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矫治目标位确定方法、装置、矫治步骤设计方法、设备

申请号 CN202210770976.1 申请日 2022-06-30 公开(公告)号 CN117357285A 公开(公告)日 2024-01-09
申请人 正雅齿科科技(上海)有限公司; 发明人 陆云桥; 姚峻峰;
摘要 本 发明 涉及 牙齿 正畸技术领域,公开了一种矫治目标位确定方法、装置、矫治步骤设计方法、设备。本发明中,该矫治目标位的确定方法,包括:接收根据待矫治牙列确定的矫治,确认出与矫治方案和矫治目标有关的牙齿特征参数及对应的约束条件;组合待矫治牙列中各牙齿的各牙齿特征参数,以组合结果作为排齐程度,以各牙齿特征参数的约束条件为限,获得在排齐程度收敛至预设条件时待矫治牙列中各牙齿的目标位,目标位包括 位置 和 姿态 。能够在自动确定矫治目标位的同时保证确定出的矫治目标位的实际可行性。
权利要求

1.一种矫治目标位的确定方法,其特征在于,包括:
接收根据待矫治牙列确定的矫治方案和矫治目标;
根据所述矫治方案和矫治目标,确认出与所述矫治方案和矫治目标有关的牙齿特征参数及对应的约束条件;
组合所述待矫治牙列中各牙齿的各牙齿特征参数,以组合结果作为排齐程度,以各牙齿特征参数的约束条件为限,获得在排齐程度收敛至预设条件时所述待矫治牙列中各牙齿的目标位,所述目标位包括位置姿态
2.根据权利要求1所述的矫治目标位的确定方法,其特征在于,根据所述矫治方案中的矫治方案和矫治目标,确认出的与所述矫治方案和矫治目标有关的牙齿特征参数包括两类:第一类为表征牙齿排列位置的参数;第二类为表征后牙尖窝关系的参数;
当所述组合的牙齿特征参数包括第一类参数时,所述排齐程度收敛至预设条件包括:
各牙齿到所述待矫治牙列的牙弓曲线的距离总和收敛至第一预设条件;以及,各相邻牙齿的姿态变化在第一预设范围内;
当所述组合的牙齿特征参数包括第二类参数时,所述排齐程度收敛至预设条件包括:
后牙区具有咬合关系的上下颌牙齿的尖窝关系符合第二预设条件。
3.根据权利要求2所述的矫治目标位的确定方法,其特征在于,所述待矫治牙列的牙弓曲线根据所述待矫治牙列中的3‑6颗牙齿的位置拟合得到。
4.根据权利要求3所述的矫治目标位的确定方法,其特征在于,所述待矫治牙列的牙弓曲线根据所述待矫治牙列中1号、3号、6号牙的位置拟合得到。
5.根据权利要求2所述的矫治目标位的确定方法,其特征在于,当所述矫治方案或矫治目标涉及牙弓曲线调整时,所述组合待矫治牙列中各牙齿的各牙齿特征参数之前,包括:
根据所述矫治方案或矫治目标调整初始牙弓曲线,获得目标牙弓曲线;
所述各牙齿到所述待矫治牙列的牙弓曲线的距离总和收敛至第一预设条件,具体为:
各牙齿到所述目标牙弓曲线的距离总和收敛至第一预设条件。
6.根据权利要求2所述的矫治目标位的确定方法,其特征在于,所述第二预设条件根据安氏I类错颌或者Andrews理想咬合标准确认。
7.根据权利要求2所述的矫治目标位的确定方法,其特征在于,所述组合待矫治牙列中各牙齿的各牙齿特征参数,以组合结果作为排齐程度,以各牙齿特征参数的约束条件为限,获得在排齐程度收敛至预设条件时所述待矫治牙列中各牙齿的目标位,包括:
组合第一类参数,获得以第一类参数组合出的各牙齿的第一排齐程度,计算出在所述第一排齐程度收敛至对应的预设条件时各牙齿的第一目标位;
以第一目标位作为所述待矫治牙列中各牙齿的初始位置,组合第二类参数,获得以第二类参数组合出的各牙齿的第二排齐程度,计算出在所述第二排齐程度收敛至对应的预设条件时各牙齿的第二目标位。
8.根据权利要求2所述的矫治目标位的确定方法,其特征在于,
所述第一类参数至少包括:上颌垂直向高度、下颌垂直向高度、上颌切缘点垂直向高度差、下颌切缘点垂直向高度差、牙齿至牙弓曲线的距离、牙齿转矩、牙齿轴倾、牙齿扭转、中线关系、尖牙关系、磨牙关系、相对初始位置的移动距离;
所述第二类参数至少包括:上颌6号牙近中舌尖至下颌6号牙中央窝的距离、上颌7号牙近中舌尖至下颌7号牙中央窝的距离、下颌6号牙居中颊尖至上颌6号牙中央窝的距离、下颌
7号牙居中颊尖至上颌7号牙中央窝的距离。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的矫治目标位的确定方法,其特征在于,所述组合待矫治牙列中各牙齿的各牙齿特征参数,以组合结果作为排齐程度,以各牙齿特征参数的约束条件为限,获得在排齐程度收敛至预设条件时所述待矫治牙列中各牙齿的目标位,包括:
以目标函数形式表达所述组合结果,根据目标函数最优化求解法,计算出所述待矫治牙列中各牙齿的目标位;其中,所述目标函数的最优目标为排齐程度收敛至预设条件。
10.根据权利要求9所述的矫治目标位的确定方法,其特征在于,所述组合所述待矫治牙列中各牙齿的各牙齿特征参数,以组合结果作为排齐程度,以各牙齿特征参数的约束条件为限,获得在排齐程度收敛至预设条件时所述待矫治牙列中各牙齿的目标位,包括:
为各牙齿分别设立局部坐标系,在所述局部坐标系下计算各所述牙齿特征参数的值。
11.根据权利要求10所述的矫治目标位的确定方法,其特征在于,牙齿的所述局部坐标系的坐标原点为所述待矫治牙列的牙弓曲线上距离该牙齿上指定点距离最近的点;
所述局部坐标系的坐标轴分别为:该牙齿的颌平面的法向、所述坐标原点所在位置的牙弓曲线的切线方向、所述坐标原点所在位置的牙弓颊舌侧方向。
12.根据权利要求1所述的矫治目标位的确定方法,其特征在于,所述各牙齿特征参数分别对应有权重;
所述组合所述待矫治牙列中各牙齿的各牙齿特征参数,包括:根据各牙齿特征参数对应的权重,组合所述待矫治牙列中各牙齿的各牙齿特征参数。
13.根据权利要求1所述的矫治目标位的确定方法,其特征在于,在所述获得在排齐程度收敛至预设条件时所述待矫治牙列中各牙齿的目标位后,还包括:
重复执行以下步骤直至满足重复目标:
根据获得的所述目标位更新所述待矫治牙列中各牙齿的各牙齿特征参数以及所述各牙齿特征参数的约束条件;
组合所述待矫治牙列中各牙齿的各牙齿特征参数,以组合结果作为排齐程度,以所述各牙齿特征参数的约束条件为限,获得在排齐程度收敛至预设条件时所述待矫治牙列中各牙齿的目标位。
14.根据权利要求13所述的矫治目标位的确定方法,其特征在于,所述满足重复目标包括以下之一:重复次数满足预设次数;各牙齿的目标位与所述待矫治牙列的牙弓曲线的距离满足对应条件;接收到用户根据各牙齿的目标位发出的停止重复指示。
15.根据权利要求1‑8、12‑14中任一项所述的矫治目标位的确定方法,其特征在于,所述接收根据待矫治牙列确定的矫治方案之前,包括:
提供多个矫治方案和矫治目标,供用户指定;
所述接收根据待矫治牙列确定的矫治方案和矫治目标,包括:
根据接收到的用户指令,确认接收到的至少一个矫治方案和矫治目标。
16.根据权利要求1‑8、12‑14中任一项所述的矫治目标位的确定方法,其特征在于,所述根据矫治方案中的矫治方案和矫治目标,确认出与所述矫治方案和矫治目标有关的牙齿特征参数及对应的约束条件,包括:
在所述矫治目标包括对矢状关系的目标指定时,所述确认出的所述牙齿特征参数包括:上下颌特征点距离;
在所述矫治目标包括对中线的目标指定时,所述确认出的所述牙齿特征参数包括:特征点至中线的距离;
在所述矫治目标包括对间隙或解除拥挤的目标指定时,所述确认出的所述牙齿特征参数包括:相邻两颗牙齿的邻接点的间距。
17.根据权利要求1‑8、12‑14中任一项所述的矫治目标位的确定方法,其特征在于,在所述矫治方案包括指定预设牙齿不移动时,将所述预设牙齿的初始位置确定为所述预设牙齿的目标位。
18.一种矫治步骤的设计方法,其特征在于,包括:
获取待矫治牙列中各牙齿的位置和姿态,作为初始位;
根据权利要求1至17中任一项所述的矫治目标位的确定方法,确定出所述各牙齿的目标位;
根据各牙齿的初始位和目标位进行排牙和分步设计,获得每个矫治步骤中所述各牙齿的位置和姿态,得到所述待矫治牙列的矫治步骤。
19.一种矫治目标位的确定装置,其特征在于,包括:
方案接收模,用于接收根据待矫治牙列确定的矫治方案和矫治目标;
参数对应模块,用于根据所述矫治方案中的矫治方案和矫治目标,确认出与所述矫治方案和矫治目标有关的牙齿特征参数及对应的约束条件;
目标位确认模块,用于组合所述待矫治牙列中各牙齿的各牙齿特征参数,以组合结果作为排齐程度,以各牙齿特征参数的约束条件为限,获得在排齐程度收敛至预设条件时所述待矫治牙列中各牙齿的目标位,所述目标位包括位置和姿态。
20.一种电子设备,其特征在于,包括:
至少一个处理器;以及,
与所述至少一个处理器通信连接的存储器;其中,
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令,所述指令被所述至少一个处理器执行,以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1至17中任一项所述的矫治目标位的确定方法,或者执行如权利要求18中所述的矫治步骤的设计方法。
21.一种计算机可读存储介质,存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至17中任一项所述的矫治目标位的确定方法,或者执行如权利要求18中所述的矫治步骤的设计方法。

说明书全文

矫治目标位确定方法、装置、矫治步骤设计方法、设备

技术领域

[0001] 本发明涉及牙齿正畸技术领域,尤其是涉及一种矫治目标位确定方法、装置、矫治步骤设计方法、设备。

背景技术

[0002] 牙颌畸形指牙齿、牙弓、颌骨和颅面位置及关系不调,不但影响容貌外观,更有可能影响颌面的发育和口腔健康等。随着现代人生活质量的提高,人们对牙齿矫治也愈发重视。相对于传统牙颌畸形矫正器而言,隐形矫治技术,不需要托槽和丝,采用的是一系列隐形矫治器,该隐形矫治器由安全的弹性透明高分子材料制成,使矫治过程几乎在旁人无察觉中完成,不影响日常生活和社交。同时,没有了粘结托槽、调整弓丝的繁琐,临床操作大大简化,整个矫治过程省时又省。矫治目标位,顾名思义,是矫治过程中为各牙齿确定的目标位置。由于矫治目标位直接反映了理想矫治结果中牙齿的位置,因而确定矫治目标位在整个矫治过程中是至关重要的一个环节。
[0003] 矫治目标位确认的传统技术中,一般对待矫治牙列中的各牙齿逐颗手动确定。这种手动确定医学目标位的方式自动化程度低,工作量大,存在效率低下等显著问题。为了解决上述问题,目前出现了一些自动化确定矫治目标位的技术。
[0004] 然而,本发明的发明人发现,这些自动化确定矫治目标位的技术手段往往聚焦于对待矫治牙列的美观度的改善,而并未考虑矫治患者的生理承受程度等因素,这样获得的矫治目标位实际上可能难以实现。

发明内容

[0005] 本发明实施方式的目的在于提供一种矫治目标位确定方法、装置、矫治步骤设计方法、设备,用以在自动确定矫治目标位的同时保证确定出的矫治目标位的实际可行性。
[0006] 为了实现上述目的,本发明的实施方式提供了一种矫治目标位的确定方法,包括:接收根据待矫治牙列确定的矫治方案和矫治目标;根据所述矫治方案和矫治目标,确认出与所述矫治方案和矫治目标有关的牙齿特征参数及对应的约束条件;组合所述待矫治牙列中各牙齿的各牙齿特征参数,以组合结果作为排齐程度,以各牙齿特征参数的约束条件为限,获得在排齐程度收敛至预设条件时所述待矫治牙列中各牙齿的目标位,所述目标位包括位置和姿态
[0007] 为了实现上述目的,本发明的实施方式提供了一种矫治步骤的设计方法,包括:获取待矫治牙列中各牙齿的位置和姿态,作为初始位;根据上述的矫治目标位的确定方法,确定出所述各牙齿的目标位;根据各牙齿的初始位和目标位进行排牙和分步设计,获得每个矫治步骤中所述各牙齿的位置和姿态,得到所述待矫治牙列的矫治步骤。
[0008] 为了实现上述目的,本发明的实施方式还提供了一种矫治目标位的确定装置,包括:方案接收模,用于接收根据待矫治牙列确定的矫治方案和矫治目标;参数对应模块,用于根据所述矫治方案中的矫治方案和矫治目标,确认出与所述矫治方案和矫治目标有关的牙齿特征参数及对应的约束条件;目标位确认模块,用于组合所述待矫治牙列中各牙齿的各牙齿特征参数,以组合结果作为排齐程度,以各牙齿特征参数的约束条件为限,获得在排齐程度收敛至预设条件时所述待矫治牙列中各牙齿的目标位,所述目标位包括位置和姿态。
[0009] 为了实现上述目的,本发明的实施方式还提供了一种电子设备,包括:至少一个处理器;以及,与所述至少一个处理器通信连接的存储器;其中,存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令,指令被至少一个处理器执行,以使至少一个处理器能够执行上述的矫治目标位的确定方法或矫治步骤的设计方法。
[0010] 为了实现上述目的,本发明的实施方式还提供了一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质,计算机程序被处理器执行时实现上述的矫治目标位的确定方法或矫治步骤的设计方法。
[0011] 在本发明的实施方式中,首先接收根据待矫治牙列确定的矫治方案和矫治目标。由于矫治方案和矫治目标是根据待矫治牙列确定的,因而更加适用于待矫治牙列,且能够反映在确定矫治方案和矫治目标过程中针对待矫治牙颌的实际可行性考虑。进而根据所述矫治方案和矫治目标,确认出与所述矫治方案和矫治目标有关的牙齿特征参数及对应的约束条件。能够根据接收到的矫治目标和矫治方案自动化地确定牙齿特征参数和约束条件。
可以理解地,由于确认的牙齿特征参数以及对应的约束条件与矫治方案和矫治目标有关,因而牙齿特征参数以及约束条件能够反映矫治方案和目标的特征,从而能够反映出确定矫治方案和目标过程中针对待矫治牙颌的实用性和实际可行性等考虑。进一步地,组合所述待矫治牙列中各牙齿的各牙齿特征参数,以组合结果作为排齐程度,以各牙齿特征参数的约束条件为限,获得在排齐程度收敛至预设条件时所述待矫治牙列中各牙齿的目标位,所述目标位包括位置和姿态。很多传统的确定矫治目标位的方案,对于不同待矫治牙列均采用同一套确定矫治目标位的方法,并未考虑不同待矫治牙列之间不同的特征,可能并不适用于部分待矫治牙列,导致确定的目标位并不具有实际可行性。而在本发明中,由于确定出的牙齿特征参数和约束条件能够反映出确定矫治方案和目标过程中针对待矫治牙颌的实用性以及实际可行性等考虑,因而最终确定出的目标位具有较好的适用性和实际可行性。
此外本发明能够自动确认出基于这些牙齿特征参数的约束条件下,牙齿可以排列到的最佳目标位置和姿态,整个确定过程自动快速,且获得的目标位不仅标准统一、能够降低操作人员的专业槛,且更具实际可行性。
[0012] 另外,根据所述矫治方案中的矫治方案和矫治目标,确认出的与所述矫治方案和矫治目标有关的牙齿特征参数包括两类:第一类为表征牙齿排列位置的参数;第二类为表征后牙尖窝关系的参数;当所述组合的牙齿特征参数包括第一类参数时,所述排齐程度收敛至预设条件包括:各牙齿到所述待矫治牙列的牙弓曲线的距离总和收敛至第一预设条件;以及,各相邻牙齿的姿态变化在第一预设范围内;当所述组合的牙齿特征参数包括第二类参数时,所述排齐程度收敛至预设条件包括:后牙区具有咬合关系的上下颌牙齿的尖窝关系符合第二预设条件。在一个实施方式中,将参与计算的参数分为两类,一次只计算其中一类,有利于降低计算复杂度,加快计算速度。进一步限定组合的牙齿特征参数包括表征牙齿排列位置的参数时,获得的目标位能够较好地贴合牙弓曲线;组合的牙齿特征参数包括表征后牙尖窝关系的参数时,能够使得获得的目标位具有更优的咬合关系,在排列牙齿时也符合实际排牙时将整齐程度和咬合特征分别确定的需求。
[0013] 另外,待矫治牙列的牙弓曲线根据所述待矫治牙列中的3‑6颗牙齿的位置拟合得到。能够减少拟合牙弓曲线时参与的数据量,更为高效、快速地实现拟合牙弓曲线。
[0014] 另外,待矫治牙列的牙弓曲线根据所述待矫治牙列中1号、3号、6号牙的位置拟合得到。根据待矫治牙列中的1号、3号、6号牙的位置拟合得到牙弓曲线,仅需要较少的数据量即可实现得到牙弓曲线,且整个确定牙弓曲线的过程更加快速高效。
[0015] 另外,当所述矫治方案或矫治目标涉及牙弓曲线调整时,所述组合待矫治牙列中各牙齿的各牙齿特征参数之前,包括:根据所述矫治方案或矫治目标调整初始牙弓曲线,获得目标牙弓曲线;所述各牙齿到所述待矫治牙列的牙弓曲线的距离总和收敛至第一预设条件,具体为:各牙齿到所述目标牙弓曲线的距离总和收敛至第一预设条件。在一个实施方式中,能够优化待矫治牙列中各牙齿到目标牙弓曲线的距离总和,即使得待矫治牙列中各牙齿能够较之前更贴合目标牙弓曲线。
[0016] 另外,第二预设条件根据安氏I类错颌或者Andrews理想咬合标准确认。能够对待矫治牙列的咬合关系进行调整,使得其更加满足安氏I类错颌或者Andrews理想咬合标准。
[0017] 另外,所述组合待矫治牙列中各牙齿的各牙齿特征参数,以组合结果作为排齐程度,以各牙齿特征参数的约束条件为限,获得在排齐程度收敛至预设条件时所述待矫治牙列中各牙齿的目标位,包括:组合第一类参数,获得以第一类参数组合出的各牙齿的第一排齐程度,计算出在所述第一排齐程度收敛至对应的预设条件时各牙齿的第一目标位;以第一目标位作为所述待矫治牙列中各牙齿的初始位置,组合第二类参数,获得以第二类参数组合出的各牙齿的第二排齐程度,计算出在所述第二排齐程度收敛至对应的预设条件时各牙齿的第二目标位。在一个实施方式中,根据牙齿特征参数及其约束条件确定矫治目标位的过程,可以依据牙齿特征参数的分类,分为分别调整整齐程度和咬合程度的两个步骤。一次只调整整齐程度和咬合程度中的一种,有利于降低计算复杂度,加快计算速度。
[0018] 另外,第一类参数至少包括:上颌垂直向高度、下颌垂直向高度、上颌切缘点垂直向高度差、下颌切缘点垂直向高度差、牙齿至牙弓曲线的距离、牙齿转矩、牙齿轴倾、牙齿扭转、中线关系、尖牙关系、磨牙关系、相对初始位置的移动距离;所述第二类参数至少包括:上颌6号牙近中舌尖至下颌6号牙中央窝的距离、上颌7号牙近中舌尖至下颌7号牙中央窝的距离、下颌6号牙居中颊尖至上颌6号牙中央窝的距离、下颌7号牙居中颊尖至上颌7号牙中央窝的距离。在一个实施方式中,确认出的牙齿特征参数具体包括以上参数,即能够对以上参数所表示的距离进行优化调整。
[0019] 另外,所述组合待矫治牙列中各牙齿的各牙齿特征参数,以组合结果作为排齐程度,以各牙齿特征参数的约束条件为限,获得在排齐程度收敛至预设条件时所述待矫治牙列中各牙齿的目标位,包括:以目标函数形式表达所述组合结果,根据目标函数最优化求解法,计算出所述待矫治牙列中各牙齿的目标位;其中,所述目标函数的最优目标为排齐程度收敛至预设条件。基于对牙齿特征参数的组合结果以及约束条件,利用最优化求解的方式,能够便捷地计算获得各牙齿的目标位。
[0020] 另外,组合所述待矫治牙列中各牙齿的各牙齿特征参数,以组合结果作为排齐程度,以各牙齿特征参数的约束条件为限,获得在排齐程度收敛至预设条件时所述待矫治牙列中各牙齿的目标位,包括:为各牙齿分别设立局部坐标系,在所述局部坐标系下计算各所述牙齿特征参数的值。为各牙齿分别设立局部坐标系,能够以局部坐标系为基准更方便地计算出涉及该牙齿的牙齿特征参数。
[0021] 另外,牙齿的所述局部坐标系的坐标原点为所述待矫治牙列的牙弓曲线上距离该牙齿上指定点距离最近的点;所述局部坐标系的坐标轴分别为:该牙齿的颌平面的法向、所述坐标原点所在位置的牙弓曲线的切线方向、所述坐标原点所在位置的牙弓颊舌侧方向。
[0022] 另外,所述各牙齿特征参数分别对应有权重;所述组合所述待矫治牙列中各牙齿的各牙齿特征参数,包括:根据各牙齿特征参数对应的权重,组合所述待矫治牙列中各牙齿的各牙齿特征参数。根据各牙齿特征参数的权重对各牙齿特征参数进行组合,使得在组合这些牙齿特征参数的时候能够充分考虑到不同牙齿特征参数的重要程度,得到更具合理性的组合结果。
[0023] 另外,在所述获得在排齐程度收敛至预设条件时所述待矫治牙列中各牙齿的目标位后,还包括:重复执行以下步骤直至满足重复目标:根据获得的所述目标位更新所述待矫治牙列中各牙齿的各牙齿特征参数以及所述各牙齿特征参数的约束条件;组合所述待矫治牙列中各牙齿的各牙齿特征参数,以组合结果作为排齐程度,以各牙齿特征参数的约束条件为限,获得在排齐程度收敛至预设条件时所述待矫治牙列中各牙齿的目标位。基于计算获得的目标位进行重复计算求解的过程,能够对一次求解出的目标位进行多次优化,最终得到更优的排牙效果。
[0024] 另外,满足重复目标包括以下之一:重复次数满足预设次数;各牙齿的目标位与所述待矫治牙列的牙弓曲线的距离满足对应条件;接收到用户根据各牙齿的目标位发出的停止重复指示。能够实现在满足以上目标之一时结束重复步骤,得到最终确定的矫治目标位。
[0025] 另外,接收根据待矫治牙列确定的矫治方案之前,包括:提供多个矫治方案和矫治目标,供用户指定;所述接收根据待矫治牙列确定的矫治方案和矫治目标,包括:根据接收到的用户指令,确认接收到的至少一个矫治方案和矫治目标。提供矫治方案和矫治目标供用户指定,能够使得用户可以便捷地确定针对待矫治牙列的矫治方案和矫治目标。
[0026] 另外,根据矫治方案中的矫治方案和矫治目标,确认出与所述矫治方案和矫治目标有关的牙齿特征参数及对应的约束条件,包括:在所述矫治目标包括对矢状关系的目标指定时,所述确认出的所述牙齿特征参数包括:上下颌特征点距离;在所述矫治目标包括对中线的目标指定时,所述确认出的所述牙齿特征参数包括:特征点至中线的距离;在所述矫治目标包括对间隙或解除拥挤的目标指定时,所述确认出的所述牙齿特征参数包括:相邻两颗牙齿的邻接点的间距。在确定矫治目标后,能够自动地确定出对应的牙齿特征参数,从而能够根据确定的矫治目标实现对这些对应的牙齿特征参数的调整。
[0027] 另外,在所述矫治方案包括指定预设牙齿不移动时,将所述预设牙齿的初始位置确定为所述预设牙齿的目标位。若接收到的矫治方案中包括对不可移动的牙齿的指定,则直接将这些牙齿的初始位置作为目标位,能够实现不对这些预设牙齿进行调整。附图说明
[0028] 一个或多个实施方式通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明,这些示例性说明并不构成对实施方式的限定,附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件,除非有特别申明,附图中的图不构成比例限制。
[0029] 图1是根据本发明一实施方式中的矫治目标位的确定方法流程图
[0030] 图2是根据本发明一实施方式中的牙颌坐标系和局部坐标系的示意图;
[0031] 图3是根据本发明一实施方式中的牙弓曲线的拟合过程流程图;
[0032] 图4是根据本发明一实施方式中的确定下颌牙弓曲线过程的流程图;
[0033] 图5是根据本发明一实施方式中的右侧第一磨牙面的示意图;
[0034] 图6是根据本发明另一实施方式中的矫治目标位的确定方法的流程图;
[0035] 图7是根据本发明又一实施方式中的矫治目标位的确定方法的流程图;
[0036] 图8是根据本发明一实施方式中的矫治步骤的设计方法流程图;
[0037] 图9是根据本发明一实施方式中的矫治目标位的确定装置的结构示意图;
[0038] 图10是根据本发明一实施方式中的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

[0039] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而,本领域的普通技术人员可以理解,在本发明各实施方式中,为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是,即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改,也可以实现本申请所要求保护的技术方案。
[0040] 本发明的一实施方式涉及一种矫治目标位的确定方法。
[0041] 在本实施方式中,接收根据待矫治牙列确定的矫治方案和矫治目标;根据所述矫治方案和矫治目标,确认出与所述矫治方案和矫治目标有关的牙齿特征参数及对应的约束条件;组合所述待矫治牙列中各牙齿的各牙齿特征参数,以组合结果作为排齐程度,以各牙齿特征参数的约束条件为限,获得在排齐程度收敛至预设条件时所述待矫治牙列中各牙齿的目标位,所述目标位包括位置和姿态。
[0042] 下面对本实施例中的矫治目标位的确定方法的实现细节进行具体的说明,以下内容仅为方便理解本方案的实现细节,并非实施本方案的必须。具体流程如图1所示,可包括如下步骤:
[0043] 步骤101,接收根据待矫治牙列确定的矫治方案和矫治目标。
[0044] 具体地说,可以由用户根据待矫治牙列确定矫治方案和矫治目标。此处所说的用户一般可以包括医师或矫治步骤设计师。医师在确定矫治方案和矫治目标时能够充分考虑待矫治牙颌的特征以及矫治方案的可实施性,因而在本步骤接收到的根据待矫治牙列确定的矫治方案和矫治目标更加适用于待矫治牙颌的特征,且更具可实施性。
[0045] 可以理解地,本步骤涉及的待矫治牙列为待矫治牙齿的患者的初始牙列。
[0046] 本步骤中涉及的矫治方案可以包括以下任一项或其任意组合:异常牙齿不可移动、不需要矫治的牙齿不可移动、拔牙、去釉、扩弓、移动推磨牙、移动前牙、移动后牙。矫治方案异常牙齿不可移动中,涉及的不可移动的异常牙齿可以包括龋齿、烤瓷牙等。矫治方案移动推磨牙中,涉及的推磨牙一般具体为牙列中的6号或7号牙,涉及的移动可以包括近移或远移。矫治方案移动前牙中,涉及的前牙一般具体为牙列中的1号或2号牙,涉及的移动可以包括内收或唇移。矫治方案移动后牙中,涉及的后牙一般具体为牙列中的4号、5号、6号或 7号牙,涉及的移动可以包括近移或远移。
[0047] 值得一提的是,上述内容中涉及的1号牙指的是在上颌和下颌中中线分别向两侧数的第一颗牙。可以理解地,在一个正常牙列中,上颌和下颌分别有两颗1号牙,整个牙列中共存在4颗1号牙。2号牙指的是在上颌和下颌中中线分别向两侧数的第二颗牙。牙列中其余牙齿的编号同理,为减少重复,此处不再赘述。
[0048] 可以理解地,除了上述列举的各矫治方案之外,本步骤中涉及的矫治方案还可以包括其他牙齿矫治过程中涉及的矫治方案。
[0049] 此外,本步骤中涉及的矫治目标可以包括对于矢状关系、中线、间隙情况以及拥挤情况等的改善目标。具体地,对于矢状关系的改善目标还可以具体分为维持原始矢状关系、改善尖牙、改善磨牙、改善尖牙或磨牙至安氏I类错颌或待定等具体矫治目标。值得一提的是,可以对待矫治牙列中中线左侧和右侧的牙齿分别确定关于矢状关系的矫治目标。对于中线的改善目标还可以具体分为维持原始中线、改善中线或待定等具体矫治目标。对于间隙情况的改善目标也可以具体分为关闭间隙或预留间隙。对于拥挤关系的改善目标一般为解除拥挤关系。
[0050] 在一个例子中,在步骤101之前还可以包括:提供多个矫治方案和矫治目标,供用户指定。在本例中,步骤101涉及的接收根据待矫治牙列确定的矫治方案和矫治目标,可以具体包括:根据接收到的用户指令,确认接收到的至少一个矫治方案和矫治目标。在本例中,提供矫治方案和矫治目标供用户指定,能够使得用户可以便捷地确定针对待矫治牙列的矫治方案和矫治目标。实际应用中,可以通过交互式操作终端(如平板PAD)等接受用户的指令,比如在终端的显示屏上显示所有可供选择的矫治方案和矫治目标,同时提供选项的勾选框,用户在勾选后即可在发出的指令中包含勾选的矫治方案和矫治目标。用户可以是患者本人、医生或其他相关操作人员,在此不做限定。
[0051] 步骤102,根据矫治方案和矫治目标,确认出与矫治方案和矫治目标有关的牙齿特征参数及对应的约束条件。
[0052] 为了实现根据矫治方案和矫治目标确定与其有关的牙齿特征参数和对应的约束条件,还可以预先设置矫治方案和矫治目标与牙齿特征参数以及对应的约束条件的对应关系。能够实现根据接收到的矫治方案和矫治目标,直接确认出关联的牙齿特征参数以及约束条件。
[0053] 本步骤中涉及的确认出的牙齿特征参数可以包括:上颌垂直向高度、下颌垂直向高度、上颌切缘点垂直向高度差、下颌切缘点垂直向高度差、牙齿至牙弓曲线的距离、牙齿转矩、牙齿轴倾、牙齿扭转、中线关系、尖牙关系、磨牙关系、相对初始位置的移动距离、上颌6 号牙近中舌尖至下颌6号牙中央窝的距离、上颌7号牙近中舌尖至下颌7号牙中央窝的距离、下颌6号牙居中颊尖至上颌6号牙中央窝的距离、下颌7号牙居中颊尖至上颌7号牙中央窝的距离。值得一提的是,可以具体通过上下颌1号牙邻接点的距离反映上述牙齿特征参数中线关系,通过上下3号牙牙尖近远中向的距离反映上述牙齿特征参数尖牙关系,通过上颌
6 号牙近中颊尖与下颌6号牙中央窝的近远中向距离反映上述牙齿特征参数磨牙关系。
[0054] 本步骤中涉及的确认出的参数可以对确认出的牙齿特征参数根据其所表征的牙齿特征进行分类,可以包括两类。其中,第一类为表征牙齿排列位置的参数,具体可以包括:上颌垂直向高度、下颌垂直向高度、上颌切缘点垂直向高度差、下颌切缘点垂直向高度差、牙齿至牙弓曲线的距离、牙齿转矩、牙齿轴倾、牙齿扭转、中线关系、尖牙关系、磨牙关系、相对初始位置的移动距离。第二类为表征后牙尖窝关系的参数,具体可以包括:上颌4号牙舌尖至下颌5号牙近中边缘嵴的距离、上颌5号牙舌尖至下颌6号牙近中边缘嵴的距离、上颌6 号牙近中舌尖至下颌6号牙中央窝的距离、上颌6号牙远中舌尖至下颌6号牙远中边缘嵴的距离、上颌7号牙近中舌尖至下颌7号牙中央窝的距离、上颌7号牙远中舌尖至下颌7号牙远中边缘嵴的距离、下颌4号牙颊尖至上颌4号牙近中边缘嵴的距离、下颌5号牙颊尖至上颌5号牙近中边缘嵴的距离、下颌6号牙近中颊尖至上颌6号牙近中边缘嵴的距离、下颌6 号牙居中颊尖至上颌6号牙中央窝的距离、下颌7号牙近中颊尖至上颌7号牙近中边缘嵴的距离、下颌7号牙居中颊尖至上颌7号牙中央窝的距离。
[0055] 在一个例子中,在所述矫治目标包括对矢状关系的目标指定时,本步骤中确认出的所述牙齿特征参数可以包括:上下颌特征点距离。具体地,当涉及矢状关系的矫治目标为改善尖牙时,上下颌特征点距离具体为上颌3号牙切缘中点与下颌6号牙近中边缘嵴点的距离;当涉及矢状关系的矫治目标为改善尖牙时,上下颌特征点距离具体为上颌3号牙切缘中点与下颌6号牙近中边缘嵴点的距离。值得一提的是,此处涉及的当矫治目标包括对矢状关系的目标指定时,上下颌特征点距离可以具体为上颌6号牙近中颊尖与下颌6号牙中央窝的距离。
[0056] 在一个确定的矫治目标所包括的对矢状关系的目标指定为改善尖牙关系的例子中,确定的牙齿特征参数包括上下颌特征点距离,具体为上颌6号牙近中颊尖与下颌6号牙中央窝的距离;确定的对应的约束条件具体为上颌6号牙近中颊尖与下颌6号牙中央窝的距离需满足可变范围I_sag=[a_sag_imp,b_sag_imp]。此处可变范围中上下限的具体取值可以为 a_sag_imp=S1‑ΔS以及b_sag_imp=S1+ΔS。其中,ΔS可以为以固定的预设数值;S1为根据牙齿特征参数的初始确定的该牙齿特征参数的目标值。若对矢状关系的目标指定为改善磨牙关系或者维持原矢状关系,则确定的具体牙齿特征参数以及该牙齿特征参数需满足的约束条件均有不同。
[0057] 在所述矫治目标包括对中线的目标指定时,所述确认出的所述牙齿特征参数包括:特征点至中线的距离。可以理解地,在矫治目标包括对中线的目标指定时,确定的牙齿特征参数包括特征点至中线的距离,能够在后续的步骤中对括特征点至中线的距离进行调整,实现改善特征点至中线的距离,达到矫治目标。此外可以理解地,在对中线的目标指定为维持和改善时,牙齿特征参数特征点至中线的距离对应的约束条件不同。
[0058] 在所述矫治目标包括对间隙或解除拥挤的目标指定时,所述确认出的所述牙齿特征参数包括:相邻两颗牙齿的邻接点的间距。可以理解地,在对间隙或解除拥挤的目标指定不同时,相邻两颗牙齿的邻接点的间距对应的约束条件不同。此外值得一提的是,在矫治方案包括去釉的情况下,也可以确认出相邻两颗牙齿的邻接点的间距所对应的约束范围。
[0059] 此外,在矫治方案包括移动推磨牙、移动前牙或移动后牙的情况下,确认出的所述牙齿特征参数包括:相应特征点沿中线方向的平移距离。
[0060] 步骤103,组合待矫治牙列中各牙齿的各牙齿特征参数,以组合结果作为排齐程度,以各牙齿特征参数的约束条件为限,获得在排齐程度收敛至预设条件时待矫治牙列中各牙齿的目标位,目标位包括位置和姿态。
[0061] 具体地说,对于各牙齿特征参数可以通过多种方式进行组合,如将各牙齿特征参数相加并用得到的加和表示组合结果、以目标函数的形式表示组合结果或是利用其他算法对各牙齿特征参数进行组合等等。
[0062] 在本步骤中,以约束条件对牙齿特征参数的取值范围进行约束,对各牙齿的目标位进行求解。获得的各牙齿的目标位满足排齐程度收敛至预设条件。其中,此处涉及的预设条件可以包括各牙齿到牙弓曲线的距离满足预设要求、各牙齿之间的咬合关系满足预设要求等等。
[0063] 在一个例子中,可以以目标函数形式表达所述组合结果,根据目标函数最优化求解法,计算出所述待矫治牙列中各牙齿的目标位;其中,所述目标函数的最优目标为排齐程度收敛至预设条件。利用最优化求解的方式,能够便捷地计算获得各牙齿的目标位。
[0064] 在另一个例子中,为了计算各牙齿的各牙齿特征参数还可以:为各牙齿分别设立局部坐标系,在所述局部坐标系下计算各所述牙齿特征参数的值。
[0065] 此外,在确定局部坐标系的过程中,牙齿的所述局部坐标系的坐标原点为所述待矫治牙列的牙弓曲线上距离该牙齿上指定点距离最近的点;所述局部坐标系的坐标轴分别为:该牙齿的颌平面的法向、所述坐标原点所在位置的牙弓曲线的切线方向、所述坐标原点loc所在位置的牙弓颊舌侧方向。确定出的局部坐标系可以参考如图2所示的以O 为坐标原loc loc loc
点,以X 、 Y 、Z 轴为坐标轴的正交坐标系。如图2所示对于待矫治牙列中的各牙齿需要分别确定局部坐标系。
[0066] 在一个组合的牙齿特征参数包括上述内容中提及的第一类参数的例子中,本步骤中涉及的排齐程度收敛至预设条件可以包括:各牙齿到所述待矫治牙列的牙弓曲线的距离总和收敛至第一预设条件;以及,各相邻牙齿的姿态变化在第一预设范围内。
[0067] 可以理解地,当预设条件包括各牙齿到所述待矫治牙列的牙弓曲线的距离总和收敛至第一预设条件时,待矫治牙列中各牙齿的目标位能够较好地贴合牙弓曲线,且能够对各相邻牙齿的姿态进行优化。
[0068] 在一个例子中,此处涉及的待矫治牙列的牙弓曲线根据所述待矫治牙列中的3‑6颗牙齿的位置拟合得到。能够减少拟合牙弓曲线时参与的数据量,更为高效、快速地实现拟合牙弓曲线。
[0069] 本例中选择的待矫治牙列中的牙齿可以具体是牙列中的1号、3号、6号牙。即,待矫治牙列的牙弓曲线根据所述待矫治牙列中1号、3号、6号牙的位置拟合得到。其中,涉及的根据待矫治牙列中的1号、3号、6号牙的位置拟合得到牙弓曲线的方法流程示意图如图3所示,可以包括如下步骤:
[0070] 步骤301,接收用户指定的上颌1号、3号、6号牙的位置,并对1号、3号、6号牙的切缘中点进行对称;对于上颌1号、3号、6号牙中的每颗牙齿与另一边未移动的牙齿切缘中点取中点,得到6个中点。
[0071] 步骤302,基于上颌1号、3号、6号牙切缘中点,以距离和最小约束、范围约束以及1/4 椭圆牙量约束为限,利用椭圆曲线(W、D)+C1+C2+t_y进行拟合,得到上颌牙弓曲线。
[0072] 值得说明的是,本步骤中涉及的椭圆曲线中,W指的是牙弓宽度、D指的是牙弓深度、 C1和C2指的是牙弓补偿量、t_y指的是牙弓沿中线方向的平移量。
[0073] 步骤303,在上颌牙弓曲线上进行牙列的粗排。
[0074] 本步骤中涉及的对牙列进行粗排也可以包括确定牙列中各牙齿的姿态和位置。其中,牙齿在牙弓上的位置根据邻牙间隙确定,牙齿姿态可以提供表格供用户指定。此外值得一提的是,可以针对邻牙间隙以及牙齿运动范围等参数给出提示信息,供用户判断当前确定的牙齿的位置是否合适。
[0075] 步骤304,判断得到的上颌牙弓曲线以及粗排后的1号、3号、6号牙的位置是否稳定。若稳定则进行步骤305,若不稳定则进行步骤301。
[0076] 具体的说,可以根据粗排1、3、6号牙后牙齿位置与牙弓曲线的距离确认是否稳定,如粗排后,牙齿基本在牙弓曲线附近,就可以认为位置较为稳定。粗排过程可以采用现有技术中的排牙方式,在此不再赘述。
[0077] 值得一提的是,在每次得到牙弓曲线之后,还可以将得到的牙弓曲线提供给医师或是矫治步骤设计师,供医师或矫治步骤设计师对上颌1号、3号、6号牙的位置进行再次指定或是对得到的牙弓曲线进行再次调整。
[0078] 步骤305,根据上颌牙弓曲线,确定下颌牙弓曲线。
[0079] 在一个例子中,步骤305可以具体包括以下步骤,流程示意图如图4所示:
[0080] 步骤401,基于上颌牙弓曲线,根据牙量确定上颌3‑6颗牙齿的大概位置;
[0081] 步骤402,根据接收的矫治目标中对矢状关系的目标指定确定下颌3‑6颗牙齿的大概位置;
[0082] 值得说明的是,上述过程中涉及的确定上颌3‑6颗牙齿的大概位置,其中所说的3‑6颗牙可以具体为上颌的5、6、7号牙。而确定下颌3‑6颗牙齿的大概位置,其中所说的3‑6颗牙可以具体为下颌中与上颌确定大概位置的3‑6颗牙齿所对应的3‑6颗牙齿。即在上颌确定大概位置的3‑6颗牙齿为上颌的5、6、7号牙的情况下,下颌中被指定大概位置的也应为下颌的5、6、7号牙。
[0083] 步骤403,根据下颌中线左侧和右侧的n颗牙齿的牙量与弓量匹配条件,确定下颌牙弓曲线。
[0084] 此外,上述过程中涉及的根据下颌中线左侧和右侧的n颗牙齿的牙量与弓量匹配条件,其中所说的n颗牙齿可以具体为4颗牙齿。即根据下颌4‑4牙量与弓量匹配条件,确定下颌牙弓曲线。
[0085] 上述步骤的应用场景可以根据用户的期待调整牙弓曲线,此外,还可以应用于其他场景,如可以在矫治方案包括扩弓的情况下,根据确定的扩弓矫治方案对牙弓曲线进行调整,一般可以是调宽牙弓曲线。此外还可以基于美观度等因素的考虑对牙弓曲线进行调整,实际应用场景多样,在此不做限定。
[0086] 值得一提的是,通过上述步骤确定出的牙弓曲线需满足几个预设约束条件。具体包括:牙槽骨弓形与初始待矫治牙列的弓形差距需满足预设范围,牙弓的平滑度需超过预设阈值以及待矫治牙颌中各牙齿的平移量需小于预设值。
[0087] 在另一个例子中,在所述矫治方案或矫治目标涉及牙弓曲线调整时,在所述组合待矫治牙列中各牙齿的各牙齿特征参数之前还可以包括:根据所述矫治方案或矫治目标调整初始牙弓曲线,获得目标牙弓曲线。
[0088] 值得说明的是,本例涉及的初始牙弓曲线反映的是初始的待矫治牙列中牙齿的排列情况,只需简单对待矫治牙列进行曲线拟合即可得到。可以理解,在获得初始牙弓曲线的过程中一般仅考虑了曲线对待矫治牙列的拟合程度以及曲线的光滑程度。具体地,初始牙弓曲线可以具体为通过上述步骤301‑305初步获得的牙弓曲线。对初始牙弓曲线的调整,可以具体根据矫治目标中所包括的扩弓方案、美观度考虑或是其他因素,由用户对初始牙弓曲线进行调整或是对初始牙弓曲线进行自动调整。
[0089] 在本例中,排齐程度收敛至预设条件可以包括:各牙齿到所述目标牙弓曲线的距离总和收敛至第一预设条件。本实施例能够实现将各牙齿到目标牙弓曲线的距离总和约束在一个预设范围内,使得目标位相比牙齿初始位置到目标牙弓曲线的距离得到了优化,即使得确定出的目标位能够更加贴近目标牙弓曲线。
[0090] 在一个组合的牙齿特征参数包括上述内容中提及的第二类参数的例子中,本步骤中涉及的排齐程度收敛至预设条件可以包括:后牙区具有咬合关系的上下颌牙齿的尖窝关系符合第二预设条件。在本例中,将参与计算的参数分为两类,一次只计算其中一类,有利于降低计算复杂度,加快计算速度。进一步限定组合的牙齿特征参数包括表征牙齿排列位置的参数时,获得的目标位能够较好地贴合牙弓曲线;组合的牙齿特征参数包括表征后牙尖窝关系的参数时,能够使得获得的目标位具有更优的咬合关系,在排列牙齿时也符合实际排牙时将整齐程度和咬合特征分别确定的需求。
[0091] 值得说明的是,本例中涉及的第二预设条件可以根据安氏I类错颌或者Andrews理想咬合标准确认。即,使得得到的目标位的后牙区具有咬合关系的上下颌牙齿的尖窝关系能够满足安氏I类错颌或者Andrews理想咬合标准。
[0092] 此处涉及的安氏I类错颌来源于安氏分类,安氏分类是由美国口腔医生安格尔在1899年提出的,也是现在使用最为广泛的错颌畸形分类法。安氏I类错颌具体指中性错颌,满足安氏I类错颌的牙颌中下颌第1磨牙的位置和上面对称,没有咬合问题,但牙列中也可能存在错位牙。
[0093] 此处涉及的Andrews理想咬合标准可参见如下表1:
[0094] 表1 Andrews理想咬合标准表
[0095]
[0096] 值得说明的是,步骤103中涉及的目标位包括的位置和姿态具体可以通过牙齿的六个自由度反映。六个自由度分别为牙齿沿局部坐标系三个坐标轴方向的移动距离以及牙齿的转矩、轴倾和扭转角度。
[0097] 可以理解地,对于手动确定矫治目标位的方案,牙齿的六个自由度均需医师进行手动调节,十分依赖医师的经验且工作量非常大。而在本实施方式中,能够自动确定矫治目标位,无需医师对待矫治牙列的牙齿进行逐颗调整。且基于牙齿特征参数和对应的约束条件进行求解,能够得到较为理想的矫治目标位。
[0098] 在一个矫治方案包括指定预设牙齿不移动的例子中,对于预设牙齿,可以将所述预设牙齿的初始位置确定为所述预设牙齿的目标位。若接收到的矫治方案中包括对不可移动的牙齿的指定,则直接将这些牙齿的初始位置作为目标位,能够实现不对这些预设牙齿进行调整。值得一提的是,本例中涉及的预设牙齿可以为龋齿或烤瓷牙以及不需要矫治的牙齿等。
[0099] 此外值得一提的是,在本实施方式中为了进行计算各牙齿的牙齿特征参数、确定牙弓曲线、计算目标位等步骤,还需首先对待矫治牙列的特征点进行识别并确定待矫治牙列的牙颌坐标系。
[0100] 以如图5所示的右侧第一磨牙面的示意图说明牙齿的特征点。如图5所示,可以识别的待矫治牙列的特征点可以包括牙齿的远中颊尖、近中颊尖、三角嵴、远中三角窝、近中三角窝、中央窝、远中边缘嵴、近中边缘嵴、斜嵴、远中窝、远中舌尖、近中舌尖、第五牙尖等,以及颊沟、近中沟、远中舌沟等涉及的特征点。
[0101] 确定的牙颌坐标系可以参考如图2所示的以O为坐标原点,以X、Y、Z轴为坐标轴的正交直角坐标系。对于待矫治牙列的上下颌确定同一牙颌坐标系即可。具体可以首先接收用户指定的颌平面以及中线,进而确定颌平面上位于牙列后侧的一个点作为坐标原点。
[0102] 在本实施方式中,首先接收根据待矫治牙列确定的矫治方案和矫治目标。由于矫治方案和矫治目标是根据待矫治牙列确定的,因而更加适用于待矫治牙列,且能够反映在确定矫治方案和矫治目标过程中针对待矫治牙颌的实际可行性考虑。进而根据所述矫治方案和矫治目标,确认出与所述矫治方案和矫治目标有关的牙齿特征参数及对应的约束条件。能够根据接收到的矫治目标和矫治方案自动化地确定牙齿特征参数和约束条件。可以理解地,由于确认的牙齿特征参数以及对应的约束条件与矫治方案和矫治目标有关,因而牙齿特征参数以及约束条件能够反映矫治方案和目标的特征,从而能够反映出确定矫治方案和目标过程中针对待矫治牙颌的实用性和实际可行性等考虑。进一步地,组合所述待矫治牙列中各牙齿的各牙齿特征参数,以组合结果作为排齐程度,以各牙齿特征参数的约束条件为限,获得在排齐程度收敛至预设条件时所述待矫治牙列中各牙齿的目标位,所述目标位包括位置和姿态。很多传统的确定矫治目标位的方案,对于不同待矫治牙列均采用同一套确定矫治目标位的方法,并未考虑不同待矫治牙列之间不同的特征,可能并不适用于部分待矫治牙列,导致确定的目标位并不具有实际可行性。而在本发明中,由于确定出的牙齿特征参数和约束条件能够反映出确定矫治方案和目标过程中针对待矫治牙颌的实用性以及实际可行性等考虑,因而最终确定出的目标位具有较好的适用性和实际可行性。此外本发明能够自动确认出基于这些牙齿特征参数的约束条件下,牙齿可以排列到的最佳目标位置和姿态,整个确定过程自动快速,且获得的目标位不仅标准统一、能够降低操作人员的专业门槛,且更具实际可行性。
[0103] 本发明的另一实施例涉及一种矫治目标位的确定方法。
[0104] 本实施方式是在前述实施方式的基础上进行改进,主要改进之处在于:将确认出的牙齿特征参数分为两类,在组合待矫治牙列中各牙齿的各牙齿特征参数以及后续分析的过程中,对两类参数分别组合和分析,可以减少每次参与组合和分析的参数数量,以简化运算,加快处理速度,具体流程可以如图6所示:
[0105] 步骤601,接收根据待矫治牙列确定的矫治方案和矫治目标。
[0106] 步骤602,根据矫治方案和矫治目标,确认出与矫治方案和矫治目标有关的牙齿特征参数及对应的约束条件。
[0107] 具体的说,本步骤可以对确认出的牙齿特征参数根据其所表征的牙齿特征进行分类,可以包括两类。其中,第一类为表征牙齿排列位置的参数,具体可以包括:上颌垂直向高度、下颌垂直向高度、上颌切缘点垂直向高度差、下颌切缘点垂直向高度差、牙齿至牙弓曲线的距离、牙齿转矩、牙齿轴倾、牙齿扭转、中线关系、尖牙关系、磨牙关系、相对初始位置的移动距离。第二类为表征后牙尖窝关系的参数,具体可以包括:上颌6号牙近中舌尖至下颌 6号牙中央窝的距离、上颌7号牙近中舌尖至下颌7号牙中央窝的距离、下颌6号牙居中颊尖至上颌6号牙中央窝的距离、下颌7号牙居中颊尖至上颌7号牙中央窝的距离。实际应用中,两类参数还可以根据实际确认出的参数增加,在此不再一一列举。
[0108] 在一个例子中,在所述矫治目标包括对矢状关系的目标指定时,本步骤中确认出的所述牙齿特征参数可以包括:上下颌特征点距离。值得一提的是,此处涉及的当矫治目标包括对矢状关系的目标指定时,上下颌特征点距离可以具体为上颌6号牙近中颊尖与下颌6号牙中央窝的距离。
[0109] 步骤603,组合第一类参数,获得以第一类参数组合出的各牙齿的第一排齐程度,计算出在所述第一排齐程度收敛至对应的预设条件时各牙齿的第一目标位。
[0110] 由于第一类参数是表征牙齿排列位置的参数,所以本步骤也可以理解为是调整待矫治牙列的整齐程度的过程。能够实现计算出的各牙齿的第一目标位满足贴近牙弓、升高/压低排齐、消除或达到指定间隙、转矩对齐、消除扭转、轴倾对齐等效果。
[0111] 步骤604,以第一目标位作为所述待矫治牙列中各牙齿的初始位置,组合第二类参数,获得以第二类参数组合出的各牙齿的第二排齐程度,计算出在所述第二排齐程度收敛至对应的预设条件时各牙齿的第二目标位。
[0112] 由于第一类参数是表征后牙尖窝关系的参数,所以本步骤也可以理解为是调整待矫治牙列的咬合程度的过程。
[0113] 更具体的说,本实施方式在以目标函数形式表达所述组合结果,根据目标函数最优化求解法,计算出所述待矫治牙列中各牙齿的目标位的例子中,对第一类参数进行组合确定的表征第一排齐程度的第一目标函数可以具体为:
[0114]
[0115] 其中,牙齿变换集M={Mi}。其中,Mipi=Ripi+Ti,Ri为旋转变换矩阵,Ti为平移向量;以及 为各牙齿的局部坐标系中坐标轴方向的单位向量。
[0116] 此外值得一提的是,如上述根据第一类参数确定的目标函数所示,所述各牙齿特征参数可以分别对应有权重。本步骤中涉及的组合所述待矫治牙列中各牙齿的各牙齿特征参数,可以包括:根据各牙齿特征参数对应的权重,组合所述待矫治牙列中各牙齿的各牙齿特征参数。
[0117] 其中, 为牙齿至牙弓曲线的距离,ωnst2Ach为其对应的权重;为牙齿转矩,ωincAlg为其对应的权重。值得说明的是,上述目标函数中并
未对所包含的全部加法项进行说明,本领域的技术人员应该可以理解,所省略的内容为牙齿特征参数与其对应的权重乘积之和。
[0118] 值得一提的是,根据各参数的实际重要程度,可以将牙齿至牙弓曲线的距离的权重设置为可选的最大值,中线关系、尖牙关系、磨牙关系参数的权重可以设置为相同数值且此数值与牙齿靠近牙弓参数的权重值相近,牙齿转矩、轴倾、扭转排齐参数可以设置为相同数值且此数值为权重中最小的。在本例中,根据各牙齿特征参数的权重对各牙齿特征参数进行组合,使得在组合这些牙齿特征参数的时候能够充分考虑到不同牙齿特征参数的重要程度,得到更具合理性的组合结果,即得到更具合理性的排齐程度。
[0119] 可以理解地,求解上述目标函数涉及的具体的约束条件可以包括对第一类参数中各参数分别以其对应的约束条件进行约束。值得一提的是,为了对求解得出的目标位进行进一步优化,可以在根据上述目标函数以及约束条件求解得到第一目标位,根据目标位对目标函数和约束条件中涉及的牙齿特征参数进行更新,并进行再次求解。
[0120] 还需进一步说明,在求解目标函数获得第一目标位的过程中,可以采用循环逼近的方式获得最优结果,除了上述采用各个牙齿到牙弓曲线的距离较小来确认是否排列最优,还可以判断在循环逼近时,牙齿的目标位的变化已经较小,也就是目标位的变化趋于稳定,此时即可认为已经得到第一目标位。
[0121] 对第二类参数进行组合确定的表征第二排齐程度的第二目标函数可以具体为:
[0122]其中, 可以具体为上颌6号牙近中舌尖至下颌6号牙中央
窝的距离、上颌7号牙近中舌尖至下颌7号牙中央窝的距离、下颌6号牙居中颊尖至上颌6号牙中央窝的距离、下颌7号牙居中颊尖至上颌7号牙中央窝的距离等第二类参数的加和。
[0123] 可以理解地,求解上述目标函数涉及的具体的约束条件可以包括对第二类参数中各参数分别以其对应的约束条件进行约束。值得一提的是,为了对求解得出的目标位进行进一步优化,可以在根据上述目标函数以及约束条件求解得到第二目标位,根据计算出的第二目标位对目标函数和约束条件中涉及的牙齿特征参数进行更新,并进行再次求解。
[0124] 本实施方式中,根据牙齿特征参数及其约束条件确定矫治目标位的过程,可以依据牙齿特征参数的分类,分为分别调整整齐程度和咬合程度的两个步骤。一次只调整整齐程度和咬合程度中的一种,有利于降低计算复杂度,加快计算速度。进一步说,本实施方式根据排列位置和咬合关系分别进行计算,先在排列位置上排列直至整齐,再调整咬合关系,使得牙列可以矫治到尽量符合理想的咬合关系,提升计算速度的前提下,保证最终的矫治效果。
[0125] 本发明的另一实施方式涉及一种矫治目标位的确定方法。
[0126] 值得说明的是,本实施方式与前述实施方式的主要区别在于:在本实施方式中,在所述获得在排齐程度收敛至预设条件时所述待矫治牙列中各牙齿的目标位后,还包括:重复执行以下步骤直至满足重复目标:根据获得的所述目标位更新所述待矫治牙列中各牙齿的各牙齿特征参数以及所述各牙齿特征参数的约束条件;组合所述待矫治牙列中各牙齿的各牙齿特征参数,以组合结果作为排齐程度,以各牙齿特征参数的约束条件为限,获得在排齐程度收敛至预设条件时所述待矫治牙列中各牙齿的目标位。本实施方式中的矫治目标位的确定方法流程图可以如图7所示,具体可分为如下步骤:
[0127] 步骤701,接收根据待矫治牙列确定的矫治方案和矫治目标。
[0128] 步骤702,根据矫治方案和矫治目标,确认出与矫治方案和矫治目标有关的牙齿特征参数及对应的约束条件。
[0129] 步骤703,组合待矫治牙列中各牙齿的各牙齿特征参数,以组合结果作为排齐程度,以各牙齿特征参数的约束条件为限,获得在排齐程度收敛至预设条件时待矫治牙列中各牙齿的目标位,目标位包括位置和姿态。
[0130] 不难看出,本实施方式中的步骤701、702与703与第一个实施方式中的三个步骤相同。第一各实施方式中公开的技术细节在本实施方式中依然适用,未避免重复,在本实施方式中不再赘述。
[0131] 步骤704,根据获得的所述目标位更新所述待矫治牙列中各牙齿的各牙齿特征参数以及所述各牙齿特征参数的约束条件。
[0132] 以上颌牙齿垂直向高度这一牙齿特征参数的约束条件——上颌牙齿垂直向高度需满足 [hi‑Δm,hi+Δm]这一约束范围为例,在获得目标位之后,在本步骤中,根据目标位对上颌牙齿垂直向高度进行更新,并对约束范围中的初始高度hi也进行更新。
[0133] 值得说明的是,在为待矫治牙列中的各牙齿均设立有局部坐标系的情况下,还需根据获得的所述目标位更新局部坐标系,以便基于局部坐标系进行牙齿特征参数和其对应的约束条件的更新。
[0134] 此外还值得说明的是,在预设条件包括各牙齿到所述待矫治牙列的牙弓曲线的距离总和收敛至第一预设条件的例子中,为了计算部分牙齿特征参数的数值,还需进行点匹配。具体可以包括为待矫治牙列上的某些特征点确认牙弓曲线上距离该特征点最近的点。在计算获得矫治目标位之后,进行下一次矫治目标位的计算之前,还需再次进行点匹配的步骤,即根据确定的矫治目标位重新确定距离特征点最近的点。
[0135] 步骤705,组合所述待矫治牙列中各牙齿的各牙齿特征参数,以组合结果作为排齐程度,以各牙齿特征参数的约束条件为限,获得在排齐程度收敛至预设条件时所述待矫治牙列中各牙齿的目标位。
[0136] 在本步骤中,基于更新后的牙齿特征参数以及约束条件对矫治目标位进行再次求解,能够进一步优化矫治目标位。
[0137] 步骤706,判断是否满足重复条件。若是,则结束流程;若否,则跳转至步骤704。
[0138] 本步骤中涉及的满足重复条件可以包括以下之一:重复次数满足预设次数,如3次、4 次或5次;各牙齿的目标位与所述待矫治牙列的牙弓曲线的距离满足对应条件;接收到用户根据各牙齿的目标位发出的停止重复指示。当重复条件为接收到用户根据各牙齿的目标位发出的停止重复指示,可以理解地,用户在判断出当前计算得到的目标位已经满足需求时,无需进行继续求解,因此发出停止重复指示,使得上述步骤停止执行,得到最终的矫治目标位。如用户可以根据实际看到的满意的排列结果,确定无需继续重复,则可以触发停止重复。
[0139] 值得一提的是,在多次求解获得目标位的过程中,为了避免对待矫治牙列的邻接点之间的距离进行错误的约束,而导致影响错颌严重的待矫治牙列的矫治效果,在进行第一次求解的过程,约束条件中可以不包括对邻接点之间的距离的约束。在后续的循环求解过程中,再在约束条件中加入对邻接点之间的距离的约束进行第一目标位的再次求解。
[0140] 在本实施方式中,能够基于上一次获得的目标位更新牙齿特征参数和约束条件并再次求解计算目标位,能够对计算出来的目标位进行多次进一步的优化,由于各牙齿的初始位置更接近于牙弓曲线,所以每次求解出的稳定的目标位也将更趋近于牙弓曲线,最终实现确定出更优的矫治目标位。
[0141] 本发明的另一实施方式涉及一种矫治步骤的设计方法。
[0142] 在本实施方式中,获取待矫治牙列中各牙齿的位置和姿态,作为初始位;根据前述任一实施方式中所述的矫治目标位的确定方法,确定出所述各牙齿的目标位;根据各牙齿的初始位和目标位进行排牙和分步设计,获得每个矫治步骤中所述各牙齿的位置和姿态,得到所述待矫治牙列的矫治步骤。
[0143] 下面对本实施例中的矫治步骤的设计方法进行具体的说明,以下内容仅为方便理解本方案,并非实施本方案的必须。具体流程如图8所示,可包括如下步骤:
[0144] 步骤801,获取待矫治牙列中各牙齿的位置和姿态,作为初始位;
[0145] 步骤802,根据前述矫治目标位的确定方法,确定出所述各牙齿的目标位;
[0146] 步骤803,根据各牙齿的初始位和目标位进行排牙和分步设计,获得每个矫治步骤中所述各牙齿的位置和姿态,得到所述待矫治牙列的矫治步骤。
[0147] 可以理解地,上述实施方式中涉及的技术手段在本实施方式中依然适用,为减少重复,此处不再赘述。
[0148] 在本实施方式中,首先获取待矫治牙列中各牙齿的位置和姿态,作为初始位。进而根据前述矫治目标位的确定方法能够实现自动化地确定出各牙齿的目标位。此外,由于确定出的目标位具有较好的实际可行性以及针对待矫治牙列具有较好的适用性,因而在根据各牙齿的初始位和目标位进行排牙和分步设计后,获得每个矫治步骤中所述各牙齿的位置和姿态,得到所述待矫治牙列的矫治步骤具有较好的实际可行性,能够避免设计得到的矫治步骤不适用于待矫治的患者或是难以实际实现。
[0149] 本发明的一实施方式涉及一种矫治目标位的确定装置,如图9所示,包括:
[0150] 方案接收模块901,用于接收根据待矫治牙列确定的矫治方案和矫治目标;
[0151] 参数对应模块902,用于根据所述矫治方案中的矫治方案和矫治目标,确认出与所述矫治方案和矫治目标有关的牙齿特征参数及对应的约束条件;
[0152] 目标位确认模块903,用于组合所述待矫治牙列中各牙齿的各牙齿特征参数,以组合结果作为排齐程度,以各牙齿特征参数的约束条件为限,获得在排齐程度收敛至预设条件时所述待矫治牙列中各牙齿的目标位,所述目标位包括位置和姿态。
[0153] 在一个所述矫治方案或矫治目标涉及牙弓曲线调整的例子中,矫治目标位的确定装置还可以包括牙弓曲线确定模块(图中未示出),所述牙弓曲线确定模块用于在所述组合待矫治牙列中各牙齿的各牙齿特征参数之前,根据所述矫治方案或矫治目标调整初始牙弓曲线,获得目标牙弓曲线。
[0154] 在一个参数对应模块902确认出与所述矫治方案和矫治目标有关的牙齿特征参数包括两类的例子中,其中第一类可以为表征牙齿排列位置的参数,第二类可以为表征后牙尖窝关系的参数。目标位确认模块903还可以用于组合第一类参数,获得以第一类参数组合出的各牙齿的第一排齐程度,计算出在所述第一排齐程度收敛至对应的预设条件时各牙齿的第一目标位;以第一目标位作为所述待矫治牙列中各牙齿的初始位置,组合第二类参数,获得以第二类参数组合出的各牙齿的第二排齐程度,计算出在所述第二排齐程度收敛至对应的预设条件时各牙齿的第二目标位。
[0155] 在另一个例子中,目标位确认模块903还可以用于以目标函数形式表达所述组合结果,根据目标函数最优化求解法,计算出所述待矫治牙列中各牙齿的目标位;其中,所述目标函数的最优目标为排齐程度收敛至预设条件。
[0156] 在另一个例子中,目标位确认模块903还可以用于为各牙齿分别设立局部坐标系,在所述局部坐标系下计算各所述牙齿特征参数的值。
[0157] 在另一个例子中,目标位确认模块903还可以用于根据各牙齿特征参数对应的权重,组合所述待矫治牙列中各牙齿的各牙齿特征参数。
[0158] 在一个例子中,目标位确认模块903还可以用于在所述获得在排齐程度收敛至预设条件时所述待矫治牙列中各牙齿的目标位后,重复执行以下步骤直至满足重复目标:根据获得的所述目标位更新所述待矫治牙列中各牙齿的各牙齿特征参数以及所述各牙齿特征参数的约束条件;组合所述待矫治牙列中各牙齿的各牙齿特征参数,以组合结果作为排齐程度,以所述各牙齿特征参数的约束条件为限,获得在排齐程度收敛至预设条件时所述待矫治牙列中各牙齿的目标位。
[0159] 在一个例子中,方案接收模块901还可以用于在所述接收根据待矫治牙列确定的矫治方案之前,提供多个矫治方案和矫治目标,供用户指定;以及,根据接收到的用户指令,确认接收到的至少一个矫治方案和矫治目标。
[0160] 在另一个例子中,目标位确认模块903还可以用于在所述矫治方案包括指定预设牙齿不移动时,将所述预设牙齿的初始位置确定为所述预设牙齿的目标位。
[0161] 本实施方式提供的矫治目标位的确定装置首先接收根据待矫治牙列确定的矫治方案和矫治目标。由于矫治方案和矫治目标是根据待矫治牙列确定的,因而更加适用于待矫治牙列,且能够反映在确定矫治方案和矫治目标过程中针对待矫治牙颌的实际可行性考虑。进而根据所述矫治方案和矫治目标,确认出与所述矫治方案和矫治目标有关的牙齿特征参数及对应的约束条件。能够根据接收到的矫治目标和矫治方案自动化地确定牙齿特征参数和约束条件。可以理解地,由于确认的牙齿特征参数以及对应的约束条件与矫治方案和矫治目标有关,因而牙齿特征参数以及约束条件能够反映矫治方案和目标的特征,从而能够反映出确定矫治方案和目标过程中针对待矫治牙颌的实用性和实际可行性等考虑。进一步地,组合所述待矫治牙列中各牙齿的各牙齿特征参数,以组合结果作为排齐程度,以各牙齿特征参数的约束条件为限,获得在排齐程度收敛至预设条件时所述待矫治牙列中各牙齿的目标位,所述目标位包括位置和姿态。很多传统的确定矫治目标位的方案,对于不同待矫治牙列均采用同一套确定矫治目标位的方法,并未考虑不同待矫治牙列之间不同的特征,可能并不适用于部分待矫治牙列,导致确定的目标位并不具有实际可行性。而在本发明中,由于确定出的牙齿特征参数和约束条件能够反映出确定矫治方案和目标过程中针对待矫治牙颌的实用性以及实际可行性等考虑,因而最终确定出的目标位具有较好的适用性和实际可行性。此外本发明能够自动确认出基于这些牙齿特征参数的约束条件下,牙齿可以排列到的最佳目标位置和姿态,整个确定过程自动快速,且获得的目标位不仅标准统一、能够降低操作人员的专业门槛,且更具实际可行性。
[0162] 值得一提的是,本发明上述实施方式中所涉及到的各模块均为逻辑模块,在实际应用中,一个逻辑单元可以是一个物理单元,也可以是一个物理单元的一部分,还可以以多个物理单元的组合实现。此外,为了突出本发明的创新部分,本实施方式中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入,但这并不表明本实施方式中不存在其它的单元。
[0163] 本发明的实施例还提供一种电子设备,如图10所示,包括至少一个处理器1001;以及,与所述至少一个处理器1001通信连接的存储器1002;其中,存储器1002存储有可被至少一个处理器1001执行的指令,指令被至少一个处理器1001执行,以使至少一个处理器1001能够执行上述的矫治目标位的确定方法或矫治步骤的设计方法。
[0164] 其中,存储器1002和处理器1001采用总线方式连接,总线可以包括任意数量的互联的总线和桥,总线将一个或多个处理器1001和存储器1002的各种电路连接在一起。总线还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路连接在一起,这些都是本领域所公知的,因此,本文不再对其进行进一步描述。总线接口在总线和收发机之间提供接口。收发机可以是一个元件,也可以是多个元件,比如多个接收器和发送器,提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。经处理器1001处理的数据通过天线在无线介质上进行传输,进一步,天线还接收数据并将数据传送给处理器1001。
[0165] 处理器1001负责管理总线和通常的处理,还可以提供各种功能,包括定时,外围接口,电压调节、电源管理以及其他控制功能。而存储器1002可以被用于存储处理器1001在执行操作时所使用的数据。
[0166] 上述产品可执行本申请实施例所提供的方法,具备执行方法相应的功能模块和有益效果,未在本实施例中详尽描述的技术细节,可参见本申请实施例所提供的方法。
[0167] 本申请的实施例还提供一种计算机可读存储介质,存储有计算机程序。计算机程序被处理器执行时实现上述的矫治目标位的确定方法或矫治步骤的设计方法。
[0168] 本领域技术人员可以理解,实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成,该程序存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机,芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘只读存储器(ROM,Read‑Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0169] 上述实施例是提供给本领域普通技术人员来实现和使用本发明的,本领域普通技术人员可以在不脱离本申请的发明思想的情况下,对上述实施例做出种种修改或变化,因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限,而应该符合权利要求书所提到的创新性特征的最大范围。
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