口内扫描系统和口内扫描装置制造方法及图纸

本公开涉及口内扫描系统和口内扫描装置。用于生成受试者的牙齿的模型的方法和装置。本文描述了用于生成包括表面特征和内部特征的受试者的口内区域(如牙齿)的三维模型的口内扫描方法和装置。这些方法和装置可以用于识别和评估牙齿的病变、龋齿和裂纹。这些方法和装置中的任一个可以使用最小化散射系数和/或分割来形成牙齿的体积模型。

Intraoral Scanning System and Intraoral Scanning Device

The present disclosure relates to an intraoral scanning system and an intraoral scanning device. A method and device for generating a model of a subject's teeth. This paper describes an intraoral scanning method and device for generating a three-dimensional model of an intraoral area (e.g., teeth) of a subject including surface and internal features. These methods and devices can be used to identify and evaluate tooth lesions, caries and cracks. Any of these methods and devices can use minimum scattering coefficients and/or segmentation to form a tooth volume model.

【技术实现步骤摘要】
口内扫描系统和口内扫描装置相关申请的交叉引用本专利申请要求以下各项的优先权：2016年7月27日提交的且标题为“INTRAORALSCANNERWITHDENTALDIAGNOSTICSCAPABILITIES”的美国临时专利申请第62/367,607号；2017年3月27日提交的且标题为“INTRAORALSCANNERWITHDENTALDIAGNOSTICSCAPABILITIES”的美国临时专利申请第62/477,387号；和2017年6月9日提交的且标题为“MINIMALVALUELIFTINGTOFORMAVOLUMETRICMODELOFANOBJECT”的美国临时专利申请第62/517,467号。这些专利申请中的每一个通过引用以其整体并入本文。通过引用并入本说明书中提及的所有公开和专利申请均通过引用以其整体并入本文，其程度如同每个单独的公开或专利申请被明确地和单独地指出以通过引用并入。
本文描述的方法和装置可以涉及光学扫描仪，且特别是用于生成对象的三维表示。特别地，本文描述了可用于包括3D扫描的扫描和对口腔分析以用于诊断、治疗、纵向跟踪、牙齿测量以及龋齿和裂纹的检测的方法和装置。这些方法和装置可生成体积模型，和/或可包括彩色扫描。
技术介绍
许多牙科和正畸手术可以得益于对患者齿状和口腔的精确三维(3D)描述。特别地，提供包括牙釉质和牙本质及龋齿的牙齿的表面和内部结构的三维描述以及牙齿体积的一般内部组成将是有帮助的。虽然牙齿3D表面的纯表面表示已被证明在牙科假体(例如，牙冠或牙桥)的设计和制造以及治疗计划中非常有用，但是对内部结构(包括牙釉质和下面牙本质中的龋齿和裂纹的生长)进行成像的能力将非常有用，特别是与表面形貌绘图相结合。历史上，已经使用电离辐射(例如，X射线)来对牙齿成像。例如，X射线咬翼片照相通常用于向牙齿提供非定量图像。然而，除了电离辐射的风险之外，这样的图像通常在其显示特征的能力方面受到限制并且可能涉及漫长且昂贵的程序。诸如锥束计算断层摄影术的其他技术可提供层析图像，但仍需要电离辐射。因此，提供可以用于对受试者的牙齿或多个牙齿建模并且包括外部(表面)和内部(在牙釉质和牙本质内)结构和组成的、包括诸如口内扫描系统的设备和系统的方法和装置将是有益的。特别地，提供可以使用单个装置来提供该能力的方法和装置将是有帮助的。存在对于改进的方法和系统来用于扫描患者口腔和/或用于使牙龋齿(dentalcarries)的识别和分析自动化的需要。
技术实现思路
通常，本文描述了用于扫描牙齿的外部和/或内部结构的方法和装置(例如，设备和系统)。这些方法和装置可以生成包括表面形貌和内部特征(例如，牙本质、牙填充体、裂纹和/或龋齿)的受试者牙齿的模型。这些装置中的任何一个可以包括用于扫描受试者的口腔中或周围的口内扫描仪，并且其配备有可以在以下两个或更多个光谱范围中照射的一个光源或多个光源：表面特征照射光谱范围(例如，可见光)和穿透光谱范围(例如，IR范围且特别是“近IR”，包括但不限于850nm)。扫描装置还可以包括用于检测发射光的一个或更多个传感器和一个或更多个处理器，该一个或更多个处理器用于控制扫描操作并且用于分析来自第一光谱范围和第二光谱范围的接收光，以生成包括牙齿表面和牙齿内(包括在牙釉质和牙本质内)的特征的受试者的牙齿的模型。本文描述的方法通常包括用于生成受试者牙齿的模型的方法，其通常生成包括表面和内部特征的牙齿的三维模型或渲染。可以使用成像和/或检测内部结构的非电离方法，诸如使用穿透波长拍摄图像以通过使用一个或更多个穿透光谱范围(波长)来照射它们而观察牙齿内的结构，包括使用透照法(trans-illumination)(例如，从一侧照射和在穿过对象之后从相对侧捕获光)、和/或小角度穿透成像(例如，反射成像，当以穿透波长照射时捕获从内部结构反射/散射的光)。特别地，可以从相同的相对位置拍摄多个穿透图像。尽管可以使用传统的穿透成像技术(例如，透照法)，其中光发射器照射方向和检测器(例如，相机)视角之间的角度为90度或180度，但是本文还描述了其中角度小得多(例如，0度与25度之间、0度与20度之间、0度至15度之间、0度至10度之间等等)的方法和装置。较小的角度(例如，0-15°)可能是特别有利的，因为照射(光源)和感测(检测器(detector(s))，例如相机(camera(s))等)可以彼此更靠近，并且可以提供可以更容易地在受试者的牙齿周围定位和移动的用于口内扫描仪的扫描棒。这些小角度穿透图像和成像技术在本文中也可以称为反射照射和/或成像，或者为反射/散射成像。一般来说，穿透成像可以指任何适当类型的穿透成像，除非另有说明，包括透照法、小角度穿透成像等。本文描述的方法和装置特别有效地将一个牙齿或多个牙齿的3D表面模型与诸如损伤(龋齿，裂纹等)的成像的内部特征组合，该内部特征可以通过对由使用口内扫描仪来进行穿透成像的使用来检测，该口内扫描仪适用于表面和内部特征的分开但同时(或几乎同时)的检测。将表面扫描和穿透成像组合可以通过以允许对两者使用相同坐标系的方式在这些不同模态之间交替或切换来执行。可选地，表面和穿透扫描二者可以例如通过选择性地对成像的波长滤波以分离IR(近IR)光与可见光而同时进行观看。因此，3D表面数据可提供关于内部结构的重要参考和角度信息，并且可以允许对原本可能难以解释或不可解释的透照图像进行解释和分析。例如，本文描述了用于生成受试者牙齿的模型的方法，包括以下步骤：使用口内扫描仪捕获受试者的牙齿的至少一部分的三维(3D)表面模型数据；利用口内扫描仪使用穿透波长对牙齿拍摄多个图像；以及使用3D表面模型数据和多个图像来形成包括内部结构的牙齿的3D模型。用于生成受试者的牙齿的模型的方法可以包括：用在第一成像模态下操作的口内扫描仪捕获受试者的牙齿的至少一部分的三维(3D)表面模型数据，其中3D表面模型数据具有第一坐标系；使用穿透波长以第二成像模态操作的口内扫描仪对牙齿拍摄多个图像，其中所述多个图像参考第一坐标系；以及使用3D表面模型数据和所述多个图像来形成包括内部结构的牙齿的3D模型。通常，捕获3D表面模型数据可以包括使用任何适当的方法来确定3D表面拓扑。例如，确定3D表面拓扑可以包括使用共焦聚焦。捕获3D表面模型数据可以包括使用以下中的一种或更多种：共焦扫描、立体视觉或结构光三角测量。本文描述的方法和装置中的任一个可以用于对单个牙齿或牙齿的区域、多个牙齿、牙齿和牙龈或其它口内结构(特别是在受试者的口部内)进行建模、成像和/或渲染3D图像。通常，本文所述的方法及用于执行它们的装置包括3D彩色口内扫描/扫描仪。例如，该方法可以包括捕获彩色口内3D数据。如将在下面更详细地描述的，该方法和装置可以控制在收集表面数据和收集穿透成像(穿透)数据之间的切换。例如，这些方法中任意一个方法可包括例如通过在第一成像模态和第二(穿透)成像模式之间切换来在3D表面模型数据被捕获时使用穿透波长拍摄图像。可以使用相同的传感器或不同的传感器来收集表面和内部特征数据。例如，拍摄多个图像可以包括在口内扫描器上使用相同的传感器来捕获3D表面模型数据和使用穿透波长捕获多个图像。可选地，可以使用单独的传感器或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于对受试者的牙齿成像的口内扫描系统，所述口内扫描系统包括：手持式棒，所述手持式棒具有至少一个传感器和多个光源，其中所述光源被配置为发射用于对所述牙齿的表面成像的第一光谱范围和第二光谱范围的光，其中所述第二光谱范围是近红外的；以及一个或更多个处理器，所述一个或更多个处理器是可操作地连接到所述手持式棒的，所述一个或更多个处理器被配置为：使用来自所述第一光谱范围和所述第二光谱范围的光生成受试者的牙齿的至少一部分的三维表面模型，其中，所述三维表面模型包括所述牙齿的外表面和所述牙齿内的内部结构二者。

【技术特征摘要】
2016.07.27 US 62/367,607;2017.03.27 US 62/477,387;1.一种用于对受试者的牙齿成像的口内扫描系统，所述口内扫描系统包括：手持式棒，所述手持式棒具有至少一个传感器和多个光源，其中所述光源被配置为发射用于对所述牙齿的表面成像的第一光谱范围和第二光谱范围的光，其中所述第二光谱范围是近红外的；以及一个或更多个处理器，所述一个或更多个处理器是可操作地连接到所述手持式棒的，所述一个或更多个处理器被配置为：使用来自所述第一光谱范围和所述第二光谱范围的光生成受试者的牙齿的至少一部分的三维表面模型，其中，所述三维表面模型包括所述牙齿的外表面和所述牙齿内的内部结构二者。2.一种用于生成受试者的牙齿的模型的口内扫描系统，所述口内扫描系统包括：手持式棒，所述手持式棒具有至少一个传感器和多个光源，其中所述多个光源被配置为发射第一光谱范围和第二光谱范围的光，而且其中所述第二光谱范围是穿透的；以及一个或更多个处理器，所述一个或更多个处理器是可操作地连接到所述手持式棒的，所述一个或更多个处理器被配置为：使用第一坐标系，通过使用由所述手持式棒感测到的所述第一光谱范围内的光来确定表面信息；使用所述表面信息来生成受试者的牙齿的至少一部分的三维表面模型；在所述第二光谱范围内拍摄多个图像，其中所述多个图像参考所述第一坐标系；并且基于所述三维表面模型和所述多个图像生成包括内部结构的所述受试者的牙齿的3D模型。3.根据权利要求2所述的口内扫描系统，其中，所述一个或更多个处理器被配置为通过使用共焦扫描、立体视觉或结构光三角测量来确定表面信息。4.根据权利要求2所述的口内扫描系统，其中，所述手持式棒被配置为通过在所述第一光谱范围和所述第二光谱范围之间切换而在发射所述第一光谱范围的光以执行表面扫描和发射所述第二光谱范围的光以检测内部结构之间循环，使得利用所述第二光谱范围拍摄的图像与所述表面扫描共享坐标系。5.根据权利要求2所述的口内扫描系统，其中，所述至少一个传感器被配置为捕获所述牙齿的3D表面模型数据和内部数据二者。6.根据权利要求2所述的口内扫描系统，其中，所述至少一个传感器包括第一传感器和第二传感器，所述第一传感器被配置为捕获来自所述第一光谱范围的光的3D表面模型数据，所述第二传感器被配置为捕获来自所述第二光谱范围的光的所述牙齿的内部数据。7.根据权利要求2所述的口内扫描系统，还包括被配置成发射用于彩色成像的白光的第三光源。8.根据权利要求2所述的口内扫描系统，而且其中，所述多个光源和所述至少一个传感器布置在所述手持式棒上，使得在所述第二光谱范围内发射的光从牙齿反射并被所述至少一个传感器以0°和15°之间的角度接收。9.一种用于生成受试者的牙齿的模型的口内扫描系统，所述口内扫描系统包括：手持式口内棒，所述手持式口内棒具有至少一个传感器和多个光源，其中所述多个光源被配置为发射在第一光谱范围和在第二光谱范围的光，而且其中所述第二光谱范围是近红外的；以及一个或更多个处理器，所述一个或更多个处理器是可操作地连接到所述手持式口内棒的，所述一个或更多个处理器被配置为使所述手持式口内棒在第一模式和第二模式之间循环，其中在所述第一模式中，所述手持式口内棒在第一持续时间内发射在所述第一光谱范围的光并且所述一个或更多个处理器接收三维表面数据作为响应，并且其中在所述第二模式中，所述手持式口内棒在第二持续时间内发射在所述第二光谱范围的光并且所述一个或更多个处理器接收图像数据作为响应；其中，所述一个或更多个处理器被配置为基于所接收的3D表面数据、所接收的图像数据或所接收的3D表面数据和所接收的图像数据二者来调整所述第一持续时间和所述第二持续时间。10.根据权利要求9所述的口内扫描系统，其中，所述一个或更多个处理器被配置为通过使用共焦扫描、立体视觉或结构光三角测量来确定作为响应的来自所述三维表面数据的表面信息。11.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉拉德·艾尔贝兹，埃雷兹·兰伯特，优素福·阿缇亚，阿维·科佩尔曼，奥弗·萨菲尔，玛雅·摩西，沙伊·阿亚尔，
申请(专利权)人：阿莱恩技术有限公司，
类型：新型
国别省市：美国,US