基于牙槽骨形态的曲线自然坐标系下的牙齿移动评价方法技术

本发明专利技术涉及一种基于牙槽骨形态的曲线自然坐标系下的牙齿移动评价方法，属于牙科正畸技术领域，其基于牙槽骨形态来构建牙槽弓曲线，并基于该牙槽弓曲线和牙槽骨形态来构建曲线自然坐标系，进而基于该曲线自然坐标系来计算牙齿的坐标、移动量和移动方向。本发明专利技术提供反映牙齿相对于牙槽骨的、具有生理意义的移动的评价方法，有助于更科学、更合理、更准确的牙齿移动方案设计和疗效评价。齿移动方案设计和疗效评价。齿移动方案设计和疗效评价。

【技术实现步骤摘要】
基于牙槽骨形态的曲线自然坐标系下的牙齿移动评价方法


[0001]本专利技术属于牙科正畸
，具体而言，涉及一种基于牙槽骨形态的曲线自然坐标系下的牙齿移动 评价方法。
技术背景
[0002]正畸治疗通常采用固定或隐形矫治技术即佩戴矫治器实现错畸形的治疗。托槽或牙套对牙齿施加各 种类型的矫治力，控制牙齿在牙槽骨内的移动。科学、准确的牙齿移动评价体系的建立对于治疗目标设计、 治疗力学体系构建以及疗效评价均具有非常重要的意义。
[0003]以往的牙齿移动的评价方法通常采用简化的数学模型，一种常见方法是以颌骨为参照，在三维位置空 间内建立全局直角坐标系(又称“笛卡儿”坐标系)，确定治疗前后每颗牙齿在矢状向、冠状向以及垂直 向的移动量和移动方向。该方法对所有牙齿赋予相同的矢状向、冠状向和垂直向，然而，这并不符合牙齿 排列在圆弧型的牙弓型上并拥有个性化的位置、角度和移动方向的特点。另一种常见方法是以治疗前的单 颗牙齿为对象来建立局部的参考坐标系，评价单颗牙齿沿自身长轴(或自身长轴的切线)的移动量及移动 方向(参见专利文献1)。该方法虽然拥有了个性化的牙齿移动方向，但忽略了牙齿移动的临床意义，这是 因为治疗前的牙齿处于错状态，在错位置沿自身长轴建立的局部坐标系所指向的牙齿移动方向与正常 排列的牙齿指向的符合临床实际的移动方向并不相同，二者存在着差异，并且治疗前牙齿越不齐，则差异 越大。因此，以上两种评价牙齿移动的方法并不贴合临床实际，只具有数学意义，无法科学、准确地评价 牙齿移动。
[0004]在正畸临床上，牙齿在牙槽骨的生理解剖范围内移动，而并非沿着人为定义的空间坐标方向移动。矫 治力一般施加在牙冠上，并通过牙体传递给牙根周围的牙周膜，经过牙周膜的缓冲和吸收之后作用在牙槽 骨上，并进一步引起牙槽骨的改建。受压侧的骨细胞不断被吸收，受拉侧的骨细胞则不断分裂、沉淀成新 骨，在矫治力的作用下，错位牙齿最终逐渐移动至牙槽骨的理想位置。可见，牙齿移动的本质是其牙周组 织(包括牙槽骨)的改建，其空间的位移变化的定义只有反映其相对于牙槽组织的相对位移才能给医生提 供准确、科学的诊断设计依据。然而，现有技术均没有意识到上述这一点，基本仅局限于上述两种方法， 现有技术中尚不存在基于牙槽骨的形态来构建曲线自然坐标系并基于该曲线自然坐标系对牙齿移动进行 评价的方法。
[0005]还需说明，虽然现有技术(参见专利文献2)中提及了基于包含牙齿、牙槽骨、牙周膜的几何模型和 本构模型的完整正畸模型的方法，但其只是用来采用有限元方法模拟计算牙齿戴上矫治器以后的受力分布 情况和牙齿移动情况，而并非我们所提供的构建一种符合临床实际的数学坐标系来科学评价牙齿的三维移 动，对于本领域技术人员而言，它们属于完全不同的概念。
[0006]现有技术
[0007]专利文献1：CN108245264A
[0008]专利文献2：CN111265316A

技术实现思路

[0009]针对现有技术中存在的问题，本申请的专利技术人在认识到牙齿移动的深层次本质的基础上，经过深入研 究，结果发现了一种基于牙槽骨形态的曲线自然坐标系下的牙齿移动评价方法。本专利技术基于牙槽骨形态来 构建牙槽弓曲线，并基于该牙槽弓曲线来构建曲线自然坐标系，进而基于该曲线自然坐标系来计算牙齿的 移动量和移动方向。本专利技术提供反映相对于牙槽骨的、具有生理意义的牙齿移动的评价坐标体系，该牙齿 移动评价体系间接反映了牙槽骨的改建量和改建方向，反映正畸治疗中牙齿移动的真实生物力学机制。
[0010]根据本专利技术，提供了一种基于牙槽骨形态的曲线自然坐标系下的牙齿移动评价方法。该方法包括以下 步骤：
[0011]基于牙槽骨形态获得牙槽弓曲线；
[0012]基于所述牙槽弓曲线和牙槽骨形态而获得(也称为曲线活动标架)；和，
[0013]基于上述曲线自然坐标系来获得牙齿坐标并计算牙齿的移动量和移动方向。
[0014]在一个实施方式中，牙槽骨形态由个体牙颌CBCT数据获得，或由牙颌CBCT大数据的均值获得；医生 可根据自身治疗要求或基于生长规律对牙槽骨形态进行个性化调整。
[0015]在一个特定实施方式中，基于牙槽骨形态获得牙槽弓曲线的方法包括下述步骤：
[0016]针对每颗牙齿，依照牙齿唇侧和舌侧牙槽嵴顶形态确定两侧牙槽嵴的中点位置；和，
[0017]利用最小二乘法，对所有牙槽嵴的中点进行拟合，得到位于牙槽嵴顶中心的牙槽弓曲线，其中，基于 上颌牙槽骨形态获得上牙槽弓曲线，基于下颌牙槽骨形态获得下牙槽弓曲线，此外，由基于个体CBCT数 据生成的牙槽骨形态获得个性化牙槽弓曲线，由基于CBCT大数据生成的均值牙槽骨形态获得标准化牙槽 弓曲线，个性化或标准化牙槽弓曲线可根据医生对牙槽骨形态的个性化调整而变化。
[0018]申请人发现，通过上述特定方法所获得的牙槽弓曲线有利于更准确地评价牙齿移动，效果更为优异。
[0019]在一个实施方式中，基于牙槽弓曲线和牙槽骨形态来建立曲线自然坐标系的方法包括下述步骤：
[0020]选定牙槽弓曲线上的某一点作为坐标系的原点，比如牙槽弓曲线的中点；
[0021]对于牙槽弓曲线上的任意一点，将曲线在该点处的切线、主法线和次法线作为坐标系的三根轴，将曲 线在该点处的法平面、从切平面和密切平面作为坐标系的三个坐标面，建立曲线自然坐标系。
[0022]在曲线自然坐标系中，曲线的切线轴为牙齿的近远中方向，曲线的主法线轴为牙齿的唇(颊)舌(腭) 向，曲线的次法线轴指向唇(颊)舌(腭)侧牙槽骨中心，为牙齿的垂直方向；
[0023]在曲线自然坐标系中，曲线的法平面为牙齿的唇(颊)舌(腭)平面，曲线的从切平面是牙齿的近远 中平面，曲线的密切平面是牙齿的水平平面。
[0024]在一个实施方式中，基于曲线自然坐标系对牙齿的坐标、移动量和移动方向作下述定义：
[0025]近远中坐标是指切线轴上的牙齿位置，即牙齿在牙槽弓曲线上的垂点与曲线坐标系原点之间的曲线弧 长；
[0026]唇(颊)舌(腭)向坐标是指主法线轴上的牙齿位置，即牙齿在主法线轴上的垂点与牙齿在牙槽弓曲 线上的垂点之间的直线距离；
[0027]垂直向坐标是指次法线轴上的牙齿位置，即牙齿在次法线轴上的垂点与牙齿在牙槽弓曲线上的垂点之 间的直线距离；
[0028]扭转角是指在密切平面，牙横轴与曲线切线轴的夹角；
[0029]轴倾角是指在从切平面，牙长轴与曲线次法线轴的夹角；
[0030]倾斜角是指在法平面，牙长轴与曲线次法线轴的夹角；
[0031]近远中移动是指牙齿沿切线轴的移动，即牙齿近远中坐标的变化，其中，靠近曲线中点的移动为近中 移动，远离曲线中点的移动为远中移动；
[0032]唇(颊)舌(腭)向移动是指牙齿沿主法线轴的移动，即牙齿唇(颊)舌(腭)向坐标的变化，其中， 唇(颊)向移动是指向外移动，舌(腭)向移动是指向内移动；
[0033]伸长、压低是指牙齿沿次法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于牙槽骨形态的曲线自然坐标系下的牙齿移动评价方法，其依次包括以下步骤：基于牙槽骨形态而获得牙槽弓曲线；基于所述牙槽弓曲线和牙槽骨形态而获得曲线自然坐标系；和，基于曲线自然坐标系来获得牙齿坐标并计算牙齿的移动量和移动方向。2.根据权利要求1所述的基于牙槽骨形态的曲线自然坐标系下的牙齿移动评价方法，其中，牙槽骨形态由个体牙颌CBCT数据获得，或由牙颌CBCT大数据的均值获得；医生可根据自身治疗要求或基于生长规律对牙槽骨形态进行个性化调整。3.根据权利要求1或2所述的基于牙槽骨形态的曲线自然坐标系下的牙齿移动评价方法，其中，根据以下步骤来获得牙槽弓曲线和曲线自然坐标系：依照牙齿唇侧和舌侧的牙槽嵴顶形态确定两侧牙槽嵴的中点位置，利用最小二乘法对所有牙槽嵴的中点进行拟合，得到位于牙槽嵴顶中心的牙槽弓曲线，其中，由个体CBCT数据生成个性化牙槽弓曲线或由CBCT大数据生成标准化牙槽弓曲线，个性化或标准化牙槽弓曲线可根据医生对牙槽骨形态的个性化调整而变化；和，建立曲线自然坐标系，其中，选定牙槽弓曲线上的某一点作为坐标系的原点，对于牙槽弓曲线上的任意一点，将曲线在该点处的切线、主法线和次法线作为坐标系的三根轴，将曲线在该点处的法平面、从切平面和密切平面作为坐标系的三个坐标面。4.根据权利要求1～3中任一项所述的基于牙槽骨形态的曲线自然坐标系下的牙齿移动评价方法，其中，在所述曲线自然坐标系中，曲线的切线轴为牙齿的近远中方向，主法线轴为牙齿的唇(颊)舌(腭)向，次法线轴为牙齿的垂直方向；在所述曲线自然坐标系中，曲线的法平面为牙齿的唇(颊)舌(腭)平面，曲线的从切平面是牙齿的近远中平面，曲线的密切平面是牙齿的水平平面。5.根据权利要求1～4中任一项所述的基于牙槽骨形态的曲线自然坐标系下的牙齿移动评价方法，其中，基于曲...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈文杰，范祎，
申请(专利权)人：陈文杰，
类型：发明
国别省市：