基于蜡咬合记录的正畸牙齿移动监测方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于蜡咬合记录的正畸牙齿移动监测方法及系统，该方法通过获得时刻T0的口内扫描模型和锥形束CT牙齿模型，进行叠加，获得包含牙冠和牙根的每颗牙齿的完整模型；获得时刻T

【技术实现步骤摘要】
基于蜡咬合记录的正畸牙齿移动监测方法及系统


[0001]本专利技术涉及一种基于蜡咬合记录的正畸牙齿移动监测方法及系统，属于口腔监测


技术介绍

[0002]牙颌畸形是一种常见的多发性口腔疾病，指由遗传因素和环境因素导致的牙齿、颌骨、颅面的各类畸形。口腔正畸治疗利用矫治器产生的力直接或间接作用于牙齿上，引发牙移动或颌骨生长改型，从而将牙齿排列整齐，恢复牙齿正常咬合功能，改善容貌外观，矫治牙颌畸形。
[0003]目前，口腔正畸治疗的常规模式为正畸医生在初诊时为患者采集牙颌畸形相关的病历资料，如锥形束CT、牙列印模、口内外数字照片等，而后进行诊断分析，为患者制定治疗方案，在与患者进行充分沟通取得患者知情同意后，开展正畸治疗。患者需要在治疗期间以一月一次的频率复诊，医师对患者口内情况研判后决定后续的治疗操作，整个治疗周期通常需要两年至两年半，这种模式下，医师只能在患者复诊时才能观察获得牙齿位置的变化情况。
[0004]近年来，虽然透明隐形矫治器的快速发展可以将患者的复诊频率降低到两月一次甚至更长，但是其控制正畸牙移动的生物力学原理尚不明确，牙齿移动脱离原治疗计划，需要医生介入处理的情况仍频繁发生。且由于患者对自己牙齿的移动情况并无感知，无法及时复诊处理，待医生发现此情况时往往已无法通过简单处理让治疗重回正轨，而需要重新启动治疗流程，这实则增加了患者的就诊频率，延长了治疗周期。因此，一套能够有效监测口腔正畸牙齿移动的方法对正畸医师和患者都具有十分重要的意义。
[0005]现有资料报道的牙齿移动监测方法是患者自行在家中采集口内照片后上传给医师，例如中国专利申请CN2020107878101公开的一种基于图像处理的监控牙齿位置的方法，但由于其采集的是二维照片，用以监测三维的牙齿移动会有较大的误差，且其拍摄结果受患者操作的影响较大，结果不稳定，可信度较差。另一方面，虽然随着光学扫描技术的快速发展，光学扫描仪的精度已达到临床要求。口内光学扫描仪可以三维地记录牙齿的位置，而后方便医生进行精确的牙齿移动分析。但是，口内光学扫描仪造价昂贵且需要专业的医护人员进行操作，患者仍需要到医疗机构才能进行扫描，并未实质性的为患者减少就诊频次。因此，本专利技术决定结合光学扫描的优势，提供一种远程的牙齿移动监测新方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种基于蜡咬合记录的正畸牙齿移动监测方法及系统解决现有技术中存在的正畸过程中远程监测准确性有待提高的问题。
[0007]本专利技术的技术解决方案是：
[0008]一种基于蜡咬合记录的正畸牙齿移动监测方法，包括以下步骤，
[0009]S1、获得正畸前时刻T0的口内扫描模型和锥形束CT牙齿模型，进行叠加，获得包含
牙冠和牙根的牙列完整模型；
[0010]S2、获得正畸中时刻T
N
的蜡咬合记录，对蜡咬合记录进行光学扫描，获得咬合记录的三维数字模型；
[0011]S3、将步骤S2得到的咬合记录三维数字模型和牙列完整模型进行匹配，还原获得时刻T
N
的牙齿位置模型；
[0012]S4、重叠时刻T0与T
N
的牙齿位置模型，并为每颗牙齿建立局部三维坐标系；
[0013]S5、通过步骤S4获得的重叠模型及局部三维坐标系，进行单颗牙齿重叠分析，计算得到牙齿的三维移动数据；
[0014]S6、重复步骤S5，直至分析得到牙列所有牙齿的三维移动数据。
[0015]进一步地，还包括步骤S7，在正畸过程中通过步骤S1至步骤S5连续采集患者正畸治疗中不同时刻T
N
的蜡咬合记录并进行分析，最终获得整个正畸周期内患者所有牙齿的位置信息及三维移动记录。
[0016]进一步地，步骤S3中，将步骤S2得到的咬合记录三维数字模型和牙列完整模型进行匹配，还原获得时刻T
N
的牙齿位置模型，具体为，
[0017]S31、在咬合记录三维数字模型和牙列完整模型上分别选取三个特征点计算变换矩阵，将两个模型转换到同一坐标系内，然后基于ICP算法对两个模型进行精配准；
[0018]S32、对咬合记录三维数字模型上的牙齿进行分割并进行齿间粘连区域的形态恢复；
[0019]S33、计算蜡咬合记录模型的平均曲率，提取曲率值在给定范围内的点作为每颗牙齿咬合凹坑的边界，然后基于形态学的方法和骨架提取的方法得到每颗牙齿的咬合凹坑边界；
[0020]S34、对分割好的每颗牙齿及其对应的咬合凹坑进行配准，即可恢复患者目前牙齿所在位置，还原获得时刻T
N
的牙齿位置模型。
[0021]进一步地，步骤S4中，为每颗牙齿建立局部三维坐标系，具体为，
[0022]S41、根据单颗牙冠的形态特征，按给定的平均曲率阈值，提取牙冠上牙切嵴和牙尖嵴对应的特征区域；
[0023]S42、然后采用特征值分解的方法对特征区域进行拟合，并调整变换得到单颗牙冠上的局部参考平面F0；
[0024]S43、交互选取所有牙冠的宽度方向，并计算其轴向包围盒，选取牙冠包围盒与局部参考平面F0相重合的四边形的中心作为局部坐标系原点，宽度方向作为局部坐标主轴u，与局部坐标平面法向重合的轴作为w轴，根据右手规则即可确定v轴。
[0025]进一步地，步骤S2中，获得时刻T
N
的蜡咬合记录，具体为，将加热的蜡片制作成马蹄状，置于下牙弓上后咬合，蜡片冷却变硬后缓慢取出，确认牙齿印记完整、蜡片未变形后，清水冲洗并吹干后，得到蜡咬合记录。
[0026]进一步地，步骤S5中，牙齿的三维移动数据包括牙齿移动距离和牙齿移动角度。其中，牙齿移动距离包括伸长/压低距离、唇移/舌移距离、近移/远移距离，牙齿移动角度包括扭转角度、近倾/远倾角度、唇倾/舌倾角度。
[0027]一种实现上述任一项所述的基于蜡咬合记录的正畸牙齿移动监测方法的系统，包括三维模型采集终端和监测终端，
Tomography牙齿模型，即锥形束电子计算机断层扫描牙齿模型。
[0047]S2、获得正畸中时刻T
N
的蜡咬合记录，如图3，对蜡咬合记录进行光学扫描，获得咬合记录的三维数字模型；
[0048]步骤S2中，获得时刻T
N
的蜡咬合记录，具体为，将加热的蜡片制作成马蹄状，置于下牙弓上后咬合，蜡片冷却变硬后缓慢取出，确认牙齿印记完整、蜡片未变形后，清水冲洗并吹干后，得到蜡咬合记录。
[0049]S3、将步骤S2得到的咬合记录三维数字模型和牙列完整模型进行匹配，还原获得时刻T
N
的牙齿位置模型，如图4；
[0050]S31、在咬合记录三维数字模型和牙列的三维数字模型上分别选取三个特征点计算变换矩阵，将两个模型转换到同一坐标系内，然后基于ICP算法对两个模型进行精配准；其中，ICP算法：Iterative Closest Point算法，即迭代最近点算法；
[0051]步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于蜡咬合记录的正畸牙齿移动监测方法，其特征在于：包括以下步骤，S1、获得正畸前时刻T0的口内扫描模型和锥形束CT牙齿模型，进行叠加，获得包含牙冠和牙根的牙列完整模型；S2、获得正畸中时刻T
N
的蜡咬合记录，对蜡咬合记录进行光学扫描，获得咬合记录的三维数字模型；S3、将步骤S2得到的咬合记录三维数字模型和牙列完整模型进行匹配，还原获得时刻T
N
的牙齿位置模型；S4、重叠时刻T0得到的牙列完整模型与时刻T
N
的牙齿位置模型，获得重叠模型，并为每颗牙齿建立局部三维坐标系；S5、通过步骤S4获得的重叠模型及局部三维坐标系，进行单颗牙齿重叠分析，计算得到牙齿的三维移动数据；S6、重复步骤S5，直至分析得到牙列所有牙齿的三维移动数据。2.如权利要求1所述的基于蜡咬合记录的正畸牙齿移动监测方法，其特征在于：还包括步骤S7，在正畸过程中通过步骤S1至步骤S5连续采集患者正畸治疗中不同时刻T
N
的蜡咬合记录并进行分析，最终获得整个正畸周期内患者所有牙齿的位置信息及三维移动记录。3.如权利要求1所述的基于蜡咬合记录的正畸牙齿移动监测方法，其特征在于：步骤S3中，将步骤S2得到的咬合记录三维数字模型和牙列完整模型进行匹配，还原获得时刻T
N
的牙齿位置模型，具体为，S31、在咬合记录三维数字模型和牙列完整模型上分别选取三个特征点计算变换矩阵，将两个模型转换到同一坐标系内，然后基于ICP算法对两个模型进行精配准；S32、对咬合记录三维数字模型上的牙齿进行分割并进行齿间粘连区域的形态恢复；S33、计算蜡咬合记录模型的平均曲率，提取曲率值在给定范围内的点作为每颗牙齿咬合凹坑的边界，然后基于形态学的方法和骨架提取的方法得到每颗牙齿的咬合凹坑边界；S34、对分割好的每颗牙齿及其对应的咬合凹坑进行配准，即可恢复患者目前牙齿所在位置，还原获得时刻T
N
的牙齿位置模型。4.如权利要求1
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3任一项所述的基于蜡咬合记录的正畸牙齿移动监测方法，其特征在于：步骤S4中，为每颗牙齿建立局部三维坐标系，具体为，S41、根据单颗牙冠的形态特征，按给定的平均曲率阈值，提取牙冠上牙切嵴和牙尖嵴对应的特征区域；S42、然后采用特征值分解的方法对特征区域进行拟合，并调整变换得...

【专利技术属性】
技术研发人员：严斌，刘京京，戴宁，武智磊，包涵，吴峻青，钱心瑶，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：