本發(fā)明涉及正畸保持器制作領(lǐng)域，具體為一種基于智能設(shè)計(jì)和全自動(dòng)加工預(yù)制壓膜保持器的方法。

背景技術(shù)：

1、正畸保持是矯治過(guò)程不可或缺的重要組成，壓膜保持器外形美觀(guān)，體積較小，目前應(yīng)用最為廣泛。醫(yī)生與患者確認(rèn)正畸治療可以結(jié)束之后，首先要去除托槽或附件，完整暴露牙面；然后取印模移送義齒加工中心，在加工中心制作保持器；最后在臨床戴入患者口內(nèi)，進(jìn)行牙位保持。由于患者的牙列從弓絲去除后就開(kāi)始復(fù)發(fā)，且早期復(fù)發(fā)明顯，為了不影響矯治效果，保持器必須盡快完成制作。但是保持器制作流程較長(zhǎng)且繁瑣，包括取模、灌模型、填倒凹、壓膜制作、切割修形，加上來(lái)回運(yùn)輸時(shí)間，理想狀態(tài)下最快也要半天時(shí)間。多數(shù)情況下，臨床需要在早上十點(diǎn)前拆除口內(nèi)托槽或附件，下午四點(diǎn)之后患者才能戴上保持器，中間候診時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，大大影響就診體驗(yàn)，耽誤患者日常工作生活，耗費(fèi)大量時(shí)間精力。有時(shí)還會(huì)發(fā)生印模變形，保持器無(wú)法戴入的情況，不僅需要患者再次就診，而且由于長(zhǎng)時(shí)間無(wú)法及時(shí)佩戴保持器，造成牙列有所復(fù)發(fā)。此外，傳統(tǒng)人工流程制作保持器受人為因素影響較大，可能出現(xiàn)制作缺陷，無(wú)法保證所有保持器制作水平一致。并且傳統(tǒng)流程效率低、程序繁瑣，導(dǎo)致制作成本高。正畸患者多為學(xué)生或上班年輕人等群體，就診時(shí)間過(guò)度集中于節(jié)假日，傳統(tǒng)流程給門(mén)診及醫(yī)護(hù)造成極大的壓力。

2、鑒于此，本發(fā)明提供一種基于智能設(shè)計(jì)和全自動(dòng)加工預(yù)制壓膜保持器的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種基于智能設(shè)計(jì)和全自動(dòng)加工預(yù)制壓膜保持器的方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種基于智能設(shè)計(jì)和全自動(dòng)加工預(yù)制壓膜保持器的方法，包括以下步驟：

4、步驟s1：拆托槽前口內(nèi)掃描，獲得牙列三維數(shù)據(jù)；

5、步驟s2：基于牙列三維數(shù)據(jù)識(shí)別牙面上的突起物，對(duì)突起物進(jìn)行自動(dòng)去除并優(yōu)化，生成去除牙表面突起物的虛擬牙列模型數(shù)據(jù)；

6、步驟s3：自動(dòng)識(shí)別牙冠頸緣信息，確定牙冠位置的順序，并對(duì)缺隙處進(jìn)行倒凹填充，自動(dòng)生成連貫的保持器邊緣線(xiàn)，計(jì)算切削方向、深度和路徑；

7、步驟s4：通過(guò)三維打印技術(shù)制作牙列實(shí)體模型，自動(dòng)化制作真空壓膜制作保持器，根據(jù)計(jì)算得出的切削路徑自動(dòng)切割完成保持器的制作。

8、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，在步驟s1中，所述牙列三維數(shù)據(jù)的獲取邏輯：

9、基于口掃儀器采集牙面情況，基于牙面情況識(shí)別掃描數(shù)據(jù)缺陷；

10、對(duì)掃描數(shù)據(jù)缺陷進(jìn)行修復(fù)，對(duì)牙面情況的表殼數(shù)據(jù)進(jìn)行封閉，生成牙列三維數(shù)據(jù)，所述牙列三維數(shù)據(jù)包括三維圖像信息和三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

11、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，在步驟s2中，所述虛擬牙列模型數(shù)據(jù)的實(shí)現(xiàn)邏輯：

12、步驟s21：首先從口掃儀器獲取口腔的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)通過(guò)泊松重建構(gòu)建三維面片數(shù)據(jù)，所述三維面片數(shù)據(jù)包括牙齒面片數(shù)據(jù)、牙齦面片數(shù)據(jù)和突起物面片數(shù)據(jù)；

13、步驟s22：通過(guò)深度學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)三維面片數(shù)據(jù)進(jìn)行初步標(biāo)記并給每個(gè)標(biāo)記面片賦值所屬種類(lèi)概率；

14、步驟s23：基于步驟s22劃分好的三維面片數(shù)據(jù)確定不同面片之間的鄰接面，為鄰接面之間的虛擬邊賦值相關(guān)性，再配合圖像分割算法對(duì)三維圖像信息進(jìn)行分割獲取分割線(xiàn)；

15、步驟s24：根據(jù)分割線(xiàn)生成獨(dú)立分離的牙齒和牙齦面片模型，將牙齒和牙齦面片模型疊加生成虛擬牙列模型數(shù)據(jù)。

16、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述圖像分割算法通過(guò)最小割實(shí)現(xiàn)立體匹配和點(diǎn)位去噪獲取分割線(xiàn)；

17、通過(guò)最小割將圖像劃分為若干個(gè)互不重疊的區(qū)域；

18、再使用最小化能量函數(shù)來(lái)找到最優(yōu)解，其中：能量函數(shù)通常包括數(shù)據(jù)項(xiàng)和平滑項(xiàng)；

19、確定能量函數(shù)后再通過(guò)最大流最小割分割三維模型，提取牙齒面片和牙齦面片。

20、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，在步驟s3中，自動(dòng)識(shí)別牙冠頸緣信息的獲取邏輯為：

21、步驟s31：基于虛擬牙列模型獲取牙齒面片與牙齦面片的相交線(xiàn)，通過(guò)devillers算法判斷三角形相交性，獲得每顆獨(dú)立牙齒面片與周?chē)难例l面片的相交性；

22、步驟s32：基于步驟s31中每個(gè)獨(dú)立牙齒對(duì)應(yīng)的牙齒面片與牙齦面片的相交性，通過(guò)空間幾何點(diǎn)位投影算法求計(jì)算兩個(gè)三角形的交點(diǎn)；

23、步驟s33：基于步驟s32中交點(diǎn)通過(guò)重心法判斷點(diǎn)是否位于三角形內(nèi)獲得相交齒圈點(diǎn)，基于相交齒圈點(diǎn)整合獲取每顆牙齒與牙齦的相交齒圈點(diǎn)集；

24、步驟s34：基于步驟s33中的相交齒圈點(diǎn)集基于牙齒齒圈線(xiàn)的幾何特征投影在底座平面上，再通過(guò)平面滾圓法繼續(xù)排序生成牙冠頸緣線(xiàn)。

25、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述牙冠頸緣線(xiàn)的獲取邏輯：

26、步驟a1：基于凹包確定初始點(diǎn)k；

27、步驟a2：從初始點(diǎn)k出發(fā)，尋找第一個(gè)弦；

28、步驟a3：循環(huán)尋找接下來(lái)的弦，逐步構(gòu)建完整的曲線(xiàn)；

29、步驟a4：依次找到所有的弦，直到找不到新弦或遇到以前已經(jīng)作為弦的點(diǎn)為止；

30、步驟a5：將排好序的各個(gè)牙的牙齒齒圈線(xiàn)根據(jù)統(tǒng)一的坐標(biāo)系進(jìn)行排序，并通過(guò)牙齒齒圈線(xiàn)之間的鄰近點(diǎn)將每個(gè)齒圈線(xiàn)分割為內(nèi)外圈；

31、步驟a6：提供用戶(hù)平滑度設(shè)置以調(diào)整鄰接的同側(cè)齒圈線(xiàn)過(guò)渡平滑度，通過(guò)鄰近點(diǎn)的夾角中位數(shù)與齒圈分割點(diǎn)距離為指征，基于排序好的相交齒圈點(diǎn)集，生成一條貼合牙冠頸緣的由內(nèi)而外的閉合曲線(xiàn)，將閉合曲線(xiàn)標(biāo)記為牙冠頸緣線(xiàn)。

32、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，在步驟s3中，對(duì)缺隙處進(jìn)行倒凹填充的處理方式包括：

33、基于獲得的牙齒齒圈線(xiàn)，截取兩顆鄰接牙之間缺隙處的三維點(diǎn)，將這些三維點(diǎn)沿各自齒圈中心方向偏移預(yù)設(shè)距離后，再通過(guò)空間點(diǎn)投影算法沿規(guī)劃好的方向投射到牙齒面片上；

34、將獲得的投影點(diǎn)沿法向內(nèi)縮預(yù)設(shè)距離，基于投影點(diǎn)的點(diǎn)位構(gòu)建面片。

35、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，在步驟s3中，對(duì)切削方向、深度和路徑的處理邏輯包括：

36、基于空間劃分?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對(duì)三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)構(gòu)建kd樹(shù)，基于kd樹(shù)虎丘多維空間的數(shù)據(jù)點(diǎn)，通過(guò)遞歸將空間分割為不同的區(qū)域，通過(guò)k近鄰算法求取每個(gè)近鄰點(diǎn)周邊面片的平均法向，計(jì)算切削方向；

37、使用一維高斯模糊函數(shù)對(duì)近鄰點(diǎn)進(jìn)行加權(quán)平均，確定切割線(xiàn)點(diǎn)位；

38、對(duì)切削方向和相鄰點(diǎn)連線(xiàn)方向求外積，獲得點(diǎn)位偏移方向，沿著點(diǎn)位偏移方向通過(guò)相鄰點(diǎn)中較小步長(zhǎng)逐步偏移，確定偏移距離，將偏移距離標(biāo)記為刀具半徑補(bǔ)償距離；

39、使用刀具模型進(jìn)行cnc仿真，微調(diào)切削方向，根據(jù)切削方向、切割線(xiàn)點(diǎn)位和刀具半徑補(bǔ)償距離獲得切削路徑，自動(dòng)切割完成保持器的制作。

40、第二方面，本發(fā)明提供一種電子設(shè)備，包括：

41、至少一個(gè)處理器；以及，

42、與所述至少一個(gè)處理器通信連接的存儲(chǔ)器；其中，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有可被所述至少一個(gè)處理器執(zhí)行的指令，所述指令被所述至少一個(gè)處理器執(zhí)行，以使所述至少一個(gè)處理器能夠執(zhí)行第一方面所述的方法。

43、第三方面，本發(fā)明一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，儲(chǔ)存有指令，當(dāng)所述指令在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)，使得計(jì)算機(jī)執(zhí)行第一方面所述的方法。

44、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

45、本發(fā)明口腔矯正治療直接在門(mén)診完成，通過(guò)改變保持器制作時(shí)機(jī)，無(wú)需額外配備椅旁設(shè)備和操作人員，提高設(shè)計(jì)效率，減少人為錯(cuò)誤，確保了良好的精準(zhǔn)性，可以減少人力配備，節(jié)約人力成本；同時(shí)實(shí)現(xiàn)保持器的即拆即戴，減少患者等候時(shí)間，降低門(mén)診壓力，提高保持效果。由于本方法采用全流程智能數(shù)字化設(shè)計(jì)制作，可大大降低整體成本，減少患者經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。