[发明专利]一种基于牙齿几何模型的计算阻抗中心的方法

说明书

本发明涉及一种基于牙齿几何模型的计算阻抗中心的方法，通过牙齿的牙根表面的空间位置和表面积来计算整排牙齿的牙根表面几何中心，以此作为整体阻抗中心的所在位置，本发明是直接基于几何模型计算阻抗中心的位置，无需建模仿真，可以大量降低所需的人工和专业背景要求，另外，还可将计算时间缩短至秒级或毫秒级，容易实现自动化。

技术领域

本发明涉及一种牙齿矫治的技术领域，尤其涉及一种基于牙齿几何模型的计算阻抗中心的方法。

背景技术

口腔正畸治疗是通过在牙冠上施加合适的力和力矩，使牙齿产生预期的移动，最终达到排齐牙齿的目的。牙齿的阻抗中心是一个类似于质心概念的虚拟位置点，用来精准判断牙齿在当前力和力矩下将产生何种移动。反之，在已知阻抗中心位置的前提下，可以设计相应的正畸载荷达到预期的牙齿移动。单颗牙齿和整排牙齿均有阻抗中心的概念。单颗牙齿的几何结构较为简单时，其阻抗中心位置有可能简单估算。但整排牙齿包含多颗几何结构不同的牙齿，其阻抗中心难以简单估算，也不能理解为单颗牙齿的简单叠加或平均。

整排牙齿阻抗中心的传统计算方法是通过模拟仿真方法，在口腔结构的数字模型上施加正畸载荷，计算牙齿的阻抗中心。模拟仿真方法需要大量人工、时间和相应工程专业背景，无法实现快速计算。传统计算方法只能通过计算生物力学的模拟仿真方法来计算整排牙齿的整体阻抗中心位置，其建模计算过程复杂，所需时间过长，无法在临床治疗中实际应用。目前缺乏一种整排牙齿的阻抗中心的快捷计算方法。

现有技术中，有限元模拟仿真方法(Chae JM,et al.Biomechanical analysisfor total distalization of the mandibular dentition:A finite element study.AmJ Orthod Dentofacial Orthop.2019Mar；155(3):388-397.)是一种以有限元法为基础的计算生物力学模拟方法。这种方法基于医学图像构建几何模型，将几何模型转化为有限元模型，施加正畸载荷等边界条件，模拟牙齿移动，并以此计算阻抗中心的位置。

本发明旨在开发一种整排牙齿的整体阻抗中心的快捷计算方法，无需构建仿真模型，仅基于图像处理就能快速获得阻抗中心的位置。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于牙齿几何模型的计算阻抗中心的方法，包括以下步骤：

一种基于牙齿几何模型的计算阻抗中心的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、获得牙齿几何模型；

S2、若获得的牙齿几何模型不是三角面片格式，则进行三角面片化处理；

S3、截取牙根部分的表面几何模型；

S4、计算牙根部分的每一个三角面片的面积和重心；

S5、牙根表面设为共有n个三角面片，每一个三角面片的面积和重心分别设为Ci和Si，计算所有牙根表面的几何中心C_all，C_all即为整体阻抗中心：

对发明提供的一种基于牙齿几何模型的计算阻抗中心的方法做进一步的改进，所述步骤S4中三角面片的三个顶点分别设为(x₁，y₁，z₁)、(x₂，y₂，z₂)、(x₃，y₃，z₃)，其中三角形面片的面积S的计算可使用三维空间三角形面积计算公式如下进行计算：