CN118453156A - 一种确定牙轴方向的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本说明书公开了一种确定牙轴方向的方法及装置，通过针对患者的每颗牙齿，获取该牙齿的牙齿模型，并根据该牙齿模型确定初始牙轴方向，以及根据该牙齿模型确定该牙齿的各牙齿结构的结构中心，以根据各牙齿结构的结构中心，对该初始牙轴方向进行调整，拟合得到该牙齿的牙轴方向。从上述方法中可以看出，本方法基于各牙齿结构的结构中心拟合得到该牙齿的牙轴方向，相较于仅基于牙冠部分确定出的牙轴方向更加准确，进而保证了基于患者牙齿的牙轴方向确定出正畸方案的效果。

Description

一种确定牙轴方向的方法及装置

技术领域

本说明书涉及口腔领域，尤其涉及一种确定牙轴方向的方法及装置。

背景技术

随着技术的发展,口腔健康得到了人们的广泛关注，并且人们对美学的要求也越来越高。相应的，正畸治疗作为口腔美学治疗的一种方式，越来越受到人们的青睐。

一种常用的正畸治疗方法，是预先针对患者的每颗牙齿，确定出该牙齿对应的牙齿长轴方向，即，牙轴方向。再基于患者各牙齿的牙轴方向，以相邻两颗牙齿的牙轴方向保持平行为优化目标，确定正畸方案。最后再基于确定出的正畸方案，对患者的牙齿进行正畸治疗。

可见，确定出的各牙齿的牙轴方向的准确性，对患者正畸治疗的效果有较大影响。基于此，本说明书提供一种确定牙轴方向的方法。

发明内容

本说明书提供一种确定牙轴方向的方法及装置，以部分的解决现有技术存在的上述问题。

本说明书采用下述技术方案：

本说明书提供了一种关节确定牙轴方向的方法，包括：

获取患者的各牙齿分别对应的牙齿模型；

针对每颗牙齿，根据该牙齿的牙齿模型，确定该牙齿对应的初始牙轴方向；

根据所述牙齿模型，确定该牙齿的各牙齿结构的结构中心；

在所述初始牙轴方向上进行采样，确定各采样点，以及根据所述各牙齿结构的结构中心和所述各采样点，拟合得到穿过各结构中心和所述各采样点的直线，并将所述直线的方向作为该牙齿的牙轴方向。

可选的，根据所述牙齿模型，确定该牙齿的各牙齿结构的结构中心，具体包括：

根据所述牙齿模型，确定该牙齿的牙冠结构、该牙齿的牙龈线结构以及该牙齿的牙根结构；

确定所述牙冠结构的中心，作为牙冠中心，以及确定所述牙龈线结构的中心，作为牙龈线中心；

根据所述牙根结构，确定该牙齿的根尖中心和阻抗中心；

将所述牙冠中心、所述牙龈线中心、所述根尖中心和所述阻抗中心中的至少两个，作为该牙齿的各牙齿结构的结构中心。

可选的，根据所述牙根结构，确定该牙齿的根尖中心和阻抗中心，具体包括：

按照初始牙轴方向的垂直方向，将所述牙齿模型的牙根结构进行切分，得到第一牙根结构和第二牙根结构，其中，所述第一牙根结构与所述牙冠结构的距离小于所述第二牙根结构与所述牙冠结构的距离；

确定所述第一牙根结构的中心，作为阻抗中心，并确定所述第二牙根结构的中心，作为根尖中心。

可选的，所述牙齿模型和所述初始牙轴方向处于同一坐标系；

在所述初始牙轴方向上进行采样，确定各采样点，具体包括：

确定所述牙齿模型的牙冠结构，并确定所述牙冠结构和所述初始牙轴方向的重合部分，以及对所述重合部分进行采样，确定各采样点。

可选的，拟合得到穿过各结构中心和所述各采样点的直线，具体包括：

针对每个结构中心，根据该结构中心和拟合得到的直线的距离，确定该结构中心对应的损失，以及针对每个采样点，根据该采样点和拟合得到的直线的距离，确定该采样点对应的损失，所述损失和所述距离正相关；

根据各结构中心分别对应的损失，以及所述各采样点分别对应的损失，确定总损失，以所述总损失最小为优化目标，调整拟合得到的所述直线。

可选的，所述患者口腔不同位置的牙齿的各结构中心和各采样点的权重不完全相同；

根据各结构中心分别对应的损失，以及所述各采样点分别对应的损失，确定总损失，具体包括：

确定该牙齿对应的牙齿位置，并根据所述牙齿位置，确定该牙齿的各结构中心分别对应的权重，以及所述各采样点分别对应的权重；

根据各结构中心分别对应的损失和所述各结构中心分别对应的权重，以及所述各采样点分别对应的损失和所述各采样点分别对应的权重，确定总损失。

可选的，根据该牙齿的牙齿模型，确定该牙齿对应的初始牙轴方向，具体包括：

确定所述患者完整牙列的牙冠模型，并根据所述患者完整牙列的牙冠模型，确定所述患者的颌平面；

根据该牙齿的牙齿模型，确定该牙齿的朝向；

根据所述颌平面和该牙齿的朝向，确定该牙齿对应的初始牙轴方向。

本说明书提供一种确定牙轴方向的装置，包括：

获取模块，用于获取患者的各牙齿分别对应的牙齿模型；

第一确定模块，用于针对每颗牙齿，根据该牙齿的牙齿模型，确定该牙齿对应的初始牙轴方向；

第二确定模块，用于根据所述牙齿模型，确定该牙齿的各牙齿结构的结构中心；

拟合模块，用于在所述初始牙轴方向上进行采样，确定各采样点，以及根据所述各牙齿结构的结构中心和所述各采样点，拟合得到穿过各结构中心和所述各采样点的直线，并将所述直线的方向作为该牙齿的牙轴方向。

本说明书提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述关节确定牙轴方向的方法。

本说明书提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述关节确定牙轴方向的方法。

本说明书采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

在本说明书提供的关节确定牙轴方向的方法中，通过针对患者的每颗牙齿，获取该牙齿的牙齿模型，并根据该牙齿模型确定初始牙轴方向，以及根据该牙齿模型确定该牙齿的各牙齿结构的结构中心，以根据各牙齿结构的结构中心，对该初始牙轴方向进行调整，拟合得到该牙齿的牙轴方向。

本方法基于各牙齿结构的结构中心拟合得到该牙齿的牙轴方向，相较于仅基于牙冠部分确定出的牙轴方向更加准确，进而保证了基于患者牙齿的牙轴方向确定出正畸方案的效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本说明书的进一步理解，构成本说明书的一部分，本说明书的示意性实施例及其说明用于解释本说明书，并不构成对本说明书的不当限定。在附图中：

图1为本说明书中提供的确定牙轴方向的方法的流程示意图；

图2为本说明书提供的牙齿模型的填充结果的结构示意图；

图3为本说明书提供的确定阻抗中心和根尖中心的场景示意图；

图4为本说明书提供的确定牙轴方向的场景示意图；

图5为本说明书提供的确定牙轴方向的装置的结构示意图；

图6为本说明书提供的对应于图1的电子设备示意图。

具体实施方式

为使本说明书的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本说明书具体实施例及相应的附图对本说明书技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，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，都属于本说明书保护的范围。

以下结合附图，详细说明本说明书各实施例提供的技术方案。

图1为本说明书中提供的确定牙轴方向的方法的流程示意图，具体包括以下步骤：

S100：获取患者的各牙齿分别对应的牙齿模型。

一般的，在口腔领域，可基于患者口腔中各牙齿分别对应的牙轴方向来对患者进行正畸治疗。而在确定患者各牙齿分别对应的牙轴方向时，存在针对每个牙齿，直接将该牙齿对应的牙冠模型的中心垂直方向直接作为该牙齿对应的牙轴方向的情况出现。但通常患者口腔中的牙齿或多或少存在磨损的情况，且不同患者的不同牙齿的磨损情况不同。因此，仅基于患者牙冠部分确定出的牙轴方向与牙齿对应的实际牙轴方向之间存在误差，也就是说，仅基于患者的牙齿的牙冠部分确定出的牙轴方向的准确率较低。

区别于上述仅基于患者牙冠模型来确定牙轴方向，在牙齿磨损的情况下确定出的牙轴方向的准确率较低，进而导致正畸治疗效果较差的方法。本说明书提供一种确定牙轴方向的方法，可针对每颗牙齿，确定该牙齿对应的牙齿模型。再根据确定出的牙齿模型，确定该牙齿对应的初始牙轴方向以及该牙齿的各牙齿结构分别对应的结构中心，进而基于确定出的各结构中心对该初始牙轴方向进行调整，拟合得到该牙齿对应的牙轴方向。避免仅基于牙冠确定牙轴方向时由于牙冠磨损且牙齿形状不规则导致确定出的牙轴方向不准确的情况出现、

本说明书中的该确定牙轴方向的方法，可应用于对患者进行正畸治疗前，或者对患者进行正畸治疗过程中确定正畸方案前，基于确定出的牙轴方向，得到适合于患者的正畸方案，进而基于确定出的正畸方案进行治疗。当然，该确定牙轴方向的方法还可用于口腔领域的其他方案，具体该确定牙轴方向的方法的执行时间，以及确定出的牙轴方向的具体用途可根据需要进行设置，本说明书对此不做限制。

本说明书中的该确定牙轴方向的方法，具体可由服务器等具有计算能力的电子设备执行，本说明书中以服务器执行该确定牙轴方向的方法为例进行说明。

具体的，该服务器可通过X射线摄影系统获取患者各牙齿分别对应的牙齿模型。其中，针对每颗牙齿，该牙齿对应的牙齿模型可为采用X射线二维图像传感器获取的该牙齿的多张图像进行拼接，得到的该牙齿对应的三维模型。也可为通过电子计算机断层扫描(Computed Tomography，CT)，确定出的该牙齿对应的三维模型。

需要说明的是，在本说明书中，由于正畸方案通常需要获取患者口腔内多个牙齿分别对应的牙轴方向，再基于获取到的多个牙齿分别对应的牙轴方向进行正畸。因此，将各牙轴方向确定在一个坐标系下就显得格外重要。于是，在获取该患者各牙齿分别对应的牙齿模型时，该服务器即可获取口腔坐标系下各牙齿分别对应的牙齿模型。其中，该口腔坐标系用于表征各牙齿分别对应的牙齿模型处于同一坐标系下，该口腔坐标系可为大地坐标系，也可为门牙位置作为坐标原点所构建的坐标系，具体该口腔坐标系的类型以及如何确定可根据需要进行设置，本说明书对此不做限制。

S102：针对每颗牙齿，根据该牙齿的牙齿模型，确定该牙齿对应的初始牙轴方向。

在本说明书提供的一个或多个实施例中，如前所述的，需针对每颗牙齿，先确定该牙齿对应的初始牙轴方向，则后续可对该初始牙轴方向进行调整，确定出准确的牙轴方向，来作为该牙齿对应的牙轴方向。基于此，该服务器可针对每颗牙齿，确定该牙齿对应的初始牙轴方向。

具体的，该服务器中可预先存储有预测模型。则该服务器可针对每颗牙齿，将该牙齿对应的牙齿模型作为输入，输入该预先训练完成的预测模型中，得到该预测模型输出的初始牙轴方向。其中，该初始牙轴方向所在的坐标系为上述步骤S100中所述的口腔坐标系。也就是说，针对患者的每颗牙齿，该牙齿的牙齿模型和该牙齿对应的初始牙轴方向处于相同坐标系中。且患者的各牙齿分别对应的牙齿模型和初始牙轴方向也处于相同坐标系中。

进一步的，上述预测模型可通过下述方式训练得到：

具体的，服务器可获取若干带标注的牙齿模型，作为训练样本。其中，该牙齿模型为三维模型，该牙齿模型的标注为牙齿对应的牙轴方向。该牙轴方向即为牙齿长轴方向。

然后，该服务器可将各训练样本作为输入，输入待训练的预测模型中，得到该预测模型输出的该训练样本对应的预测结果。

最后，该服务器可根据各训练样本分别对应的预测结果及其标注，确定该预测模型对应的损失，再以该损失最小为优化目标，对该预测模型的模型参数进行调整。则训练完成的该预测模型，可用于确定输入该预测模型的牙齿模型的牙轴方向。其中，该预测模型可为神经网络模型、深度学习模型等。且训练该预测模型的服务器与执行该确定牙轴方向的方法的服务器可为相同服务器，也可为不同服务器。

当然，除有监督训练外，该服务器还可采用自监督训练，半监督训练等多种方式来对该预测模型进行训练。由于目前基于自监督训练方式和半监督训练方式来训练神经网络模型已经是较为成熟的技术了，本说明书对此不再赘述。

更进一步的，针对每颗牙齿，由于该牙齿的形状不为规则形状，因此，仅基于该牙齿的牙齿模型确定出的该牙齿的朝向可仅为三个方向，无法基于确定出的三个方向表征该牙齿。但若以颌平面为参照物，将该牙齿的朝向和颌平面的法向结合，则可得出一个结论：确定出的三个方向中，与患者颌平面的方向之间所成夹角最小的角度，通常为该牙齿对应的牙轴方向。因此，该服务器还可基于牙齿的朝向来确定牙齿的初始牙轴方向。

具体的，该服务器可确定患者完整牙列的牙冠模型。其中，该完整牙列的牙冠模型为包含患者上颌所有牙齿的牙冠以及下颌所有牙齿的牙冠，且各牙齿按照顺序进行排列的牙冠模型。

其次，在确定出患者完整牙列的牙冠模型后，该服务器可基于该牙冠模型，确定出患者的颌平面。其中，该服务器在确定患者的颌平面时，可采用机器学习的方法，也可采用基于患者的上下牙列之间的咬合关系和患者完整牙列的牙冠模型中各牙齿的位置，来确定该患者的颌平面的方法。具体如何基于患者完整牙列的牙冠模型确定患者的颌平面可根据需要进行设置，本说明书对此不做限制。

然后，该服务器可针对每颗牙齿，确定该牙齿对应的朝向。其中，该朝向为该口腔坐标系下的三个方向。

最后，针对每个方向，该服务器可确定该方向和患者的颌平面的法向之间的角度差，并选择角度差最小的方向，作为患者的初始牙轴方向。

另外，由于各牙齿的形状不规则，因此，直接基于各牙齿分别对应的三维模型，确定各牙齿分别对应的朝向的难度较大。而针对每个牙齿来说，若将该牙齿的形状拟合为规则形状，则确定该牙齿的朝向的难度可大幅度下降。

因此，该服务器可针对每颗牙齿，确定该牙齿的牙齿模型的凹陷部分，并对该凹陷部分进行填充。

于是，在填充结束后，该服务器可将该填充结果拟合为规则形状，并基于规则形状来确定该牙齿的朝向。其中，该规则形状可为椭球、长方体、圆柱体、正方体等等等。以该规则形状为椭球为例，则该服务器可将田中结果拟合为椭球，在确定该椭球的朝向，来作为该牙齿的朝向。具体该规则形状对应的类型可根据需要进行设置，本说明书对此不做限制。如图2所示。

图2为本说明书提供的牙齿模型的填充结果的结构示意图。其中，实线部位为该牙齿的牙齿模型，该牙齿模型包含牙冠结构、牙根结构和牙龈线结构，图中位于该牙冠结构和该牙根结构中间的分界线，即为牙龈线结构。虚线表征该牙齿模型的填充结果，可见，该填充结果中，牙齿模型对应的凹陷部分已被填充，则基于填充结果，可将其拟合为规则形状。

S104：根据所述牙齿模型，确定该牙齿的各牙齿结构的结构中心。

在本说明书提供的一个或多个实施例中，如前所述的，在确定出初始牙轴方向后，需基于该牙齿的各牙齿结构的结构中心，对该初始牙轴方向进行调整，才可得到该牙齿对应的牙轴方向。基于此，该服务器可确定该牙齿的各牙齿结构的结构中心。

具体的，该牙齿的牙齿结构可包括该牙齿模型的牙冠结构、该牙齿模型的牙龈线结构以及该牙齿模型的牙根结构。

于是，该服务器可根据该牙齿模型，确定该牙齿的牙冠结构、牙龈线结构和牙根结构。

其次，该服务器可确定该牙冠结构的结构中心，作为牙冠中心，并确定该牙龈线结构的结构中心，作为牙龈线中心。

然后，该服务器可根据该牙根结构，确定该牙齿的根尖中心和阻抗

最后，该服务器可将该牙冠中心、该牙龈线中心、该根尖中心和该阻抗中心中的至少两个，作为该牙齿对应的各牙齿结构的结构中心。

进一步的，在确定牙冠结构的结构中心时，该服务器可直接对牙冠结构按照预设步长进行采样，确定各第一参考点。则该服务器可基于各第一参考点在口腔坐标系下的坐标，确定牙冠结构的结构中心。其中，该牙冠结构的结构中心的坐标，可为各第一参考点的坐标之和的均值。

当然，该服务器也可将该牙冠结构进行拟合，拟合为规则形状，再基于规则形状的中心，来确定该牙冠结构的结构中心。

同理，该服务器也可采用预设步长采样确定参考点的方向，以及将对应结构拟合为规则形状的方向来确定该牙龈线结构的结构中心，以及该牙根结构的结构中心。其中，针对每个牙齿，该牙齿的牙齿结构至少包含三部分：牙冠结构、牙龈线结构和牙根结构。其中，牙冠结构和牙根结构中间通过牙龈线结构连接。

另外，牙齿移动的两种最基本的方式为平移和转动。而在正畸过程中，通常较为倾向于让牙齿移动而不是转动，因此，在确定牙轴方向时，还可基于牙齿对应的阻抗中心来确定该牙齿对应的牙轴方向。以此来避免阻抗中心偏离牙轴方向导致牙齿出现转动的情况。而阻抗中心一般位于牙根结构中。基于此，该服务器可确定阻抗中心和根尖中心为该牙根结构对应的两个结构中心。

具体的，该服务器可按照初始牙轴方向的垂直方向，将该牙齿模型的牙根结构进行切分，得到第一牙根结构和第二牙根结构。其中，该第一牙根结构和牙冠结构的距离小于该第二牙根结构和该牙齿的牙冠结构的距离。也就是说，按照从牙冠指向牙根的方向，牙齿结构从上向下依次为牙冠结构、牙龈线结构、第一牙根结构和第二牙根结构，结构中心从上向下依次为牙冠中心、牙龈线中心、阻抗中心和根尖中心。

则该服务器可按照上述根据预设步长采样确定参考点，以及将牙齿结构拟合为规则形状来确定规则形状中心的方法，来分别对应该第一牙根结构和该第二牙根结构的结构中心。

最后，该服务器可将该第一牙根结构的结构中心作为阻抗中心，将该第二牙根结构的结构中心作为根尖中心。如图3所示。

图3为本说明书提供的确定阻抗中心和根尖中心的场景示意图。具体的，该服务器可按照初始牙轴方向的垂直方向，将该牙根结果进行切分，得到第一牙根结构1和第二牙根结构2，其中，该第一牙根结构1和第二牙根结构2之间的实线为将该第一牙根结构和第二牙根结构切分开的线段。则该服务器可确定第一牙根结构1的结构中心，作为阻抗中心，以及确定第二牙根结构2的结构中心，作为根尖中心。

需要说明的是，该服务器在切分该第一牙根结构和该第二牙根结构时，可为随机从牙根结构与该初始牙轴方向的相交部分对应的线段中，随机选择任一点，按照该初始牙轴方向的垂直方向进行切分。也可为预设比例，如，预设第一牙根结构和第二牙根结构在该初始牙轴方向上的比例为2:1，于是，该服务器可按照预设比例，找到切分点，再从该切分点开始，按照初始牙轴方向的处置方向，将该牙根结构切分为第一牙根结构和第二牙根结构。具体如何切分得到该第一牙根结构和该第二牙根结构可根据需要进行设置，本说明书对此不做限制。

S106：在所述初始牙轴方向上采样，确定各采样点，以及根据所述各牙齿结构的结构中心和所述各采样点，拟合得到穿过各结构中心和所述各采样点的直线，并将所述直线的方向作为该牙齿的牙轴方向。

在本说明书提供的一个或多个实施例中，在确定出各牙齿结构的结构中心后，可基于各牙齿结构的结构中心对该初始牙轴方向进行调整。而本说明书中采用的调整的手段，为在该初始牙轴方向上采样来确定采样点，再拟合得到穿过各牙齿结构的结构中心和各采样点的直线，以此来兼顾初始牙轴方向和各牙齿结构的结构中心的这一目的，保证了确定出的直线的准确性。

基于此，该服务器可在初始牙轴方向上采样。

具体的，该服务器可在口腔坐标系下，确定该初始牙轴方向对应的直线，并对该直线进行采样，确定出指定数量的采样点。其中，该指定数量可为一个也可为多个，该指定数量的具体数值可根据需要进行设置，本说明书对此不做限制。

然后，该服务器可根据各牙齿结构的结构中心在该口腔坐标系下的坐标，以及各采样点在该口腔坐标系下分别对应的坐标，拟合一条穿过各结构中心和各采样点的直线。其中，该服务器确定拟合直线的手段，可为采用最小二乘法、线性回归法等多种方法所对应的技术手段，具体该服务器如何拟合得到该穿过各结构中心和各采样点的直线可根据需要进行设置，本说明书对此不做限制。如图4所示。

图4为本说明书提供的确定牙轴方向的场景示意图。图中，点A为牙冠中心，B为牙龈线中心，C为阻抗中心，D为根尖中心，E和F为初始牙轴方向上的采样点，虚线为初始牙轴方向，则基于上述各结构中心和各采样点，可拟合得到穿过各结构中心和各采样点的直线，即，图中所示的实线。于是，该服务器可将该实线作为该牙齿对应的牙轴方向。

另外，为了避免确定出的采样点与各结构中心的距离太远，进而导致服务器需要计算过长时间才可拟合得到直线。因此，该服务器在确定各采样点时，还可基于牙冠部分和初始牙轴方向的重合部分，来确定采样点。

具体的，该初始牙轴方向和该牙齿模型处于同一坐标系中。因此，该服务器可直接确定该牙齿模型的牙冠结构，并确定该牙冠结构和该初始牙轴方向的重合部分，即，该牙冠结构和该初始牙轴方向所在的直线的相交部分。

于是，该服务器可对该重合部分进行采样，确定各采样点。

则基于确定出的各采样点和各结构中心，该服务器可拟合得到穿过各采样点和各结构中心的直线。且由于确定出的采样点和各结构中心的距离较近，因此，该服务器可花费较少的计算资源即可拟合得到穿过各采样点和各结构中心的直线。

需要说明的是，在确定出初始牙轴方向后，上述各牙齿结构中心的计算，以及牙轴方向的计算，均由计算机程序或部署计算机程序的电子设备自动执行，无需人工参与。

基于图1的关节确定牙轴方向的方法，通过针对患者的每颗牙齿，获取该牙齿的牙齿模型，并根据该牙齿模型确定初始牙轴方向，以及根据该牙齿模型确定该牙齿的各牙齿结构的结构中心，以根据各牙齿结构的结构中心，对该初始牙轴方向进行调整，拟合得到该牙齿的牙轴方向。从上述方法中可以看出，本方法基于各牙齿结构的结构中心拟合得到该牙齿的牙轴方向，相较于仅基于牙冠部分确定出的牙轴方向更加准确，进而保证了基于患者牙齿的牙轴方向确定出正畸方案的效果。

另外，在确定牙轴方向时，还存在有由人工根据患者的牙列模型自行确定患者各牙齿的牙轴方向的方法。但人工通常情况下为根据自身经验来确定患者各牙齿的牙轴方向，且在不同患者的牙齿模型不完全相同的情况下，人工也仅能参照历史上与该患者的牙齿模型相像的其他牙齿模型确定牙轴方向时的方式，来确定该患者各牙齿的牙轴方向。显然，基于上述方式确定出的牙轴方向与各牙齿的实际牙轴方向之间存在差距，也就是说，人工确定牙轴方向的方式误差较大，这就导致基于上述确定出的各牙齿的牙轴方向制定的正畸方案，其对应的正畸效果较差，且通常情况下人工确定牙轴方向时所需的时间较长。

而根据本说明书中提供的确定牙轴方向的方法，在确定出初始牙轴方向后，各牙齿结构中心的计算，以及牙轴方向的计算，均为计算机程序或部署计算机程序的电子设备执行，无需人工参与。显然，这就避免了人工根据历史经验确定牙轴方向所带来的误差，保证了确定出的牙轴方向的准确性，进而保证了基于患者牙齿的牙轴方向确定出正畸方案的效果。同时，由计算机程序或部署计算机程序的电子设备自动确定牙轴方向的方向，所需时间较短，这就使得可快速确定患者的牙轴方向，缩短了为患者制定正畸方案的时间，提高了正畸效率。

进一步的，点到直线的距离越远，则该点越不可能出现在该直线上。因此，在拟合得到穿过各牙齿结构的结构中心和各采样点的直线的过程中，该服务器可针对每个结构中心，确定该结构中心和拟合得到的直线的距离，再根据该距离，确定该结构中心对应的损失。其中，该损失大小和该距离大小正相关。也就是说，该服务器以该结构中心与拟合得到的直线之间的距离最小为优化目标。

同样的，针对每个采样点，该服务器可确定该采样点和拟合得到的直线的距离，确定该采样点对应的损失。与结构中心类似，该采样点的损失和该采样点与直线之间的距离正相关。

于是，在确定出各损失后，该服务器可将各结构中心的损失和各采样点的损失相加，确定总损失，并以该总损失最小为优化目标，继续调整该拟合得到的直线。

另外，通常情况下，由于不同结构中心在正畸过程中所起作用不同，因此，该服务器还可为各结构中心和各采样点设置不同的权重。

具体的，该服务器可针对每个结构中心，确定该结构中心对应的权重，以及针对每个采样点，确定该采样点对应的权重。

于是，确定出各结构中心和各采样点分别对应的权重后，该服务器可根据各结构中心分别对应的损失和各结构中心分别对应的权重，以及各采样点分别对应的损失和各采样点分别对应的权重，进行加权求和确定总损失。

更进一步的，在正畸过程中，不同位置的牙齿由于其偏转角度等存在差异，导致在基于结构中心等对初始牙轴方向进行调整时，各结构中心和各采样点的权重也不相同。因此，在确定各结构中心和各采样点对应的权重时，该服务器可首先确定该牙齿对应的牙齿位置，再从预先存储的牙齿位置与各权重的对应关系中，确定出该牙齿位置对应的各结构中心分别对应的权重以及各采样点分别对应的权重。

最后，该服务器可根据各结构中心分别对应的损失和各结构中心分别对应的权重，以及各采样点分别对应的损失和各采样点分别对应的权重，确定总损失。

以上为本说明书的一个或多个实施例提供的确定牙轴方向的方法，基于同样的思路，本说明书还提供了相应的确定牙轴方向的装置，如图5所示。

图5为本说明书提供的确定牙轴方向的装置，包括：

获取模块200，用于获取患者的各牙齿分别对应的牙齿模型。

第一确定模块202，用于针对每颗牙齿，根据该牙齿的牙齿模型，确定该牙齿对应的初始牙轴方向。

第二确定模块204，用于根据所述牙齿模型，确定该牙齿的各牙齿结构的结构中心。

拟合模块206，用于在所述初始牙轴方向上进行采样，确定各采样点，以及根据所述各牙齿结构的结构中心和所述各采样点，拟合得到穿过各结构中心和所述各采样点的直线，并将所述直线的方向作为该牙齿的牙轴方向。

可选的，所述第二确定模块204，用于根据所述牙齿模型，确定该牙齿的牙冠结构、该牙齿的牙龈线结构以及该牙齿的牙根结构，确定所述牙冠结构的中心，作为牙冠中心，以及确定所述牙龈线结构的中心，作为牙龈线中心，根据所述牙根结构，确定该牙齿的根尖中心和阻抗中心，将所述牙冠中心、所述牙龈线中心、所述根尖中心和所述阻抗中心中的至少两个，作为该牙齿的各牙齿结构的结构中心。

可选的，所述所述第二确定模块204，用于按照初始牙轴方向的垂直方向，将所述牙齿模型的牙根结构进行切分，得到第一牙根结构和第二牙根结构，其中，所述第一牙根结构与所述牙冠结构的距离小于所述第二牙根结构与所述牙冠结构的距离，确定所述第一牙根结构的中心，作为阻抗中心，并确定所述第二牙根结构的中心，作为根尖中心。

可选的，所述牙齿模型和所述初始牙轴方向处于同一坐标系，所述拟合模块206，用于确定所述牙齿模型的牙冠结构，并确定所述牙冠结构和所述初始牙轴方向的重合部分，以及对所述重合部分进行采样，确定各采样点。

可选的，所述拟合模块206，用于针对每个结构中心，根据该结构中心和拟合得到的直线的距离，确定该结构中心对应的损失，以及针对每个采样点，根据该采样点和拟合得到的直线的距离，确定该采样点对应的损失，所述损失和所述距离正相关，根据各结构中心分别对应的损失，以及所述各采样点分别对应的损失，确定总损失，以所述总损失最小为优化目标，调整拟合得到的所述直线。

可选的，所述患者口腔不同位置的牙齿的各结构中心和各采样点的权重不完全相同，所述拟合模块206，用于确定该牙齿对应的牙齿位置，并根据所述牙齿位置，确定该牙齿的各结构中心分别对应的权重，以及所述各采样点分别对应的权重，根据各结构中心分别对应的损失和所述各结构中心分别对应的权重，以及所述各采样点分别对应的损失和所述各采样点分别对应的权重，确定总损失。

可选的，所述第一确定模块202，用于确定所述患者完整牙列的牙冠模型，并根据所述患者完整牙列的牙冠模型，确定所述患者的颌平面，根据该牙齿的牙齿模型，确定该牙齿的朝向，根据所述颌平面和该牙齿的朝向，确定该牙齿对应的初始牙轴方向。

本说明书还提供了一种计算机可读存储介质，该存储介质存储有计算机程序，计算机程序可用于执行上述图1提供的确定牙轴方向的方法。

本说明书还提供了图6所示的电子设备的示意结构图。如6所述，在硬件层面，该电子设备包括处理器、内部总线、网络接口、内存以及非易失性存储器，当然还可能包括其他业务所需要的硬件。处理器从非易失性存储器中读取对应的计算机程序到内存中然后运行，以实现上述图1所述的确定牙轴方向的方法。当然，除了软件实现方式之外，本说明书并不排除其他实现方式，比如逻辑器件抑或软硬件结合的方式等等，也就是说以下处理流程的执行主体并不限定于各个逻辑单元，也可以是硬件或逻辑器件。

在20世纪90年代，对于一个技术的改进可以很明显地区分是硬件上的改进(例如，对二极管、晶体管、开关等电路结构的改进)还是软件上的改进(对于方法流程的改进)。然而，随着技术的发展，当今的很多方法流程的改进已经可以视为硬件电路结构的直接改进。设计人员几乎都通过将改进的方法流程编程到硬件电路中来得到相应的硬件电路结构。因此，不能说一个方法流程的改进就不能用硬件实体模块来实现。例如，可编程逻辑器件(Programmable Logic Device,PLD)(例如现场可编程门阵列(Field Programmable GateArray，FPGA))就是这样一种集成电路，其逻辑功能由用户对器件编程来确定。由设计人员自行编程来把一个数字系统“集成”在一片PLD上，而不需要请芯片制造厂商来设计和制作专用的集成电路芯片。而且，如今，取代手工地制作集成电路芯片，这种编程也多半改用“逻辑编译器(logic compiler)”软件来实现，它与程序开发撰写时所用的软件编译器相类似，而要编译之前的原始代码也得用特定的编程语言来撰写，此称之为硬件描述语言(Hardware Description Language，HDL)，而HDL也并非仅有一种，而是有许多种，如ABEL(Advanced Boolean Expression Language)、AHDL(Altera Hardware DescriptionLanguage)、Confluence、CUPL(Cornell University Programming Language)、HDCal、JHDL(Java Hardware Description Language)、Lava、Lola、MyHDL、PALASM、RHDL(RubyHardware Description Language)等，目前最普遍使用的是VHDL(Very-High-SpeedIntegrated Circuit Hardware Description Language)与Verilog。本领域技术人员也应该清楚，只需要将方法流程用上述几种硬件描述语言稍作逻辑编程并编程到集成电路中，就可以很容易得到实现该逻辑方法流程的硬件电路。

控制器可以按任何适当的方式实现，例如，控制器可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该(微)处理器执行的计算机可读程序代码(例如软件或固件)的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器的形式，控制器的例子包括但不限于以下微控制器：ARC 625D、Atmel AT91SAM、Microchip PIC18F26K20以及Silicone Labs C8051F320，存储器控制器还可以被实现为存储器的控制逻辑的一部分。本领域技术人员也知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现控制器以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种控制器可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机。具体的，计算机例如可以为个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何设备的组合。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本说明书时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，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、商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、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员应明白，本说明书的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本说明书可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本说明书可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本说明书可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本说明书，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本说明书的实施例而已，并不用于限制本说明书。对于本领域技术人员来说，本说明书可以有各种更改和变化。凡在本说明书的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种确定牙轴方向的方法，其特征在于，包括：

获取患者的各牙齿分别对应的牙齿模型；

针对每颗牙齿，根据该牙齿的牙齿模型，确定该牙齿对应的初始牙轴方向；

根据所述牙齿模型，确定该牙齿的各牙齿结构的结构中心；

在所述初始牙轴方向上进行采样，确定各采样点，以及根据所述各牙齿结构的结构中心和所述各采样点，拟合得到穿过各结构中心和所述各采样点的直线，并将所述直线的方向作为该牙齿的牙轴方向。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述牙齿模型，确定该牙齿的各牙齿结构的结构中心，具体包括：

根据所述牙齿模型，确定该牙齿的牙冠结构、该牙齿的牙龈线结构以及该牙齿的牙根结构；

确定所述牙冠结构的中心，作为牙冠中心，以及确定所述牙龈线结构的中心，作为牙龈线中心；

根据所述牙根结构，确定该牙齿的根尖中心和阻抗中心；

将所述牙冠中心、所述牙龈线中心、所述根尖中心和所述阻抗中心中的至少两个，作为该牙齿的各牙齿结构的结构中心。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述牙根结构，确定该牙齿的根尖中心和阻抗中心，具体包括：

按照初始牙轴方向的垂直方向，将所述牙齿模型的牙根结构进行切分，得到第一牙根结构和第二牙根结构，其中，所述第一牙根结构与所述牙冠结构的距离小于所述第二牙根结构与所述牙冠结构的距离；

确定所述第一牙根结构的中心，作为阻抗中心，并确定所述第二牙根结构的中心，作为根尖中心。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述牙齿模型和所述初始牙轴方向处于同一坐标系；

在所述初始牙轴方向上进行采样，确定各采样点，具体包括：

确定所述牙齿模型的牙冠结构，并确定所述牙冠结构和所述初始牙轴方向的重合部分，以及对所述重合部分进行采样，确定各采样点。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，拟合得到穿过各结构中心和所述各采样点的直线，具体包括：

针对每个结构中心，根据该结构中心和拟合得到的直线的距离，确定该结构中心对应的损失，以及针对每个采样点，根据该采样点和拟合得到的直线的距离，确定该采样点对应的损失，所述损失和所述距离正相关；

根据各结构中心分别对应的损失，以及所述各采样点分别对应的损失，确定总损失，以所述总损失最小为优化目标，调整拟合得到的所述直线。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述患者口腔不同位置的牙齿的各结构中心和各采样点的权重不完全相同；

根据各结构中心分别对应的损失，以及所述各采样点分别对应的损失，确定总损失，具体包括：

确定该牙齿对应的牙齿位置，并根据所述牙齿位置，确定该牙齿的各结构中心分别对应的权重，以及所述各采样点分别对应的权重；

根据各结构中心分别对应的损失和所述各结构中心分别对应的权重，以及所述各采样点分别对应的损失和所述各采样点分别对应的权重，确定总损失。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据该牙齿的牙齿模型，确定该牙齿对应的初始牙轴方向，具体包括：

确定所述患者完整牙列的牙冠模型，并根据所述患者完整牙列的牙冠模型，确定所述患者的颌平面；

根据该牙齿的牙齿模型，确定该牙齿的朝向；

根据所述颌平面和该牙齿的朝向，确定该牙齿对应的初始牙轴方向。

8.一种确定牙轴方向的装置，其特征在于，所述装置包括：

获取模块，用于获取患者的各牙齿分别对应的牙齿模型；

第一确定模块，用于针对每颗牙齿，根据该牙齿的牙齿模型，确定该牙齿对应的初始牙轴方向；

第二确定模块，用于根据所述牙齿模型，确定该牙齿的各牙齿结构的结构中心；

拟合模块，用于在所述初始牙轴方向上进行采样，确定各采样点，以及根据所述各牙齿结构的结构中心和所述各采样点，拟合得到穿过各结构中心和所述各采样点的直线，并将所述直线的方向作为该牙齿的牙轴方向。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述权利要求1～7任一项所述的方法。

10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现上述权利要求1～7任一项所述的方法。