CN107908818B - 确定牙齿矫治效果的方法、终端及计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及牙齿矫治技术领域，公开了一种确定牙齿矫治效果的方法、终端及计算机可读存储介质。本发明中，确定牙齿矫治效果的方法包括：获取隐形矫治器上待测量点处的变形量；根据变形量，确定变形量对应的应力，并将应力作为有限元分析法分析所需的参数信息；根据参数信息，运用有限元分析法确定牙齿在附件施加应力时的偏移量；将偏移量与预设的目标偏移量进行对比，根据对比结果确定隐形矫治器对牙齿的矫治效果。本发明实施方式提供的确定牙齿矫治效果的方法、终端及计算机可读存储介质，能够快速、准确的确定隐形矫治器对牙齿的矫治效果，并且能够合理设置调节性附件，避免拟不动牙齿发生位移。

Description

确定牙齿矫治效果的方法、终端及计算机可读存储介质

技术领域

本发明实施例涉及牙齿矫治技术领域，特别涉及一种确定牙齿矫治效果的方法、终端及计算机可读存储介质。

背景技术

隐形矫治作为一种全新矫治技术被引进，因其没有传统矫治过程中的钢丝和托槽，不影响美观等突出优点而广受美齿者青睐。相对于传统牙颌畸形矫正器而言，隐形矫治技术，不需要托槽和钢丝，采用的是一系列隐形矫治器，如隐形牙套，该隐形矫治器由安全的弹性透明高分子材料制成，使矫治过程几乎在旁人无察觉中完成，不影响日常生活和社交。同时，没有了粘结托槽、调整弓丝的繁琐，临床操作大大简化，整个矫治过程省时又省力。因此，关于隐形矫治器的变形分析变得尤为重要。

目前针对隐形矫治器的变形分析研究中，通常是采用电阻应变测量仪、微型传感器等测量装置进行测量研究。

但是，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：采用实验测量法得到的数据是零散的，影响对变形规律的分析总结，并且针对隐形牙套与全套牙齿的接触变形分析，在动力学模块中不仅研究过程占用计算资源过于庞大，而且参数设置过程甚为复杂，因此传统的计算方法待结果收敛所需时间以半月记甚至以月记。

另外，发明人还发现，在牙齿矫治过程中，隐形矫治器的局部张力变化不仅仅不带动需要矫治的牙齿发生位移，还会导致拟不动牙齿发生位移，使得牙齿矫治的效果无法得到保障。

发明内容

本发明实施方式的目的在于提供一种确定牙齿矫治效果的方法、终端及计算机可读存储介质，能够快速、准确的确定隐形矫治器对牙齿的矫治效果，并且还可以确定隐形矫治器的局部张力变化对待矫治牙齿及拟不动牙齿共同力学的结果，合理设置调节性附件，从而避免拟不动牙齿发生位移。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种确定牙齿矫治效果的方法，该确定牙齿矫治效果的方法包括：获取隐形矫治器上待测量点处的变形量；其中，待测量点为牙齿数字模型中牙齿和隐形矫治器接触的位置，变形量为安装在需要矫治的牙齿上的附件导致隐形矫治器局部隆起的程度；根据变形量，确定变形量对应的应力，并将应力作为有限元分析法分析所需的参数信息；根据参数信息，运用有限元分析法确定牙齿在附件施加应力时的偏移量；将偏移量与预设的目标偏移量进行对比，根据对比结果确定隐形矫治器对牙齿的矫治效果。

本发明的实施方式还提供了一种终端，包括至少一个处理器；以及，与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行本发明任意实施方式中涉及的确定牙齿矫治效果的方法。

本发明的实施方式还提供了一种计算机可读存储介质，，存储有计算机程序，且计算机程序被处理器执行时能够实现本发明任意实施方式中涉及的确定牙齿矫治效果的方法。

本发明实施方式相对于现有技术而言，提供了一种确定牙齿矫治效果的方法，通过获取待矫治牙齿由于附件导致的对应隐形矫治器部分区域的隆起程度，然后根据发生的隆起程度所对应的变形量确定相应的应力，进而可以将该应力作为有限元分析法分析所需的参数信息，根据该参数信息，运动有限元分析法就可以确定牙齿在附件施加应力时的偏移量，通过将偏移量与预设的目标偏移量进行对比，从而能够根据对比结果得到牙齿矫治过程中，隐形矫治器对牙齿的矫治效果。由于本发明提供的确定牙齿矫治效果的方法，仅需要通过对待测量点出的变形量进行分析，将原来的接触变形计算转变为多约束条件下的静力学分析，不仅减少了参数设定的时间，而且大大降低了计算资源的占有率，提升了对整套牙齿矫治效果分析、确定的效率。

另外，牙齿数字模型分为拟移动牙齿和拟不动牙齿；拟移动牙齿包括需要矫治的牙齿；在将偏移量与预设的目标偏移量进行对比，根据对比结果确定隐形矫治器对牙齿的矫治效果之后，确定牙齿矫治效果的方法还包括：根据偏移量与预设的目标偏移量的比较结果，在拟移动牙齿和/或拟不动牙齿上安装调节性附件；其中，调节性附件用于抵消施加在拟不动牙齿上的隐形矫治器产生的矫治力。本发明中，通过在拟移动牙齿和/或拟不动牙齿上安装调节性附件，从而可以利用调节性附件抵消施加在拟不动牙齿上的隐形矫治器产生的矫治力，消除了拟不动牙齿的额外移动趋势，进一步保证了牙齿的矫治效果。

另外，偏移量根据牙齿的牙尖部的位移计算所得。本发明采用牙齿尖的位移作为计算偏移量的依据，相比其他位置，更容易获取位移量，从而保证计算结果的准确性。

另外，牙齿与隐形矫治器之间留有间隙；其中，间隙的大小等于附件的厚度。

另外，隐形矫治器为隐形牙套；附件安装于牙齿上，并与隐形牙套的内壁紧密接触。通过这种接触方式，使得附件可以作为一个传递力的介质，进而可以将隐形牙套形变产生的矫治力通过附件传递，施加到牙齿上，达到了对牙齿的矫治。

另外，附件与牙齿刚性连接。本发明中附件与牙齿采用刚性连接，从而可以将附件和牙齿的自由度完全锁住，进而可以将牙齿的整体偏移方向视为附件的偏移方向，方便计算。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本发明第一实施方式的确定牙齿矫治效果的方法的流程图；

图2是本发明第一实施方式的确定牙齿矫治效果的方法中提供的一种牙齿数字模型；

图3是本发明第一实施方式的确定牙齿矫治效果的方法中，根据实际偏移量绘制的曲线图；

图4是本发明第一实施方式的确定牙齿矫治效果的方法中，根据实际偏移量与目标偏移量绘制的曲线图；

图5是本发明第二实施方式的确定牙齿矫治效果的方法的流程图；

图6是本发明第二实施方式的确定牙齿矫治效果的方法中，根据安装调节性附件后获取的实际偏移量与目标偏移量绘制的曲线；

图7是本发明第三实施方式的终端的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种确定牙齿矫治效果的方法，具体流程如图1所示。

需要说明的是，本实施方式中提供的确定牙齿矫治效果的方法主要应用于隐形牙齿矫治中，附件对牙齿矫治效果的分析。该确定牙齿矫治效果的方法可以在任何支持基于引线牙齿矫正器的牙齿矫治模拟系统中操作，该牙齿矫治模拟系统具体可以是利用现有的有限元分析软件Ansys强大的有限元求解器、Ansys客户开发平台以及计算机辅助设计软件CAD的无缝接口技术，通过JScript(Java描述语言，JavaScript)和可Xml(扩展编程语言，Extensive Markup Language)编程语言开发的能够在客户平台使用的牙齿矫治模拟系统，由于该系统的使用以及较为成熟，此处不再赘述。

另外，为了保证该确定牙齿矫治效果的方法能够正常执行，需要根据患者的真实口腔，或者临床数据预先建立牙齿数字模型，具体可以根据临床数据或者三维扫描技术采集到的患者真实的口腔数据来创建牙齿数字模型，并且创建的牙齿数字模型需要与实际牙齿、或者物理模型模拟的牙齿完全相同，一一对应，具体的实现方式，此处不再赘述，本领域的技术人员可以根据实际需要进行创建，此处不做限制。

在步骤101中，获取隐形矫治器上待测量点处的变形量。

具体的说，本实施方式中所说的待测量点为牙齿数据模型中牙齿和隐形矫治器接触的位置，变形量为安装在需要矫治的牙齿上的附件导致隐形矫治器局部隆起的程度。

需要说明的是，在牙齿矫治的过程中，需要将隐形矫治器卡扣到整套牙齿上，因为，矫治的过程中，需要在牙齿上安装附件，因此牙齿与隐形矫治器之间需要预留一定的间隙，不能完全贴合。

另外，由于牙齿矫治中所需的由隐形矫治器，如隐形牙套形变产生的矫治力需要通过安装在牙齿上的附件作为传递介质，将矫治力施加到需要矫治的牙齿上，因此安装在牙齿上的附件需要与隐形牙套的内部解密接触，也就说，牙齿与隐形牙套之间留有的间隙等于安装的估计的厚度即可，具体的可以根据选择的附件种类，厚度觉得隐形牙套与牙齿之间的间隙，这样也可以保证制备的隐形牙套能够产生符合要求的矫治力，对牙齿进行矫治。

在步骤102中，根据变形量，确定变形量对应的应力，并将应力作为有限元分析法分析所需的参数信息。

需要说明的是，在实际应用中，有限元分析法分析所需的参数信息还可以包括材料参数信息、约束参数信息、摩擦参数信息等等，本实施方式中主要将变形量对应的应力设置为有限元分析法分析时所需的应力参数信息，关于其他几种的设置方式和设置要求，本领域的技术人员可以根据需要进行合理设置，此处不做限制。

在步骤103中，根据参数信息，运用有限元分析法确定牙齿在附件施加应力时的偏移量。

需要说明的是，由于在实际应用中，相对于获取安装在牙齿上附件的偏移量而言，获取安装有附件的牙齿的偏移量更加方便，并且获取到的偏移量更加准确，因而本实施方式中附件与牙齿采用刚性连接，从而可以将附件与牙齿的自由度完全锁死。因此，在获取附件的偏移量时，直接将牙齿的整体偏移方向视为附件的偏移方向即可，牙齿的偏移量也就是附件的偏移量。

并且，为了能够更为准确的获知牙齿的偏移量，本实施方式中采用牙齿的牙尖部的位移作为计算牙齿偏移量的依据，使得计算更加方便简洁，具体的本领域的技术人员可以根据需要合理选择，此处不做限制。

另外，值得一提的是，在运用有限元分析确定牙齿在附件施加应力时的偏移量时，具体可以先对牙齿数字模型进行网格划分。

具体的说，对牙齿数字模型进行网格划分的操作具体可以分为三个步骤，首先按照预设网格要求定义划分牙齿数字模型所需的单元属性，然后根据定义网格生成控制指令，最后根据定义好的单元属性和网格生成控制指令，对牙齿数字模型进行网格划分即可。

由于对牙齿数字模型进行网格划分的操作已经较为成熟，本领域的技术人员可以根据实际需要，自行设置网格划分要求，并根据预设的网格划分要求，对牙齿数字模型进行网格划分，此处不再赘述。

另外，值得一提的是，在实际应用中，对牙齿数字模型进行网格划分操作时，由于划分的数量过大，会导致运用有限元分析法进行分析时，处理的对象过于庞大，不仅增加处理时长，还会占用较多资源。另外每个网格面积越小，带有的有效参数信息也会越少，因此并不是划分的网格越多、越密集，最终的分析结果就越准确。

本实施方式中，通过多次试验，将网格划分要求设置为：要求进行网格划分操作后得到的网格直径设置为0.5mm左右的直径，有效保证了分析过程的速度和准确性。

需要说明的是，以上仅为举例说明，并不对本发明的技术方案构成限定，在实际应用中，本领域的技术人员可以根据实际情况，合理设置网络划分要求，此处不做限制。

在步骤104中，将偏移量与预设的目标偏移量进行对比，根据对比结果确定隐形矫治器对牙齿的矫治效果。

为了便于理解，以下进行举例说明：

如图2所示，给出了一种牙齿数字模型，该牙齿数字模型中具体包括有14颗牙齿，假设该牙齿数字模型中有8颗牙齿需要矫治，如牙齿4至牙齿11，根据需要，可以设置8组牙齿目的移动参数、9组约束。这9组约束具体可以是牙齿根部固定约束、6组位移约束、1组选中约束、1组倾斜约束，具体可以根据实际需要由临床医护人员进行合理设置，此处不做限制。

通过上述设置，牙齿在隐形牙套各部分形变产生的矫治力的作用下，待矫治牙齿会呈现出不同的位移趋势，并且在待矫治牙齿变形位置的周围，其他牙齿也会出现不同程度的位移，为了更加直观的看到位移变化，可以将待矫治牙齿向两边分别取隐形牙套横截面上最大位移量作为数据进行整理，并根据该位移量得到如图3所示的位移量变化趋势图。

在图3中，横坐标为14颗牙齿最大位移取点，纵坐标为位移量，单位均为mm。另外，图3中，个别点是附件安装下的强制位移点。

需要说明的是，图3中从左向右依次为14颗牙齿在当前矫治模拟情况下的截面位移情况，并且该曲线图具体是利用数字图像处理软件，如matlab软件中的多项式polynomail功能通过七次拟合得到大致变化曲线，具体的实现方式，本领域的技术人员可以根据需要进行操作，此处不再赘述。

在得到每颗牙齿的偏移量后，将得到的偏移量与预设的目标偏移量进行对比，如图4所示。其中，曲线A为计算所得的实际偏移量，曲线B为预设的目标偏移量。有图4可知，各个位移点的实际偏移量与目标偏移量之间的对比一目了然，有三四个位移点基本上达到了位移效果，而其他点位移情况却不容乐观，根据该对比结果，临床医护人员便可以快速准确的确定隐形矫治器对牙齿的矫治效果，并根据该对比图，对附件进行合理调整，从而保证牙齿的矫治能够达到目标矫治效果。

需要说明的是，以上仅为举例说明，并不对本发明的技术方案构成限定。

与现有技术相比，本实施方式中提供的确定牙齿矫治效果的方法，通过获取待矫治牙齿由于附件导致的对应隐形矫治器部分区域的隆起程度，然后根据发生的隆起程度所对应的变形量确定相应的应力，进而可以将该应力作为有限元分析法分析所需的参数信息，根据该参数信息，运动有限元分析法就可以确定牙齿在附件施加应力时的偏移量，通过将偏移量与预设的目标偏移量进行对比，从而能够根据对比结果得到牙齿矫治过程中，隐形矫治器对牙齿的矫治效果。由于本发明提供的确定牙齿矫治效果的方法，仅需要通过对待测量点出的变形量进行分析，将原来的接触变形计算转变为多约束条件下的静力学分析，不仅减少了参数设定的时间，而且大大降低了计算资源的占有率，提升了对整套牙齿矫治效果分析、确定的效率。

本发明的第二实施方式涉及一种确定牙齿矫治效果的方法。本实施方式在第一实施方式的基础上做了进一步改进，具体改进之处为：在将偏移量与预设的目标偏移量进行对比，根据对比结果确定隐形矫治器对牙齿的矫治效果之后，确定牙齿矫治效果的方法还包括：根据偏移量与预设的目标偏移量的比较结果，在拟移动牙齿和/或拟不动牙齿上安装调节性附件，具体流程如图5所示。

另外，需要说明的是，本实施方式中预先创建的牙齿数字模型具体可以分为拟移动牙齿(牙齿矫治过程中，需要发生位移的牙齿)和拟不动牙齿(牙齿矫治过程中，不发生位移的牙齿)。

其中，拟移动牙齿主要包括需要矫治的牙齿。但在牙齿的矫治过程中，为了达到理想的矫治效果，往往还需要调整其他正常牙齿的位置，因此，本实施方式中所说的拟移动牙齿还可以包括其他牙齿，具体的，此处不再赘述。

具体的说，本实施方式中，包括步骤501至步骤505，其中，步骤501至步骤504与第一实施方式中的步骤101至步骤104大致相同，此处不再赘述，下面主要介绍不同之处：

在步骤505中，根据偏移量与预设的目标偏移量的比较结果，在拟移动牙齿和/或拟不动牙齿上安装调节性附件。

具体的说，调节性附件主要用于抵消施加在拟不动牙齿上的隐形矫治器产生的矫治力，从而在牙齿矫治过程中，可以消除拟不动牙齿的额外移动趋势，达到保证牙齿矫治效果的目的。

另外，关于调节性附件的安装位置，本领域的技术人员，可以根据现有技术，通过对偏移量的逆向运算，得到具体的安装位置，此处不在赘述。

为了便于理解，以下进行举例说明：

在相应位置增加一个调节性附件后，比如在图2中的第12颗牙齿的牙尖外侧安装一个长方体形状的附件，然后重新计算安装该调节性附件后，牙齿的实际偏移量，并将该偏移量与调整目标矫治效果后得到的目标偏移量进行对比，具体如图6所示。

在图6中，曲线C为根据调整后的目标偏移量绘制的曲线，曲线D为根据安装调整性附件后得到的实际偏移量绘制的曲线，个别点是安装调整性附件下的强制位移点。

由图6可知，在施加调节性附件之后，牙齿的偏移量明显发生变化，各统计点已基本趋向于符合目标偏移量。

综上所述，根据偏移量与预设的目标偏移量的比较结果，在拟移动牙齿和/或拟不动牙齿上安装调节性附件，能够大大减小拟不动牙齿在整个牙齿矫治过程中的移动趋势，甚至，通过合理的设置，能够保证拟不动牙齿不发生移动，这样就可以有效保证牙齿的矫治效果。

需要说明的是，以上仅为举例说明，并不对本发明的技术方案构成限定。在实际应用中，临床医护人员可以根据第一实施方式中确定的偏移量与目标偏移量的对比结果，合理选择调节性附件的形状、大小，并合理设置调节性附件的具体安装位置，此处不做限制。

上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包括相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。

本发明第三实施方式涉及一种终端，如图7所示。

该终端包括：一个或多个处理器701以及存储器702，图7中以一个处理器701为例。处理器701、存储器702可以通过总线或者其他方式连接，图7中以通过总线连接为例。存储器702作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块，如发明任意方法实施方式中为预设的区域划分要求、网格划分要求等就存储于存储器702中。处理器701通过运行存储在存储器702中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述任意方法实施方式中涉及的确定牙齿矫治效果的方法。

存储器702可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储选项列表等。此外，存储器702可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施方式中，存储器702可选包括相对于处理器701远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至外接设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

一个或者多个模块存储在存储器702中，当被一个或者多个处理器701执行时，执行上述任意方法实施方式中涉及的确定牙齿矫治效果的方法。

上述产品可执行本申请实施方式所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果，未在本实施方式中详尽描述的技术细节，可参见本发明任意方法实施中涉及的确定牙齿矫治效果的方法。

本发明第四实施方式涉及一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序。计算机程序被处理器执行时实现本发明任意任意实施方式提供的确定牙齿矫治效果的方法。

即，本领域技术人员可以理解，实现上述实施方式方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施方式所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (7)

1.一种确定牙齿矫治效果的方法，其特征在于，包括：

获取隐形矫治器上待测量点处的变形量；其中，所述待测量点为牙齿数字模型中牙齿和隐形矫治器接触的位置，所述变形量为安装在需要矫治的牙齿上的附件导致所述隐形矫治器局部隆起的程度；

根据所述变形量，确定所述变形量对应的应力，并将所述应力作为有限元分析法分析所需的参数信息；

根据所述参数信息，运用有限元分析法确定所述牙齿在所述附件施加所述应力时的偏移量；

将所述偏移量与预设的目标偏移量进行对比，根据对比结果确定所述隐形矫治器对所述牙齿的矫治效果；

所述牙齿数字模型分为拟移动牙齿和拟不动牙齿；所述拟移动牙齿包括所述需要矫治的牙齿；

在将所述偏移量与预设的目标偏移量进行对比，根据对比结果确定所述隐形矫治器对所述牙齿的矫治效果之后，所述确定牙齿矫治效果的方法还包括：

根据所述偏移量与预设的目标偏移量的比较结果，在所述拟移动牙齿和/或所述拟不动牙齿上安装调节性附件；

其中，所述调节性附件用于抵消施加在所述拟不动牙齿上的所述隐形矫治器产生的矫治力。

2.根据权利要求1所述的确定牙齿矫治效果的方法，其特征在于，所述偏移量根据所述牙齿的牙尖部的位移计算所得。

3.根据权利要求1所述的确定牙齿矫治效果的方法，其特征在于，所述牙齿与所述隐形矫治器之间留有间隙；

其中，所述间隙的大小等于所述附件的厚度。

4.根据权利要求3所述的确定牙齿矫治效果的方法，其特征在于，所述隐形矫治器为隐形牙套；

所述附件安装于所述牙齿上，并与所述隐形牙套的内壁紧密接触。

5.根据权利要求4所述的确定牙齿矫治效果的方法，其特征在于，所述附件与所述牙齿刚性连接。

6.一种终端，其特征在于，包括：

至少一个处理器；以及，

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1至5中任一所述的确定牙齿矫治效果的方法。

7.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至5中任一项所述的确定牙齿矫治效果的方法。

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