CN111524065B - 一种基于牙冠的种植牙个性化基台自动生成方法 - Google Patents

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Abstract

基于牙冠的种植牙基台自动生成方法，包括：步骤1、从输入获取基台牙龈线L1b；步骤2、从输入获取种植体朝向N1i、牙冠模型Mtooth；步骤3、使用封闭曲线分割网格的算法，以步骤2中获得的牙冠投影分割线L3p将牙冠模型Mtooth分割为咬合面部分和外围部分这两部分，保留含有咬合面结构的咬合曲面M2b；步骤4、通过平滑的算法平滑步骤3中获得的咬合曲面M2b然后使用拼接的算法，将步骤1中获得的种植牙基台底部曲面M1b和咬合曲面M2b连接成为完整的个性化种植牙基台。本发明的为个性化种植基台的生成大幅减少人为操作时间。

Description

一种基于牙冠的种植牙个性化基台自动生成方法
技术领域
本发明涉及计算机图形学领域，具体涉及一种利用计算机技术的种植牙个性化基台的自动生成方法，能够通过获取牙冠咬合面的形态生成对应的种植牙基台三维数字模型。
背景技术
牙冠的局部缺损或整体缺失是由各种不同的因素导致牙冠产生不同程度的损坏现象，牙冠的缺失或缺损会造成咬合困难以及相邻牙冠间的间接损坏，同时也影响牙齿的美观性。目前，一般的牙冠缺失采用种植牙的方式修复正常的咬合功能，常见的种植牙由种植体、基台和修复冠构成。种植体，即固位器，呈螺纹钉状植入牙槽骨；基台连接种植体，并且用于固定修复冠，且形态近似于修复冠；修复冠形态接近原自然牙且实现自然牙的咬合功能。其中基台不仅连接和固定修复冠，更是修复冠的基础，同时又与牙龈局部接触，是尤为重要的部分。
目前，常见的种植牙基台的制作方式有2种，一种为传统的手工制作方式；另一种为依靠现代牙科设计软件的制作方式。传统的手工制作种植牙基台的方式包括一整套复杂的流程，其中种植牙基台的制作需要专业的技师进行多次手工雕琢和适配，制作效率低下且十分依赖富有操作经验的技师。牙科设计软件通过一系列的变形算法和频繁的交互操作，将标准形态的种植牙基台重建为与原自然牙形态相近的个性化种植牙基台数字网格模型。这种牙科设计软件的方法相比传统方法提高了种植牙基台的制作效率和质量。
然而，牙科设计软件虽然提高一部分的效率，但仍然需要医师长时间交互操作制作出种植牙基台的数字模型。将标准的种植牙基台模型通过设计软件交互重建为接近患者自然牙形状的过程中，种植牙基台顶部即咬合面的重建最为重要且费时费力，因为每个患者的牙冠姿态不尽相同导致种植牙基台的形态也相差甚大。其中，牙冠上往往有多个崎岖的咬合形态，设计的过程需要不断的反复操作。因此，亟需一种基于牙冠的种植牙基台生成方法，节约绝大部分设计时间，减少设计的局限，进一步提高个性化种植牙的效率。
发明内容
本发明要克服现有技术的上述缺点，提供一种利用计算机技术的种植牙基台自动生成方法，在保证个性化的种植牙基台咬合特征的基础上，快速且自动的生成种植牙基台。
一种基于牙冠的种植牙个性化基台自动生成方法，具体步骤如下：
步骤1、首先从输入获取基台牙龈线L1b。以基台牙龈线L1b偏移缩放生成基台底面线L2b，再通过参数生成L1b和L2b间的曲面骨架线条，然后将曲面骨架线条插值并放样生成光滑的种植牙基台底部曲面M1b。
步骤2、从输入获取种植体朝向N1i、牙冠模型Mtooth。将步骤1中获得的基台底面线L2b以种植体朝向N1i为投影方向，对牙冠模型Mtooth进行投影，获得牙冠模型上的投影分割线L3p。
步骤3、使用封闭曲线分割网格的算法，以步骤2中获得的牙冠投影分割线L3p将牙冠模型Mtooth分割为咬合面部分和外围部分这两部分，保留含有咬合面结构的咬合曲面M2b。
步骤4、通过平滑的算法平滑步骤3中获得的咬合曲面M2b。然后使用拼接的算法，将步骤1中获得的种植牙基台底部曲面M1b和咬合曲面M2b连接成为完整的个性化种植牙基台。
本发明的技术构思是：利用模型分割技术，获取牙冠模型的兴趣咬合部分结构；利用参数控制的方法，将种植基台局部形态参数化，让操作人员大幅减少从标准种植基台模型重建为个性化种植牙基台的时间成本和学习成本。
本发明的优点在于：利用模型分割算法、拉普拉斯平滑算法等，获得和牙冠咬合面的结构特征相同的种植基台外形，同时舍去局部细节特征，保留全局结构，以及参数化的控制种植牙基台局部形态，为个性化种植基台的生成大幅减少人为操作时间。
附图说明
图1为本发明的总的流程图。
图2a～图2b为基台底面生成的示意图，其中图2a是输入基台牙龈线，图2b是基台底面生成。
图3a～图3b为投影分割线分割牙冠模型的示意图，其中图3a是输入牙冠模型，图3b是分割牙冠模型。
图4a～图4d为多个不同牙冠的种植牙基台模型，图4a是个性化种植基台1，图4b是个性化种植基台2，图4c是个性化种植基台3，图4d是个性化种植基台4。
具体实施方式
参照附图，进一步说明本发明：
基于牙冠的种植牙基台自动生成方法，包括以下步骤：
为减轻牙科医学工作者在设计种植牙基台时的负担，本发明提供了一种利用计算机技术的种植牙基台自动生成方法，能够自动为种植牙基台的咬合向获取牙冠的咬合面形状特征。在保证咬合特征的基础上快速生成种植牙基台。
该方法的具体步骤如下：
步骤1、首先从输入获取基台牙龈线L1b。以基台牙龈线L1b偏移缩放生成基台底面线L2b，再通过参数生成L1b和L2b间的曲面骨架线条，然后将曲面骨架线条插值并放样生成光滑的种植牙基台底部曲面M1b。
步骤2、从输入获取种植体朝向N1i、牙冠模型Mtooth。将步骤1中获得的基台底面线L2b以种植体朝向N1i为投影方向，对牙冠模型Mtooth进行投影，获得牙冠模型上的投影分割线L3p。
步骤3、使用封闭曲线分割网格的算法，以步骤2中获得的牙冠投影分割线L3p将牙冠模型Mtooth分割为咬合面部分和外围部分这两部分，保留含有咬合面结构的咬合曲面M2b。
步骤4、通过平滑的算法平滑步骤3中获得的咬合曲面M2b。然后使用拼接的算法，将步骤1中获得的种植牙基台底部曲面M1b和咬合曲面M2b连接成为完整的个性化种植牙基台。
所述步骤1中，输入为基台牙龈线L1b，首先根据参数对基台牙龈线L1b的拷贝线进行偏移和缩放，偏移缩放完成后的线为L2b即基台底面线。然后，通过参数控制偏移和缩放程度，拷贝和平移出L1b和L2b间的曲面骨架线条，接着将这些曲面骨架线条通过二次样条曲线的插值算法，插值出中间更加细致光滑的放样曲线，最后采用多线条放样的算法将以上骨架线条生成种植基台底部曲面M1b。
所述步骤2中，输入为种植体的方向N1i和已经放置到正确位置的牙冠模型Mtooth。将步骤1中获得的基台底面线L2b以方向N1i作为主方向，用输入的角度参数为修正，对牙冠模型Mtooth进行投影，获得一条在牙冠模型Mtooth上的投影线L3p，其中角度参数在0度到30度，以便生成形态近似圆台的种植牙基台。
所述步骤3中，使用封闭曲线分割网格模型的算法，以步骤2中获得的投影分割线L3p将牙冠模型Mtooth分割为2个模型。其中，对于投影分割曲线上的每一个点Pi搜索出其对应的三角面片Ci记为关联面片，通过这些关联面片对牙冠模型Mtooth进行分割。其中投影点落在网格模型上的情况有三种，分别是点在三角面片内部、点在三角面片的边上和点在三角面片的顶点，将与当前点Pi相邻的面片记为关联面片，最后通过删除关联面片获得两个独立的网格面模型，保留带有咬合结构的部分为咬合曲面M2b。
所述步骤4中，首先使用邻点权重平均位移的算法对咬合曲面M2b的边缘进行顺滑，保证边缘的面片在连接时不会出现面片穿插的情况。其中对于边界边上的每一个顶点V0，该顶点更新后的位置为
Figure BDA0002408499660000061
其中V为更新后的位置，n为相邻点的数量，Vi为相邻点的位置，/>
Figure BDA0002408499660000062
π为圆周率。接着，使用拉普拉斯平滑算法对咬合曲面M2b进行平滑。最终连接基台底部曲面M1b和咬合曲面M2b获得带有牙冠咬合结构的种植牙基台模型。
目前，牙科设计软件可以让牙科医师在计算机上交互操作设计出适合患者牙齿的种植牙基台模型，这种方便且可往复修改的牙科设计软件是一种喜闻乐见的解放生产力的方法。然而，在种植牙的设计中，基台的咬合面设计却费时费力，需要牙科设计人员花费大量时间以匹配患者的自然牙形态。这对牙颗设计软件的初学者造成了困扰。本发明提出了基于牙冠的种植牙基台自动生成方法，能够通过获取对应牙冠咬合面的形态生成相应形态的种植牙基台数字模型，解放牙科设计人员的生产力，使牙科设计人员实现零修改或者极少量的修改便可得到形态合适的种植牙基台数字模型。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (5)

1.基于牙冠的种植牙基台自动生成方法，包括以下步骤：
步骤1、首先从输入获取基台牙龈线L1b：以基台牙龈线L1b偏移缩放生成基台底面线L2b，再通过参数生成L1b和L2b间的曲面骨架线条，然后将曲面骨架线条插值并放样生成光滑的种植牙基台底部曲面M1b；
步骤2、从输入获取种植体朝向N1i、牙冠模型Mtooth；将步骤1中获得的基台底面线L2b以种植体朝向N1i为投影方向，对牙冠模型Mtooth进行投影，获得牙冠模型上的投影分割线L3p；
步骤3、使用封闭曲线分割网格的算法，以步骤2中获得的牙冠投影分割线L3p将牙冠模型Mtooth分割为咬合面部分和外围部分这两部分，保留含有咬合面结构的咬合曲面M2b；
步骤4、通过平滑的算法平滑步骤3中获得的咬合曲面M2b，然后使用拼接的算法，将步骤1中获得的种植牙基台底部曲面M1b和咬合曲面M2b连接成为完整的个性化种植牙基台。
2.如权利要求1所述的基于牙冠的种植牙基台自动生成方法，其特征在于：步骤1中输入为基台牙龈线，具体包括：首先根据参数对基台牙龈线的拷贝线进行偏移和缩放，偏移和缩放完成后的线为即基台底面线；然后，通过参数控制偏移和缩放程度，拷贝和平移出牙龈线和基台底面线间的曲面骨架线条，接着将这些曲面骨架线条通过二次样条曲线的插值算法，插值出中间更加细致光滑的放样曲线，最后采用多线条放样的算法将以上骨架线条生成种植基台底部曲面。
3.如权利要求1所述的基于牙冠的种植牙基台自动生成方法，其特征在于：步骤2中通过输入获得种植体方向和已经放置到正确位置的牙冠模型，具体包括：将步骤1中获得的基台底面线以种植体方向作为主方向，用输入的角度参数为修正，对牙冠模型进行投影，获得一条在牙冠模型上的投影线，其中角度参数在0度到30度，以便生成形态近似圆台的种植牙基台。
4.如权利要求1所述的基于牙冠的种植牙基台自动生成方法，其特征在于：步骤3中使用封闭曲线分割网格模型的算法，以步骤2中获得的投影分割线将牙冠模型分割为2个模型，具体包括：对于投影分割曲线上的每一个点Pi搜索出其相邻的三角面片Ci记为关联面片，通过这些关联面片对牙冠模型进行分割；其中投影点落在网格模型上的情况有三种，分别是点在三角面片内部、点在三角面片的边上和点在三角面片的顶点，最后通过删除关联面片获得两个独立的网格面模型，保留带有咬合结构的部分为咬合曲面。
5.如权利要求1所述的基于牙冠的种植牙基台自动生成方法，其特征在于：步骤4具体包括：首先使用邻点权重平均位移的算法对咬合曲面的边缘进行顺滑，保证边缘的面片在连接时不会出现面片穿插的情况，其中对于边界边上的每一个顶点V0，该顶点更新后的位置为
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其中V为更新后的位置，n为相邻点的数量，Vi为相邻点的位置，/>
Figure FDA0004116694860000032
π为圆周率；接着，使用拉普拉斯平滑算法对咬合曲面M2b进行平滑；最终连接基台底部曲面M1b和咬合曲面M2b获得带有牙冠咬合结构的种植牙基台模型。/>
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113130082B (zh) * 2021-04-19 2024-03-19 深圳云甲科技有限公司 一种基台定位器的构建方法、装置、存储介质及终端
CN113499093A (zh) * 2021-07-12 2021-10-15 北京大学口腔医学院 一种用于种植体评估的x线片夹持器及制作方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102194030A (zh) * 2011-05-19 2011-09-21 南京医科大学附属口腔医院 基于愈合基台牙颌模型的种植义齿个性化基台设计方法
CN103156693A (zh) * 2013-01-31 2013-06-19 浙江大学 一种基于体图像处理的植牙手术导板的制作方法
CN105389444A (zh) * 2015-12-14 2016-03-09 嘉兴学院 一种个性化种植牙的龈缘曲线设计方法
CN110613533A (zh) * 2019-09-23 2019-12-27 浙江工业大学 用于下颌骨体箱状缺损修复的pekk个性化植入体设计制作方法及植体

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8712733B2 (en) * 2010-09-17 2014-04-29 Biocad Medical, Inc. Adjusting dental prostheses based on soft tissue
WO2014053549A1 (en) * 2012-10-02 2014-04-10 3Shape A/S Mould for dental restoration

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102194030A (zh) * 2011-05-19 2011-09-21 南京医科大学附属口腔医院 基于愈合基台牙颌模型的种植义齿个性化基台设计方法
CN103156693A (zh) * 2013-01-31 2013-06-19 浙江大学 一种基于体图像处理的植牙手术导板的制作方法
CN105389444A (zh) * 2015-12-14 2016-03-09 嘉兴学院 一种个性化种植牙的龈缘曲线设计方法
CN110613533A (zh) * 2019-09-23 2019-12-27 浙江工业大学 用于下颌骨体箱状缺损修复的pekk个性化植入体设计制作方法及植体

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Andrea Parpaiola等."Virtual abutment design: a concept for delivery of CAD/CAM customized abutments-- report of a retrospective cohort".《The International journal of periodontics &amp restorative dentistry》.2013,第33卷(第33期),第51-58页. *
谢鸟龙."基于B样条自由变形的个性化基台设计技术研究".《中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》.2014,(第5期),第I138-1087页. *

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