一种基于AI技术的数字化正畸扩弓器设计方法专利检索-牙科口腔或牙齿卫生的装置或方法专利检索查询-专利查询网

一种基于AI技术的数字化正畸扩弓器设计方法
申请号	CN202410325959.6	申请日	2024-03-21	公开(公告)号	CN117942179A	公开(公告)日	2024-04-30
申请人	沈阳市口腔医院; 上海交通大学医学院附属第九人民医院;			发明人	周林曦; 张桂荣; 孙浩; 夏伦果; 房兵; 徐延; 丛芳;
摘要	本发明提出了一种基于AI技术的数字化正畸扩弓器设计方法，该方法包括:获取口腔表面扫描数据和口腔内颌骨的CBCT数据，将口腔内颌骨的CBCT数据中的颌骨不同区域的骨密度及牙齿与牙槽骨位置信息进行整合，得到整合数据；对获取的口腔表面扫描数据和口腔内颌骨的CBCT数据，以口腔表面扫描数据坐标为基准进行拟合匹配，得到匹配拟合后的数据；对匹配拟合后的数据进行分牙识别与标记，得到分牙识别与标记的结果；根据分牙识别与标记的结果以及整合数据坐标，得到对应的扩弓方案，从而得到匹配对应的扩弓器基本型号；对扩弓器放置高度与基托面积进行微调，得到最终的正畸扩弓器。本发明可以确保扩弓器设计的准确性及空间位置中解剖结构之间的安全性。
权利要求	1.一种基于AI技术的数字化正畸扩弓器设计方法，其特征在于，包括： S1，获取口腔表面扫描数据和口腔内颌骨的CBCT数据，将口腔内颌骨的CBCT数据中的颌骨不同区域的骨密度及牙齿与牙槽骨位置信息进行整合，得到整合数据； S2，对获取的口腔表面扫描数据和口腔内颌骨的CBCT数据，以口腔表面扫描数据坐标为基准进行拟合匹配，得到匹配拟合后的数据； S3，对匹配拟合后的数据进行分牙识别与标记，得到分牙识别与标记的结果，具体包括以下步骤：获取匹配拟合后的数据，对匹配拟合后的数据的牙齿进行单独识别提取，标记每颗牙齿的近远中和垂直向，所述垂直向为颌面牙尖最顶点与龈缘最底点的垂直距离，并对牙位进行标记，根据标记的牙位信息及近远中和垂直向的标记计算提取每颗牙单独的坐标，沿龈缘绘制边缘线，按边缘线将口腔表面扫描数据进行分割，得到分割的牙齿坐标；识别口腔内颌骨的CBCT数据的牙根，对牙根的位置进行标记，测量牙根间的距离，将测量牙根间的数据与颌骨不同区域的骨密度整合形成颌骨数据测量的数据集合；得到分牙识别与标记的结果，该结果包括分割的牙齿坐标、颌骨数据测量的数据集合； S4，根据步骤S3得到的分牙识别与标记的结果以及步骤S1中的整合数据坐标，得到对应的扩弓方案，从而得到匹配对应的扩弓器基本型号； S5，对扩弓器放置高度与基托面积进行微调，得到最终的正畸扩弓器。 2.如权利要求1所述的一种基于AI技术的数字化正畸扩弓器设计方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括以下步骤： S201，首先对获取的口腔表面扫描数据坐标进行识别，其次识别口腔表面扫描数据中解剖标志，并采用若干第一标记点进行标记，由这些第一标记点连接成若干第一平面；识别第一标记点的坐标和第一平面的坐标，完成口腔表面扫描数据牙齿及粘膜的表面的标记； S202，首先对获取的口腔内颌骨的CBCT数据坐标进行识别，其次识别口腔内颌骨的CBCT数据的解剖标志，并采用若干第二标记点进行标记，由这些第二标记点连接成若干第二平面，完成口腔内颌骨的CBCT数据牙齿及粘膜的表面的标记； S203，将口腔表面扫描数据坐标作为固定网格，口腔内颌骨的CBCT数据作为移动网格，移动口腔内颌骨的CBCT数据，以使第二标记点的坐标和第二平面的坐标与第一标记点的坐标和第一平面的坐标进行捕捉对齐，在第一平面和第二平面的接触面积达到最大时，得到匹配拟合后的数据。 3.如权利要求1所述的一种基于AI技术的数字化正畸扩弓器设计方法，其特征在于，所述步骤S5还包括对扩弓器型号的基托大小、厚度、覆盖范围参数进行调整。
说明书全文	一种基于AI技术的数字化正畸扩弓器设计方法技术领域 [0001] 本发明属于正畸扩弓器设计技术领域，尤其涉及一种基于AI技术的数字化正畸扩弓器设计方法。背景技术 [0002] 本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。 [0003] 目前，正畸扩弓器的主要应用在口腔医学传统正畸领域，其主要的成形方式是通过传统的硅橡胶印模方式或口内扫描装置获取患者表面信息。但是两种方式均存在一定的局限性，如制作工艺复杂，误差相对大，且通过口内扫描装置只能获得软组织表面形态及牙冠形态、位置等，对于牙根、颌骨等硬组织数据无法结合获得。 [0004] 其一的制作流程为在石膏模型上描绘腭中缝的位置，手工弯制好固位卡等卡环，扩弓器的摆放位置则是通过手动定位来确认，最后利用自凝树脂或焊接技术来完成扩弓器的制作。此方式制作的扩弓器工艺复杂，扩弓器定位精度难以保证，而且填充自凝树脂后需要手动将基托进行分割，分割树脂基托和焊接操作时产生的误差都会对扩弓器作用力的方向产生影响。 [0005] 其二的制作流程是通过行业内现有的正畸设计软件进行设计，在软件内完成扩弓器位置的确定，然后进行基托的设计，在基托上预留卡环与扩弓器放置的凹槽，最后使用自凝树脂将打印成型的树脂基托与扩弓器和弯制好的卡环结合，完成最终的扩弓器制作。此种方式设计思路相对比较简单，虽然借助了数字化软件来辅助扩弓器的放置及基托的制作，但未参考患者口内实际的牙冠、牙根以及牙骨的生长方向，设计过程中无法获取一些患者实际解剖结构的特征数据作为参考，存在人为设计的不确定性，也不能体现在正畸设计完成后患者牙齿移动到目标位置后与颌骨、面容之间的关系，无法实现正畸结果的可预见性。 [0006] 其三的制作流程是增加了患者CBCT的数据，在现有的正畸设计软件将患者表面数据与CBCT数据拟合后进行正畸最终目标位置的确认。但该种方法目前只能用于实现支抗钉扩弓器在植入支抗钉时的单一简单的定位功能，应用领域受限，不能与大部分正畸治疗紧密相连。发明内容 [0007] 为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种基于AI技术的数字化正畸扩弓器设计方法。 [0008] 为实现上述目的，本发明的基于AI技术的数字化正畸扩弓器设计方法，包括：S1，获取口腔表面扫描数据和口腔内颌骨的CBCT数据，将口腔内颌骨的CBCT数据中的颌骨不同区域的骨密度及牙齿与牙槽骨位置信息进行整合，得到整合数据； S2，对获取的口腔表面扫描数据和口腔内颌骨的CBCT数据，以口腔表面扫描数据坐标为基准进行拟合匹配，得到匹配拟合后的数据； S3，对匹配拟合后的数据进行分牙识别与标记，得到分牙识别与标记的结果，具体包括以下步骤：获取匹配拟合后的数据，对匹配拟合后的数据的牙齿进行单独识别提取，标记每颗牙齿的近远中和垂直向，所述垂直向为颌面牙尖最顶点与龈缘最底点的垂直距离，并对牙位进行标记，根据标记的牙位信息及近远中和垂直向的标记计算提取每颗牙单独的坐标，沿龈缘绘制边缘线，按边缘线将口腔表面扫描数据进行分割，得到分割的牙齿坐标；识别口腔内颌骨的CBCT数据的牙根，对牙根的位置进行标记，测量牙根间的距离，将测量牙根间的数据与颌骨不同区域的骨密度整合形成颌骨数据测量的数据集合；得到分牙识别与标记的结果，该结果包括分割的牙齿坐标、颌骨数据测量的数据集合； S4，根据步骤S3得到的分牙识别与标记的结果以及步骤S1中的整合数据坐标，得到对应的扩弓方案，从而得到匹配对应的扩弓器基本型号； S5，对扩弓器放置高度与基托面积进行微调，得到最终的正畸扩弓器。 [0009] 进一步地，所述步骤S2具体包括以下步骤：S201，首先对获取的口腔表面扫描数据坐标进行识别，其次识别口腔表面扫描数据中解剖标志，并采用若干第一标记点进行标记，由这些第一标记点连接成若干第一平面；识别第一标记点的坐标和第一平面的坐标，完成口腔表面扫描数据牙齿及粘膜的表面的标记； S202，首先对获取的口腔内颌骨的CBCT数据坐标进行识别，其次识别口腔内颌骨的CBCT数据的解剖标志，并采用若干第二标记点进行标记，由这些第二标记点连接成若干第二平面，完成口腔内颌骨的CBCT数据牙齿及粘膜的表面的标记； S203，将口腔表面扫描数据坐标作为固定网格，口腔内颌骨的CBCT数据作为移动网格，移动口腔内颌骨的CBCT数据，以使第二标记点的坐标和第二平面的坐标与第一标记点的坐标和第一平面的坐标进行捕捉对齐，在第一平面和第二平面的接触面积达到最大时，得到匹配拟合后的数据。 [0010] 进一步地，所述步骤S5还包括对扩弓器型号的基托大小、厚度、覆盖范围参数进行调整。 [0011] 以上技术方案存在以下有益效果：本发明首先通过获取口腔内颌骨的CBCT数据及口腔表面扫描数据，由于CBCT数据能够呈现立体的三维图像，从多角度、多方向、多轴面进行旋转切割，从而得到不同区域的骨密度、牙槽骨形态、牙齿位置等重要数据，将颌骨不同区域的骨密度及牙齿与牙槽骨位置信息进行整合；然后再将口腔表面扫描数据与口腔内颌骨的CBCT数据进行匹配拟合，对匹配拟合后的数据进行分牙识别与标记，得到分牙识别与标记的结果，以此作为正畸诊疗与矫治器设计的重要依据与凭证，匹配得到扩弓器基本型号，然后在此基础上，对扩弓器放置高度与基托面积进行微调，完成最终的设计加工，本发明的设计方法可确保扩弓器设计的准确性及空间位置中解剖结构之间的安全性。 [0012] 本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。附图说明 [0013] 构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。 [0014] 图1为本发明实施例一中CBCT数据与口腔表面扫描数据匹配拟合示意图；图2为本发明实施例一中生成上颌基托型扩弓器的摆放位置及基托范围示意图；图3为本发明实施例一中生成下颌基托型扩弓器的摆放位置及基托范围示意图；图4为本发明实施例一中生成上颌支架扩弓器的摆放位置示意图；图5为本发明实施例一中生成下颌支架扩弓器的摆放位置示意图；具体实施方式 [0015] 应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。 [0016] 需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。 [0017] 在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。 [0018] 本实施例主要是通过AI智能技术，本实施例的AI系统采用的是维视医疗信息科技（山东）有限公司的DRME‑T智能数字化扩弓器设计软件，在该软件内导入患者的口腔表面扫描数据与CBCT数据，采用本发明的数字化正畸扩弓器设计方法实现正畸扩弓器的设计。 [0019] 本发明通过将患者的口腔表面扫描数据与CBCT数据进行匹配拟合，得出患者牙根与牙根之间的距离、牙根周围的骨密度、患者颌骨的骨皮质和骨松质宽度、神经以及患者天然牙牙齿长轴中心到骨皮质和骨松质之间的距离等详细的数据，以此作为正畸诊疗与矫治器设计的重要依据与凭证。在设计数字化正畸扩弓器最终目标位置时，可通过生成的正畸最终的设计目标位置，操作人员再结合临床的具体要求进行微调，在微调的过程中各项参数实时同步，始终确保设计的准确性及空间位置中解剖结构之间的安全性，并生成数字化正畸扩弓器的就位装置，然后通过大数据传输平台输送到对应的加工设备，完成最终的设计加工。 [0020] 本实施例以CBCT数据及口扫数据为导向，实现扩弓器智能精准定位。具体的，首先对导入的口腔表面扫描数据及CBCT数据坐标分别进行识别，将CBCT作为移动网格进行二者最佳拟合度的对比匹配，根据CBCT数据检测骨密度、牙槽骨形态、牙齿位置、上颌窦位置等重要数据，并将颌骨不同区域的骨密度及牙齿与牙槽骨位置信息进行整合，得到整合集合，根据大数据判断扩弓类型，选择扩弓器型号，根据选择的扩弓器型号选择相对应的扩弓器网格数据库，将选择的网格数据库进行摆放，依次将上述步骤按条件串联在一起；本发明对拟合后的患者数据进行分牙识别与标记，得到对应的扩弓方案，并对扩弓器放置高度与基托面积进行微调，得到最终的正畸扩弓器，在最大程度上提高患者舒适度；根据扩弓器摆放位置自动生成基托，基托能够根据喜好选择绘制、雕刻或是镂空的图案，实现了个性化基托形态及图案的设计。 [0021] 本实施例一种基于AI技术的数字化正畸扩弓器设计方法，主要通过AI技术进行数据分析、模拟，对正畸最终目标位置的设计进行安全控制，以实现设计的准确性及空间位置中解剖结构之间的安全性。 [0022] 本实施例公开了一种基于AI技术的数字化正畸扩弓器设计方法，包括：S1，获取口腔表面扫描数据和口腔内颌骨的CBCT数据，将口腔内颌骨的CBCT数据中的颌骨不同区域的骨密度及牙齿与牙槽骨位置信息进行整合，得到整合数据； S2，对获取的口腔表面扫描数据和口腔内颌骨的CBCT数据，以口腔表面扫描数据坐标为基准进行拟合匹配，得到匹配拟合后的数据； S3，对匹配拟合后的数据进行分牙识别与标记，得到分牙识别与标记的结果； S4，根据步骤S3得到的分牙识别与标记的结果以及步骤S1中的整合数据坐标，得到对应的扩弓方案，从而得到匹配对应的扩弓器基本型号； S5，对匹配得到的扩弓器基本型号的扩弓器放置高度与基托面积进行微调，得到最终的正畸扩弓器。 [0023] 实施例一 [0024] 参照图1～图5，一种基于AI技术的数字化正畸扩弓器设计方法，具体包括以下步骤：S1，临床通过数字化口内扫描仪和CBCT设备分别采集患者口腔表面扫描数据与口腔内颌骨的CBCT数据；将口腔内颌骨的CBCT数据中的颌骨不同区域的骨密度及牙齿与牙槽骨位置信息进行整合，得到整合数据； S2，对获取的口腔表面扫描数据和口腔内颌骨的CBCT数据，以口腔表面扫描数据坐标为基准进行拟合匹配，得到匹配拟合后的数据，具体包括以下步骤： S201，首先对导入的口腔表面扫描数据坐标进行识别，并以此坐标作为不同数据间匹配整合的固定坐标，其次识别口腔表面扫描数据的牙齿及腭皱襞等明显的解剖标志，并采用若干第一标记点进行标记，由这些第一标记点连接成若干第一平面，识别第一标记点的坐标和第一平面的坐标，从而完成口腔表面扫描数据牙齿及粘膜的表面的标记； S202，首先对获取的口腔内颌骨的CBCT数据坐标进行识别，调节CBCT数据表面临界值提取软组织信息，其次识别标记CBCT数据的牙齿及腭皱襞等明显的解剖标志，并采用若干第二标记点进行标记，由这些第二标记点连接成若干第二平面，从而完成口腔内颌骨的CBCT数据牙齿及粘膜的表面的标记； S203，将口腔表面扫描数据坐标作为固定网格，将口腔内颌骨的CBCT数据作为移动网格以识别的点和面的坐标，移动颌骨数据的坐标，不断对齐两种数据的坐标，直至完成最佳拟合度的对比匹配，将上述步骤依次按条件串联。 [0025] S3，对匹配拟合后的数据进行分牙识别与标记，得到分牙识别与标记的结果具体为：首先获取匹配拟合后的数据（整合后的口腔表面扫描数据及CBCT数据），对二者匹配拟合后的数据的牙齿进行单独识别提取，标记每颗牙齿的近远中和垂直向，所述垂直向为颌面牙尖最顶点与龈缘最底点间的垂直距离，并对牙位进行标记，根据标记的牙位信息及近远中和垂直向的标记计算每颗牙牙体长轴方向及冠中心点，提取每颗牙单独的坐标（坐标远点为冠中心点），沿龈缘及临界边缘绘制牙齿分割的边缘线，按边缘线将数据进行分割，这里只对口扫数据进行分割，得到分割的牙齿坐标；将上述步骤依次串联；识别CBCT数据的牙根，对牙根的位置进行标记，测量牙根间的距离，将测量牙根间的数据与颌骨不同区域的骨密度整合形成颌骨数据测量的数据集合，得到分牙识别与标记的结果，该结果包括分割的牙齿坐标、颌骨数据测量的数据集合。将上述步骤依次串联完成。例如牙与牙之间的冠根距离，牙齿周围的骨密度以及到颊舌侧骨松质与骨皮质的距离，计算出骨量不足的局部区域进行标识，分析的结果会生成一个报告，后续设计时可以随时调用报告进行查看。 [0026] S4，根据步骤S3得到的分牙识别与标记的结果以及步骤S1中的整合数据坐标，得到对应的扩弓方案，从而得到匹配对应的扩弓器基本型号；具体地，通过获取步骤S3得到的分牙识别与标记的结果（自动分割的牙齿坐标以及颌骨数据测量的数据集合），以及步骤S1中的整合数据的坐标，根据上述所有信息得到患者对应的扩弓方案，根据扩弓方案选择扩弓器型号，将上述步骤依次串联完成。 [0027] S5，对扩弓器放置高度与基托面积进行微调，得到最终的正畸扩弓器。 [0028] 可以对此扩弓方案进行自定义调整，如扩弓器型号调整、扩弓器摆放位置调整等，针对复杂病例，可以选择完全自主的数字化扩弓器设计，可以结合分析后的数据进行牙列扩弓的设计、颌骨的扩弓设计，以及牙列与颌骨分步进行的扩弓设计。 [0029] 扩弓方案确认后，系统会自动生成扩弓器的就位装置或基托，来定位及辅助扩弓器在设计好的位置就位，最终完成数字化扩弓器的设计加工。 [0030] 此外，AI系统会根据扩弓器的位置及型号自动生成相应的基托形态，可以对基托形态进行个性化的调整与设计，除基托大小、厚度、覆盖范围等基础参数可调整以外，我们还可以实现在基托上设计各种形状的镂空及浮雕图案，以此满足患者想要定制各种形状或文字的个性化需求，有效提升患者的认可度。 [0031] 上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

意见反馈