正畸用牙齿三维数字化优化结构模型的生成方法技术

本发明专利技术涉及一种正畸用牙齿三维数字化优化结构模型的生成方法，包括以下步骤：获取、复制牙齿模型，生成具有正畸效果的牙齿三维数字化模型；对上述牙齿三维数字化模型进行优化处理，生成具有合理结构、可快速生产的牙齿三维数字化优化结构模型，具体优化处理过程包括：模型体积缩减；模型数据点去冗余；模型倒凹处理等，以得到具有优化结构模型。本发明专利技术方法能生成与实际正畸矫治需求保持一致，无缝配合的牙齿三维数字化模型，在保证结构合理和制造精度的同时提高制造正畸用隐形高分子牙套的效率，并减少制造成本，具有广泛的推广意义。

Method for generating three-dimensional digital optimization structure model of orthodontic tooth

The invention relates to a method for generating 3D digital tooth structure model for orthodontic optimization, comprises the following steps: obtaining, copying teeth tooth model, the 3D digital model generated with the orthodontic effect; to optimize the 3D digital model of a tooth, with reasonable structure, rapid production of 3D digital tooth structure optimization model. The optimization process includes: volume reduction model; model data redundancy; model of undercut processing, to obtain optimal structure model. The method of the invention can be generated with the actual demand of orthodontic teeth is consistent, seamlessly with the 3D digital model, improve the efficiency in the use of invisible orthodontic braces and ensure the polymer manufacturing reasonable structure and manufacturing precision, and reduce manufacturing cost, and has wide popularization significance.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及牙齿正畸
,具体涉及正畸用牙齿三维数字化优化结构模型的生成方法。
技术介绍
近年来，口腔正畸隐形矫治技术在我国逐步发展并走向成熟。随着美国、中国等一些国家的正畸医师与计算机软件工程师跨学科协作，采用CAD/CAM 技术，生成牙颌模型，然后通过正压压膜机在牙颌模型上压制加工隐形高分子牙套。在基于当前三维数字化模型重建和快速成型技术的前沿发展，随着扫描测量设备的发展，获取包含被测量对象更多细节的海量数据已非常方便，但大量的测量点却给模型重建带来了困难,当前计算机硬件设备针对大数据量的三维模型计算和绘制尚不能完全满足用户要求，模型重建比较困难，而且模型为整个牙颌的模型，成型缓慢、成本高,难以保证制造精度及合理的结构；且在通过该模型制造隐形高分子牙套时，会浪费大量原材料，提高制造成本，难以保证佩戴舒适度及矫治效果。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对现有技术中牙齿三维数字化模型重建困难、成型缓慢、成本高等技术问题，提出一种正畸用牙齿三维数字化优化结构模型的生成方法，所述模型可以快速生产、精度高，而且通过该模型生成的高分子牙套可以有效保证佩戴舒适度及合适的矫治力，具有广泛的应用前景。本专利技术是采用以下的技术方案实现的：一种正畸用牙齿三维数字化优化结构模型的生成方法，包括以下步骤：A、获取、复制牙齿模型，生成具有正畸效果的牙齿三维数字化模型； B、对上述牙齿三维数字化模型进行优化处理，生成具有合理结构、可快速生产的牙齿三维数字化优化结构模型，具体优化处理过程包括以下步骤：B1、模型体积缩减；B2、模型数据点去冗余；B3、判断是否需要倒凹处理，若需要则进行以下操作：设置倒凹区；设置补全阈值；根据补全阈值计算倒凹区域内每个点的新坐标并替换到模型中；若不需要，优化处理完成，得到具有优化结构模型。进一步的，所述步骤A包括以下步骤：A1、采用二步法获取患者硅橡胶印模； A2、根据硅橡胶印模，获得牙齿的三维数字化模型；A3、通过三维数字化模型的移动、变形和重建，生成具有正畸矫治效果的牙齿三维数字化模型。进一步的，所述步骤A2中获得牙齿三维数字化模型采用灌注石膏模、并扫描所述石膏模的方法，有效保证所获得模型的精度，对后期牙模的精度、佩戴舒适度及矫治效果起到很好的作用。进一步的，所述步骤B1 对模型体积缩减具体包括以下步骤：确定每个牙齿对应的牙龈线的极值点；确定每个极值点连线作为分割平面的轮廓线；对每个牙齿模型计算其对应的两个分割三角面的相交情况；根据相交情况重建模型表面,在缩减体积的同时，有效保证正畸所需的既有特征，同时降低处理复杂度及成本。进一步的，所述步骤B2中模型数据点去冗余具体包括以下步骤：检查每个点是否重复或接近，并去除多余点；检查每个点的连线情况去除没有连接线的点；检查每个点是否处于模型内部，以去除无效点；检查每个面及其邻接面是否法向一致，法向一致的面合并，以去除多余的点,综合考虑各个方面，以便简洁，快速，高效的去除多余点，有效简化模型。进一步的，所述步骤B中优化处理过程还包括判断是否需要开窗的步骤，若需要则执行以下步骤：设置开窗区域及突度，并分析开窗区域每个点的新坐标并替换；这样的方法增加开窗方便直观，计算效率高、速度快，不增加模型数据。进一步的，所述步骤B中优化处理过程还包括判断是否需要设置空胞的步骤，若需要则执行以下步骤：选择空胞位置；设置空胞形状；确定空胞大小完成空胞设置，方便直观、计算效率高、速度快，有效保持牙齿的预设运动或者青少年牙齿的萌出。与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果在于：本专利技术方案通过获取、复制牙齿模型，生成具有正畸效果的牙齿三维数字化模型；并对对上述牙齿三维数字化模型进行优化处理，生成具有合理结构、可快速生产的牙齿三维数字化优化结构模型，具体优化处理过程包括：模型体积缩减；模型数据点去冗余；模型倒凹处理；开窗及设置空胞等步骤，从新的出发点设计本方案，解决现有技术通过改变生产环节指标控制制作精度，效率低下、难度大等难题，综合考虑用户实际需求，得到具有优化结构模型。本专利技术方法能生成与实际正畸矫治需求保持一致，无缝配合的牙齿三维数字化模型，在保证结构合理和制造精度的同时提高制造正畸用隐形高分子牙套的效率，并减少制造成本，整个优化过程方便，直观，计算效率高，速度快，不损害正畸所需的既有特征，具有广泛的推广意义。附图说明图1是本专利技术实施例中对牙齿三维数字化模型进行优化处理的流程图；图2为实施例中未处理的牙龈牙冠示意图；图3为实施例中找出每个牙齿对应牙龈线的极值点示意图；图4为实施例中分割平面位置示意图；图5为根据图4中的分割平面切割原有模型得到的初步简化模型示意图；图6为实施例中倒凹处理前后对比示意图；图7为本实施例中开窗前后对比示意图。具体实施方式为了能够更加清楚地理解本专利技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是，本专利技术还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本专利技术并不限于下面公开的具体实施例。本专利技术提供一种正畸用牙齿三维数字化优化结构模型的生成方法，包括以下步骤：A、获取、复制牙齿模型，生成具有正畸效果的牙齿三维数字化模型； B、对上述牙齿三维数字化模型进行优化处理，生成牙齿三维数字化优化结构模型，具体优化处理过程包括以下步骤：B1、模型体积缩减；B2、模型数据点去冗余；B3、判断是否需要倒凹处理；B4、判断是否需要开窗；B5、判断是否需要设置空胞。本实施例中，所述步骤A具体实施过程如下：A1、采用二步法获取患者硅橡胶印模；即常规备牙后，选择合适的托盘；取适量的硅胶印模材重体，充分混合后放入托盘，上面覆盖塑料薄膜；将带有塑料膜和硅胶印模材的托盘，放入口内取模，并前后左右摇晃2-3次，留出0.5mm左右的缝隙，待印模材完全固化后，从口内取出印模；检查印模是否有缺陷，移除塑料膜；将硅胶印模材轻体注入印模，布满全牙列，深度超过1/2牙冠高度，轻轻震动托盘；将托盘放入口内，以轻微压力和颤动方式使印模托盘就位，在印模材未完全固化前，手不要开托盘，对托盘略使力量，以免印模变形；待轻体固化后完成印模制作，及保证精度及保存时间。A2、根据硅橡胶印模，获得牙齿的三维数字化模型，可以采用以下两种方法：1）直接扫描硅橡胶印模；2）灌注石膏模后，扫描所得石膏模。本实施例优选采取第二种方法，有效保证所获得模型的精度，保证后期牙模的佩戴舒适度及矫治效果。A3、通过三维数字化模型的移动、变形和重建，生成具有正畸矫治效果的牙齿三维数字化模型，具体的，根据正畸医师的矫治方案要求，通过三维模型的补全、移动、旋转、变形等一系列操作之后，模型重建并数据保存，生成具有理想矫治效果的牙齿排列三维数字化模型；正畸医师在接诊后根据诊断结果提出初步的正畸矫治要求，生产技师根据其要求，利用正畸牙齿切分软件将三维数字化模型的牙齿切分成独立的牙齿，补全被遮挡部分，并根据医学定义预置后续步骤所需的各种辅助点线面的位置，并保存切分三维数字化模型到网络服务器。后续排牙技师利用辅助排牙软件下载生产技师所上传的三维数字化模型，根据正畸医师提出的正畸矫治要求，结合正畸学基本原则，设计矫治方案，即对需要矫治的牙齿进行移动、旋转、本文档来自技高网...

【技术保护点】
正畸用牙齿三维数字化优化结构模型的生成方法，其特征在于，包括以下步骤：A、获取、复制牙齿模型，生成具有正畸效果的牙齿三维数字化模型；B、对上述牙齿三维数字化模型进行优化处理，生成牙齿三维数字化优化结构模型，具体优化处理过程包括以下步骤：B1、模型体积缩减；B2、模型数据点去冗余；B3、判断是否需要倒凹处理，若需要则进行以下操作：设置倒凹区；设置补全阈值；根据补全阈值计算倒凹区域内每个点的新坐标并替换到模型中；若不需要，优化处理完成，得到具有优化结构模型。

【技术特征摘要】
1.正畸用牙齿三维数字化优化结构模型的生成方法，其特征在于，包括以下步骤：A、获取、复制牙齿模型，生成具有正畸效果的牙齿三维数字化模型；B、对上述牙齿三维数字化模型进行优化处理，生成牙齿三维数字化优化结构模型，具体优化处理过程包括以下步骤：B1、模型体积缩减；B2、模型数据点去冗余；B3、判断是否需要倒凹处理，若需要则进行以下操作：设置倒凹区；设置补全阈值；根据补全阈值计算倒凹区域内每个点的新坐标并替换到模型中；若不需要，优化处理完成，得到具有优化结构模型。2.根据权利要求1所述的模型的生成方法，其特征在于：所述步骤A包括以下步骤：A1、采用二步法获取患者硅橡胶印模；A2、根据硅橡胶印模，获得牙齿的三维数字化模型；A3、通过三维数字化模型的移动、变形和重建，生成具有正畸矫治效果的牙齿三维数字化模型。3.根据权利要求2所述的模型的生成方法，其特征在于：所述步骤A2中获得牙齿三维数字化模型采用灌注石膏模，并扫描所述石膏模的方法。4.根据权利要求1所述的模型的生成方...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘玉龙，刘继敏，王凯，
申请(专利权)人：青岛兰信医学科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37