CN115120372A - 一种三维修复体形态和位置确定方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种三维修复体形态和位置确定方法，该方法包括：获取患者的牙颌彩色三维模型以及获取不同功能状态下的三维面部扫描模型；使用牙颌彩色三维模型替换三维面部扫描模型中的牙齿数据得到不同功能状态下的三维虚拟患者；识别三维面部扫描模型以及牙颌彩色三维模型的特征点；根据三维面部扫描模型的特征点建立三维坐标系；在三维坐标系内定义牙颌彩色三维模型前牙美学参数，并计算前牙美学参数的值；确定待修复牙冠形态类型；根据牙颌彩色三维模型前牙美学参数的值确定待修复中切牙、侧切牙和尖牙牙冠形态的大小及位置；根据待修复牙冠形态类型、待修复中切牙、侧切牙和尖牙牙冠形态的大小及位置确定牙颌彩色三维模型修复体形态和位置。

Description

一种三维修复体形态和位置确定方法

技术领域

本申请涉及口腔美学技术领域，特别是涉及一种三维修复体形态和位置确定方法。

背景技术

近年来，随着经济发展，人们对口腔修复效果的期望，从单纯解决病痛向着外形提升方向转变，患者已不满足于仅仅恢复口腔咀嚼功能，更希望能够通过牙齿形态、颜色的改变，带来气质乃至外貌的提升。其中，上前牙对于口腔颌面部的整体美观效果有着重要的影响，因此上前牙区修复体的美学设计尤为重要。

虽然，数字化技术的发展为传统口腔修复技术带来了革新，但现有三维数字化修复体设计技术或系统在临床应用中仍存在诸多问题。1)现有三维设计软件或系统无法进行自动化设计：自动生成的修复体大小、位置、形态与目标区域存在较大偏差，尤其是在进行前牙设计时该问题更加凸显，需要大量人工调改，耗时长且增加患者等待时间。2)现有三维设计软件或系统无法实现多方案设计：多学科多方案设计在前牙美学修复中非常普遍，但用现有系统需分别建立多个订单进行多次设计，不仅设计效率低，而且无法同时对多个方案进行对比和调整。3)现有三维设计软件或系统无法在设计时结合牙齿及面部美学参数，而面部美学信息对指导前牙的三维美学设计至关重要。

为解决上述问题，学者们做出了一些尝试，但目前仍没有方法能够实现前牙修复体的精准、多牙、多方案设计。例如，专利CN107252356B提出以二维美学微笑设计(DSD)为基础，通过重叠替换的方式实现由二维设计向三维的转换；专利CN110083980A按照后牙与前牙的比例将前牙作为一个整体进行三维美学设计，但并未对每个牙冠的大小及各个面的位置进行精确限定，另外缺少软组织美学如龈缘位置的设计；专利CN111920535A结合面部参数限定上前牙切缘位置，但未对牙冠其他各个面的位置进行具体限定。

发明内容

基于上述问题，本申请提供一种三维修复体形态和位置确定方法。

本发明实施例提供了一种三维修复体形态和位置确定方法，包括：

使用口内扫描仪获取患者的牙颌彩色三维模型以及使用面部扫描仪获取不同功能状态下的三维面部扫描模型；

使用牙颌彩色三维模型替换三维面部扫描模型中的牙齿数据得到不同功能状态下的三维虚拟患者；

通过手动选取或人工智能识别三维面部扫描模型的特征点、牙颌彩色三维模型的特征点；

根据三维面部扫描模型的特征点建立三维坐标系；

在所述三维坐标系内定义所述牙颌彩色三维模型前牙美学参数，并计算所述前牙美学参数的值；

根据三维面部扫描模型和患者喜好确定待修复牙冠形态类型；

根据前牙美学参数的值确定待修复中切牙牙冠形态的大小及位置、待修复侧切牙牙冠形态的大小及位置和待修复尖牙牙冠形态的大小及位置；

根据待修复牙冠形态类型、待修复中切牙牙冠形态的大小及位置、待修复侧切牙牙冠形态的大小及位置和和待修复尖牙牙冠形态的大小及位置确定牙颌彩色三维模型修复体形态和位置。

进一步地，上述一种三维修复体形态和位置确定方法，还包括：

将牙颌彩色三维模型修复体形态放置入三维面部扫描模型中进行校对是否满足制作条件；

在牙颌彩色三维模型修复体形态满足制作条件的情况下，根据牙颌彩色三维模型修复体形态和位置制作牙颌彩色三维模型修复体。

进一步地，上述一种三维修复体形态和位置确定方法中，牙颌彩色三维模型的特征点包括：双侧第一前磨牙之间每颗牙齿的轮廓；三维面部扫描模型的特征点包括：双侧瞳孔、双侧外耳道上缘、左侧眶下缘点、唇部轮廓、下颌休息位及大笑位中切牙区上唇下缘位置。

进一步地，上述一种三维修复体形态和位置确定方法中，牙颌彩色三维模型前牙美学参数，包括：限定中切牙位置的美学参数、限定侧切牙位置的美学参数和限定尖牙位置的美学参数；

所述限定中切牙位置的美学参数包括：中切牙上边界、中切牙下边界、中切牙近远中边界、中切牙牙冠长度、中切牙牙冠宽度、中切牙唇面中心点、中切牙唇面倾斜度和中切牙舌面位置；

所述限定侧切牙位置的美学参数包括：侧切牙上边界、侧切牙下边界和侧切牙近远中边界、侧切牙牙冠长度、侧切牙牙冠宽度、侧切牙唇面倾斜度和侧切牙舌面位置；

所述限定尖牙位置的美学参数包括：尖牙上边界、尖牙下边界和尖牙近远中边界、尖牙牙冠长度、尖牙牙冠宽度、尖牙唇面倾斜度和尖牙舌面位置。

进一步地，上述一种三维修复体形态和位置确定方法中，根据牙颌彩色三维模型前牙美学参数确定待修复中切牙牙冠形态的大小及位置、待修复侧切牙牙冠形态的大小及位置和待修复尖牙牙冠形态的大小及位置，之前还包括：

确定中切牙中是否有需要修复的牙，若确定结果为中切牙中没有待修复的牙，则不确定待修复中切牙牙冠形态的大小及位置；和/或，

确定侧切牙中是否有需要修复的牙，若确定结果为侧切牙中没有待修复的牙，则不确定待修复侧切牙牙冠形态的大小及位置；和/或，

确定尖牙中是否有需要修复的牙，若确定结果为侧切牙中没有待修复的牙，则不确定待修复尖牙冠形态的大小及位置。

进一步地，上述一种三维修复体形态和位置确定方法中，根据牙颌彩色三维模型前牙美学参数确定待修复中切牙牙冠形态的大小及位置，包括：确定中切牙上边界、确定中切牙下边界、确定中切牙近远中边界、确定中切牙牙冠长度、确定中切牙牙冠宽度、确定中切牙唇面中心点、确定中切牙唇面倾斜度和确定中切牙舌面位置。

根据牙颌彩色三维模型前牙美学参数确定待修复侧切牙牙冠形态的大小及位置，包括：确定侧切牙上边界、确定侧切牙下边界和确定侧切牙近远中边界、侧切牙牙冠长度、侧切牙牙冠宽度、侧切牙唇面倾斜度和侧切牙舌面位置；

根据牙颌彩色三维模型前牙美学参数确定待修复尖牙牙冠形态的大小及位置，包括：确定尖牙上边界、确定尖牙下边界和确定尖牙近远中边界、尖牙牙冠长度、尖牙牙冠宽度、尖牙唇面倾斜度和尖牙舌面位置。

进一步地，上述一种三维修复体形态和位置确定方法中，确定中切牙上边界，包括：确定中切牙的宽度、确定中切牙的长度范围、确定中切牙的龈缘位置。

进一步地，上述一种三维修复体形态和位置确定方法中，确定中切牙近远中边界，包括：在近中为需要修复的牙的情况下、在远中为需要修复的情况下、在近远中均为需要修复的牙以及在近远中均为不需要修复的牙的情况下，分别采用不同的方法确定中切牙近远中边界。

进一步地，上述一种三维修复体形态和位置确定方法中，确定侧切牙近远中边界，包括：在近中为需要修复的牙的情况下、在远中为需要修复的情况下、在近远中均为需要修复的牙以及在近远中均为不需要修复的牙的情况下，分别采用不同的方法确定侧切牙近远中边界。

进一步地，上述一种三维修复体形态和位置确定方法中，确定侧切牙的下边界，包括：确定侧切牙的宽度、确定侧切牙的长度范围和确定侧切牙的切缘位置。

本申请实施例的优点在于：本申请通过牙颌彩色三维模型前牙美学参数，并在三维坐标系内定义牙颌彩色三维模型前牙美学参数；对每一个前牙修复体从上边界即龈缘位置、下边界即切缘位置、左右边界即宽度、唇面位置、舌面位置等方面进行限定，从而精确控制修复体的位置、大小、形态，确定待修复牙冠形态类型；根据牙颌彩色三维模型前牙美学参数确定待修复中切牙、侧切牙和尖牙牙冠形态的大小及位置；根据待修复牙冠形态类型、待修复中切牙、侧切牙和尖牙牙冠形态的大小及位置确定牙颌彩色三维模型修复体形态对前牙修复进行指导，提升了医患沟通效率；同时，本申请中根据是否进行改变龈缘位置的牙周手术治疗与是否进行改变近远中宽度的正畸治疗，给出不同的多学科多方案设计。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种三维修复体形态和位置确定方法的流程图；

图2为本申请实施例提供的三维模型中的前牙龈缘点、切缘点、近远中边界点、长度、宽度计算方法示意图；

图3为本申请实施例提供的三维模型中的上前牙唇面倾斜度及前牙覆

计算方法示意图；

图4为本申请实施例提供的三维模型中的上前牙宽度比例以及上前牙宽度计算方法示意图；

图5为本申请实施例提供的前牙需要进行不对称修复的情况下，前牙宽度计算方法示意图；

图6为本申请实施例提供的确定中切牙近中边界点的方法示意图；

图7为本申请实施例提供的理想龈缘顶点位置范围与自然大笑牙龈暴露美学范围存在交集时，中切牙龈缘位置确定方法示意图；

图8为本申请实施例提供的理想龈缘顶点位置范围与自然大笑牙龈暴露美学范围不存在交集时，中切牙龈缘位置确定方法示意图；

图9为为本申请实施例提供的前牙覆

的确定方法示意图。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

图1为本申请实施例提供的一种三维修复体形态和位置确定方法的流程图。

本发明实施例提供了一种三维修复体形态和位置确定方法，结合图1，包括S101至S108八个步骤：

S101：使用口内扫描仪获取患者的牙颌彩色三维模型以及使用面部扫描仪获取不同功能状态下的三维面部扫描模型。

具体的，本申请实施例中，患者的牙颌彩色三维模型是通过口内扫描仪进行获取，口内扫描仪可以是3SHAPE公司的TRIOS扫描仪，患者的不同状态下的三维面部扫描模型是通过面部扫描仪获取，面部扫描仪可以是 3D-SHAPE公司的FACE SCAN三维面部扫描仪；

不同状态三维面部扫描模型包括：闭口状态下的三维面部扫描模型、休息位状态下的三维面部扫描模型、微笑状态下的三维面部扫描模型、自然大笑状态下的三维面部扫描模型、口内配戴印模状态下的三维面部扫描模型。

S102：使用牙颌彩色三维模型替换三维面部扫描模型中的牙齿数据得到不同功能状态下的三维虚拟患者。

具体的，本申请实施例中，由于三维面部扫描模型中的牙齿数据的精度没有牙颌彩色三维模型的精度高，所以使用牙颌彩色三维模型替换三维面部扫描模型中的牙齿数据得到三维虚拟患者，即三维面部扫描模型和牙颌彩色三维模型共同组成了三维虚拟患者。

不同状态下的三维虚拟患者至少包括：闭口状态下的三维虚拟患者、休息位状态下的三维虚拟患者、微笑状态下的三维虚拟患者、自然大笑状态下的三维虚拟患者；

S103：通过手动选取或人工智能识别三维面部扫描模型的特征点、牙颌彩色三维模型的特征点；

具体的，本申请实施例中，牙颌彩色三维模型的特征点包括：双侧第一前磨牙之间每颗牙齿的轮廓；三维面部扫描模型的特征点包括：双侧瞳孔、双侧外耳道上缘、左侧眶下缘点、唇部轮廓、下颌休息位及大笑位中切牙区上唇下缘位置。

S104：根据所述三维面部扫描模型的特征点建立三维坐标系。

具体的，本申请实施例中，三维坐标系的XY面由双侧外耳道上缘点和左侧眶下缘点确定，三维坐标系的YZ面为垂直于XY面并通过双侧瞳孔连线中点的面，三维坐标系的XZ面为同时垂直于XY面和YZ面的面，由此建立的坐标系使得患者在坐标系内的头位最接近自然头位。

S105：在三维坐标系内定义所述牙颌彩色三维模型前牙美学参数，并计算前牙美学参数的值。

具体的，本申请实施例中，牙颌彩色三维模型前牙美学参数，包括：限定中切牙位置的美学参数、侧切牙限定位置的美学参数和限定尖牙位置的美学参数，具体内容下文介绍。

S106：根据三维面部扫描模型和患者喜好确定待修复牙冠形态类型。

具体的，本申请实施例中，结合患者三维面部扫描模型的脸型、气质、性格与患者喜好，确定牙冠形态类型，牙冠形态类型包括：卵圆形、方圆形、尖圆形，一般与人的面形协调。

其中，尖圆型：牙冠宽度自切缘向颈部缩小显著，从近、远中切角到颈部成尖形，切角较锐。适合面形也为尖圆型的人，给人伶俐之感；方圆型：牙冠颈部的宽度与切端的宽度相近，轮廓较为平直，一般适合魁梧刚毅的男性，可体现阳刚之气；卵圆型：牙冠颈部与切端的宽度均较窄，近中邻接处与远中邻接处之间最宽，颈部轮廓呈弧形。一般适合面形稍圆的东方女性，体现柔美文雅之气。

S107：根据前牙美学参数的值确定待修复中切牙牙冠形态的大小及位置、待修复侧切牙牙冠形态的大小及位置和待修复尖牙牙冠形态的大小及位置。

具体的，本申请实施例中，根据中切牙美学参数的值、侧切牙美学参数的值和尖牙美学参数的值从上边界即龈缘位置、下边界即切缘位置、近远中边界即宽度、唇面倾斜度和舌面位置确定待修复中切牙牙冠形态的大小及位置、待修复侧切牙牙冠形态的大小及位置和待修复尖牙牙冠形态的大小及位置，具体确定步骤下文介绍。

S108：根据待修复牙冠形态类型、待修复中切牙牙冠形态的大小及位置、待修复侧切牙牙冠形态的大小及位置和待修复尖牙牙冠形态的大小及位置确定牙颌彩色三维模型修复体形态和位置。

具体的，本申请实施例中，分别根据牙冠形态类型、牙冠形态的大小及位置确定牙颌彩色三维模型修复体形态，使得修复体形态的精度更高，根据确定的牙颌彩色三维模型修复体形态对前牙修复进行指导，提升了医患沟通效率。

进一步地，上述一种三维修复体形态和位置确定方法，还包括：

将牙颌彩色三维模型修复体形态放置入所述三维面部扫描模型中进行校对是否满足制作条件；

在牙颌彩色三维模型修复体形态满足制作条件的情况下，根据牙颌彩色三维模型修复体形态和位置制作所述牙颌彩色三维模型修复体。

具体的，本申请实施例中，确定牙颌彩色三维模型修复体形态和位置后，将牙颌彩色三维模型修复体形态替换面部模型中的牙颌彩色三维模型确定是否满足制作条件，制作条件可以是下颌休息位、微笑位、大笑位三种面部状态下前牙区形态给患者参考，患者满意则满足制作条件，根据牙颌彩色三维模型修复体形态和位置制作牙颌彩色三维模型修复体。

进一步地，上述一种三维修复体形态和位置确定方法中，牙颌彩色三维模型的特征点包括：双侧第一前磨牙之间每颗牙齿的轮廓；三维面部扫描模型的特征点包括：双侧瞳孔、双侧外耳道上缘、左侧眶下缘点、唇部轮廓、下颌休息位及大笑位中切牙区上唇下缘位置。

进一步地，上述一种三维修复体形态和位置确定方法中，所述牙颌彩色三维模型前牙美学参数，包括：限定中切牙位置的美学参数、限定侧切牙位置的美学参数和限定尖牙位置的美学参数；

所述限定中切牙位置的美学参数包括：中切牙上边界、中切牙下边界、中切牙近远中边界、中切牙牙冠长度、中切牙牙冠宽度、中切牙唇面中心点、中切牙唇面倾斜度和中切牙舌面位置；

所述限定侧切牙位置的美学参数包括：侧切牙上边界、侧切牙下边界和侧切牙近远中边界、侧切牙牙冠长度、侧切牙牙冠宽度、侧切牙唇面倾斜度和侧切牙舌面位置；

所述限定尖牙位置的美学参数包括：尖牙上边界、尖牙下边界和尖牙近远中边界、尖牙牙冠长度、尖牙牙冠宽度、尖牙唇面倾斜度和尖牙舌面位置。

图2为本申请实施例提供的三维模型中的前牙龈缘点、切缘点、近远中边界点、长度、宽度计算方法示意图。

图3为本申请实施例提供的三维模型中的上前牙唇面倾斜度及前牙覆

计算方法示意图。

具体的，本申请实施例中，结合图2和图3，以中切牙美学参数为例， 中切牙美学参数包括：①龈缘顶点(上边界)：中切牙轮廓点中z最大值， 即z_11max；②切缘点(下边界)：中切牙轮廓点中z最小值，即z_11min；③牙 冠邻面最凸点(近远中边界)：远中边界为中切牙轮廓点中x最小值，即x_11min； 近中边界为中切牙轮廓点中x最大值，即x_11min；④牙冠长度：中切牙轮廓 点中z最大值与z最小值的差值，计算公式为：L₁₁＝z_11max–z_11min；⑤牙冠 宽度：中切牙轮廓点中x最大值与x最小值的差值，计算公式为W₁₁＝x_11max–x_11min；⑥中切牙唇面中心点：记作FA点，即中切牙唇面轮廓中点；⑦ 中切牙唇面倾斜度：即上前牙唇舌轴向角度，为过FA点的唇面轮廓切线与 xz面的交角；⑧舌面位置：覆

即“下前牙切端z值最大点与上前牙z值最小点的z值的差值

”与“上前牙切端z值最大点与上前牙z值最小点 的z值的差值L₁₁”的比值；⑨理想龈缘顶点位置范围：根据美学参数计算 所得的上前牙龈缘顶点位置范围，如右上中切牙理想龈缘顶点位置范围，即 z_{11max id}；⑩原龈缘顶点位置：患者原来的龈缘顶点位置，如右上中切牙原龈 缘顶点位置，即z_11max；

自然大笑上唇下缘位置：与每颗上前牙轮廓点中 的z值最大点x值相同的自然大笑上唇下缘的轮廓点，如右上中切牙自然大笑上唇下缘位置，即z_11唇；

自然大笑牙龈美学暴露范围：每颗上前牙轮廓 点中的z值最大点到与其x值相同的的自然大笑上唇轮廓点的最小距离，如 右上中切牙自然大笑牙龈美学暴露范围，即z_11龈；

最佳龈缘顶点位置范围： 根据美学参数计算所得的理想龈缘顶点位置范围中符合自然大笑时牙龈美 学暴露量的部分，如右上中切牙最佳龈缘顶点位置范围，记为z_{11max op}。

进一步地，上述一种三维修复体形态和位置确定方法中，根据牙颌彩色三维模型前牙美学参数确定待修复中切牙牙冠形态的大小及位置、待修复侧切牙牙冠形态的大小及位置和待修复尖牙牙冠形态的大小及位置，之前还包括：

确定中切牙中是否有需要修复的牙，若确定结果为中切牙中没有待修复的牙，则不确定待修复中切牙牙冠形态的大小及位置；和/或，

确定侧切牙中是否有需要修复的牙，若确定结果为侧切牙中没有待修复的牙，则不确定待修复侧切牙牙冠形态的大小及位置；和/或，

确定尖牙中是否有需要修复的牙，若确定结果为尖牙中没有待修复的牙，则不确定待修复尖牙冠形态的大小及位置。

具体的，本申请实施例中，首先确定中切牙中有需要修复的牙，才根据牙颌彩色三维模型前牙美学参数确定待修复中切牙牙冠形态的大小及位置；确定侧切牙中有需要修复的牙，才根据牙颌彩色三维模型前牙美学参数确定待修复侧切牙牙冠形态的大小及位置；确定尖牙中有需要修复的牙，才根据牙颌彩色三维模型前牙美学参数确定待修复尖牙牙冠形态的大小及位置。

进一步地，上述一种三维修复体形态和位置确定方法中，根据牙颌彩色三维模型前牙美学参数确定待修复中切牙牙冠形态的大小及位置，包括：确定中切牙上边界、确定中切牙下边界、确定中切牙近远中边界、确定中切牙牙冠长度、确定中切牙牙冠宽度、确定中切牙唇面中心点、确定中切牙唇面倾斜度和确定中切牙舌面位置。

根据牙颌彩色三维模型前牙美学参数确定待修复侧切牙牙冠形态的大小及位置，包括：确定侧切牙上边界、确定侧切牙下边界和确定侧切牙近远中边界、确定侧切牙牙冠长度、确定侧切牙牙冠宽度、确定侧切牙唇面倾斜度和确定侧切牙舌面位置；

根据牙颌彩色三维模型前牙美学参数确定待修复尖牙牙冠形态的大小及位置，包括：确定尖牙上边界、确定尖牙下边界和确定尖牙近远中边界、确定尖牙牙冠宽度、确定尖牙唇面倾斜度和确定尖牙舌面位置。

进一步地，上述一种三维修复体形态和位置确定方法中，确定中切牙上边界，包括：确定中切牙的宽度、确定中切牙的长度范围、确定中切牙的龈缘位置。

进一步地，上述一种三维修复体形态和位置确定方法中，确定中切牙近远中边界，包括：在近中为需要修复的牙的情况下、在远中为需要修复的牙的情况下、在近远中均为需要修复的牙以及在近远中均为不需要修复的牙的情况下，分别采用不同的方法确定中切牙近远中边界。

进一步地，上述一种三维修复体形态和位置确定方法中，确定侧切牙近远中边界，包括：在近中为需要修复的牙的情况下、在远中为需要修复的牙的情况下、在近远中均为需要修复的牙以及在近远中均为不需要修复的牙的情况下，分别采用不同的方法确定侧切牙近远中边界。

进一步地，上述一种三维修复体形态和位置确定方法中，确定侧切牙的下边界，包括：确定侧切牙的宽度、确定侧切牙的长度范围和确定侧切牙的切缘位置。

下文结合附图依次介绍确定上述提到的中切牙、侧切牙和尖牙的各个美学参数。

一、中切牙

(一)确定中切牙下边界即切缘位置

休息位上中切牙切缘暴露量为2-4mm：当面部肌肉放松、下颌处于休息位，此时，中切牙暴露于唇下的部分为2-4mm；测量方式为上中切牙切缘z 值(z_11min)与其x值相同的的休息位上唇轮廓点(z_11唇)的最小距离，即：上中切牙对应的上唇轮廓点(z_11唇)减去上中切牙切缘z值(z_11min)；

公式为：2mm≤z_11唇-z_11min≤4mm

(二)中切牙左右边界即近远中边界点

根据总宽度计算中切牙宽度，再根据中切牙宽度确定近远中边界点

即：宽度→近远中边界

图4为本申请实施例提供的三维模型中的上前牙宽度比例以及上前牙宽度计算方法示意图。

1、计算宽度

(1)首先计算需要修复牙冠的总宽度W_总，也就是“不需修复的左侧第一颗牙x最小值”与“不需要修复的右侧第一颗牙的x最大值”的差值。

(2)若需要修复的牙齿位置为对称的，则根据上前牙宽度比的正常值分配d，设单颗上中切牙宽度为W₁，则侧切牙宽度W₂为0.66W₁，尖牙宽度W₃为0.554W₁。

例如，结合图4，若需要修复的上前牙为上颌双侧中切牙、双侧侧切牙、双侧尖牙，则(W₁+0.66W₁+0.554W₁)×2＝W_总，计算获得W₁、W₂、W₃的值。

例如，若需要修复的上前牙为上颌双侧中切牙、双侧侧切牙，则(W₁+0.66 W₁)×2＝W_总，计算获得W₁、W₂的值。

例如，若需要修复的上前牙为上颌双侧中切牙，则W₁×2＝W_总，计算获得W₁的值。

(3)若需要修复的牙齿位置是不对称的，先将不对称的宽度从总宽度中减去，再按照上述方法进行计算。

图5为本申请实施例提供的前牙需要进行不对称修复的情况下，前牙宽度计算方法示意图。

例如需要修复的牙齿为双侧中切牙、双侧侧切牙与左侧尖牙，结合图5，先计算右侧尖牙的宽度W₃(也就是右侧尖牙x最大值与x最小值的差值)，然后在需要修复牙冠的总宽度W总中减去W₃，即W_对称＝W_总-W₃。再根据上述步骤，计算上颌中切牙、侧切牙的宽度。

2、确定中切牙中边界点

根据邻牙是否需要修复存在以下四种可能的情况：

(1)若邻牙均不需要修复，近远中最凸点＝邻牙邻面最凸点

即：(x_11近中,y11近中,z_11近中)＝(x_21min,y_21min,z_21min)

(x_11远中,y_11远中,z_11远中)＝(x_12max,y_12max,z_12max)。

(2)若近中邻牙不需要修复，而远中邻牙需要修复，则近中最凸点＝邻牙邻面最凸点；远中最凸点x坐标为近中最凸点x值减去中切牙宽度W₁(W₁即中切牙宽度，可通过上一步计算中切牙宽度得到)

即：(x_11近中,y11近中,z_11近中)＝(x_21min,y21min,z_21min)

x_11远中＝x_11近中–W₁

(3)若远中邻牙不需要修复，而近中邻牙需要修复，则远中最凸点＝邻牙邻面最凸点；近中最凸点x坐标为远中最凸点x值加上中切牙宽度W₁。

即：(x_11远中,y_11远中,z_11远中)＝(x_12max,y_12max,z_12max)

x_11近中＝x_11远中+W₁

(4)若近远中邻牙均需要修复，则先确定牙列中不需要修复的左侧第一颗天然牙x的最小值，记为x_左min；右上中切牙近中侧所有需要修复的牙冠宽度之和，记为W。

则近中最凸点为x_左min减去W，远中最凸点为近中最凸点x值减去中切牙宽度W₁。

即：x_11近中＝x_左min–W；

x_11远中＝x_11近中–W₁

图6为本申请实施例提供的确定中切牙近中边界点的方法示意图。

例如：结合图6，需要修复的上前牙为双侧中切牙，双侧侧切牙，右侧尖牙，其中右上中切牙近远中均需要修复，满足上述情况(4)，x_左min为左上尖牙x的最小值，W为左上中切牙W₁、左上侧切牙W₂宽度之和，x_11近中＝x_左min–(W₁+W₂)

在满足上述条件的情况下，若两颗中切牙均需修复，尽量满足以下参考条件：

参考条件：中切牙近中接触点位于面中线上，即x_11近中＝0。

(三)中切牙上边界即龈缘顶点

根据上一步计算所得中切牙宽度，确定长度范围，再加上第一步所得切缘位置及牙龈暴露量确定理想龈缘位置。因为患者本身是有牙龈形态的，原有的形态本身也有坐标，所以此处成为理想龈缘顶点位置。

即：宽度(第二步)→长度范围；长度范围+切缘位置(第一步) 确定理想龈缘顶点位置范围

这里分为两种情况：

①当理想龈缘顶点位置范围与自然大笑时牙龈暴露量有交集时→最佳龈缘顶点位置，再与原龈缘顶点位置比较

②当理想龈缘顶点位置范围与自然大笑时牙龈暴露量无交集时，再与原龈缘顶点位置比较

1、确定中切牙长度范围

优先满足条件①

上中切牙宽长比应满足0.7～0.85。

通过上一步计算中切牙宽度得到上中切牙宽度W₁，此时通过宽长比即可得到上中切牙长度范围。

公式为：上中切牙牙冠长度L₁₁＝W₁/0.7～0.85

在满足条件①的情况下，尽量满足条件②

②上中切牙牙冠长度一般为10mm-11mm

2、确定理想龈缘顶点

(1)计算右上中切牙理想龈缘顶点位置范围z_{11max id}

由切缘位置范围(z_11min)加长度范围(L₁₁)得到

公式为：z_{11max id}＝z_11min+L₁₁

(2)计算右上中切牙最佳龈缘顶点位置范围z_{11max op}

一般认为自然大笑时牙龈暴露部分小于3mm是美观的，可得到自然大笑时牙龈暴露的美学范围z_11龈，取理想龈缘顶点位置范围z_11max理想与自然大笑牙龈暴露美学范围z_11龈的交集，记为右上中切牙最佳龈缘顶点位置范围 z_{11max op}

图7为本申请实施例提供的理想龈缘顶点位置范围与自然大笑牙龈暴露美学范围存在交集时，中切牙龈缘位置确定方法示意图。

(3)结合图7，此时将原龈缘顶点位置z_11max原与最佳龈缘顶点位置范围中的最大值z_{11max op}比较，评价是否需要输出进行牙周冠延长的方案。

1)若z_11max原与z_{11max op}有交集，此时，无需调整龈缘顶点位置：

即：z_11max＝z_11max原

2)若z_11max原小于最佳龈缘顶点位置范围最小值z_{11max op min}，此时，可输出两套方案：

①使用冠延长术改变龈缘位置，z_{11max op min}作为冠延长术后龈缘顶点位置。

即：z_11max＝z_{11max op min}

②保持原龈缘顶点位置z_11max原不变。

即：z_11max＝z_11max原

3)若z_11max原大于最佳龈缘顶点位置范围最大值z_{11max op max}，此时，可输出两套方案：

①保持原龈缘顶点位置z_11max原不变，定义切缘位置z_11min位于上唇下 2mm处。

即：z_11max＝z_11max原

z_11min＝z_11唇-2

②保持原龈缘顶点位置z_11max原不变，定义宽长比为0.7；即中切牙长度 L₁₁为第二步中确定的宽度除以0.7，切缘位置z_11min为原龈缘顶点位置z_11max原减去长度L₁₁所得的z坐标。

即：z_11max＝z_11max原

L₁₁＝W₁/0.7

z_11min＝z_11max原-L₁₁

图8为本申请实施例提供的理想龈缘顶点位置范围与自然大笑牙龈暴露美学范围不存在交集时，中切牙龈缘位置确定方法示意图。

(4)结合图8，当理想龈缘顶点位置范围z_{11max id}与自然大笑牙龈暴露美学范围z_11龈不存在交集，评价是否需要输出进行牙周冠延长的方案：

即理想龈缘顶点位置范围最大值z_{11max id max}小于自然大笑牙龈暴露美学范围最小值z_11龈min

1)若z_11max原大于自然大笑牙龈美学暴露范围最小值z_11龈min，保持原龈缘顶点位置z_11max原不变，此时，可输出两套方案：①定义切缘位置z_11min位于上唇下2mm处；②定义宽长比为0.7。具体同前。

2)若z_11max原小于自然大笑牙龈美学暴露范围最小值z_11龈min，说明患者上唇动度较大，此时无法单纯通过冠延长术改变龈缘位置和修复设计达到期望美学效果，可能需要配合注射肉毒素注射等减小上唇动度的方法。

①若z_11max原大于理想龈缘顶点位置范围最大值z_{11max id max}，保持原龈缘顶点位置z_11max原不变，此时，可输出两套方案：①定义切缘位置z_11min位于上唇下2mm处；②定义宽长比为0.7。具体同前。

②若z_11max原大于理想龈缘顶点位置范围最小值z_{11max id min}，此时，无需调整龈缘顶点位置：

即：z_11max＝z_11max原

③若z_11max原小于理想龈缘顶点位置范围最小值z_{11max id min}，此时，可输出两套方案：

a)使用冠延长术改变龈缘位置，z_{11max id min}作为冠延长术后龈缘顶点位置即：z_11max＝z_{11max id min}

b)保持原龈缘顶点位置z_11max原不变

即：z_11max＝z_11max原

(四)唇面倾斜度

1、确定上中切牙唇面FA点：即上中切牙唇面轮廓中点。

FA点坐标为：

x_FA＝(x_11max+x_11min)/2

z_FA＝(z_11max+z_11min)/2

2、确定上中切牙唇面倾斜度：即过FA点的唇面切线与xz面的交角，该角度大小应满足-5°～10°

(五)舌面位置

需要用到第一步所得的切缘位置和第三步所得龈缘位置，

即：切缘位置(第一步)+龈缘位置(第二步)→覆

覆

应符合正常覆

的要求，即“下前牙切端z值最大点与上前牙z 值最小点的z值的差值”与“上前牙切端z值最大点与上前牙z值最小点的 z值的差值”的比值小于1/3时为正常覆

图9为本申请实施例提供的前牙覆

的确定方法示意图。

结合图9，也就是在正中

时满足下中切牙切缘(下中切牙轮廓点z的 最大值)位于上中切牙舌侧切1/3范围内，即下中切牙切缘位置(z_41max)位 于上中切牙切1/3至上中切牙切缘(z_11min)范围内；

公式为：z_11min+(z_11max-z_11min)/3＞z_41max＞z_11min

二、侧切牙

(一)上边界即龈缘顶点

需要用到中切牙步骤中所得的龈缘位置，即：中切牙龈缘位置→侧切牙龈缘位置。

上侧切牙龈缘顶点位置在上中切牙龈缘顶点与上尖牙龈缘顶点连线冠方1mm。

若无需行冠延长术调整龈缘位置，则龈缘顶点为原z_12max。

(二)左右边界即近远中边界点

需要用到中切牙步骤中所得的中切牙宽度，根据中切牙宽度确定侧切牙宽度，从而确定侧切牙近远中边界，即：中切牙宽度→侧切牙宽度→侧切牙近远中边界。

1、计算宽度

正面投影宽度为中切牙宽度的0.66倍，即W₂＝0.66W₁。

2、确定近远中边界点

侧切牙近中最凸点为前面确定的中切牙远中最凸点。

侧切牙远中最凸点：①当尖牙不需要修复时，侧切牙远中最凸点即尖牙近中最凸点；②当尖牙需要修复时，侧切牙远中最凸点x坐标即侧切牙近中最凸点减去侧切牙宽度。

(1)近中邻面最凸点为前述步骤所得中切牙x最小值对应y、坐标，即 (x_12近中,y_12近中,z_12近中)＝(x_11min,y_11min,z_11min)。

(2)若远中邻牙不需要修复，则远中邻面最凸点为远中邻牙邻面最凸点对应x、y、z坐标，即(x_12远中,y_12远中,z_12远中)＝(x_13max,y_13max,z_13max)。

(3)若远中为需要修复的牙，则远中邻面最凸点为x_12近中减去W₂，W₂可通过计算中切牙宽度的步骤中得到，即x_12远中＝x_12近中-W₂。

(三)下边界即切缘位置

需要用到上一步中所得的侧切牙宽度，根据侧切牙宽度确定侧切牙长度，从而确定侧切牙切缘位置，即：侧切牙宽度(上一步)→侧切牙长度 +中切牙切缘位置→侧切牙切缘位置。

1、确定长度范围

侧切牙牙冠宽长比应满足0.67～0.85的比例，公式为：L₁₂＝W₂/ (0.67～0.85)。

2、确定切缘位置

优先满足条件1

条件1：

女性：中切牙切缘位置龈方1～1.5mm，即z_12min＝z_11min+(1～1.5)。

男性：中切牙切缘位置龈方0.5～1mm，即z_12min＝z_11min+(0.5～1)。

在满足条件1的情况下，尽量满足条件2：

由上述b)可得：z_12min＝z_12max-L₁₂＝z_12max-W₂/(0.67～0.85)。

(四)唇面倾斜度

1、确定上侧切牙唇面FA点：即上侧切牙唇面轮廓中点。

FA点坐标为：

x_FA＝(x_12max+x_12min)/2

z_FA＝(z_12max+z_12min)/2

2、确定上侧切牙唇面倾斜度：即过FA点的唇面切线与xz面的交角，该角度参考已确定中切牙唇面倾斜度，与中切牙唇面倾斜度差值不超过5°。

(五)舌面位置

参考已确定中切牙舌面位置，根据对颌牙确定。

三、尖牙

(一)上边界即龈缘顶点

需要用到中切牙步骤中所得的中切牙龈缘位置和侧切牙步骤中所得的侧切牙龈缘位置，即：中切牙龈缘位置+侧切牙龈缘位置→尖牙龈缘位置。

上尖牙龈缘位置(z_13max)通常与中切牙龈缘(z_11max)在同一水平或高0.5mm

公式为：0≤z_13max-z_11max≤0.5mm

若无需行冠延长术调整龈缘位置，则龈缘顶点为原z_13max。

(二)左右边界即近远中边界点

需要用到中切牙步骤中所得的中切牙宽度，根据中切牙宽度确定尖牙宽度，从而确定尖牙近远中边界，即：中切牙宽度→尖牙宽度→尖牙近远中边界。

1、计算宽度

尖牙的牙冠宽度为中切牙宽度的0.554倍，即W₃＝0.554W₁。

2、确定近远中边界点

尖牙近中最凸点为前面确定的侧切牙远中最凸点；

尖牙远中最凸点为第一前磨牙近中最凸点。

(1)近中邻面最凸点为前述步骤所得侧切牙远中邻面最凸点对应x、y、 z坐标，即(x_13近中,y_13近中,z_13近中)＝(x_12min,y_12min,z_12min)。

(2)远中邻面最凸点为上第一前磨牙x最大值对应x、y、z坐标，即 (x_13远中,y_13远中,z_13远中)＝(x_14max,y_14max,z_14max)。

(三)下边界即牙尖位置

需要用到中切牙步骤中所得的中切牙切缘位置，根据中切牙切缘位置确定尖牙牙尖位置，即：中切牙切缘位置→尖牙牙尖位置。

尖牙的牙尖位置在上中切牙切缘位置龈方0.5mm，公式为： z_13min＝z_11min+0.5。

(四)唇面倾斜度

1、确定上尖牙唇面FA点：即上尖牙唇面轮廓中点。

FA点坐标为：

x_FA＝(x_13max+x_13min)/2

z_FA＝(z_13max+z_13min)/2

2、确定上尖牙唇面倾斜度：即过FA点的唇面切线与xz面的交角，该角度应满足-10°～0°。

(五)舌面位置

参考已确定中切牙及侧切牙舌面位置，根据对颌牙确定。

本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。

本领域的技术人员能够理解，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种三维修复体形态和位置确定方法，其特征在于，包括：

使用口内扫描仪获取患者的牙颌彩色三维模型以及使用面部扫描仪获取不同功能状态下的三维面部扫描模型；

使用所述牙颌彩色三维模型替换所述三维面部扫描模型中的牙齿数据得到不同功能状态下的三维虚拟患者；

通过手动选取或人工智能识别三维面部扫描模型的特征点、牙颌彩色三维模型的特征点；

根据所述三维面部扫描模型的特征点建立三维坐标系；

在所述三维坐标系内定义所述牙颌彩色三维模型前牙美学参数，并计算所述前牙美学参数的值；

根据所述三维面部扫描模型和患者喜好确定待修复牙冠形态类型；

根据所述前牙美学参数的值确定待修复中切牙牙冠形态的大小及位置、待修复侧切牙牙冠形态的大小及位置和待修复尖牙牙冠形态的大小及位置；

根据所述待修复牙冠形态类型、所述待修复中切牙牙冠形态的大小及位置、所述待修复侧切牙牙冠形态的大小及位置和所述待修复尖牙牙冠形态的大小及位置确定牙颌彩色三维模型修复体形态和位置。

2.根据权利要求1所述的一种三维修复体形态和位置确定方法，其特征在于，所述方法还包括：

将所述牙颌彩色三维模型修复体形态放置入所述三维面部扫描模型中进行校对是否满足制作条件；

在所述牙颌彩色三维模型修复体形态满足制作条件的情况下，根据所述牙颌彩色三维模型修复体形态和位置制作所述牙颌彩色三维模型修复体。

3.根据权利要求1所述的一种三维修复体形态和位置确定方法，其特征在于，所述牙颌彩色三维模型的特征点包括：双侧第一前磨牙之间每颗牙齿的轮廓；所述三维面部扫描模型的特征点包括：双侧瞳孔、双侧外耳道上缘、左侧眶下缘点、唇部轮廓、下颌休息位及大笑位中切牙区上唇下缘位置。

4.根据权利要求1所述的一种三维修复体形态和位置确定方法，其特征在于，所述牙颌彩色三维模型前牙美学参数，包括：限定中切牙位置的美学参数、限定侧切牙位置的美学参数和限定尖牙位置的美学参数；

所述限定中切牙位置的美学参数包括：中切牙上边界、中切牙下边界、中切牙近远中边界、中切牙牙冠长度、中切牙牙冠宽度、中切牙唇面中心点、中切牙唇面倾斜度和中切牙舌面位置；

所述限定侧切牙位置的美学参数包括：侧切牙上边界、侧切牙下边界和侧切牙近远中边界、侧切牙牙冠长度、侧切牙牙冠宽度、侧切牙唇面倾斜度和侧切牙舌面位置；

所述限定尖牙位置的美学参数包括：尖牙上边界、尖牙下边界和尖牙近远中边界、尖牙牙冠长度、尖牙牙冠宽度、尖牙唇面倾斜度和尖牙舌面位置。

5.根据权利要求1所述的一种三维修复体形态和位置确定方法，其特征在于，所述根据所述牙颌彩色三维模型前牙美学参数确定待修复中切牙牙冠形态的大小及位置、待修复侧切牙牙冠形态的大小及位置和待修复尖牙牙冠形态的大小及位置，之前还包括：

确定中切牙中是否有需要修复的牙，若确定结果为中切牙中没有待修复的牙，则不确定待修复中切牙牙冠形态的大小及位置；和/或，

确定侧切牙中是否有需要修复的牙，若确定结果为侧切牙中没有待修复的牙，则不确定待修复侧切牙牙冠形态的大小及位置；和/或，

确定尖牙中是否有需要修复的牙，若确定结果为侧切牙中没有待修复的牙，则不确定待修复尖牙冠形态的大小及位置。

6.根据权利要求1所述的一种三维修复体形态和位置确定方法，其特征在于，所述根据所述牙颌彩色三维模型前牙美学参数确定待修复中切牙牙冠形态的大小及位置，包括：确定中切牙上边界、确定中切牙下边界、确定中切牙近远中边界、确定中切牙牙冠长度、确定中切牙牙冠宽度、确定中切牙唇面中心点、确定中切牙唇面倾斜度和确定中切牙舌面位置。

所述根据所述牙颌彩色三维模型前牙美学参数确定待修复侧切牙牙冠形态的大小及位置，包括：确定侧切牙上边界、确定侧切牙下边界和确定侧切牙近远中边界、侧切牙牙冠长度、侧切牙牙冠宽度、侧切牙唇面倾斜度和侧切牙舌面位置；

所述根据所述牙颌彩色三维模型前牙美学参数确定待修复尖牙牙冠形态的大小及位置，包括：确定尖牙上边界、确定尖牙下边界和确定尖牙近远中边界、尖牙牙冠长度、尖牙牙冠宽度、尖牙唇面倾斜度和尖牙舌面位置。

7.根据权利要求6所述的一种三维修复体形态和位置确定方法，其特征在于，所述确定中切牙上边界，包括：确定中切牙的宽度、确定中切牙的长度范围、确定中切牙的龈缘位置。

8.根据权利要求6所述的一种三维修复体形态和位置确定方法，其特征在于，所述确定中切牙近远中边界，包括：在近中为需要修复的牙的情况下、在远中为需要修复的情况下、在近远中均为需要修复的牙以及在近远中均为不需要修复的牙的情况下，分别采用不同的方法确定中切牙近远中边界。

9.根据权利要求6所述的一种三维修复体形态和位置确定方法，其特征在于，所述确定侧切牙近远中边界，包括：在近中为需要修复的牙的情况下、在远中为需要修复的情况下、在近远中均为需要修复的牙以及在近远中均为不需要修复的牙的情况下，分别采用不同的方法确定侧切牙近远中边界。

10.根据权利要求6所述的一种三维修复体形态和位置确定方法，其特征在于，所述确定侧切牙的下边界，包括：确定侧切牙的宽度、确定侧切牙的长度范围和确定侧切牙的切缘位置。

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