[發明專利]一種適用于數字化正畸的附帶牙齦的牙齒建模方法

有效

• 申請號: 202110310919.0
• 申請日: 2021-03-24
• 公開（公告）號: CN112690914B
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 林小平;黃勝鈞
• 申請（專利權）人: 漢斯夫（杭州）醫學科技有限公司
• 主分類號: A61C7/00
• 分類號: A61C7/00
• 代理公司: 杭州天啟智匯專利代理事務所(普通合伙) 33357
• 代理人: 周恩慧

本發明涉及數字化口腔正畸技術領域，具體涉及一種適用于數字化正畸的附帶牙齦的牙齒建模方法，采用如下步驟：A.利用分割后的牙冠曲面，建立牙齒局部坐標系；B.通過坐標系牙根坐標軸，確定牙根截面輪廓；C.將牙根底面進行二維三角剖分，并添加位置約束和切向約束進行凸起形狀控制；D.采用基于平面近似的聚類方法與二維三角化生成牙齒側面網格；E.采用Hermite曲面插值算法優化側面網格；F.將牙冠、底面、側面進行形狀融合，使牙齒成為一個封閉完整的三角網格模型；它能僅依靠掃描儀得到三維模型精準地重建牙齒與牙齦，形成完整封閉的三角網絡模型，可用于排牙設計、正畸動畫演示和3D打印等正畸數字化應用。

技術領域

本發明涉及數字化口腔正畸技術領域，具體涉及一種適用于數字化正畸的附帶牙齦的牙齒建模方法。

背景技術

在口腔數字化領域中，數字化牙齒與牙齦模型是計算機輔助正畸系統的核心數據, 廣泛應用于醫患溝通、隱形正畸、托槽定位和人工智能微笑設計等正畸數字化流程中.為了能夠進行排牙設計、正畸動畫演示和三維打印等正畸數字化應用, 需要構造完整且分離的牙齒與牙齦曲面模型。

結構光與CT(斷層掃描)技術能夠測量牙齒與牙齦的三維形狀, 然而為了降低成本與復雜性, 在實際的正畸數字化應用中, 通常省略CT測量環節, 僅采用精度與分辨率較高的結構光技術測量石膏牙頜模型或者直接測量患者牙齒, 獲得三維牙頜模型。

受可見光原理限制, 三維牙頜模型缺少牙根以及相鄰牙齒接觸的曲面, 僅剩牙冠曲面能夠用來進行牙齒建模；此外, 牙頜模型中的牙齦曲面不易確保真實性、完整性以及合理的形變效果, 當牙齒運動量較大時, 形變后的牙齦曲面與牙齒模型產生遮擋, 不能用于三維打印. 因此牙頜模型中的牙齦曲面也不能直接用來進行牙齦建模。

對于正畸應用, 牙根曲面主要用于輔助判斷牙齒運動路徑的可行性。為了減少輸入數據, 實際應用提出了僅依靠牙冠曲面重構牙根曲面的要求.因此,Nina Qiu、Ran Fan等人在《An efficient and collision-free hole-filling algorithm fororthodontics[J]》中使用三角剖分與網格曲面光順重構了牙齒側面缺失區域, 并利用單一參數防止相鄰牙齒側面產生碰撞干涉. 然而該文獻并未重建完整的牙根曲面, 而且僅僅采用位置約束, 不易對牙齒曲面進行局部形狀控制。本文在該文獻的基礎上對完整牙根曲面進行建模, 進而支持靈活的局部形狀控制, 包括兩個方面的改進: 其一是采用牙根截面線等特征曲線作為形狀約束, 其二是采用高階Laplacian算子在三角網格曲面上求解包含位置與切向約束的Hermite插值問題。

已知牙冠曲面, 重構牙根曲面與牙齒側面最直接的思路是采用三角網格曲面補洞方法填補缺失曲面區域。例如, Liepa P.在《Filling holes in meshes》中對牙冠曲面進行補洞的效果中,補洞方法既不能控制牙根曲面的伸展方向與長度, 也不能控制牙齒側面的形態, 無法滿足正畸應用中呈現牙根位置姿態以及防止相鄰牙齒側面碰撞干涉的要求。

已知牙齒模型, Dai N, Yu X等人在《Gingival morphology‐controlled designof the complete denture baseplate[J]》中提出采用齦緣線和外形函數來構建牙齦曲面, 該方法面向可拆卸全口義齒應用, 沒有構造正畸應用所需的牙齦底座也不支持牙齦形變動畫。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的缺陷和不足，提供一種適用于數字化正畸的附帶牙齦的牙齒建模方法。

本發明所述的一種適用于數字化正畸的附帶牙齦的牙齒建模方法，采用如下步驟：

A.利用分割后的牙冠曲面，建立牙齒局部坐標系；

B.通過坐標系牙根坐標軸，確定牙根截面輪廓；

C.將牙根底面進行二維三角剖分，并添加位置約束和切向約束進行凸起形狀控制；