CN112932695A - 计算机执行的判断邻面去釉时机的方法 - Google Patents

Abstract

本申请的一方面提供了一种计算机执行的判断邻面去釉时机的方法，包括：获取相邻的第一牙齿和第二牙齿在目标位的碰撞边界，并基于所述碰撞边界拟合得到所述第一牙齿的第一平面和所述第二牙齿的第二平面；获取所述第一牙齿和第二牙齿在第一布局下的三维数字模型；以及基于所述第一布局下所述第一平面和第二平面的夹角，判断所述第一布局是否适合对所述第一牙齿和第二牙齿进行邻面去釉。

Description

计算机执行的判断邻面去釉时机的方法

技术领域

本申请总体上涉及计算机执行的判断邻面去釉时机的方法。

背景技术

在牙齿矫正过程中，常会遇到需要对牙齿进行去釉的情况。例如，在目标牙齿布局下，若存在两颗相邻的牙齿，其碰撞深度达到0.3～0.6mm，那么可以认为这两颗牙齿之间需要进行邻面去釉。

然而，在整个牙齿矫正过程中，并非任何时候都适合进行邻面去釉。通常认为，当两颗需要进行邻面去釉的相邻牙齿的邻接点非常靠近，且无错位时，是进行邻面去釉的理想时机。因此，在进行邻面去釉之前，需要确定合适的时机。

人工判断去釉时机虽然准确度较高，但费时费力。

随着计算机技术的飞速发展，出现了借助计算机技术判断去釉时机的方法，例如，Align Technology,Inc.的美国专利第9433476号(以下称476号专利)，该专利提出基于两颗待去釉的邻牙各自的局部坐标系Y轴夹角和邻接点之间的距离来判断去釉时机，若两者均位于预设的范围内，则认为该两颗邻牙当前的状态适合进行去釉。但该方法的准确度依然不高。

鉴于以上，有必要提供一种新的判断去釉时机的方法。

发明内容

本申请的一方面提供了一种计算机执行的判断邻面去釉时机的方法，包括：获取相邻的第一牙齿和第二牙齿在目标位的碰撞边界，并基于所述碰撞边界拟合得到所述第一牙齿的第一平面和所述第二牙齿的第二平面；获取所述第一牙齿和第二牙齿在第一布局下的三维数字模型；以及基于所述第一布局下所述第一平面和第二平面的夹角，判断所述第一布局是否适合对所述第一牙齿和第二牙齿进行邻面去釉。

在一个实施方式中，所述计算机执行的判断邻面去釉时机的方法还可以包括：基于所述三维数字模型，计算得到所述第一布局下所述第一牙齿的第一邻接点和所述第二牙齿的第二邻接点之间的距离，所述判断是基于所述夹角和距离。

在一个实施方式中，所述计算机执行的判断邻面去釉时机的方法还可以包括：计算所述第一邻接点与所述第二平面之间的位置关系以及所述第二邻接点与所述第一平面之间的位置关系，所述判断是基于所述夹角、距离以及位置关系。

在一个实施方式中，邻牙牙位情况可以被分成多个类型，对于不同的邻牙牙位情况，对所述夹角、距离以及位置关系预设有不同组条件，所述判断是基于所述第一牙齿和第二牙齿的邻牙牙位情况所对应的一组条件。

在一个实施方式中，邻牙牙位情况可以包括以下几类：邻牙位于左侧3号牙到右侧3号牙之间；邻牙是3号牙和4号牙；以及邻牙是4号牙和5号牙。

在一个实施方式中，邻牙相对位置关系的情况可以被分成多个类型，根据不同的邻牙相对位置关系的情况，对所述夹角、距离以及位置关系预设有不同的组条件，使得基于夹角、距离以及位置关系的组合即可判断其所属的邻牙相对位置关系的情况，所述判断是基于所述第一牙齿和第二牙齿的邻牙相对位置关系的情况所对应的一组条件。

在一个实施方式中，邻牙相对位置关系的情况可以包括以下几类：第一类，两邻牙的邻接点非常靠近且无错位；第二类，两邻牙扭转正常，但邻接点存在唇(颊)舌向错位；第三类，两邻牙扭转较大，且近远中外形高点在近远中方向上重叠较多；以及第四类，两邻牙扭转正常，但间隙较大。

在一个实施方式中，所述条件如此设置，使得对于：第一类邻牙相对位置关系，两颗邻牙的去釉部位足够靠近；第二类和第三类邻牙相对位置关系，两颗邻牙之间的间隙足够进行去釉操作；第四类邻牙相对位置关系，两颗邻牙的去釉部位无错位，且间隙较大。

附图说明

以下将结合附图及其详细描述对本申请的上述及其他特征作进一步说明。应当理解的是，这些附图仅示出了根据本申请的若干示例性的实施方式，因此不应被视为是对本申请保护范围的限制。除非特别指出，附图不必是成比例的，并且其中类似的标号表示类似的部件。

图1A示意性地展示了本申请一个实施例中需要进行邻面去釉的两颗邻牙位于目标位时的相互位置关系；

图1B示意性地展示了图1A所示两颗邻牙在适合进行邻面去釉的状态下的相互位置关系；

图2为本申请一个实施例中判断邻面去釉时机的方法的示意性流程图；

图3示意性地展示了牙齿的象限分布；

图4示意性地展示了本申请一个实施例中两颗邻牙的邻接点与拟合平面；

图5示意性地展示了本申请一个实施例中的牙齿编号；

图6A示意性地展示了本申请一个实施例中邻接关系良好的两颗牙齿；

图6B示意性地展示了本申请一个实施例中扭转正常且唇(颊)舌向错位的两颗牙齿；

图6C示意性地展示了本申请一个实施例中扭转较大且近远中外形高点在近远中方向上重叠较多的两颗邻牙；以及

图6D示意性地展示了本申请一个实施例中扭转正常但间隙太大的两颗邻牙。

具体实施方式

以下的详细描述中引用了构成本说明书一部分的附图。说明书和附图所提及的示意性实施方式仅仅出于是说明性之目的，并非意图限制本申请的保护范围。在本申请的启示下，本领域技术人员能够理解，可以采用许多其他的实施方式，并且可以对所描述实施方式做出各种改变，而不背离本申请的主旨和保护范围。应当理解的是，在此说明并图示的本申请的各个方面可以按照很多不同的配置来布置、替换、组合、分离和设计，这些不同配置都在本申请的保护范围之内。

本申请的发明人经过大量研究和实验发现，476号专利所披露的方法存在以下不足之处：(一)它依赖牙齿坐标系的准确性，若牙齿坐标系出错或者稍有偏离，将影响结果的准确性；(二)切牙和前磨牙的形态差别较大，若采用同一套角度和距离范围，也会影响结果的准确性。鉴于此，本申请的发明人开发出了一种新的判断邻面去釉时机的方法。

在牙齿正畸过程中，错位牙会被逐渐移动到目标位(正确的位置)。在目标牙齿布局下(即所有的牙齿都位于目标位时的牙齿布局)，若两颗相邻的牙齿之间的碰撞深度过大(例如，0.3～0.6mm)，那么，为了把牙齿真正重新定位到目标布局，就需要对这两颗牙齿进行邻面去釉。然而，在这两颗牙齿的移动过程中，并非所有时机都适合进行邻面去釉。这时就需要判断在整个牙齿正畸过程中，哪个状态下是适合进行邻面去釉的。

请参图1A，示意性地展示了在目标布局下，两颗相邻的牙齿101和103之间碰撞区域105深度过大。

请参图1B，示意性地展示了牙齿101和103适合进行邻面去釉的状态。

本申请的一方面提供了一种计算机执行的判断邻面去釉时机的方法。

当今，主要有两种常用的牙齿正畸方式。一种是利用托槽和弓丝将牙齿从原始位逐渐移动到目标位；另一种是利用一套多个壳状矫治器将牙齿从原始位分步移动到目标位。本申请的判断邻面去釉时机的方法适用于任何牙齿正畸方式，下面以利用壳状矫治器的牙齿正畸方案为例，对本申请一个实施例中的判断邻面去釉时机的方法进行详细说明。

请参图2，为本申请一个实施例中的计算机执行的判断邻面去釉时机的方法200的示意性流程图。

对于利用壳状矫治器的牙齿正畸方案而言，是利用多个逐次的壳状矫治器分步将牙齿从原始布局重新定位到第一中间布局，直至最后中间布局，最后到目标布局。通常，这些壳状矫治器是利用表示牙齿第一中间布局到目标布局的逐次的数字数据集控制设备制作获得。这些数字数据集代表了牙齿在每个治疗步骤的初始或者目标布局，因此，可以基于这些数字数据集来判断在哪个治疗步骤进行邻面去釉是合适的。

在本申请的启示下，可以理解，仅需依据待去釉的两颗邻牙的状态(包括位置和角度)即可判断该状态是否合适的釉时机时，但为了便于说明，以下的实施例均以整个牙列的布局为例进行说明。

在201中，获取第一牙列从原始布局到目标布局的三维数字模型。

产生牙列从原始布局到目标布局的多个逐次的布局的三维数字模型的方法已为业界所熟知，此处不再赘述。

在利用壳状矫治器的正畸治疗中，牙列从原始布局到目标布局，其每一个布局代表相应矫正步骤的初始布局或完成布局，例如，原始布局代表第一矫正步骤的初始布局，第一中间布局代表第一矫正步骤的完成布局，以此类推。若在某一布局下，适合进行两颗邻牙的邻面去釉，那么，可以在以该布局为初始布局的矫正步骤开始之前进行邻面去釉，或者说在以该布局为完成布局的矫正步骤结束之后进行邻面去釉。

在203中，基于在目标布局下第一牙齿和第二牙齿的碰撞边界，拟合得到第一牙齿的第一平面和第二牙齿的第二平面。

由于拟合平面的算法多种多样且为业界所熟知，此处不再赘述。

在一个实施例中，由于第一牙齿和第二牙齿的碰撞边界是相同的，可以在目标位下，基于碰撞边界仅进行一次平面拟合，作为第一平面和第二平面，在该实施例中，在目标位下，第一平面和第二平面重合。

在又一实施例中，也可以基于第一牙齿的碰撞边界和第二牙齿的碰撞边界分别拟合第一平面和第二平面。

在205中，基于第一平面和第二平面，从原始布局到目标布局中，挑选出适合对第一牙齿和第二牙齿进行邻面去釉的牙齿布局。

在一个实施例中，基于以碰撞边界拟合得到的平面来判断邻面去釉时机，以碰撞边界拟合得到的平面本身体现了牙齿的碰撞情况以及去釉的具体要求，这是判断邻面去釉时机的最根本和最深层次的依据，并且这样做能够避免现有方法中因局部坐标系设定不够精确对判断结果造成不良影响。

在一个实施例中，为了便于计算，可以把上颌牙列301和下颌牙列303分成4个象限，并且按逆时针顺序排列，如图3所示，使得所有牙齿基于碰撞边界拟合得到的平面的法向均顺着逆时针方向。

请再参图4，示意性地展示了处于适合进行邻面去釉的状态的第一牙齿3011和第二牙齿3017，在该例子中，第一牙齿3011和第二牙齿3017是位于如图3所示的第一象限的两颗邻牙。第一牙齿3011的第一平面3013的法向N1顺着逆时针方向，第二牙齿3017的第二平面3019的法向N2也顺着逆时针。第一牙齿3011的第一邻接点3015和第二牙齿3017的第二邻接点3021足够接近。

在一个实施例中，邻接点可以是牙齿近远中外形突点，可以人工选择确定。在又一实施例中，可以基于牙齿坐标系定义邻接点，例如，沿牙齿近远中方向的坐标轴(如X轴)上的最大值和最小值点。在又一实施例中，可以将目标位去釉区域的所有点中，与所在牙齿的去釉平面距离绝对值最大的点定义为邻接点。在又一实施例中，可以对目标位去釉区域的所有点分别计算其与所在牙齿的去釉平面距离的绝对值，按值从大到小排序，取一定范围(如前10％)内的点，得到的集合按照特定统计规则，得到一个具有代表性的点。

在一个实施例中，可以基于第一平面和第二平面的夹角、第一牙齿和第二牙齿之间的间隙/碰撞量、第一邻接点和第二平面之间的位置关系以及第二邻接点与第一平面之间的关系，来判断邻面去釉时机。在一个实施例中，可以为这些参数分别预设范围或者条件，当所有参数在为其预设的范围之内或者符合条件，即认为当前牙齿布局适合进行第一牙齿和第二牙齿的邻面去釉。

在一个实施例中，考虑到不同牙齿之间形态差异较大，可以为不同牙位的邻牙设置不同的参数范围和条件，以更准确地判断去釉时机。

请参图5，示意性地展示了一个牙列中各牙齿的编号。一般而言，牙列是左右对称的，牙齿的编号从中间往两侧，依次为1～7号牙。由于6号牙和7号牙通常不涉及邻面去釉，在此，可以仅针对两侧5号牙之间的邻牙进行分类，并针对这些分类设置不同的参数范围和条件，以更精确地判断去釉时机。例如，可以将左侧3号牙到右侧3号牙之间的6颗牙齿分为一类，3号牙和4号牙分为一类，4号牙和5号牙分为一类。

在一个实施例中，除了按牙位进行分类外，还可以按邻牙之间的相对位置关系进行分类，针对不同的情况，设置不同的参数范围和条件，使得针对各种复杂的情况，能够更准确地判断去釉时机。

在一个实施例中，可以把邻牙之间的相对位置关系分成4类。

第一类是邻接关系良好的情况，即两颗牙齿的邻接点非常靠近，且无错位。请参图6A，示意性地展示了本申请一个实施例中相互位置关系属于第一类的两颗邻牙401a和403a。

针对这类情况设置判断去釉时机的标准时，可以参照以下原则。如此设置第一平面和第二平面的夹角范围，第一邻接点到第二平面的距离的符号和第二邻接点到第一平面的距离的符号，以及间隙的范围，使得符合这些条件的两颗邻牙的去釉部位紧密接触，邻接关系良好，因而能够进行去釉操作，并且去釉后方便测量。

第二类是两颗邻牙扭转正常，但存在唇(颊)舌向错位。请参图6B，示意性地展示了本申请一个实施例中相互位置关系属于第二类的两颗邻牙401b和403b。

第三类是非常勉强的去釉情况，两颗邻牙扭转较大，且近远中外形高点在近远中方向上重叠较多。请参图6C，示意性地展示了本申请一个实施例中相互位置关系属于第三类的两颗邻牙401c和403c。

针对第二类和第三类情况设置判断去釉时机的标准时，可以参照以下原则。通过第一邻接点到第二平面的距离和距离的符号与第二邻接点到第一平面的距离和距离的符号，能够判断去釉部位没有紧密接触以及牙齿存在错位，这种情况需要合适的间隙才能进行去釉，因此可以设置较大的间隙范围。其中，通过第一邻接点到第二平面的距离和第二邻接点到第一平面的距离绝对值的大小，可以判断第二类是轻微错位，第三类是较大错位。

第四类是两颗邻牙扭转正常，但是间隙太大，不利于临床医生测量间隙。请参图6D，示意性地展示了本申请一个实施例中相互位置关系属于第四类的两颗邻牙401d和403d。

针对第四类情况设置判断去釉时机的标准时，可以参照以下原则。如此设置第一平面和第二平面夹角的范围，以及第一邻接点到第二平面的距离的符号和第二邻接点到第一平面的距离的符号，使得符合这些条件的两颗邻牙的去釉部位无错位。如此设置间隙范围，使得符合该条件的两颗邻牙在去釉后方便测量。

经过发明人的大量研究和基于临床数据的验证，总结出了以下表1所示的参数范围和条件。

表1

其中，表1中的分类是指两颗邻牙之间相对位置关系的分类；牙位是指待去釉的两颗邻牙的牙位，其中，3-3表示两颗邻牙位于左侧3号牙到右侧3号牙之间，3-4表示两颗邻牙为3号牙和4号牙，以此类推；角度是指第一平面和第二平面之间的夹角，若两颗邻牙的相邻端相对牙弓曲线形成外凸，那么该夹角的符号为正，反之则为负；间隙/碰撞量是指两颗邻牙之间的间隙或者碰撞量，当存在间隙时，符号为正，当存在碰撞时，符号为负；dist(p1,pln2)是指第一邻接点到第二平面的距离，当第一邻接点位于第二平面法向侧时，符号为正，否则为负，相似的，dist(p2,pln1)是指第二邻接点到第一平面的距离，当第二邻接点位于第一平面法向侧时，符号为正，否则为负。在一个实施例中，对于两颗邻牙，可以把位于逆时针方向上游的牙齿定义为第一牙齿，另一颗定义为第二牙齿。

在判断某一牙齿布局是否适合对两颗邻牙进行邻面去釉时，计算机基于目标布局下以及该牙齿布局下该两颗邻牙的三维数字模型，计算出在该牙齿布局下该两颗邻牙的相应数据，包括第一平面和第二平面的夹角、间隙/碰撞量、第一邻接点到第二平面的距离以及第二邻接点到第一平面的距离，然后，结合已知的该两颗邻牙的牙位，在表1中查找是否存在一种情况，这套数据与之相符，如果存在，那么说明在当前牙齿布局下适合对该两颗邻牙进行邻面去釉。

需要说明的是，在查找表1的过程中，计算机无需获取该两颗邻牙相对位置关系的分类，因为计算获得的数据已经说明了他们之间的相对位置关系。表1中的“分类”以及之前对分类的描述，仅是为了大众更好地理解该实施例。

在一个实施例中，可以对从原始布局到目标布局的一系列逐次的牙齿布局进行遍历，将其中第一个适合进行邻面去釉的布局选定为去釉时机。

在又一实施例中，可以对从原始布局到目标布局的一系列逐次的牙齿布局进行遍历，将其中所有适合进行邻面去釉的布局挑选出，然后在其中选择一个最合适的作为去釉时机。

基于以上参数范围和条件设置，发明人在已有的临床数据库中随机抽取399个病例数据进行验证，去釉时机判断的准确率大于99％。

可以理解，表1中的具体参数范围和条件只是一个例子，在本申请的启示下，可以理解，一般技术人员可以通过改变牙齿的排列方向，或者通过调整具体的方案，就可以改变这些参数范围和条件，而这些改变均在本申请的范围之内。例如，除了以上所述的参数之外，还可以加入邻接点在颌平面上的投影距离、邻接点与颌平面的距离以及邻牙转矩的差值等参数。

在本申请的启示下，可以理解，除了以上所述的第一牙齿和第二牙齿之间相互位置关系的分类方法，还可以有其他分类方法。

在本申请的启示下，可以理解，本申请的判断邻面去釉时机的方法的大部分操作能够由计算机执行，例如，基于目标布局下第一牙齿和第二牙齿的三维数字模型，获取第一牙齿和第二牙齿的碰撞边界；基于碰撞边界拟合第一平面和第二平面；计算第一平面和第二平面的夹角、第一邻接点和第二邻接点的距离以及第一邻接点和第二平面的位置关系与第二邻接点和第一平面的位置关系；以及基于计算出的参数和预设的条件判断当前布局下是否适合对第一牙齿和第二牙齿进行邻面去釉等。

本申请的又一方面提供了一种用于判断邻面去釉时机的计算机系统，其包括处理器以及存储装置，其中，该存储装置上存储有计算机程序，当其被该处理器执行后，将控制该处理器实施判断邻面去釉时机的方法200。

尽管在此公开了本申请的多个方面和实施例，但在本申请的启发下，本申请的其他方面和实施例对于本领域技术人员而言也是显而易见的。在此公开的各个方面和实施例仅用于说明目的，而非限制目的。本申请的保护范围和主旨仅通过后附的权利要求书来确定。

同样，各个图表可以示出所公开的方法和系统的示例性架构或其他配置，其有助于理解可包含在所公开的方法和系统中的特征和功能。要求保护的内容并不限于所示的示例性架构或配置，而所希望的特征可以用各种替代架构和配置来实现。除此之外，对于流程图、功能性描述和方法权利要求，这里所给出的方框顺序不应限于以同样的顺序实施以执行所述功能的各种实施例，除非在上下文中明确指出。

除非另外明确指出，本文中所使用的术语和短语及其变体均应解释为开放式的，而不是限制性的。在一些实例中，诸如“一个或多个”、“至少”、“但不限于”这样的扩展性词汇和短语或者其他类似用语的出现不应理解为在可能没有这种扩展性用语的示例中意图或者需要表示缩窄的情况。

Claims (9)

1.一种计算机执行的判断邻面去釉时机的方法，包括：

获取相邻的第一牙齿和第二牙齿在目标位的碰撞边界，并基于所述碰撞边界拟合得到所述第一牙齿的第一平面和所述第二牙齿的第二平面；

获取所述第一牙齿和第二牙齿在第一布局下的三维数字模型；以及

基于所述第一布局下所述第一平面和第二平面的夹角，判断所述第一布局是否适合对所述第一牙齿和第二牙齿进行邻面去釉。

2.如权利要求1所述的计算机执行的判断邻面去釉时机的方法，其特征在于，它还包括：基于所述三维数字模型，计算得到所述第一布局下所述第一牙齿的第一邻接点和所述第二牙齿的第二邻接点之间的距离，所述判断是基于所述夹角和距离。

3.如权利要求2所述的计算机执行的判断邻面去釉时机的方法，其特征在于，它还包括：计算所述第一邻接点与所述第二平面之间的位置关系以及所述第二邻接点与所述第一平面之间的位置关系，所述判断是基于所述夹角、距离以及位置关系。

4.如权利要求3所述的计算机执行的判断邻面去釉时机的方法，其特征在于，邻牙牙位情况被分成多个类型，对于不同的邻牙牙位情况，对所述夹角、距离以及位置关系预设有不同组条件，所述判断是基于所述第一牙齿和第二牙齿的邻牙牙位情况所对应的一组条件。

5.如权利要求4所述的计算机执行的判断邻面去釉时机的方法，其特征在于，邻牙牙位情况包括以下几类：邻牙位于左侧3号牙到右侧3号牙之间；邻牙是3号牙和4号牙；以及邻牙是4号牙和5号牙。

6.如权利要求4所述的计算机执行的判断邻面去釉时机的方法，其特征在于，邻牙相对位置关系的情况被分成多个类型，根据不同的邻牙相对位置关系的情况，对所述夹角、距离以及位置关系预设有不同组条件，使得基于夹角、距离以及位置关系的组合即可判断其所属的邻牙相对位置关系的情况，所述判断是基于所述第一牙齿和第二牙齿的邻牙相对位置关系的情况所对应的一组条件。

7.如权利要求6所述的计算机执行的判断邻面去釉时机的方法，其特征在于，邻牙相对位置关系的情况包括以下几类：第一类，两邻牙的邻接点非常靠近且无错位；第二类，两邻牙扭转正常，但邻接点存在唇(颊)舌向错位；第三类，两邻牙扭转较大，且近远中外形高点在近远中方向上重叠较多；以及第四类，两邻牙扭转正常，但间隙较大。

8.如权利要求7所述的计算机执行的判断邻面去釉时机的方法，其特征在于，所述条件如此设置，使得对于：第一类邻牙相对位置关系，两颗邻牙的去釉部位足够靠近；第二类和第三类邻牙相对位置关系，两颗邻牙之间的间隙足够进行去釉操作；第四类邻牙相对位置关系，两颗邻牙的去釉部位无错位，但隙较大。

9.如权利要求1所述的计算机执行的判断邻面去釉时机的方法，其特征在于，它还包括：获取在所述目标位的所述第一牙齿和第二牙齿的三维数字模型，并基于此获得所述碰撞边界。

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