TWI656867B - 利用咬合曲線的假牙設計方法 - Google Patents

Abstract

一種利用咬合曲線的假牙設計方法，係將一組固定牙套裝於口腔內，再掃描口腔部位而得到一數位齒模；對該固定牙套單獨掃描而得到一牙套資料；利用一組咬合量測元件測量患者之咬合情形，得到一三維咬合曲線；將該數位齒模及牙套資料透過複數個定位點疊合後，再結合該三維咬合曲線，得到一數位假牙。由於該三維咬合曲線係由量測患者之咬合情形所測得，使該數位假牙得以根據三維咬合曲線而模擬患者的實際咬合路徑，進而設計出咬合正常且符合患者實際咬合習慣的假牙。

Description

利用咬合曲線的假牙設計方法

一種假牙設計方式，尤其是指一種利用三維咬合曲線模擬口腔實際咬合情形的假牙設計方法。

一般牙齒的患者若有缺牙情形，會採用植牙技術等治療，而現今的缺牙治療係由牙技師根據患者的牙齒外觀型態在石膏模上刻出齒模，再將齒模置入一機械式咬合器模擬患者的咬合動作，觀察齒模在咬合過程中牙齒之間的碰撞及結合情形，再依據經驗判斷出可能有接合問題的牙齒部位，利用手動方式修整齒模。

另外一種的假牙製作方式是先利用電腦斷層掃瞄(Computed Tomography，CT)取得患者的整體口腔，以得到患者的一數位齒模，接著將掃描出來的數位齒模匯入電腦中的一虛擬咬合器疊合後，透過該虛擬咬合器模擬出該數位齒模的咬合狀況，接著根據牙齒之間咬合時的干涉情形將干涉區域進行調整，以做出較符合患者實際口腔型態的假牙。

惟前述兩種作法均有其缺點，透過人工方式雕刻出來的齒模，不但製作過程費工費時，且僅透過該機械式咬合器模擬該齒模的咬合狀況，往往與患者實際的咬合狀況有所差異，且每位患者的咬合狀況不盡相同，該機械式的咬合器無法模擬出每位患者的個別咬合狀況，使假牙的最佳咬合狀態與患者實際的咬合狀態有所落差，患者在使用假牙時會遇到咬合不正等問題，造成使用上的不便，必須再修改該齒模，進而造成製作的工時加長。而利用全口掃 描方式製作出來的數位齒模，其咬合情形也僅透過該虛擬咬合器進行簡單的咬合模擬動作，同樣無法兼顧不同患者實際口腔的咬合情形，而讓患者實際使用假牙時，同樣會產生咬合不正等不適情形。

有鑑於傳統的機械咬合器及虛擬咬合器無法模擬患者實際的咬合情形，本發明係提出一種利用咬合曲線的假牙設計方法，藉由咬合曲線搭配數位齒模，能模擬出實際患者的咬合情形，製造出貼近符合患者咬合狀態的假牙。

為達成前述目的，本發明之利用咬合曲線的假牙設計方法，其步驟有：(a)建立一數位齒模，係掃描已裝設於顎部之一固定牙套，而得到顎部與該固定牙套相結合後之該數位齒模，其中該固定牙套上具有複數個定位點；(b)建立一牙套資料，係單獨掃描該固定牙套而產生該牙套資料；(c)建立一三維咬合曲線，將至少一咬合量測元件安裝於該固定牙套上，該咬合量測元件測量口腔運動及咬合情形而產生該三維咬合曲線；(d)建立一數位假牙模型，藉由該些定位點將該牙套資料及該數位齒模定位後互相疊合而產生數位假牙模型，其中，該數位假牙模型之上顎部、下顎部係可根據該三維咬合曲線而模擬出實際咬合動作。

將該數位齒模及該牙套資料根據對應的定位點疊合，再將該三維咬合曲線與該數位齒模及該牙套資料疊合，形成該數位假牙模型，該數位假牙可匯入一咬合路徑分析軟體，在該咬合路徑分析軟體中，可讓該數位假牙模型進行咬合動作，進而模擬出患者的口腔實際咬合的情形，再搭配設計假牙的醫牙軟體，用數位化的方式設計出假牙，進而製造出實際的假牙模型。

藉由該三維咬合曲線模擬出該患者的口腔實際咬合情形而製作出來的假牙，能符合患者的咬合習慣，讓患者配戴假牙時更加舒適，降低反覆修改的成本，且利用數位化的方式設計假牙，不僅能更精準顯示牙齒之間的相對位置，同時減少實際刻牙的材料及時間成本。

10‧‧‧咬合量測組

11‧‧‧第一咬合量測元件

111‧‧‧加速規

112‧‧‧陀螺儀

113‧‧‧類比數位轉換器

114‧‧‧通訊模組

116‧‧‧控制器

117‧‧‧電源模組

118‧‧‧輸入輸出控制元件

12‧‧‧第二咬合量測元件

20‧‧‧固定牙套

21‧‧‧咬合部

211‧‧‧牙套璧

212‧‧‧牙套溝

213‧‧‧定位點

22‧‧‧支架

221‧‧‧連接部

222‧‧‧固定件

223‧‧‧凹槽

31‧‧‧行動裝置

310‧‧‧處理單元

32‧‧‧電腦

320‧‧‧處理單元

33‧‧‧雲端資料庫

34‧‧‧無線訊號

50‧‧‧鄂部

51‧‧‧上顎

52‧‧‧下顎

PATH1‧‧‧三維咬合曲線

S3D1、S3D2‧‧‧三維座標訊號

SACC1‧‧‧加速度類比訊號

SGYR1‧‧‧角速度類比訊號

SDACC1‧‧‧加速度數位訊號

SDGYR1‧‧‧角速度數位訊號

SDISP1‧‧‧位移訊號

圖1：本發明使用咬合量測元件置於口腔附近示意圖。

圖2：本發明中使用一固定牙套結合於上顎之示意圖。

圖3：本發明中所使用之固定牙套的平面示意圖。

圖4：本發明之咬合量測元件示意圖。

圖5：本發明中利用咬合量測元件產生之三維咬合曲線示意圖。

圖6：本發明之流程圖。

本發明係揭示一種利用咬合曲線的假牙設計方法，請參見圖1及圖2，在本發明的方法中係使用到一咬合量測組10及複數個固定牙套20。該咬合量測組10具有複數個咬合量測元件，在一較佳實施例中，該咬合量測組10具有一第一咬合量測元件11及一第二咬合量測元件12，每一個咬合量測元件11、12設置在對應的一固定牙套20上，兩固定牙套20係供裝設於患者顎部50的上顎51及下顎52。

請進一步參見圖2、圖3，各固定牙套20包含一咬合部21及一支架22。以裝設在上顎51的其中一固定牙套20為例說明，該咬合部21裝於該上顎51，且具有兩牙套壁211及一牙套溝212，其中在該些牙套壁211上設置有複數個定位點213，該些定位點213可以由陶瓷或馬來膠等非反光材料所組成；該牙 套溝212係形成於兩牙套壁211之間，且該牙套溝212內具有複數個齒槽，齒槽內面的形狀對應該上顎51的牙齒形狀。本實施例中，該支架22具有一連接部221及一固定件222，該連接部221係連接於該牙套壁211與固定件222之間，其中該固定件222更包含一凹槽223，用以容置對應的一咬合量測元件11、12。

該咬合量測元件11、12係裝設於該固定牙套20之該支架上22上，藉由該凹槽223容納並固定該些咬合量測元件11、12。該第一咬合量測元件11用以量測該上顎51之移動數據，該第二咬合量測元件12用以量測該下顎52之移動數據。該些咬合量測元件11、12會隨著該顎部50的咬合動作而移動。

兩咬合量測元件11、12具有相同的組成構件，故在此以第一咬合量測元件11為例為說明。請參考圖4，如申請人在申請第10514201號發明專利申請案所揭露，該第一咬合量測元件11包含有一加速規111、一陀螺儀112、一類比數位轉換器113以及一通訊模組114。該咬合量測元件11更包括一控制器116、一電源模組117、以及一輸入輸出控制元件118。該電源模組117提供該咬合量測元件所需之電力，該控制器116電性連接該電源模組117、該輸入輸出控制元件118、以及該類比數位轉換器113。該第一咬合量測元件11與一主機，如一行動裝置31或一電腦32，互相通訊，該行動裝置31及該電腦32皆包含一處理單元310、320。該控制器116可接收量測到的一連串三維座標訊號的資訊透過該通訊模組114發送至該行動裝置31、該電腦32、或一雲端資料庫33，該通訊模組114可以用有線的方式來傳輸，例如乙太網路，較佳地，該通訊模組114為一藍芽發射模組，可使用一無線訊號34來通訊。

請參閱下列表1，其為本發明較佳實施例一組三維座標的示意圖，此三維座標是上下顎在運動時之三維相對座標。

請同時參閱圖4、圖5及表1，該咬合量測元件11使用該通訊模組114以分別將該組三維座標訊號S3D1透過該咬合量測元件11傳送到該電腦32的該處理單元320，或是分別將該組三維座標訊號S3D2透過該咬合量測元件11傳送到該行動裝置31的該處理單元310，以分析該組三維座標訊號S3D1或S3D2而實時顯示該三維咬合曲線PATH1，如圖5所示，其中x軸軸線是沿雙眼前視之方向延伸，y軸軸線是自右耳向外延伸並與x軸軸線正交，z軸軸線是分別正交於x軸軸線與y軸軸線並朝足部延伸。

圖5示例出本發明較佳實施例三維咬合曲線PATH1的示意圖。依照表1的三維座標之多個座標點數據，將這些座標點連起來，即可描繪出該三維咬合曲線PATH1的3D圖，且當使用者的上下顎在相對運動的狀態下，3D動畫可實時顯示於行動裝置31或電腦32上。甚至於在表1中的多個座標點數據也可上傳至雲端資料庫33，醫療人員可從雲端資料庫33接收這些座標點數據， 然後在他的行動裝置上顯示出口腔咬合的3D動畫，此對於植牙後的咬合狀況之追蹤、或假牙的製作上有莫大的助益。

在圖4中，該加速規111可為三軸向的加速規感測器，該加速規111響應一口腔咬合運動來產生一加速度類比訊號SACC1，該陀螺儀112響應該口腔咬合運動來產生一角速度類比訊號SGYR1。該類比數位轉換器113將該加速度類比訊號SACC1和該角速度類比訊號SGYR1分別轉換成一加速度數位訊號SDACC1和一角速度數位訊號SDGYR1。該控制器116可內建一加速度轉換位移之演算法以及一路徑預測演算法，該加速度轉換位移之演算法可將該加速度訊號與該角加速度訊號中的資訊轉換成一位移資訊，然後該控制器116將該位移資訊轉換成一位移訊號SDISP1傳送到該通訊模組114，以利三維座標的資訊之傳送。複數三維座標的產生可如下：每一咬合量測元件11、12可根據一目前位移訊號(例如SDISP1(t))、該加速度數位訊號SDACC1、該角速度數位訊號SDGYR1、及該控制器116內建的該路徑預測演算法來預測下一時間的位置座標(例如SDISP1(t+1))，或補償修正該目前位移訊號SDISP1(t)。重覆前一步驟以得到包含於每一三維座標訊號S3D1中的複數三維座標。

透過該三維咬合曲線PATH1，即能呈現出該顎部50之實際咬合路徑。

本發明利用上述的元件提供一種利用咬合曲線的假牙設計方法，請參見圖6，其步驟如下所述：S10：建立一數位齒模；S20：建立一牙套資料；S30：建立一三維咬合曲線；S40：建立一數位假牙模型。

步驟S10首先在該上顎51及該下顎52分別裝上該固定牙套20，再利用電腦斷層掃描(Computed Tomography，CT)或口內外掃描器等儀器對該固定牙套20、該上顎51及該下顎52進行座標掃描，得到具有該固定牙套20、該上顎51及該下顎52的一數位齒模，該數位齒模包含掃描該固定牙套20上的複數定位點213所得的定位標記，以及利用三維座標標示該上顎51、該下顎52所形成一口腔座標資料。

步驟S20中，將該些固定牙套20自該上顎51及該下顎52取出後，單獨利用電腦斷層等方式對該些固定牙套20進行掃描，得到該固定牙套20之一牙套資料。

步驟S30中，將該些固定牙套20安裝於該上顎51及該下顎52，並將該第一咬合量測元件11及該第二咬合量測元件12分別安裝於該些固定牙套20上，當該上顎51及該下顎52開始咬合，該些咬合量測元件11、12隨著該上顎51及下顎52開始移動，在移動的過程中，該些咬合量測元件11、12會測量該上顎51及該下顎52的咬合路徑，並依據測量到的咬合路徑，產生一組三維座標訊號S3D1、S3D2。該些咬合量測元件11、12中之該通訊模組114將該些三維座標訊號S3D1、S3D2傳送至該行動裝置31或該電腦32，該行動裝置31或該電腦32分析該三維座標訊號S3D1、S3D2而轉換成該三維咬合曲線PATH1，並將該三維咬合曲線PATH1顯示在該行動裝置31或該電腦32上，其中，該三維咬合曲線PATH1代表該上顎51與該下顎52之實際咬合路徑。

本實施例中，步驟S10為第一步驟，接著依序為步驟S20及S30，惟上述步驟之順序可彼此調換，不以以上所述之順序為限。

由步驟S10至步驟S30，取得該數位齒模、該牙套資料及該三維咬合曲線PATH1。在步驟S40中，由於該數位齒模及該牙套資料係由掃描該固定牙套20之外型所取得，而該些固定牙套20具有該些定位點213，使得該數位 齒模及該牙套資料上皆有因掃描該些共同定位點213所產生對應的定位標記。將該數位齒模、該牙套資料及該三維咬合曲線PATH1匯入一假牙設計軟體，該假牙設計軟體可將該數位齒模、該牙套資料及該三維咬合曲線PATH1數位疊合，以及利用數位方式設計及修整假牙。藉由配對該數位齒模及該牙套資料上的該些定位標記，使該數位齒模及該牙套資料得以疊合，形成一數位牙體，該數位牙體包含該口腔座標資料。再將該三維咬合曲線PATH1所在的坐標軸與數位牙體的的口腔座標資料疊合，得到一數位假牙模型。

該假牙設計軟體可顯示該數位假牙模型，以及依據該數位假牙模型中的該三維咬合曲線PATH1，可控制該數位假牙模型的咬合作動且顯示作動過程，以此模擬該上顎51及該下顎52實際咬合的路徑，亦能分析在咬合的過程中，上顎牙齒及下顎牙齒彼此之間的角度及高度。另外，該假牙設計軟體可進一步對該上顎牙齒及該下顎牙齒進行干涉評估，當上顎牙齒及該下顎牙齒在咬合過程中會接觸甚至碰撞，利用干涉功能可評估該上下顎牙齒在接觸碰撞過程中的接觸位置以及碰撞程度，以獲得更細緻的咬合情形。另外，利用該假牙設計軟體，可真實顯示上下顎牙齒的狀態，並可直接對該數位假牙進行修整、牙冠設計、牙齦線繪製等設計功能，進而供在後續刻模過程中製造出實際的假牙模型。

由於該數位假牙模型包含了該三維咬合曲線PATH1的資訊，使得該數位假牙模型能模擬真實的上下顎咬合運動，在假牙設計的過程中得以參考真實咬合運動，能依據患者的咬合習慣，設計出咬合正常且符合患者咬合習慣的假牙，降低患者使用上的不適感，同時減少因不適感造成後續的多次修整；同時，將過程數位化，在顯示裝置上即能顯示與模擬數位假牙的各種狀態，並在軟體上直接操作修整該數位假牙，可減少實際刻牙的時間及材料成本。

Claims (7)

1. 一種利用咬合曲線的假牙設計方法，該方法包括：(a)建立一數位齒模，係掃描已裝設於顎部之一固定牙套，而得到顎部與該固定牙套相結合後之該數位齒模，其中該固定牙套上具有複數個定位點；(b)建立一牙套資料，係單獨掃描該固定牙套而產生該牙套資料；(c)建立一三維咬合曲線，將至少一咬合量測元件安裝於該固定牙套上，該咬合量測元件測量口腔運動及咬合情形而產生該三維咬合曲線；(d)建立一數位假牙模型，藉由該些定位點將該牙套資料及該數位齒模定位後互相疊合而產生數位假牙模型，其中，該數位假牙模型之上顎部、下顎部係可根據該三維咬合曲線而模擬出實際咬合動作。
2. 如請求項1所述之假牙咬合設計方法，進一步包含：(e)將該數位假牙模型匯入一咬合路徑分析軟體，以模擬該數位假牙模型的咬合動作，並對上顎牙齒及下顎牙齒的接觸碰撞過程進行干涉評估；(f)利用一醫牙軟體對該數位假牙模型進行修整、牙冠設計、牙齦線繪製的加工處理。
3. 如請求項2所述之假牙咬合設計方法，該固定牙套具有一固定支架，該固定支架之一端係安裝於該固定牙套之前顎區，該固定支架之另一端具有一凹槽，係將該咬合量測元件嵌於該凹槽中。
4. 如請求項3所述之假牙咬合設計方法，該固定支架係由高分子、塑膠或聚合物組成。
5. 如請求項1所述之假牙咬合設計方法，該定位點係由陶瓷或馬來膠的非反光元件組成。
6. 如請求項1所述之假牙咬合設計方法，該咬合量測元件具有陀螺儀、加速規及控制器。
7. 如請求項1所述之假牙咬合設計方法，該牙套資料係利用電腦斷層掃瞄該固定牙套取得。