CN111938846A - 一种数字化矫治器的制备方法、制备***及矫治方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于数字化矫治器技术领域，公开了一种数字化矫治器的制备方法、制备***及矫治方法，数字化矫治器的制备***包括：口腔扫描模块、温度检测模块、主控模块、口腔模型构建模块、牙齿数据处理模块、牙齿模型打印模块、加热模块、压膜模块、显示模块。本发明通过口腔模型构建模块利用几个相对关系固定的高精度图像传感器瞬间同步拍摄影像，无需调整患者口腔位置，一次成像数字三维模型精度更高；同时，通过牙齿数据处理模块根据患者的数字图像信息生成虚拟牙列模型，在虚拟牙列模型上根据标准牙列模型进行模拟排牙，并将各虚拟牙齿的位移参数记录并反馈给医生，大大简化了医生的工作量省时省力，提高了医生的工作效率。

Description

一种数字化矫治器的制备方法、制备***及矫治方法

技术领域

本发明属于数字化矫治器技术领域，尤其涉及一种数字化矫治器的制备方法、制备***及矫治方法。

背景技术

正畸治疗主要通过各种矫正装置来调整面部骨骼、牙齿及颌面部的神经及肌肉之间的协调性，也就是调整上下颌骨之间，上下牙齿之间、牙齿与颌骨之间和联系它们的神经及肌肉之间不正常的关系，其最终矫治目标是达到口颌***的平衡、稳定和美观。错(牙合)畸形的矫治主要依靠在口腔内部或外部戴用矫治器，对牙齿、牙槽骨及颌骨施加适当的“生物力”，使其产生生理性移动，从而矫治错(牙合)畸形。然而，现有数字化矫治器的制备方法及矫治方法构建的口腔模型精度较低；同时，对牙齿矫正数据处理费时费力。

综上所述，现有技术存在的问题是：现有数字化矫治器的制备方法及矫治方法构建的口腔模型精度较低；同时，对牙齿矫正数据处理费时费力。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种数字化矫治器的制备方法、制备***及矫治方法。

本发明是这样实现的，一种数字化矫治器的制备方法、制备***及矫治方法，所述数字化矫治器的制备方法包括以下步骤：

步骤一，在口腔内布置多个设定特征的控制点，通过口腔扫描模块对三维扫描仪进行调整和定位；

步骤二，在完成设置定位后，通过摄像组采集口腔内不同角度的图像信息；同时通过三维扫描仪的激光测距装置环绕检测柱轴线对用户口腔进行360°测距检测，获取口腔内各器官组织的具体尺寸参数数据；

步骤三，将获取的尺寸参数与摄像组获取图像信息进行处理汇总，获得口腔三维数据信息及口腔多角度图像数据；对获取到的图像进行处理；

步骤四，主控模块通过口腔模型构建模块利用模型构建程序从步骤三获得的处理后的图像汇总提取特征点，构成所述图像的特征点集，并将所述图像中控制点对应的点作为特征点补入该图像的特征点集中；

步骤五，对特征点进行匹配和解算，得到各个图像传感器的初始概略位姿和稀疏三维特征点；

步骤六，根据得到的图像传感器初始概略位姿和稀疏三维特征点建立观测方程并进行平差优化，得到优化的图像传感器参数，然后基于优化的图像传感器参数对每张图像实施密集匹配，形成相对尺度下的高密集点云；

步骤七，依据基准尺的真实长度对相对尺度下的高密度点云进行尺度变换，得到坐标真实的绝对尺度高密集点云；基于绝对尺度高密集点云生成高精度的口腔三维数字成像模型；

步骤八，通过牙齿数据处理模块利用数据处理程序获取包括牙齿扫描数据与牙齿检查数据、牙齿的三维图像数据和X光图像数据的牙齿数据，并通过所述牙齿扫描数据生成目标牙齿模型；

步骤九，根据获得的牙齿三维图像数据生成虚拟牙齿模型，所述虚拟牙齿模型包括虚拟牙列模型；对虚拟牙列模型进行虚拟排牙处理，得到虚拟排列牙列模型，并记录每颗虚拟牙齿模型的调整数据；

步骤十，将虚拟牙列模型与X光图像数据合并，得到原始牙列合成图片，将虚拟排列牙列模型与X光图像数据合并，得到排列牙列合成图片；将每颗虚拟牙齿模型的位移数据、原始牙列合成图片和排列牙列合成图片打包为模拟排牙数据包；

步骤十一，通过牙齿模型打印模块利用3D打印机根据口腔三维模型及牙齿数据打印牙齿模型；

步骤十二，通过加热模块利用加热器对放置在压膜机中的膜片进行加热350℃；通过压膜模块利用压膜机将膜片下压直至膜片套于牙齿模型即得到数字化矫治器；

步骤十三，通过显示模块利用显示器显示扫描的口腔数据、检测的温度、构建口腔模型。

进一步，步骤三中，所述口腔图像处理包括：

对获取的口腔图像进行去噪处理得到去噪口腔图像；对去噪口腔图像进行边缘提取得到边缘口腔图像；对边缘口腔图像进行口腔图像增强处理得到去噪且边缘增强的口腔图像。

进一步，所述步骤四之前，还需进行：通过温度检测模块利用温度检测器检测数字化矫治器的制备加热温度数据。

进一步，步骤六中，所述建立观测方程并进行平差优化，得到优化的图像传感器参数包括：

依据纳入光束法平差模型建立观测方程并进行平差优化，得到优化的图像传感器参数。

进一步，步骤九中，所述虚拟牙列模型由至少两颗虚拟牙齿模型排列而成。

进一步，步骤九中，所述调整数据包括牙齿移动距离、转矩数值、牙间间隙需求量、间隙关闭量以及支抗需求量。

进一步，所述步骤十包括：

将虚拟牙列模型的前视图与X光图像数据中的正面照合并得到原始牙列正面合成图片，将虚拟牙列模型的侧视图与X光图像数据中的侧位片合并得到原始牙列侧面合成图片；

将虚拟排列牙列模型的前视图与X光图像数据中的正面照合并得到排列牙列正面合成图片，将虚拟排列牙列模型的侧视图与X光图像数据中的侧位片合并得到排列牙列侧面合成图片。

本发明的另一目的在于提供一种实施所述数字化矫治器的制备方法的数字化矫治器的制备***，所述数字化矫治器的制备***包括：

口腔扫描模块、温度检测模块、主控模块、口腔模型构建模块、牙齿数据处理模块、牙齿模型打印模块、加热模块、压膜模块、显示模块；

口腔扫描模块，与主控模块连接，用于通过三维扫描仪扫描口腔三维数据；

温度检测模块，与主控模块连接，用于通过温度检测器检测数字化矫治器的制备加热温度数据；

主控模块，与口腔扫描模块、温度检测模块、口腔模型构建模块、牙齿数据处理模块、牙齿模型打印模块、加热模块、压膜模块、显示模块连接，用于通过主机控制各个模块正常工作；

口腔模型构建模块，与主控模块连接，用于通过模型构建程序根据扫描数据构建口腔三维模型；

牙齿数据处理模块，与主控模块连接，用于通过数据处理程序对口腔牙齿数据进行处理；

牙齿模型打印模块，与主控模块连接，用于通过3D打印机根据口腔三维模型及牙齿数据打印牙齿模型；

加热模块，与主控模块连接，用于通过加热器对放置在压膜机中的膜片进行加热350℃；

压膜模块，与主控模块连接，用于通过压膜机将膜片下压直至膜片套于牙齿模型即得到数字化矫治器；

显示模块，与主控模块连接，用于通过显示器显示扫描的口腔数据、检测的温度、构建口腔模型。

本发明的另一目的在于提供一种实施所述数字化矫治器的制备方法制备的数字化矫治器。

本发明的另一目的在于提供一种利用所述数字化矫治器实现的数字化矫治方法，所述数字化矫治方法包括以下步骤：

A、检查数字化矫治器矫治器与牙齿是否贴合；对数字化矫治器的组织面采用浓硫酸处理6s，流水冲洗后吹干；

B、在数字化矫治器的组织面均匀涂布树脂粘接剂，11s后光固化21s；在对应基牙上与数字化矫治器的粘接面上使用正磷酸酸蚀31s后流水冲洗，隔湿干燥后涂布粘接剂于基牙的粘接面，11s后光固化21s；

C、将树脂水门汀置于数字化矫治器的组织面，随后将数字化矫治器佩戴于对应基牙上，光固化3s后去除多余树脂水门汀，随后光固化21s，完成数字化矫治器的佩戴。

本发明的优点及积极效果为：本发明通过口腔模型构建模块利用几个相对关系固定的高精度图像传感器瞬间同步拍摄影像，无需调整患者口腔位置，相对于基于条纹的数字口腔数字三维模型，本发明一次成像数字三维模型精度更高；同时，通过牙齿数据处理模块根据患者的数字图像信息生成虚拟牙列模型，在虚拟牙列模型上根据标准牙列模型进行模拟排牙，并将各虚拟牙齿的位移参数记录并反馈给医生，大大简化了医生的工作量省时省力，提高了医生的工作效率。

附图说明

图1是本发明实施例提供的数字化矫治器的制备方法流程图。

图2是本发明实施例提供的数字化矫治器的制备***结构框图。

图3是本发明实施例提供的数字化矫治方法流程图。

图4是本发明实施例提供的口腔模型构建模块构建方法流程图。

图5是本发明实施例提供的牙齿数据处理模块处理方法流程图。

图2中：1、口腔扫描模块；2、温度检测模块；3、主控模块；4、口腔模型构建模块；5、牙齿数据处理模块；6、牙齿模型打印模块；7、加热模块；8、压膜模块；9、显示模块。

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数字化矫治器的制备方法包括以下步骤：

S101，通过口腔扫描模块利用三维扫描仪扫描口腔三维数据；通过温度检测模块利用温度检测器检测数字化矫治器的制备加热温度数据；

S102，主控模块通过口腔模型构建模块利用模型构建程序根据扫描数据构建口腔三维模型；

S103，通过牙齿数据处理模块利用数据处理程序对口腔牙齿数据进行处理；通过牙齿模型打印模块利用3D打印机根据口腔三维模型及牙齿数据打印牙齿模型；

S104，通过加热模块利用加热器对放置在压膜机中的膜片进行加热350℃；通过压膜模块利用压膜机将膜片下压直至膜片套于牙齿模型即得到数字化矫治器；

S105，通过显示模块利用显示器显示扫描的口腔数据、检测的温度、构建口腔模型。

如图2所示，本发明实施例提供的数字化矫治器的制备***包括：口腔扫描模块1、温度检测模块2、主控模块3、口腔模型构建模块4、牙齿数据处理模块5、牙齿模型打印模块6、加热模块7、压膜模块8、显示模块9。

口腔扫描模块1，与主控模块3连接，用于通过三维扫描仪扫描口腔三维数据；

温度检测模块2，与主控模块3连接，用于通过温度检测器检测数字化矫治器的制备加热温度数据；

主控模块3，与口腔扫描模块1、温度检测模块2、口腔模型构建模块4、牙齿数据处理模块5、牙齿模型打印模块6、加热模块7、压膜模块8、显示模块9连接，用于通过主机控制各个模块正常工作；

口腔模型构建模块4，与主控模块3连接，用于通过模型构建程序根据扫描数据构建口腔三维模型；

牙齿数据处理模块5，与主控模块3连接，用于通过数据处理程序对口腔牙齿数据进行处理；

牙齿模型打印模块6，与主控模块3连接，用于通过3D打印机根据口腔三维模型及牙齿数据打印牙齿模型；

加热模块7，与主控模块3连接，用于通过加热器对放置在压膜机中的膜片进行加热350℃；

压膜模块8，与主控模块3连接，用于通过压膜机将膜片下压直至膜片套于牙齿模型即得到数字化矫治器；

显示模块9，与主控模块3连接，用于通过显示器显示扫描的口腔数据、检测的温度、构建口腔模型。

如图3所示，本发明实施例提供的数字化矫治方法包括以下步骤：

S201，检查数字化矫治器矫治器与牙齿是否贴合；对数字化矫治器的组织面采用浓硫酸处理6s，流水冲洗后吹干；

S202，在数字化矫治器的组织面均匀涂布树脂粘接剂，11s后光固化21s；在对应基牙上与数字化矫治器的粘接面上使用正磷酸酸蚀31s后流水冲洗，隔湿干燥后涂布粘接剂于基牙的粘接面，11s后光固化21s；

S203，将树脂水门汀置于数字化矫治器的组织面，随后将数字化矫治器佩戴于对应基牙上，光固化3s后去除多余树脂水门汀，随后光固化21s，完成数字化矫治器的佩戴。

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数字化矫治器制备方法如图1所示，作为优选实施例，如图4所示，本发明实施例提供的口腔模型构建方法如下：

S301，在口腔内布置多个设定特征的控制点；利用图像传感器获取口腔的多角度图像；从每一图像中提取特征点，构成该图像的特征点集，并将该图像中所述控制点对应的点作为特征点补入该图像的特征点集中；

S302，对获取的口腔图像进行去噪处理得到去噪口腔图像；对去噪口腔图像进行边缘提取得到边缘口腔图像；对边缘口腔图像进行口腔图像增强处理得到去噪且边缘增强的口腔图像；对特征点进行匹配和解算，得到各个图像传感器的初始概略位姿和稀疏三维特征点；

S303，根据得到的图像传感器初始概略位姿和稀疏三维特征点建立观测方程并进行平差优化，得到优化的图像传感器参数，然后基于优化的图像传感器参数对每张图像实施密集匹配，形成相对尺度下的高密集点云；

S304，依据基准尺的真实长度对相对尺度下的高密度点云进行尺度变换，得到坐标真实的绝对尺度高密集点云；基于绝对尺度高密集点云生成高精度的口腔三维数字成像模型。

本发明实施例提供的依据纳入光束法平差模型建立所述观测方程并进行平差优化，得到优化的图像传感器参数。

实施例2：

本发明实施例提供的数字化矫治器制备方法如图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齿数据处理模块方法如下：

S401，获取牙齿数据，所述牙齿数据包括牙齿扫描数据与牙齿检查数据、牙齿的三维图像数据和X光图像数据；通过所述牙齿扫描数据生成目标牙齿模型；

S402，根据牙齿的三维图像数据生成虚拟牙齿模型，所述虚拟牙齿模型包括虚拟牙列模型；对虚拟牙列模型进行虚拟排牙处理，得到虚拟排列牙列模型，并记录每颗虚拟牙齿模型的调整数据；

S403，将虚拟牙列模型与X光图像数据合并，得到原始牙列合成图片，将虚拟排列牙列模型与X光图像数据合并，得到排列牙列合成图片；将每颗虚拟牙齿模型的位移数据、原始牙列合成图片和排列牙列合成图片打包为模拟排牙数据包。

本发明实施例提供的虚拟牙齿模型包括虚拟牙列模型，所述虚拟牙列模型由至少两颗虚拟牙齿模型排列而成。

本发明实施例提供的将虚拟牙齿模型按照标准牙列模型进行调整排齐，并记录每颗虚拟牙齿模型的调整数据，所述调整数据包括牙齿移动距离、转矩数值、牙间间隙需求量、间隙关闭量以及支抗需求量。

本发明实施例提供的将虚拟牙列模型的前视图与X光图像数据中的正面照合并得到原始牙列正面合成图片，将虚拟牙列模型的侧视图与X光图像数据中的侧位片合并得到原始牙列侧面合成图片；

将虚拟排列牙列模型的前视图与X光图像数据中的正面照合并得到排列牙列正面合成图片，将虚拟排列牙列模型的侧视图与X光图像数据中的侧位片合并得到排列牙列侧面合成图片。

实施例3：

本发明实施例提供的数字化矫治器制备方法如图1所示，作为优选实施例，本发明实施例提供的口腔三维数据扫描方法包括：

通过口腔扫描模块对三维扫描仪进行调整和定位；在完成设置定位后，通过摄像组采集口腔内不同角度的图像信息；同时通过三维扫描仪的激光测距装置环绕检测柱轴线对用户口腔进行360°测距检测，获取口腔内各器官组织的具体尺寸参数数据；将获取的尺寸参数与摄像组获取图像信息进行处理汇总，获得口腔三维数据信息及口腔多角度图像数据。

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。

Claims (10)

1.一种数字化矫治器的制备方法，其特征在于，所述数字化矫治器的制备方法包括：

步骤一，在口腔内布置多个设定特征的控制点，通过口腔扫描模块对三维扫描仪进行调整和定位；

步骤二，在完成设置定位后，通过摄像组采集口腔内不同角度的图像信息；同时通过三维扫描仪的激光测距装置环绕检测柱轴线对用户口腔进行360°测距检测，获取口腔内各器官组织的具体尺寸参数数据；

步骤三，将获取的尺寸参数与摄像组获取图像信息进行处理汇总，获得口腔三维数据信息及口腔多角度图像数据；对获取到的图像进行处理；

步骤四，主控模块通过口腔模型构建模块利用模型构建程序从步骤三获得的处理后的图像汇总提取特征点，构成所述图像的特征点集，并将所述图像中控制点对应的点作为特征点补入该图像的特征点集中；

步骤五，对特征点进行匹配和解算，得到各个图像传感器的初始概略位姿和稀疏三维特征点；

步骤六，根据得到的图像传感器初始概略位姿和稀疏三维特征点建立观测方程并进行平差优化，得到优化的图像传感器参数，然后基于优化的图像传感器参数对每张图像实施密集匹配，形成相对尺度下的高密集点云；

步骤七，依据基准尺的真实长度对相对尺度下的高密度点云进行尺度变换，得到坐标真实的绝对尺度高密集点云；基于绝对尺度高密集点云生成高精度的口腔三维数字成像模型；

步骤八，通过牙齿数据处理模块利用数据处理程序获取包括牙齿扫描数据与牙齿检查数据、牙齿的三维图像数据和X光图像数据的牙齿数据，并通过所述牙齿扫描数据生成目标牙齿模型；

步骤九，根据获得的牙齿三维图像数据生成虚拟牙齿模型，所述虚拟牙齿模型包括虚拟牙列模型；对虚拟牙列模型进行虚拟排牙处理，得到虚拟排列牙列模型，并记录每颗虚拟牙齿模型的调整数据；

步骤十，将虚拟牙列模型与X光图像数据合并，得到原始牙列合成图片，将虚拟排列牙列模型与X光图像数据合并，得到排列牙列合成图片；将每颗虚拟牙齿模型的位移数据、原始牙列合成图片和排列牙列合成图片打包为模拟排牙数据包；

步骤十一，通过牙齿模型打印模块利用3D打印机根据口腔三维模型及牙齿数据打印牙齿模型；

步骤十二，通过加热模块利用加热器对放置在压膜机中的膜片进行加热350℃；通过压膜模块利用压膜机将膜片下压直至膜片套于牙齿模型即得到数字化矫治器；

步骤十三，通过显示模块利用显示器显示扫描的口腔数据、检测的温度、构建口腔模型。

2.如权利要求1所述数字化矫治器的制备方法，其特征在于，步骤三中，所述口腔图像处理包括：

对获取的口腔图像进行去噪处理得到去噪口腔图像；对去噪口腔图像进行边缘提取得到边缘口腔图像；对边缘口腔图像进行口腔图像增强处理得到去噪且边缘增强的口腔图像。

3.如权利要求1所述数字化矫治器的制备方法，其特征在于，所述步骤四之前，还需进行：通过温度检测模块利用温度检测器检测数字化矫治器的制备加热温度数据。

4.如权利要求1所述数字化矫治器的制备方法，其特征在于，步骤六中，所述建立观测方程并进行平差优化，得到优化的图像传感器参数包括：

依据纳入光束法平差模型建立观测方程并进行平差优化，得到优化的图像传感器参数。

5.如权利要求1所述数字化矫治器的制备方法，其特征在于，步骤九中，所述虚拟牙列模型由至少两颗虚拟牙齿模型排列而成。

6.如权利要求1所述数字化矫治器的制备方法，其特征在于，步骤九中，所述调整数据包括牙齿移动距离、转矩数值、牙间间隙需求量、间隙关闭量以及支抗需求量。

7.如权利要求1所述数字化矫治器的制备方法，其特征在于，所述步骤十包括：

将虚拟牙列模型的前视图与X光图像数据中的正面照合并得到原始牙列正面合成图片，将虚拟牙列模型的侧视图与X光图像数据中的侧位片合并得到原始牙列侧面合成图片；

将虚拟排列牙列模型的前视图与X光图像数据中的正面照合并得到排列牙列正面合成图片，将虚拟排列牙列模型的侧视图与X光图像数据中的侧位片合并得到排列牙列侧面合成图片。

8.一种实施如权利要求1-7所述数字化矫治器的制备方法的数字化矫治器的制备***，其特征在于，所述数字化矫治器的制备***包括：

口腔扫描模块、温度检测模块、主控模块、口腔模型构建模块、牙齿数据处理模块、牙齿模型打印模块、加热模块、压膜模块、显示模块；

口腔扫描模块，与主控模块连接，用于通过三维扫描仪扫描口腔三维数据；

温度检测模块，与主控模块连接，用于通过温度检测器检测数字化矫治器的制备加热温度数据；

主控模块，与口腔扫描模块、温度检测模块、口腔模型构建模块、牙齿数据处理模块、牙齿模型打印模块、加热模块、压膜模块、显示模块连接，用于通过主机控制各个模块正常工作；

口腔模型构建模块，与主控模块连接，用于通过模型构建程序根据扫描数据构建口腔三维模型；

牙齿数据处理模块，与主控模块连接，用于通过数据处理程序对口腔牙齿数据进行处理；

牙齿模型打印模块，与主控模块连接，用于通过3D打印机根据口腔三维模型及牙齿数据打印牙齿模型；

加热模块，与主控模块连接，用于通过加热器对放置在压膜机中的膜片进行加热350℃；

压膜模块，与主控模块连接，用于通过压膜机将膜片下压直至膜片套于牙齿模型即得到数字化矫治器；

显示模块，与主控模块连接，用于通过显示器显示扫描的口腔数据、检测的温度、构建口腔模型。

9.一种实施如权利要求1-7所述数字化矫治器的制备方法制备的数字化矫治器。

10.一种利用如权利要求9所述数字化矫治器实现的数字化矫治方法，其特征在于，所述数字化矫治方法包括以下步骤：

A、检查数字化矫治器矫治器与牙齿是否贴合；对数字化矫治器的组织面采用浓硫酸处理6s，流水冲洗后吹干；

B、在数字化矫治器的组织面均匀涂布树脂粘接剂，11s后光固化21s；在对应基牙上与数字化矫治器的粘接面上使用正磷酸酸蚀31s后流水冲洗，隔湿干燥后涂布粘接剂于基牙的粘接面，11s后光固化21s；

C、将树脂水门汀置于数字化矫治器的组织面，随后将数字化矫治器佩戴于对应基牙上，光固化3s后去除多余树脂水门汀，随后光固化21s，完成数字化矫治器的佩戴。

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