数字化牙周膜模型生成方法及装置与流程
本发明涉及医疗器械的技术领域，尤其涉及数字化牙周膜模型生成方法及装置、电子设备、计算机存储介质、牙齿矫治器的设计方法。
背景技术：
使用隐形牙齿矫治器对牙齿进行矫治越来越被患者所接受，因为其美观、舒适且方便患者自行摘戴，隐形牙齿矫治器是根据患者的口内情况进行虚拟矫治方案的设计，再根据虚拟矫治方案制备能够使牙齿从第一布局重新定位至第二布局的隐形牙齿矫治器，所制备的隐形牙齿矫治器为一系列逐渐调整牙齿布局的高分子壳状器械，当患者佩戴隐形牙齿矫治器时能够使患者的牙齿进行重新的布局，逐渐变化至目标矫治位置。目前在进行虚拟矫治方案的设计时，依据患者的口内数据对牙齿进行重新排列，但是设计过程中未使用牙槽骨和牙周膜模型进行排列分析，由于牙周膜为位于牙根与牙槽骨之间的结缔组织，通过现有的口内信息获取手段较难准确获得牙周膜模型，而正畸牙齿移动是一个十分复杂的过程，具有牙周组织发生的顺势的弹性形变，也由于牙槽骨发生改建引起的长期位移，在正畸载荷作用下，牙周膜中产生的应力/应变会刺激牙槽骨中的成骨细胞和破骨细胞的生成。但是由于人体牙周组织的结构特点以及生物力学性能的特殊性，无法通过实验的方法直接测定牙周膜在正畸载荷作用下的生物力学影响情况。因此，目前虚拟矫治方案的设计时大都只考虑利用牙齿模型进行模拟排布，也有结合牙齿模型和牙槽骨模型进行模拟排布，但是上述两种方法的模拟因为与患者实际口内结构不同均有偏差。因此，将数字化牙周膜模型引入虚拟矫治过程中，同时在牙齿重排过程中进行受力分析时考虑牙周膜的受力情况是具有重要意义的。
当前，技术人员很难准确得到人体体内的牙周膜的几何模型，往往需要通过牙齿、牙槽骨等估计牙周膜的形状，该过程通常在商用软件例如hypermesh上进行人工模拟操作，但是使用该商用软件不仅使用费用较高，操作过程还较为繁琐且费时，商用软件能够模拟多领域模型，对特殊化的牙科领域的模拟效果精度较差。
现有技术公开了一种牙齿系统建模方法，包括模型建立步骤、模型修正步骤、网格划分步骤、物理属性确定步骤，能够建立包括数字化牙周膜模型在内的牙齿系统的有限元模型，其中，生成数字化牙周膜模型的方法是从牙槽骨整体模型中减除牙齿模型得到包含牙周膜的牙槽骨模型，再减除牙槽骨本体模型得到数字化牙周膜模型。该方案步骤繁琐，运算量较大。
因此，研究一种能够快速准确的生成数字化牙周膜模型的方法及装置，具有重要的意义。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供数字化牙周膜模型生成方法及装置、电子设备、计算机存储介质、牙齿矫治器的设计方法，能够自动化地生成牙周膜的几何模型，极大地提高了效率，且运算量小，数字化牙周膜模型生成速度快。
本发明的目的采用以下技术方案实现：
一种数字化牙周膜模型生成方法，包括：利用数字化牙齿模型获取数字化牙周膜模型的多个第一层基准点；其中所述数字化牙齿模型包括被数字化牙周膜模型包裹的牙根部分；向外分别延展每个所述第一层基准点得到多个第二层基准点；其中以所述牙根部分指向所述牙根部分周围牙槽骨的方向为向外；利用多个所述第一层基准点和多个所述第二层基准点生成所述数字化牙齿模型外的数字化牙周膜模型。这样，只要输入牙齿的数字化几何模型，就可以据此确定第一层基准点，延展第一层基准点得到第二层基准点，利用两层基准点生成牙周膜的数字化几何模型，相对于现有技术来说，能够完全自动化地生成数字化牙周膜模型，且不不用其它数字化模型的介入计算，输入量少，运算量小，生成速度快。
可选地，所述向外分别延展每个所述第一层基准点得到多个第二层基准点，包括：分别获取每个所述第一层基准点向外的法向量；沿每个所述第一层基准点向外的法向量分别延展每个所述第一层基准点得到多个第二层基准点。这样，第一层基准点以数字化牙齿模型为起点沿各自法向向外延展，相对于第一层基准点各自沿任意方向延展的情况，可以尽量避免不同基准点的延展路线相交的情况，便于后续计算。
可选地，所述分别获取每个所述第一层基准点向外的法向量，包括：以多个所述第一层基准点作为数字化三角面片网格的顶点，利用所述顶点一环邻域点所组成的多个数字化三角面片的法向量，求取所述顶点向外的法向量v′：
可选地，所述向外分别延展每个所述第一层基准点得到多个第二层基准点，包括：向外分别延展每个第k-1层基准点得到多个第k层基准点，k是任一大于1且不大于k的整数，k是基准点的层数，k是大于1的整数；所述利用多个所述第一层基准点和多个所述第二层基准点生成所述数字化牙齿模型外的数字化牙周膜模型，包括：利用多个所述第一层基准点至多个第k层基准点生成所述数字化牙齿模型外的数字化牙周膜模型。这样，利用多次延展获取多层基准点，生成的数字化牙周膜模型更为精细化。
可选地，所述向外分别延展每个第k-1层基准点得到多个第k层基准点中，第m个第k-1层基准点的移动距离为dkm，m是任一不大于m的正整数，m是所述第一层基准点的数量，m是大于1的整数，dkm是小于1mm的正数。这样，每层基准点中每个基准点向外延展的距离可以是小于1mm的任意数值，方便用于根据实际应用中的精度需求选择合适的延展距离，以生成与患者口内情况更相近的预定厚度的数字化牙周膜模型。通过对dkm进行具体设置，可以调节牙周膜的厚度、模型的精细程度，符合患者的个性化、定制化需求，提高正畸过程中患者的使用体验，精准预测矫治结果。
可选地，dkm是随着牙根深度变化或均一的常数。由于人体中牙周膜厚度随牙根深度变化，这样，所生成的数字化牙周膜模型更符合人体的实际情况。
可选地，所述利用多个所述第一层基准点和多个所述第二层基准点生成所述数字化牙齿模型外的数字化牙周膜模型，包括：分别以多个所述第一层基准点围成的多边形的顶点和多个所述第二层基准点围成的多边形的顶点作为形成多面体的顶点；分别将多个所述第一层基准点围成的多边形的顶点与多个所述第二层基准点围成的多边形的顶点沿每个所述第一层基准点的延展方向对应连接，得到多个连线；利用所述多个所述第一层基准点围成的多边形的顶点、多个所述第二层基准点围成的多边形的顶点和所述多个连线形成所述数字化牙齿模型外的数字化牙周膜模型。这样，利用每层的基准点形成若干个多边形，两层基准点一一对应连线，生成数字化牙周膜模型。
可选地，所述利用所述多个所述第一层基准点围成的多边形的顶点、多个所述第二层基准点围成的多边形的顶点和所述多个连线形成所述数字化牙齿模型外的数字化牙周膜模型，包括：利用所述多个所述第一层基准点围成的多边形的顶点、多个所述第二层基准点围成的多边形的顶点和所述多个连线形成以多面体为单元的三维模型；将每个所述多面体划分为多个四面体；生成以所述四面体为单元的所述数字化牙周膜模型。这样，数字化牙周膜模型内部紧密连接，没有缝隙，符合实际情况；所生成的数字化牙周膜模型的格式为四面体，可以直接作为有限元计算中的单元使用，并且输出的结果可以对接商用cae(computeraidedengineering，指工程设计中的计算机辅助工程)软件例如abaqus，也可以对接自主开发的有限元分析软件。
可选地，所述多边形为三角形、四边形或五边形。当多边形是三角形时，每层基准点分别围成数字化三角面片网格，在生成多面体的过程中，如果同一层基准点的移动距离相同，则两层基准点对应连线后得到的多面体可以是三棱柱，三棱柱是侧棱数量最少的棱柱体，相对于侧棱多于三棱柱的多棱柱来说，将三棱柱划分为四面体的步骤最简单，因此能够提高生成数字化牙周膜模型的效率。四边形或五边形是仅次于三角形的优选方案，其技术效果与三角形类似，此处不再赘述。
可选地，所述利用数字化牙齿模型获取数字化牙周膜模型的多个第一层基准点，包括：获取牙根部分的边界线，以所述牙根部分外表面从所述边界线向所述牙根部分延伸的部分作为所述数字化牙周膜模型的覆盖区域；获取所述数字化牙周膜模型的覆盖区域上的多个点作为多个所述第一层基准点。这样，根据数字化牙齿模型确定牙根部分，利用牙根部分的边界线可以获取生成数字化牙周膜模型的起始面，从该起始面获取多个点作为第一层基准点。
可选地，所述数字化牙周膜模型生成方法用于生成至少一个所述数字化牙齿模型外的数字化牙周膜模型。现有技术需要人工分别输入每颗牙齿的模型，单独处理每颗牙齿，给出每颗牙齿的结果，本发明可以一次性输入患者多颗牙齿的数字化牙齿模型，批量处理，生成患者全颌牙齿的牙周膜几何模型，大大提高了生成数字化牙周膜模型的效率，对用户来说选择性更多，也更方便。
可选地，所述数字化牙周膜模型的生成厚度为0.2-0.38mm。这样，所生成的数字化牙周膜模型的厚度更符合人体的实际情况。
一种数字化牙周膜模型生成装置，包括：初始模块，用于利用数字化牙齿模型获取数字化牙周膜模型的多个第一层基准点，其中所述数字化牙齿模型包括被数字化牙周膜模型包裹的牙根部分；延展模块，用于向外分别延展每个所述第一层基准点得到多个第二层基准点；其中以所述牙根部分指向所述牙根部分周围牙槽骨的方向为向外；生成模块，用于利用多个所述第一层基准点和多个所述第二层基准点生成所述数字化牙齿模型外的数字化牙周膜模型。
可选地，所述延展模块，包括：法向单元，用于分别获取每个所述第一层基准点向外的法向量；延展单元，用于沿每个所述第一层基准点向外的法向量分别延展每个所述第一层基准点得到多个第二层基准点。
可选地，所述法向单元用于：以多个所述第一层基准点作为数字化三角面片网格的顶点，利用所述顶点一环邻域点所组成的多个数字化三角面片的法向量，求取所述顶点向外的法向量v′：
可选地，所述延展模块用于：向外分别延展每个第k-1层基准点得到多个第k层基准点，k是任一大于1且不大于k的整数，k是基准点的层数，k是大于1的整数；所述生成模块用于：利用多个所述第一层基准点至多个第k层基准点生成所述数字化牙齿模型外的数字化牙周膜模型。
可选地，第m个第k-1层基准点的移动距离为dkm，m是任一不大于m的正整数，m是所述第一层基准点的数量，m是大于1的整数，dkm是小于1mm的正数。
可选地，dkm是随着牙根深度变化或均一的常数。
可选地，所述生成模块，包括：顶点单元，用于分别以多个所述第一层基准点围成的多边形的顶点和多个所述第二层基准点围成的多边形的顶点作为形成多面体的顶点；连接单元，用于分别将多个所述第一层基准点围成的多边形的顶点与多个所述第二层基准点围成的多边形的顶点沿每个所述第一层基准点的延展方向对应连接，得到多个连线；生成单元，用于利用所述多个所述第一层基准点围成的多边形的顶点、多个所述第二层基准点围成的多边形的顶点和所述多个连线形成所述数字化牙齿模型外的数字化牙周膜模型。
可选地，所述生成单元用于：利用所述多个所述第一层基准点围成的多边形的顶点、多个所述第二层基准点围成的多边形的顶点和所述多个连线形成以多面体为单元的三维模型；将每个所述多面体划分为多个四面体；生成以所述四面体为单元的所述数字化牙周膜模型。
可选地，所述多边形为三角形、四边形或五边形。
可选地，所述初始模块用于：获取牙根部分的边界线，以所述牙根部分外表面从所述边界线向所述牙根部分延伸的部分作为所述数字化牙周膜模型的覆盖区域；获取所述数字化牙周膜模型的覆盖区域上的多个点作为多个所述第一层基准点。
可选地，所述数字化牙周膜模型生成装置用于生成至少一个所述数字化牙齿模型外的数字化牙周膜模型。
可选地，所述数字化牙周膜模型的生成厚度为0.2-0.38mm。
一种电子设备，包括处理器和存储器，所述处理器执行所述存储器存储的计算机指令，使得所述电子设备执行上述任一项数字化牙周膜模型生成方法。
一种计算机存储介质，包括计算机指令，当所述计算机指令在电子设备上运行时，使得所述电子设备执行上述任一项数字化牙周膜模型生成方法。
一种牙齿矫治器的设计方法，利用上述任一项数字化牙周膜模型生成方法所生成的数字化牙周膜模型、多颗数字化牙齿模型和数字化牙槽骨模型，模拟佩戴数字化牙齿矫治器模型，以使所述数字化牙周膜模型、所述多颗数字化牙齿模型和所述数字化牙槽骨模型由第一布局变化至第二布局，其中所述第一布局变化至所述第二布局与预定矫治目标位移相匹配。现有技术的模拟虚拟矫治过程中要么不考虑牙周膜的影响，要么依靠整体模型减除牙齿模型和牙槽骨模型的形式获取数字化牙周膜模型，步骤繁琐，运算量大。将牙周膜模拟生成的后对牙齿排齐过程中能够更好的引导医生在进行虚拟矫治方案设计时对牙齿移动过程中的受力趋向精准把控。
本发明公开了一种数字化牙周膜模型生成方法及装置，能够自动生成牙周膜的几何模型，提高了生成牙周膜模型的效率，并且所生成的数字化牙周膜模型为最小的四面体状三维模型，数字化牙周膜模型内部紧密连接，无缝隙，更贴近患者实际的口内情况，得到的三维模型还可以结合患者的数字化牙齿模型和数字化牙槽骨模型更加精准的对后续的模拟研究提供基础，如结合患者的数字化牙齿模型和数字化牙槽骨模型模拟患者在进行牙齿重排时进行有限元的受力趋势预测等。本发明公开的一种牙齿矫治器的设计方法，利用数字化牙周膜模型、多颗数字化牙齿模型和数字化牙槽骨模型，模拟佩戴数字化牙齿矫治器模型，以使数字化牙周膜模型、多颗数字化牙齿模型和数字化牙槽骨模型由第一布局变化至第二布局，其中第一布局变化至第二布局与预定矫治目标位移相匹配，为后续矫治器设计制作或进行有限元模拟分析受力趋势预测等提供基础。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明实施例提供的牙颌模型的整体结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种数字化牙周膜模型生成方法的流程示意图；
图3是图2中步骤s1的流程示意图；
图4是图2中步骤s2的流程示意图；
图5是图2中步骤s3的流程示意图；
图6是本发明实施例提供的一种数字化牙周膜模型生成方法的具体流程示意图；
图7是本发明实施例提供的一种数字化牙周膜模型生成装置的结构示意图。
图中：1、牙冠；2、牙周膜；3、牙槽骨；4、牙根；10、初始模块；20、延展模块；21、法向单元；22、延展单元；30、生成模块；31、顶点单元；32、连接单元；33、生成单元。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
参见图1，根据人体牙齿的结构，如图所示牙颌模型包括牙冠1和牙根4，牙周膜2包裹在牙根4外，牙槽骨3包裹在牙周膜2外。本实施例中，以牙冠1指向牙根4的方向为向下，以牙根4指向牙根4周围牙槽骨3的方向为向外。
参见图2，本发明提供了一种数字化牙周膜模型生成方法，包括步骤s1～s3。
本实施例中的数字化牙周膜模型是指利用处理器或者电子设备生成的虚拟数字化牙周膜模型。
正畸治疗中的牙齿受力分析，经常使用有限元分析的方法，其重点在于牙周膜的几何模型和本构模型的生成及结合。本实施例中，所生成的数字化牙周膜模型可用于上述正畸治疗中的牙齿受力分析。
步骤s1：利用数字化牙齿模型获取数字化牙周膜模型的多个第一层基准点，其中，数字化牙齿模型包括被数字化牙周膜模型包裹的牙根部分，第一层基准点位于数字化牙齿模型牙根部分的外表面上。可选地，数字化牙齿模型可以包括被数字化牙周膜模型包裹的牙根部分以及牙冠部分。牙根部分可以设置有与数字化牙冠部分划分界限的边界线。第一层基准点可以位于牙根部分的边界线以下的部分。
步骤s2：向外分别延展每个第一层基准点得到多个第二层基准点；其中以牙根部分指向牙根部分周围牙槽骨的方向为向外。基于人体口内的实际情况，牙齿具有一定结构和形状，牙周膜包裹在牙齿的牙根部分外，牙槽骨包裹在牙周膜外。本实施例中，第二层基准点是由第一层基准点逐一向外延展得到的，因此第二层基准点的数量与第一层基准点的数量相同，这样可以保持有限的运算量。
步骤s3：利用多个第一层基准点和多个第二层基准点生成数字化牙齿模型外的数字化牙周膜模型。第二层基准点可以位于所生成的数字化牙周膜模型的外表面上。
仅通过牙齿的数字化几何模型，就可以据此确定第一层基准点，延展第一层基准点得到第二层基准点，利用两层基准点生成牙周膜的数字化几何模型，相对于现有技术来说，能够完全自动化地生成数字化牙周膜模型，且不涉及其它数字化模型的介入计算，输入量少，运算量小。
参见图3，在一些实施例中，步骤s1可以包括步骤s11～步骤s12。
步骤s11：获取牙根部分的边界线，以牙根部分外表面从边界线向牙根部分延伸的部分作为数字化牙周膜模型的覆盖区域，该数字化牙周膜模型的覆盖区域也是生成数字化牙周膜模型的起始面。
步骤s12：获取数字化牙周膜模型的覆盖区域上的多个点作为多个第一层基准点。该步骤中，获取多个点的方式可以为根据录入的基准点的位置数据生成，也可以为根据预定的选取规则生成，也可以将覆盖区域划分为数字化三角面片网格，以数字化三角面片网格的顶点作为多个第一层基准点。
这样，根据数字化牙齿模型确定牙根部分，利用牙根部分的边界线可以获取生成数字化牙周膜模型的起始面，从该起始面获取多个点作为第一层基准点。
在另一些实施例中，获取数字化牙周膜模型的覆盖区域的步骤可以包括：获取数字化牙齿模型和数字化牙槽骨模型的相交线，以数字化牙齿模型外表面从相交线向牙根部分延伸的部分作为数字化牙周膜模型的覆盖区域。
参见图4，在一些实施例中，步骤s2可以包括步骤s21～步骤s22。
步骤s21：分别获取每个第一层基准点向外的法向量。
步骤s22：沿每个第一层基准点向外的法向量分别延展每个第一层基准点得到多个第二层基准点。
这样，第一层基准点以数字化牙齿模型为起点沿各自法向向外延展，相对于第一层基准点各自沿任意方向延展的情况，可以尽量避免不同基准点的延展路线相交的情况，便于后续计算。
本实施例中，步骤s21求取法向量的过程可以包括：以多个第一层基准点作为数字化三角面片网格的顶点，利用顶点一环邻域点所组成的多个数字化三角面片的法向量，求取顶点向外的法向量v′：
本实施例中，在得到法向量v′后，可以对其进行归一化，方便后续计算。归一化的法向量v的计算公式为：
这样，利用数字化三角面片网格中一环邻域点所组成的多个数字化三角面片的法向量，计算出作为顶点的第一层基准点的法向量。相对于将附近某一点的法向量作为第一层基准点的法向量的情况，所得到的法向量更为精准合理。
在一些实施例中，步骤s2可以包括：向外分别延展每个第k-1层基准点得到多个第k层基准点，k是任一大于1且不大于k的整数，k是基准点的层数，k是大于1的整数；步骤s3可以包括：利用多个第一层基准点至多个第k层基准点生成数字化牙齿模型外的数字化牙周膜模型。这样，利用多次延展获取多层基准点，生成的数字化牙周膜模型更为精细化。数字化牙周膜模型的精细程度由k决定，k越大模型越精细，其值可以根据实际应用中的需要调节。
本实施例中，第m个第k-1层基准点的移动距离可以为dkm，m是任一不大于m的正整数，m是第一层基准点的数量，m是大于1的整数，dkm是小于1mm的正数。这样，每层基准点中每个基准点向外延展的距离可以是小于1mm的任意数值，方便患者根据实际应用中的精度需求选择合适的延展距离，以生成与患者口内情况更相近的预定厚度的数字化牙周膜模型。通过对dkm进行具体设置，可以调节牙周膜的厚度、模型的精细程度，符合患者的个性化、定制化需求，提高正畸过程中患者的使用体验，精准预测矫治结果。
例如，当m＝1000，k＝5时，m的取值是1至1000之间的整数，k的取值是2、3、4、5，其中，第3个第1层基准点的移动距离记为d23，第5个第2层基准点的移动距离记为d35，以此标记规律将所有第k-1层上的基准点向第k层的基准点移动的距离进行对应标记。
本实施例中，dkm可以是随着牙根深度变化或均一的常数。由于人体中牙周膜厚度随牙根深度的变化而变化，这样，所生成的数字化牙周膜模型更符合人体的实际情况。当dkm是随着牙根深度变化的常数时，同一层基准点中每个基准点的移动距离与牙根深度变化有关。当dkm是随着牙根深度均一的常数时，同一层基准点中每个基准点的移动距离相同。
本实施例中，dkm也可以是随着延展层数k变化或均一的常数。例如，dkm可以是随着延展层数k变化的常数，此时第m个基准点的移动距离随层数k变化；dkm也可以是随着延展层数k均一的常数，此时第m个基准点在任意相邻两层之间的移动距离保持不变。
当dkm是均一的常数d时，第m个第k层基准点处，牙周膜厚度的计算公式可以是：uk，m＝uk-1，m+dvm。其中，uk，m为第m个第k层基准点，uk-1，m为第m个第k-1层基准点，vm为第m个第k-1层基准点向外的法向量。
参见图5，在一些实施例中，步骤s3可以包括步骤s31～s33。
步骤s31：分别以多个第一层基准点围成的多边形的顶点和多个第二层基准点围成的多边形的顶点作为形成多面体的顶点。
本实施例中，多边形可以为三角形、四边形或五边形。当多边形是三角形时，每层基准点分别围成数字化三角面片网格，在生成多面体的过程中，如果同一层基准点的移动距离相同，则两层基准点对应连线后得到的多面体可以是三棱柱，三棱柱是侧棱数量最少的棱柱体，相对于侧棱多于三棱柱的多棱柱来说，将三棱柱划分为四面体的步骤最简单，因此能够提高生成数字化牙周膜模型的效率。四边形或五边形是仅次于三角形的优选方案，其技术效果与三角形类似，此处不再赘述。
步骤s32：分别将多个第一层基准点围成的多边形的顶点与多个第二层基准点围成的多边形的顶点沿每个第一层基准点的延展方向对应连接，得到多个连线。
本实施例中，连线可以是直线、折线或曲线。
步骤s33：利用多个第一层基准点围成的多边形的顶点、多个第二层基准点围成的多边形的顶点和多个连线形成数字化牙齿模型外的数字化牙周膜模型。
这样，利用每层的基准点形成若干个多边形，两层基准点逐一对应连线，生成数字化牙周膜模型。
本实施例中，步骤s33可以包括如下步骤：
利用多个第一层基准点围成的多边形的顶点、多个第二层基准点围成的多边形的顶点和多个连线形成以多面体为单元的三维模型；
将每个多面体划分为多个四面体；其中四面体是最小的多面体单元；
生成以四面体为单元的数字化牙周膜模型。
这样，数字化牙周膜模型内部紧密连接，没有缝隙，符合实际情况；所生成的数字化牙周膜模型的格式为四面体，可以直接作为有限元计算中的单元使用，并且输出的结果可以对接商用cae软件例如abaqus，也可以对接自主开发的有限元分析软件。
在一些实施例中，数字化牙周膜模型生成方法可以用于生成至少一个数字化牙齿模型外的数字化牙周膜模型。现有技术需要人工分别输入每颗牙齿的模型，单独处理每颗牙齿，给出每颗牙齿的结果，本实施例可以一次性输入患者多颗牙齿的数字化牙齿模型，批量处理，生成患者全颌牙齿的牙周膜几何模型，大大提高了生成数字化牙周膜模型的效率，简化操作过程。
在一些实施例中，数字化牙周膜模型的生成厚度可以为0.2-0.38mm。这样，所生成的数字化牙周膜模型的厚度更符合人体的实际情况。
参见图6，本发明实施例的一个具体应用场景可以包括步骤r1～步骤r8。
步骤r1：输入一颗包含牙根部分的数字化下颌左侧侧切牙的几何模型，格式为数字化三角面片网格。
步骤r2：将该数字化三角面片网格中牙根部分的边界线以下的部分设置为第一层基准点。
步骤r3：计算每个第一层基准点向外的法向量，按照顶点一环邻域点所组成的三角形按面积加权平均，并归一化，得到单位法向量。
步骤r4：每个起始点沿着法向量向外移动0.1mm，得到第二层基准点，第二层基准点之间按照第一层基准点之间的连接关系进行连线，使第二层基准点也构成数字化三角面片网格。
步骤r5：重复步骤r4共3次，得到第一层基准点至第四层基准点，牙周膜的总厚度为0.3mm。
步骤r6：对于相邻的两层基准点，将对应的顶点相连，组成以三棱柱为单元的三维模型，共有3层。
步骤r7：将每个三棱柱分割为3个四面体，其中，三棱柱的3个侧面的对角线相连，每个侧面都分为2个三角形。
步骤r8：输出格式为四面体单元的数字化牙周膜模型。
参见图7，本发明实施例还提供了一种数字化牙周膜模型生成装置，包括初始模块10、延展模块20和生成模块30，初始模块10、生成模块30分别与延展模块20连接。
初始模块10用于利用数字化牙齿模型获取数字化牙周膜模型的多个第一层基准点，其中所述数字化牙齿模型包括被数字化牙周膜模型包裹的牙根部分。
延展模块20用于向外分别延展每个第一层基准点得到多个第二层基准点；其中以所述牙根部分指向所述牙根部分周围牙槽骨的方向为向外。
生成模块30用于利用多个第一层基准点和多个第二层基准点生成数字化牙齿模型外的数字化牙周膜模型。
本实施例为与数字化牙周膜模型生成方法相应的装置实施例，装置实施例的工作原理、技术效果与方法实施例类似，此处不再赘述。
在一些实施例中，延展模块20包括相互连接的法向单元21和延展单元22。
法向单元21用于分别获取每个第一层基准点向外的法向量。
延展单元22用于沿每个第一层基准点向外的法向量分别延展每个第一层基准点得到多个第二层基准点。
本实施例中，法向单元21可以用于：以多个第一层基准点作为数字化三角面片网格的顶点，利用顶点一环邻域点所组成的多个数字化三角面片的法向量，求取顶点向外的法向量v′：
在一些实施例中，延展模块20可以用于：向外分别延展每个第k-1层基准点得到多个第k层基准点，k是任一大于1且不大于k的整数，k是基准点的层数，k是大于1的整数；生成模块30可以用于：利用多个第一层基准点至多个第k层基准点生成数字化牙齿模型外的数字化牙周膜模型。
本实施例中，第m个第k-1层基准点的移动距离可以为dkm，m是任一不大于m的正整数，m是第一层基准点的数量，m是大于1的整数，dkm是小于1mm的正数。
其中，dkm可以是随着牙根深度变化或均一的常数。
在一些实施例中，生成模块30可以包括顶点单元31、连接单元32和生成单元33，顶点单元31、生成单元33分别与连接单元32连接。
顶点单元31用于分别以多个第一层基准点围成的多边形的顶点和多个第二层基准点围成的多边形的顶点作为形成多面体的顶点。
连接单元32用于分别将多个第一层基准点围成的多边形的顶点与多个第二层基准点围成的多边形的顶点沿每个第一层基准点的延展方向对应连接，得到多个连线。
生成单元33用于利用多个第一层基准点围成的多边形的顶点、多个第二层基准点围成的多边形的顶点和多个连线形成数字化牙齿模型外的数字化牙周膜模型。
本实施例中，生成单元33可以用于：利用多个第一层基准点围成的多边形的顶点、多个第二层基准点围成的多边形的顶点和多个连线形成以多面体为单元的三维模型；将每个多面体划分为多个四面体；生成以四面体为单元的数字化牙周膜模型。
本实施例中，多边形可以为三角形、四边形或五边形。
在一些实施例中，初始模块10可以用于：获取牙根部分的边界线，以牙根部分外表面从边界线向牙根部分延伸的部分作为数字化牙周膜模型的覆盖区域；获取数字化牙周膜模型的覆盖区域上的多个点作为多个第一层基准点。
在一些实施例中，数字化牙周膜模型生成装置用于生成至少一个数字化牙齿模型外的数字化牙周膜模型。
在一些实施例中，数字化牙周膜模型的生成厚度为0.2-0.38mm，接近牙周膜的实际厚度，更加贴近口腔环境的模拟。
本发明实施例还提供了一种电子设备，包括处理器和存储器，处理器执行存储器存储的计算机指令，使得电子设备执行上述任一项数字化牙周膜模型生成方法。
本发明实施例还提供了一种计算机存储介质，包括计算机指令，当计算机指令在电子设备上运行时，使得电子设备执行上述任一项数字化牙周膜模型生成方法。
本发明实施例还提供了一种牙齿矫治器的设计方法，利用上述任一项数字化牙周膜模型生成方法所生成的数字化牙周膜模型、多颗数字化牙齿模型和数字化牙槽骨模型，模拟佩戴数字化牙齿矫治器模型，以使数字化牙周膜模型、多颗数字化牙齿模型和数字化牙槽骨模型由第一布局变化至第二布局，其中第一布局变化至第二布局与预定矫治目标位移相匹配，为后续矫治器设计制作或进行有限元模拟分析受力趋势预测等提供基础。
例如，第一布局为整个牙颌模型或其中几颗牙齿的初始布局，其中某个牙齿的位置是a1，第二布局为整个牙颌模型或其中几颗牙齿移动后的布局，对应该牙齿的位置是a2，则该牙齿的预定矫治目标位移是a2-a1。
本发明从使用目的上，效能上，进步及新颖性等观点进行阐述，其设置有的实用进步性，已符合专利法所强调的功能增进及使用要件，本发明以上的说明及附图，仅为本发明的较佳实施例而已，并非以此局限本发明，因此，凡一切与本发明构造，装置，特征等近似、雷同的，即凡依本发明专利申请范围所作的等同替换或修饰等，皆应属本发明的专利申请保护的范围之内。
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