基于全彩透视技术的正畸托槽直接粘接方法与流程

本发明涉及牙齿正畸，具体涉及基于全彩透视技术的正畸托槽直接粘接方法。

背景技术：

1、如今寻求口腔正畸治疗的患者越来越多，其中相当重要的步骤就是对托槽及其附件的准确定位和粘接。理想的托槽粘贴位置需要综合考虑包括牙冠、牙根、颅颌骨以及软组织的三维整体信息。

2、托槽定位涉及水平向、近远中、垂直向高度三个方向的定位。现有的托槽粘接技术主要分为以下三种：直接粘接、间接粘接、混合虚拟现实技术指导下的直接粘接。

3、第一种：依赖临床经验的直接粘接法：依赖医生的临床经验，消耗大量的椅旁操作时间，而且因为在临床上由于可能存在牙龈炎症、萌出不全、牙尖磨耗、视角误差等方面的原因,实际操作具有较大的难度，对于没有经验的临床医师用直接法很难一次性获得理想的托槽定位，即便有经验的临床医师在排除隔湿控制、视野困难等干扰因素后，仍不能避免粘结时的误差。

4、第二种：间接粘接法：通过对托槽清洗复位、粘接托槽、灌注模型等相关环节，通过导板的引导进行粘接。有利于确保定位的准确性，并缩短患者的粘接操作时间，同时也有利于缩短操作时间并降低托槽脱落率，有助于改善患者的菌斑指数。由于间接粘接需要对带矫正牙齿进行精细取模，并涉及到导板的打印及制作及其他增材制造，使得整个正畸流程的成本及造价大幅提高，不利于正畸治疗促进患者身心健康的积极效应，以及在经济不发达地区的推广与发扬；且患者的就诊体验感较直接粘接差。目前间接粘结技术尚无法在正畸临床普遍开展。

5、第三种：混合虚拟现实技术指导下的直接粘接：制作带有识别标志的患者理想颌位咬合关系咬合板，并进行常规牙列口扫及全牙列锥形束ct，将带有虚拟粘接托槽的数字化牙颌模型导入头戴式全彩透视显示器，待虚拟影像和口内现实准确对应后粘接托槽，由于咬合板体积过大，影响就诊体验。成本高、自动化程度不足、反应速度慢且效率低。

6、中国发明专利cn112932703a公开了一种用混合现实技术的正畸托槽粘接方法，包括：

7、第一步，采集数据，建立具有完整的牙冠、牙根的排列关系以及带有咬合信息的三维数字化牙颌模型；

8、第二步，在s1建立的三维数字化牙颌模型上进行虚拟托槽粘接，输出带有虚拟粘接托槽的三维数字化牙颌模型；

9、第三步，将带有虚拟粘接托槽的三维数字化牙颌模型导入混合现实头戴式显示器；

10、第四步，利用软件及光学跟踪设备，使用跟踪注册技术，使三维数字化牙颌模型的三维虚拟影像与口内现实配准；

11、第五步，根据虚拟粘接托槽定位真实托槽的位置，完成托槽粘接。

12、该专利通过混合现实技术利用托槽虚拟影像指导真实托槽粘接，虽然使定位方案兼具准确和便利性，但是该现有技术需要根据患者的具体情况进行个性化设计和制造标定导板以帮助医生精确地确定每个牙齿的位置和运动轨迹，不利于在临床上广泛使用。

13、由此可见，无论是数字化直接粘接还是间接粘接技术，都面临定位不准、椅旁操作时间过长、需要增材制造、诊疗体验差等原因无法在临床上普遍开展。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是如何实现定位准确、效率高且不需要标定导板的正畸托槽直接粘接方法。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于全彩透视技术的正畸托槽直接粘接方法，包括：

3、s1、导入牙齿模型：利用三维扫描设备扫描患者口腔和牙齿，建立具有完整的牙根、牙冠的排列关系及咬合信息的三维数字化牙颌模型；

4、s2、提取每颗牙的特征：在所述s1三维数字化牙颌模型上识别并分离待矫正牙齿的牙冠与牙根；

5、s3、形成定位信息：识别牙体中心点与牙长轴圈定托槽粘接的参考粘接区域，圈定托槽粘接的参考粘接区域，医生对圈定的所述参考粘接区域进行微调及确认，系统根据最终托槽粘接区域的定位信息生成带有虚拟粘接托槽的三维数字化牙颌模型；

6、s4、全彩透视技术指导：将带有虚拟粘接托槽的三维数字化牙颌模型导入全彩透视头戴式显示器中，根据已知口扫三维模型的投影二维图像形成牙列的完整点云模板，前置摄像头捕获的真实牙列在相机坐标中具有相应的六维姿态，利用深度学习网络找到六维物体与模板对齐的最佳姿态，将姿态估计问题转化为部分到整体的粗配准的图像检索问题，从而实现虚拟托槽中心与牙面粘接位置中心点的拟合；

7、s5、托槽粘接：医生对牙面进行清洁、酸蚀、冲洗、干燥、涂布粘接剂，然后直接粘接托槽。

8、进一步的，所述s1中建立三维数字化牙颌模型是利用计算机技术将锥形束ct扫描获得的数字化模型在计算机软件上进行建模、牙齿排列和对应型号的托槽虚拟粘接，并测算牙体临床牙冠解剖数据，依据临床牙冠中心、边缘嵴及高度的指标确定托槽在牙面上的位置，完成虚拟托槽粘接，生成带有托槽定位的三维数字化牙颌模型。

9、进一步的，所述s2中所述的提取每颗牙的特征是根据蒙特卡洛掩模网络模型来识别并分离待矫正牙齿的牙冠与牙根，所述网络模型包括骨干网络、区域建议网络和预测器网络，所述网络模型用于检测待矫正牙齿，并通过微调进行定位和掩模生成，最后得到每颗牙的实例分割结果特征。

10、进一步的，所述s3中所述参考粘接区域的圈定包括以下步骤：

11、s31、对牙列进行不同牙位的关键点识别，识别牙冠上顶点a以及下顶点b，所述上顶点a位于临床牙冠最上点，所述下顶点b位于前牙的牙尖或后牙两颊尖边缘嵴交点，其中i表示第i颗牙齿；

12、s32、根据牙齿全景图得出牙齿平面质心o，对于牙齿的全景图，针对不同牙齿的3d分割掩膜结果mo＝∑i∑j∑kv(i,j,k)，对于当前牙齿在掩膜结果中v(i,j,k)＝1，否则v(i,j,k)＝0，所述当前牙齿的3d重心坐标为其中i,j,k表示3d坐标系的值；

13、s33、根据牙冠全景图得出牙冠平面质心mi，对于牙冠平面图，针对不同牙齿的分割结果no＝∑i∑jw(i,j)，对于当前牙齿在掩膜结果中w(i,j)＝1，否则w(i,j)＝0，所述当前牙齿的2d重心坐标为其中i,j表示2d坐标系的值；

14、s34、由a、b、o得出冠长轴li，由托槽定位点ti是牙冠平面质心mi在冠长轴li的几何投影点，得出托槽定位点ti，其中i表示第i颗牙齿。

15、进一步的，所述s3中定位信息包括对正畸托槽进行横向、纵向及轴倾角的定位。

16、进一步的，所述s4具体包括以下步骤：

17、s41、场景摄像头捕捉到口腔实时画面，通过人工智能深度学习网络系统对牙齿进行实例分割、语义识别；

18、s42、将设计好的虚拟牙颌模型托槽定位信息与现实场景重叠；

19、s43、虚拟数字模型和现实口腔实时视频的校准及合成。

20、进一步的，所述s42中的虚拟牙颌模型托槽定位信息与现实场景重叠的技术包括利用软件及光学跟踪设备，使用跟踪注册技术将设计好的虚拟牙颌模型托槽定位信息与现实场景重叠。

21、优选的，所述s4中的全彩透视头戴式显示器包括四颗摄像头、三颗光学摄像头以及一颗tof摄像头。

22、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

23、本发明通过利用全彩透视技术将待矫正患者的锥体束ct资料及口扫资料自动生成的带有虚拟托槽粘接位置的三维数字化牙颌模型与患者口内实时真实场景结合，指导真实托槽粘接，摆脱了定位导板的限制，提高定位效率和精度，减少了临床椅旁操作时间并降低了成本。