本發(fā)明涉及一種制備齒科正畸隱形牙套的方法，特別涉及一種基于數(shù)字化層切對牙冠點云數(shù)據(jù)提取、處理和重建數(shù)據(jù)制備齒科正畸隱形牙套的方法。
技術(shù)背景
隨著計算機(jī)圖形技術(shù)以及掃描技術(shù)的快速發(fā)展，無托槽隱形矯治技術(shù)已廣泛應(yīng)用到臨床口腔正畸中。無托槽隱形矯治器是一種計算機(jī)輔助設(shè)計和制作的透明彈性材料活動矯正裝置，它是一序列連續(xù)的矯治裝置，通過不斷的小范圍的移動達(dá)量到牙齒的矯治目的。
制作無托槽隱形矯治器時，要先將患者的牙頜模型進(jìn)行數(shù)字化處理。模型數(shù)字化主要是根據(jù)患者的牙頜模型印模，利用掃描設(shè)備，實現(xiàn)患者牙頜的三維模型重建。根據(jù)重建的數(shù)字化牙頜模型對每一個牙齒的移動方式，移動距離，移動方向進(jìn)行規(guī)劃，完成矯治計劃的制定。
對于矯治計劃中牙齒移動的模擬，一般是牙頜制造廠商在患者的石膏陽模上通過加熱，手動移位，來模擬出不同矯治階段預(yù)期目標(biāo)牙頜模型。但這種操作憑個人經(jīng)驗比重太多，往往會因為手工操作的偏差，造成后續(xù)制作隱形矯治器乃至患者的矯治上的失敗。
一般的反求方法無法獲得到模型內(nèi)部的一些數(shù)據(jù)，而CT，MRI這種斷層成像，層厚一般難以調(diào)控，一般在0.08mm，對于牙冠這種較小的模型數(shù)據(jù)，一些信息很難清楚的被提取，更無法被處理。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種基于數(shù)字化層切對牙冠點云數(shù)據(jù)提取、處理和重建數(shù)據(jù)制備齒科正畸隱形牙套的方法，在回歸數(shù)字化牙頜模型基礎(chǔ)上，對數(shù)字化牙頜模型的層切，再對層切后的各個二維截面視圖進(jìn)行牙冠內(nèi)輪廓等數(shù)據(jù)的提取，并分析修復(fù)處理，再利用3D打印技術(shù)制備出齒科正畸隱形牙套，本發(fā)明能夠根據(jù)矯治方案對牙齒的移動進(jìn)行模擬，作出不同階段預(yù)期目標(biāo)數(shù)字化牙頜模型。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
1)將患者的口內(nèi)牙頜情況進(jìn)行測量獲得初始點云數(shù)據(jù)，并進(jìn)一步進(jìn)行去噪，去非連接部分；
2)根據(jù)步驟1)中獲得點云數(shù)據(jù)，設(shè)定基準(zhǔn)剖切面，再根據(jù)模型的高度，以及最終打印精度設(shè)定切層厚度，進(jìn)行數(shù)字化層切；
3)根據(jù)步驟2)中獲得的三維切層，進(jìn)行歸一化處理獲得二維截面；
4)根據(jù)步驟3)中獲得的二維截面，提取邊沿信息，并且體素化；
5)將各分層數(shù)據(jù)進(jìn)行三維重建，形成各種格式的打印數(shù)據(jù)；
6)3D打印成型：將步驟5)獲得的打印數(shù)據(jù)導(dǎo)入3D打印成型設(shè)備終端，啟動打印，獲得牙頜模型；
7)根據(jù)實際矯治計劃，規(guī)劃醫(yī)療周期，重復(fù)步驟1)-6)分別打印每個周期的牙頜模型；
8)根據(jù)步驟7)打印的每個周期的牙頜模型利用熱塑成型技術(shù)及精密磨削處理，制成齒科正畸系列隱形牙套。
步驟2)設(shè)置每層的厚度為50μm。
所述的步驟6)的打印材料采用光敏樹脂即環(huán)氧一丙烯酸樹脂。
所述步驟6)獲得的牙頜模型用酒精進(jìn)行清洗表面未固化的樹脂，清洗完畢后，將牙頜模型放在高壓汞燈下曝光，使其內(nèi)部未固化的樹脂固化，增加機(jī)械強(qiáng)度。
與現(xiàn)有的牙冠數(shù)據(jù)提取和處理方法相比，本發(fā)明的特點和有利效果體現(xiàn)在：
1.在制作義齒或隱形矯治器時，需要在患者的牙頜模型陽模進(jìn)行一系列操作，此過程人工操作患者牙頜模型陽模往往會造成其不準(zhǔn)確性，而本發(fā)明的核心是在數(shù)字化模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)據(jù)提取并處理的，大大提高了操作的精準(zhǔn)性；
2.更有利于醫(yī)生為待矯治患者制定的矯治計劃，因為數(shù)字化層切技術(shù)可以很細(xì)致，精準(zhǔn)的體現(xiàn)了各個牙冠的幾何特征和輪廓信息，還有牙弓排列，上下牙列咬合面的幾何形態(tài)及其咬合關(guān)系等信息；
3.基于數(shù)字化牙頜模型的基礎(chǔ)，在數(shù)字化層切技術(shù)的運用下，為模擬不同階段牙齒矯治的情況提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，在二維平面視圖中模擬其輪廓的改變更方便，更利于建立不同階段預(yù)期目標(biāo)數(shù)字化牙頜模型，提高了處理效率；
4.所述的數(shù)字化層切的方法可以緊密的配合DLP(面曝光)3D打印成型工藝，相比較一般光固化(SLA)打印工藝，DLP的成型時間更短，成本更低。
具體實施方式：
本發(fā)明包括以下步驟：
1)將患者的口內(nèi)牙頜情況進(jìn)行測量獲得初始點云數(shù)據(jù)，并進(jìn)一步進(jìn)行去噪，去非連接部分；
2)根據(jù)步驟1)中獲得點云數(shù)據(jù)，設(shè)定基準(zhǔn)剖切面，再根據(jù)模型的高度，以及最終打印精度設(shè)定切層厚度，進(jìn)行數(shù)字化層切；
3)根據(jù)步驟2)中獲得的三維切層，進(jìn)行歸一化處理獲得二維截面，；
4)根據(jù)步驟3)中獲得的二維截面，提取邊沿信息，并且體素化，即將獲得的各個二維截面視圖文件上對所需要的牙冠的邊緣數(shù)據(jù)進(jìn)行提取，牙冠輪廓線是一系列點集組合而成，去除輪廓曲線上冗余的點，一般原則是去除曲率小的點，保留曲率大的點，保持曲線不失真為第一要義。針對特殊情況，譬如曲線曲率變化較大的曲線上，不能只采用去除曲率小的點，保留曲率大的點的原則，應(yīng)控制相鄰點的距離，防止曲線失真。同時，一定要保留解剖學(xué)意義上的關(guān)鍵特征點，供醫(yī)生來制定矯治方案；
5)將各分層數(shù)據(jù)進(jìn)行三維重建，形成各種格式的打印數(shù)據(jù)；
6)導(dǎo)入3D打印機(jī)：將打印數(shù)據(jù)導(dǎo)入(DLP，面曝光成型)3D打印機(jī)程序處理終端，進(jìn)行層面信息處理和設(shè)置打印參數(shù)，選擇光敏樹脂即環(huán)氧一丙烯酸樹脂為打印材料，選擇執(zhí)行打印功能。3D打印成型設(shè)備將按照預(yù)定程序，基于三維CAD模型的切層圖像，生成動態(tài)掩膜。紫外光照到掩膜上以后，經(jīng)過透射和反射，形成和掩膜圖像一樣的圖案，然后透過縮小透鏡，最終在盛著液態(tài)光敏樹脂的樹脂池中，光敏樹脂生成縮小的掩膜圖像。被掩膜圖像亮處照到的圖像就固化形成一個薄層，沒照到的地方則還是液態(tài)，這樣使用每個掩膜照射一次就能制作一層，這樣一層一層重復(fù)，從下到上堆疊最終打印完成牙頜模型；
將獲得牙頜模型將用酒精進(jìn)行清洗表面未固化的樹脂，清洗完畢后，將牙頜模型放在高壓汞燈下曝光一段時間，使其內(nèi)部未固化的樹脂固化，增加其機(jī)械強(qiáng)度；
7)根據(jù)實際矯治計劃，規(guī)劃醫(yī)療周期，重復(fù)步驟1)-6)分別打印每個周期的牙頜模型；
8)根據(jù)步驟7)打印的每個周期的牙頜模型利用熱塑成型技術(shù)及精密磨削處理，制成齒科正畸系列隱形牙套。
本發(fā)明的特點和有利效果體現(xiàn)在：
1.在制作義齒或隱形矯治器時，需要在患者的牙頜模型陽模進(jìn)行一系列操作，此過程人工操作患者牙頜模型陽模往往會造成其不準(zhǔn)確性，而本發(fā)明的核心是在數(shù)字化模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)據(jù)提取并處理的，大大提高了操作的精準(zhǔn)性；
2.更有利于醫(yī)生為待矯治患者制定的矯治計劃，因為數(shù)字化層切技術(shù)可以很細(xì)致，精準(zhǔn)的體現(xiàn)了各個牙冠的幾何特征和輪廓信息，還有牙弓排列，上下牙列咬合面的幾何形態(tài)及其咬合關(guān)系等信息；
3.基于數(shù)字化牙頜模型的基礎(chǔ)，在數(shù)字化層切技術(shù)的運用下，為模擬不同階段牙齒矯治的情況提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，在二維平面視圖中模擬其輪廓的改變更方便，更利于建立不同階段預(yù)期目標(biāo)數(shù)字化牙頜模型，提高了處理效率；
4.所述的數(shù)字化層切的方法可以緊密的配合DLP(面曝光)3D打印成型工藝，相比較一般光固化(SLA)打印工藝，DLP的成型時間更短，成本更低。