【技术实现步骤摘要】
基于目标牙弓曲线的坐标系的建立方法、自动排牙方法及牙齿移动评价方法
[0001]本专利技术属于牙科正畸
，具体而言，涉及一种基于目标牙弓曲线的坐标系的建立方法、以及基于牙弓曲线坐标系的自动排牙方法和牙齿移动评价方法。
技术背景
[0002]现今正畸治疗进入了数字化时代，无论是数字化固定矫治还是数字化无托槽隐形矫治技术，都需要基于治疗前的数字化牙颌模型进行数字化排牙，排列出目标位牙颌模型，并进行从初始位到目标位的牙齿移动评价。高效、准确的自动排牙和科学、准确的牙齿移动评价方法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]目前主流正畸排牙软件仍然依赖技师手动排牙，排牙效率低。近年来，自动排牙的方法逐渐被提出(例如，参见下述专利文献1和2)。在自动排牙方法中，需要建立牙弓曲线、全局坐标系和牙齿局部坐标系，再通过坐标系的计算来排列牙齿，然而，上述自动排牙方法中，建立的坐标系仍然是传统的笛卡尔坐标系 (直角坐标系)，排牙时各角度计算依赖于具体的经验值。
[0004]对于牙...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于目标牙弓曲线的坐标系的建立方法，其依次包括以下步骤：基于治疗前牙齿排列或大数据牙弓曲线获得目标牙弓曲线；基于目标牙弓曲线建立曲线自然坐标系。2.根据权利要求1所述的基于目标牙弓曲线的坐标系的建立方法，其特征在于，基于治疗前牙齿排列或大数据牙弓曲线获得目标牙弓曲线的具体方法为：(1)获取治疗前数字化牙颌模型，分别在上颌模型和下颌模型上选取牙齿特征点，利用数学方法分别拟合出上颌牙弓曲线和下颌牙弓曲线，其中，牙齿的特征点为切牙的切缘中点和尖牙、前磨牙、磨牙的颊尖点，还可以是冠面轴点、牙冠几何中心点、邻面接触点或功能尖窝点，拟合的牙弓曲线在三维方向上具有不同形态，在水平面上，牙弓曲线大体分为尖圆形、卵圆形、方圆形和个性化弓形，在矢状面上，牙弓曲线呈Spee曲形态，在冠状面上，牙弓曲线呈Wilson曲形态；或者，根据大数据牙列拟合的牙弓曲线获得上颌牙弓曲线和下颌牙弓曲线，选择大数据中合适的牙弓曲线形态，根据治疗前牙弓宽度、长度和深度确定牙弓曲线的宽度、长度和深度；(2)对上颌牙弓曲线和下颌牙弓曲线进行自动匹配，使上下颌牙弓曲线在水平面上具有均匀的正常覆盖；(3)医师或技师可根据治疗需求个性化调整牙弓曲线的宽度、长度、深度、形态以及上下牙弓曲线的匹配度，最终生成目标牙弓曲线。3.根据权利要求1所述的基于目标牙弓曲线的坐标系的建立方法，其特征在于，根据以下步骤来建立曲线自然坐标系：(1)选定目标牙弓曲线上的中点作为坐标系的原点，从坐标系原点开始，根据患者牙齿的宽度依次确定牙弓曲线上各牙位对应参考点及间距；(2)对于牙弓曲线上的任意一点，将曲线在该点处的切线作为局部坐标系的切线轴，与切线轴垂直的平面为法平面；(3)在各牙位对应参考点所在法平面上确定局部坐标系的次法线轴，方法为：将各牙位相对平面的冠轴倾和冠倾斜的标准参考值经过数据转换为牙长轴相对牙弓曲线的角度数据，或根据治疗后正常牙模或未治疗正常牙模的大数据获得各牙位牙长轴相对牙弓曲线的角度数据，以牙长轴在法平面上的投影线确定为次法线轴；医师根据患者治疗方案需求个性化调整各牙位参考点的次法线轴；对于牙弓曲线上两两牙位参考点之间的点，利用插值法或其它数学方法获得每个点对应的次法线轴；(4)每个点的切线轴和次法线轴构成牙弓曲线局部坐标系的从切平面，从切平面的垂线为主法线轴，由切线轴和主法线轴构成密切平面，主法线轴与次法线轴构成法平面；最终建立了在三维牙弓曲线的不同点位置具有不同的由切线轴、次法线轴、主法线轴、密切平面、从切平面和法平面构成的局部坐标系的牙弓曲线自然坐标系。4.一种自动排牙方法，该方法使用了权利要求1至3中任一项所述的基于目标牙弓曲线的坐标系的建立方法来进行牙齿自动排齐。5.根据权利要求4所述的自动排牙方法，其特征在于，基于目标牙弓曲线坐标系进行牙齿自动排齐的具体方法为：
根据权利要求1～3中任一项所述的方法获得目标牙弓曲线及建立曲线自然坐标系；选定与拟合牙弓曲线的牙齿特征点一致的牙齿特征点；确定牙齿的牙长轴和牙横轴；两侧中切牙特征点的中点与牙弓曲线的中点重合，按序使所有牙齿的特征点重合于牙弓曲线上；软件检查邻接碰撞，沿牙弓曲线移动牙齿，使牙齿邻接点接触，没有间隙或碰撞，或根据医学方案要求保留少量邻面碰撞或少量邻面间距离；绕牙齿局部曲线坐标系的次法线轴旋转牙齿，使在曲线坐标系的密切平面上牙横轴与曲线坐标系的切线轴夹角为0，从而定位牙齿的冠扭转；绕牙齿局部曲线坐标系的切线轴旋转牙齿，使在曲线坐标系的法平面上牙长轴与曲线坐标系的次法线轴夹角为0，从而定位牙齿的冠倾斜、即冠转矩；绕牙齿局部曲线坐标系的主法线轴旋转牙齿，使在曲线坐标系的从切平面上...
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