壳状牙齿矫治器的制备方法技术

一种壳状牙齿矫治器的制备方法，包括：获取数字化牙颌模型；分割数字化牙颌模型本体；单颗数字化牙冠模型的修补；数字化填倒凹；数字化壳状牙齿矫治器的设计和壳状牙齿矫治器的制备，采用上述方法进行壳状牙齿矫治器的制备；对数字化牙颌模型进行数字化处理，可以节省人工操作，并提高设计精准度，如在采用增材制造壳状牙齿矫治器时，其直接影响制备出的壳状牙齿矫治器治疗精准度、佩戴舒适度及佩戴持久度。

【技术实现步骤摘要】
壳状牙齿矫治器的制备方法
本专利技术属于医疗器械领域，涉及一种壳状牙齿矫治器的制备方法。
技术介绍
通过壳状牙齿矫治器对牙齿进行矫治越来越被患者所接受，因为其美观、舒适且方便患者自行摘戴，壳状牙齿矫治器是根据患者的口内情况进行虚拟矫治方案的设计，再根据虚拟矫治方案制备能够使牙齿从第一布局重新定位至第二布局的壳状牙齿矫治器，所制备的壳状牙齿矫治器为一系列逐渐调整牙齿布局的高分子壳状器械，当患者佩戴壳状牙齿矫治器时能够使患者的牙齿进行重新的布局，逐渐变化至目标矫治位置。由于壳状牙齿矫治器的生产属于个性化定制，每个患者的牙列状态不一样，牙齿之间的间隙不同，在压膜的过程中，热压条件下加热变形后的膜片会分布在牙齿至牙齿的间隙中，在进行后期的撬膜过程中，不易将壳状牙齿矫治器从牙颌模型上脱离。目前主要的解决方式是对牙齿打印模型的缝隙处进行手工填倒凹，如填蜡等，然后再进行压膜生产牙套，人工操作效率较低、不卫生、同时也不容易实现标准化作业，生产效率较低。为了解决现有技术的问题，一种能够代替手工操作的针对数字化牙颌模型进行设计并快速制备壳状牙齿矫治器的方法具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术中存在的缺陷，提供一种壳状牙齿矫治器的制备方法，对数字化牙颌模型进行数字化处理并进行增材制造的方法制得，可以节省人工操作，并提高设计精准度，解决了上述技术问题。本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题：一种壳状牙齿矫治器的制备方法，包括：获取数字化牙颌模型：获取一数字化牙颌模型，所述数字化牙颌模型包括数字化牙颌模型本体；分割数字化牙颌模型本体：将所述数字化牙颌模型本体分割为数字化牙龈模型和单颗数字化牙冠模型；单颗数字化牙冠模型的修补：基于分割后的单颗数字化牙冠模型进行相邻两颗牙齿近远中方向相邻面的修补，得到修补后的单颗数字化牙冠模型且相邻两颗所述修补后的单颗数字化牙冠模型之间有倒凹填充区域；数字化填倒凹：基于所述修补后的单颗数字化牙冠模型，在所述倒凹填充区域进行数字化填倒凹处理，得到优化数字化牙颌模型；数字化壳状牙齿矫治器的设计：基于所述优化数字化牙颌模型设计数字化壳状牙齿矫治器模型；壳状牙齿矫治器的制备：基于所述数字化壳状牙齿矫治器模型采用增材制造的方法进行壳状牙齿矫治器的制备。进一步地，所述数字化填倒凹步骤中基于所述修补后的单颗数字化牙冠模型，在所述倒凹填充区域进行数字化填倒凹处理，得到优化数字化牙颌模型，具体方法包括：建立包围相邻两颗所述单颗数字化牙冠模型的数字化包围盒并进行栅格化处理；之后通过栅格上的点建立所述相邻两颗所述单颗数字化牙冠模型之间的分割面；所述分割面上的点到所述相邻两颗所述单颗数字化牙冠模型表面的距离之差的绝对值小于预设差值；再利用所述分割面获取倒凹填充区域的包围线；在所述倒凹填充区域的包围线内生成优化数字化牙颌模型。进一步地，建立所述分割面方法包括：通过所述栅格上的点获取所述相邻两颗所述单颗数字化牙冠模型之间的距离之差的绝对值，根据预设条件选取满足所述绝对值对应的所述栅格点，并将所述栅格点所对应的所述相邻两颗所述单颗数字化牙冠模型上的点集构成所述分割面。进一步地，获取所述倒凹填充区域的包围线方法包括：通过所述分割面上的点分别获取到所述相邻两颗所述单颗数字化牙冠模型最小距离集，根据所述最小距离集对应的点构建所述相邻两颗所述单颗数字化牙冠模型之间的倒凹填充区域的包围线。进一步地，所述数字化填倒凹步骤还包括对所述优化数字化牙颌模型进行光滑处理。进一步地，所述单颗数字化牙冠模型的修补中还包括对所述单颗数字化牙冠模型临近所述数字化牙龈模型一侧的底面修补，得到一封闭的单颗数字化牙冠模型。进一步地，所述单颗数字化牙冠模型的修补：包括初始修补步骤和优化调整步骤，其中初始修补使相邻两颗所述单颗数字化牙冠模型之间相邻的两个邻接面进行初步拟合，分割边界修补完整，得到单颗数字化牙冠模型的初始化修补网格；所述优化调整步骤采用二次规划法对相邻两颗所述数字化牙冠模型的初始化修补网格顶点之间进行预定距离的优化调整，以使相邻的两颗所述数字化牙冠模型之间保持设定间距且不发生相互碰撞。进一步地，所述优化调整步骤包括相邻两颗数字化牙冠模型近远中方向的两个侧面之间的分割面的拟合，对所述相邻两颗所述数字化牙冠模型的网格顶点分别向所述分割面的间距维持预定距离的优化调整。进一步地，所述优化调整步骤包括：先设置优化约束条件后优化目标函数的方法进行所述初始化修补网格的相邻两颗所述数字化牙冠模型的网格顶点间距维持预定距离的优化调整，当所述分割边界的初始修补后，所述数字化牙冠模型包括数字化牙冠本体部、数字化牙冠模糊部和数字化牙冠修补部。进一步地，所述优化约束条件设置包括：保持所述数字化牙冠本体部数字网格顶点的坐标保持不变，并对所述数字化牙冠模型底面部数字网格顶点的坐标沿牙齿长轴方向向牙根方向延伸，且相邻两颗数字化牙冠模型之间的距离保持d。进一步地，所述分割数字化牙颌模型本体的方法是将所述数字化牙颌模型本体分割为数字化牙龈模型和单颗数字化牙冠模型，具体方法为：选取所述数字化牙颌模型本体上的第一类特征点；对所述第一类特征点进行分类，确定所述第一类特征点属于数字化牙龈模型区域或单颗数字化牙冠模型区域；根据所述第一类特征点的分类结果对所述数字化牙颌模型本体上第二类特征点分类，确定所述第二类特征点属于数字化牙龈模型区域或单颗数字化牙冠模型区域；分别合并属于单颗数字化牙冠模型的第二类特征点和属于数字化牙龈模型区域的第二类特征点，获得分割后的数字化牙龈模型区域或单颗数字化牙冠模型区域；其中，所述第一类特征点通过以下方式获得：获得所述数字化牙颌模型中三角面片网格的顶点高度函数；从所述数字化牙颌模型中查找所述顶点高度函数的局部最小点；根据所述局部最小点确定出所述第一类特征点；所述第二类特征点根据所述数字化牙颌模型中三角面片网格的顶点确认。进一步地，所述根据所述局部最小点确定出所述第一类特征点的步骤包括：根据各所述局部最小点的高度和所述局部最小点所属区域的区域边缘的高度，计算出各所述局部最小点所属区域的区域高度；筛选出所述区域高度最小的若干个区域，将筛选出的所述若干个区域中的局部最小点作为所述第一类特征点。进一步地，所述第二类特征点为所述数字化牙颌模型上各三角面片网格的顶点，或，除所述第一类特征点之外的所述数字化牙颌模型上各三角面片网格的顶点。进一步地，所述获得分割后的数字化牙齿区域和数字化牙龈区域之后，还包括：光滑所述牙齿区域和所述牙龈区域的边界。进一步地，所述光滑所述牙齿区域和所述牙龈区域的边界，具体包括：获取光滑能量函数：E＝E1+E2；其中，所述E1为Σ|φi-φi0|2，代表光滑后牙齿牙龈分割区域与光滑前牙齿牙龈分割区域的偏差，其中，所述代表光滑前的牙齿牙龈分割结果，对于牙齿顶点所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种壳状牙齿矫治器的制备方法，其特征在于，包括：/n获取数字化牙颌模型：获取一数字化牙颌模型，所述数字化牙颌模型包括数字化牙颌模型本体；/n分割数字化牙颌模型本体：将所述数字化牙颌模型本体分割为数字化牙龈模型和单颗数字化牙冠模型；/n单颗数字化牙冠模型的修补：基于分割后的单颗数字化牙冠模型进行相邻两颗牙齿近远中方向相邻面的修补，得到修补后的单颗数字化牙冠模型且相邻两颗所述修补后的单颗数字化牙冠模型之间有倒凹填充区域；/n数字化填倒凹：基于所述修补后的单颗数字化牙冠模型，在所述倒凹填充区域进行数字化填倒凹处理，得到优化数字化牙颌模型；/n数字化壳状牙齿矫治器的设计：基于所述优化数字化牙颌模型设计数字化壳状牙齿矫治器模型；/n壳状牙齿矫治器的制备：基于所述数字化壳状牙齿矫治器模型采用增材制造的方法进行壳状牙齿矫治器的制备。/n

【技术特征摘要】
20200629 CN 20201060321431.一种壳状牙齿矫治器的制备方法，其特征在于，包括：
获取数字化牙颌模型：获取一数字化牙颌模型，所述数字化牙颌模型包括数字化牙颌模型本体；
分割数字化牙颌模型本体：将所述数字化牙颌模型本体分割为数字化牙龈模型和单颗数字化牙冠模型；
单颗数字化牙冠模型的修补：基于分割后的单颗数字化牙冠模型进行相邻两颗牙齿近远中方向相邻面的修补，得到修补后的单颗数字化牙冠模型且相邻两颗所述修补后的单颗数字化牙冠模型之间有倒凹填充区域；
数字化填倒凹：基于所述修补后的单颗数字化牙冠模型，在所述倒凹填充区域进行数字化填倒凹处理，得到优化数字化牙颌模型；
数字化壳状牙齿矫治器的设计：基于所述优化数字化牙颌模型设计数字化壳状牙齿矫治器模型；
壳状牙齿矫治器的制备：基于所述数字化壳状牙齿矫治器模型采用增材制造的方法进行壳状牙齿矫治器的制备。


2.根据权利要求1所述的壳状牙齿矫治器的制备方法，其特征在于，所述数字化填倒凹步骤中基于所述修补后的单颗数字化牙冠模型，在所述倒凹填充区域进行数字化填倒凹处理，得到优化数字化牙颌模型，具体方法包括：建立包围相邻两颗所述单颗数字化牙冠模型的数字化包围盒并进行栅格化处理；之后通过栅格上的点建立所述相邻两颗所述单颗数字化牙冠模型之间的分割面；所述分割面上的点到所述相邻两颗所述单颗数字化牙冠模型表面的距离之差的绝对值小于预设差值；再利用所述分割面获取倒凹填充区域的包围线；在所述倒凹填充区域的包围线内生成优化数字化牙颌模型。


3.根据权利要求2所述的壳状牙齿矫治器的制备方法，其特征在于，建立所述分割面方法包括：通过所述栅格上的点获取所述相邻两颗所述单颗数字化牙冠模型之间的距离之差的绝对值，根据预设条件选取满足所述绝对值对应的所述栅格点，并将所述栅格点所对应的所述相邻两颗所述单颗数字化牙冠模型上的点集构成所述分割面。


4.根据权利要求3所述的壳状牙齿矫治器的制备方法，其特征在于，获取所述倒凹填充区域的包围线方法包括：通过所述分割面上的点分别获取到所述相邻两颗所述单颗数字化牙冠模型最小距离集，根据所述最小距离集对应的点构建所述相邻两颗所述单颗数字化牙冠模型之间的倒凹填充区域的包围线。


5.根据权利要求2所述的壳状牙齿矫治器的制备方法，其特征在于，所述数字化填倒凹步骤还包括对所述优化数字化牙颌模型进行光滑处理。


6.根据权利要求1所述的壳状牙齿矫治器的制备方法，其特征在于，所述单颗数字化牙冠模型的修补中还包括对所述单颗数字化牙冠模型临近所述数字化牙龈模型一侧的底面修补，得到一封闭的单颗数字化牙冠模型。


7.根据权利要求6所述的壳状牙齿矫治器的制备方法，其特征在于，所述单颗数字化牙冠模型的修补：包括初始修补步骤和优化调整步骤，其中初始修补使相邻两颗所述单颗数字化牙冠模型之间相邻的两个邻接面进行初步拟合，分割边界修补完整，得到单颗数字化牙冠模型的初始化修补网格；所述优化调整步骤采用二次规划法对相邻两颗所述数字化牙冠模型的初始化修补网格顶点之间进行预定距离的优化调整，以使相邻的两颗所述数字化牙冠模型之间保持设定间距且不发生相互碰撞。


8.根据权利要求7所述的壳状牙齿矫治器的制备方法，其特征在于，所述优化调整步骤包括相邻两颗数字化牙冠模型近远中方向的两个侧面之间的分割面的拟合，对所述相邻两颗所述数字化牙冠模型的网格顶点分别向所述分割面的间距维持预定距离的优化调整。


9.根据权利要求8所述的壳状牙齿矫治器的制备方法，其特征在于，所述优化调整步骤包括：先设置优化约束条件后优化目标函数的方法进行所述初始化修补网格的相邻两颗所述数字化牙冠模型的网格顶点间距维持预定距离的优化调整，当所述分割边界的初始修补后，所述数字化牙冠模型包括数字化牙冠本体部、数字化牙冠模糊部和数字化牙冠修补部。


10.根据权利要求9所述的壳状牙齿矫治器的制备方法，其特征在于，所述优化约束条件设置包括：保持所述数字化牙冠本体部数字网格顶点的坐标保持不变，并对所述数字化牙冠模型底面部数字网格顶点的坐标沿牙齿长轴方向向牙...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵晓磊，刘珊珊，姚峻峰，
申请(专利权)人：上海正雅齿科科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31