CN111568592B - 一种用于口腔数字印模仪的数字模型智能设计方法 - Google Patents

一种用于口腔数字印模仪的数字模型智能设计方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111568592B
CN111568592B CN202010360675.2A CN202010360675A CN111568592B CN 111568592 B CN111568592 B CN 111568592B CN 202010360675 A CN202010360675 A CN 202010360675A CN 111568592 B CN111568592 B CN 111568592B
Authority
CN
China
Prior art keywords
tooth
crown
teeth
size
abutment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010360675.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111568592A (zh
Inventor
王昌健
张登凯
鄢新章
卢光辉
蔡洪斌
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chengdu Beishimei Medical Technology Co ltd
Original Assignee
Chengdu Beishimei Medical Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chengdu Beishimei Medical Technology Co ltd filed Critical Chengdu Beishimei Medical Technology Co ltd
Priority to CN202010360675.2A priority Critical patent/CN111568592B/zh
Publication of CN111568592A publication Critical patent/CN111568592A/zh
Priority to PCT/CN2021/088569 priority patent/WO2021218724A1/zh
Priority to EP21796451.9A priority patent/EP4144324A4/en
Application granted granted Critical
Publication of CN111568592B publication Critical patent/CN111568592B/zh
Priority to US18/048,650 priority patent/US20230113425A1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C13/00—Dental prostheses; Making same
    • A61C13/0003—Making bridge-work, inlays, implants or the like
    • A61C13/0004—Computer-assisted sizing or machining of dental prostheses
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C19/00—Dental auxiliary appliances
    • A61C19/04—Measuring instruments specially adapted for dentistry
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C7/00—Orthodontics, i.e. obtaining or maintaining the desired position of teeth, e.g. by straightening, evening, regulating, separating, or by correcting malocclusions
    • A61C7/002—Orthodontic computer assisted systems
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C8/00—Means to be fixed to the jaw-bone for consolidating natural teeth or for fixing dental prostheses thereon; Dental implants; Implanting tools
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C9/00—Impression cups, i.e. impression trays; Impression methods
    • A61C9/004—Means or methods for taking digitized impressions
    • G—PHYSICS
    • G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H50/00—ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics
    • G16H50/50—ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics for simulation or modelling of medical disorders

Abstract

本发明属于医疗计算机辅助设计技术领域，具体公开了一种用于口腔数字印模仪的数字模型智能设计方法，所述方法包括数据采集、数据预处理、智能设计、备选牙冠匹配、牙型调整等步骤，通过对待制作牙齿提取邻牙距离、颊侧和舌侧牙弓凸度弧线、
Figure DDA0002474958570000011
龈径高度、对颌牙尖窝沟嵴形态特征后智能匹配与调整备选牙冠模型，目的在于快速、精确的制作出待制作牙齿，加快了义齿加工的速度，减少了加工的中间环节。

Description

一种用于口腔数字印模仪的数字模型智能设计方法
技术领域
本发明涉及医疗计算机辅助设计技术领域，具体涉及一种用于口腔数字印模仪的数字模型智能设计方法。
背景技术
传统的制作口腔内种植牙或者牙齿修复时，通常采用的方法是牙科医生使用口腔扫描仪对患者口腔内进行扫描，获取口腔内牙齿的三维模型数据，然后远距离传输给专业的设计工厂进行设计加工，专业的设计工厂在设计时，也是需要根据牙科医生所提出的设计要求，结合自己的设计经验进行人工设计；然而这种传统的半手工设计的方法费时、效率低，制作周期长，且工厂的设计人员没有直接接触患者，难以将标准牙齿调整到最佳尺寸及形态，导致制作好后的牙齿不能够完成适合患者，在安装好后，还需要牙科医生进行后续调整。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种用于口腔数字印模仪的数字模型智能设计方法。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：所述方法步骤包括：
1)建立数据库，采用xml文件进行牙齿数据的存储，所存储的备选牙冠数据信息包括牙号、牙冠类型为单冠或冠桥、牙冠整体尺寸特征向量以及牙齿的存储路径；
2)数据采集，用口腔数字化采集设备采集备牙后口腔的三维模型数据，口腔数字化采集设备采集的数据包括上颌和下颌，以及确认上下颌之间的咬合关系；
3)数据预处理，对步骤2)采集得到的口腔三维模型进行标记处理，标记基牙牙位、单冠/冠桥、基牙边缘线；
4)智能设计，根据步骤3)中预处理后得到的三维模型，对待制作牙齿进行自动设计处理，根据设计后的待制作牙齿的数据信息，从数据库中匹配出数个备选牙冠；
5)备选牙冠匹配，根据备选牙冠的牙冠整体尺寸特征向量与待制作牙齿的牙冠整体尺寸特征向量之间的夹角余弦，确定备选牙冠与待制作牙齿的相似度，夹角余弦的取值范围为[0,1]；
6)牙形调整，根据待制作牙齿的整体尺寸特征向量、牙
Figure BDA0002474958550000027
面特征向量与备选牙冠的缩放比例进行调整；
7)数据输出，设计后的牙齿模型可导出为3shape、EXOcad软件可导入的数据格式。
优选的，其中步骤1)中所述的牙冠整体尺寸特征向量为(size_x,size_y,size_z)，通过六点法计算得到，所述六点法为通过牙冠坐标最值得到六个外形高点，其中近中、远中面的两外形高点为
Figure BDA0002474958550000021
颊、舌面的两外形高点为
Figure BDA0002474958550000022
底、顶面的两个外形高点为
Figure BDA0002474958550000023
size_x为外形高点
Figure BDA0002474958550000024
的x坐标之差的绝对值，size_y为外形高点
Figure BDA0002474958550000025
的y坐标之差的绝对值，size_z为外形高点
Figure BDA0002474958550000026
的z坐标之差的绝对值。
优选的，其中步骤2)中的数据采集所包括的步骤为：
1.1)分别采集得到上颌和下颌的三维模型数据和咬合时的颊侧数据；
1.2)通过颊侧数据，计算并固定上颌和下颌的三维模型的接触关系，或手动在三维坐标系中平移和旋转上颌和下颌的三维模型，使上颌和下颌的三维模型处于一个正确的咬合关系。
优选的，其中步骤3)中的数据预处理所包括的步骤为：
2.1)选中备牙后的基牙，用高亮显示出来，并记录下该牙位的牙号，牙位牙号规则由FDI表示法给出；
2.2)选择基牙的类型为单冠或冠桥，若是单冠，记录该基牙的牙号；若是冠桥，记录冠桥最左和最右基牙的牙号和所有需要制作的牙齿的牙号；
2.3)交互式的标记边缘线，选择基牙边缘线上三角网格的点，逐一对基牙边缘线的点进行勾画，完成基牙边缘线的选择；最终的边缘线以特定颜色高亮显示出来。
优选的，其中步骤4)中的智能设计所包括的步骤为：
3.1)计算邻牙距离，交互式选取基牙边缘线上离邻牙最近的两个点，计算该两点的距离即得到邻牙距离；
3.2)计算颊侧和舌侧牙弓凸度弧线，根据步骤2)中获得的上颌和下颌的三维模型数据，采取基于β函数的方法拟合牙弓凸度弧线；
3.3)计算
Figure BDA0002474958550000031
龈径高度，根据选取的基牙边缘线，计算基牙边缘线上每个点到
Figure BDA0002474958550000032
平面的距离，并求出平均距离作为
Figure BDA0002474958550000033
龈径高度；
3.4)计算对颌牙尖窝沟嵴形态，根据步骤2)中获得的上颌和下颌的三维模型数据，计算对颌牙齿的
Figure BDA0002474958550000034
面特征。
优选的，其中步骤3.2)包括：
3.2.1)获得基牙所在颌的切牙接触面的颊侧端顶点、双侧尖牙颊侧端曲率最大点，和双侧第二恒磨牙颊侧端曲率最大点；
3.2.2)根据步骤3.2.1)所得的五个点确定β函数拟合牙弓凸度弧线；
3.2.3)重复步骤3.2.1)与3.2.2)，以相同的方法计算舌侧弓凸度弧线。
优选的，其中步骤3.4)包括：
3.4.1)交互式选取对颌牙齿的
Figure BDA0002474958550000035
面；
3.4.2)计算选择牙
Figure BDA0002474958550000036
面的特征向量，首先根据选取结果获得牙
Figure BDA0002474958550000037
面中牙尖窝沟嵴周围的有效邻域，然后对该曲面建立局部球坐标系，接着通过二维直方图统计方法计算该曲面中每个顶点处法线的仰角和方位角，依次确定位置索引；最后根据二维直方图生成对颌牙齿的牙
Figure BDA0002474958550000038
面的特征向量(f1,f2,...,fn)。
优选的，步骤5)中的备选牙冠匹配所包括的步骤为：
4.1)牙号及牙齿类型匹配，根据选择基牙的牙号，以及选择的牙冠类型为单冠或冠桥，在数据库中找出备选牙冠数据；
4.2)整体尺寸匹配，求出待制作牙齿的牙冠整体尺寸特征向量为(size_x0,size_y0,size_z0)、备选牙冠的牙冠整体尺寸特征向量为(size_x'，size_y'，size_z')，利用求取的备选牙冠的牙冠整体尺寸特征向量与待制作牙齿的牙冠整体尺寸特征向量之间的余弦，确定备选牙冠与待制作牙齿的相似度；夹角余弦越大，两个向量的夹角越小，两个向量的方向重合时夹角余弦取得最大值为1；
4.3)局部特征匹配，求出待制作牙齿对颌牙齿的牙
Figure BDA0002474958550000041
面特征向量(f1,f2,...,fn)的互补向量(f1',f2',...,fn')，所述互补向量(f1',f2',...,fn')＝(-f1,-f2,...,-fn)，并通过求取向量(f1',f2',...,fn')与备选牙冠牙
Figure BDA0002474958550000042
面的特征向量(F1,F2,...,Fn)的余弦相似度来进行局部特征匹配。
优选的，其中步骤6)中的牙形调整所包括的步骤为：
5.1)整体调整，根据待制作牙齿的整体尺寸特征向量与备选牙冠的缩放比例，利用缩放矩阵S进行调整，保证备选牙冠尺寸匹配最佳；
5.2)牙
Figure BDA0002474958550000043
面调整，根据待制作牙齿对颌牙齿的牙
Figure BDA0002474958550000044
面特征向量调整备选牙冠牙颌面的法向量以适配最佳；
5.3)牙冠下边缘调整，根据步骤3.3)计算出的基牙边缘线上各点到
Figure BDA0002474958550000045
平面的距离，调整备选牙冠下边缘上各点的坐标，使备选牙冠下边缘上个点到牙
Figure BDA0002474958550000046
面最高点的距离与基牙边缘线上各点到
Figure BDA0002474958550000047
平面的距离相适应。
一种口腔数字模型智能设计方法在椅旁设计中的应用。
本发明的有益之处在于：通过计算机辅助设计，快速从数据库中调取数个匹配的备选牙冠，并通过待制作牙齿和备选牙齿的整体尺寸特征向量的相似度，确定最合适的备选牙冠；此设计方法可以实现高精度、高效率的制作出待制作牙齿，加快了义齿加工的速度，减少了加工的中间环节，改变了临床工作的流程以及医患之间的沟通方式。
附图说明
图1为本发明一种口腔数字模型智能设计技术的流程图；
图2为确定拟合牙弓凸度弧线的五个点；
图3为β函数中e值的计算方式；
图4为牙齿模型的6个外形高点。
具体实施方式
本发明属于医疗计算机辅助设计技术技术领域，具体涉及一种用于口腔数字印模仪的数字模型智能设计方法。基于口腔数字化采集设备，如口腔数字印模仪，本发明提供一种牙齿智能设计技术，在虚拟三维环境下，通过计算备牙后的各量化数据，智能的生成牙齿。
图1所示的流程图给出了本发明整个实施的具体过程：
步骤1)数据采集。用口腔数字化采集设备采集备牙后口腔的三维模型数据，口腔数字化采集设备采集的数据包括上颌和下颌，以及确认上下颌之间的咬合关系。
该步骤主要包括如下步骤：
步骤1.1)分别采集得到上颌和下颌的三维模型数据和咬合时的颊侧数据；
步骤1.2)通过颊侧数据，计算并固定上(下)颌的三维模型的接触关系，或手动在三维坐标系中平移和旋转下(上)颌的三维模型，使上下颌的三维模型处于一个正确的咬合关系。
步骤2)数据预处理。首先对采集得到的口腔三维模型进行标记处理，标记基牙牙位、单冠/冠桥、基牙边缘线。
该步骤主要包括如下步骤：
步骤2.1)选中备牙后的基牙，用高亮显示出来，并记录下该牙位的牙号，牙位牙号规则由FDI表示法给出；
步骤2.2)选择基牙的类型(单冠/冠桥)，若是单冠，记录该基牙的牙号；若是冠桥，记录冠桥最左和最右基牙的牙号和所有需要制作的牙齿的牙号；
步骤2.3)交互式的标记边缘线。用鼠标点选基牙边缘线上三角网格的点，逐一对基牙边缘线的点进行勾画，完成基牙边缘线的选择；在勾画过程中，可以平移或者旋转牙颌的三维模型，避免遮挡照成标记不完全；最终的边缘线以特定颜色高亮显示出来。
步骤3)智能设计。根据步骤2得到标记的三维模型数据，对制作的牙齿进行自动设计处理；
该步骤主要包括如下步骤：
步骤3.1)计算邻牙距离。交互式选取基牙边缘线上离邻牙最近的两个点，计算该两点的距离即得到邻牙距离，具体计算公式如公式(1)：
Figure BDA0002474958550000061
其中，(x2,y2,z2)、(x1,y1,z1)是基牙上两点的三维坐标。
步骤3.2)计算颊侧和舌侧牙弓凸度弧线。根据步骤1)中获得的上颌和下颌的三维模型数据，采取基于β函数的方法来拟合牙弓凸度弧线；
该步骤主要包括如下步骤：
步骤3.2.1)获得基牙所在颌的切牙接触面的颊侧端顶点、双侧尖牙颊侧端曲率最大点和双侧第二恒磨牙颊侧端曲率最大点，获取的五个点如图2所示；
步骤3.2.2)根据步骤3.2.1)所得的五个点确定β函数来拟合牙弓凸度弧线。β函数的公式如公式(2)：
Y＝D[1-(2X/W)2]e 公式(2)
其中：D为第二恒磨牙的宽度，即双侧第二恒磨牙颊侧端曲率最大点间的距离；W为第二恒磨牙的深度，即切牙接触面的颊侧端顶点到双侧第二恒磨牙颊侧端曲率最大点间的连线的距离；e由尖牙的位置决定，使曲线到双侧尖牙颊侧端曲率最大点距离最短且相等；计算e值的示意图为图3。计算出D、W、e后，即确定了颊侧牙弓凸度弧线；
步骤3.2.3)重复步骤3.2.1)与3.2.2)，以相同的方法计算舌侧牙弓凸度弧线。
步骤3.3)计算
Figure BDA0002474958550000073
龈径高度。根据选取的基牙边缘线，计算边缘线上每个点到
Figure BDA0002474958550000074
平面的距离，并求出平均距离作为
Figure BDA0002474958550000075
龈径高度，具体计算公式如公式(3)、(4)：
Figure BDA0002474958550000071
其中，
Figure BDA0002474958550000076
平面的方程为Ax+By+Cz+D＝0，基牙边缘线上的点的坐标为(xi,yi,zi)。
Figure BDA0002474958550000072
其中，d为计算出的平均距离，di为基牙边缘线上某点到
Figure BDA0002474958550000077
平面的距离，n为基牙边缘线上点的个数；
步骤3.4)计算对颌牙尖窝沟嵴形态。根据步骤1)中获得的上颌和下颌的三维模型数据计算对颌牙齿的牙
Figure BDA0002474958550000078
面的特征。
该步骤主要包括如下步骤：
步骤3.4.1)交互式选取对颌牙齿的牙
Figure BDA0002474958550000079
面。
步骤3.4.2)计算选择牙颌面的特征向量。首先根据选取结果获得牙
Figure BDA00024749585500000710
面中牙尖窝沟嵴周围的有效邻域；然后对该曲面建立局部球坐标系；接着通过二维直方图统计方法计算该曲面中每个顶点处法线的仰角和方位角，依次来确定位置索引；最后根据二维直方图生成对颌牙齿的牙
Figure BDA00024749585500000711
面的特征向量(f1,f2,...,fn)。
步骤3.5)数据匹配。将前面得到的待制作牙齿的数据与数据库中备选牙冠的数据进行匹配，以快速得到一个准牙冠或牙桥。
步骤3.5.1)建立数据库
为便于进行标准牙齿数据库管理，采用xml文件进行牙齿的存储，包括牙号、牙齿类型(单冠/冠桥)、牙齿的特征向量、以及牙齿的存储路径。
通过求取牙齿模型的坐标最值得到6个外形高点，近中、远中面的两外形高点
Figure BDA0002474958550000081
颊、舌面的两外形高点
Figure BDA0002474958550000082
底、顶面的两个外形高点
Figure BDA0002474958550000083
如图4所示。
记6个外形高点坐标分别为
Figure BDA0002474958550000084
Figure BDA0002474958550000085
以外形高点
Figure BDA0002474958550000086
的x坐标之差的绝对值作为近远中径，记为size_x；以外形高点
Figure BDA0002474958550000087
的y坐标之差的绝对值作为颊舌径，记为size_y；以外形高点
Figure BDA0002474958550000088
的z坐标之差的绝对值来限制颌龈径，记为size_z；因此计算公式如公式(5)：
size_x＝|x2-x1|
size_y＝|y4-y3| 公式(5)
size_z＝|z6-z5|
由此得到备选牙冠的整体尺寸特征向量(size_x,size_y,size_z)。
同时参考步骤3.4.2)计算得出备选牙冠的牙尖窝沟嵴特征向量(F1,F2,...,Fn)，即备选牙冠牙
Figure BDA0002474958550000089
面的特征向量。
步骤3.5.2)牙号及牙齿类型匹配。根据选择基牙的牙号，以及选择的牙冠类型(单冠/冠桥)，在数据库中找出备选牙冠数据。
步骤3.5.3)整体尺寸匹配。由步骤3.1)到3.4)可得到待制作牙齿的三个尺寸参数组成的特征向量为(size_x0,size_y0,size_z0)，具体计算方法如公式(5)所示，由步骤3.1)到3.4)可计算得到备选牙冠的牙冠整体尺寸特征向量为(size_x'，size_y'，size_z')。利用求取两向量的夹角余弦来衡量待制作牙齿的特征向量与备选牙冠的特征向量之间的相似度，夹角余弦的取值范围为[0,1]，夹角余弦越大表示两个向量的夹角越小。当两个向量的方向重合时，夹角余弦取得最大值为1。夹角余弦的具体计算公式如公式(6)：
Figure BDA0002474958550000091
步骤3.5.4)局部特征匹配。求出待制作牙齿的对颌牙齿的牙
Figure BDA0002474958550000093
面特征向量(f1,f2,...,fn)的互补向量(f1',f2',...,fn')，其中(f1',f2',...,fn')＝(-f1,-f2,...,-fn)，并通过求取向量(f1',f2',...,fn')与备选牙冠的牙尖窝沟嵴特征向量(F1,F2,...,Fn)的余弦相似度来进行局部特征匹配。
步骤3.6)牙形调整，由于匹配的数据应该不能完全满足要求，根据3.1)、3.2)、3.3)的计算结果调整牙位；
步骤3.6.1)整体调整。设待制作牙齿的三个尺寸参数为size_x0、size_y0、size_z0，备选牙冠的三个尺寸参数为size_x'、size_y'、size_z'。设备选牙冠x、y、z方向的缩放比例分别为sx、sy、sz，则对其进行缩放的齐次坐标变换矩阵基本形式如公式(7)：
Figure BDA0002474958550000092
其中，缩放比例分别为sx、sy、sz由下式计算得出如公式(8)：
sx＝size_x0/size_x'
sy＝size_y0/size_y' 公式(8)
sz＝size_z0/size_z'
利用缩放矩阵S对备选牙冠进行缩放，使备选牙冠尺寸适配最佳。
步骤3.6.2)牙
Figure BDA0002474958550000094
面调整。根据待制作牙齿的对颌牙齿的牙
Figure BDA0002474958550000095
面特征向量调整备选牙冠牙
Figure BDA0002474958550000096
面的法向量以适配最佳；
步骤3.6.3)牙冠下边缘调整。根据步骤3.3)计算出的基牙边缘线上各点到
Figure BDA0002474958550000097
平面的距离调整牙冠下边缘上各点的坐标，使牙冠下边缘上个点到牙
Figure BDA0002474958550000098
面最高点的距离与基牙边缘线上各点到
Figure BDA0002474958550000099
平面的距离相适应。
步骤4)数据输出。设计出可导出为3shape、EXOcad等软件可导入的数据格式。
本发明的快速智能设计的方法，可以与口扫仪相结合，应用在椅旁设计中，当牙科医生使用口扫仪完成口扫后，即可直接在椅旁进行快速实时设计，患者可第一时间观察到义齿模型，提高患者的使用感官。也可以将数据采集、数据预处理、智能设计步骤集成在口扫仪上，当口扫仪完成初步设计后，将数据传输到椅旁的设计电脑上，牙科医生可以根据实际检查的情况进行二次人工设计后，在数据库中进行快速匹配，加快义齿的设计速度。
上述实施方式是优选的实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种用于口腔数字印模仪的数字模型智能设计方法，其特征在于：所述方法步骤包括：
1)建立数据库，采用xml文件进行备选牙冠数据的存储，所存储的备选牙冠数据信息包括牙号、牙冠类型、牙冠整体尺寸特征向量以及牙齿的存储路径；
2)数据采集，用口腔数字化采集设备采集备牙后口腔的三维模型数据，口腔数字化采集设备采集的数据包括上颌和下颌，以及确认上下颌之间的咬合关系；
3)数据预处理，对步骤2)采集得到的口腔三维模型进行标记处理，标记基牙牙位、牙冠类型、基牙边缘线；
4)智能设计，根据步骤3)中预处理后得到的三维模型，对待制作牙齿进行自动设计处理，根据设计后的待制作牙齿的数据信息，从数据库中匹配出数个备选牙冠；
所述智能设计所包括的步骤为：
3.1)计算邻牙距离，交互式选取基牙边缘线上离邻牙最近的两个点，计算该两点的距离即得到邻牙距离；
3.2)计算颊侧和舌侧牙弓凸度弧线，根据步骤2)中获得的上颌和下颌的三维模型数据，采取基于β函数的方法拟合牙弓凸度弧线；
3.3)计算
Figure FDA0003108804910000011
龈径高度，根据选取的基牙边缘线，计算基牙边缘线上每个点到
Figure FDA0003108804910000012
平面的距离，并求出平均距离作为
Figure FDA0003108804910000013
龈径高度；
3.4)计算对颌牙尖窝沟嵴形态，根据步骤2)中获得的上颌和下颌的三维模型数据，计算对颌牙齿的
Figure FDA0003108804910000014
面特征；其中步骤3.4)包括：
3.4.1)交互式选取对颌牙齿的
Figure FDA0003108804910000015
面；
3.4.2)计算选择牙
Figure FDA0003108804910000016
面的特征向量，首先根据选取结果获得牙
Figure FDA0003108804910000017
面中牙尖窝沟嵴周围的有效邻域，然后对牙
Figure FDA0003108804910000018
面中牙尖窝沟嵴周围的有效邻域建立局部球坐标系，接着通过二维直方图统计方法计算曲面中每个顶点处法线的仰角和方位角，依次确定位置索引；最后根据二维直方图生成对颌牙齿的牙
Figure FDA0003108804910000027
面特征向量(f1,f2,...,fn)；
5)备选牙冠匹配，根据备选牙冠的牙冠整体尺寸特征向量与待制作牙齿的牙冠整体尺寸特征向量之间的夹角余弦，确定备选牙冠与待制作牙齿的相似度，夹角余弦的取值范围为[0,1]；
6)牙形调整，根据待制作牙齿的整体尺寸特征向量、牙
Figure FDA0003108804910000028
面特征向量与备选牙冠的缩放比例进行调整；所述牙形调整所包括的步骤为：
5.1)整体调整，根据待制作牙齿的整体尺寸特征向量与备选牙冠的缩放比例，利用缩放矩阵S进行调整，保证备选牙冠尺寸匹配最佳；
5.2)牙
Figure FDA0003108804910000029
面调整，根据待制作牙齿对颌牙齿的牙
Figure FDA00031088049100000210
面特征向量调整备选牙冠牙颌面的法向量以适配最佳；
5.3)牙冠下边缘调整，根据步骤3.3)计算出的基牙边缘线上各点到
Figure FDA00031088049100000211
平面的距离，调整备选牙冠下边缘上各点的坐标，使备选牙冠下边缘上个点到牙
Figure FDA00031088049100000212
面最高点的距离与基牙边缘线上各点到
Figure FDA00031088049100000213
平面的距离相适应；
7)数据输出，设计后的牙齿模型可导出为3shape、EXOcad软件可导入的数据格式。
2.根据权利要求1所述的用于口腔数字印模仪的数字模型智能设计方法，其特征在于：所述牙冠整体尺寸特征向量为(size_x,size_y,size_z)，通过六点法计算得到，所述六点法为通过牙冠坐标最值得到六个外形高点，其中近中、远中面的两外形高点为
Figure FDA0003108804910000021
颊、舌面的两外形高点为
Figure FDA0003108804910000022
底、顶面的两个外形高点为
Figure FDA0003108804910000023
size_x为外形高点
Figure FDA0003108804910000024
的x坐标之差的绝对值，size_y为外形高点
Figure FDA0003108804910000025
的y坐标之差的绝对值，size_z为外形高点
Figure FDA0003108804910000026
的z坐标之差的绝对值。
3.根据权利要求1所述的用于口腔数字印模仪的数字模型智能设计方法，其特征在于：其中步骤2)中的数据采集所包括的步骤为：
1.1)分别采集得到上颌和下颌的三维模型数据和咬合时的颊侧数据；
1.2)通过颊侧数据，计算并固定上颌和下颌的三维模型的接触关系，或手动在三维坐标系中平移和旋转上颌和下颌的三维模型，使上颌和下颌的三维模型处于一个正确的咬合关系。
4.根据权利要求1所述的用于口腔数字印模仪的数字模型智能设计方法，其特征在于：其中步骤3)中的数据预处理所包括的步骤为：
2.1)选中备牙后的基牙，用高亮显示出来，并记录下该牙位的牙号，牙位牙号规则由FDI表示法给出；
2.2)选择基牙的牙冠类型为单冠或冠桥，若是单冠，记录该基牙的牙号；若是冠桥，记录冠桥最左和最右基牙的牙号和所有需要制作的牙齿的牙号；
2.3)交互式的标记边缘线，选择基牙边缘线上三角网格的点，逐一对基牙边缘线的点进行勾画，完成基牙边缘线的选择；最终的边缘线以特定颜色高亮显示出来。
5.根据权利要求1所述的用于口腔数字印模仪的数字模型智能设计方法，其特征在于：其中步骤3.2)包括：
3.2.1)获得基牙所在颌的切牙接触面的颊侧端顶点、双侧尖牙颊侧端曲率最大点，和双侧第二恒磨牙颊侧端曲率最大点；
3.2.2)根据步骤3.2.1)所得的五个点确定β函数拟合牙弓凸度弧线；
3.2.3)重复步骤3.2.1)与3.2.2)，以相同的方法计算舌侧弓凸度弧线。
6.根据权利要求1所述的用于口腔数字印模仪的数字模型智能设计方法，其特征在于：步骤5)中的备选牙冠匹配所包括的步骤为：
4.1)牙号及牙冠类型匹配，根据选择基牙的牙号，以及选择的牙冠类型为单冠或冠桥，在数据库中找出备选牙冠数据；
4.2)整体尺寸匹配，求出待制作牙齿的牙冠整体尺寸特征向量为(size_x0,size_y0,size_z0)、备选牙冠的牙冠整体尺寸特征向量为(size_x'，size_y'，size_z')，利用求取的备选牙冠的牙冠整体尺寸特征向量与待制作牙齿的牙冠整体尺寸特征向量之间的余弦，确定备选牙冠与待制作牙齿的相似度；夹角余弦越大，两个向量的夹角越小，两个向量的方向重合时夹角余弦取得最大值为1；
4.3)局部特征匹配，求出待制作牙齿对颌牙齿的牙
Figure FDA0003108804910000041
面特征向量(f1,f2,...,fn)的互补向量(f1',f2',...,fn')，所述互补向量(f1',f2',...,fn')＝(-f1,-f2,...,-fn)，并通过求取互补向量(f1',f2',...,fn')与备选牙冠牙
Figure FDA0003108804910000042
面特征向量(F1,F2,...,Fn)的余弦相似度来进行局部特征匹配。
7.权利要求1-6任意一项所述的用于口腔数字印模仪的数字模型智能设计方法在椅旁设计中的应用。
CN202010360675.2A 2020-04-30 2020-04-30 一种用于口腔数字印模仪的数字模型智能设计方法 Active CN111568592B (zh)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010360675.2A CN111568592B (zh) 2020-04-30 2020-04-30 一种用于口腔数字印模仪的数字模型智能设计方法
PCT/CN2021/088569 WO2021218724A1 (zh) 2020-04-30 2021-04-21 一种用于口腔数字印模仪的数字模型智能设计方法
EP21796451.9A EP4144324A4 (en) 2020-04-30 2021-04-21 INTELLIGENT DESIGN METHOD FOR A DIGITAL MODEL FOR AN ORAL DIGITAL IMPRESSION INSTRUMENT
US18/048,650 US20230113425A1 (en) 2020-04-30 2022-10-21 Oral Digital Impression Instrument, Digital Model for the Same, and Intelligent Method of Making and/or Using the Same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010360675.2A CN111568592B (zh) 2020-04-30 2020-04-30 一种用于口腔数字印模仪的数字模型智能设计方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111568592A CN111568592A (zh) 2020-08-25
CN111568592B true CN111568592B (zh) 2021-08-17

Family

ID=72125047

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010360675.2A Active CN111568592B (zh) 2020-04-30 2020-04-30 一种用于口腔数字印模仪的数字模型智能设计方法

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP4144324A4 (zh)
CN (1) CN111568592B (zh)
WO (1) WO2021218724A1 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111568592B (zh) * 2020-04-30 2021-08-17 成都贝施美医疗科技股份有限公司 一种用于口腔数字印模仪的数字模型智能设计方法
CN112089500B (zh) * 2020-09-17 2021-11-09 深圳云甲科技有限公司 义齿对齐方法、终端及存储介质
CN116090117B (zh) * 2022-12-05 2023-09-26 高峰医疗器械(无锡)有限公司 基于口腔模型的导板设计方法、装置、设备及存储介质

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101365396A (zh) * 2005-11-30 2009-02-11 3形状股份有限公司 用于牙齿修复物制造的印模扫描
WO2016004249A1 (en) * 2014-07-01 2016-01-07 Alexander Eric Jay Non-surgical systems and methods for treating receding gums
CN110623760A (zh) * 2019-09-20 2019-12-31 上海正雅齿科科技股份有限公司 基于预体验的牙齿矫正方案生成方法及电子商务系统

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000107203A (ja) * 1998-10-06 2000-04-18 Shiyuukai 歯科補綴物の製作方法
US7916911B2 (en) * 2007-02-26 2011-03-29 Align Technology, Inc. System and method for digital tooth imaging
CN101548911B (zh) * 2008-04-03 2011-11-30 北京大学口腔医学院 一种基于cad/rp技术的全口义齿设计制作方法
EP2422740B1 (en) * 2010-08-31 2013-03-13 Straumann Holding AG Computer-implemented method for digitally designing a dental restoration and a computer-readable medium
CN105030347A (zh) * 2015-07-23 2015-11-11 南京航空航天大学 基于牙根信息的数字化正畸排牙方法及基于该方法的托槽转移装置设计方法
CN106504331B (zh) * 2016-09-27 2021-05-18 西安科技大学 基于三维模型检索的牙齿建模方法
CN107019570A (zh) * 2017-04-13 2017-08-08 江苏福隆数齿科技有限公司 一种口腔椅旁种植修复数字化实现方法
CN107230255B (zh) * 2017-06-14 2020-10-30 杭州美齐科技有限公司 一种基于通用模板的牙齿修复方法
CN110025387B (zh) * 2019-04-25 2021-02-26 杭州美齐科技有限公司 一种数字化牙颌理想模型的自动生成方法
CN111568592B (zh) * 2020-04-30 2021-08-17 成都贝施美医疗科技股份有限公司 一种用于口腔数字印模仪的数字模型智能设计方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101365396A (zh) * 2005-11-30 2009-02-11 3形状股份有限公司 用于牙齿修复物制造的印模扫描
WO2016004249A1 (en) * 2014-07-01 2016-01-07 Alexander Eric Jay Non-surgical systems and methods for treating receding gums
CN110623760A (zh) * 2019-09-20 2019-12-31 上海正雅齿科科技股份有限公司 基于预体验的牙齿矫正方案生成方法及电子商务系统

Also Published As

Publication number Publication date
EP4144324A4 (en) 2023-10-04
WO2021218724A1 (zh) 2021-11-04
EP4144324A1 (en) 2023-03-08
CN111568592A (zh) 2020-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11642195B2 (en) Visual presentation of gingival line generated based on 3D tooth model
US10893920B2 (en) Modeling a digital design of a denture
CN111568592B (zh) 一种用于口腔数字印模仪的数字模型智能设计方法
CN110200710A (zh) 一种基于三维成像与实时建模的口腔修复方法
CN105030347A (zh) 基于牙根信息的数字化正畸排牙方法及基于该方法的托槽转移装置设计方法
CN109124805A (zh) 数字化镜像cad/cam临时牙的制作方法
CN112288886B (zh) 一种精准的数字化牙齿模型的牙齿位置布置方法
CN115177383A (zh) 一种数字化全口排牙方法
CN107638224B (zh) 一种数字化义齿的形位参数测量方法
CN107689077B (zh) 一种全冠桥桥体数字化生成方法
WO2023185405A1 (zh) 义齿3d打印支架的设计方法、装置及可存储介质
CN112419476A (zh) 牙科病人三维虚拟图像的创建方法及系统
CN105411716B (zh) 一种无牙颌牙槽嵴牙尖交错位直接测定方法
CN107564094B (zh) 一种基于局部坐标的牙齿模型特征点自动识别算法
CN113850906B (zh) 一种智能口腔三维美学分析方法
CN111540041B (zh) 一种基于大数据的口内修复体数字化设计方法
CN112237492B (zh) 一种与牙科栓体栓道式附着体配合的固定义齿的制作方法
CN112022394B (zh) 一种与栓道式附着体配合的固定义齿制作方法
CN114399602A (zh) 一种排牙方法、装置、系统及可读存储介质
US20230113425A1 (en) Oral Digital Impression Instrument, Digital Model for the Same, and Intelligent Method of Making and/or Using the Same
JPH09206319A (ja) 有床義歯設計支援装置
CN113397585B (zh) 基于口腔cbct和口扫数据的牙体模型生成方法及系统
Li et al. A simple and automatic method for locating surgical guide hole
CN115547462A (zh) 牙型数据库的构建方法及相关装置
CN116350370A (zh) 义齿设计方法、装置、设备及计算机可读存储介质

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant