[发明专利]牙齿预备体数字化模型设计方法

摘要

一种牙齿预备体数字化模型设计方法，属于计算机辅助设计口腔数字化医疗领域。本方法包括数据模型建立与预处理、牙齿特征提取、预备体模型参数化设计与修改、模型质量评价四个步骤。本设计的向导式模型生成方法人机交互简捷，自动化程度高，不仅能顺利生成符合各项医学指标的牙齿预备体模型，而且能对其进行个性化、参数化修改并对结果进行质量评价。此设计方法将大大降低口腔医师牙齿预备的时间和治疗费用，提高修复的舒适度和效率，在计算机辅助口腔预备领域有着重要的应用价值。

主权项

一种牙齿预备体数字化模型设计方法，其特征在于包括以下四个步骤：步骤1、数据生成和预处理预备体模型设计需要两种初始数据，包括患者牙齿拍摄的CT数据和口腔扫描仪扫描的石膏数据；分别将这些数据转换成系统接受的三角网格格式并导入到系统中即可完成设计的准备工作；接着对导入的模型进行预处理操作，通过去除自交和非流形在内的网格缺陷来生成合格质量的初始模型；步骤2、牙齿特征提取牙齿预备过程需要用到牙齿的龈缘线特征和牙体长轴特征，这里利用手工交互的半自动提取方法提取牙龈边缘线，通过沿牙龈方向依次选取若干表面点连接成线来生成牙齿的龈缘线特征；同时以基于测地线分层的牙体长轴提取算法提取牙齿的牙体长轴特征；所述的基于测地线分层的牙体长轴提取算法具体包括以下过程：首先为了计算模型表面的测地线距离，在牙齿合面中点附近手工选取测地线源点；然后利用dijkstra算法分别计算模型上各点到源点的测地线距离值，依据该值将模型分为若干层；分层数量越多提取的轴线越精确，同时相应的运算时间也更长；完成数据分层后分别计算各分层数据中心点并以这些中心点为基础进行空间直线拟合；在空间直线拟合算法中，根据最佳平方逼近原理，拟合出最佳直线使之满足方程如下：f(ϵi1,ϵi2,ϵi3)=Σi=1n(ϵi12+ϵi22+ϵi32)]]>最小，其中εi1、εi2、εi3分别为点在X向、Y向、Z向的误差；通过计算所有空间点误差值的平方和并使之最小可得出最适宜的方向向量，利用点法式即可求出所需牙体长轴；步骤3、预备体参数化设计与修改通过基于参数化操作的方法将预备体模型生成过程分解为一系列参数化操作步骤，并且通过在这些操作中应用参数化控制可以生成精确满足要求的预备体模型；各参数化操作有以下四步，分别是：(1)牙冠模型获取；(2)预备体肩台生成；(3)预备体合面生成；(4)预备体轴面生成；通过这四步参数化操作可生成满足各项医学指标的预备体模型，同时利用基于历史的方法可以实现模型的动态参数化修改；步骤4、预备体质量检测对完成模型设计和修改之后的预备体模型进行质量检测以评价其各项参数指标；具体通过取过牙体长轴且均匀分布的预定截面来生成模型截面视图，然后依次测量模型合面预备厚度参数、肩台宽度参数和合向聚合度参数值大小，并对各个截面的参数数据进行统计学分析得到模型各项参数指标的统计学结果，依据此结果可以判定模型的参数误差大小和模型生成质量。