[发明专利]基于扫描图像和有限元模型咬合啮合度评估方法

说明书

本发明公开了一种基于扫描图像和有限元模型咬合啮合度评估方法，包括：通过牙粉逆向进行牙列模型建立，得到三维立体的石膏牙模；将生成的牙模在三维空间进行扫描，去除动静态噪声，生成牙列的三维数字模型；对得到三维牙列模型进行运动模拟，得到咬合运动中位置信息参数；基于扫描重构的牙列三维数字模型，创建三维网格，并基于扫描重构的上下牙列咬合关系；设置计算初始条件和边界条件，设置计算时惩罚函数接触算法，对三维网格模型用数值法进行求解；分析不同部位咬合后应力分布情况，根据应力最小值方法计算出咬合应力指数，从而评估咬合啮合度情况。

技术领域

本发明属于咬合功能评估领域，特别涉及基于扫描图像和有限元模型咬合啮合度评估方法。

背景技术

目前的牙齿不齐、咬合错乱已经成为普遍现象，不仅影响美观，而且对咀嚼等口颌面颈的功能都有不同程度的影响。目前国际上尚没有一种准确检测咬合接触特征及基于咬合接触而进行的咬合功能评价方法。临床上可以制取咬合石膏模型，但其动静态咬合时的应力分布等功能信息尚无法获得，目前国际通用的咬合度评估方法主要基于经验积累，所采用的咬合评估标准主要是形态学方面的指标，缺乏功能性指标。

发明内容

本发明的目的在于提供基于扫描图像和有限元模型咬合啮合度评估方法，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

基于扫描图像和有限元模型咬合啮合度评估方法，包括以下步骤：

S01：提取牙列实体模型：通过分析定义口腔的空间，通过牙粉逆向进行牙列模型建立，通过咬合后得到三维立体的牙模；

S02：生成牙列三维数字模型：将步骤S01生成的三维立体的牙模在三维空间进行扫描，去除动静态噪声，生成牙列的三维数字模型，获取牙列的尺寸和最小间隙；

S03：计算咬合运动参数：对得到牙列三维数字模型进行运动模拟，计算得到牙列咬合运动时上下牙列时的最小位移，进一步得到咬合运动中位置信息参数；

S04：牙列网格划分：基于扫描重构的牙列三维数字模型，创建三维网格，并基于扫描重构的数字化牙列，生成运动中心轴，生成六自由度的运动模式；

S05：咬合啮合仿真计算：基于步骤S03得到的咬合运动参数与步骤S04生成的牙列三维网格模型，求解有限元分析的基本公式，对三维网格模型进行求解，

S06：咬合啮合应力指数计算：基于S05的分析步骤，分析不同部分咬合后应力分布情况，根据应力最小值方法计算出咬合应力指数，评估咬合啮合度情况。

进一步的，步骤S01具体包括：

通过分析定义口腔的空间，根据不同的测量个体，获得若干基本的口腔尺寸，然后准备适量的印模材料和托盘，分别在上、下牙列放置含有印模材料的托盘，待结固后整体取下，用石膏灌注，提取牙列的石膏模型。

进一步的，步骤S02包括以下步骤：

S21：将步骤S01生成的石膏模型在三维空间进行扫描，将参考图像减去目标图像，去除静态噪声，通过均值滤波去除动态噪声，通过灰度直方图分析，利用阈值进一步去除噪声，通过多尺度的海森矩阵对降噪后的图像的牙列模型进行图像增强；

S22：生成牙列的三维工程模型：将处理后的牙列图像进行三维重建，对牙齿部分进行表面化处理，获得上下牙列的三维工程模型；

S23：在S22中获得的三维工程模型，测量获取牙列的尺寸和整个咬合过程中牙齿间的最小间隙。

进一步的，步骤S03具体包括：对得到三维牙列模型进行运动模拟，进行三维的六自由度运动算例模拟；计算得牙列咬合时的最小位移，进一步得到咬合运动中位置信息参数。