CN108210095B - 一种正畸排牙方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种正畸排牙方法，通过智能量化分析，为正畸过程提供参考方案，可使方案设计过程更便捷，正畸方案更精准，减少了正畸治疗时间，提高了治疗成功率。

Description

一种正畸排牙方法

技术领域

本发明涉及牙齿正畸领域，尤其涉及一种正畸排牙方法。

背景技术

口腔疾病是一种常见的多发性疾病。据世界卫生组织统计，错颌畸形已经成为三大口腔疾病(龋齿、牙周病和错颌畸形)之一。牙颌畸形对口腔健康、口腔功能、颌面骨骼的发育及外貌都有很大的影响。口腔正畸学已被认为是口腔保健治疗中的一个必不可少的重要部分。传统的正畸治疗主要依靠医生的经验制定矫治方案。口腔正畸是针对牙齿排列畸形或错颌，利用弓丝、托槽等组成的固定矫治器械，或者牙套等隐形可摘式矫治器械，对牙齿施加三维矫治力和力矩，调整颜面骨骼、牙齿和颌面肌肉三者间的平衡和协调，经过一段时间的矫治后改善面型、排齐牙列并提高咀嚼效能。

在治疗方案确定前，手动排牙实验可以帮助正畸医生预计正畸治疗所涉及的治疗过程，并且告知患者可能涉及到的牙齿移动和最终治疗效果。手动排牙过程的主要缺点在于效率低，并且消耗大量材料。手动排牙步骤主要包括：(1)制作牙颌石膏模型；(2)在石膏模型基底上截断所涉及的牙齿；(3)重新定位所需移动的牙齿；(4)黏蜡固定。

随着计算机图像的高速发展，CAD/CAM技术广泛应用于各种领域，包括齿科应用。越来越多的齿科技术人员使用数字化工具进行临床治疗中医疗设备和进程的设计和仿真，而借助计算机进行牙齿正畸治疗逐渐成了口腔正畸学界的热点。牙齿排列在虚拟牙齿矫正系统中占有十分重要的地位。在虚拟牙齿矫正系统中的三维空间环境下实现牙齿的排列，是一个复杂的问题。现有方法存在以下问题：(1)在测量与分析过程中没有考虑牙根，仅适用牙冠的信息，可能导致治疗中与治疗后牙根移动至骨皮质外；(2)较为粗略的排牙过程及较少的约束条件导致较低的排牙精确性和可操作性。

现有技术中，排牙过程中需对每颗牙齿进行单独操作，自动化程度低，排牙效率也较低。因此，有必要提供一种排牙效率高的正畸排牙方法。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种正畸排牙方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种正畸排牙方法，包括如下步骤：

S1、测量分析牙颌信息，获取牙齿的畸形参数；

S2、推测矫正后牙颌形态，确认正畸目标；

S3、推测正畸的阶段目标，确认并调整阶段目标；

S4、将一个矫正阶段分解成多个矫正步骤；

S5、调整矫正步骤，完成正畸方案。

优选地，所述步骤S1具体包括：

S101、获取整体牙颌及各单颗牙齿的三维数字化模型；

S102、测量牙齿的形态参数，获取牙齿的畸形指标；获取牙齿的形态参数，包括牙齿相对关系、牙冠宽度、牙弓宽度、牙弓曲线、牙列间隙、牙轴倾斜角度以及覆颌覆盖参数；

S103、根据所述牙齿的形态参数，获取牙齿的PAR畸形指数。

优选地，所述步骤S2具体包括：

S201、分析牙弓形态，得到理想牙弓曲线；预定义标准牙弓形态，包括预定义牙弓曲线及相关参数；预定义上下颌的牙弓形态对应关系；将步骤S102中所述牙弓曲线和牙冠宽度与标准牙弓形态进行匹配，获取差异最小的标准牙弓形态作为理想牙弓形态；

S202、调整牙齿使其与理想牙弓曲线相互匹配，

S203、调整上颌牙齿与下颌牙齿的覆颌覆盖参数与咬合关系；

S204、评审并微调得到目标牙颌模型。

优选地，所述步骤S202具体包括：

S2021、结合牙齿宽度及牙弓形态参数，确定适合的牙弓大小；

S2022、调整牙齿相邻关系以保证牙齿间隙在预先设定范围；

S2023、调整牙齿扭转方向与牙弓切线所在方向一致；

S2024、调整牙齿轴基本一致或符合临床要求形态；

优选地，所述步骤S203具体包括：

S2031、检查上颌牙齿与下颌牙齿的咬合关系，例如上下牙中线是否对齐、尖牙咬合双窝交错关系以及相邻牙齿碰撞关系；

S2032、在牙弓方向微调牙齿位置使上颌牙齿与下颌牙齿咬合关系符合临床要求；

S2033、基于预先设定标准，调整牙齿以获得合适的咬合关系和位置关系。

优选地，所述步骤S204具体包括：

S2041、对步骤S203调整过程中的PAR畸形指数进行实时更新，以查验调整效果；

S2042、基于上述步骤，获取计算机辅助设计完成的预期牙颌模型；

S2043、医生可通过交互界面查看预期牙颌模型，并基于临床经验进行微调；确认微调后的牙颌模型为正畸的目标牙颌模型。

优选地，所述步骤S3包括：

S301、预设多组牙齿正畸规则；

S302、基于预设的正畸规则，将初始牙颌模型至目标牙颌模型的矫治过程分解成多个矫正阶段；

S303、按照矫正阶段的顺序，查看矫正过程并进行调整。

优选地，所述步骤S4包括：

S401、针对每一个矫正阶段中移动的牙齿，将其移动过程分解为多个连续的较小幅度的移动过程；

S402、在同一矫正阶段内，不同牙齿的移动量不同，将不同牙齿的移动过程分解为不同数量的小幅度的移动过程；

S403、基于时间顺序的多个矫正步骤形成一套牙齿矫正方案。

优选地，所述步骤S5包括：

S501、通过三维动画播放的形式顺序显示矫正方案的所有步骤；

S502、通过迭代移动步骤的方法检验并确定最优正畸方案。

步骤S502具体包括：从预先设定步骤开始，逐个牙齿进行检查，如果牙齿在整个方案期间有移动，但在当前步骤没有移动，尝试前移在当前步骤之后该牙齿的移动步骤。并基于预先设定的规则(牙齿是否可同时移动，移动后牙齿相对关系是否合理，同时移动的牙齿数目限制等)进行检测。若移动后检测不通过，则不进行移动。否则调整方案。向后逐步骤执行上述操作，到指定步骤结束或所有步骤都检测并调整完毕。

本发明的有益效果是：

(1)本发明的正畸排牙方法，采用计算机智能分析方法，同时结合人工干预微调过程，更加快捷、准确地完成了正畸方案的设计，提高了正畸排牙效率。

(2)本发明的正畸排牙方法，通过迭代移动步骤的方法，将原来需要多个步骤完成的正畸过程，进行重新组合调整，大大缩短了病人治疗时间，并可为临床提供量化参考，提高了治疗成功率。

(3)本发明的正畸排牙方法，将多个方案的矫治过程展示给用户，便于用户选择矫治方案，同时便于用户对矫治方案进行微调，提高了正畸排牙的精确度。

具体实施方式

下面将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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本发明公开了一种正畸排牙方法，包括如下步骤：

S1、测量分析牙颌信息，获取牙齿的畸形参数；包括如下步骤：

S101、获取整体牙颌及各单颗牙齿的三维数字化模型，具体包括：

通过3D扫描设备获取牙颌三维模型；

对所述牙颌三维模型进行分割，获取所有牙齿及牙冠的三维模型，得到牙冠的形状和角度信息；

获取牙颌影像信息，得到牙根长度信息；

所述牙颌影像信息为CT数据或XRay数据；

根据牙冠的形状、角度信息以及牙根长度信息，获取牙齿整体的三维模型(包含牙冠和牙根)；

根据牙齿位置关系，计算获得牙颌当前牙弓形态；

S102、测量牙齿的形态参数，获取牙齿的畸形指标；

获取牙齿的形态参数，包括牙齿相对关系、牙冠宽度、牙弓宽度、牙弓曲线、牙列间隙、牙轴倾斜角度以及覆颌覆盖参数；

S103、根据所述牙齿的形态参数，获取牙齿的PAR畸形指数；

S2、推测矫正后牙颌形态，确认正畸目标；具体包括：

S201、分析牙弓形态，得到理想牙弓曲线；

S202、调整牙齿使其与理想牙弓曲线相互匹配，将步骤S1中所有单个牙齿按照顺序排列在所述理想牙弓曲线上，对所述牙齿进行调节使牙齿方向与所述理想牙弓曲线的方向一致；具体包括：

S2021、结合牙齿宽度及牙弓形态参数，确定适合的牙弓大小；

保持牙齿中线(门牙中间位置)与牙弓中线(对称线)一致；

设定牙齿的可移动范围，以中线为基准为止，移动牙齿使牙齿沿所述理想牙弓对称分布；

S2022、调整牙齿相邻关系以保证牙齿间隙在预先设定范围；使相邻牙齿的间隙在预设范围内，并向中线位置靠齐。牙齿拥挤而牙齿宽度之和大于牙弓长度时，可设置间隙为略小于0。通过部分牙齿位置重合达到分布所有牙齿到理想牙弓；

S2023、调整牙齿扭转方向与牙弓切线一致；

S2024、调整牙齿轴基本一致或符合临床要求形态；确定颌平面的位置，并以此作为基准，对牙轴倾斜角度与牙冠高度进行调整；将牙轴倾斜角度调整至合理范围，使其与颌平面保持在预设的角度范围内；

S203、调整上颌牙齿与下颌牙齿的覆颌覆盖参数与咬合关系；

S204、评审并微调得到目标牙颌模型，具体包括：

S2041、对上述调整过程中的PAR畸形指数进行实时更新，以查验调整效果；

S2042、基于上述步骤，获取计算机辅助设计完成的预期牙颌模型；

S2043、医生可通过交互界面查看预期牙颌模型，并基于临床经验进行微调；确认微调后的牙颌模型为正畸的目标牙颌模型。

S3、推测正畸的阶段目标，确认并调整阶段目标；具体包括：

S301、预设多组牙齿正畸规则；每组规则包含单侧牙颌的一颗或多颗牙齿的矫正过程；所述矫正过程指牙齿的移动、旋转过程；所有牙齿在任意方向的移动或旋转都对应至少一个规则；对于同一颗牙齿，在同一时间段内，可叠加执行多个矫正规则，例如，同时平移与旋转牙齿；在不同规则之间预先定义可执行的依赖关系。

S302、基于预设的正畸规则，将初始牙颌模型至目标牙颌模型的矫治过程分解成多个矫正阶段；

S303、按照矫正阶段的顺序，查看矫正过程并进行调整；具体包括：

S3031、将各矫正阶段按照顺序编辑，形成三维动画，直观显示不同矫正阶段的牙齿移动过程；

S3032、在动画展示的过程中，可重新调整任意一颗或一组牙齿的矫正阶段；

矫正过程中，可将一个矫正阶段分解成多个，也可以将两个或两个以上的矫正阶段进行合并；

也可以将一个矫正阶段中的任意一颗或一组牙齿取出放入另一个矫正阶段中；

S4、将一个矫正阶段分解成多个矫正步骤；

S401、针对每一个矫正阶段中移动的牙齿，按照预先规定的数学方法，将其移动过程分解为多个连续的较小幅度的移动过程；

S402、在同一矫正阶段内，不同牙齿的移动量不同，将不同牙齿的移动过程分解为不同数量的小幅度的移动过程；

所有牙齿在同一时间内的小幅度移动过程构成一个步骤；不同牙齿矫正过程的分解数量不同时，可基于预先设定向前对齐(即同时开始移动)、向后对齐(即同时结束移动)，也可基于特定数学公式定义不同牙齿移动的先后关系；

每一个小幅度的移动过程是预估的牙齿在预先设定时间内(通常为一周到两周内)所能达到的矫正效果；

S403、基于时间顺序的多个矫正步骤形成一套牙齿矫正方案。

S5、调整矫正步骤，完成正畸方案；具体包括：

S501、通过三维动画播放的形式顺序显示矫正方案的所有步骤，

基于演示动画，用户可向前或向后调整单颗牙齿在某一步骤的移动，即将一个步骤中的某些牙齿移动过程转至另一个步骤中；也可定义牙齿移动的先后关系，比如某些牙齿的移动必须在另外一些牙齿移动结束后开始，由系统自动重新调整。必要时可分拆一个步骤为多个步骤。比如两颗牙齿移动本来在一个步骤的，由于定义了先后关系，需要增加一个步骤，先移动一颗牙齿，再移动另外一颗牙齿。

S502、通过迭代移动步骤的方法检验并确定最优正畸方案(最少步骤)。

必要时可尝试通过合并步骤的方式减少总的步骤以缩短治疗时间。方法为识别在相邻步骤分别有移动的不同牙齿，当不存在明确的先后关系限制时，可合并到同一个步骤执行。

具体方法为从预先设定步骤开始，逐个牙齿进行检查，如牙齿在整个方案期间有移动，但在当前步骤没有移动，尝试前移在当前步骤之后该牙齿的移动步骤。并基于预先设定的规则(牙齿是否可同时移动，移动后牙齿相对关系是否合理，同时移动的牙齿数目限制等)进行检测。若移动后检测不通过，则不进行移动。否则调整方案。向后逐步骤执行上述操作，到指定步骤结束或所有步骤都检测并调整完毕。调整后总的移动步骤减少，每个步骤对应实际治疗的一段时间，故可减少总的治疗时间。

将优化后的正畸方案以动画形式提供给用户查看，用户可以通过交互方式进行微调，包括对各个步骤中牙齿的移动目标、牙齿矫治步骤的顺序等进行调节，最后得到满意的正畸排牙方案。本发明通过量化分析，自动计算并推断合适的正畸方案，自动分析结果更加准确有效，分析过程快速便捷，减少了方案设计时间；本方法通过对正畸方案进行优化分析，将原来需要多个步骤完成的正畸过程，进行重新组合调整，减少了正畸步骤，缩短了病人治疗时间。本方法通过量化分析为临床提供最佳方案，并展示量化分析结果供临床参考，使治疗方案更精准，可大大提高治疗成功率和医患满意度。

实施例2

本发明公开了一种正畸排牙方法，包括如下步骤：

S1、测量分析牙颌信息，获取牙齿的畸形参数；包括如下步骤：

S101、获取整体牙颌及各单颗牙齿的三维数字化模型，具体包括：

通过3D扫描设备获取牙颌三维模型；

对所述牙颌三维模型进行分割，获取所有牙齿及牙冠的三维模型，得到牙冠的形状和角度信息；

获取牙颌影像信息，得到牙根长度信息；

根据牙冠的形状、角度信息以及牙根长度信息，获取牙齿整体的三维模型，即初始牙颌模型(包含牙冠和牙根)；

根据牙齿位置关系，计算获得牙颌当前牙弓形态；

S102、测量牙齿的形态参数，获取牙齿的畸形指标；

获取牙齿的形态参数，包括牙齿相对关系、牙冠宽度、牙弓宽度、牙弓曲线、牙列间隙、牙轴倾斜角度以及覆颌覆盖参数；

S103、根据所述牙齿的形态参数，获取牙齿的PAR畸形指数；

S2、推测矫正后牙颌形态，确认正畸目标；具体包括：

S201、分析牙弓形态，得到理想牙弓曲线；包括以下步骤：

预定义标准牙弓形态，包括预定义牙弓曲线及相关参数；

预定义上下颌的牙弓形态对应关系；

将步骤S102中所获得牙弓形态与标准牙弓形态进行匹配，获取差异最小的标准牙弓形态作为理想牙弓形态；或者自主选择理想牙弓形态；

所述理想牙弓形态包括上颌牙弓形态和下颌牙弓形态，所述上颌牙弓形态与所述下颌牙弓形态满足预设的对应关系；

预期牙齿顺序排列形成牙弓形态，其中牙齿远中近中方向与牙弓切线平行。可获得牙齿远中近中方向宽度，所有牙齿宽度之和与牙弓总长度差异在预设范围之内。从而可计算获取预设牙弓的大小。

计算牙冠宽度总和时，对于缺失牙需要基于预先设定规则计算。包括可以选择以关闭缝隙的方式忽略缺失牙的宽度；限制牙齿中线(门牙中间位置)与牙弓中线位置对齐，考虑两侧牙齿宽度不同的同时尽量对称美观等；

当前牙弓长度和预期牙弓长度差异需要在合理范围之内。当差异超出范围时，可建议必要的辅助措施。比如牙齿宽度之和过大，导致预期牙弓长度过长，可考虑片切缩小牙齿宽度，或拔牙减少牙齿数量的方法解决，或改变牙弓形态扩弓解决；当牙齿宽度之和过小，导致预期牙弓长度过短，可能需要调整牙弓形态，采用缩弓治疗方案；对于扩弓或者缩弓治疗方案，需要结合病人影像确认是否适用。

S202、调整牙齿使其与理想牙弓曲线相互匹配，将步骤S1中所有单个牙齿按照顺序排列在所述理想牙弓曲线上，对所述牙齿进行调节使牙齿方向与所述理想牙弓曲线的方向一致；具体包括：

S2021、结合牙齿宽度及牙弓形态参数，确定适合的牙弓大小；

保持牙齿中线(门牙中间位置)与牙弓中线(对称线)一致；

设定牙齿的可移动范围，以中线为基准为止，移动牙齿使牙齿沿所述理想牙弓对称分布；

S2022、调整牙齿相邻关系以保证牙齿间隙在预先设定范围；使相邻牙齿的间隙在预设范围内，并向中线位置靠齐。牙齿拥挤而牙齿宽度之和大于牙弓长度时，可设置间隙为略小于0。通过部分牙齿位置重合达到分布所有牙齿到理想牙弓；

S2023、调整牙齿扭转方向与牙弓切线一致；

S2024、调整牙齿轴基本一致或符合临床要求形态；确定颌平面的位置，并以此作为基准，对牙轴倾斜角度与牙冠高度进行调整；将牙轴倾斜角度调整至合理范围，使其与颌平面保持在预设的角度范围内；

S203、调整上颌牙齿与下颌牙齿的覆颌覆盖参数与咬合关系；

S2031、检查上颌牙齿与下颌牙齿的咬合关系，例如上下牙中线是否对齐、尖牙咬合双窝交错关系以及相邻牙齿碰撞关系；

S2032、在牙弓方向微调牙齿位置使上颌牙齿与下颌牙齿咬合关系符合临床要求；

S2033、基于预先设定标准，调整牙齿以获得合适的咬合关系和位置关系；测量上颌牙齿与下颌牙齿的相对关系检测覆颌覆盖参数，对于可优化的牙齿微调，包括轴倾调整，牙冠伸长或压低操作，沿牙弓方向平移等；

S204、评审并微调得到目标牙颌模型，具体包括：

S2041、对上述调整过程中的PAR畸形指数进行实时更新，以查验调整效果；

S2042、基于上述步骤，获取计算机辅助设计完成的预期牙颌模型；

S2043、医生可通过交互界面查看预期牙颌模型，并基于临床经验进行微调；确认微调后的牙颌模型为正畸的目标牙颌模型。

S3、推测正畸的阶段目标，确认并调整阶段目标；具体包括：

S301、预设多组牙齿正畸规则；每组规则包含单侧牙颌的一颗或多颗牙齿的矫正过程；所述矫正过程指牙齿的移动、旋转过程；所有牙齿在任意方向的移动或旋转都对应至少一个规则；对于同一颗牙齿，在同一时间段内，可叠加执行多个矫正规则，例如，同时平移与旋转牙齿；在不同规则之间预先定义可执行的依赖关系。

S302、基于预设的正畸规则，将初始牙颌模型至目标牙颌模型的矫治过程分解成多个矫正阶段；具体包括：

S3021、根据目标牙颌模型，确认牙齿从初始状态至目标状态所需要的总移动量；

S3022、从预设正畸规则中选择可达成移动量的规则；

S3023、当同一颗牙齿对应多个移动规则时，选择覆盖最多牙齿移动状态的规则，或者通过交互方式由用户选择；

各规则的先后执行顺序，由各规则之间的依赖关系来决定；

或者通过交互方式由用户选择执行的先后顺序；

其中多个规则可叠加执行，即一个规则可以在另一个规则执行完成之前开始执行；

执行相同规则(一个或多个)的阶段定义为牙齿的一个矫正阶段；

每个矫正阶段定义为一组牙齿的移动过程，不同矫正阶段为顺序依赖关系；即在后的矫正阶段依赖在前的矫正阶段，并在其基础上进行矫正；

S303、按照矫正阶段的顺序，查看矫正过程并进行调整；具体包括：

S3031、将各矫正阶段按照顺序编辑，形成三维动画，直观显示不同矫正阶段的牙齿移动过程；

S3032、在动画展示的过程中，可重新调整任意一颗或一组牙齿的矫正阶段；

矫正过程中，可将一个矫正阶段分解成多个，也可以将两个或两个以上的矫正阶段进行合并；

也可以将一个矫正阶段中的任意一颗或一组牙齿取出放入另一个矫正阶段中；

S4、将一个矫正阶段分解成多个矫正步骤；

S401、针对每一个矫正阶段中移动的牙齿，按照预先规定的数学方法，将其移动过程分解为多个连续的较小幅度的移动过程；

S402、在同一矫正阶段内，不同牙齿的移动量不同，将不同牙齿的移动过程分解为不同数量的小幅度的移动过程；

所有牙齿在同一时间内的小幅度移动过程构成一个步骤；不同牙齿矫正过程的分解数量不同时，可基于预先设定向前对齐(即同时开始移动)、向后对齐(即同时结束移动)，也可基于特定数学公式定义不同牙齿移动的先后关系；

每一个小幅度的移动过程是预估的牙齿在预先设定时间内(通常为一周到两周内)所能达到的矫正效果；

S403、基于时间顺序的多个矫正步骤形成一套牙齿矫正方案。

S5、调整矫正步骤，完成正畸方案；具体包括：

S501、通过三维动画播放的形式顺序显示矫正方案的所有步骤，

基于演示动画，用户可向前或向后调整单颗牙齿在某一步骤的移动，即将一个步骤中的某些牙齿移动过程转至另一个步骤中；也可定义牙齿移动的先后关系，比如某些牙齿的移动必须在另外一些牙齿移动结束后开始，由系统自动重新调整。必要时可分拆一个步骤为多个步骤。比如两颗牙齿移动本来在一个步骤的，由于定义了先后关系，需要增加一个步骤，先移动一颗牙齿，再移动另外一颗牙齿。

S502、通过迭代移动步骤的方法检验并确定最优正畸方案(最少步骤)。

必要时可尝试通过合并步骤的方式减少总的步骤以缩短治疗时间。方法为识别在相邻步骤分别有移动的不同牙齿，当不存在明确的先后关系限制时，可合并到同一个步骤执行。

具体方法为从预先设定步骤开始，逐个牙齿进行检查，如牙齿在整个方案期间有移动，但在当前步骤没有移动，尝试前移该牙齿的所有步骤。并基于预先设定的规则(牙齿是否可同时移动，移动后牙齿相对关系是否合理，同时移动的牙齿数目限制等)进行检测。若移动后检测不通过，则不进行移动。否则调整方案。向后逐步骤执行上述操作，到指定步骤结束或所有步骤都检测并调整完毕。调整后总的移动步骤减少，每个步骤对应实际治疗的一段时间，故可减少总的治疗时间。

将优化后的正畸方案以动画形式提供给用户查看，用户可以通过交互方式进行微调，包括对各个步骤中牙齿的移动目标、牙齿矫治步骤的顺序等进行调节，最后得到满意的正畸排牙方案。本发明通过量化分析，自动计算并推断合适的正畸方案，自动分析结果更加准确有效，分析过程快速便捷，减少了方案设计时间；本方法通过对正畸方案进行优化分析，将原来需要多个步骤完成的正畸过程，进行重新组合调整，减少了正畸步骤，缩短了病人治疗时间。本方法通过量化分析为临床提供最佳方案，并展示量化分析结果供临床参考，使治疗方案更精准，可大大提高治疗成功率和医患满意度。

实施例3

本发明公开了一种正畸排牙方法，包括如下步骤：

S1、测量分析牙颌信息，获取牙齿的畸形参数；包括如下步骤：

S101、获取整体牙颌及各单颗牙齿的三维数字化模型，具体包括：

通过3D扫描设备获取牙颌三维模型；

对所述牙颌三维模型进行分割，获取所有牙齿及牙冠的三维模型，得到牙冠的形状和角度信息；

获取牙颌影像信息，得到牙根长度信息；

根据牙冠的形状、角度信息以及牙根长度信息，获取牙齿整体的三维模型(包含牙冠和牙根)；

根据牙齿位置关系，计算获得牙颌当前牙弓形态；

S102、测量牙齿的形态参数，获取牙齿的畸形指标；

获取牙齿的形态参数，包括牙齿相对关系、牙冠宽度、牙弓宽度、牙弓曲线、牙列间隙、牙轴倾斜角度以及覆颌覆盖参数；

S103、根据所述牙齿的形态参数，获取牙齿的PAR畸形指数；

S2、推测矫正后牙颌形态，确认正畸目标；具体包括：

S201、分析牙弓形态，得到理想牙弓曲线；包括以下步骤：

预定义标准牙弓形态，包括预定义牙弓曲线及相关参数；

预定义上下颌的牙弓形态对应关系；

将步骤S102中所获得牙弓形态与标准牙弓形态进行匹配，获取差异最小的标准牙弓形态作为理想牙弓形态；或者自主选择理想牙弓形态；

所述理想牙弓形态包括上颌牙弓形态和下颌牙弓形态，所述上颌牙弓形态与所述下颌牙弓形态满足预设的对应关系；

预期牙齿顺序排列形成牙弓形态，其中牙齿远中近中方向与牙弓切线平行。可获得牙齿远中近中方向宽度，所有牙齿宽度之和与牙弓总长度差异在预设范围之内。从而可计算获取预设牙弓的大小。

计算牙冠宽度总和时，对于缺失牙需要基于预先设定规则计算。包括可以选择以关闭缝隙的方式忽略缺失牙的宽度；限制牙齿中线(门牙中间位置)与牙弓中线位置对齐，考虑两侧牙齿宽度不同的同时尽量对称美观等；

当前牙弓长度和预期牙弓长度差异需要在合理范围之内。当差异超出范围时，可建议必要的辅助措施。比如牙齿宽度之和过大，导致预期牙弓长度过长，可考虑片切缩小牙齿宽度，或拔牙减少牙齿数量的方法解决，或改变牙弓形态扩弓解决；当牙齿宽度之和过小，导致预期牙弓长度过短，可能需要调整牙弓形态，采用缩弓治疗方案；对于扩弓或者缩弓治疗方案，需要结合病人影像确认是否适用。

S202、调整牙齿使其与理想牙弓曲线相互匹配，将步骤S1中所有单个牙齿按照顺序排列在所述理想牙弓曲线上，对所述牙齿进行调节使牙齿方向与所述理想牙弓曲线的方向一致；

S203、调整上颌牙齿与下颌牙齿的覆颌覆盖参数与咬合关系；

S2031、检查上颌牙齿与下颌牙齿的咬合关系，例如上下牙中线是否对齐、尖牙咬合双窝交错关系以及相邻牙齿碰撞关系；

S2032、在牙弓方向微调牙齿位置使上颌牙齿与下颌牙齿咬合关系符合临床要求；

S2033、测量上颌牙齿与下颌牙齿的相对关系检测覆颌覆盖参数；基于预先设定的标准，对于可优化的牙齿微调，包括轴倾调整，牙冠伸长或压低操作，沿牙弓方向平移等；

S204、评审并微调得到目标牙颌模型，具体包括：

S2041、对上述调整过程中的PAR畸形指数进行实时更新，以查验调整效果；

S2042、基于上述步骤，获取计算机辅助设计完成的预期牙颌模型；

S2043、医生可通过交互界面查看预期牙颌模型，并基于临床经验进行微调；确认微调后的牙颌模型为正畸的目标牙颌模型。

S3、推测正畸的阶段目标，确认并调整阶段目标；具体包括：

S301、预设多组牙齿正畸规则；每组规则包含单侧牙颌的一颗或多颗牙齿的矫正过程；所述矫正过程指牙齿的移动、旋转过程；所有牙齿在任意方向的移动或旋转都对应至少一个规则；对于同一颗牙齿，在同一时间段内，可叠加执行多个矫正规则，例如，同时平移与旋转牙齿；在不同规则之间预先定义可执行的依赖关系。

S302、基于预设的正畸规则，将初始牙颌模型至目标牙颌模型的矫治过程分解成多个矫正阶段；具体包括：

S3021、根据目标牙颌模型，确认牙齿从初始状态至目标状态所需要的总移动量；

S3022、从预设正畸规则中选择可达成移动量的规则；

S3023、当同一颗牙齿对应多个移动规则时，选择覆盖最多牙齿移动状态的规则，或者通过交互方式由用户选择；

各规则的先后执行顺序，由各规则之间的依赖关系来决定；

或者通过交互方式由用户选择执行的先后顺序；

其中多个规则可叠加执行，即一个规则可以在另一个规则执行完成之前开始执行；

执行相同规则(一个或多个)的阶段定义为牙齿的一个矫正阶段；

每个矫正阶段定义为一组牙齿的移动过程，不同矫正阶段为顺序依赖关系；即在后的矫正阶段依赖在前的矫正阶段，并在其基础上进行矫正；

S303、按照矫正阶段的顺序，查看矫正过程并进行调整；具体包括：

S3031、将各矫正阶段按照顺序编辑，形成三维动画，直观显示不同矫正阶段的牙齿移动过程；

S3032、在动画展示的过程中，可重新调整任意一颗或一组牙齿的矫正阶段；

矫正过程中，可将一个矫正阶段分解成多个，也可以将两个或两个以上的矫正阶段进行合并；

也可以将一个矫正阶段中的任意一颗或一组牙齿取出放入另一个矫正阶段中；

S4、将一个矫正阶段分解成多个矫正步骤；

S401、针对每一个矫正阶段中移动的牙齿，按照预先规定的数学方法，将其移动过程分解为多个连续的较小幅度的移动过程；

S402、在同一矫正阶段内，不同牙齿的移动量不同，将不同牙齿的移动过程分解为不同数量的小幅度的移动过程；

所有牙齿在同一时间内的小幅度移动过程构成一个步骤；不同牙齿矫正过程的分解数量不同时，可基于预先设定向前对齐(即同时开始移动)、向后对齐(即同时结束移动)，也可基于特定数学公式定义不同牙齿移动的先后关系；

每一个小幅度的移动过程是预估的牙齿在预先设定时间内(通常为一周到两周内)所能达到的矫正效果；

S403、基于时间顺序的多个矫正步骤形成一套牙齿矫正方案。

S5、调整矫正步骤，完成正畸方案；具体包括：

S501、通过三维动画播放的形式顺序显示矫正方案的所有步骤，

基于演示动画，用户可向前或向后调整单颗牙齿在某一步骤的移动，即将一个步骤中的某些牙齿移动过程转至另一个步骤中；也可定义牙齿移动的先后关系，比如某些牙齿的移动必须在另外一些牙齿移动结束后开始，由系统自动重新调整。必要时可分拆一个步骤为多个步骤。比如两颗牙齿移动本来在一个步骤的，由于定义了先后关系，需要增加一个步骤，先移动一颗牙齿，再移动另外一颗牙齿。

S502、检验并确定最优正畸方案。

将优化后的正畸方案以动画形式提供给用户查看，用户可以通过交互方式进行微调，包括对各个步骤中牙齿的移动目标、牙齿矫治步骤的顺序等进行调节，最后得到满意的正畸排牙方案。本发明通过量化分析，自动计算并推断合适的正畸方案，自动分析结果更加准确有效，分析过程快速便捷，减少了方案设计时间；本方法通过量化分析为临床提供最佳方案，并展示量化分析结果供临床参考，使治疗方案更精准，可大大提高治疗成功率和医患满意度。

本发明的有益效果是：

(1)本发明的正畸排牙方法，采用计算机智能分析方法，同时结合人工干预微调过程，更加快捷、准确地完成了正畸方案的设计，提高了正畸排牙效率。

(2)本发明的正畸排牙方法，通过迭代移动步骤的方法，将原来需要多个步骤完成的正畸过程，进行重新组合调整，大大缩短了病人治疗时间，并可为临床提供量化参考，提高了治疗成功率。

(3)本发明的正畸排牙方法，将多个方案的矫治过程展示给用户，便于用户选择矫治方案，同时便于用户对矫治方案进行微调，提高了正畸排牙的精确度。

以上所述是本发明的优选实施方式，应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种正畸排牙方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、测量分析牙颌信息，获取牙齿的畸形参数；

所述步骤S1包括：

S101、获取整体牙颌及各单颗牙齿的三维数字化模型；

S102、测量牙齿的形态参数，获取牙齿的畸形指标；

S103、根据所述牙齿的形态参数，获取牙齿的PAR畸形指数；

S2、推测矫正后牙颌形态，确认正畸排牙目标；

所述步骤S2包括：

S201、分析牙弓形态，得到理想牙弓曲线；

S202、调整牙齿使其与理想牙弓曲线相互匹配；

S203、调整上颌牙齿与下颌牙齿的覆颌覆盖参数与咬合关系；

S204、微调得到目标牙颌模型；

所述步骤S204包括：

S2041、对步骤S203调整过程中的PAR畸形指数进行实时更新，以查验调整效果；

S2042、基于上述步骤，获取计算机辅助设计完成的预期牙颌模型；

S2043、确认微调后的牙颌模型为正畸排牙的目标牙颌模型；

S3、推测正畸排牙的阶段目标，确认并调整阶段目标；

所述步骤S3包括：

S301、预设多组正畸排牙规则；每组规则包含单侧牙颌的一颗或多颗牙齿的矫正过程；所述矫正过程指牙齿的移动、旋转过程；所有牙齿在任意方向的移动或旋转都对应至少一个规则；对于同一颗牙齿，在同一时间段内，叠加执行多个矫正规则；

S302、基于预设的正畸排牙规则，将初始牙颌模型至所述目标牙颌模型的正畸排牙过程分解成多个矫正阶段；具体包括：

S3021、根据所述目标牙颌模型，确认牙齿从初始状态至目标状态所需要的总移动量；

S3022、从预设正畸排牙规则中选择可达成移动量的规则；

S3023、当所述目标牙颌模型的同一颗牙齿对应多个规则时，选择覆盖最多牙齿移动状态的规则，或者通过交互方式由用户选择；执行相同规则的阶段定义为牙齿的一个矫正阶段；每个矫正阶段为一组牙齿的移动过程，不同矫正阶段为顺序依赖关系；

S303、按照矫正阶段的顺序，查看矫正过程并进行调整；

S4、将一个矫正阶段分解成多个矫正步骤；

S5、调整矫正步骤，完成正畸排牙方案。

2.根据权利要求1所述的一种正畸排牙方法，其特征在于，所述步骤S202具体包括：

S2021、结合牙齿宽度及牙弓形态参数，确定适合的牙弓大小；

S2022、调整牙齿相邻关系以保证牙齿间隙在预先设定范围；

S2023、调整牙齿扭转方向与牙弓切线一致；

S2024、调整牙齿轴基本一致或符合临床要求形态。

3.根据权利要求2所述的一种正畸排牙方法，其特征在于，所述步骤S203具体包括：

S2031、检查上颌牙齿与下颌牙齿的咬合关系，所述咬合关系包括上下牙中线是否对齐、尖牙咬合双窝交错关系以及相邻牙齿碰撞关系；

S2032、在牙弓方向微调牙齿位置使上颌牙齿与下颌牙齿咬合关系符合临床要求；

S2033、基于预先设定标准，调整牙齿以获得合适的咬合关系和位置关系。

4.根据权利要求1所述的一种正畸排牙方法，其特征在于，所述步骤S4包括：

S401、针对每一个矫正阶段中移动的牙齿，将其移动过程分解为多个连续的较小幅度的移动过程；

S402、在同一矫正阶段内，不同牙齿的移动量不同，将不同牙齿的移动过程分解为不同数量的小幅度的移动过程；

S403、基于时间顺序的多个矫正步骤形成一套牙齿矫正方案。

5.根据权利要求4所述的一种正畸排牙方法，其特征在于，步骤S5包括：

S501、通过三维动画播放的形式顺序显示矫正方案的所有步骤；

S502、通过迭代移动步骤的方法检验并确定最优正畸排牙方案。

6.根据权利要求5所述的一种正畸排牙方法，其特征在于，步骤S502具体包括：从设定步骤开始，逐个牙齿进行检查，如果牙齿在整个方案期间有移动，但在当前步骤没有移动，尝试前移在当前步骤之后该牙齿的移动步骤，并基于预先设定的规则进行检测；若移动后检测不通过，则不进行移动。