一种牙颌生长发育规律的数字化测量方法
【专利摘要】本发明涉及计算机辅助口腔正畸治疗【技术领域】，特别是一种牙颌生长发育规律的数字化测量方法，连续跟踪并定期获取同一儿童群体的牙颌模型，从中筛选出正常（牙合）的牙颌模型，利用牙颌腭皱襞中切牙乳头中点、左第一腭皱襞中点、右第一腭皱襞中点三点位置关系配准同一个体不同生长发育阶段的牙颌模型，分别以前一阶段牙颌模型的牙弓曲线为基准测量下一阶段颌骨的变化量数据，最后进行统计分析确定该地区正常牙颌生长发育规律。该方法测量精确度高，测量结果稳定可靠，且测量过程简单易行。
【专利说明】一种牙颌生长发育规律的数字化测量方法
[0001]
【技术领域】
[0002]本发明涉及计算机辅助口腔正畸治疗【技术领域】，特别是一种牙颌生长发育规律的数字化测量方法。
【背景技术】
[0003]牙颌的生长发育是口腔正畸学的重要理论基础之一。牙颌模型能够客观而完整地记录牙齿、齿槽骨、牙弓等的形态大小、病变、牙齿的排列、(牙合)曲线高低以及上下颌之间的关系等等，是研究儿童牙颌生长发育的重要方法。另外，不同种族、地域和性别的人群之间的牙颌形态结构具有各自的特点和规律，相关研究复杂多样。随着科技的进步，牙颌生长发育的探索研究由横断面观察转为长期的纵向研究，信息采集从传统二维发展为立体三维，再加上计算机技术日新月异的发展，各种功能软件的开发使用，一方面能够深入细致地观察颌骨的生长变化，另一方面通过对牙弓的测量可以了解儿童在不同年龄阶段的生长趋势，指导咬(牙合)诱导治疗的时机及治疗后的美观、功能、稳定性等等，并总结出正常人的生长发育规律，以帮助正畸医生临床上分析错(牙合)形成的因素、机理，并辅助进行诊断、 治疗方案的设计以及治疗预后的评估。
[0004]正畸矫治效果主要受治疗方式和颅颌面部生长发育的影响。其中正畸医生一般比较了解与掌控正畸治疗对矫治效果的影响与作用，但却容易忽视或比较难以预测面部的生长变化，特别是单一个体，其生长时机、生长量以及生长方向对矫治效果和预后的影响。临床上的预测有一定的局限性，但仍需根据个体的颅颌面型结构特征以及此颅颌面型的生长变化平均值对其简单预测，理解其生长趋势对正畸的可能作用，设计治疗方案，把握矫治时机与正畸治疗时间，同时在正畸治疗过程中注意观察患者的生长变化，及时调整治疗计划及方案。充分挖掘其生长潜能，良好的生长可以有助于上下颌骨矢状关系的矫治，反之，则会增加矫治的难度。另外，根据患者的颅颌面型结构特征及生长阶段采用不同的保持方式。
[0005]牙颌模型的测量主要有接触式测量和非接触式测量两种。接触式测量主要是通过各种测量仪器对牙颌模型进行直接接触测量，又分为手工接触测量和针触机械测量。手工测量是一种传统的测量方法，目前仍然被广泛使用，主要工具为:直尺、分规、游标卡尺和万能角度尺，它是一种二维测量方法，有着耗资少，适用于临床个别模型测量的优点，但由于使用工具坚硬，因而必须灌制硬石膏，同时需要大量的空间储存模型，此法操作费时费力， 精度不高，不能测量弧线、曲面或任意平面间的夹角，无法对牙颌复杂几何形态作出全面、 精确的定量描述和分析，难以对牙颌的复杂几何形态给出全面的描述与分析，重复性低。
[0006]针触机械测量是通`过钢性的测量探头直接与被测模型表面接触并记录测量头所在测量点的X、Y、Z三维坐标，计算机通过传感器控制测量头以一定的步长，一定的行距进行自动测量并记录，根据各测量点的三维坐标利用计算机图形图像功能重建出牙颌模型。 三维测量仪测量较手工测量更为准确，从三维角度反映模型特征，计算简便，减少了测量者的工作量，但测量探头可能无法达到测量盲区而造成的测量误差且需要的设备技术较复杂昂贵。
[0007]非接触式测量是经过光学仪器和计算机软件重建出牙颌模型三维图像，其细微结构清晰可辨，不仅可任意旋转或平移以供观察和测量模型表面的各个部位，还可完成任意点的三维坐标提取，空间任意两点距离、任意角度、弧长和曲面面积等项的测量分析，使手工测量无法涉及的指标成为可能，而且方便、直观，数字化信息可存储于计算机内，有利于模型资料的保存和管理。
[0008]在颅颌生长发育的研究中，由丹麦皇家医学院Bjdrlc提出的种植体放射法是一种用于人类的特殊实验方法，它将金属微种植钉植入颅面部的骨骼中，钉与颌骨的牢固结合为后续的观测研究提供了可靠的参照，大大提高了准确性，但因其是有创操作故未能在临床上广泛采用。1931年美国Broadbent和德国Hofranth创立了 X线头卢页定位测量方法，X线正侧位片分析成为研究生长发育的重要方法。随着计算机技术的发展，头影测量从最初的手工描点测量发展到目前对全自动化图像测量分析的探索，提高了精度和效率，成为生长发育研究的重要平台，但在生长发育研究方面因存在X线片结构重叠、放大误差、测量点定位不精确和X线辐射等问题，未在长时间大样本前瞻性纵向研究中广泛使用。
[0009]现阶段大多数研究是按照个别正常(牙合)的标准，针对某一地区筛选出不同年龄段正常(牙合)的牙颌石膏模型作为研究对象进行测定，进而研究牙颌生长发育的规律。此方法在利用不同个体、不同年龄的牙颌模型的各项数据进行纵向研究时，默认不同个体间是无差异的，仅根据正常(牙合)的标准选择单一个体，即认为所有样本是同质的，变化是均匀的且生长顺序是一致的，所有选择样本完全按照正常(牙合)规律生长。这种方法只有在大量样本的实验中才具有统计学意义，若样本有限或个体间本身差异较大，所测量数据不能够真实反应牙颌的生长发育情况。
【发明内容】
[0010]本发明的目的在于提供一种牙颌生长发育规律的数字化测量方法，该方法测量准确度高，测量结果稳定可靠，且测量过程简单易行。
[0011]为实现上述目的，本发明的技术方案是:一种牙颌生长发育规律的数字化测量方法，连续跟踪并定期获取同一儿童群体的牙颌模型，从中筛选出正常(牙合)的牙颌模型，利用牙颌腭皱襞中切牙乳头中点、左第一腭皱襞中点、右第一腭皱襞中点三点位置关系配准同一个体不同生长发育阶段的牙颌模型，分别以前一阶段牙颌模型的牙弓曲线为基准测量下一阶段颌骨的变化量数据，最后进行统计分析确定该地区正常牙颌生长发育规律。
[0012]进一步的，所述牙颌生长发育规律的数字化测量方法，按以下步骤进行:
(1)从儿童乳牙期开始，连续跟踪同一儿童群体并每年获取其牙颌模型，按正常(牙合)的标准严格筛选出若干正常(牙合)个体，获得同一个体不同年份的牙颌模型；
(2)按常规方法获得正常(牙合)个体的牙颌物理模型，通过数字光栅方法获取牙颌数字化模型；
(3)对所述牙颌数字化模型进行处理和重构，获得牙颌三维模型；
(4)依据同一个体不同生长发育阶段的牙颌三维模型，利用3-matic正向设计软件，根据牙颌腭皱襞中切牙乳头中点、左第一腭皱襞中点、右第一腭皱襞中点三点相对位置稳定的原理进行配准，在同一坐标系下建立同一个体不同年份牙颌模型的相对位置关系；
(5)根据曲率分析结果标记出上颌模型左右两颗中切牙、侧切牙、尖牙、第一前磨牙、第二前磨牙、第一磨牙处的参考点，建立各阶段牙颌模型的(牙合)平面；
(6)将以上各参考点投影到(牙合)平面，建立牙弓曲线，根据牙弓曲线的位置测量相应数据，各项测量均以前一阶段牙颌模型为基准；
(7)对各项数据进行统计分析，确定该地区正常牙颌生长发育规律。
[0013]进一步的，步骤(3 )中，对所述牙颌数字化模型进行处理和重构，获得牙颌三维模型，包括如下步骤:
3.1数据采集及配准:通过三维扫描仪获取牙颌模型表面离散点的几何坐标数据，从多个视角对牙颌模型进行数据采集，再通过多视数据配准技术对各个视角获得的数据进行坐标统一；
3.2数据预处理:对配准后的点云数据进行预处理，包括去除杂点、去除噪声点、数据插补、数据平滑、数据精简、数据分割等，以保证后续曲面重构的质量；
3.3曲面结构特征重构:利用预处理后的点云数据，通过差值或拟合构建三维模型以逼近牙颌原型；
3.4模型修正:对获得的三维模型中存在的少量细小的孔洞进行填补，并进行修整、光顺等处理，获得完整的牙颌三维数字化模型。
[0014]进一步的，所述牙颌模型选取的是同一个体在不同生长发育阶段的模型，以消除不同个体间的差异，保证同一样本是同质的，生长发育变化是均匀的且生长顺序是一致的。
[0015]进一步的，同一个体不同生长发育阶段的牙颌模型的配准是以牙颌腭皱襞中切牙乳头中点、左第一腭皱襞中点、右第一腭皱襞中点三点相对位置稳定的原理为基础。
[0016]进一步的，所述牙颌模型生长规律相关数据的测量是在3-matic正向设计软件中所建立的牙弓曲面上进行，各项测量均以前一次模型为基准。
[0017]相较于现有技术，本发明具有如下优点:
I)从乳牙期儿童开始跟踪，在乳牙期之后的替牙期，预防性矫治及阻断性矫治是正畸治疗的重要部分，它可以阻断替牙期儿童错(牙合)畸形的进一步发展，并且引导(牙合)、 颌、面的正常生长，减少错(牙合)畸形对儿童心理造成的不良影响，为恒牙期的(牙合)建立提供基础和便利。因此对替牙期的研究具有重要的临床参考和指导意义。
[0018]2)根据同一个体不同生长发育阶段的牙颌模型为基础进行相关数据测量，以消除不同个体间的差异，保证数据真实可靠。
[0019]3)在同一个体不同生长发育阶段牙颌模型坐标统一上，根据上颌腭皱襞中切牙乳头中点、左第一腭皱襞中点、右第一腭皱襞中点三点相对位置稳定的原理进行配准，该方法简单易行，可靠度高。
[0020]4)该牙颌生长发育规律的测量方法既能通过同一时期正常(牙合)群体均值比较后判断同一年龄组的牙颌结构特征进行横向调查，又能通过一个或几个年龄组的样本在不同的发展阶段的牙颌结构进行纵向比较，反映个体牙颌骨的生长趋势，评估牙一牙槽位置和软硬组织的生长变化，分析错(牙合)畸形形成的机制、部位和程度。
[0021]5)以三角面片曲面网格模型保存牙颌模型原始数据，并在3-matic软件中实现各项数据精确测量，将牙颌模型原始数据储存在计算机内，利于模型资料的保存、调用和管理，避免牙颌石膏模型由于长期存放导致的变形和磨损。同时，在3-matic软件中不仅可任意旋转或平移以供观察和测量牙颌模型表面的各个部位，还可完成任意点的三维坐标提取，空间任意两点距离、任意角度、弧长和曲面面积等项的测量分析，实现稳定、快速、精确的测量。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是本发明实施例的流程图。
[0023]图2是本发明实施例中牙颌模型重叠三角形示意图。
[0024]图3是本发明实施例中各年份牙颌模型配准示意图。
[0025]图4是本发明实施例中牙颌模型上参考点选取示意图。
[0026]图5是本发明实施例中牙颌模型牙弓曲线对比示意图。
【具体实施方式】
[0027]本发明牙颌生长发育规律的数字化测量方法，连续跟踪并定期获取同一儿童群体的牙颌模型，从中筛选出正常(牙合)的牙颌模型，利用牙颌腭皱襞中切牙乳头中点、左第一腭皱襞中点、右第一腭皱襞中点三点位置关系配准同一个体不同生长发育阶段的牙颌模型，分别以前一阶段牙颌模型的牙弓曲线为基准测量下一阶段颌骨的变化量数据，最后进行统计分析确定该地区正常牙颌生长发育规律。这里需要说明的是，上述(牙合)表示一个字，由“牙”和“合”组成，左边是“牙”，右边是“合”，是口腔医学中特有的一个文字，由于无法通过输入法输出，因此，借鉴该领域参考文献中的一般写法，采用(牙合)表示该字。
[0028]具体的，如图1所示，本发明牙颌生长发育规律的数字化测量方法，按以下步骤进行:
(1)从儿童乳牙期开始，连续跟踪同一儿童群体并每年获取其牙颌模型，按正常(牙合)的标准严格筛选出若干正常(牙合)个体，获得同一个体不同年份的牙颌模型；
(2)由牙科医生按常规方法(即用藻酸盐填充口内，获得牙槽的阴模，再用石膏填充阴模)获得正常(牙合)个体的牙颌物理模型，通过数字光栅方法获取牙颌数字化模型；，通过数字光栅方法获取牙颌数字化模型，其基本原理是:把编码结构的光栅投影到石膏实体模型的表面，光栅条纹会随着实体表面的高度起伏发生弯曲和变形，经物体表面反射产生的变形光栅条纹包含了物体的表面形状信息，然后借助两个高分辨率CCD相机根据双目视觉原理，从两个不同角度同步摄取变形的光栅条纹，之后对不同方向的变形光栅进行分析即可获得物体的三维外形点云数据；
(3)对所述牙颌数字化模型进行处理和重构，获得牙颌三维模型，包括如下步骤:
3.1数据采集及配准:通过三维扫描仪获取牙颌模型表面离散点的几何坐标数据，从多个视角对模型进行数据采集，再通过多视数据配准技术对各个视角获得的数据进行坐标统一;
3.2数据预处理:通过上述方法获得石膏模型表面数`据即点云数据，由于设备的固有缺陷、测量方法、零件表面的影响，采集到的数据中会有坏点即噪声点，可能使该点及其周围的曲面片偏离原曲面，所以应对获取的配准后的整体点云数据进行预处理。预处理工作包括:去除杂点、去除噪声点、数据插补、数据平滑、数据精简、数据分割等，以保证后续曲面重构的质量；
3.3曲面结构特征重构:结构特征重构是利用牙颌表面的点云数据，通过差值或拟合构建一个近似模型来逼近牙颌原型。一种曲面重建方法是先将数据点通过插值或逼近拟合成曲线，再利用造型工具将曲线构件成曲面；另一种方法则是直接对测量数据点进行曲面片拟合，再经过对曲面片的过渡、拼接、裁剪等操作完成结构特征模型的构建；
3.4模型修正:曲面结构特征重构获得的三维模型存在少量细小的孔洞，必须对孔洞进行填补，再进行修整、光顺等处理，获得完整的牙颌石膏三维数字化模型；
(4)依据同一个体不同生长发育阶段的牙颌三维模型，利用3-matic正向设计软件，根据牙颌腭皱襞中切牙乳头中点、左第一腭皱襞中点、右第一腭皱襞中点三点相对位置稳定的原理进行配准，在同一坐标系下建立同一个体不同年份牙颌模型的相对位置关系；
(5)根据曲率分析结果标记出上颌模型左右两颗中切牙、侧切牙、尖牙、第一前磨牙、第二前磨牙、第一磨牙处的参考点，建立各阶段牙颌模型的(牙合)平面；
(6)将以上各参考点投影到(牙合)平面，建立牙弓曲线，根据牙弓曲线的位置测量相应数据，各项测量均以前一阶段牙颌模型为基准；
(7)对各项数据进行统计分析，探讨各项数据指标的内在联系，确定该地区正常牙颌生长发育规律。
[0029]所述牙颌模型选取的是同一个体在不同生长发育阶段的模型，以消除不同个体间的差异，保证同一样本是同质的，生长发育变化是均匀的且生长顺序是一致的。
[0030]同一个体不同生长发育阶段的牙颌模型的配准是以牙颌腭皱襞中切牙乳头中点、 左第一腭皱襞中点、右第一腭皱襞中点三点相对位置稳定的原理为基础。
[0031]所述牙颌模型生长规律相关数据的测量是在3-matic正向设计软件中所建立的牙弓曲面上进行，各项测量均以前一次模型为基准。
[0032]下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
[0033]在本实施例中，本发明牙颌生长发育规律的数字化测量方法，按以下步骤进行:
(I)跟踪乳牙期儿童群体，详细记录姓名、年龄、性别等信息。乳牙期之后的替牙期
(6-12岁)是牙(牙合)与颌骨发育的快速期，也是牙、颌面发育的关键时期。在此期间，牙齿和颜面都不断发育，从第一颗恒牙的萌出到混合牙列的形成，再到恒牙列建立咬(牙合)关系，牙颌以及牙弓都需经历复杂的变化过程。在这个过程中，建立正常的咬(牙合)关系，不仅与牙齿的正常发育、正常萌出及正常到位有关，还有赖于牙槽骨、颌骨以及整个面、颅的正常发育，同时也受遗传、代谢、营养、内分泌及外围环境等诸多因素的影响，所以牙(牙合) 发育是机体及其外界环境诸多因素共同影响的一个复杂过程。以上诸多因素均可对牙及牙弓的生长发育造成影响，从而易导致错(牙合)畸形的发生。在替牙期，预防性矫治及阻断性矫治是正畸治疗的重要部分，它可以阻断替牙期儿童错(牙合)畸形的进一步发展，并且引导(牙合)、颌、面的正常生长，减少错(牙合)畸形对儿童心理造成的不良影响，为恒牙期的牙颌的建立提供基础和便利。判断替牙期咬(牙合)关系不仅要从形态及功能上进行观察和分析，而且要对颌骨、牙弓等生长发育特征有深入的理解，因此本发明从替牙期开始研究具有重要的临床参考和指导意义。
[0034](2)筛选正常(牙合)个体并翻制牙颌石膏模型。正常(牙合)选择标准为:颜面对称，无畸形，正侧面外形协调，无明显前突或后缩，唇功能良好、混合牙列且牙列完整、第一磨牙及尖牙为中性关系、覆(牙合)覆盖正常、上下颌中线对齐，牙齿排列基本整齐，无拥挤和间隙，无正畸治疗史、牙体完整，没有大面积的修复，无严重的牙齿近远中和面磨耗，无锥形牙，融合牙等牙齿形态和数目的异常。对每个正常(牙合)合个体选取大小合适的托盘，用藻酸盐印模材料制取上下颌印模，正常(牙合)牙颌模型的制作标准为:牙列完整，准确、清晰，无气泡、包括牙、牙弓、基骨、移行皱襞、唇系带等部分、整齐，美观并能反映出患者的(牙合)情况，最后对模型进行边缘修整，模型底座与平面平行形成标准的正畸记存模型并编号保存。
[0035](3)三维数据采集。利用高精度三维数字光栅方法扫描得到石膏模型表面的点云数据，使用逆向工程软件处理扫描得到的点云数据，经过网格化后得到三维网格模型，由于在测量中不可避免的遇到噪声、扫描盲区等缺陷，需要对得到的模型进行光顺、修补等处理，最终得到比较理想的三维数字模型。具体包括以下四个步骤:通过三维扫描仪获取牙颌模型表面离散点的几何坐标数据，从多个视角对模型进行数据采集，再通过多视数据配准技术对各个视角获得的数据进行坐标统一；通过上述方法获得石膏模型表面数据即点云数据，由于设备的固有缺陷、测量方法、零件表面的影响，采集到的数据中会有坏点即噪声点，可能使该点及其周围的曲面片偏离原曲面，所以应对获取的配准后的整体点云数据进行预处理。预处理工作包括:去除杂点、去除噪声点、数据插补、数据平滑、数据精简、数据分割等，以保证后续曲面重构的质量；对经过数据处理的整体点云数据进行曲面重构，利用牙颌表面的点云数据，通过差值或拟合构建一个近似模型来逼近牙颌原型，再经过对曲面片的过渡、拼接、裁剪等操作完成结构特征模型的构建；曲面结构特征重构获得的三维模型存在少量细小的孔洞，必须对孔洞进行填补，再进行修整、光顺等处理，获得完整的牙颌石膏三维数字化模型。
[0036](4)同一个体不同年份模型的配准。数字化三维上颌模型的重叠依赖于稳定的解剖参考部位，腭皱襞是上颌 特有的解剖结构，前人的大量研究提示腭皱璧，尤其是第三腭皱襞，在生长发育和正畸治疗过程中矢状方向和垂直方向上的位置变化很小，可以认为是稳定的。以上颌模型腭皱襞中切牙乳头中点、左第一腭皱襞中点、右第一腭皱襞中点三点相对位置稳定的原理进行数据配准，实现坐标系下同一个体不同生长阶段牙颌模型相对位置关系的统一。首先在牙颌模型上进行曲率分析，根据曲率分析的结果分别在牙颌腭皱襞中切牙乳头处、左第一腭皱襞处、右第一腭皱襞处三点确定曲率较大的点作为中切牙乳头中点、左第一腭皱襞中点、右第一腭皱襞中点，分别连接中切牙乳头中点、左第一腭皱襞中点、右第一腭皱襞中点三点构造投影三角形，将上述三角形区域投影到牙颌模型中，如图2所示，建立与牙颌模型相对应的重叠三角形区域。同理，构建出其余不同年龄阶段牙颌模型的重叠区域，分别以上一年模型的重叠区域为基准进行全局配准，最后得到不同年龄阶段各模型的配准总图，如图3。
[0037]( 5 )选取模型参考点并建立各模型合平面。对各牙颌模型进行曲率分析，其中乳牙阶段的三维牙颌模型上根据曲率分析的结果交互选取10个参考点:左右中切牙切缘中点分别为第1、2点，左右侧切牙切缘中点分别为第3、4点，左右尖牙牙尖分别为第5、6点，左右第一前磨牙颊侧尖点分别为第7、8点，左右第二前磨牙颊侧尖点分别为第9、10点。在恒牙阶段的三维牙颌模型上交互选取12个参考点:左右中切牙切缘中点分别为第1、2点，左右侧切牙切缘中点分别为第3、4 点，左右尖牙牙尖分别为第5、6点，左右第一前磨牙颊侧尖点分别为第7、8点,左右第二前磨牙颊侧尖点分别为第9、10点,左右第一磨牙颊沟中点分别为第11、12点，参考点选取后再以趋势面分析方法确定各模型牙弓曲面，如图4。
[0038](6)投影获得牙弓曲线。将自身三维模型上选中的10个或12个参考点映射到自身模型的牙弓曲面上，并在该二维平面上用多项式拟合映射点得到牙弓曲线，同理，再将自身三维模型上选中的10个或12个参考点映射到上一模型的牙弓曲线面上，拟合映射点得到该牙弓曲面的第二条牙弓曲线，如图5。
[0039](7)测量记录并统计分析。在上述牙弓曲面上，分别测量以下数据:在牙颌模型自身属性上需测量牙弓宽度和牙弓长度，其中牙弓宽度包括牙弓前段宽度和牙弓后段宽度， 牙弓前段宽度即上颌两侧尖牙牙尖间的距离，牙弓后段宽度即上颌两侧第一磨牙颊沟中点间距离；牙弓长度包括牙弓前段长度和牙弓后段长度，牙弓前段长度即以上颌两侧尖牙牙尖间连线为底线，由中切牙近中接触点向底线所作垂线的距离，牙弓后段长度即以上颌两侧第一磨牙颊沟中点间连线为底线，由中切牙近中接触点向底线所作垂线的距离，其中中切牙近中接触点可根据左右中切牙切缘中点确定，牙弓长度的测量可先由中切牙近中接触点和左右两侧第一磨牙颊沟中点三点确定出该平面，并在此平面上作出相应的垂线并测量其长度；在牙颌模型相邻年份的对比测量上，需测量以下12组数据:上颌模型左右中切牙切缘中点分别相对于上一模型中切牙相应位置点间的距离、左右侧切牙切缘中点分别相对于上一模型中侧牙相应位置点间的距离、左右尖牙牙尖分别相对于上一模型中尖牙相应位置点间的距离、左右第一、二前磨牙颊侧尖点分别相对于上一模型中前磨牙相应位置点间的距离、左右第一磨牙颊沟中点分别相对于上一模型第一磨牙相应位置点间的距离。上述距离中若第一磨牙没萌出则无需测量相应数据。重复本步骤，测量出同一个体不同生长发育阶段各模型的相应数据。重复步骤(2)~(7)针对每个个体进行上述方法的测量，得到牙颌生长发育变化的原始数据资料，最后进行统计分析总结出该地区正常人牙颌生长发育的规律。
[0040]以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。`
【权利要求】
1.一种牙颌生长发育规律的数字化测量方法，其特征在于:连续跟踪并定期获取同一儿童群体的牙颌模型，从中筛选出正常(牙合)的牙颌模型，利用牙颌腭皱襞中切牙乳头中点、左第一腭皱襞中点、右第一腭皱襞中点三点位置关系配准同一个体不同生长发育阶段的牙颌模型，分别以前一阶段牙颌模型的牙弓曲线为基准测量下一阶段颌骨的变化量数据，最后进行统计分析确定该地区正常牙颌生长发育规律。
2.根据权利要求1所述的一种牙颌生长发育规律的数字化测量方法，其特征在于:按以下步骤进行:(1)从儿童乳牙期开始，连续跟踪同一儿童群体并每年获取其牙颌模型，按正常(牙合) 的标准严格筛选出若干正常(牙合)个体，获得同一个体不同年份的牙颌模型；(2)按常规方法获得正常(牙合)个体的牙颌物理模型，通过数字光栅方法获取牙颌数字化模型；(3)对所述牙颌数字化模型进行处理和重构，获得牙颌三维模型；(4)依据同一个体不同生长发育阶段的牙颌三维模型，利用3-matic正向设计软件，根据牙颌腭皱襞中切牙乳头中点、左第一腭皱襞中点、右第一腭皱襞中点三点相对位置稳定的原理进行配准，在同一坐标系下建立同一个体不同年份牙颌模型的相对位置关系；(5)根据曲率分析结果标记出上颌模型左右两颗中切牙、侧切牙、尖牙、第一前磨牙、第二前磨牙、第一磨牙处的参考点，建立各阶段牙颌模型的(牙合)平面；(6)将以上各参考点投影到(牙合)平面，建立牙弓曲线，根据牙弓曲线的位置测量相应数据，各项测量均以前一阶段牙颌模型为基准；(7)对各项数据进行统计分析，确定该地区正常牙颌生长发育规律。
3.根据权利要求2所述的一种牙颌生长发育规律的数字化测量方法，其特征在于:步骤(3)中，对所述牙颌数字化模型进行处理和重构，获得牙颌三维模型，包括如下步骤:.3.1数据采集及配准:通过三维扫描仪获取牙颌模型表面离散点的几何坐标数据，从多个视角对牙颌模型进行数据采集，再通过多视数据配准技术对各个视角获得的数据进行坐标统一；.3.2数据预处理:对配准后的点云数据进行预处理，包括去除杂点、去除噪声点、数据插补、数据平滑、数据精简、数据分割等，以保证后续曲面重构的质量；.3.3曲面结构特征重构:利用预处理后的点云数据，通过差值或拟合构建三维模型以逼近牙颌原型；.3.4模型修正:对获得的三维模型中存在的少量细小的孔洞进行填补，并进行修整、光顺等处理，获得完整的牙颌三维数字化模型。
4.根据权利要求2所述的一种牙颌生长发育规律的数字化测量方法，其特征在于:所述牙颌模型选取的是同一个体在不同生长发育阶段的模型，以消除不同个体间的差异，保证同一样本是同质的，生长发育变化是均匀的且生长顺序是一致的。
5.根据权利要求2所述的一种牙颌生长发育规律的数字化测量方法，其特征在于:同一个体不同生长发育阶段的牙颌模型的配准是以牙颌腭皱襞中切牙乳头中点、左第一腭皱襞中点、右第一腭皱襞中点三点相对位置稳定的原理为基础。
6.根据权利要求2所述的一种牙颌生长发育规律的数字化测量方法，其特征在于:所述牙颌模型生长规律相关数据的测量是在3-matic正向设计软件中所建立的牙弓曲面上进行，各项测量均以前一次模型为基`准。
【文档编号】A61C19/04GK103494653SQ201310486795
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年10月17日 优先权日:2013年10月17日
【发明者】何炳蔚, 吕翱, 姚军, 童丹 申请人:福州大学