一种基于权值比例法的正畸弓丝误差评价方法

摘要

本发明公开了一种基于权值比例法的正畸弓丝误差评价方法，它涉及正畸弓丝评价技术领域，本发明针对弯制点的复杂度相对较小的一类正畸弓丝曲线，选择合适的划分正畸弓丝的方法和合适的评价方法去评价实际正畸弓丝和理论正畸弓丝之间的误差，技术要点为：将理论正畸弓丝和实际正畸弓丝空间变换到合适的位置，判断Δ是否满足要求；弯制点偏离设定；划分区域；设定正畸弓丝弯制点复杂度及其影响参数；确定正畸弓丝包络面半径；设定包络面外正畸弓丝弯制曲线评估参数；包络面外的曲线合格判断；本发明以阈值区间划分区域，用包络面作为判断条件，可以提高正畸弓丝弯制后的评价效率。

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种基于权值比例法的正畸弓丝误差评价方法，属于正畸弓丝评价技术领域。

背景技术

错颌畸形是危及人体健康的第三大口腔疾病，呈现较高的发病率，现代口腔医学中，固定矫治是一种常用且有效的正畸治疗手段，而正畸弓丝的弯制是固定矫治技术的关键，在传统临床应用中，正畸弓丝基本依赖于专业医师手工弯制，难以保证精度；虽然随着自动化与机器人技术的不断革新，正畸矫治器中弓丝的弯制方法开始从传统的手工弯制向高精度、自动化的方向过渡，但是在正畸弓丝弯制完成后，仍然需要医师依据经验对正畸弓丝进行评价，判断是否满足使用要求；这种评价方法严重依赖医师的临床经验，医师仅能依赖个人临床经验对已弯制完成的正畸弓丝进行修正；由于未通过量化的指标确定正畸弓丝弯制点的误差量值，该评价方法无法对采用正畸弓丝弯制机器人实现弓丝弯制的成形规划方法修正提供准确、可靠的指导；延长了矫治周期，严重影响了临床矫治效果，同时造成不必要的人力物力的浪费，阻碍了正畸弓丝弯制机器人在错颌畸形矫治中的应用；

此外，考虑到正畸弓丝曲线上弯制点分布信息的个性化特点，比如患者个性化正畸弓丝曲线上的弯制点常常存在正畸弓丝弯制点的复杂度相对较小，各弯制点的复杂度均大于规定的上限值，即该弓丝弯制点分布具有特殊属性，在对此类正畸弓丝进行评价时，目前并没有一种方法能够通过指标确定正畸弓丝弯制点的误差量值，实现对此类个性化正畸弓丝的弯制准确性的高效量化评价，综上，目前正畸弓丝弯制评价技术领域亟待一种能够精确量化评价正畸弓丝弯制效果的方法。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种基于权值比例法的正畸弓丝误差评价方法，解决目前正畸弓丝评价技术领域中缺少针对一类弯制点的复杂度较小的正畸弓丝，以避免对具有特殊属性的一类正畸弓丝的弯制点划分时出现划分难度过高的情况，实现了对正畸弓丝误差值的量化描述。

一种基于权值比例法的正畸弓丝误差评价方法，所述方法的具体实现过程为：

步骤一、理论正畸弓丝曲线数据和实际正畸弓丝曲线数据导入：

以右手定则建立o-xyz三维正畸弓丝误差标定坐标系w，以正畸医师根据患者牙列形态设计的具有n 个弯制点的理论正畸弓丝曲线，计算并输入理论正畸弓丝曲线弯制点信息集 P'

以根据理论正畸弓丝曲线弯制出的具有n个弯制点的实际正畸弓丝曲线，计算并输入实际正畸弓丝曲线弯制点信息集P'

步骤二、实际正畸弓丝曲线端距误差评价：

定义实际正畸弓丝曲线端距误差，用符号Δ表示，由于正畸弓丝弯制过程中，各弯制点的成型误差会累计到正畸弓丝两端点之间的距离上，因此端距误差Δ能够对所弯制的实际正畸弓丝曲线是否合格做初步评价，规定Δ＝|

判断是否存在Δ≤Δ

具体为：

如果Δ≤Δ

如果Δ≤Δ

步骤三、理论正畸弓丝曲线弯制点复杂度计算：

定义理论正畸弓丝曲线弯制点的复杂度，用符号C

存在(

存在(

步骤四、弯制点偏距的设定与划分等角度域：

定义弯制点偏距，用符号d表示，弯制点偏距d是实际正畸弓丝弯制点与其对应的理论正畸弓丝弯制点之间的直线偏移距离，规定第i个弯制点偏距为

a)划分等角度域：

根据理论正畸弓丝曲线上弯制点的复杂度公式

b)判断是否增加等角度划分份数a：

将等角度区域ω

判断

如果

如果

c)判断是否继续检验等角度域：

判断m＜a是否成立；

如果m＜a成立，说明尚未检验完a个等角度域，应该继续检验下一个等角度域，故令m＝m+1，跳转至步骤四b)；

如果m＜a不成立，则说明已经检验完a个等角度域；

步骤五、理论正畸弓丝曲线包络面区域截面半径的确定及包络面生成：

定义理论正畸弓丝曲线包络面，理论正畸弓丝曲线包络面是以理论正畸弓丝曲线段为引导线、以不同截面半径的圆周为截面曲线扫描生成的一系列空间曲面；定义理论正畸弓丝曲线第m个等角度域ω

a)权值比例法定义包络面区域b

利用权值比例法定义包络面区域b

b)按照

c)判断是否计算完a个包络面区域b

判断m＜a是否成立，

具体为：

若m＜a成立，说明未计算完a个包络面区域的截面半径，则继续计算下一个包络面区域的半径，令 m＝m+1，跳转至步骤五b)；

若m＜a不成立，说明a个包络面区域b

步骤六、包络面区域外实际正畸弓丝曲线评估参数设定：

将包络面区域b

步骤七、判断包络面区域外实际正畸弓丝曲线是否合格：

a)判断包络面区域b

判断

具体为：

若

若

具体为：

若

若

b)判断a个包络面区域是否全部评价完毕，判断m＜a是否成立，

具体为：

若m＜a成立，说明未全部评价完a个包络面区域，继续判断下一包络面区域，令m＝m+1，跳转至步骤七a)；

若m＜a不成立，则说明a个包络面区域全部评价完毕，此时已对实际正畸弓丝曲线所有弯制点进行评价，且该实际正畸弓丝曲线所有弯制点的误差均在允许范围内，正畸弓丝评价结束。

本发明的有益效果为：

1、本发明提出包络面的概念，从几何视角出发，进行图像表达，后续可进一步生成可视化界面，利用图形化表达可以更加直观的评价出实际正畸弓丝与理论正畸弓丝之间的误差，方便医生评价实际正畸弓丝的弯制效果。

2、本发明在对不同区域包络面进行半径确定时，提出应用权值比例法确定包络面的半径，可以综合考虑每个弯制点的复杂度在区域总复杂度中的占比，得出考虑每个弯制点的复杂度的综合半径，使包络面更加贴合理论正畸弓丝曲线，提高对实际正畸弓丝曲线评价的精度。

3、本发明在对等角度域进行划分时，设定了等角度域弯制点单位复杂度和上限值

4、同本发明人同日申报的发明专利《一种基于复杂度区分法的正畸弓丝误差评价方法》相比，虽然两种方法都是用于具有特殊属性的一类个性化正畸弓丝曲线，但对于《一种基于复杂度区分法的正畸弓丝误差评价方法》中提及的方法的前提是弯制点的复杂度相对较大，先以变角度域划分的方法进行弯制点区域划分，进而以复杂度区分法确定包络面半径；本方法前提是整体正畸弓丝的弯制点的复杂度都小于所设定的下限值，因为正畸弓丝弯制点的复杂度相对较小，容易弯制，所以考虑评估的效率，所以以等角度域划分的方法划分弯制点，然后以权值比例法确定包络面的半径，两种方法在进行弯制点区域划分和包络面半径确定时应用于不同类别的正畸弓丝，因此本方法的提出与另种方法互相补偿，进而完善了采用包络面评估正畸弓丝弯制后效果的系列方法。

附图说明

为了易于说明，本发明由下述的具体实施及附图作以详细描述。

图1为一种基于权值比例法的正畸弓丝误差评价方法的流程图；

图2为个性化正畸弓丝弯制点分布示意图；

图3为一种基于权值比例法的正畸弓丝误差评价方法的实施实例示意图；

具体实施方式

为使本发明专利的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明专利，但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明专利的范围，此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明专利的概念。

实施例1：如图1、图2、图3所示，本具体实施方式采用以下技术方案：一种基于权值比例法的正畸弓丝误差评价方法，所述方法的具体实现过程为：

步骤一、理论正畸弓丝曲线数据和实际正畸弓丝曲线数据导入：

以右手定则建立o-xyz三维正畸弓丝误差标定坐标系w，以正畸医师根据患者牙列形态设计的具有n 个弯制点的理论正畸弓丝曲线，计算并输入理论正畸弓丝曲线弯制点信息集 P'

以根据理论正畸弓丝曲线弯制出的具有n个弯制点的实际正畸弓丝曲线，计算并输入实际正畸弓丝曲线弯制点信息集P'

步骤二、实际正畸弓丝曲线端距误差评价：

定义实际正畸弓丝曲线端距误差，用符号Δ表示，由于正畸弓丝弯制过程中，各弯制点的成型误差会累计到正畸弓丝两端点之间的距离上，因此端距误差Δ能够对所弯制的实际正畸弓丝曲线是否合格做初步评价，规定Δ＝|

判断是否存在Δ≤Δ

具体为：

如果Δ≤Δ

如果Δ≤Δ

步骤三、理论正畸弓丝曲线弯制点复杂度计算：

定义理论正畸弓丝曲线弯制点的复杂度，用符号C

存在(

存在(

步骤四、弯制点偏距的设定与划分等角度域：

定义弯制点偏距，用符号d表示，弯制点偏距d是实际正畸弓丝弯制点与其对应的理论正畸弓丝弯制点之间的直线偏移距离，规定第i个弯制点偏距为

a)划分等角度域：

根据理论正畸弓丝曲线上弯制点的复杂度公式

b)判断是否增加等角度划分份数a：

将等角度区域ω

判断

如果

如果

c)判断是否继续检验等角度域：

判断m＜a是否成立；

如果m＜a成立，说明尚未检验完a个等角度域，应该继续检验下一个等角度域，故令m＝m+1，跳转至步骤四b)；

如果m＜a不成立，则说明已经检验完a个等角度域；

步骤五、理论正畸弓丝曲线包络面区域截面半径的确定及包络面生成：

定义理论正畸弓丝曲线包络面，理论正畸弓丝曲线包络面是以理论正畸弓丝曲线段为引导线、以不同截面半径的圆周为截面曲线扫描生成的一系列空间曲面；定义理论正畸弓丝曲线第m个等角度域ω

a)权值比例法定义包络面区域b

利用权值比例法定义包络面区域b

b)按照

c)判断是否计算完a个包络面区域b

判断m＜a是否成立，

具体为：

若m＜a成立，说明未计算完a个包络面区域的截面半径，则继续计算下一个包络面区域的半径，令 m＝m+1，跳转至步骤五b)；

若m＜a不成立，说明a个包络面区域b

步骤六、包络面区域外实际正畸弓丝曲线评估参数设定：

将包络面区域b

步骤七、判断包络面区域外实际正畸弓丝曲线是否合格：

a)判断包络面区域b

判断

具体为：

若

若

具体为：

若

若

b)判断a个包络面区域是否全部评价完毕，判断m＜a是否成立，

具体为：

若m＜a成立，说明未全部评价完a个包络面区域，继续判断下一包络面区域，令m＝m+1，跳转至步骤七a)；

若m＜a不成立，则说明a个包络面区域全部评价完毕，此时已对实际正畸弓丝曲线所有弯制点进行评价，且该实际正畸弓丝曲线所有弯制点的误差均在允许范围内，正畸弓丝评价结束。

实施例2：如图3所示，在一条包含n＝16个弯制点的实际正畸弓丝曲线上进行基于权值比例法的正畸弓丝包络面评价过程中，i的初始值为i＝1，设定实际正畸弓丝曲线端距误差的上限值Δ