本發(fā)明涉及一種提取牙頜模型中牙冠內(nèi)輪廓等截面信息的處理方法，特別涉及一種數(shù)字化層切對(duì)牙冠點(diǎn)云數(shù)據(jù)提取、處理和重建的方法。
技術(shù)背景
隨著計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)以及掃描技術(shù)的快速發(fā)展，無(wú)托槽隱形矯治技術(shù)已廣泛應(yīng)用到臨床口腔正畸中。無(wú)托槽隱形矯治器是一種計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制作的透明彈性材料活動(dòng)矯正裝置，它是一序列連續(xù)的矯治裝置，通過(guò)不斷的小范圍的移動(dòng)達(dá)量到牙齒的矯治目的。
制作無(wú)托槽隱形矯治器時(shí)，要先將患者的牙頜模型進(jìn)行數(shù)字化處理。模型數(shù)字化主要是根據(jù)患者的牙頜模型印模，利用掃描設(shè)備，實(shí)現(xiàn)患者牙頜的三維模型重建。根據(jù)重建的數(shù)字化牙頜模型對(duì)每一個(gè)牙齒的移動(dòng)方式，移動(dòng)距離，移動(dòng)方向進(jìn)行規(guī)劃，完成矯治計(jì)劃的制定。
對(duì)于矯治計(jì)劃中牙齒移動(dòng)的模擬，一般是牙頜制造廠(chǎng)商在患者的石膏陽(yáng)模上通過(guò)加熱，手動(dòng)移位，來(lái)模擬出不同矯治階段預(yù)期目標(biāo)牙頜模型。但這種操作憑個(gè)人經(jīng)驗(yàn)比重太多，往往會(huì)因?yàn)槭止げ僮鞯钠?，造成后續(xù)制作隱形矯治器乃至患者的矯治上的失敗。
一般的反求方法無(wú)法獲得到模型內(nèi)部的一些數(shù)據(jù)，而ct，mri這種斷層成像，層厚一般難以調(diào)控，一般在0.08mm，對(duì)于牙冠這種較小的模型數(shù)據(jù)，一些信息很難清楚的被提取，更無(wú)法被處理。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種數(shù)字化層切對(duì)牙冠點(diǎn)云數(shù)據(jù)提取、處理和重建的方法，回歸數(shù)字化牙頜模型基礎(chǔ)上，對(duì)數(shù)字化牙頜模型的層切，再對(duì)層切后的各個(gè)二維截面視圖進(jìn)行牙冠外輪廓等數(shù)據(jù)的提取，并分析修復(fù)處理，能夠根據(jù)矯治方案對(duì)牙齒的移動(dòng)進(jìn)行模擬，作出不同階段預(yù)期目標(biāo)數(shù)字化牙頜模型。并為后續(xù)的dlp(面曝光)3d打印成型工藝部分提供數(shù)據(jù)上的基礎(chǔ)。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
1)將患者的口內(nèi)牙頜情況進(jìn)行測(cè)量獲得初始點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并進(jìn)一步進(jìn)行去噪，去非連接部分；
2)根據(jù)步驟1)中獲得點(diǎn)云數(shù)據(jù)，設(shè)定基準(zhǔn)剖切面，再根據(jù)模型的高度，以及最終打印精度設(shè)定切層厚度，進(jìn)行數(shù)字化層切；
3)根據(jù)步驟2)中獲得的三維切層，進(jìn)行歸一化處理獲得二維截面；
4)根據(jù)步驟3)中獲得的二維截面，提取邊沿信息，并且體素化；
5)將各分層數(shù)據(jù)進(jìn)行三維重建，形成各種格式的打印數(shù)據(jù)。
步驟3)設(shè)置切層厚度為50μm。
與現(xiàn)有的牙冠數(shù)據(jù)提取和處理方法相比，本發(fā)明的特點(diǎn)和有利效果體現(xiàn)在：
1.在制作義齒或隱形矯治器時(shí)，需要在患者的牙頜模型陽(yáng)模進(jìn)行一系列操作，此過(guò)程人工操作患者牙頜模型陽(yáng)模往往會(huì)造成其不準(zhǔn)確性，而本發(fā)明的核心是在數(shù)字化模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)據(jù)提取并處理的，大大提高了操作的精準(zhǔn)性；
2.更有利于醫(yī)生為待矯治患者制定的矯治計(jì)劃，因?yàn)閿?shù)字化層切技術(shù)可以很細(xì)致，精準(zhǔn)的體現(xiàn)了各個(gè)牙冠的幾何特征和輪廓信息，還有牙弓排列，上下牙列咬合面的幾何形態(tài)及其咬合關(guān)系等信息；
3.基于數(shù)字化牙頜模型的基礎(chǔ)，在數(shù)字化層切技術(shù)的運(yùn)用下，為模擬不同階段牙齒矯治的情況提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，在二維平面視圖中模擬其輪廓的改變更方便，更利于建立不同階段預(yù)期目標(biāo)數(shù)字化牙頜模型，提高了處理效率；
4.所述的數(shù)字化層切的方法可以緊密的配合dlp(面曝光)3d打印成型工藝，相比較一般光固化(sla)打印工藝，dlp的成型時(shí)間更短，成本更低。
具體實(shí)施方式：
本發(fā)明包括以下步驟：
1)將患者的口內(nèi)牙頜情況進(jìn)行測(cè)量獲得初始點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并進(jìn)一步進(jìn)行去噪，去除非連接部分；
2)根據(jù)步驟1)中獲得點(diǎn)云數(shù)據(jù)，設(shè)定基準(zhǔn)剖切面，再根據(jù)模型的高度，以及最終打印精度設(shè)定切層厚度，進(jìn)行數(shù)字化層切；
3)根據(jù)步驟2)中獲得的三維切層，進(jìn)行歸一化處理獲得二維截面，；
4)根據(jù)步驟3)中獲得的二維截面，提取邊沿信息，并且體素化，即將獲得的各個(gè)二維截面視圖文件上對(duì)所需要的牙冠的邊緣數(shù)據(jù)進(jìn)行提取，牙冠輪廓線(xiàn)是一系列點(diǎn)集組合而成，去除輪廓曲線(xiàn)上冗余的點(diǎn)，一般原則是去除曲率小的點(diǎn)，保留曲率大的點(diǎn)，保持曲線(xiàn)不失真為第一要義。針對(duì)特殊情況，譬如曲線(xiàn)曲率變化較大的曲線(xiàn)上，不能只采用去除曲率小的點(diǎn)，保留曲率大的點(diǎn)的原則，應(yīng)控制相鄰點(diǎn)的距離，防止曲線(xiàn)失真。同時(shí)，一定要保留解剖學(xué)意義上的關(guān)鍵特征點(diǎn)，供醫(yī)生來(lái)制定矯治方案；
5)將各分層數(shù)據(jù)進(jìn)行三維重建，形成各種格式的打印數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的特點(diǎn)和有利效果體現(xiàn)在：
1.在制作義齒或隱形矯治器時(shí)，需要在患者的牙頜模型陽(yáng)模進(jìn)行一系列操作，此過(guò)程人工操作患者牙頜模型陽(yáng)模往往會(huì)造成其不準(zhǔn)確性，而本發(fā)明的核心是在數(shù)字化模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)據(jù)提取并處理的，大大提高了操作的精準(zhǔn)性；
2.更有利于醫(yī)生為待矯治患者制定的矯治計(jì)劃，因?yàn)閿?shù)字化層切技術(shù)可以很細(xì)致，精準(zhǔn)的體現(xiàn)了各個(gè)牙冠的幾何特征和輪廓信息，還有牙弓排列，上下牙列咬合面的幾何形態(tài)及其咬合關(guān)系等信息；
3.基于數(shù)字化牙頜模型的基礎(chǔ)，在數(shù)字化層切技術(shù)的運(yùn)用下，為模擬不同階段牙齒矯治的情況提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，在二維平面視圖中模擬其輪廓的改變更方便，更利于建立不同階段預(yù)期目標(biāo)數(shù)字化牙頜模型，提高了處理效率；
4.所述的數(shù)字化層切的方法可以緊密的配合dlp(面曝光)3d打印成型工藝，相比較一般光固化(sla)打印工藝，dlp的成型時(shí)間更短，成本更低。