用于估计牙齿修复体的形状、位置以及取向中的至少一个的方法技术

本发明专利技术提供了一种用于获得患者的一个或多个现有牙齿或待被包括在旨在替代部分缺齿患者的一个或多个缺失牙齿的牙齿修复体中的一个或多个牙齿的形状、位置和/或取向的估计的方法。所述方法涉及使虚拟牙齿排列适应于所述患者的口内解剖情况，其中所述虚拟牙齿排列包括被定位在牙弓或其区段中的单个牙齿的分离的表面网格。所述虚拟牙齿排列是通过优化能量函数和使用统计模型来适应的，所述能量函数表示所述虚拟牙齿排列的质量测度，所述统计模型针对给定牙列或其区段描述了至少单个牙齿的形状、相邻牙齿的形状之间的关系和/或相邻牙齿的位置和/或取向之间的关系的概率分布。随后使用所述由所述优化的能量函数产生的适应的虚拟牙齿排列来估计所述所寻求的形状、位置和/或取向。

A method for estimating at least one of the shapes, locations and orientations of dental restorations

The present invention provides a method for obtaining an estimate of the shape, position and/or orientation of one or more teeth of a patient or one or more teeth to be included in a dental prosthesis intended to replace one or more missing teeth of a partial denture patient. The method involves adapting the virtual tooth arrangement to the intraoral anatomy of the patient, in which the virtual tooth arrangement includes a separate surface mesh of a single tooth positioned in the dental arch or its segment. The virtual tooth arrangement is adapted by optimizing the energy function and using the statistical model, which represents the quality measure of the virtual tooth arrangement. The statistical model describes the probability distribution of the shape of at least a single tooth, the relationship between the shapes of adjacent teeth and/or the relationship between the position and/or orientation of adjacent teeth for a given dentition or its segment. \u3002 The desired shape, position and/or orientation are then estimated using the adaptive virtual tooth arrangement generated by the optimized energy function.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于估计牙齿修复体的形状、位置以及取向中的至少一个的方法
本专利技术总体上涉及用于确定用于假体驱动计划或正畸计划的虚拟牙齿排列的方法的领域。本专利技术还涉及用于分割口内表面扫描的方法的领域。
技术介绍
牙齿缺失或受损的假体修复体极大地影响了生活质量，这是因为牙齿对社会交往和福祉有很大的影响。这归因于牙齿的重要功能，如消化食物、言语以及维持下脸的形状。用于牙齿的假体修复体的常规使用的、可靠的并且公认的技术基于牙种植体。基于牙种植体的治疗的目标在于功能性和美观性的结果，而对患者造成最低限度的不适和短的治疗时间。对牙种植体进行仔细而详细的计划以及将所述计划转移到手术室中的适当工具是整个治疗成功的关键因素。常常基于三维医学图像对患者的解剖结构进行准确评估是这样的计划的先决条件。存在用于该任务的各种软件系统。这些使得临床医生能够拟订牙种植体治疗的图像引导数字计划。种植体计划程序中的基本概念是诊断性牙齿排列。牙齿排列是与患者的解剖学情况相比呈类似排列的一组牙齿，其通常放置在石膏模型上。诊断性牙齿排列含有待通过假体手段修复的牙齿的设计的牙冠。它是用于预测假体治疗的结果的重要工具，并且因而可以在达到所述结果的必要手段方面提供信息。此外，它使得能够识别假体治疗的现有可能性和局限性。待通过假体手段修复的牙齿以在功能要求以及美观要求这两方面都理想的方式被定位和成形。最重要的功能要求是牙齿的功能定位和适当的解剖学设计以及所引起的正确咬合。美观要求用于实现不能区分现有牙齿与通过假体手段修复的牙齿的目的。最重要的美观要求是逼真的定位和建模、与剩余的现有牙齿类似的类型和特征、看起来自然的外观轮廓以及看起来自然的乳头。这些美观要求可以通过面部组织的动态行为，例如微笑来增强。随着计算机辅助设计/计算机辅助制造(CAD/CAM)进入牙科实验室，牙科技术人员的大量工作从手动转向数字处理。同样，在石膏模型上手动雕刻的诊断性牙齿排列的使用已经被使用表面扫描的石膏模型的数字设计的牙齿排列所取代。数字设计的牙齿排列从成本和时间这两个角度来看都是有利的。所得的设计可以作为三维表面模型输出并且被铣削或打印以用作试戴品或最终的修复体。所关注的特定手动步骤是在石膏牙模中分离不同的牙齿。该步骤在数字环境中也是必要的。因此，牙科技术人员应当能够在患者的数字化口内表面中分离不同的牙齿。患者的口内数字表面的分离通常被称作分割。一般来说，表面分割的目的是将表面分成许多有意义的不相交的区域，从而界定所关注的解剖结构。由于手动分割方法是非常耗时的，可能遭受显著的操作人员间和操作人员内的变异性和用户疲劳，因此非常需要自动化或半自动化的表面分割算法。(半)自动化的表面分割算法因而可以为牙科技术人员提供有助于一大组应用的必不可少的工具。在文献中已经存在许多出版物，其呈现了用于数字牙齿表面的各种(半)自动化分割算法。一个实例是“Amedialpointcloudbasedalgorithmfordentalcastsegmentation”(Kustra等，Proc.Int′lConf.onConsumerElectronics(ICCE)，第331-334页，2014)。现有技术出版物中呈现的方法全部都直接利用患者的口内数字表面。大部分的牙种植体计划软件系统使得临床医生能够将该诊断性牙齿排列导入所述计划软件中。在这种情况下，诊断性牙齿排列在治疗计划阶段期间为临床医生提供必要的信息，这是因为它允许真正双向(或患者驱动)计划。双向计划表示在种植体计划阶段中整合患者的详细假体和解剖学信息。在本说明中，使用术语‘虚拟理想牙齿排列’代替术语数字诊断性牙齿排列。这允许区分所提供的算法的结果与由牙科技术人员建立的牙齿排列。此外，术语虚拟理想牙齿排列具有更广泛的含义，这是因为患者的剩余牙齿也被包括在所述解决方案内。在文献中已经提出了一些相关方法。在论文“Bayesreconstructionofmissingteeth”(J.Sporring等，J.Math.ImagingVis.31(2-3)，第245-254页，2008)中，应用具有增加的灵活性的统计学形状模型。所述论文提出了一种使用预定义标志的集合和缺失数据问题方法基于受损牙冠的剩余形状或它的相邻牙冠的形状来重建它的表面的方法。然而，为了有效，这种方法需要用户在患者口内区域的表面表示上指示用于拟合所述模型的重要数量的解剖标志。申请WO2008/128700描述了一种用于牙齿排列的自动化或半自动化计划的方法。这种方法利用待治疗的牙齿区域的数据以及对应患者的面部的数据。使用基于面部特性以及现有牙齿的规则的集合，可以修改初始的牙齿排列。在所提出的方法中需要至少一张面部照片。此外，所述预定义规则可以是主观的并且一般不适用(例如取决于患者的起源)。在US2013/282351中，描述了一种用于基于扫描数据和模型数据库确定虚拟牙齿修复体的方法。所述模型数据库含有针对每一种牙齿类型的许多参数化的牙齿模型。通过以迭代方式将模型数据库与手头的具体病例拟合来获得虚拟牙齿修复体。对精心制成的模型数据库的需求使得所述方法从计算观点来看是更加苛刻的。估计的假体牙冠修复体的形状和姿势不是最佳的并且需要用户的(显著的)进一步手动精修。因此，需要一种用于为用户提供一个或多个假体牙冠修复体的方法/算法，由此对进一步精修的需要减少，以使得这些假体修复体可以用于种植体计划和/或直接用作临时修复体。
技术实现思路
本专利技术的实施方案的一个目的是提供一种用于估计对至少部分缺齿的患者进行牙齿修复所需的一条或多条信息的方法。本专利技术的另一个目的是提供一种用于产生牙齿修复体的方法。本专利技术的另一个目的是提供一种用于放置牙齿修复体的方法。本专利技术的另一个目的是提供一种用于从至少部分缺齿的患者的数字化口内表面估计至少一个牙齿的形状、位置以及取向中的至少一个元素的方法。上述目的是通过根据本专利技术的解决方案来实现的。本专利技术涉及一种用于获得患者的一个或多个现有牙齿或待被包括在旨在替代部分缺齿患者的一个或多个缺失牙齿的牙齿修复体中的一个或多个牙齿的形状、位置和/或取向的估计的方法。所述方法优选地涉及使用被配备成接收和处理图像信息的计算单元，所述图像信息优选地包括三维图像信息，包括表面网格表示，以及数字医学图像信息，如X射线数据、CT扫描数据以及MRI数据等。进一步优选的是，所述计算单元与输入设备和显示器可操作地连接。通常，所述方法涉及使用用于接收所需的用户输入和用于呈现由所述方法使用或生成的任何信息(包括图像信息)的用户界面。简而言之，本专利技术的方法涉及将虚拟牙齿排列与患者的口内区域的数字化表面网格拟合，其中所述虚拟牙齿排列包括被定位在牙弓或其区段中的单个牙齿的分离的表面网格。优选的是，所述虚拟牙齿排列是所谓的‘平均虚拟牙齿排列’，其是基于许多虚拟牙齿排列中牙齿的计算的平均形状、位置和/或取向，所述许多虚拟牙齿排列是通过将许多口内表面数字化并且从所述数字化表面分离单个牙齿的表面网格，同时维持它们在牙弓内对应的形状、位置以及取向而获得的。在使用本专利技术的方法来估计待被包括在所述牙齿修复体中的一个或多个牙齿的形状、位置和/或取向的情况下，患者的所述数字化口内区域应当包括缺失牙齿的紧靠至少一个剩余牙齿的区域，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于估计用于部分缺齿的患者的牙齿修复体的形状、位置以及取向中的至少一个元素的计算机辅助方法，所述方法包括‑指示需要牙齿修复体的一个或多个牙齿，需要针对所述牙齿修复体估计所述至少一个元素，并且指示可用于估计的一个剩余牙齿或多个剩余牙齿；‑提供虚拟牙齿排列，其包括对应于所述需要所述牙齿修复体的一个或多个牙齿的牙齿以及对应于所述所选择的一个或多个剩余牙齿的牙齿，其中所述虚拟牙齿排列包括被定位在牙弓或其区段中的单个牙齿的分离的表面网格；‑提供所述患者的口内区域的数字化表面网格，其包括所述所选择的一个或多个剩余牙齿和所述需要所述牙齿修复体的一个或多个牙齿的区域；‑应用和优化能量函数，其表示所述虚拟牙齿排列的质量测度，以使所述虚拟牙齿排列适应于所述患者的口内解剖情况，所述适应包括鉴于统计模型，使所述虚拟牙齿排列适应于所述患者的口内区域的所述数字化表面网格中所述所选择的一个或多个剩余牙齿中的一个或多个，所述统计模型针对给定牙列或其区段描述了至少单个牙齿的形状、相邻牙齿的形状之间的关系和/或相邻牙齿的位置和/或取向之间的关系的概率分布，所述能量函数包括指示所述患者的解剖结构与所述适应的虚拟牙齿排列之间的拟合的第一测度、以及指示鉴于所述统计模型，所述适应的虚拟牙齿排列的概率的第二测度；‑使用所述由所述优化的能量函数产生的适应的虚拟牙齿排列估计所述牙齿修复体的所述形状、位置以及取向中的所述至少一个元素。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.21 EP 16175446.01.一种用于估计用于部分缺齿的患者的牙齿修复体的形状、位置以及取向中的至少一个元素的计算机辅助方法，所述方法包括-指示需要牙齿修复体的一个或多个牙齿，需要针对所述牙齿修复体估计所述至少一个元素，并且指示可用于估计的一个剩余牙齿或多个剩余牙齿；-提供虚拟牙齿排列，其包括对应于所述需要所述牙齿修复体的一个或多个牙齿的牙齿以及对应于所述所选择的一个或多个剩余牙齿的牙齿，其中所述虚拟牙齿排列包括被定位在牙弓或其区段中的单个牙齿的分离的表面网格；-提供所述患者的口内区域的数字化表面网格，其包括所述所选择的一个或多个剩余牙齿和所述需要所述牙齿修复体的一个或多个牙齿的区域；-应用和优化能量函数，其表示所述虚拟牙齿排列的质量测度，以使所述虚拟牙齿排列适应于所述患者的口内解剖情况，所述适应包括鉴于统计模型，使所述虚拟牙齿排列适应于所述患者的口内区域的所述数字化表面网格中所述所选择的一个或多个剩余牙齿中的一个或多个，所述统计模型针对给定牙列或其区段描述了至少单个牙齿的形状、相邻牙齿的形状之间的关系和/或相邻牙齿的位置和/或取向之间的关系的概率分布，所述能量函数包括指示所述患者的解剖结构与所述适应的虚拟牙齿排列之间的拟合的第一测度、以及指示鉴于所述统计模型，所述适应的虚拟牙齿排列的概率的第二测度；-使用所述由所述优化的能量函数产生的适应的虚拟牙齿排列估计所述牙齿修复体的所述形状、位置以及取向中的所述至少一个元素。2.如权利要求1所述的用于估计的方法，所述方法包括后处理步骤以将所述适应的虚拟牙齿排列中的牙齿的对合牙牙冠的形状考虑在内，这是通过定义咬合接触点并且使所述适应的虚拟牙齿排列的所述牙齿的形状变形以在所述定义的接触点处获得所期望的咬合接触而实现的。3.如前述权利要求中任一项所述的用于估计的方法，所述方法包括将来自文库的牙冠与所述适应的虚拟牙齿排列的牙齿拟合。4.如前述权利要求中任一项所述的用于估计的方法，所述方法包括以下步骤：输出所述牙齿修复体的所述估计的至少一个元素。5.一种用于从患者的数字化口内表面估计一个或多个牙齿的形状、位置以及取向中的至少一个元素的基于计算机的方法，所述方法包括-指示所述需要所述估计的一个或多个牙齿；-提供虚拟牙齿排列，其包括对应于所述需要所述估计的一个或多个牙齿的牙齿，其中所述虚拟牙齿排列包括被定位在牙弓或其区段中的单个牙齿的分离的表面网格；-提供所述患者的口内区域的数字化表面网格，其包括所述需要所述估计的一个或多个指示的牙齿；-应用和优化能量函数，其表示所述虚拟牙齿排列的质量测度，以使所述虚拟牙齿排列适应于所述患者的口内解剖情况，所述适应包括鉴于统计模型，使所述虚拟牙齿排列适应于所述患者的口内区域的所述数字化表面网格中的所述一个或多个指示的牙齿，所述统计模型针对给定牙列或其区段描述了至少单个牙齿的形状、相邻牙齿的形状之间的关系和/或相邻牙齿的位置和/或取向之间的关系的概率分布，所述能量函数包括指示所述患者的解剖结构与所述虚拟牙齿排列之间的拟合的第一测度、以及指示鉴于所述统计模型，所述适应的虚拟牙齿排列的概率的...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰内斯·科伊斯特尔曼斯，彼得·范利普特，维尔勒·沃特斯，沃特·默勒曼，
申请(专利权)人：诺贝尔生物服务公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH