基于牙片的口腔正畸规划方法、装置、设备及存储介质与流程

本发明涉及人工智能领域，尤其涉及一种基于牙片的口腔正畸规划方法、装置、设备及存储介质。

背景技术：

1、牙齿不齐、错位和颌面畸形等口腔问题对患者的口腔健康和美观造成了负面影响。口腔正畸是一种常见的治疗方法，通过矫正牙齿和调整颌面结构，使患者获得良好的咬合功能和美观的面部外观。

2、然而，传统的口腔正畸规划方法往往依赖于二维影像或手工操作，存在一定的主观性和局限性，限制了治疗的准确性和可预测性，现有方案通常依赖于二维x射线片和模型，这种方法存在一些局限性，例如无法全面评估牙齿的三维位置和形态，以及无法准确预测正畸治疗的结果，进而导致了现有方案的准确率低。

技术实现思路

1、本发明提供了一种基于牙片的口腔正畸规划方法、装置、设备及存储介质，用于提高口腔正畸规划的准确率。

2、本发明第一方面提供了一种基于牙片的口腔正畸规划方法，所述基于牙片的口腔正畸规划方法包括：

3、对目标患者进行牙片扫描，得到牙片三维数据，并对所述牙片三维数据进行三维分割，得到牙齿三维数据、牙槽骨三维数据和软组织三维数据；

4、对所述牙齿三维数据和所述牙槽骨三维数据进行牙齿位置关系计算，得到牙齿关联关系以及牙列错颌数据，并根据所述牙齿关联关系以及所述牙列错颌数据计算每个牙齿的正畸形态及参数；

5、根据所述正畸形态及参数构建每个牙齿的初始牙齿矫治线，并对所述初始牙齿矫治线进行分类和拟合，得到第一上颌牙齿矫治线以及第一下颌牙齿矫治线；

6、分别对所述第一上颌牙齿矫治线以及所述第一下颌牙齿矫治线进行特征提取，得到第一矫治线特征集合以及第二矫治线特征集合，并对所述软组织三维数据进行特征提取，得到软组织特征集合；

7、将所述第一矫治线特征集合、所述第二矫治线特征集合以及所述软组织特征集合输入预置的矫治线优化分析模型进行矫治线优化分析，得到第一矫治线优化参数以及第二矫治线优化参数；

8、通过所述第一矫治线优化参数对所述第一上颌牙齿矫治线进行参数优化拟合，得到第二上颌牙齿矫治线，并通过所述第二矫治线优化参数对所述第一下颌牙齿矫治线进行参数优化拟合，得到第二下颌牙齿矫治线；

9、根据所述第二上颌牙齿矫治线和所述第二下颌牙齿矫治线创建对应的目标口腔正畸方案。

10、结合第一方面，在本发明第一方面的第一种实现方式中，所述对目标患者进行牙片扫描，得到牙片三维数据，并对所述牙片三维数据进行三维分割，得到牙齿三维数据、牙槽骨三维数据和软组织三维数据，包括：

11、对目标患者进行牙片扫描，得到目标图像数据，并对所述目标图像数据进行三维重建，得到牙片三维数据；

12、对所述牙片三维数据进行三维元素提取，得到多个点云三维元素；

13、基于预置的牙齿边界特征、牙槽骨边界特征以及软组织边界特征，对所述多个点云三维元素进行点云边界划分，得到目标点云边界集合；

14、分别对所述目标点云边界集合进行点云中心特征识别，得到目标点云中心集合，其中，所述目标点云中心集合包括牙齿点云中心、牙槽骨点云中心以及软组织点云中心；

15、通过所述目标点云中心集合对所述多个点云三维元素进行三维元素分布分析，得到多个三维元素分布信息；

16、根据所述多个三维元素分布信息和所述目标点云边界集合进行三维分割，得到牙齿三维数据、牙槽骨三维数据和软组织三维数据。

17、结合第一方面，在本发明第一方面的第二种实现方式中，所述对所述牙齿三维数据和所述牙槽骨三维数据进行牙齿位置关系计算，得到牙齿关联关系以及牙列错颌数据，并根据所述牙齿关联关系以及所述牙列错颌数据计算每个牙齿的正畸形态及参数，包括：

18、对所述牙齿三维数据进行三维网格离散处理，得到第一初始有限元模型，并对所述牙槽骨三维数据进行三维网格离散处理，得到第二初始有限元模型；

19、获取所述目标患者的口腔中心，并将所述口腔中心作为坐标原点构建对应的目标坐标系；

20、基于所述目标坐标系对所述第一初始有限元模型进行网格坐标映射，得到第一目标有限元模型，并对所述第二初始有限元模型进行网格坐标映射，得到第二目标有限元模型；

21、基于所述第一目标有限元模型计算相邻牙齿之间的牙齿关联关系，其中，所述牙齿关联关系包括距离、角度和方向；

22、基于所述第二目标有限元模型和所述牙齿关联关系计算对应的牙列错颌数据；

23、根据所述牙齿关联关系以及所述牙列错颌数据计算每个牙齿的正畸形态及参数，其中，所述正畸形态及参数包括：位置、倾斜角度、旋转角度以及需移动的距离。

24、结合第一方面，在本发明第一方面的第三种实现方式中，所述根据所述正畸形态及参数构建每个牙齿的初始牙齿矫治线，并对所述初始牙齿矫治线进行分类和拟合，得到第一上颌牙齿矫治线以及第一下颌牙齿矫治线，包括：

25、根据所述正畸形态及参数计算每个牙齿的矫治线起始点和矫治线终止点；

26、根据所述矫治线起始点和所述矫治线终止点构建每个牙齿的有向矫治线，并将所述有向矫治线作为每个牙齿的初始牙齿矫治线；

27、对所述初始牙齿矫治线进行分类，得到多个上颌的初始牙齿矫治线以及多个下颌的初始牙齿矫治线；

28、分别对所述多个上颌的初始牙齿矫治线以及所述多个下颌的初始牙齿矫治线进行依次排列，得到上颌排列结果和下颌排列结果；

29、根据所述上颌排列结果生成第一上颌牙齿矫治线，并根据所述下颌排列结果生成第一下颌牙齿矫治线。

30、结合第一方面，在本发明第一方面的第四种实现方式中，所述分别对所述第一上颌牙齿矫治线以及所述第一下颌牙齿矫治线进行特征提取，得到第一矫治线特征集合以及第二矫治线特征集合，并对所述软组织三维数据进行特征提取，得到软组织特征集合，包括：

31、对所述第一上颌牙齿矫治线进行矫治线分段，得到多个上颌分段矫治线，并对所述第一下颌牙齿矫治线进行矫治线分段，得到多个下颌分段矫治线；

32、分别对所述多个上颌分段矫治线进行矫治线特征计算，得到每个上颌分段矫治线的第一曲率变化率，并根据每个上颌分段矫治线的第一曲率变化率生成第一矫治线特征集合；

33、分别对所述多个下颌分段矫治线进行矫治线特征计算，得到每个下颌分段矫治线的第二曲率变化率，并根据每个下颌分段矫治线的第二曲率变化率生成第二矫治线特征集合；

34、对所述软组织三维数据进行特征提取，得到软组织特征集合。

35、结合第一方面，在本发明第一方面的第五种实现方式中，所述将所述第一矫治线特征集合、所述第二矫治线特征集合以及所述软组织特征集合输入预置的矫治线优化分析模型进行矫治线优化分析，得到第一矫治线优化参数以及第二矫治线优化参数，包括：

36、分别对所述第一矫治线特征集合以及所述第二矫治线特征集合进行向量编码转换，得到第一矫治线特征向量以及第二矫治线特征向量；

37、将所述第一矫治线特征向量以及所述第二矫治线特征向量输入预置的矫治线优化分析模型进行矫治线优化分析，生成每个牙齿对应的上颌初始矫治线优化策略和下颌初始矫治线优化策略；

38、通过所述软组织特征集合进行矫治线奖励反馈数据计算，得到上颌矫治线奖励反馈参数和下颌矫治线奖励反馈参数；

39、基于所述上颌矫治线奖励反馈参数和所述下颌矫治线奖励反馈参数对每个牙齿对应的上颌初始矫治线优化策略和下颌初始矫治线优化策略进行策略更新，生成每个牙齿对应的上颌目标矫治线优化策略和下颌目标矫治线优化策略；

40、通过所述上颌目标矫治线优化策略和所述下颌目标矫治线优化策略对所述第一上颌牙齿矫治线以及所述第一下颌牙齿矫治线进行矫治线优化参数计算，得到第一矫治线优化参数以及第二矫治线优化参数。

41、结合第一方面，在本发明第一方面的第六种实现方式中，所述通过所述第一矫治线优化参数对所述第一上颌牙齿矫治线进行参数优化拟合，得到第二上颌牙齿矫治线，并通过所述第二矫治线优化参数对所述第一下颌牙齿矫治线进行参数优化拟合，得到第二下颌牙齿矫治线，包括：

42、通过预置的优化拟合模型，对所述第一矫治线优化参数进行解析和运算，得到第一运算结果；

43、基于所述第一运算结果对所述第一上颌牙齿矫治线进行参数优化拟合，得到第二上颌牙齿矫治线；

44、通过所述优化拟合模型，对所述第二矫治线优化参数进行解析和运算，得到第二运算结果；

45、基于所述第二运算结果对所述第一下颌牙齿矫治线进行参数优化拟合，得到第二下颌牙齿矫治线。

46、本发明第二方面提供了一种基于牙片的口腔正畸规划装置，所述基于牙片的口腔正畸规划装置包括：

47、扫描模块，用于对目标患者进行牙片扫描，得到牙片三维数据，并对所述牙片三维数据进行三维分割，得到牙齿三维数据、牙槽骨三维数据和软组织三维数据；

48、计算模块，用于对所述牙齿三维数据和所述牙槽骨三维数据进行牙齿位置关系计算，得到牙齿关联关系以及牙列错颌数据，并根据所述牙齿关联关系以及所述牙列错颌数据计算每个牙齿的正畸形态及参数；

49、拟合模块，用于根据所述正畸形态及参数构建每个牙齿的初始牙齿矫治线，并对所述初始牙齿矫治线进行分类和拟合，得到第一上颌牙齿矫治线以及第一下颌牙齿矫治线；

50、特征提取模块，用于分别对所述第一上颌牙齿矫治线以及所述第一下颌牙齿矫治线进行特征提取，得到第一矫治线特征集合以及第二矫治线特征集合，并对所述软组织三维数据进行特征提取，得到软组织特征集合；

51、分析模块，用于将所述第一矫治线特征集合、所述第二矫治线特征集合以及所述软组织特征集合输入预置的矫治线优化分析模型进行矫治线优化分析，得到第一矫治线优化参数以及第二矫治线优化参数；

52、处理模块，用于通过所述第一矫治线优化参数对所述第一上颌牙齿矫治线进行参数优化拟合，得到第二上颌牙齿矫治线，并通过所述第二矫治线优化参数对所述第一下颌牙齿矫治线进行参数优化拟合，得到第二下颌牙齿矫治线；

53、创建模块，用于根据所述第二上颌牙齿矫治线和所述第二下颌牙齿矫治线创建对应的目标口腔正畸方案。

54、结合第二方面，在本发明第二方面的第一种实现方式中，所述扫描模块具体用于：

55、对目标患者进行牙片扫描，得到目标图像数据，并对所述目标图像数据进行三维重建，得到牙片三维数据；

56、对所述牙片三维数据进行三维元素提取，得到多个点云三维元素；

57、基于预置的牙齿边界特征、牙槽骨边界特征以及软组织边界特征，对所述多个点云三维元素进行点云边界划分，得到目标点云边界集合；

58、分别对所述目标点云边界集合进行点云中心特征识别，得到目标点云中心集合，其中，所述目标点云中心集合包括牙齿点云中心、牙槽骨点云中心以及软组织点云中心；

59、通过所述目标点云中心集合对所述多个点云三维元素进行三维元素分布分析，得到多个三维元素分布信息；

60、根据所述多个三维元素分布信息和所述目标点云边界集合进行三维分割，得到牙齿三维数据、牙槽骨三维数据和软组织三维数据。

61、结合第二方面，在本发明第二方面的第二种实现方式中，所述计算模块具体用于：

62、对所述牙齿三维数据进行三维网格离散处理，得到第一初始有限元模型，并对所述牙槽骨三维数据进行三维网格离散处理，得到第二初始有限元模型；

63、获取所述目标患者的口腔中心，并将所述口腔中心作为坐标原点构建对应的目标坐标系；

64、基于所述目标坐标系对所述第一初始有限元模型进行网格坐标映射，得到第一目标有限元模型，并对所述第二初始有限元模型进行网格坐标映射，得到第二目标有限元模型；

65、基于所述第一目标有限元模型计算相邻牙齿之间的牙齿关联关系，其中，所述牙齿关联关系包括距离、角度和方向；

66、基于所述第二目标有限元模型和所述牙齿关联关系计算对应的牙列错颌数据；

67、根据所述牙齿关联关系以及所述牙列错颌数据计算每个牙齿的正畸形态及参数，其中，所述正畸形态及参数包括：位置、倾斜角度、旋转角度以及需移动的距离。

68、结合第二方面，在本发明第二方面的第三种实现方式中，所述拟合模块具体用于：

69、根据所述正畸形态及参数计算每个牙齿的矫治线起始点和矫治线终止点；

70、根据所述矫治线起始点和所述矫治线终止点构建每个牙齿的有向矫治线，并将所述有向矫治线作为每个牙齿的初始牙齿矫治线；

71、对所述初始牙齿矫治线进行分类，得到多个上颌的初始牙齿矫治线以及多个下颌的初始牙齿矫治线；

72、分别对所述多个上颌的初始牙齿矫治线以及所述多个下颌的初始牙齿矫治线进行依次排列，得到上颌排列结果和下颌排列结果；

73、根据所述上颌排列结果生成第一上颌牙齿矫治线，并根据所述下颌排列结果生成第一下颌牙齿矫治线。

74、结合第二方面，在本发明第二方面的第四种实现方式中，所述特征提取模块具体用于：

75、对所述第一上颌牙齿矫治线进行矫治线分段，得到多个上颌分段矫治线，并对所述第一下颌牙齿矫治线进行矫治线分段，得到多个下颌分段矫治线；

76、分别对所述多个上颌分段矫治线进行矫治线特征计算，得到每个上颌分段矫治线的第一曲率变化率，并根据每个上颌分段矫治线的第一曲率变化率生成第一矫治线特征集合；

77、分别对所述多个下颌分段矫治线进行矫治线特征计算，得到每个下颌分段矫治线的第二曲率变化率，并根据每个下颌分段矫治线的第二曲率变化率生成第二矫治线特征集合；

78、对所述软组织三维数据进行特征提取，得到软组织特征集合。

79、结合第二方面，在本发明第二方面的第五种实现方式中，所述分析模块具体用于：

80、分别对所述第一矫治线特征集合以及所述第二矫治线特征集合进行向量编码转换，得到第一矫治线特征向量以及第二矫治线特征向量；

81、将所述第一矫治线特征向量以及所述第二矫治线特征向量输入预置的矫治线优化分析模型进行矫治线优化分析，生成每个牙齿对应的上颌初始矫治线优化策略和下颌初始矫治线优化策略；

82、通过所述软组织特征集合进行矫治线奖励反馈数据计算，得到上颌矫治线奖励反馈参数和下颌矫治线奖励反馈参数；

83、基于所述上颌矫治线奖励反馈参数和所述下颌矫治线奖励反馈参数对每个牙齿对应的上颌初始矫治线优化策略和下颌初始矫治线优化策略进行策略更新，生成每个牙齿对应的上颌目标矫治线优化策略和下颌目标矫治线优化策略；

84、通过所述上颌目标矫治线优化策略和所述下颌目标矫治线优化策略对所述第一上颌牙齿矫治线以及所述第一下颌牙齿矫治线进行矫治线优化参数计算，得到第一矫治线优化参数以及第二矫治线优化参数。

85、结合第二方面，在本发明第二方面的第六种实现方式中，所述处理模块具体用于：

86、通过预置的优化拟合模型，对所述第一矫治线优化参数进行解析和运算，得到第一运算结果；

87、基于所述第一运算结果对所述第一上颌牙齿矫治线进行参数优化拟合，得到第二上颌牙齿矫治线；

88、通过所述优化拟合模型，对所述第二矫治线优化参数进行解析和运算，得到第二运算结果；

89、基于所述第二运算结果对所述第一下颌牙齿矫治线进行参数优化拟合，得到第二下颌牙齿矫治线。

90、本发明第三方面提供了一种基于牙片的口腔正畸规划设备，包括：存储器和至少一个处理器，所述存储器中存储有指令；所述至少一个处理器调用所述存储器中的所述指令，以使得所述基于牙片的口腔正畸规划设备执行上述的基于牙片的口腔正畸规划方法。

91、本发明的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述的基于牙片的口腔正畸规划方法。

92、本发明提供的技术方案中，对牙齿三维数据和牙槽骨三维数据进行牙齿位置关系计算，得到牙齿关联关系以及牙列错颌数据并计算正畸形态及参数；根据正畸形态及参数构建初始牙齿矫治线并进行分类和拟合，得到第一上颌牙齿矫治线以及第一下颌牙齿矫治线；分别进行特征提取，得到第一矫治线特征集合以及第二矫治线特征集合，并对软组织三维数据进行特征提取，得到软组织特征集合；将第一矫治线特征集合、第二矫治线特征集合以及软组织特征集合输入矫治线优化分析模型进行矫治线优化分析，得到目标口腔正畸方案，本发明基于牙片的方法可以获取牙齿、牙槽骨和软组织的三维数据。通过对这些数据进行分析和计算，可以更准确地评估牙齿的位置关系和错颌情况，从而制定更准确和个性化的正畸治疗方案，通过计算每颗牙齿的正畸形态和参数，预测治疗过程中可能的牙齿移动和结果，通过分析牙齿的位置关系和错颌情况，可以为每颗牙齿设计特定的移动路径和参数，以实现更精确的牙齿矫正效果。