基于牙根的数字化排牙方法及装置与流程

本发明实施例涉及牙齿正畸技术领域，尤其涉及一种基于牙根的数字化排牙方法及装置。

背景技术：

目前，现有的正畸排牙基本都是基于患者牙冠扫描数据，或使用直接口内扫描，或使用患者翻的石膏模型的扫描，再根据牙冠数据进行数字化排牙。然而，上述方法在根本上有一个缺陷：在排牙过程中，牙冠和牙根的位置都在发生改变，而上述方法只是模拟了牙冠的位置变化过程，这就存在很大的隐患。比如，很可能在移动牙冠的过程中，没有关注牙根的移动情况。从而，在实际情况中，牙根移动到不合适的位置，比如贴近牙槽骨的皮质骨，导致根尖的吸收，更严重的可能导致牙根移出牙槽骨，导致骨开创、开裂。

因此，针对上述问题，有必要提出进一步的解决方案。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于牙根的数字化排牙方法及装置，以克服现有技术中存在的不足。

为实现上述发明目的，本发明提供一种基于牙根的数字化排牙方法，其包括如下步骤：

获取口腔中的牙冠、牙根以及牙槽骨各自的三维模型；以及

根据所述牙根的三维模型与所述牙槽骨的三维模型之间的相对位置关系，利用所述牙冠、牙根以及牙槽骨各自的三维模型进行排牙。

其中，在所述根据所述牙根的三维模型与所述牙槽骨的三维模型之间的相对位置关系，利用所述牙冠、牙根以及牙槽骨各自的三维模型进行排牙之前，所述方法进一步包括：

预设所述牙根与所述牙槽骨之间的最小安全距离。

其中，所述根据所述牙根的三维模型与所述牙槽骨的三维模型之间的相对位置关系，利用所述牙冠、牙根以及牙槽骨各自的三维模型进行排牙包括：

获取所述牙根的三维模型与所述牙槽骨的三维模型之间的最小距离；以及

当所述最小距离小于等于所述最小安全距离时，返回提示所述牙根的三维模型与所述牙槽骨的三维模型的相对位置异常的提示信息。

其中，所述根据所述牙根的三维模型与所述牙槽骨的三维模型之间的相对位置关系，利用所述牙冠、牙根以及牙槽骨各自的三维模型进行排牙进一步包括：

当所述最小距离小于等于所述最小安全距离时，停止和/或重启所述排牙。

其中，所述获取所述牙根的三维模型与所述牙槽骨的三维模型之间的最小距离包括：

在所述排牙中实时获取所述牙根的三维模型与所述牙槽骨的三维模型之间的最小距离。

其中，所述方法进一步包括：

在所述排牙中实时显示所述牙根的三维模型与所述牙槽骨的三维模型之间的相对位置关系。

其中，所述排牙包括：对所述牙冠的三维模型和/或所述牙根的三维模型进行平移或旋转。

其中，所述获取口腔中牙冠、牙根以及牙槽骨各自的三维模型包括：

获取所述口腔的影像扫描数据，其中所述影像扫描数据包括三维的点阵数据或连续的二维投影数据序列；以及

根据所述影像扫描数据，通过三维建模过程获取所述口腔中的牙冠、牙根以及牙槽骨各自的三维模型。

其中，所述影像扫描数据为锥形束投照计算机重组断层影像数据。

其中，所述利用所述牙冠、牙根以及牙槽骨各自的三维模型进行排牙包括：

将所述牙根的三维模型和所述牙冠的三维模型作为一个整体进行排牙。

本发明一实施例还提供一种基于牙根的数字化排牙装置，包括：

模型获取模块，配置为获取口腔中牙冠、牙根以及牙槽骨各自的三维模型；以及

排牙模块，配置为根据所述牙根的三维模型与所述牙槽骨的三维模型之间的相对位置关系，利用所述牙冠、牙根以及牙槽骨各自的三维模型进行排牙。

其中，所述装置进一步包括：

预设模块，配置为在所述排牙模块进行所述排牙之前，预设所述牙根与所述牙槽骨之间的最小安全距离。

其中，所述排牙模块包括：

距离获取单元，配置为获取所述牙根的三维模型与所述牙槽骨的三维模型之间的最小距离；以及

处理单元，配置为当所述最小距离小于等于所述最小安全距离时，返回提示所述牙根的三维模型与所述牙槽骨的三维模型的相对位置异常的提示信息。

其中，所述处理单元进一步配置为：当所述最小距离小于等于所述最小安全距离时，停止和/或重启所述排牙。

其中，所述获取单元进一步配置为：在所述排牙中实时获取所述牙根的三维模型与所述牙槽骨的三维模型之间的最小距离。

其中，所述装置进一步包括：

显示模块，配置为在所述排牙中实时显示所述牙根的三维模型与所述牙槽骨的三维模型之间的相对位置关系。

其中，所述排牙模块所执行的所述排牙包括：对所述牙冠的三维模型和/或所述牙根的三维模型进行平移或旋转。

其中，所述模型获取模块包括：

数据获取单元，配置为获取所述口腔的影像扫描数据，其中所述影像扫描数据包括三维的点阵数据或连续的二维投影数据序列；以及

三维建模单元，配置为根据所述影像扫描数据，通过三维建模过程获取所述口腔中的牙冠、牙根以及牙槽骨各自的三维模型。

其中，所述影像扫描数据为锥形束投照计算机重组断层影像数据。

其中，所述排牙模块进一步配置为：将所述牙根的三维模型和所述牙冠的三维模型作为一个整体进行排牙。

通过采用本发明实施例所提供的基于牙根的数字化排牙方法和装置，获取了患者口腔中的牙根、牙冠、牙槽骨各自的三维模型，并在后续利用牙根、牙冠、牙槽骨的三维模型进行的排牙中，除了要根据不同牙冠的三维模型之间的相对位置关系进行排牙，还要关注牙根的三维模型和牙槽骨的三维模型之间的相对位置关系，可有效地避免后续正畸矫治过程中因牙根过于贴近牙槽骨的皮质骨而导致的根尖的吸收，以及因牙根移出牙槽骨而导致的骨开创和骨开裂。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1所示为本发明一实施例提供的一种基于牙根的数字化排牙方法的流程示意图。

图2所示为本发明一实施例提供的一种基于牙根的数字化排牙方法中排牙的具体流程示意图。

图3为本发明另一实施例提供的一种基于牙根的数字化排牙方法流程示意图。

图4所示为本发明一实施例提供的一种基于牙根的数字化排牙装置的结构示意图。

图5所示为本发明另一实施例提供的一种基于牙根的数字化排牙装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。

图1所示为本发明一实施例提供的一种基于牙根的数字化排牙方法的流程示意图。如图1所示，该方法包括：

步骤101：获取口腔中牙冠、牙根以及牙槽骨各自的三维模型。

口腔中牙冠、牙根以及牙槽骨各自的三维模型可通过三维建模过程获取。具体而言，可以是先通过影像扫描技术获取口腔的影像扫描数据，该影像扫描数据可包括三维的点阵数据或连续的二维投影数据序列。通过计算机算法根据三维的点阵数据生成表面网格数据，或利用计算机模拟技术完整该影像扫描数据中二维投影数据序列之间的间隙部分，以形成口腔的完整三维模型，由此便获取了口腔中的牙冠、牙根以及牙槽骨各自的三维模型。

步骤102：根据牙根的三维模型与牙槽骨的三维模型之间的相对位置关系，利用牙冠、牙根以及牙槽骨各自的三维模型进行排牙。

排牙指的是通过调整牙冠和/或牙根的三维模型的位置和角度以模拟最终的矫治目标效果的过程，后续的正畸矫治过程就是根据排牙的排牙结果进行的，因此排牙结果的好坏直接影响着后续正畸矫治过程的治疗效果。在本发明一实施例中，排牙的具体调整方式可包括对牙冠的三维模型和/或牙根的三维模型进行平移或旋转。但应当理解，根据患者牙齿的实际情况，排牙可仅包括对牙冠的三维模型或牙龈的三维模型的单独调整，也可包括对牙冠的三维模型和牙龈的三维模型同时进行的调整，但在排牙中要注意牙根的三维模型与牙槽骨的三维模型之间的相对位置关系，以避免牙根的三维模型过于贴近牙槽骨的三维模型。本发明对排牙的具体调整方式并不做限定。

在本发明一实施例中，当利用牙冠、牙根以及牙槽骨各自的三维模型进行排牙时，可以是将牙根的三维模型和牙冠的三维模型作为一个整体进行排牙过程。即，将牙根的三维模型和牙冠的三维模型拼接成一个整体模型(例如，利用图形拼接技术)，通过平移或旋转该整体模型以完成排牙过程。这样在进行排牙过程时，既可以通过观察牙冠的位置来判断最终的矫治目标效果，同时也可以避免牙根过于贴近牙槽骨的皮质骨。

由此可见，通过采用本发明实施例所提供的基于牙根的数字化排牙方法，获取了患者口腔中的牙根、牙冠、牙槽骨各自的三维模型，并在后续的利用牙根、牙冠、牙槽骨的三维模型所进行的排牙中，除了要根据不同牙冠的三维模型之间的相对位置关系进行排牙，还要关注牙根和牙槽骨之间的相对位置关系，可有效地避免后续正畸矫治过程中因牙根过于贴近牙槽骨的皮质骨而导致的根尖的吸收，以及因牙根移出牙槽骨而导致的骨开创和骨开裂。

在发明一实施例中，为了能够更精确的预防牙根过于贴近牙槽骨的皮质骨，可在进行排牙之前，预设牙根与牙槽骨之间的最小安全距离。这样如图2所示，在利用牙冠、牙根以及牙槽骨各自的三维模型进行排牙时可进一步包括如下步骤：

步骤201：获取牙根的三维模型与牙槽骨的三维模型之间的最小距离。

该最小距离用于表征当前状态下牙根的三维模型与牙槽骨的三维模型之间的相对位置关系，并在后续的过程中与预设的最小安全距离进行比较。

步骤202：当最小距离小于等于最小安全距离时，返回提示牙根的三维模型与牙槽骨的三维模型的相对位置异常的提示信息。

具体而言，当该最小距离小于等于预设的最小安全距离时，说明当前状态下牙根的三维模型已经过于贴近牙槽骨的三维模型，如果按照当前的排牙结果进行后续的正畸矫治过程的话，则很有可能引起根尖的吸收、骨开创和骨开裂等问题。因此需要返回一个提示信息以提示牙根的三维模型与牙槽骨的三维模型的相对位置关系已经超出了正常范围。在一进一步实施例中，当该最小距离小于等于预设的最小安全距离时，可马上停止和/或重启排牙，以避免按照当前排牙结果进行正畸矫治所带来隐患。

在本发明一实施例中，可以是在进行排牙的过程中实时获取牙根的三维模型与牙槽骨的三维模型之间的最小距离，这样一旦发现该最小距离小于等于预设的最小安全距离即可马上返回提示信息，以及时避免按照当前排牙结果进行正畸矫治所带来隐患，可更快的重启排牙过程以提高效率。但应当理解，该最小距离的获取也可以是在每次排牙完毕后再进行，本发明对该最小距离的获取时机并不做限定。

在本发明一实施例中，还可以在排牙的过程中实时显示牙根的三维模型与牙槽骨的三维模型之间的相对位置关系，例如可通过图形化显示的方式实时显示牙根的三维模型与牙槽骨的三维模型之间的相对位置关系，这样医护人员可更加直观的观察到牙根的三维模型与牙槽骨的三维模型之间的相对位置，有助于医护人员更准确的做出判断，提高了用户体验。然而应当理解，在本发明一实施例中，也可以并不包括该实时显示的步骤，本发明对此不做限定。

应当理解，该预设的最小安全距离可由医护人员根据患者口腔中牙齿的实际情况而设置，以保证牙根的三维模型与牙槽骨的三维模型之间保持合理的距离为准，本发明对该预设的最小安全距离的具体大小不做限定。

图3为本发明另一实施例提供的一种基于牙根的数字化排牙方法的流程示意图。如图3所示，该基于牙根的数字化排牙方法包括：

s1、获取患者口腔cbct数据。

本发明实施例中所获取的口腔的影像扫描数据为口腔cbct数据，所述cbct为conebeamct的简称，即锥形束投照计算机重组断层影像数据。具体地，所述cbct设备为一种锥形束投照计算机重组断层影像设备，其原理是x线发生器以较低的射线量围绕投照体做环形数字式投照。然后，将围绕投照体多次数字投照后“交集”中所获得的多个二维投影数据，在计算机中“重组”后进而获得这些二维投影数据的有序堆积数据。但由于受数字式投招次数的限制，该由二维投影数据构成的有序堆积数据还并不能构成完整的三维模型。在本发明一实施例中，口腔cbct数据还可以描述为三维的点阵数据。

s2、根据获得的cbct数据，对牙槽骨、牙根、牙冠分别进行三维建模。

如前所述，当通过cbct设备所获取的cbct数据描述为二维投影数据的有序堆积数据时，要通过三维建模过程来完整这些二维投影数据的间隙部分，以形成完整的三维模型。当口腔cbct数据描述为三维的点阵数据时，就要通过计算机算法根据三维的点阵数据生成表面网格数据，以完成三维建模过程。

在本发明一实施例中，所述步骤s2和步骤s3之间还可包括：设定牙根、牙槽骨之间的最小安全距离。通过设置该最小安全距离，有利于对所述牙根、牙槽骨之间的最小距离进行检测，以判断其是否符合安全标准。

应当理解，用于建立牙槽骨、牙根、牙冠各自的三维模型的影像扫描数据也可以采用除cbct之外的其他形式的影像扫描数据，根据影响扫描数据的不同形式，后续的三维建模过程也可进行相应调整。本发明对该影像扫描数据的具体形式以及三维建模过程的具体方式并不做限定。

s3、根据获得的牙槽骨、牙根、牙冠的三维模型，对牙冠和牙根进行整体排牙，排牙前可以设置牙槽骨和牙根之间的最小安全距离。

通过所述步骤s3，充分考虑了排牙过程中牙冠和牙根的位置关系，避免单独考虑牙冠位置变化所带来的弊端。其中，进行整体排牙时包括：对牙冠和牙根进行整体平移或旋转。

此外，当设定牙根、牙槽骨之间的最小安全距离时，所述步骤s3还包括：对牙冠和牙根进行整体排牙过程中，实时对比牙根和牙槽骨之间的最小距离与最小安全距离的大小关系，如所述最小距离小于所述最小安全距离，则对用户进行提示，用户可重新进行整体排牙。如此，能够保证所述牙根、牙槽骨之间的最小距离时刻符合安全标准。

s4、排牙完成后，查看各牙齿的牙根和牙槽骨之间的最小距离，并对所述牙根和牙槽骨之间的最小距离进行图形化显示。

s5、将排牙结果及图形化显示结果输出，供医生对患者进行正畸矫治。

其中，所述正畸矫治包括隐形矫治或者非隐形矫治。

基于如上所述的数字化排牙方法，本发明还提供一种基于牙根的数字化排牙装置，其包括：口腔cbct数据获取模块、模型获取模块、整体排牙模块、图形化显示模块、正畸矫治模块。

其中，所述口腔cbct数据获取模块用于获取患者口腔cbct数据；所述模型获取模块用于根据获得的cbct数据，对牙槽骨、牙根、牙冠分别进行三维建模；所述整体排牙模块用于根据获得的牙槽骨、牙根、牙冠的三维模型，对牙冠和牙根进行整体排牙；所述图形化显示模块用于排牙完成后，查看各牙齿的牙根和牙槽骨之间的最小距离，并对所述牙根和牙槽骨之间的最小距离进行图形化显示；所述正畸矫治模块，其用于输出排牙结果及图形化显示结果，以供医生对患者进行正畸矫治。

此外，所述数字化排牙装置还包括：提醒模块，其用于根据用户设置的牙槽骨和牙根之间的最小安全距离，比较排牙后实际的牙槽骨和牙根的距离，如果该距离小于最小安全距离，则对用户进行图形化提示。

综上所述，本发明的实施例所提供的基于牙根的数字化排牙装置，将患者的牙根、牙冠、牙槽骨通过三维模型进行建模，在进行数字化排牙过程中，时刻能够关注到牙根和牙槽骨之间的位置关系，并且可以设置牙根和牙槽骨外表面的最小距离，在排牙过程中完全实现牙根和牙槽骨的皮质骨最小安全距离，避免了牙根移出牙槽骨的发生。

图4所示为本发明一实施例提供的一种基于牙根的数字化排牙装置的结构示意图。如图4所示，该基于牙根的数字化排牙装置40包括：

模型获取模块41，配置为获取口腔中牙冠、牙根以及牙槽骨各自的三维模型；以及

排牙模块42，配置为根据牙根的三维模型与牙槽骨的三维模型之间的相对位置关系，利用牙冠、牙根以及牙槽骨各自的三维模型进行排牙。

在本发明一实施例中，如图5所示，该基于牙根的数字化排牙装置40进一步包括：预设模块43，配置为在排牙模块42进行排牙之前，预设牙根与牙槽骨之间的最小安全距离。

在本发明一实施例中，如图5所示，排牙模块42包括：

距离获取单元421，配置为获取牙根的三维模型与牙槽骨的三维模型之间的最小距离；以及

处理单元422，配置为当最小距离小于等于最小安全距离时，返回提示牙根的三维模型与牙槽骨的三维模型的相对位置异常的提示信息。

在本发明一实施例中，处理单元422进一步配置为：当最小距离小于等于最小安全距离时，停止和/或重启排牙。

在本发明一实施例中，如图5所示，获取单元进一步配置为：在排牙中实时获取牙根的三维模型与牙槽骨的三维模型之间的最小距离。

在本发明一实施例中，如图5所示，该基于牙根的数字化排牙装置40装置进一步包括：显示模块44，配置为在排牙中实时显示牙根的三维模型与牙槽骨的三维模型之间的相对位置关系。

在本发明一实施例中，排牙模块42所执行的排牙包括：对牙冠的三维模型和/或牙根的三维模型进行平移或旋转。

在本发明一实施例中，如图5所示，模型获取模块41包括：

数据获取单元411，配置为获取所述口腔的影像扫描数据，其中所述影像扫描数据包括三维的点阵数据或连续的二维投影数据序列；以及

三维建模单元412，配置为根据所述影像扫描数据，通过三维建模过程获取所述口腔中的牙冠、牙根以及牙槽骨各自的三维模型。

在本发明一实施例中，影像扫描数据为锥形束投照计算机重组断层影像数据。

在本发明一实施例中，排牙模块42进一步配置为：将牙根的三维模型和牙冠的三维模型作为一个整体进行排牙。具体而言，可以是先将牙根的三维模型和牙冠的三维模型拼接成一个整体模型(例如，利用图形拼接技术)，然后通过平移或旋转该整体模型以完成排牙过程。这样在进行排牙过程时，既可以通过观察牙冠的位置来判断最终的矫治目标效果，同时也可以避免牙根过于贴近牙槽骨的皮质骨。

应当理解，上述实施例所提供的基于牙根的数字化排牙装置40中记载的每个模块或单元都与前述的一个方法步骤相对应。由此，前述的方法步骤描述的操作、特征以及有益效果同样适用于该基于牙根的数字化排牙装置40及其中所包含的对应的模块和单元，重复的内容在此不再赘述。

本发明的教导还可以实现为一种计算机可读存储介质的计算机程序产品，包括计算机程序代码，当计算机程序代码由处理器执行时，其使得处理器能够按照本发明实施方式的方法来实现如本文实施方式的基于牙根的数字化排牙方法。计算机存储介质可以为任何有形媒介，例如软盘、cd-rom、dvd、硬盘驱动器、甚至网络介质等。

应当理解，虽然以上描述了本发明实施方式的一种实现形式可以是计算机程序产品，但是本发明的实施方式的方法或装置可以被依软件、硬件、或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的方法和设备可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、cd或dvd-rom的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本发明的方法和装置可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。

应当理解，尽管在上文的详细描述中提及了该基于牙根的数字化排牙装置40的若干模块或单元，但是这种划分仅仅是示例性而非强制性的。实际上，根据本发明的示例性实施方式，上文描述的两个或更多模块/单元的特征和功能可以在一个模块/单元中实现，反之，上文描述的一个模块/单元的特征和功能可以进一步划分为由多个模块/单元来实现。此外，上文描述的某些模块/单元在某些应用场景下可被省略。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。