一种用于口腔种植修复附着龈增宽的装置及方法与流程

本发明属于口腔医疗器械技术领域，尤其涉及一种用于口腔种植修复附着龈增宽的装置及方法。

背景技术：

牙龈指紧贴于牙颈周围及邻近的牙槽骨上淡红色的结构，由复层扁平上皮及固有层组成。是口腔黏膜的一部分，血管丰富，呈淡红色，坚韧而有弹性，因缺乏黏膜下层，直接与骨膜紧密相连，故牙龈不能移动。老年人的牙龈常萎缩，牙颈外露。牙龈是口腔黏膜包围着牙颈部及牙槽突的部分，呈浅粉红色，是咀嚼黏膜。它与呈红色的牙槽黏膜之间有明显的分界线，而与硬颌黏膜之间无明显的界线。牙龈可分为游离龈、附着根及牙龈乳头三部分。牙龈表面为复层鳞状上皮，有角化层或不全角化层，上皮钉较长，伸入结缔组织中。然而，现有用于口腔种植修复附着龈增宽的装置不能对牙龈变形进行准确的模拟，影响修复效果；同时，对牙龈修复仅仅是基于医生临床凭借经验对牙龈进行修复，存在修复误差大和修复效果不理想等问题。综上所述，现有技术存在的问题是：现有用于口腔种植修复附着龈增宽的装置不能对牙龈变形进行准确的模拟，影响修复效果；同时，对牙龈修复仅仅是基于医生临床凭借经验对牙龈进行修复，存在修复误差大和修复效果不理想等问题。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种用于口腔种植修复附着龈增宽的装置及方法。

本发明是这样实现的，一种用于口腔种植修复附着龈增宽的方法，所述用于口腔种植修复附着龈增宽的方法包括：

步骤一，牙龈图像采集模块通过摄像器采集患者牙龈图像数据；牙龈图像分析模块采用基于曲率分析和路径搜索相结合的技术进行牙龈特征线探测；

所述采用基于曲率分析和路径搜索相结合的技术进行牙龈特征线探测包括：利用voronoi方法对牙列模型进行离散曲率估算，将基于曲率提取的特征区域映射为带权的无向连通图，并结合模型的曲率值和解剖形态特征利用floyd最优路径算法搜索牙龈特征线；

步骤二，采用b样条小波技术对步骤一探测到的牙龈特征线进行自动光顺，并结合特征线的一阶和二阶微分特性以及牙龈特征线在颊舌侧不同的方向特性，探测牙缝位置以分割出每颗牙齿的牙龈特征型值点；

步骤三，基于步骤一中获取的牙龈图像数据以及步骤二中得到的牙龈特征值点数据，牙龈状态评估模块通过评估程序根据分析结果评估牙龈状态；牙龈变形模拟模块确定牙龈边界点、所述牙龈边界点所对应的牙齿以及参与牙龈网格变形的不动点；

步骤四，将步骤二得到牙龈边界点构成的边界线与所述不动点构成的边界线之间的点作为变形点；

步骤五，获取牙齿和牙龈的模型，并确定两者之间的位置关系；选取牙龈模型中的特征点，并记录所有特征点的初始坐标值；

步骤六，求取每个特征点初始坐标值所对应的拉普拉斯表达式；通过牙龈模型上点的拓扑结构，求取所有特征点所对应拉普拉斯矩阵；通过控制点与可变形点的连接关系，得到可变形点随着控制点运动的线性方程；

步骤七，获取变形后可变形点和控制点的坐标值，进行牙龈变形过程模拟；

步骤八，牙龈修复模块基于步骤七模拟的牙龈变形过程通过数据模型构建程序构建牙龈三维模型和牙齿三维模型；

步骤九，在步骤八得到的牙龈三维模型中标注出待切除牙龈区域，所述待切除牙龈区域对应患者的多余牙龈；根据牙龈三维模型和牙齿三维模型生成牙龈修复导板模型；

步骤十，根据待切除牙龈区域在牙龈修复导板模型中生成修复孔模型，得到具有修复孔模型的修复导板模型；根据具有修复孔模型的牙龈修复导板模型制造得到牙龈修复导板，所得的牙龈修复导板上设置有修复孔；

步骤十一，将牙龈修复导板套于患者的牙齿中，并沿着修复孔的边缘切除多余牙龈，进行牙龈修复；

步骤十二，消炎模块通过注射器对修复的牙龈进行注射液体消炎药；显示模块通过显示器显示采集的牙龈图像、分析结果、评估结果、模拟信息。

进一步，步骤三中，所述牙龈边界点是牙齿网格与所述牙龈网格交界的边界点。

进一步，步骤五中，所述特征点包括：

所述特征点包括控制点、可变形点以及固定点；

所述控制点为牙齿模型和牙龈模型相交的轮廓上的所有点，所述控制点随着牙齿移动做刚性移动；根据所有控制点形成的轮廓，向外扩展n圈，将扩展n圈后区域内的所有点作为可变形点，所述可变形点随着牙齿移动而变形；n取值为5-20；根据最外圈可变形点形成的轮廓，再次向外扩展一圈，扩展之后轮廓上的所有点为固定点。

进一步，步骤七中，所述获取变形后可变形点和控制点的坐标值方法如下：

(1)移动牙齿模型，牙龈模型上的所有控制点随之移动，从而得到控制点变形后坐标值；将控制点变形后坐标值代入到线性方程中，得到变形后可变形点坐标值；

(2)利用变形后可变形点的坐标值以及可变形点的初始坐标值，通过坐标变换，得到可变形点所对应的拉普拉斯表达的旋转矩阵；

(3)将拉普拉斯表达式执行第一次旋转变换，得到可变形点对应的新的拉普拉斯表达式；通过新的拉普拉斯表达式，重新求取可变形点的坐标值。

进一步，步骤八中，所述通过数据模型构建程序构建牙龈三维模型和牙齿三维模型构建方法如下：

1)通过口内扫描仪对患者牙龈和牙齿进行扫描，获取患者的牙龈三维数据和牙齿三维数据；

2)根据患者的牙龈三维数据建立牙龈三维模型，根据患者的牙齿三维数据建立牙齿三维模型。

进一步，所述根据待切除牙龈区域在牙龈修复导板模型中生成修复孔模型，得到具有修复孔模型的修复导板模型具体包括：

将所标注出的待切除牙龈区域映射到牙龈修复导板模型上；

去除牙龈修复导板模型上与待切除牙龈区域重叠的部分，得到具有修复孔模型的修复导板模型。

进一步，所述根据具有修复孔模型的牙龈修复导板模型制造得到牙龈修复导板，所得的牙龈修复导板上设置有修复孔具体包括：根据具有修复孔模型的修复导板模型进行3d打印，制造得到牙龈修复导板，所得的牙龈修复导板上设置有修复孔。

本发明的另一目的在于提供一种实施所述用于口腔种植修复附着龈增宽的方法的用于口腔种植修复附着龈增宽的装置，所述用于口腔种植修复附着龈增宽的方法包括：

牙龈图像采集模块、主控模块、牙龈图像分析模块、牙龈状态评估模块、牙龈变形模拟模块、牙龈修复模块、消炎模块、显示模块；

牙龈图像采集模块，与主控模块连接，用于通过摄像器采集患者牙龈图像数据；

主控模块，与牙龈图像采集模块、牙龈图像分析模块、牙龈状态评估模块、牙龈变形模拟模块、牙龈修复模块、消炎模块、显示模块连接，用于通过主控器控制各个模块正常工作；

牙龈图像分析模块，与主控模块连接，用于通过分析程序对牙龈特征进行分析；

牙龈状态评估模块，与主控模块连接，用于通过评估程序根据分析结果评估牙龈状态；

牙龈变形模拟模块，与主控模块连接，用于通过模拟程序模拟牙龈变形过程；

牙龈修复模块，与主控模块连接，用于对牙龈进行修复；

消炎模块，与主控模块连接，用于通过注射器对修复的牙龈进行注射液体消炎药；

显示模块，与主控模块连接，用于通过显示器显示采集的牙龈图像、分析结果、评估结果、模拟信息。

本发明的另一目的在于提供一种存储在计算机可读介质上的计算机程序产品，包括计算机可读程序，供于电子装置上执行时，提供用户输入接口以实施所述用于口腔种植修复附着龈增宽的方法。

本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，储存有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行所述用于口腔种植修复附着龈增宽的方法。

本发明的优点及积极效果为：本发明通过牙龈变形模拟模块基于拉普拉斯表达式以及每个特征点对应的拉普拉斯表达的旋转矩阵所设计的方法，较之现有的模拟仿真方法，计算机只需进行拉普拉斯及拉普拉斯旋转变换，计算量减小，可以在200ms内执行完成，提高了模拟的效率，使变形后的牙龈曲面更加光滑，并且保留了牙龈的细小形状，提升了模拟准确性；同时，通过牙龈修复模块将所标注出的待切除牙龈区域映射到牙龈修复导板模型得到重叠部分后，再将牙龈修复导板模型上与待切除牙龈区域重叠的部分去除，得到具有修复孔模型的修复导板模型，能够避免主观经验所引入的误差，更好地保证修复精度。

附图说明

图1是本发明实施例提供的用于口腔种植修复附着龈增宽的方法流程图。

图2是本发明实施例提供的用于口腔种植修复附着龈增宽的装置结构框图；

图中：1、牙龈图像采集模块；2、主控模块；3、牙龈图像分析模块；4、牙龈状态评估模块；5、牙龈变形模拟模块；6、牙龈修复模块；7、消炎模块；8、显示模块。

图3是本发明实施例提供的牙龈变形模拟模块模拟方法流程图。

图4是本发明实施例提供的获取变形后可变形点和控制点的坐标值方法流程图。

图5是本发明实施例提供的牙龈修复模块修复方法流程图。

图6是本发明实施例提供的通过数据模型构建程序构建牙龈三维模型和牙齿三维模型构建方法流程图。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。

下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。

如图1所示，本发明实施例提供的用于口腔种植修复附着龈增宽的方法包括：

s101，牙龈图像采集模块通过摄像器采集患者牙龈图像数据；牙龈图像分析模块通过分析程序对牙龈特征进行分析；

s102，牙龈状态评估模块通过评估程序根据分析结果评估牙龈状态；牙龈变形模拟模块通过模拟程序模拟牙龈变形过程；

s103，牙龈修复模块对牙龈进行修复；消炎模块通过注射器对修复的牙龈进行注射液体消炎药；

s104，显示模块通过显示器显示采集的牙龈图像、分析结果、评估结果、模拟信息。

如图2所示，本发明实施例提供的用于口腔种植修复附着龈增宽的装置包括：牙龈图像采集模块1、主控模块2、牙龈图像分析模块3、牙龈状态评估模块4、牙龈变形模拟模块5、牙龈修复模块6、消炎模块7、显示模块8。

牙龈图像采集模块1，与主控模块2连接，用于通过摄像器采集患者牙龈图像数据；

主控模块2，与牙龈图像采集模块1、牙龈图像分析模块3、牙龈状态评估模块4、牙龈变形模拟模块5、牙龈修复模块6、消炎模块7、显示模块8连接，用于通过主控器控制各个模块正常工作；

牙龈图像分析模块3，与主控模块2连接，用于通过分析程序对牙龈特征进行分析；

牙龈状态评估模块4，与主控模块2连接，用于通过评估程序根据分析结果评估牙龈状态；

牙龈变形模拟模块5，与主控模块2连接，用于通过模拟程序模拟牙龈变形过程；

牙龈修复模块6，与主控模块2连接，用于对牙龈进行修复；

消炎模块7，与主控模块2连接，用于通过注射器对修复的牙龈进行注射液体消炎药；

显示模块8，与主控模块2连接，用于通过显示器显示采集的牙龈图像、分析结果、评估结果、模拟信息。

下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

实施例1

本发明实施例提供的用于口腔种植修复附着龈增宽的方法如图1所示，作为优选实施例，本发明实施例提供的牙龈特征分析方法如下：

采用基于曲率分析和路径搜索相结合的技术进行牙龈特征线探测；

所述采用基于曲率分析和路径搜索相结合的技术进行牙龈特征线探测包括：利用voronoi方法对牙列模型进行离散曲率估算，将基于曲率提取的特征区域映射为带权的无向连通图，并结合模型的曲率值和解剖形态特征利用floyd最优路径算法搜索牙龈特征线；采用b样条小波技术对探测到的牙龈特征线进行自动光顺，并结合特征线的一阶和二阶微分特性以及牙龈特征线在颊舌侧不同的方向特性，探测牙缝位置以分割出每颗牙齿的牙龈特征型值点。

实施例2

本发明实施例提供的用于口腔种植修复附着龈增宽的方法如图1所示，作为优选实施例，如图2所示，本发明实施例提供的牙龈变形模拟方法如下：

s201，确定牙龈边界点、所述牙龈边界点所对应的牙齿以及参与牙龈网格变形的不动点，所述牙龈边界点是牙齿网格与所述牙龈网格交界的边界点；

s202，将所述牙龈边界点构成的边界线与所述不动点构成的边界线之间的点作为变形点；

s203，获取牙齿和牙龈的模型，并确定两者之间的位置关系；选取牙龈模型中的特征点，并记录所有特征点的初始坐标值；所述特征点包括控制点、可变形点以及固定点；

控制点为牙齿模型和牙龈模型相交的轮廓上的所有点，所述控制点随着牙齿移动做刚性移动；根据所有控制点形成的轮廓，向外扩展n圈，将扩展n圈后区域内的所有点作为可变形点，所述可变形点随着牙齿移动而变形；n取值为5-20；根据最外圈可变形点形成的轮廓，再次向外扩展一圈，扩展之后轮廓上的所有点为固定点；

s204，求取每个特征点初始坐标值所对应的拉普拉斯表达式；通过牙龈模型上点的拓扑结构，求取所有特征点所对应拉普拉斯矩阵；通过控制点与可变形点的连接关系，得到可变形点随着控制点运动的线性方程；

s205，获取变形后可变形点和控制点的坐标值。

如图4所示，本发明实施例提供的获取变形后可变形点和控制点的坐标值方法如下：

s301，移动牙齿模型，牙龈模型上的所有控制点随之移动，从而得到控制点变形后坐标值；将控制点变形后坐标值代入到线性方程中，得到变形后可变形点坐标值；

s302，利用变形后可变形点的坐标值以及可变形点的初始坐标值，通过坐标变换，得到可变形点所对应的拉普拉斯表达的旋转矩阵；

s303，将拉普拉斯表达式执行第一次旋转变换，得到可变形点对应的新的拉普拉斯表达式；通过新的拉普拉斯表达式，重新求取可变形点的坐标值。

实施例3

本发明实施例提供的用于口腔种植修复附着龈增宽的方法如图1所示，作为优选实施例，如图5所示，本发明实施例提供的牙龈修复方法如下：

s401，通过数据模型构建程序构建牙龈三维模型和牙齿三维模型；

s402，在牙龈三维模型中标注出待切除牙龈区域，所述待切除牙龈区域对应患者的多余牙龈；根据牙龈三维模型和牙齿三维模型生成牙龈修复导板模型；

s403，根据待切除牙龈区域在牙龈修复导板模型中生成修复孔模型，得到具有修复孔模型的修复导板模型；根据具有修复孔模型的牙龈修复导板模型制造得到牙龈修复导板，所得的牙龈修复导板上设置有修复孔；

s404，将牙龈修复导板套于患者的牙齿中，并沿着修复孔的边缘切除多余牙龈。

如图6所示，本发明实施例提供的通过数据模型构建程序构建牙龈三维模型和牙齿三维模型构建方法如下：

s501，通过口内扫描仪对患者牙龈和牙齿进行扫描，获取患者的牙龈三维数据和牙齿三维数据；

s502，根据患者的牙龈三维数据建立牙龈三维模型，根据患者的牙齿三维数据建立牙齿三维模型。

本发明实施例提供的根据待切除牙龈区域在牙龈修复导板模型中生成修复孔模型，得到具有修复孔模型的修复导板模型具体包括：

将所标注出的待切除牙龈区域映射到牙龈修复导板模型上；

去除牙龈修复导板模型上与待切除牙龈区域重叠的部分，得到具有修复孔模型的修复导板模型。

本发明实施例提供的根据具有修复孔模型的牙龈修复导板模型制造得到牙龈修复导板，所得的牙龈修复导板上设置有修复孔具体包括：根据具有修复孔模型的修复导板模型进行3d打印，制造得到牙龈修复导板，所得的牙龈修复导板上设置有修复孔。

本发明工作时，首先，通过牙龈图像采集模块1利用摄像器采集患者牙龈图像数据；其次，主控模块2通过牙龈图像分析模块3利用分析程序对牙龈特征进行分析；通过牙龈状态评估模块4利用评估程序根据分析结果评估牙龈状态；通过牙龈变形模拟模块5利用模拟程序模拟牙龈变形过程；通过牙龈修复模块6对牙龈进行修复；然后，通过消炎模块7利用注射器对修复的牙龈进行注射液体消炎药；最后，显示模块8利用显示器显示采集的牙龈图像、分析结果、评估结果、模拟信息。

以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。