计算机辅助牙齿正畸中的牙齿弓形操作器.pdf

本发明涉及一种计算机辅助牙齿正畸中的牙齿弓形操作器，其能时时观察牙齿在校正过程中相对于牙弓的偏离程度，误差小，精确度高。本发明包括以下操作步骤：1)程序初始化；2)初始化弓形移动器；3)读入牙齿3D模型；4)显示弓形、咬合平面及弓形操作器；5)等待用户操作；6)改变牙齿显示窗口观察视角，弓形及咬合平面跟随改变观察视角；鼠标点击弓形操作器中平移、旋转、收放、形状调节按钮，牙齿显示窗口中牙弓按指定操作移动、旋转、收放以及改变形状；鼠标点击咬合平面角上的旋转箭头，牙齿显示窗口中咬合平面按指定的箭头方向旋转。

1、  一种计算机辅助牙齿正畸中的牙齿弓形操作器，其特征在于：包括以下操作步骤：
1)程序初始化；
2)初始化弓形移动器；
3)读入牙齿3D模型；
4)显示弓形、咬合平面及弓形操作器；
5)等待用户操作；
6)改变牙齿显示窗口观察视角，弓形及咬合平面跟随改变观察视角；鼠标点击弓形操作器中平移、旋转、收放、形状调节按钮，牙齿显示窗口中牙弓按指定操作移动、旋转、收放以及改变形状；鼠标点击咬合平面角上的旋转箭头，牙齿显示窗口中咬合平面按指定的箭头方向旋转。
7)是否结束对弓形及咬合平面的操作，是则结束操作，否则调节弓形或咬合平面，返回步骤5)。

计算机辅助牙齿正畸中的牙齿弓形操作器
一、技术领域：
本发明涉及一种计算机辅助牙齿正畸方法，尤其是涉及一种计算机辅助牙齿正畸中的牙齿弓形操作器，其应用于牙齿正畸领域的计算机辅助设计和模拟。
二、背景技术：
现有的方法为取得患者牙齿的石膏模型，然后用标准弓形丝人工放在石膏模型上，看那颗牙偏离牙弓，从而确定牙齿的校正计划。该方法不足之处在于不能时时观察牙齿在校正过程中相对于牙弓的偏离程度，而且弓形丝是手工放置到石膏模型上的，会有很大误差。
三、发明内容：
本发明为了解决上述背景技术中的不足之处，提供一种计算机辅助牙齿正畸中的牙齿弓形操作器，其能时时观察牙齿在校正过程中相对于牙弓的偏离程度，误差小，精确度高。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种计算机辅助牙齿正畸中的牙齿弓形操作器，其特征在于：包括以下操作步骤：
1)程序初始化；
2)初始化弓形移动器；
3)读入牙齿3D模型；
4)显示弓形、咬合平面及弓形操作器；
5)等待用户操作；
6)改变牙齿显示窗口观察视角，弓形及咬合平面跟随改变观察视角；鼠标点击弓形操作器中平移、旋转、收放、形状调节按钮，牙齿显示窗口中牙弓按指定操作移动、旋转、收放以及改变形状；鼠标点击咬合平面角上的旋转箭头，牙齿显示窗口中咬合平面按指定的箭头方向旋转。
7)是否结束对弓形及咬合平面的操作，是则结束操作，否则调节弓形或咬合平面，返回步骤5)。
与现有技术相比，本发明具有的优点和效果如下：
1)由于采用计算机模拟，所以观察牙齿弓形很方便，直观。
2)弓形曲线严格相对于牙中线左右对称。
3)弓形形状可调，可以控制部分形变，使医生方便找到病人的牙弓形状。
4)弓形曲线放在颌平面上，与牙齿零距离接触，更能准确反映牙齿实际弓形。
四、附图说明：
图1至图14为弓形显示及操作图。
图15为本发明的程序流程图。
五、具体实施方式：
本发明的工作程序流程如下：
1)程序初始化；
2)读入牙齿3D模型；
3)初始化弓形、咬合平面；
图5为初始颌平面的过程，首先，3个点可以确定一个平面，我们根据咬合平面的定义，在牙齿上找到如图3的3个点，分别是两颗中切牙的相接点和两颗第一恒磨牙的最高点，确定咬合平面。下来初始化颌平面网和正交线，正交线的中点在两颗中切牙的相接点，交叉线中的竖线代表牙中线(如图4中所示)，以交叉线为基准，构造颌平面网。
图9为初始化牙弓曲线的过程，首先将标准弓形丝通过AutoCAD数字化，结果如图8所示，在其上选择图示的6个控制点，然后分别计算沿咬合平面法线方向与咬合平面的6个交点，作为标准弓形的6个控制点，根据三次样条曲线公式：S(u)=Σi=03biBin(u)]]>插值出曲线上其它的点，然后将这些点用小线段连接起来，形成牙弓曲线。
4)等待用户操作；
到达此步时，所有初始化工作结束，程序将显示为图1的样子，用户可以用图2的界面去操作。
5)弓形操作
平移颌平面网：过程参见图6，依据CenterNew＝CenterOld+D*scale，其中D为要移动的方向，scale为移动的距离，计算得到新的交叉线交点，方向保持不变。
旋转颌平面网：过程参见图7，依据旋转矩阵cos(a)sin(a)-sin(a)cos(a),]]>a为要旋转的角度，步骤是，先将颌平面网从交叉线交点处移动到(0，0)处，然后进行旋转，然后平移回原来交叉线交点的位置，这样就可以实现颌平面网绕交叉线中心旋转。
牙弓线的平移和旋转：过程参见图11、13，依据的原理同颌平面网。
牙弓线的缩放：过程参见图10，依据k00k]]>比例缩放矩阵，k为缩放的比例，步骤是，先将牙弓线从质心处移动到(0，0)处，然后进行比例缩放，然后平移回质心的位置，这样就可以实现牙弓线的缩放。
牙弓线形状改变：过程参见图12，因为弓形的形状必须是左右对称的，因此我们将控制点分为3部分：a、b、c，每部分两个控制点，两个控制点只能沿两点连线相向移动或相反移动，这样可以实现对称形状控制，计算移动后新的控制点坐标后，可以带入样条曲线公式去计算曲线上其他点。
六实施例：
例：如图14，原来的牙弓曲线在(0，0)处，最终位置在(10，15)处，而且比例比原来放大1.5倍，形状调节为a部分两控制点相反平移1，b部分两控制点相反平移3，b部分两控制点相反平移5
步骤：
1、按照过程图11，将牙弓曲线移动到(10，15)
2、按照过程图10，将牙弓曲线扩大1.5倍
3、按照过程图12，将a部分两控制点相反平移3
4、按照过程图12，将a部分两控制点相反平移5
5、牙齿弓形曲线被移动到如图14深色位置，良好反映了当前这口牙齿的弓形。