【技术实现步骤摘要】
牙齿预备体数字化模型设计方法所属
本专利技术涉及一种牙齿预备体数字化模型设计方法,属于计算机辅助设计领域,还涉及逆向工程和生物医学工程领域。
技术介绍
临床医生在患者口腔内对患病牙齿的硬组织(包括生理、病理状态的牙釉质、牙本质和牙骨质)进行定量切割、成形的操作过程,称为“牙体预备”。其目的是去除牙齿硬组织上的病变组织,并将剩余健康部分制备成特定的几何形状,此特殊形状剩余牙齿即为“预备体”。精准的牙体预备不但能够为各种牙齿硬组织充填体、修复体创造适宜的三维修复空间,满足机械强度、固位力、支持力和美观的治疗要求,而且还能从根源上降低继发龋坏、牙齿折断、牙龈牙周损伤等医源性继发疾病的发生概率。临床预备操作水平的高低,是决定牙齿硬组织疾病治疗效果的重要内容。目前牙齿预备临床手术中仍沿用传统的“目测+手控”操作模式,即利用金刚砂车针进行手工打磨操作,将患病牙齿切割成规定的预备体形状。这种预备模式效率低、效果差、质量难于控制。在口腔这样狭小的特殊操作空间内进行大量重复、费力的微细操作,人眼视觉偏差、人手定位控制误差等很难避免,成为制约牙齿硬组织疾病治疗质量、效率和标准实现的关键技术瓶颈。在牙齿预备培训中,有利用KAVO公司的PREPassistant评估系统来对实习学生进行预备培训的相关数字化产品,但是其仅能对制作完成的预备体进行评测而不涉及模型的设计阶段。查阅相关文献,尚未有将计算机辅助技术应用到预备体模型设计过程的相关报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种便于参数化灵活修改的牙齿预备体模型数字化设计方法,从而实现模型的数字化、参数化制备,以便于开发新的牙齿 ...
【技术保护点】
一种牙齿预备体数字化模型设计方法,其特征在于包括以下四个步骤:步骤1、数据生成和预处理预备体模型设计需要两种初始数据,包括患者牙齿拍摄的CT数据和口腔扫描仪扫描的石膏数据;分别将这些数据转换成系统接受的三角网格格式并导入到系统中即可完成设计的准备工作;接着对导入的模型进行预处理操作,通过去除自交和非流形在内的网格缺陷来生成合格质量的初始模型;步骤2、牙齿特征提取牙齿预备过程需要用到牙齿的龈缘线特征和牙体长轴特征,这里利用手工交互的半自动提取方法提取牙龈边缘线,通过沿牙龈方向依次选取若干表面点连接成线来生成牙齿的龈缘线特征;同时以基于测地线分层的牙体长轴提取算法提取牙齿的牙体长轴特征;步骤3、预备体参数化设计与修改通过基于参数化操作的方法将预备体模型生成过程分解为一系列参数化操作步骤,并且通过在这些操作中应用参数化控制可以生成精确满足要求的预备体模型;各参数化操作有以下四步,分别是:(1)牙冠模型获取;(2)预备体肩台生成;(3)预备体合面生成;(4)预备体轴面生成;通过这四步参数化操作可生成满足各项医学指标的预备体模型,同时利用基于历史的方法可以实现模型的动态参数化修改;步骤4、预备体 ...
【技术特征摘要】
1.一种牙齿预备体数字化模型设计方法,其特征在于包括以下四个步骤:步骤1、数据生成和预处理预备体模型设计需要两种初始数据,包括患者牙齿拍摄的CT数据和口腔扫描仪扫描的石膏数据;分别将这些数据转换成系统接受的三角网格格式并导入到系统中即可完成设计的准备工作;接着对导入的模型进行预处理操作,通过去除自交和非流形在内的网格缺陷来生成合格质量的初始模型;步骤2、牙齿特征提取牙齿预备过程需要用到牙齿的龈缘线特征和牙体长轴特征,这里利用手工交互的半自动提取方法提取牙龈边缘线,通过沿牙龈方向依次选取若干表面点连接成线来生成牙齿的龈缘线特征;同时以基于测地线分层的牙体长轴提取算法提取牙齿的牙体长轴特征;所述的基于测地线分层的牙体长轴提取算法具体包括以下过程:首先为了计算模型表面的测地线距离,在牙齿合面中点附近手工选取测地线源点;然后利用dijkstra算法分别计算模型上各点到源点的测地线距离值,依据该值将模型分为若干层;分层数量越多提取的轴线越精确,同时相应的运算时间也更长;完成数据分层后分别计算各分层数据中心点并以这些中心点为基础进行空间直线拟合;在空间直线拟合算法中,根据最佳平方逼近原理,拟合出最佳直线使之满足方程如下:最小,其中εi1、εi2、εi3分别为点在X向、Y向、Z向的误差;通过计算所有空间点误差值的平方和并使之最小可得出最适宜的方向向量,利用点法式即可求出所需牙体长轴;步骤3、预备体参数化设计与修改通过基于参数化操作的方法将预备体模型生成过程分解为一系列参数化操作步骤,并且通过在这些操作中应用参数化控制可以生成精确满足要求的预备体模型;各参数化操作有以下四步,分别是:(1)牙冠模型获取;(2)预备体肩台生成;(3)预备体合面生成;(4)预备体轴面生成;通过这四步参数化操作可生成满足各项医学指标的预备体模型,同时利用基于历史的方法可以实现模型的动态参数化修改;步骤4、预备体质量检测对完成模型设计和修改之后的预备体模型进行质量检测以评价其各项参数指标;具体通过取过牙体长轴且均匀分布的预定截面来生成模型截面视图,然后依次测量模型合面预备厚度参数、肩台宽度参数和合向聚合度参数值大小,并对各个截面的参数数据进行统计学分析得到模型各项参数指标的统计学结果,依据此结果可以判定模...
【专利技术属性】
技术研发人员:戴宁,崔海华,宋英龙,程筱胜,
申请(专利权)人:南京航空航天大学,
类型:发明
国别省市:江苏;32
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