使用沉浸式照片指导正畸托槽的放置及其应用制造技术

在实施例中，接收下述输入，该输入指示出由医疗保健专业人员在相对于视口所渲染的图像上选择的位置，以指示用以将正畸托槽放置在患者的牙齿上的位置，所述视口被映射至患者的口腔的沉浸式摄影模型上。在基于所述输入确定的方向从所述视口的焦点延伸射线。确定所述射线在三维空间中的交叉点。所述交叉点指示用以将所述正畸托槽放置在所述患者的牙齿上的位置。

Using immersion photos to guide the placement and application of orthodontic brackets

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用沉浸式照片指导正畸托槽的放置及其应用
本领域一般涉及正畸托槽的放置。
技术介绍
牙科数字3D扫描在牙医学(包括畸齿矫正学)中，存在需要生成患者的口腔的三维(3D)模型的多种过程。目前，大多数这种模型是使用物理印模材料形成的，这些物理印模材料随后用于生成物理石膏模型。最近，已经出现了用于创建3D建模的数字表示的技术和产品，这些模型通常被称为“数字印模”。数字印模是对三维空间内的患者的口腔内的表面(主要是牙齿)的合成表示。这种模型的目标通常是由计算机程序来使用以便进行处理。例如，可以将数字印模用于计算机以设计患者的口腔中的缺失的牙齿的尺寸，然后对其进行3D打印以创建假体。或者，例如，医生可以使用合成3D模型来测量牙齿之间的距离，所达到的测量准确性可以与模型的准确性相当，有时甚至超过直接在患者的口腔上进行测量的准确性。在正畸领域中，这种模型可以辅助诊断过程，且可以进一步用于计算最终牙弓形态、用于设计和制造正畸矫正器(诸如固位器)以及用于对托槽放置做出决策。3D模型还可以用于呈现对患者的口腔的渲染。为了达到逼真的质感，可以使用相同牙齿的实际图像来提取纹理并将其应用于合成渲染。沉浸式拍摄沉浸式拍摄(也被称为360拍摄或虚拟现实(VR))越来越多地应用于各个领域，主要是应用于娱乐行业，诸如将360视频引入谷歌的YouTube或索尼的针对其PlayStation视频游戏机的VR游戏。但是，沉浸式拍摄也越来越多地应用于其它领域，例如ESPN360体育新闻以及脸书通过发布其Surround360系统来促进沉浸式内容创作的同期努力。观察者可以仅观察沉浸式照片的一部分。该部分取决于观察者所选的查看点或视角。观察者可以选择另一视点来观察不同部分，很像是人们用眼睛观看着其眼前的事物，但也可以转身观察其身后的事物。由于人们习惯于以这种方式来查看周围的世界，因此，尽管沉浸式照片是拼接了一系列二维图像的结果，但沉浸式拍摄增加了现实的表象，其本身提供了3D场景的感觉。一种用于捕获沉浸式照片的技术是使用多摄像机装置。将这些摄像机定位成使得它们彼此成一定角度，从而覆盖点周围的区域。各个摄像机同步地捕获图像，之后将图像拼接起来，从而获得连续相片。为了查看沉浸式照片的视角，软件允许选择围绕该点的旋转角度。该软件呈现从所选角度中可见的照片的适合部分。在沉浸式视频中，围绕可能处于运动中的点选择视角，该点与摄像机在捕获视频时的运动对应。立体拍摄和立体沉浸式拍摄立体照片由具有基本上相同的视觉内容的两个图像组成，并且基本上朝着相同方向捕获，很像是人的眼睛查看着前方的场景。为了观察立体照片，此后将视觉信息分别地呈现给相应眼睛，一个图像旨在由人的右眼观察，而另一图像旨在由左眼观察。人的思维组合了这些图像以提供包括深度的三维感。立体照片和视频用于各个领域，例如用于娱乐领域，在所谓的3D电影的情况下，其使得观众能够观看立体视频，同时所提供的眼镜将视觉内容适当地拆分成由左眼和右眼查看。一些电视厂商已经生产了3D-TV，而一些电视厂商已能够例如通过使用诸如视差光栅的技术来生产在无需眼镜的情况下向每只眼睛显示不同图像的屏幕。随后，有时被称为3D360照片或3D360视频的立体沉浸式拍摄允许观察者选择所观察的场景的透视图，而每个透视图都渲染成立体照片。立体沉浸式摄影机通常包括成对的摄像机，因此产生了成对的沉浸式照片。此后，将多对照片拼接起来以产生包含两组视觉信息的沉浸式视图，每组视觉信息旨在针对每个观察者的眼睛。在正畸治疗期间的托槽定位正畸治疗的一个目标是沿着齿弓对齐牙齿。这可以产生令人愉悦且具有美感的笑容，且工整且协调的牙齿可以改善患者的整体牙齿健康。实现这一点涉及对齐牙齿的各个方面：牙齿的外表面或唇面、内表面或舌面以及咬入面(被称为咬合面或切牙面)。尽管看不见，但牙齿的根部也对齐。可以使用正畸托槽与弓丝的组合施加使牙齿移动通过骨骼的生物相容性力来实现这种正畸对齐。医生将把正畸托槽接合至患者的不整齐的牙齿上，从而形成牙齿托槽单元，使得能够将施加至托槽的力传输到牙齿。此后，弓丝或弹性件或其它这种正畸辅助工具用于在持续较久的时间段内向托槽施加相对较弱的正畸力。插入并且附接到托槽的第一弓丝可以是极为柔韧的，使得这些弓丝可以遵循穿过附接到不整齐的牙齿的托槽的路径。弓丝可以具有形状记忆部件。也就是说，从弓丝的初始的平滑弯曲形状开始，一旦附接到不整齐的牙齿托槽单元，弓丝就会变形。当弓丝趋于恢复其原始的平滑弯曲形状时，弓丝将牙齿托槽单元移动接近于对齐位置。随着牙齿对齐的改善，逐渐地使用了更为坚固但不太柔韧的弓丝，以便将牙齿放置得越来越接近其最终对齐位置。弓丝可以沿各个方向(即，上下、内外、倾斜、扭转和旋转)将力施加至牙齿。通过此过程实现准确性可在技术上具有挑战性。该过程继续进行，直到牙齿已经沿着目标牙弓形态对齐，并且已经对咬合不正进行了治疗。齿弓形态是从牙齿的咬合面观察时由牙齿的颜面和颊面形成的牙弓。由于弓丝具有治疗旨在达到的牙弓的形状，因此理论上，托槽可在开始治疗时粘接一次并且在整个治疗过程中保持在适当位置，而仅改变弓丝。为了附接托槽，正畸医疗健康工作者在开始治疗时(在牙齿尚未对齐时)将托槽粘接在每颗牙齿上的正确位置，从而在治疗结束时，当牙齿对齐时，完美的弓丝不再施加力并被动地安置于适当位置，所有牙齿都已经在齿弓中对齐。即使对于有经验的正畸医生而言，以可重复且可预测的成功准确地接合正畸托槽是一项困难的任务。正畸医生握持用于将托槽手动地放置在牙齿上的放置工具，对所获得的结果固有地引入不准确性的过程。例如，正畸医生可以试图将托槽定位在与牙齿边缘相距若干毫米的位置处，并且由于手动定位过程中的固有公差，因此所获得的结果相差了半毫米。因此，有时，由于操作者错误或牙齿解剖构造变化，因此在治疗期间必须将托槽拆下并且重新定位，以便实现恰当的牙齿对齐。在试图提高初始托槽放置的成功率时，近年来引入了专家服务，从而为正畸医生提供了为患者定制的放置辅助。一种这样的辅助是使用附接至托槽的“夹具”。夹具是针对特定患者的特定牙齿设计的，且夹具允许正畸医生将托槽粘接在精确定位中。产生这种个性化夹具的一种方法是通过使用计算机辅助过程，这允许专家模拟特定患者的牙齿的最终牙弓形态。模拟放置在模拟的最终牙弓形态上的弓丝协助医生或牙科技师在各个患者的模拟牙齿上精确地定位托槽的正确放置。当对齐模拟牙齿时，模拟弓丝在不施加力的情况下被动地安置在所有模拟托槽中。由于至少在理论上期望在整个治疗过程中将托槽保持在牙齿上的相同位置中，因此将相同的确切托槽位置用作初始托槽位置。产生夹具以将该托槽位置转移到不整齐的牙齿。在一些技术中，医生获取患者的牙齿的3D模型(石膏模型或口内数字印模(3D扫描))，并将其发送给专业服务以进行治疗设计，包括制造将要用于将托槽准确地定位在患者的牙齿上的夹具的过程，此过程被称为“设置”。通常，3D模型或扫描是有瑕疵的。在这种情况下，使用附加信息(例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于定位正畸托槽的方法，所述方法包括：/n(a)接收输入，所述输入指示出由医疗保健专业人员在图像上选择的定位，以指示用以将正畸托槽放置在患者的牙齿上的位置，其中，所述图像是相对于视口而被渲染的，所述视口被映射至患者的口腔的沉浸式摄影模型之上；/n(b)在基于所述输入所确定的方向，从所述视口的焦点来延伸射线；以及/n(c)确定所述射线在三维空间中的交叉点，所述交叉点指示出用以相对于所述沉浸式摄影模型来放置所述正畸托槽的位置，从而使所述确定步骤使得能够实现将所述正畸托槽放置在所述患者的牙齿上的所述位置处。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170714 US 15/650,0681.一种用于定位正畸托槽的方法，所述方法包括：
(a)接收输入，所述输入指示出由医疗保健专业人员在图像上选择的定位，以指示用以将正畸托槽放置在患者的牙齿上的位置，其中，所述图像是相对于视口而被渲染的，所述视口被映射至患者的口腔的沉浸式摄影模型之上；
(b)在基于所述输入所确定的方向，从所述视口的焦点来延伸射线；以及
(c)确定所述射线在三维空间中的交叉点，所述交叉点指示出用以相对于所述沉浸式摄影模型来放置所述正畸托槽的位置，从而使所述确定步骤使得能够实现将所述正畸托槽放置在所述患者的牙齿上的所述位置处。


2.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：
将标记叠加在所述沉浸式摄影模型之上，以向所述医疗保健专业人员图示为了将所述正畸托槽放置在所述患者的牙齿上而选择的所述定位。


3.根据权利要求2所述的方法，其中，
所述标记是所述正畸托槽的三维模型。


4.根据权利要求3所述的方法，所述方法还包括：
将所述正畸托槽的所述三维模型定位成以在针对所述沉浸式摄影模型的一个或多个视口所渲染的一个或多个图像中看起来如同安置在所述患者的牙齿上。


5.根据权利要求4所述的方法，其中，对所述正畸托槽的所述三维模型的定位包括：
将模拟间隔物叠加在位于所述正畸托槽的所述模型与所述患者的牙齿之间的所述沉浸式摄影模型之上。


6.根据权利要求3所述的方法，所述方法还包括：
从多种不同类型的正畸托槽中选择所述正畸托槽，每种类型的正畸托槽被设计成用于不同的牙齿解剖构造或被设计成实现不同的期望正畸目标。


7.根据权利要求2所述的方法，所述方法还包括：
基于牙科测量来按比例缩放所述标记，以适合所述患者的牙齿的尺寸。


8.根据权利要求7所述的方法，其中，通过以下步骤中的一个或多个来确定所述牙科测量：
(i)分析包括来自测量工具的测量读数的图像；
(ii)分析由邻近图像传感器捕获到的图像的重叠部分的大小；以及
(iii)计算在所述交叉点与从另一视口的另一焦点延伸的另一射线所确定的另一交叉点之间的三维距离，所述另一射线是基于另一输入来被引导的。


9.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：
当医疗保健专业人员正在放置所述正畸托槽时，在(c)中确定的所述位置处，将标志叠加于的患者的牙齿的图像上，以指导所述医疗保健专业人员将所述正畸托槽放置在所述患者的牙齿上。


10.根据权利要求9所述的方法，所述方法还包括：
当医疗保健专业人员正在放置所述正畸托槽时，从口内摄像机捕获包括所述图像的视频。


11.根据权利要求9所述的方法，所述方法还包括当医疗保健专业人员正在放置所述正畸托槽时：
选择被映射至所述患者的口腔的所述沉浸式摄影模型之上的视口，所述视口与由所述医疗保健专业人员选择的视角对应；以及
针对所述视口，渲染叠加了所述标志的所述患者的牙齿的图像。


12.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：
一旦医疗保健专业人员已经将所述正畸托槽放置在所述患者的牙齿上，则捕获所述患者的牙齿的评估图像；
在所述评估图像中，确定所述正畸托槽被定位的地点；
将所述正畸托槽的所确定的定位与在(c)中指示的用以将所述正畸托槽放置在所述患者的牙齿上的所述位置进行比较；以及
当确定了所述正畸托槽的所确定的定位不对应于在(c)中指示的所述位置时，警示所述医疗保健专业人员。


13.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：
接收另一输入，该另一输入指示出由所述医疗保健专业人员在另一图像上选择的另一定位，以指示用以将所述正畸托槽放置在所述患者的牙齿上的位置，其中，所述另一图像是相对于另一视口而被渲染的，所述另一视口被映射至所述患者的口腔的所述沉浸式摄影模型之上；以及
在基于所述另一输入所确定的方向从所述另一视口的焦点来延伸另一射线，其中，确定(c)包括：确定在(b)中延伸的所述射线与所述另一射线之间的在三维空间中的所述交叉点。


14.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：
将所述患者的牙齿的三维模型叠加在所述沉浸式摄影模型之上，
其中，所述确定(c)包括：确定在所述射线与所述患者的牙齿的所述三维模型之间的所述交叉点。


15.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：
从由用于捕获所述患者的口腔的内部的影像数据的装置捕获到的数据，来生成所述沉浸式摄影模型，
所述装置包括：
球体，所述球体包括多个贯通表面或适用于至少部分地包围所述患者的齿弓的牙科托盘，所述托盘包括多个贯通表面；以及
多个图像传感器，所述多个图像传感器分别被定位成捕获透射穿过所述多个贯通表面中的贯通表面的光，并且记录所述患者的口腔的摄影图像。


16.一种用于定位正畸托槽的系统，所述系统包括：
处理器；
图像查看器模块，所述图像查看器模块被配置为接收输入，该输入指示出由医疗保健专业人员在图像上选择的定位，以指示用以将正畸托槽放置在患者的牙齿上的位置，其中，所述图像是针对被映射至沉浸式摄影模型之上的视口而被渲染的；以及
托槽定位器模块，所述托槽定位器模块被实施在所述处理器上，所述托槽定位器模块被配置为：
(i)在基于所述输入所确定的方向，从所述视口的焦点来延伸射线，以及
(ii)确定所述射线在三维空间中的交叉点，所述交叉点指示出用于将所述正畸托槽放置在所述患者的牙齿上的位置。


17.根据权利要求16所述的系统，其中，
所述图像查看器模块被配置为将标记叠加在所述沉浸式视图摄影模型之上，以向所述医疗保健专业人员图示为了将所述正畸托槽放置在所述患者的牙...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉东·乌迪德·埃拉扎尔，达恩·齐德基亚胡·哈尔卡比，乔舒亚·伊斯雷尔·瓦赫施普雷斯，耶尔·米丽娅姆·哈尔卡比，
申请(专利权)人：口腔智能镜公司，
类型：发明
国别省市：美国;US