CN119770210B - 一种无牙颌种植印模的辅助扫描和数据校正装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于无牙颌种植技术领域，公开了一种无牙颌种植印模的辅助扫描和数据校正装置和方法，装置包括弧形基托，弧形基托用于与无牙颌患者牙床与颚部贴合；弧形基托上设有开槽，开槽用于容纳种植体上扫描杆。数据校正方法包括：根据扫描杆的数量，将复合数据进行虚拟分割，获得对应扫描杆数目的分割后复合数据片段；根据装置的编号，找到装置的校正标准数据，对分割后复合数据片段进行校正，得到校正后扫描模型；通过校正后扫描模型辅助对无牙颌患者进行种植治疗。数据校正方法可基于配套的AI辅助校正软件、带有校正功能的口扫仪，或者齿科设计软件，提高扫描数据的准确性，便于口内扫描仪扫描时的识别、捕捉、拼接和后期数据校正。

Description

一种无牙颌种植印模的辅助扫描和数据校正装置和方法

技术领域

本发明涉及无牙颌种植技术领域，特别涉及一种无牙颌种植印模的辅助扫描和数据校正装置和方法。

背景技术

在无牙颌患者的种植治疗过程中，将患者口内的种植体/基台的空间位置通过数字化印模制取技术精确地转移至口外数字化模型上是最重要也是必需的一个步骤；高精度的印模制取可以良好地实现无牙颌种植固定修复上部结构的被动就位，从而减少机械及生物并发症的发生，保证无牙颌种植治疗的长期成功率。

目前常用的数字化印模制取技术为口内扫描技术，在口扫无牙颌种植印模的制取过程中，首先需要利用配套螺丝将表面具有特殊结构的金属或者非金属扫描杆固定到患者口内的种植体/基台上部，再通过口内扫描仪对固定的扫描杆及周围的患者牙龈等软组织进行扫描，从而获得最终的反映患者口内扫描杆及周围组织的数字化印模。但由于口内扫描仪主要通过数据拼接的过程实现印模的制取，然而无牙颌种植患者口腔组织结构特殊，表面光滑、反光且缺乏明显的易于识别的解剖标志，不利于数据的采集和拼接，同时无牙颌种植患者的种植体之间跨度往往较大，导致数据的拼接次数较多，容易造成拼接误差的累积，导致获得的数字化口扫印模精度达不到临床需求，目前难以单纯通过口内扫描仪制取高精度的无牙颌种植印模。

现有的辅助装置可以固定在扫描杆上，且表面通常具有特殊结构，通过表面的结构来促进口扫设备的扫描和匹配过程。然而，这些装置无法规避扫描仪存在的数据拼接变形的不足，对于无牙颌种植患者的印模制取而言，随着扫描路径的延长，口内扫描仪扫描拼接误差的问题仍然存在，单纯利用这些辅助装置无法避免长路径扫描时的拼接变形问题。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种无牙颌种植印模的辅助扫描和数据校正装置和方法，期望改善由于无牙颌种植患者口腔组织结构特殊，表面光滑、反光且缺乏明显的易于识别的解剖标志，不利于数据的采集和拼接的问题；且现有装置无法规避扫描仪存在的数据拼接变形的问题。

本发明采用的技术方案如下：一种无牙颌种植印模的辅助扫描和数据校正装置，所述装置包括弧形基托，所述弧形基托用于与无牙颌患者牙床与颚部贴合；所述弧形基托上设有开槽，所述开槽用于容纳种植体上扫描杆；所述弧形基托表面为哑光结构，且表面设有不规则图形，不规则图形用于辅助扫描识别、拼接和数据校正。

进一步的，为了清楚地区分装置的覆盖范围，所述装置包括上颌装置和下颌装置，上颌装置覆盖范围为唇颊侧延伸至膜龈联合，腭侧以较小的凸度覆盖腭穹窿，后缘延伸至腭小凹；下颌装置覆盖范围为唇颊侧延伸至膜龈联合，靠近舌侧的区域较为平坦。

进一步的，为了适应无牙颌患者的不同口腔大小，所述装置通过3D逆向建模，按照人类牙弓长度和宽度的平均数值，将装置设置为S、M、L、XL四种不同尺寸；所述装置内表面与无牙颌患者牙槽嵴形态相吻合。

需要注意的是，3D逆向建模为现有软件。

进一步的，为了患者的安全，所述装置材质为树脂、金属、PEEK或医用材料。

进一步的，为了避免扫描数据出现偏差，提出了一种无牙颌种植印模的辅助扫描和数据校正方法，所述辅助扫描方法包括：

对所述装置进行编号，通过高精度的三维扫描设备对该装置进行扫描，获取该装置的三维表面数据，编号和装置的三维表面数据一一对应；

在无牙颌患者牙床的种植体上安装扫描杆，根据无牙颌患者牙弓的大小、种植体位置和角度选择合适尺寸的装置，记录所用装置的编号；

将所述装置的开槽与扫描杆匹配，并将装置与扫描杆连接；

利用口内扫描仪扫描装置和扫描杆，捕捉扫描杆表面的识别特征和装置表面的不规则图像，获得包括该装置及扫描杆的复合数据。

进一步的，为了使校正的参考数据更加精确，将前述通过高精度的三维扫描设备对该装置进行扫描，将扫描得到的装置三维表面数据作为校正标准数据。

进一步的，为了输出高精度的扫描模型，所述数据校正方法包括：

根据扫描杆的数量，将复合数据进行虚拟分割，获得对应扫描杆数目的分割后复合数据片段；

根据装置的编号，找到该装置的校正标准数据，对分割后复合数据片段进行校正，得到校正后的扫描模型；

通过校正后的扫描模型辅助对无牙颌患者进行种植治疗。

进一步的，为了基于扫描杆对复合数据进行分割，所述分割后复合数据片段包括对应部分装置表面的不规则图像以及对应的扫描杆。

进一步的，对分割后复合数据片段进行校正具体包括如下步骤：

利用配套的AI辅助校正软件或者齿科设计软件，将分割后复合数据片段和对应的校正标准数据进行匹配，基于校正标准数据对分割后复合数据片段中的数据和装置表面的不规则图像进行调整；获得扫描模型。

需要注意的是，齿科设计软件为现有的软件。

进一步的，为了提高扫描和数据校正的工作效率，所述数据校正设置在口内扫描仪中，在对无牙颌患者口腔进行扫描的同时进行数据校正，其输出的扫描模型通过信号传输至PC机中进行显示和存储。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、由于无牙颌患者口内扫描存在缺乏清晰的解剖标志点和黏膜组织动度大等难点，因此设置了无牙颌种植印模的辅助扫描装置，通过口内扫描仪扫描无牙颌种植印模的辅助扫描装置代替直接扫描患者口腔，从而提高扫描数据的准确性，便于口内扫描仪扫描时的识别、捕捉和拼接，降低扫描时间，提升扫描精度。

2、由于现有的口内扫描辅助装置无法避免长路径扫描时的拼接变形问题，本发明通过对扫描数据进行分割，且每个分割部分对应一个扫描杆、装置的部分不规则图像，将较长的路径分割为短路径，从而提高扫描的准确性，降低口内扫描仪在无牙颌种植长跨度扫描时的数据拼接变形概率。

3、根据高精度的三维扫描设备对装置进行扫描，获取该装置的三维表面数据，将三维表面数据作为校正标准数据，通过校正标准数据对扫描后的数据进行校正，从而提高扫描模型的准确性。

附图说明

图1是本发明的装置结构示意图；

图2为本发明的辅助扫描方法流程图；

图3为本发明的数据校正方法流程图；

图4为本发明的上颌装置；

图5为本发明的下颌装置；

图6为本发明的装置详细结构示意图；

附图标记：1、装置；2、弧形基托；3、开槽；4、扫描杆；5、上颌装置；6、下颌装置；

201、凸起结构；202、凹陷结构；301、开槽内侧壁；302、开槽外侧壁。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，

由于口内扫描仪主要通过数据拼接的过程实现印模的制取，然而无牙颌种植患者口腔组织结构特殊，表面光滑、反光且缺乏明显的易于识别的解剖标志，不利于数据的采集和拼接，同时无牙颌种植患者的种植体之间跨度往往较大，导致数据的拼接次数较多，容易造成拼接误差的累积，导致获得的数字化口扫印模精度达不到临床需求，目前难以单纯通过口内扫描仪制取高精度的无牙颌种植印模。

如图1-图6所示，一种无牙颌种植印模的辅助扫描和数据校正装置，所述装置1包括弧形基托2，所述弧形基托2用于与无牙颌患者牙床与颚部贴合；所述弧形基托2上设有开槽3，所述开槽3用于容纳种植体上扫描杆4；所述弧形基托2表面为哑光结构，且表面设有不规则图形，不规则图形用于辅助扫描识别、拼接和数据校正。

装置1表面为哑光且具有不规则的圆形、三角形、方形、粗曲线形、褶皱形等特征结构，由此能够解决无牙颌患者口腔组织“表面光滑、反光且缺乏明显的易于识别的解剖标志”的问题，便于口内扫描仪进行识别、捕捉和拼接。

特别的，设置了一种无牙颌种植印模的辅助扫描和数据校正方法，用于解决现有辅助装置“无法避免长路径扫描时的模型拼接变形”的问题。

所述辅助扫描方法包括：

对所述装置1进行编号，通过高精度的三维扫描设备对该装置1进行扫描，获取该装置1的三维表面数据，编号和装置1的三维表面数据一一对应；

在无牙颌患者牙床的种植体上安装扫描杆4，根据无牙颌患者牙弓的大小、种植体位置和角度选择合适尺寸的装置1，记录所用装置1的编号；

将所述装置1的开槽3与扫描杆4匹配，并将装置1与扫描杆4连接；装置1通过咬合记录硅橡胶、手捏硅橡胶或者其他医用材料与扫描杆4连接；确保所有扫描杆4均可以从开槽3处穿出；

利用口内扫描仪扫描装置1和扫描杆4，捕捉扫描杆4表面的识别特征和装置1表面的不规则图像，获得包括该装置1及扫描杆4的复合数据。

所述数据校正方法包括：

根据扫描杆4的数量，将复合数据进行虚拟分割，获得对应扫描杆4数目的分割后复合数据片段；每一个分割片段包括一个扫描杆4和一部分装置1，由此将整个复合数据分割成多个片段；

根据装置1的编号，找到该装置1的校正标准数据，对分割后复合数据片段进行校正，将多个片段分别与校正标准数据进行比对，若偏差较大的数据则通过校正标准数据进行更正，得到校正后扫描模型，扫描模型中的数据均为根据无牙颌患者口腔数据进行校正的最贴合患者口腔情况的数据；

通过扫描模型辅助对无牙颌患者进行种植治疗。

该方法将长跨度扫描积累的拼接误差进行分解，从而在根本上降低口内扫描仪在无牙颌种植长跨度扫描时的数据拼接变形问题，达到以往辅助装置达不到的数据校正功能。

实施例1

如图4-图5所示，本发明的一个实施例为，为了清楚地区分装置1的覆盖范围，所述装置1包括上颌装置5和下颌装置6，上颌装置5覆盖范围为唇颊侧延伸至膜龈联合，腭侧以较小的凸度覆盖腭穹窿，后缘延伸至腭小凹；下颌装置6覆盖范围为唇颊侧延伸至膜龈联合，靠近舌侧的区域较为平坦。

由于口腔上颌和下颌结构相差较大，因此将装置1区分为上颌装置5和下颌装置6，便于更好的适配患者口腔内部结构；上颌装置5覆盖的范围为唇颊侧延伸至膜龈联合，腭穹窿至腭小凹，其延伸长度使其能够更好地固定在上颌上，便于后续通过口内扫描仪进行扫描；下颌装置6覆盖的范围为唇颊侧延伸至膜龈联合，由于下颌舌侧有舌头阻挡，因此设计为具有较为平坦的特征区域。

该装置1覆盖的区域为口内扫描仪难以区分的表面光滑、反光且缺乏明显的易于识别的解剖标志的区域；且该装置1的弧形基托2表面为哑光结构，且表面设有不规则图形，由此当口内扫描仪扫描时，能够识别装置1表面的不规则图形，便于捕捉和识别数据，降低扫描时间，同时不规则图形用于后期数据校正，提升扫描精度。

实施例2

本发明的一个实施例为，所述装置1通过3D逆向建模，按照人类牙弓长度和宽度的平均数值，将装置1设置为S、M、L、XL四种不同尺寸；所述装置1内表面与无牙颌患者牙槽嵴形态相吻合。

3D逆向建模软件是基于实物进行建模的工具，它能够通过3D扫描等技术创建现有结构的3D表示，并将其转换为多边形或三角面的数字模型。通过3D逆向建模软件，按照人类牙弓长度和宽度的平均数值，设计出S、M、L、XL四种不同尺寸的辅助校正装置1。装置1内表面与不同无牙颌患者牙槽嵴形态相吻合，外表面具有特殊不规则无重复结构的特征，其形态可以为不规则的圆形、三角形、方形、粗曲线形、褶皱形，或者这些形态的组合。装置1中间进行开槽3，以容纳患者口内安装的口扫扫描杆4，同时用于将装置1固定在扫描杆4上。

根据无牙颌患者的口腔及牙床大小，选择适配尺寸的装置1放置在牙床上并与扫描杆4连接，用于覆盖患者口腔较为光滑，不利于口腔扫描仪扫描的区域。

实施例3

本发明的一个实施例为，所述装置1材质为树脂、金属、PEEK或医用材料。

装置1的材质主要考虑无污染，无害，形态稳定且耐用，易于消毒，且其上的不规则图形需要易于识别，便于口内扫描仪进行识别。

树脂具有质量低且舒适的特点，能够减轻口腔内的异物感，同时医生容易在椅旁进行制作，制作后也可以适当调整，以确保装置1与口腔的贴合度，提高佩戴的舒适度；

金属材料具有耐腐蚀、耐磨损的特点，且金属材质对温度的敏感性低，不会因为患者口腔中的温度或储存温度对装置1造成损坏，可以消毒后重复使用；

PEEK性能稳定，生物相容性好，耐磨且表面不反光，可以确保装置1被口扫仪准确识别和捕捉，同时PEEK材料密度较低，患者口内安装后更加稳定和舒适；

医用材料结合了多种优点，如高强度、高生物相容性、良好的耐磨性和耐腐蚀性等，这些材料在口腔医学领域的应用越来越广泛，能够满足患者对美观、舒适和耐用性的综合需求。

实施例4

如图2所示，本发明的一个实施例为，所述辅助扫描方法包括：

对所述装置1进行编号，以进行区分；通过高精度的三维扫描设备对该装置1进行扫描，获取该装置1的三维表面数据，编号和装置1的三维表面数据一一对应；三维表面数据可以存储在口内扫描仪或者配套的AI辅助校正软件中，便于进行查询和对照；

在无牙颌患者牙床的种植体上安装扫描杆4，根据无牙颌患者牙弓的大小、种植体位置和角度选择合适尺寸的装置1，记录所用装置1的编号；扫描杆4用于辅助口内扫描仪进行定位，同时能够固定装置1，因此装置1需要选择合适尺寸，将扫描杆4容纳在装置1的开槽3中；

将所述装置1的开槽3与扫描杆4匹配，并将装置1与扫描杆4连接；利用咬合记录硅橡胶/手捏硅橡胶或者其他医用材料将所选择的装置1固定在患者口内的扫描杆4上，确保所有扫描杆4均可从装置1的开槽3处穿出，且扫描杆4表面的识别特征不被硅橡胶或者所选择的装置1所遮挡；

待硅橡胶凝固之后，利用口内扫描仪扫描装置1和扫描杆4，捕捉扫描杆4表面的识别特征和装置1表面的不规则图像，获得包括该装置1及扫描杆4的复合数据。

将前述通过高精度的三维扫描设备扫描得到的装置1三维表面数据作为校正标准数据，然后开始数据校正。

通过该装置1辅助口内扫描仪进行扫描，能够将患者口内的种植体/基台的空间位置通过数字化印模制取技术精确地转移至口外数字化模型上，高精度的印模制取可以更好的实现无牙颌种植固定修复上部结构的被动就位，从而减少机械及生物并发症的发生，保证无牙颌种植治疗的长期成功率。

实施例5

如图3所示，本发明的一个实施例为，所述数据校正方法包括：

根据扫描杆4的数量，将辅助扫描方法得到的复合数据进行虚拟分割，获得对应扫描杆4数目的分割后复合数据片段；

根据装置1的编号，找到该装置1的校正标准数据，对分割后复合数据片段进行校正，得到扫描模型；

通过扫描模型辅助对无牙颌患者进行种植治疗。

所述分割后复合数据片段包括对应部分装置1表面的不规则图像以及对应的扫描杆4。

本辅助装置1及对应的校正方法可以有效地提升口扫无牙颌种植印模制取的效率和精度，获得目前现有辅助装置1无法得到的、满足临床需求的高精度口扫无牙颌种植模型。同时，本装置1的数字化数据可以内置于口内扫描仪中，在扫描的同时进行自动的识别校正；也可以结合配套的AI辅助校正软件，进行自动识别、分割、校正和数据输出，可以有效地节省临床口扫无牙颌种植印模制取的时间；且本装置1可以反复使用，节约材料和费用。

实施例6

如图3所示，本发明的一个实施例为，对分割后复合数据片段进行校正具体包括如下步骤：

利用配套的AI辅助校正软件或者齿科设计软件，将分割后复合数据片段和对应的校正标准数据进行匹配，基于校正标准数据对分割后复合数据片段中的数据和装置1表面的不规则图像进行调整；获得扫描模型。

齿科设计软件在数字化牙科领域扮演着至关重要的角色，它们使医生和技术人员能够在计算机上设计出精确的牙齿修复方案，本实施例采用的齿科设计软件和配套的AI辅助校正软件均为现有的技术，通过齿科设计软件，能够将扫描后的复合数据进行校正，从而设计出更适合每个患者的无牙颌种植治疗方案。

实施例7

本发明的一个实施例为，所述数据校正设置在口内扫描仪中，在对无牙颌患者口腔进行扫描的同时进行数据校正，其输出的扫描模型通过信号传输至PC机中进行显示和存储。

口内扫描仪事先存储有校正标准数据，通过扫描后得到的复合数据与校正标准数据进行对比，对复合数据进行校正，从而输出扫描模型，扫描模型的数据规避了现有口内扫描仪无法避免长跨度口扫时的数据拼接误差以及扫描出来的数据缺乏易于识别的解剖标志的问题。

实施例8

本发明的另一种实施例为，根据患者口内种植体的数目，分片段进行扫描杆4的扫描，分别扫描部分装置1表面的不规则结构和对应的扫描杆4，口内扫描仪自动识别扫描的装置1不规则形态部分，并自动将扫描的数据片段通过装置1表面的不规则结构匹配到口内扫描仪存储的对应编号的装置1校正标准数据上，从而实现数据的边扫描、边匹配和校正功能，最终扫描完成输出高精度的扫描模型。

将扫描及校正功能集成在口内扫描仪中，在口内扫描仪进行扫描的同时，就能够将扫描出来的复合数据与校正标准数据进行匹配和校正，提高输出扫描模型的工作效率，进行高效地提出无牙颌患者的口腔治疗方案。

实施例9

本发明的另一种实施例为，将获得的整体扫描复合数据导入配套的AI辅助校正软件中，在软件中输入所选择的辅助校正装置1的唯一编号，软件自动调用内部存储的装置1校正标准数据，并结合AI算法，自动识别扫描数据中的扫描杆4和其周围的辅助校正装置，并自动实现对于扫描后的复合数据的分割，按照扫描杆4的数目将数据分割为对应数目的片段，然后自动将分割的片段匹配到内置的装置1校正标准数据上，实现对于扫描后的复合数据的校正和最终数据的输出。

该方法结合AI算法，自动对扫描后的复合数据进行分割，然后与校正标准数据进行对比校正，极大地减少了人力劳动，同时提高了数据的准确性。

实施例10

如图6所示，本发明的另一种实施例为，本装置1详细的结构示意图如图6所示，弧形基托2上设有凸起结构201和凹陷结构202，凸起结构201和凹陷结构202构成了弧形基托2表面的不规则图形；开槽3靠近弧形基托2的两侧设有开槽内侧壁301和开槽外侧壁302；

与未安装本装置1的无牙颌患者口腔内表面光滑、无特殊标识的情况相比，装置1能够使口内扫描仪准确识别弧形基托2表面的凸起结构201和凹陷结构202，使得扫描的数据更加准确。

弧形基托2表面的不规则图形可以是圆球形、不规则多边形或褶皱形等形状，具体根据实际扫描情况进行设置。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种无牙颌种植印模的辅助扫描和数据校正装置，其特征在于，所述装置包括弧形基托，所述弧形基托用于与无牙颌患者牙床与颚部贴合；所述弧形基托上设有开槽，所述开槽用于容纳种植体上扫描杆；

所述弧形基托表面为哑光结构，且表面设有不规则图形，不规则图形用于辅助扫描识别、拼接和数据校正；数据校正设置在口内扫描仪中，在对无牙颌患者口腔进行扫描的同时进行数据校正；

所述装置包括上颌装置和下颌装置，上颌装置覆盖范围为唇颊侧延伸至膜龈联合，腭侧以较小的凸度覆盖腭穹窿，后缘延伸至腭小凹；下颌装置覆盖范围为唇颊侧延伸至膜龈联合，靠近舌侧的区域较为平坦；所述装置材质为树脂、金属、PEEK或医用材料；对所述装置进行编号，编号和装置的三维表面数据一一对应；

所述装置通过3D逆向建模，按照人类牙弓长度和宽度的平均数值，将装置设置为S、M、L、XL四种不同尺寸；所述装置内表面与无牙颌患者牙槽嵴形态相吻合。

2.一种无牙颌种植印模的辅助扫描和数据校正方法，使用权利要求1所述的一种无牙颌种植印模的辅助扫描和数据校正装置，其特征在于，所述辅助扫描方法包括：

对所述装置进行编号，通过高精度的三维扫描设备对该装置进行扫描，获取该装置的三维表面数据，编号和装置的三维表面数据一一对应；

在无牙颌患者牙床的种植体上安装扫描杆，根据无牙颌患者牙弓的大小、种植体位置和角度选择合适尺寸的装置，记录所用装置的编号；

将所述装置的开槽与扫描杆匹配，并将装置与扫描杆连接；

利用口内扫描仪扫描装置和扫描杆，捕捉扫描杆表面的识别特征和装置表面的不规则图像，获得包括该装置及扫描杆的复合数据；

通过高精度的三维扫描设备对该装置进行扫描，将扫描得到的装置三维表面数据作为校正标准数据；

所述数据校正方法包括：

根据扫描杆的数量，将复合数据进行虚拟分割，获得对应扫描杆数目的分割后复合数据片段根据装置的编号，找到该装置的校正标准数据，对分割后复合数据片段进行校正，得到校正后扫描模型；通过校正后牙扫描模型辅助对无牙颌患者进行种植治疗；

所述分割后复合数据片段包括对应部分装置表面的不规则图像以及对应的扫描杆；

对分割后复合数据片段进行校正具体包括如下步骤：

利用配套的AI辅助校正软件或者齿科设计软件，将分割后复合数据片段和对应的校正标准数据进行匹配，基于校正标准数据对分割后复合数据片段中的数据和装置表面的不规则图像进行调整；获得校正后扫描模型；

所述数据校正设置在口内扫描仪中，在对无牙颌患者口腔进行扫描的同时进行数据校正，其输出的扫描模型通过信号传输至PC机中进行显示和存储。