CN114748186A - 一种基于生物力学的骨性ⅲ类错颌的数字化诊断方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于生物力学的骨性Ⅲ类错颌的数字化诊断方法及系统，涉及医疗技术及器械技术领域，具体为一种基于生物力学的骨性Ⅲ类错颌的数字化诊断方法及系统，包括以下步骤：S1、头影测量及初步诊断；S2、选择病例并扫描；S3、三维建模；S4、判断治疗方向，并进行虚拟治疗；S5、按照以上的分析，对患者进行治疗。本发明通过骨性Ⅲ类错颌患者治疗过程中对颞下颌关节的生物力学分析，有效规避下颌运动时过大压力和剪切力导致的髁突吸收和关节盘移位、穿孔的问题；本发明还结合头影测量参数和生物力学，提出了一种新的骨性Ⅲ类错颌的数字化诊断方法。
Description
技术领域
本发明涉及医疗技术及器械技术领域，具体为一种基于生物力学的骨性Ⅲ类错颌的数字化诊断方法及系统。
背景技术
骨性Ⅲ类错颌是临床上比较常见的错，其特征是下颌发育过度、上颌发育不足或二者兼而有之，临床表现为前牙反、磨牙Ⅲ类关系、上前牙唇倾、下前牙舌倾等。
目前有三种主要的方法治疗骨性III类错，即生长控制、正畸代偿治疗和正颌外科治疗。生长控制应该在青春生长快速期之前进行，青春生长快速期过后，只能通过后两种方法治疗成人骨性Ⅲ类错颌，此时，临床医生如何决定患者治疗计划是一个难题。骨性Ⅲ类错颌主要是上下颌骨间矢状关系的不调，ANB角是一个最简单和最常用判断上下颌骨间矢状关系的参数，Kerr的研究结果认为，ANB角小于-4°，大于10°是安氏Ⅲ类外科治疗的指征。曾祥龙等人经研究确定了当成人的ANB>10°或<-4°，IMPA<83°，APDI100°或<60°，ODI>80°或<60°时常需要进行正畸正颌联合治疗才能达到良好的美观与功能协调。
但是，正畸或正颌治疗后的患者在一定的时期内更易出现颞下颌关节功能紊乱(TMD)的症状和体征。咬合关系的改变会引起颞下颌关节(TMJ)发生适应性的形态变化或病理性形态及结构的改建。功能性错的存在和作用也会导致TMD的症状和体征，是指口颌系统在完成各种功能性运动时出现的不协调，包括下颌运动时的早接触、牙干扰等。咬合关系和功能性错造成的过大压力和剪切力会导致髁突吸收和关节盘移位、穿孔。因此，临床中，针对成人骨性Ⅲ类错颌的治疗方案制订时，需要充分考虑TMJ的受力问题，否则容易因为治疗方式不当而造成颞下颌关节功能紊乱(TMD)。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于生物力学的骨性Ⅲ类错颌的数字化诊断方法及系统，解决了上述背景技术中提出现有的的问题。
为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种基于生物力学的骨性Ⅲ类错颌的数字化诊断方法，保证髁突与关节盘的受力在正常范围内，在为骨性Ⅲ类错颌患者选择治疗方案之前，不仅要将X线头影测量参数作为评估标准，还要结合髁突与关节盘间的挤压力。
具体的，本发明提供了一种基于生物力学的骨性Ⅲ类错颌的数字化诊断方法，包括以下步骤：
S1、头影测量及初步诊断：确定是骨性Ⅲ类错颌，并测量病人的ANB角；
S2、选择病例并扫描：通过口内扫描仪直接扫描获取患者上下牙列数据，并通过CT扫描获取患者颌骨和牙列数据；
S3、三维建模：将步骤S2中获取的患者上下牙列数据和患者颌骨和牙列数据输入医学图像处理和建模软件中，并通过共同的牙列数据进行融合，构建出包含完整牙列和颌骨的三维模型；
S4、判断治疗方向，并进行虚拟治疗：根据ANB角，确定治疗方向，针对ANB角大于-4°且小于10°的A类患者，则通过正畸代偿来治疗性III类错颌的患者，进行步骤S41；针对ANB角小于-4°且大于10°的B类患者，则进行步骤S42；
S41、排牙并建立生物力学模型；
S42、正颌并建立生物力学模型；
S5、按照以上的分析，对患者进行治疗。
可选的，所述步骤S41进一步的包括以下步骤：
S411、将步骤S2中获取的患者口腔数据输入三维软件中，通过对患者进行手动排牙，得到正畸后的三维模型；
S412、将排牙后的上下颌模型导入有限元分析的软件中，模拟开口，前伸和侧方运动，分别找到关节盘和髁突挤压最多的情况；
S413、手动下拉下颌骨使关节盘的受力达到1.2MPa之内，若肌肉力变化在其正常生理范围，说明经自身调节可以改善关节盘受力过大，若肌肉力变化超过了其最大受力，则需要进行正畸正颌联合治疗。
可选的，所述步骤S42进一步的包括以下步骤：
S421、将虚拟正颌后的上下颌模型导入有限元分析的软件中，模拟开口，前伸和侧方运动，分别找到关节盘和髁突挤压最多的情况；
S422、手动下拉下颌骨使关节盘的受力达到1.2MPa之内，若肌肉力变化在其正常生理范围，说明经自身调节可以改善关节盘受力过大，若牙齿大致整齐，则此患者只用正颌.若肌肉力变化超过了其最大受力，则需要进行正畸正颌联合治疗。
一种基于生物力学的骨性Ⅲ类错颌的数字化诊断系统，包括：
头影测量模块，用于测量病人的ANB角；
口内扫描仪，用于扫描并获取患者上下牙列数据；
CT扫描模块，用于扫描并获取患者颌骨数据；
医学图像处理模块，用于处理输入的患者口腔扫描数据和CT数据，并通过共同的牙列数据进行融合；
上位机，用于通过上位机的建模软件构建出包含完整牙列和颌骨的三维模型；
数据评估模块，用于比较ANB角，并确定治疗方向；
虚拟模拟单元，用于虚拟模拟排牙或正颌并建立生物力学模型。
优选的，所述医学图像处理模块还包括图像数据采集模块、与图像数据采集模块输出端连接的图像像素数据点选取模块、与图像像素数据点选取模块输出端连接的图像数据对比模块、与图像数据对比模块输出端连接的图像像素点定位模块，以及与图像像素点定位模块输出端连接的图像数据融合模块；
图像数据采集模块，用于接收口内扫描仪和CT扫描模块输出的图像数据；
图像像素数据点选取模块，用于分别标定若干个口内扫描仪和CT扫描模块输出的清晰图像，设定若干个图像标点；
图像数据对比模块，用于将口内扫描仪和CT扫描模块输出的清晰图像标点进行对比；
图像像素点定位模块，用于辅助图像数据对比模块判断重合的图像标点；
图像数据融合模块，用于将口内扫描仪和CT扫描模块输出的相同清晰图像标点重合，获取完整的牙列和颌骨图像。
优选的，所述数据评估模块还包括ANB角数值获取模块、与ANB角数值获取模块输出端连接的数值对比模块，以及与数值对比模块输出端连接的结果输出模块；
ANB角数值获取模块，用于测量SNA角和SNB角的数值，并计算出ANB角数值；
数值对比模块，用于判断ANB角数值获取模块获取的ANB角是否处于正常范围内；
结果输出模块，用于将数值对比模块输出的对比结果匹配合适的医疗手段。
本发明提供了一种基于生物力学的骨性Ⅲ类错颌的数字化诊断方法及系统，具备以下有益效果：
本发明通过骨性Ⅲ类错颌患者治疗过程中对颞下颌关节的生物力学分析，有效规避下颌运动时过大压力和剪切力导致的髁突吸收和关节盘移位、穿孔的问题；
本发明结合头影测量参数和生物力学，提出了一种新的骨性Ⅲ类错颌的数字化诊断方法。
附图说明
图1为本发明的流程示意图；
图2为本发明患者原始颌骨示意图；
图3为本发明患者正畸之后的牙齿模型示意图；
图4为本发明虚拟正颌手术之后的模型示意图；
图5为本发明的系统结构示意图；
图6为本发明医疗图像处理模块的结构示意图；
图7为本发明数据评估模块的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施案例一
如图1、图2、图3和图4所示，本发明提供一种技术方案：一种基于生物力学的骨性Ⅲ类错颌的数字化诊断方法，包括以下步骤：
S1、头影测量及初步诊断：确定是骨性Ⅲ类错颌，并测量病人的ANB角；
S2、选择病例并扫描：通过口内扫描仪直接扫描获取患者上下牙列数据，并通过CT扫描获得到患者颌骨和牙列数据；
S3、三维建模：将步骤S2中获取的患者上下牙列数据和患者颌骨和牙列数据输入医学图像处理和建模软件中，并通过共同的牙列数据进行融合，构建出包含完整牙列和颌骨的三维模型；
S4、判断治疗方向，并进行虚拟治疗：根据ANB角，确定治疗方向，针对ANB角大于-4°且小于10°的A类患者，则通过正畸代偿来治疗性III类错颌的患者，进行步骤S41；
S41、排牙并建立生物力学模型；
S411、将步骤S2中获取的患者口腔数据输入三维软件中，通过对患者进行手动排牙，得到正畸后的上下颌模型；患者口腔数据包括患者上下牙列数据和患者颌骨和牙列数据；
S412、将排牙后的上下颌模型导入有限元分析的软件中，模拟开口、前伸和侧方运动，找到关节盘和髁突挤压最多的情况；
S413、手动下拉下颌骨使关节盘的受力在1.2MPa之内，若肌肉力变化在其正常生理范围，说明经自身调节能够改善关节盘受力过大，若肌肉力变化超过其最大受力，则需要进行正畸正颌联合治疗；
S5、按照以上的分析，对患者进行治疗。
实施案例二
如图1、图2、图3和图4所示，本发明提供一种技术方案：一种基于生物力学的骨性Ⅲ类错颌的数字化诊断方法，包括以下步骤：
S1、头影测量及初步诊断：确定是骨性Ⅲ类错颌，并测量病人的ANB角；
S2、选择病例并扫描：通过口内扫描仪直接扫描获取患者上下牙列数据，并通过CT扫描获得到患者颌骨和牙列数据；
S3、三维建模：将步骤S2中获取的患者上下牙列数据和患者颌骨和牙列数据输入医学图像处理和建模软件中，并通过共同的牙列数据进行融合，构建出包含完整牙列和颌骨的三维模型；
S4、判断治疗方向，并进行虚拟治疗：根据ANB角，确定治疗方向，针对ANB角小于-4°且大于10°的B类患者，则进行步骤S42；
S42、正颌并建立生物力学模型；
S421、将虚拟正颌后的上下颌模型导入有限元分析的软件中，模拟开口，前伸和侧方运动，分别找到关节盘和髁突挤压最多的情况；
S422、手动下拉下颌骨使关节盘的受力达到1.2MPa之内，若肌肉力变化在其正常生理范围，说明经自身调节可以改善关节盘受力过大，若牙齿大致整齐，则此患者只用正颌.若肌肉力变化超过了其最大受力，则需要进行正畸正颌联合治疗；
S5、按照以上的分析，对患者进行治疗。
如图5所示，一种基于生物力学的骨性Ⅲ类错颌的数字化诊断系统，包括：
头影测量模块，用于测量病人的ANB角；
口内扫描仪，用于扫描并获取患者上下牙列数据；
CT扫描模块，用于扫描并获取患者颌骨数据；
医学图像处理模块，用于处理输入的患者口腔扫描数据和CT数据，并通过共同的牙列数据进行融合；
上位机，用于通过上位机的建模软件构建出包含完整牙列和颌骨的三维模型；
数据评估模块，用于比较ANB角，并确定治疗方向；
虚拟模拟单元，用于虚拟模拟排牙或正颌并建立生物力学模型。
如图6所示，进一步优选的，所述医学图像处理模块还包括图像数据采集模块、与图像数据采集模块输出端连接的图像像素数据点选取模块、与图像像素数据点选取模块输出端连接的图像数据对比模块、与图像数据对比模块输出端连接的图像像素点定位模块，以及与图像像素点定位模块输出端连接的图像数据融合模块；
图像数据采集模块，用于接收口内扫描仪和CT扫描模块输出的图像数据；
图像像素数据点选取模块，用于分别标定若干个口内扫描仪和CT扫描模块输出的清晰图像，设定若干个图像标点；
图像数据对比模块，用于将口内扫描仪和CT扫描模块输出的清晰图像标点进行对比；
图像像素点定位模块，用于辅助图像数据对比模块判断重合的图像标点；
图像数据融合模块，用于将口内扫描仪和CT扫描模块输出的相同清晰图像标点重合，获取完整的牙列和颌骨图像。
如图7所示，进一步优选的，所述数据评估模块还包括ANB角数值获取模块、与ANB角数值获取模块输出端连接的数值对比模块，以及与数值对比模块输出端连接的结果输出模块；
ANB角数值获取模块，用于测量SNA角和SNB角的数值，并计算出ANB角数值；
数值对比模块，用于判断ANB角数值获取模块获取的ANB角是否处于正常范围内；
结果输出模块，用于将数值对比模块输出的对比结果匹配合适的医疗手段。
以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种基于生物力学的骨性Ⅲ类错颌的数字化诊断方法，包括以下步骤：
S1、头影测量及初步诊断：确定是骨性Ⅲ类错颌，并测量病人的ANB角；
S2、选择病例并扫描：通过口内扫描仪直接扫描获取患者上下牙列数据，并通过CT扫描获取患者颌骨和牙列数据；
S3、三维建模：将步骤S2中获取的患者上下牙列数据和患者颌骨和牙列数据输入医学图像处理和建模软件中，并通过共同的牙列数据进行融合，构建出包含完整牙列和颌骨的三维模型；
S4、判断治疗方向，并进行虚拟治疗：根据ANB角，确定治疗方向，针对ANB角大于-4°且小于10°的A类患者，则通过正畸代偿来治疗性III类错颌的患者，进行步骤S41；针对ANB角小于-4°且大于10°的B类患者，则进行步骤S42；
S41、排牙并建立生物力学模型；
S42、正颌并建立生物力学模型；
S5、按照以上的分析，对患者进行治疗。
2.根据权利要求1所述的一种基于生物力学的骨性Ⅲ类错颌的数字化诊断方法，其特征在于，所述步骤S41进一步的包括以下步骤：
S411、将步骤S2中获取的患者口腔数据输入三维软件中，通过对患者进行手动排牙，得到正畸后的上下颌模型；患者口腔数据包括患者上下牙列数据和患者颌骨和牙列数据；
S412、将排牙后的上下颌模型导入有限元分析的软件中，模拟开口、前伸和侧方运动，找到关节盘和髁突挤压最多的情况；
S413、手动下拉下颌骨使关节盘的受力在1.2MPa之内，若肌肉力变化在其正常生理范围，说明经自身调节能够改善关节盘受力过大，若肌肉力变化超过其最大受力，则需要进行正畸正颌联合治疗。
3.根据权利要求1所述的一种基于生物力学的骨性Ⅲ类错颌的数字化诊断方法，其特征在于所述步骤S42进一步包括以下步骤：
S421、将虚拟正颌后的上下颌模型导入有限元分析的软件中，模拟开口，前伸和侧方运动，分别找到关节盘和髁突挤压最多的情况；
S422、手动下拉下颌骨使关节盘的受力达到1.2MPa之内，若肌肉力变化在其正常生理范围内，则说明经自身调节能够改善关节盘受力过大；若牙齿处于大致整齐范围内，则此患者只用正颌；若肌肉力变化超过了其最大受力，则需要进行正畸正颌联合治疗。
4.一种基于生物力学的骨性Ⅲ类错颌的数字化诊断系统，其特征在于，包括：
头影测量模块，用于测量病人的ANB角；
口内扫描仪，用于扫描并获取患者上下牙列数据；
CT扫描模块，用于扫描并获取患者颌骨数据；
医学图像处理模块，用于处理口内扫描仪输入的患者上下牙列数据和CT扫描模块输入的患者颌骨和牙列数据，并通过共同的牙列数据进行融合；
上位机，用于通过上位机的建模软件构建出包含完整牙列和颌骨的三维模型；
数据评估模块，用于比较ANB角，并确定治疗方向；
虚拟模拟单元，用于虚拟模拟排牙或正颌并建立生物力学模型。
5.根据权利要求4所述的一种基于生物力学的骨性Ⅲ类错颌的数字化诊断系统，其特征在于，所述医学图像处理模块还包括图像数据采集模块、与图像数据采集模块输出端连接的图像像素数据点选取模块、与图像像素数据点选取模块输出端连接的图像数据对比模块、与图像数据对比模块输出端连接的图像像素点定位模块，以及与图像像素点定位模块输出端连接的图像数据融合模块；
图像数据采集模块，用于接收口内扫描仪和CT扫描模块输出的图像数据；
图像像素数据点选取模块，用于分别标定若干个口内扫描仪和CT扫描模块输出的清晰图像，设定若干个图像标点；
图像数据对比模块，用于将口内扫描仪和CT扫描模块输出的清晰图像标点进行对比；
图像像素点定位模块，用于辅助图像数据对比模块判断重合的图像标点；
图像数据融合模块，用于将口内扫描仪和CT扫描模块输出的相同清晰图像标点重合，获取完整的牙列和颌骨图像。
6.根据权利要求4所述的一种基于生物力学的骨性Ⅲ类错颌的数字化诊断系统，其特征在于，所述数据评估模块还包括ANB角数值获取模块、与ANB角数值获取模块输出端连接的数值对比模块，以及与数值对比模块输出端连接的结果输出模块；
ANB角数值获取模块，用于测量SNA角和SNB角的数值，并计算出ANB角数值；
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| RU2701902C1 (ru) * | 2018-12-17 | 2019-10-02 | Общество с ограниченной ответственностью "Центр комплексной стоматологии" | Способ профилактики дисфункции височно-нижнечелюстного сустава у пациентов с полным отсутствием постоянных зубов на верхней и нижней челюсти |
| KR20210000942A (ko) * | 2019-06-26 | 2021-01-06 | 주식회사 디오 | 치아 영상 정합 장치 및 방법 |
-
2022
- 2022-03-04 CN CN202210209069.XA patent/CN114748186A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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