【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于颌表面的配准优先权本申请要求享有2017年7月18日提交的第62/533,905号美国临时专利申请的权益，该美国临时专利申请的全部内容通过引用并入本文。
所描述的实施方案涉及医学领域，具体涉及牙科导航系统领域。
技术介绍
牙科导航系统越来越普遍，并且在商业上可用。许多现有的牙科导航系统(诸如美国专利号9,125,624和美国专利号9,402,691中所描述的牙科导航系统)涉及在对象颌(换言之，患者的正被光学追踪的颌)中的位置和该对象颌的预先获取的体积计算机断层摄影(CT)图像中的同源(homologous)位置之间的三维(3D)坐标映射。该3D坐标映射的参数通常呈矩阵的形式，表示与该对象颌相关联的参考坐标空间和与CT图像相关联的参考坐标空间之间的刚性3D坐标变换(“配准映射”)。可以使用被称为配准的算法过程来计算该矩阵。现有的用于配准刚性物体(诸如人类颌)的方法通常基于点-点、点-表面和表面-表面对准的某个组合。使用基准(即，具有可以在图像中被可靠地检测的边界的已知几何形状的人造物体)能够...
【技术保护点】
1.一种用于将人类颌与定位在图像参考坐标系中并且存储在计算机可读存储器中的该颌的体积计算机断层摄影图像配准的方法，所述方法包括：/n将姿势可追踪的颌标记刚性地附接到所述颌或与所述颌成刚性几何关系的结构，以建立姿势可追踪的颌参考坐标系；/n使姿势可追踪的表面采样工具在所述颌的表面的至少一部分之上移动，同时操作姿势追踪系统和计算机处理器以记录所述颌参考坐标系中指示在所述颌的表面的所述至少一部分内的位置的样本；/n操作计算机处理器以确定近似初始配准映射；然后/n从所述近似初始配准映射开始，操作所述计算机处理器以通过以下方式递增地调整所述配准映射：/ni)使用所述配准映射将所述样本...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170718 US 62/533,9051.一种用于将人类颌与定位在图像参考坐标系中并且存储在计算机可读存储器中的该颌的体积计算机断层摄影图像配准的方法，所述方法包括：
将姿势可追踪的颌标记刚性地附接到所述颌或与所述颌成刚性几何关系的结构，以建立姿势可追踪的颌参考坐标系；
使姿势可追踪的表面采样工具在所述颌的表面的至少一部分之上移动，同时操作姿势追踪系统和计算机处理器以记录所述颌参考坐标系中指示在所述颌的表面的所述至少一部分内的位置的样本；
操作计算机处理器以确定近似初始配准映射；然后
从所述近似初始配准映射开始，操作所述计算机处理器以通过以下方式递增地调整所述配准映射：
i)使用所述配准映射将所述样本映射到所述图像参考坐标系，以提供映射的样本位置，
ii)对于每个映射的样本位置，基于对从所述映射的样本位置导出的多个图像位置处的图像值的分析来计算边缘接近度值，以及
iii)基于所述映射的样本位置处的边缘接近度值来调整所述配准映射。
2.根据权利要求1所述的方法，其中计算所述边缘接近度值包括计算所述多个图像位置处的图像梯度。
3.根据权利要求1和2中任一项所述的方法，其中计算所述边缘接近度值包括：
分析从所述映射的样本位置导出的多个图像位置处的图像值，以选择图像位置；以及
计算从所选择的图像位置到从所述映射的样本位置导出的另一个图像位置的距离。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述姿势可追踪的表面采样工具包括口内扫描仪。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述姿势可追踪的表面采样工具是具有已知形状的追踪器末端的姿势可追踪的追踪器工具，并且使表面采样工具移动包括在所述颌的表面的至少一部分之上拖曳所述追踪器末端，使得所述追踪器末端接触所述颌的表面。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中：
所述方法还包括在所述图像参考坐标系和所述颌参考坐标系二者中标记至少一个对应的位置；以及
确定近似初始配准映射包括：
基于根据所述颌相对于所述颌标记的已知定向估计所述颌在所述颌参考坐标系中的定向，来计算初始旋转映射；以及
基于所述初始旋转映射和所述至少一个对应的位置来计算所述初始配准映射。
7.根据权利要求6所述的方法，当权利要求6从属于权利要求4时，其中：
所述方法还包括在所述图像上标记颌表面上的至少一个地标位置；
定位所述口内扫描仪，使得在所述口内扫描仪的捕获区域内的已知位置大致对应于在所述图像上标记的地标位置，并且获得在所述捕获区域内的所述已知位置处的样本位置；以及
确定近似初始配准映射是至少部分地基于在所述图像上标记的所述至少一个地标位置与在所述捕获区域内的所述已知位置处的所述样本位置之间的对应。
8.根据权利要求6所述的方法，其中：
所述方法还包括在所述图像上标记颌表面上的至少一个地标位置；
使所述姿势可追踪的表面采样工具在所述颌的表面的至少一部分之上移动开始于对应于在所述图像上标记的地标位置的位置；以及
确定近似初始配准映射是至少部分地基于在所述图像上标记的所述至少一个地标位置与在开始使所述姿势可追踪的表面采样工具移动时记录的样本位置之间的对应。
9.根据权利要求6所述的方法，其中
所述方法还包括在所述图像上标记颌表面上的至少一个地标位置；
使所述姿势可追踪的表面采样工具在所述颌的表面的至少一部分之上移动结束于对应于在所述图像上标记的地标位置的位置；以及
确定近似初始配准映射是至少部分地基于在所述图像上标记的所述至少一个地标位置与在结束使所述姿势可追踪的表面采样工具移动时记录的样本位置之间的对应。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其中所述地标位置被标记在沿着所述颌的脊曲线在数学上平坦的颌表面的渲染图上。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中使所述姿势可追踪的表面采样工具在所述颌的表面的至少一部分之上移动包括使所述姿势可追踪的表面采样工具在所述颌的表面的至少三部分之上移动，使得所述样本包括至少三个样本子集，每个样本子集来自在所述颌的表面的至少三部分中的所述颌的表面的不同部分。
12.根据权利要求11所述的方法，其中操作所述计算机处理器以递增地调整所述配准映射进一步包括，对于每个样本子集：
操作所述计算机处理器以对于该样本子集执行步骤i)至步骤iii)，以调整所述配准映射来确定追踪特定的经调整的配准映射；
操作所述计算机处理器以对于所有剩余的样本子集执行步骤i)至步骤iii)，以调整所述配准映射来确定互补的经调整的配准映射；以及
确定所述追踪特定的经调整的配准映射与所述互补的经调整的配准映射之间的差异，并且当该差异超过最大阈值时，然后进一步操作所述计算机处理器以发送识别该样本子集的通知。
13.根据权利要求5至6和8至12中任一项所述的方法，当所述权利要求5至6和8至12中任一项从属于权利要求5时，所述方法还包括，在确定最终配准之后，执行视觉配准准确性检查，所述准确性检查包括：
放置所述追踪器末端与颌表面位置接触；
使用所述配准映射将所述追踪器末端映射到所述图像参考坐标系；
基于分析从所述追踪器末端的映射的表面导出的多个图像位置处的图像值，选择可能对应于最接近映射的追踪器末端表面的颌表面位置的图像位置；以及
显示例示所选择的图像位置和最靠近所选择的图像位置的映射的追踪器末端表面位置之间的间隙的图像。
14.根据权利要求5至6和8至13中任一项所述的方法，当所述权利要求5至6和8至13中任一项从属于权利要求5时，其中所述追踪器末端的形状是基本上球形的，并且在调整所述配准映射的步骤ii)中的所述边缘接近度值的计算中选择所述多个图像位置包括定义从所述追踪器末端的映射中心在不同方向上散发出的多个矢量并且选择沿着每个所述矢量的位置。
15.一种用于将人类颌与定位在图像参考坐标系中的该颌的体积计算机断层摄影图像配准的系统，所述系统包括：
姿势可追踪的颌标记，其能够刚性地附接到所述颌或与所述颌成刚性几何关系的结构，以建立姿势可追踪的颌参考坐标系；
姿势追踪器，用于追踪所述姿势可追踪的颌标记和姿势可追踪的表面采样工具的姿势；
计算机可读存储器，用于存...
【专利技术属性】
技术研发人员：D·德克尔，A·卡齐，
申请(专利权)人：克拉洛纳夫公司，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA
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