数字化模型的咬合关系建立方法、电子设备及存储介质与流程

allin2025-06-04  89


本技术实施例涉及医疗器械,特别涉及一种数字化模型的咬合关系建立方法、装置、电子设备及存储介质。


背景技术:

1、在对牙齿进行矫治、正畸之前,需要通过硅橡胶对患者口内牙列进行数据采集,然后对采集后的硅橡胶经过石膏灌模、修整以及扫描获得数字化口内模型,或者是通过口扫仪对患者口内牙列进行数据采集,以获取数字化口内模型,但是通过上述方式获取的数字化口内模型中上颌模型和下颌模型之间没有良好的咬合关系,而牙齿的正畸矫治过程却需要参考上下颌之间的咬合关系来完成数字模型的设计。

2、因此为了建立上颌模型和下颌模型之间的咬合关系,在获取石膏模型后,一种方法是通过人工手动选择上下颌牙齿的特征点,并建立上下颌牙齿的对应关系,然后再手动移动石膏模型上下颌中的一个颌直到上下颌处于一个良好的咬合关系为止,这种方式需要大量手工操作以及制作材料,人工成本与材料成本都较高,并且需要人工判断上下颌的最佳咬合关系,主观性强,存在咬合关系判断不准确的技术问题。另一种是首先采集患者的牙齿在咬合状态下的二维图像,然后手动移动上下颌石膏模型,使上下颌石膏模型的牙齿咬合状态与二维图像里的咬合状态一致,但是这种方式也需要人工参与,牙齿咬合结果依赖于工人的经验,无法保证咬合关系的精确程度。关于口扫得到的牙列数据,需要通过口扫仪分别扫描患者的上颌牙齿、下颌牙齿以及咬合状态下的牙齿,然后用软件自动将上下颌调整至具有良好的咬合关系的状态,这种方式需要额外口扫咬合状态下的牙齿,同样会增加成本。


技术实现思路

1、本技术实施例的目的在于提供一种数字化模型的咬合关系建立方法、电子设备及存储介质,可以解决在建立上下颌模型的咬合关系时效率与精确度较低,且成本较高的问题。

2、为解决上述技术问题,本技术的实施例提供了一种数字化模型的咬合关系建立方法,包括:接收患者临床可接受的牙列的第一二维图像、数字化三维的上颌模型和下颌模型,所述临床可接受的标准至少能展示部分上颌牙列和部分下颌牙列;分别在所述第一二维图像中的上颌牙列和下颌牙列上标记第一类牙齿特征点,得到若干个第一特征点,分别在所述上颌模型和下颌模型中标记所述第一类牙齿特征点,得到若干个第二特征点,其中,所述第一特征点的数量大于或等于3个,且不在同一直线上,所述第二特征点的数量大于或等于3个,且不在同一直线上;组合所述上颌模型和所述下颌模型,调整所述上颌模型和下颌模型的相对位姿,分别获取对应各相对位姿的组合模型,改变所述组合模型的观察视角,分别获取各个观察视角下各所述组合模型的各第二特征点相对相机平面的投影位置;找出与各第一特征点的位置相配准的第二特征点的投影位置,根据该投影位置所对应的组合模型中上下颌的相对位姿,建立所述上颌模型和所述下颌模型的咬合关系。

3、本技术的实施例还提供了一种电子设备,包括:至少一个处理器;以及,与所述至少一个处理器通信连接的存储器;其中,所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令,所述指令被所述至少一个处理器执行,以使所述至少一个处理器能够执行上述数字化模型的咬合关系建立方法。

4、本技术的实施例还提供了一种计算机可读存储介质,存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现上述数字化模型的咬合关系建立方法。

5、本技术实施例的数字化模型的咬合关系建立方法,通过接收患者的牙列临床可接受的第一二维图像、数字化三维的上颌模型和下颌模型,而临床可接受的标准至少能展示部分上颌牙列和部分下颌牙列,也就展示出同一患者在某个咬合关系下的上下颌牙齿状态。对二维图像中的上颌牙列和下颌牙列分别标记牙齿特征点,得到第一特征点,从而得到二维展示中各个牙齿特征点的位置关系,再对数字化三维模型标记牙齿特征点,得到第二特征点,从而得到三维展示中各个牙齿特征点的位置关系。由于同一患者上下颌的二维展示为上下颌模型在三维空间中处于某个特定位姿及某个观察视角下相对相机平面的投影展示,所以通过第一特征点和第二特征点的比对,就可以找出相配准的第二特征点的投影位置,也就可以得到三维上下颌模型的相对位姿。可见,整个过程自动化程度较高,相比于通过手动操作石膏模型调整上下颌来讲效率和准确度都较高,另外也无需专门为了获得咬合状态的数字化模型而另外进行口扫,进一步降低了正畸的成本。

6、另外,所述第一二维图像携带有拍摄方向的信息;所述改变所述组合模型的观察视角,包括:根据所述第一二维图像的拍摄方向改变所述组合模型的观察视角。由于不同的拍摄方向对应的投影位置相差较大,所以在拍摄方向调整组合模型的观察视角,有利于减少方向调整的次数,加快配准速度。

7、另外,所述根据所述第一二维图像的拍摄方向改变所述组合模型的观察视角包括:根据所述第一二维图像的拍摄方向预定所述组合模型的初始观察视角;在预设范围内调整所述初始观察视角,得到所述组合模型的多个观察视角。进一步限定根据拍摄方向确定初始观察视角,使得初始观察视角与照片拍摄方向更为接近,进一步减少配准过程中观察视角调整次数,加快配准速度。

8、另外,拍摄方向的信息包括:正面拍摄、左侧拍摄或右侧拍摄。限定拍摄方向多种多样,有利于提升本技术中选用图像的灵活性。

9、另外,所述第一二维图像有多张,分别对应不同的所述拍摄方向;分别在所述第一二维图像中的上颌牙列和下颌牙列上标记第一类牙齿特征点,得到若干个第一特征点,包括:分别在所述多张第一二维图像中的上颌牙列和下颌牙列上标记第一类牙齿特征点,得到对应不同第一二维图像的多组第一特征点;所述找出与各第一特征点的位置相配准的第二特征点的投影位置,包括:分别找出与各组第一特征点的位置相配准的第二特征点的投影位置,根据各投影位置所对应的组合模型中上下颌的相对位姿,建立所述上颌模型和所述下颌模型的咬合关系。限定从各个角度对第一二维图像与三维上下颌模型进行配准,由于在不同拍摄方向下,上下颌相对位姿大致相同,所以从不同方向进行配准,有利于提升配准的精准度,提升所找到的相对位姿与二维图像的接近程度。

10、另外,所述第一类牙齿特征点为:临床冠长轴最凸facc点、牙长轴上牙槽嵴端点、或相邻牙龈线唇侧交界点。限定特征点类型多种多样,有利于提升本技术中选用牙齿特征点的灵活性。

11、另外,所述分别在所述上颌模型和下颌模型中标记所述第一类牙齿特征点,得到若干个第二特征点中,包括:由人工标记分别在所述上颌模型和下颌模型中标记出若干个第二特征点;或者,采用射线交点求解法分别在所述上颌模型和下颌模型中计算出若干个第二特征点;或者,利用机器学习算法分别在所述上颌模型和下颌模型中识别出若干个第二特征点。限定标记特征点的不同方法,在不同需求下可以选择不同的标记方式,便于本技术推广。

12、另外,所述机器学习算法采用如下网络:pointnet网络、pointnet++网络、或dgcnn网络。限定标记特征点时可选用的不同网络结构,在不同需求下可以选择不同的网络结构,实施更为灵活。

13、另外,所述调整上颌模型和下颌模型的相对位姿,包括:预设上颌模型的第一位姿,保持所述上颌模型处于第一位姿不变,调整所述下颌模型的位姿;或者,预设下颌模型的第二位姿,保持所述下颌模型处于第二位姿不变,调整所述上颌模型的位姿。以单颌不动,对颌改变位姿,从而改变上下颌的相对位姿,便于简化运算。

14、另外,所述找出与所述第一二维图像中各第一特征点位置相配准的第二特征点的投影位置,包括:以各第一特征点在所述第一二维图像中的位置与在所述上颌模型和下颌模型中位置在一相机平面下的投影位置的距离差之和符合预设条件为目标,找出与所述第一二维图像中各第一特征点位置相配准的第二特征点的投影位置。配准通过各点的展示位置差之和来确定,使得本技术更具可实现性。

15、另外,预设条件可以包括:所述距离差之和最小,和/或,所述距离差之和小于或等于阈值。限定判断条件便于计算,并在计算时长与精准结果之间取得平衡。

16、另外,组合所述上颌模型和所述下颌模型包括:将所述上颌模型和所述下颌模型分别对齐到预设的牙颌坐标系中。进一步地,所述牙颌坐标系通过主成分分析法获得。由于牙齿在三维空间的特征,分布最大的三个方向与三维坐标特征一致,通过运用主成分分析,得到牙颌坐标系,建立方式更为简单直接。

17、另外,所述第一二维图像包括:照片或x光片。限定可选用的不同图像的类型,在不同需求下可以选择不同的类型,使得实施更为灵活,便于本技术推广。

18、另外,所述第一二维图像为被摄患者处于自然咬合位时所采集的二维图像。采用自然咬合位时的二维图像作为配准的目标对象,使得最终建立的数字化模型的相对位姿处于自然咬合状态,便于医生在确认患者情况时的直接使用。


技术特征:

1.一种数字化模型的咬合关系建立方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的数字化模型的咬合关系建立方法,其特征在于,所述第一二维图像携带有拍摄方向的信息;

3.根据权利要求2所述的数字化模型的咬合关系建立方法,其特征在于,所述根据所述第一二维图像的拍摄方向改变所述组合模型的观察视角包括:

4.根据权利要求2所述的数字化模型的咬合关系建立方法,其特征在于,所述拍摄方向的信息包括:正面拍摄、左侧拍摄或右侧拍摄。

5.根据权利要求2-4中任一项所述的数字化模型的咬合关系建立方法,其特征在于,所述第一二维图像有多张,分别对应不同的所述拍摄方向;

6.根据权利要求1所述的数字化模型的咬合关系建立方法,其特征在于,所述第一类牙齿特征点为:临床冠长轴最凸facc点、牙长轴上牙槽嵴端点、或相邻牙龈线唇侧交界点。

7.根据权利要求1所述的数字化模型的咬合关系建立方法,其特征在于,所述分别在所述上颌模型和下颌模型中标记所述第一类牙齿特征点,得到若干个第二特征点中,包括:

8.根据权利要求7所述的数字化模型的咬合关系建立方法,其特征在于,所述机器学习算法采用如下网络:pointnet网络、pointnet++网络、或dgcnn网络。

9.根据权利要求1所述的数字化模型的咬合关系建立方法,其特征在于,所述调整上颌模型和下颌模型的相对位姿,包括:

10.根据权利要求1或9所述的数字化模型的咬合关系建立方法,其特征在于,所述找出与所述第一二维图像中各第一特征点位置相配准的第二特征点的投影位置,包括:

11.根据权利要求10所述的数字化模型的咬合关系建立方法,其特征在于,所述预设条件包括:所述距离差之和最小,和/或,所述距离差之和小于或等于阈值。

12.根据权利要求1所述的数字化模型的咬合关系建立方法,其特征在于,组合所述上颌模型和所述下颌模型包括:

13.根据权利要求12所述的数字化模型的咬合关系建立方法,其特征在于,所述牙颌坐标系通过主成分分析法获得。

14.根据权利要求1所述的数字化模型的咬合关系建立方法,其特征在于,所述第一二维图像包括:照片或x光片。

15.根据权利要求1所述的数字化模型的咬合关系建立方法,其特征在于,所述第一二维图像为被摄患者处于自然咬合位时所采集的二维图像。

16.一种电子设备,其特征在于,包括:

17.一种计算机可读存储介质,存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至15中任一项所述的数字化模型的咬合关系建立方法。


技术总结
本申请实施例涉及医疗器械技术领域,公开了一种数字化模型的咬合关系建立方法、电子设备及存储介质。方法包括:接收患者的临床可接受的牙列的二维图像、数字化三维的上颌模型和下颌模型;分别在二维图像中标记第一类牙齿特征点,得到第一特征点,分别在上颌模型和下颌模型中标记第一类牙齿特征点,得到第二特征点;组合上下颌模型,调整上下颌模型的相对位姿,分别获取对应各相对位姿的组合模型,改变组合模型的观察视角,分别获取各个观察视角下各组合模型的各第二特征点相对相机平面的投影位置;找出与各第一特征点的位置相配准的第二特征点的投影位置,根据该投影位置所对应的组合模型中上下颌的相对位姿,建立上颌模型和下颌模型的咬合关系。

技术研发人员:沈斌杰,赵晓磊,姚峻峰
受保护的技术使用者:正雅齿科科技(上海)有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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