头；

图2.全方位摄像的马蹄状托盘式口内扫描头

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步说明。

本发明——马蹄状托盘式口内扫描头，无需触及软腭等易引起患者恶心不适的区域，并可根据患者牙弓大小选择适当的型号；数个可拆卸的光学摄像头(图1)嵌在托盘式口内扫描头的外侧、内侧及托盘底部，在需要扫描整个牙列时，可以设计外侧7个摄像头，内侧5个摄像头，底部5个摄像头，每两个摄像头之间都有相应的重合区域(图2)；根据口腔诊疗设计的需要，安装适当数量的光学摄像头，选择性地进行口内局部扫描：将托盘式口内扫描头直接放入口内，无需移动头就可快速采集完整的口腔软硬组织数据。同时，医师可通过屏幕同步显示的扫描结果与口腔内部情况实时比对，发现盲区及数据稀疏区域后适当旋转、移动托盘式扫描头，进行补充扫描。

以常见的口内扫描获得上颌牙列数字化印模为例，全方位摄像的马蹄状托盘式扫描头的实施包括以下步骤：

(1)根据患者牙弓长宽、形状、高低选择适当型号的托盘式扫描头，并于口内试放置，托盘与牙弓内外侧应有3～4mm间隙，翼缘不能过长而干扰软组织活动，托盘后缘应盖过最后一颗磨牙远中面；

(2)根据患者口内牙列缺失情况以及口腔临床诊疗设计要求选择适当数量和位置的摄像头，安装于托盘相应位置，口内再次确定是否能包含全部扫描范围；

(3)将椅位调整到合适的位置，既要使患者感觉舒适，又要便于医师操作；

(4)开启扫描仪，将托盘式扫描头放入患者口内，扫描上颌时医师可位于患者右后方，扫描的同时通过屏幕同步显示的扫描结果与口腔实际情况实时比对，及时发现盲区或数据稀疏区域，根据实时扫描结果适当旋转、移动托盘式扫描头，补充扫描；

(5)若有补充扫描，再次将托盘式扫描头置于口内，同时在屏幕上验证扫描数据是否完整准确。

(6)将制取好的口内数字印模传输进数字化设计软件，进行下一步的诊疗工作。

可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行局部修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种带有全方位扫描的马蹄状口内托盘式扫描头，其特征在于：可根据患者牙弓长大小选择适当型号的马蹄状托盘式口内扫描头，扫描时无需触及软腭等易引起患者恶心不适的区域；数个可拆卸的光学摄像头嵌在托盘式口内扫描头的外侧、内侧及托盘底部，在需要扫描整个牙列是，可以设计外侧7个摄像头，内侧5个摄像头，底部5个摄像头，每两个摄像头之间都有相应的重合区域，以保证口内扫描数据的精确度和完整性；也可以根据口腔诊疗的需要，安装适当数量的光学摄像头，选择性地进行口内局部扫描：将托盘式口内扫描头直接放入口内就位，无需移动头就可快速采集完整的口腔软硬组织数据。

2.如权利要求1所述的马蹄状托盘式口内扫描头，其特征在于，利用数个可拆卸的光学摄像头，重叠扫描同一牙位获取口内扫描数据，可根据患者牙弓大小选择不同型号的托盘，并根据治疗设计需要，安装和拆卸相应位置的摄像头，进行口内扫描；实时比对扫描数据，发现盲区及数据稀疏区域时适当旋转、移动托盘式扫描头，进行二次扫描。