CN116052890A - 一种基于物联网的牙种植体三维扫描建模系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于物联网的牙种植体三维扫描建模系统及方法，属于牙种植体三维扫描建模技术领域。该系统包括：风险构建模块、三维扫描模块、指令分析模块、匹配模块、反馈预警模块。所述风险构建模块的输出端与所述三维扫描模块的输入端相连接；所述三维扫描模块的输出端与所述指令分析模块的输入端相连接；所述指令分析模块的输出端与所述匹配模块的输入端相连接；所述匹配模块的输出端与所述反馈预警模块的输入端相连接。本发明能够根据历史数据下的牙床变化数据，生成拟合曲线，获取到实时数据与拟合曲线进行对比，在达到相同趋势的情况下即可判断当前患者的牙床变化是否符合牙种植的标准，进一步提升牙种植的成功率和效率。

Description

一种基于物联网的牙种植体三维扫描建模系统及方法
技术领域
本发明涉及牙种植体三维扫描建模技术领域，具体为一种基于物联网的牙种植体三维扫描建模系统及方法。
背景技术
牙种植体，是通过外科手术的方式将其植入人体缺牙部位的上下颌骨内，待其手术伤口愈合后，在其上部安装修复假牙的装置。种植牙的核心关键在于种植体部分，种植体部分相当于真牙的牙根，对于整个牙齿的固定起到了至关重要的作用。
而在牙种植的过程中，术前的前期准备工作或患者自身的一些牙床敏感症状会导致牙种植需要不断推迟时间，在现有技术下，通常是通过定期的不断测量和感知，才能最终确定是否进行牙种植，定期测量的时间短、花费高；而且还要保持长时间的定期测量导致流程效率低，严重影响患者身心健康。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于物联网的牙种植体三维扫描建模系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种基于物联网的牙种植体三维扫描建模方法，该方法包括以下步骤：
S1、获取历史数据下医生放弃牙种植的牙床扫描变化数据，构建风险预测模型；
S2、构建三维扫描模型，利用口内扫描仪进行口内扫描，获取口内三维扫描数据，通过物联网的方式将口内三维扫描数据输入风险预测模型，生成风险指标值，设置风险指标阈值，在风险指标值不满足风险指标阈值时，输出预测结果至管理员端口；
S3、若风险指标值满足风险指标阈值时，输出牙种植指令，获取用户的CT数据，软件对患者的口扫数据进行匹配，进行种植体规划，判断种植体模拟植入的匹配度；
S4、若匹配度满足匹配度阈值，获取口内三维扫描数据，生成牙种植模拟清单，根据牙种植模拟清单生成模拟图像，将牙种植成功图像与模拟图像进行相似度对比，若满足相似度阈值，则判断为模拟成功，按照预设牙种植模拟清单进行牙种植；若不满足，反馈至管理员端口；若匹配度不满足匹配度阈值，生成预警，以红色叹号形式传输至管理员端口。
根据上述技术方案，所述风险预测模型包括：
获取历史数据下医生放弃牙种植的牙床扫描变化数据；
任一次牙床扫描变化数据包括：x1、x2、…、xn；
其中，x1、x2、…、xn分别代表每一次牙床扫描值与初始牙床扫描值相比，变化差值的最大值，n代表牙床扫描次数；
取α组历史数据中的牙床扫描变化数据，构建变化趋势模型：
将x1、x2、…、xn记为离散的点，构建x1、x2、…、xn与对应的牙床扫描变化数据拟合曲线的平方和：
Figure BDA0003949370250000021
其中，F代表平方和，yi代表牙床扫描变化数据拟合曲线中xi对应的输出值；m代表牙床扫描变化数据拟合曲线的项数；b0、b1、b2、…、bm代表牙床扫描变化数据拟合曲线的拟合多项式系数；
对F分别求对bi的偏导数，获取m个等式；其中，bi∈{b0、b1、b2、…、bm}；
m个等式相当于m个方程，b0、b1、b2、…、bm是m个未知量，因此这m个方程组成的方程组是可解的；
利用高斯消元的方式求解b0、b1、b2、…、bm；
分别记为：b00、b11、b22、…、bmm；
则牙床扫描变化数据拟合曲线y为：
Figure BDA0003949370250000031
分别计算α组历史数据中的每一组历史数据下的牙床扫描变化数据拟合曲线，记为集合A＝{y1、y2、…、yα}，其中y1、y2、…、yα分别代表α组历史数据中的每一组历史数据下的牙床扫描变化数据拟合曲线；
获取L次牙床扫描变化数据，L＜n；
生成L次牙床扫描变化数据下的牙床扫描变化数据拟合曲线，记为曲线B；
将曲线B与集合A中的任一曲线进行对比，计算曲线距离：
δ[B、y0]＝[max d(B(∈(t))，y0(θ(t)))]min
其中，δ[B、y0]代表[B、y0]两组曲线距离的最小值，记为风险指标值；∈(t)代表曲线B上的点的运动位置描述函数；θ(t)代表集合A中的任一曲线上的点的运动位置描述函数；B(∈(t))代表t时刻曲线B上的点的空间位置；y0(θ(t))代表t时刻集合A中的任一曲线上的点的空间位置；max d(B(∈(t))，y0(θ(t)))代表对于每一对可能的描述函数∈(t)和θ(t)均可找到两者之间的最大距离；
设置风险指标阈值，若存在δ[B、y0]小于风险指标阈值，则说明当前牙床扫描变化与历史数据下医生放弃牙种植的牙床扫描变化数据的相似概率高，则选择δ[B、y0]值最小的一组对应的牙床扫描变化数据拟合曲线作为当前的预测曲线输出至管理员端口。
所述判断种植体模拟植入的匹配度包括：
软件导入患者口内三维扫描数据，进行虚拟排牙；所述虚拟排牙是一种以修复为导向的设计，根据患者的口内情况进行合理的排牙；进而为后续的种植体规划提供有效参考
软件自动画出牙弓曲线，设计师调整网格平面以确保全景视图中能清晰地呈现出患者口内形态和所需的参照数据；如下颌牙神经或上颌窦。
获取拍摄的用户的CT数据，所述用户的CT数据拍摄时，需要通过相关配件使上下牙分开1-2mm，保持开口状态，清晰拍摄；
利用软件将用户的CT数据和口内三维扫描数据进行自动匹配，匹配适当后进行种植体规划；例如在软件设置下，整体呈现出绿色则表明匹配适当，否则，需要手动调整；
所述种植体规划包括：
获取软件中模拟牙种植后的图像，构建模型：
Figure BDA0003949370250000041
其中，sim(s1，s2)代表软件中模拟牙种植后的图像与数据库内存储的植入匹配图像的相似度；s1代表软件中模拟牙种植后的图像；s2代表数据库内存储的植入匹配图像；S1j、S2j分别代表软件中模拟牙种植后的图像与数据库内存储的植入匹配图像中的第j个特征；总特征数量由系统自行设置；
设置种植体模拟植入的匹配度阈值，在sim(s1，s2)超出种植体模拟植入的匹配度阈值时，判断为模拟植体植入完全匹配，若sim(s1，s2)低于种植体模拟植入的匹配度阈值，生成预警，以红色叹号形式传输至管理员端口；
若判断为模拟植体植入完全匹配，进行导板设计，并在软件审核后自动导出导板文件。
根据上述技术方案，所述牙种植模拟清单包括：
获取口内三维扫描数据；
将口内三维扫描数据导入牙科设计软件进行个性化基台设计，生成个性化基台切削文件，同时编辑口内模型；
将可切削基台柱放入五轴联动仪后导入个性化基台切削文件进行切削，切削成个性化基台；
将设计完成的口内模型数据排版后导入打印机，在口内模型数据上模拟安装个性化基台与牙冠；
获取牙种植成功图像与模拟图像进行相似度对比，若满足相似度阈值，则判断为模拟成功，按照预设牙种植模拟清单进行牙种植；若不满足，反馈至管理员端口。
一种基于物联网的牙种植体三维扫描建模系统，该系统包括：风险构建模块、三维扫描模块、指令分析模块、匹配模块、反馈预警模块；
所述风险构建模块用于获取历史数据下医生放弃牙种植的牙床扫描变化数据，构建风险预测模型；所述三维扫描模块用于构建三维扫描模型，利用口内扫描仪进行口内扫描，获取口内三维扫描数据，通过物联网的方式将口内三维扫描数据输入风险预测模型，生成风险指标值，设置风险指标阈值，在风险指标值不满足风险指标阈值时，输出预测结果至管理员端口；所述指令分析模块用于在风险指标值满足风险指标阈值时，输出牙种植指令，获取用户的CT数据，送入匹配模块；所述匹配模块用于获取用户的CT数据，软件对患者的口扫数据进行匹配，判断软件中模拟牙种植后的图像与数据库内存储的植入匹配图像的匹配程度，若匹配度满足匹配度阈值，获取口内三维扫描数据，生成牙种植模拟清单，根据牙种植模拟清单生成模拟图像，将牙种植成功图像与模拟图像进行相似度对比，若满足相似度阈值，则判断为模拟成功，按照预设牙种植模拟清单进行牙种植；若不满足，传输指令至反馈预警模块；若匹配度不满足匹配度阈值，传输指令至反馈预警模块；所述反馈预警模块用于分析不同的反馈结果，调用不同的预警方式，反馈至管理员端口；
所述风险构建模块的输出端与所述三维扫描模块的输入端相连接；所述三维扫描模块的输出端与所述指令分析模块的输入端相连接；所述指令分析模块的输出端与所述匹配模块的输入端相连接；所述匹配模块的输出端与所述反馈预警模块的输入端相连接。
根据上述技术方案，所述风险构建模块包括数据采集单元、风险预测单元；
所述数据采集单元用于获取历史数据下医生放弃牙种植的牙床扫描变化数据；所述风险预测单元用于根据历史数据构建风险预测模型；
所述数据采集单元的输出端与所述风险预测单元的输入端相连接；所述风险预测单元的输出端与所述三维扫描模块的输入端相连接。
根据上述技术方案，所述三维扫描模块包括三维扫描单元、种植判断单元；
所述三维扫描单元用于构建三维扫描模型，利用口内扫描仪进行口内扫描，获取口内三维扫描数据；所述种植判断单元用于通过物联网的方式将口内三维扫描数据输入风险预测模型，生成风险指标值，设置风险指标阈值，在风险指标值不满足风险指标阈值时，输出预测结果至管理员端口；
所述三维扫描单元的输出端与所述种植判断单元的输入端相连接；所述种植判断单元的输出端与所述指令分析模块的输入端相连接。
根据上述技术方案，所述指令分析模块包括指令输出单元、图像采集单元；
所述指令输出单元用于在风险指标值满足风险指标阈值时，输出牙种植指令；所述图像采集单元在牙种植指令发出后，获取用户的CT图像，送入匹配模块；
所述指令输出单元的输出端与所述图像采集单元的输入端相连接；所述图像采集单元的输出端与所述匹配模块的输入端相连接。
根据上述技术方案，所述匹配模块包括图像判断单元、牙种植模拟单元；
所述图像判断单元用于判断软件中模拟牙种植后的图像与数据库内存储的植入匹配图像的匹配程度，若匹配度满足匹配度阈值，获取口内三维扫描数据，生成牙种植模拟清单，若匹配度不满足匹配度阈值，传输指令至反馈预警模块；所述牙种植模拟单元用于根据牙种植模拟清单生成模拟图像，将牙种植成功图像与模拟图像进行相似度对比，若满足相似度阈值，则判断为模拟成功，按照预设牙种植模拟清单进行牙种植；若不满足，传输指令至反馈预警模块；
所述图像判断单元的输出端与所述牙种植模拟单元的输入端相连接；所述图像判断单元、牙种植模拟单元的输出端与所述反馈预警模块的输入端相连接。
根据上述技术方案，所述反馈预警模块包括反馈单元、预警单元；
所述反馈单元用于分析不同的反馈结果，将反馈的信息数据结果反馈至管理员端口；所述预警单元用于在三维扫描模块给出的预测结果不满足牙种植条件时，生成预警，以红色叹号形式传输至管理员端口。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
本发明利用风险构建模块获取历史数据下医生放弃牙种植的牙床扫描变化数据，构建风险预测模型；利用三维扫描模块构建三维扫描模型，利用口内扫描仪进行口内扫描，获取口内三维扫描数据，通过物联网的方式将口内三维扫描数据输入风险预测模型，生成风险指标值，设置风险指标阈值，在风险指标值不满足风险指标阈值时，输出预测结果至管理员端口；利用指令分析模块在风险指标值满足风险指标阈值时，输出牙种植指令，获取牙种植后的CT图像，送入匹配模块；利用匹配模块判断种植后的CT图像与数据库内存储的植入匹配图像的匹配程度，若匹配度满足匹配度阈值，获取口内三维扫描数据，生成牙种植模拟清单，根据牙种植模拟清单生成模拟图像，将牙种植成功图像与模拟图像进行相似度对比，若满足相似度阈值，则判断为模拟成功，按照预设牙种植模拟清单进行牙种植；若不满足，传输指令至反馈预警模块；若匹配度不满足匹配度阈值，传输指令至反馈预警模块；利用反馈预警模块分析不同的反馈结果，调用不同的预警方式，反馈至管理员端口。本发明能够根据历史数据下的牙床变化数据，生成拟合曲线，获取到实时数据(实时数据测量次数远小于完整的牙床变化的测量数据次数)与拟合曲线进行对比，在达到相同趋势的情况下即可判断当前患者的牙床变化在未来将不符合牙种植的标准，从而及时发布警示提醒管理员注意；同时本发明还设置有模拟过程和清单，进一步提升牙种植的成功率和效率。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明一种基于物联网的牙种植体三维扫描建模系统及方法的流程示意图；
图2是本发明一种基于物联网的牙种植体三维扫描建模系统及方法的实施例过程中生成全景曲线的软件页面截图；
图3是本发明一种基于物联网的牙种植体三维扫描建模系统及方法的实施例过程中扫描匹配的软件页面截图；
图4是本发明一种基于物联网的牙种植体三维扫描建模系统及方法的实施例过程中的对比规划的软件页面截图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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做出创造性劳动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。
请参阅图1-图4，在本实施例一中：
获取历史数据下医生放弃牙种植的牙床扫描变化数据；
任一次牙床扫描变化数据包括：x1、x2、…、xn；
其中，x1、x2、…、xn分别代表每一次牙床扫描值与初始牙床扫描值相比，变化差值的最大值，n代表牙床扫描次数；
取α组历史数据中的牙床扫描变化数据，构建变化趋势模型：
将x1、x2、…、xn记为离散的点，构建x1、x2、…、xn与对应的牙床扫描变化数据拟合曲线的平方和：
Figure BDA0003949370250000091
其中，F代表平方和，yi代表牙床扫描变化数据拟合曲线中xi对应的输出值；m代表牙床扫描变化数据拟合曲线的项数；b0、b1、b2、…、bm代表牙床扫描变化数据拟合曲线的拟合多项式系数；
对F分别求对bi的偏导数，获取m个等式；其中，bi∈{b0、b1、b2、…、bm}；
m个等式相当于m个方程，b0、b1、b2、…、bm是m个未知量，因此这m个方程组成的方程组是可解的；
利用高斯消元的方式求解b0、b1、b2、…、bm；
在上述技术方案中，利用不同的牙床扫描变化数据记为不同的离散点，可以得出牙床扫描变化数据的趋势变化，例如牙床出现红肿、变形等；基于这样的趋势变化拟合成曲线数据；
分别记为：b00、b11、b22、…、bmm；
则牙床扫描变化数据拟合曲线y为：
Figure BDA0003949370250000101
分别计算α组历史数据中的每一组历史数据下的牙床扫描变化数据拟合曲线，记为集合A＝{y1、y2、…、yα}，其中y1、y2、…、ya分别代表α组历史数据中的每一组历史数据下的牙床扫描变化数据拟合曲线；
获取L次牙床扫描变化数据，L＜n；
在上述技术方案中，我们可以通过小于原定次数的判断牙种植的合适程度；例如判断一次牙种植需要10次牙床扫描数据(当然10次只是示例)，但是在该系统下，我们可以仅采集3-5次牙床扫描数据，然后根据曲线拟合的相似度判断它的未来走向，可以提前告知客户当前时间段不适合进行牙种植，等他恢复一段后，在进行重新检测，以这样的方式能够大幅度减少客户的检查次数，提升效率，提高客户体验。
生成L次牙床扫描变化数据下的牙床扫描变化数据拟合曲线，记为曲线B；
将曲线B与集合A中的任一曲线进行对比，计算曲线距离：
δ[B、y0]＝[max d(B(∈(t))，y0(θ(t)))]min
其中，δ[B、y0]代表[B、y0]两组曲线距离的最小值，记为风险指标值；∈(t)代表曲线B上的点的运动位置描述函数；θ(t)代表集合A中的任一曲线上的点的运动位置描述函数；B(∈(t))代表t时刻曲线B上的点的空间位置；y0(θ(t))代表t时刻集合A中的任一曲线上的点的空间位置；max d(B(∈(t))，y0(θ(t)))代表对于每一对可能的描述函数∈(t)和θ(t)均可找到两者之间的最大距离；
设置风险指标阈值，若存在δ[B、y0]小于风险指标阈值，则说明当前牙床扫描变化与历史数据下医生放弃牙种植的牙床扫描变化数据的相似概率高，则选择δ[B、y0]值最小的一组对应的牙床扫描变化数据拟合曲线作为当前的预测曲线输出至管理员端口。
所述判断种植体模拟植入的匹配度包括：
软件导入患者口内三维扫描数据，进行虚拟排牙；所述虚拟排牙是一种以修复为导向的设计，根据患者的口内情况进行合理的排牙；
软件自动画出牙弓曲线，设计师调整网格平面以确保全景视图中能清晰地呈现出患者口内形态和所需的参照数据；如下颌牙神经或上颌窦。
获取拍摄的用户的CT数据，所述用户的CT数据拍摄时，需要通过相关配件使上下牙分开1-2mm，保持开口状态，清晰拍摄；
利用软件将用户的CT数据和口内三维扫描数据进行自动匹配，匹配适当后进行种植体规划；例如在软件设置下，整体呈现出绿色则表明匹配适当，否则，需要手动调整；
所述种植体规划包括：
获取软件中模拟牙种植后的图像，构建模型：
Figure BDA0003949370250000111
其中，sim(s1，s2)代表软件中模拟牙种植后的图像与数据库内存储的植入匹配图像的相似度；s1代表软件中模拟牙种植后的图像；s2代表数据库内存储的植入匹配图像；S1j、S2j分别代表软件中模拟牙种植后的图像与数据库内存储的植入匹配图像中的第j个特征；总特征数量由系统自行设置；
设置种植体模拟植入的匹配度阈值，在sim(s1，s2)超出种植体模拟植入的匹配度阈值时，判断为模拟植体植入完全匹配，若sim(s1，s2)低于种植体模拟植入的匹配度阈值，生成预警，以红色叹号形式传输至管理员端口；
若判断为模拟植体植入完全匹配，进行导板设计，并在软件审核后自动导出导板文件。
获取口内三维扫描数据，直接对患者进行口扫，可将扫描头放入患者口内直接获取牙体和相关软组织的三维数据，需要将扫描数据导出为stl格式；也可以通过在患者口内取模，翻制石膏模型，而后用口扫设备对石膏模型进行扫描，获取stl格式的扫描数据；
将口内三维扫描数据导入牙科设计软件进行个性化基台设计，生成个性化基台切削文件，同时编辑口内模型；
将可切削基台柱放入五轴联动仪后导入个性化基台切削文件进行切削，切削成个性化基台；
将设计完成的口内模型数据排版后导入打印机，在口内模型数据上模拟安装个性化基台与牙冠；
获取牙种植成功图像与模拟图像进行相似度对比，若满足相似度阈值，则判断为模拟成功，按照预设牙种植模拟清单进行牙种植；若不满足，反馈至管理员端口。
在本实施例二中，提供一种基于物联网的牙种植体三维扫描建模系统。
该系统包括：风险构建模块、三维扫描模块、指令分析模块、匹配模块、反馈预警模块；
所述风险构建模块用于获取历史数据下医生放弃牙种植的牙床扫描变化数据，构建风险预测模型；所述三维扫描模块用于构建三维扫描模型，利用口内扫描仪进行口内扫描，获取口内三维扫描数据，通过物联网的方式将口内三维扫描数据输入风险预测模型，生成风险指标值，设置风险指标阈值，在风险指标值不满足风险指标阈值时，输出预测结果至管理员端口；所述指令分析模块用于在风险指标值满足风险指标阈值时，输出牙种植指令，获取用户的CT数据，送入匹配模块；所述匹配模块用于获取用户的CT数据，软件对患者的口扫数据进行匹配，判断软件中模拟牙种植后的图像与数据库内存储的植入匹配图像的匹配程度，若匹配度满足匹配度阈值，获取口内三维扫描数据，生成牙种植模拟清单，根据牙种植模拟清单生成模拟图像，将牙种植成功图像与模拟图像进行相似度对比，若满足相似度阈值，则判断为模拟成功，按照预设牙种植模拟清单进行牙种植；若不满足，传输指令至反馈预警模块；若匹配度不满足匹配度阈值，传输指令至反馈预警模块；所述反馈预警模块用于分析不同的反馈结果，调用不同的预警方式，反馈至管理员端口；
所述风险构建模块的输出端与所述三维扫描模块的输入端相连接；所述三维扫描模块的输出端与所述指令分析模块的输入端相连接；所述指令分析模块的输出端与所述匹配模块的输入端相连接；所述匹配模块的输出端与所述反馈预警模块的输入端相连接。
所述风险构建模块包括数据采集单元、风险预测单元；
所述数据采集单元用于获取历史数据下医生放弃牙种植的牙床扫描变化数据；所述风险预测单元用于根据历史数据构建风险预测模型；
所述数据采集单元的输出端与所述风险预测单元的输入端相连接；所述风险预测单元的输出端与所述三维扫描模块的输入端相连接。
所述三维扫描模块包括三维扫描单元、种植判断单元；
所述三维扫描单元用于构建三维扫描模型，利用口内扫描仪进行口内扫描，获取口内三维扫描数据；所述种植判断单元用于通过物联网的方式将口内三维扫描数据输入风险预测模型，生成风险指标值，设置风险指标阈值，在风险指标值不满足风险指标阈值时，输出预测结果至管理员端口；
所述三维扫描单元的输出端与所述种植判断单元的输入端相连接；所述种植判断单元的输出端与所述指令分析模块的输入端相连接。
所述指令分析模块包括指令输出单元、图像采集单元；
所述指令输出单元用于在风险指标值满足风险指标阈值时，输出牙种植指令；所述图像采集单元在牙种植指令发出后，获取用户的CT数据，送入匹配模块；
所述指令输出单元的输出端与所述图像采集单元的输入端相连接；所述图像采集单元的输出端与所述匹配模块的输入端相连接。
所述匹配模块包括图像判断单元、牙种植模拟单元；
所述图像判断单元用于判断软件中模拟牙种植后的图像与数据库内存储的植入匹配图像的匹配程度，若匹配度满足匹配度阈值，获取口内三维扫描数据，生成牙种植模拟清单，若匹配度不满足匹配度阈值，传输指令至反馈预警模块；所述牙种植模拟单元用于根据牙种植模拟清单生成模拟图像，将牙种植成功图像与模拟图像进行相似度对比，若满足相似度阈值，则判断为模拟成功，按照预设牙种植模拟清单进行牙种植；若不满足，传输指令至反馈预警模块；
所述图像判断单元的输出端与所述牙种植模拟单元的输入端相连接；所述图像判断单元、牙种植模拟单元的输出端与所述反馈预警模块的输入端相连接。
所述反馈预警模块包括反馈单元、预警单元；
所述反馈单元用于分析不同的反馈结果，将反馈的信息数据结果反馈至管理员端口；所述预警单元用于在三维扫描模块给出的预测结果不满足牙种植条件时，生成预警，以红色叹号形式传输至管理员端口。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于物联网的牙种植体三维扫描建模方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
S1、获取历史数据下医生放弃牙种植的牙床扫描变化数据，构建风险预测模型；
S2、构建三维扫描模型，利用口内扫描仪进行口内扫描，获取口内三维扫描数据，通过物联网的方式将口内三维扫描数据输入风险预测模型，生成风险指标值，设置风险指标阈值，在风险指标值不满足风险指标阈值时，输出预测结果至管理员端口；
S3、若风险指标值满足风险指标阈值时，输出牙种植指令，获取用户的CT数据，软件对患者的口扫数据进行匹配，进行种植体规划，判断种植体模拟植入的匹配度；
S4、若匹配度满足匹配度阈值，获取口内三维扫描数据，生成牙种植模拟清单，根据牙种植模拟清单生成模拟图像，将牙种植成功图像与模拟图像进行相似度对比，若满足相似度阈值，则判断为模拟成功，按照预设牙种植模拟清单进行牙种植；若不满足，反馈至管理员端口；若匹配度不满足匹配度阈值，生成预警，以红色叹号形式传输至管理员端口。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的牙种植体三维扫描建模方法，其特征在于：所述风险预测模型包括：
获取历史数据下医生放弃牙种植的牙床扫描变化数据；
任一次牙床扫描变化数据包括：x1、x2、…、xn；
其中，x1、x2、…、xn分别代表每一次牙床扫描值与初始牙床扫描值相比，变化差值的最大值，n代表牙床扫描次数；
取α组历史数据中的牙床扫描变化数据，构建变化趋势模型：
将x1、x2、…、xn记为离散的点，构建x1、x2、…、xn与对应的牙床扫描变化数据拟合曲线的平方和：
Figure FDA0003949370240000021
其中，F代表平方和，yi代表牙床扫描变化数据拟合曲线中xi对应的输出值；m代表牙床扫描变化数据拟合曲线的项数；b0、b1、b2、…、bm代表牙床扫描变化数据拟合曲线的拟合多项式系数；
对F分别求对bi的偏导数，获取m个等式；其中，bi∈{b0、b1、b2、…、bm}；
利用高斯消元的方式求解b0、b1、b2、…、bm；
分别记为：b00、b11、b22、…、bmm；
则牙床扫描变化数据拟合曲线y为：
Figure FDA0003949370240000022
分别计算α组历史数据中的每一组历史数据下的牙床扫描变化数据拟合曲线，记为集合A＝{y1、y2、…、yα}，其中y1、y2、…、yα分别代表α组历史数据中的每一组历史数据下的牙床扫描变化数据拟合曲线；
获取L次牙床扫描变化数据，L＜n；
生成L次牙床扫描变化数据下的牙床扫描变化数据拟合曲线，记为曲线B；
将曲线B与集合A中的任一曲线进行对比，计算曲线距离：
δ[B、y0]＝[max d(B(∈(t))，y0(θ(t)))]min
其中，δ[B、y0]代表[B、y0]两组曲线距离的最小值，记为风险指标值；∈(t)代表曲线B上的点的运动位置描述函数；θ(t)代表集合A中的任一曲线上的点的运动位置描述函数；B(∈(t))代表t时刻曲线B上的点的空间位置；y0(θ(t))代表t时刻集合A中的任一曲线上的点的空间位置；
max d(B(∈(t))，y0(θ(t)))代表对于每一对可能的描述函数∈(t)和θ(t)均可找到两者之间的最大距离；
设置风险指标阈值，若存在δ[B、y0]小于风险指标阈值，则说明当前牙床扫描变化与历史数据下医生放弃牙种植的牙床扫描变化数据的相似概率高，则选择δ[B、y0]值最小的一组对应的牙床扫描变化数据拟合曲线作为当前的预测曲线输出至管理员端口。
3.根据权利要求2所述的一种基于物联网的牙种植体三维扫描建模方法，其特征在于：所述判断种植体模拟植入的匹配度包括：
软件导入患者口内三维扫描数据，进行虚拟排牙；所述虚拟排牙是一种以修复为导向的设计，根据患者的口内情况进行合理的排牙；
软件自动画出牙弓曲线，设计师调整网格平面以确保全景视图中能清晰地呈现出患者口内形态和所需的参照数据；
获取拍摄的用户的CT数据，所述用户的CT数据拍摄时，需要通过相关配件使上下牙分开1-2mm，保持开口状态；
利用软件将用户的CT数据和口内三维扫描数据进行自动匹配，匹配适当后进行种植体规划；
所述种植体规划包括：
获取软件中模拟牙种植后的图像，构建模型：
Figure FDA0003949370240000041
其中，sim(s1，s2)代表软件中模拟牙种植后的图像与数据库内存储的植入匹配图像的相似度；s1代表软件中模拟牙种植后的图像；s2代表数据库内存储的植入匹配图像；S1j、S2j分别代表软件中模拟牙种植后的图像与数据库内存储的植入匹配图像中的第j个特征；总特征数量由系统自行设置；
设置种植体模拟植入的匹配度阈值，在sim(s1，s2)超出种植体模拟植入的匹配度阈值时，判断为模拟植体植入完全匹配，若sim(s1，s2)低于种植体模拟植入的匹配度阈值，生成预警，以红色叹号形式传输至管理员端口；
若判断为模拟植体植入完全匹配，进行导板设计，并在软件审核后自动导出导板文件。
4.根据权利要求3所述的一种基于物联网的牙种植体三维扫描建模方法，其特征在于：所述牙种植模拟清单包括：
获取口内三维扫描数据；
将口内三维扫描数据导入牙科设计软件进行个性化基台设计，生成个性化基台切削文件，同时编辑口内模型；
将可切削基台柱放入五轴联动仪后导入个性化基台切削文件进行切削，切削成个性化基台；
将设计完成的口内模型数据排版后导入打印机，在口内模型数据上模拟安装个性化基台与牙冠；
获取牙种植成功图像与模拟图像进行相似度对比，若满足相似度阈值，则判断为模拟成功，按照预设牙种植模拟清单进行牙种植；若不满足，反馈至管理员端口。
5.一种基于物联网的牙种植体三维扫描建模系统，其特征在于：该系统包括：风险构建模块、三维扫描模块、指令分析模块、匹配模块、反馈预警模块；
所述风险构建模块用于获取历史数据下医生放弃牙种植的牙床扫描变化数据，构建风险预测模型；所述三维扫描模块用于构建三维扫描模型，利用口内扫描仪进行口内扫描，获取口内三维扫描数据，通过物联网的方式将口内三维扫描数据输入风险预测模型，生成风险指标值，设置风险指标阈值，在风险指标值不满足风险指标阈值时，输出预测结果至管理员端口；所述指令分析模块用于在风险指标值满足风险指标阈值时，输出牙种植指令，获取用户的CT数据，送入匹配模块；所述匹配模块用于获取用户的CT数据，软件对患者的口扫数据进行匹配，判断软件中模拟牙种植后的图像与数据库内存储的植入匹配图像的匹配程度，若匹配度满足匹配度阈值，获取口内三维扫描数据，生成牙种植模拟清单，根据牙种植模拟清单生成模拟图像，将牙种植成功图像与模拟图像进行相似度对比，若满足相似度阈值，则判断为模拟成功，按照预设牙种植模拟清单进行牙种植；若不满足，传输指令至反馈预警模块；若匹配度不满足匹配度阈值，传输指令至反馈预警模块；所述反馈预警模块用于分析不同的反馈结果，调用不同的预警方式，反馈至管理员端口；
所述风险构建模块的输出端与所述三维扫描模块的输入端相连接；所述三维扫描模块的输出端与所述指令分析模块的输入端相连接；所述指令分析模块的输出端与所述匹配模块的输入端相连接；所述匹配模块的输出端与所述反馈预警模块的输入端相连接。
6.根据权利要求5所述的一种基于物联网的牙种植体三维扫描建模系统，其特征在于：所述风险构建模块包括数据采集单元、风险预测单元；
所述数据采集单元用于获取历史数据下医生放弃牙种植的牙床扫描变化数据；所述风险预测单元用于根据历史数据构建风险预测模型；
所述数据采集单元的输出端与所述风险预测单元的输入端相连接；所述风险预测单元的输出端与所述三维扫描模块的输入端相连接。
7.根据权利要求5所述的一种基于物联网的牙种植体三维扫描建模系统，其特征在于：所述三维扫描模块包括三维扫描单元、种植判断单元；
所述三维扫描单元用于构建三维扫描模型，利用口内扫描仪进行口内扫描，获取口内三维扫描数据；所述种植判断单元用于通过物联网的方式将口内三维扫描数据输入风险预测模型，生成风险指标值，设置风险指标阈值，在风险指标值不满足风险指标阈值时，输出预测结果至管理员端口；
所述三维扫描单元的输出端与所述种植判断单元的输入端相连接；所述种植判断单元的输出端与所述指令分析模块的输入端相连接。
8.根据权利要求5所述的一种基于物联网的牙种植体三维扫描建模系统，其特征在于：所述指令分析模块包括指令输出单元、图像采集单元；
所述指令输出单元用于在风险指标值满足风险指标阈值时，输出牙种植指令；所述图像采集单元在牙种植指令发出后，获取用户的CT数据，送入匹配模块；
所述指令输出单元的输出端与所述图像采集单元的输入端相连接；所述图像采集单元的输出端与所述匹配模块的输入端相连接。
9.根据权利要求5所述的一种基于物联网的牙种植体三维扫描建模系统，其特征在于：所述匹配模块包括图像判断单元、牙种植模拟单元；
所述图像判断单元用于判断软件中模拟牙种植后的图像与数据库内存储的植入匹配图像的匹配程度，若匹配度满足匹配度阈值，获取口内三维扫描数据，生成牙种植模拟清单，若匹配度不满足匹配度阈值，传输指令至反馈预警模块；所述牙种植模拟单元用于根据牙种植模拟清单生成模拟图像，将牙种植成功图像与模拟图像进行相似度对比，若满足相似度阈值，则判断为模拟成功，按照预设牙种植模拟清单进行牙种植；若不满足，传输指令至反馈预警模块；
所述图像判断单元的输出端与所述牙种植模拟单元的输入端相连接；所述图像判断单元、牙种植模拟单元的输出端与所述反馈预警模块的输入端相连接。
10.根据权利要求5所述的一种基于物联网的牙种植体三维扫描建模系统，其特征在于：所述反馈预警模块包括反馈单元、预警单元；
所述反馈单元用于分析不同的反馈结果，将反馈的信息数据结果反馈至管理员端口；所述预警单元用于在三维扫描模块给出的预测结果不满足牙种植条件时，生成预警，以红色叹号形式传输至管理员端口。
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