正畸应用中的优化方法技术

一种至少部分地由计算机执行的方法，从患者的上颌面和牙科解剖结构的扫描获取三维数据并且根据所获取三维数据计算头影测量值。所述方法处理所计算头影测量值并且生成指示沿着所述患者的牙弓的牙齿定位的指标。对所生成指标进行分析以计算所述牙弓内的各个牙齿的期望移动向量。显示、存储或传输所计算期望移动向量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】正畸应用中的优化方法相关申请的交叉引用本申请要求于2017年8月25日以ShoupuChen等人的名义提交并且标题为“METHODOFOPTIMIZATIONINORTHODONTICAPPLICATIONS”的美国临时申请序列号62/550,013的权益，所述临时申请以全文引用的方式并入本文。
本专利技术大体上涉及x射线计算机断层摄影中的图像处理，并且更特别地，涉及用于在正畸治疗中进行指导的根据3D图像进行的生物测量分析。
技术介绍
头影测量分析是对头部的牙科和骨骼关系的研究并且由牙医和正畸医生用作用于改进对患者的治疗的评估和计划手段。常规头影测量分析在2D头影测量射线照片中标识骨和软组织标志，以便在治疗之前诊断面部特征和畸形或者估量治疗进展。例如，可在头影测量分析中标识的主要畸形是前后牙合不正问题，这与上颌与下颌之间的骨骼关系有关。牙合不正基于上颌第一磨牙的相对位置来分类。对于I类，中性牙合，磨牙关系正常，但其他牙齿可能存在问题，诸如缝隙、拥挤或者萌出过度(over-eruption)或萌出不足(under-eruption)。对于II类，远中牙合，上颌第一磨牙的近中颊尖搁置在第一下颌磨牙与第二前磨牙之间。对于III类，近中牙合，上颌第一磨牙的近中颊尖在下颌第一磨牙的近中颊沟的后侧。Steiner在标题为“CephalometriesinClinicalPractice”的文章(在CharlesH.TweedFoundationforOrthodonticResearch，1956年10月，第8-29页读到的论文)中所述的示例性常规2D头影测量分析方法使用角测量来关于颅底评估上颌和下颌。在所描述规程中，Steiner选择四个标志：鼻根点、点A、点B和蝶胺。鼻根点是颅骨的额骨与两块鼻骨之间的交点。点A被认为是上颌的齿槽座的前界。点B被认为是下颌的齿槽座的前界。蝶胺在土耳其鞍的中点处。角度SNA(从蝶鞍到鼻根点然后到点A)用于确定上颌定位在颅底的前侧还是后侧；约82度的读数被视为正常。角度SNB(从蝶鞍到鼻根点然后到点B)用于确定下颌定位在颅底的前侧还是后侧；约80度的读数被视为正常。最近正畸研究指示使用常规2D头影测量分析提供的结果存在反复出现的不准确性和不一致性。一项值得注意的研究在AngleOrthodontics，2008年9月，第873-879页中由VandanaKumar等人提名为“InvivocomparisonofconventionalandconebeamCTsynthesizedcephalograms”。由于数据获取中的根本限制，常规2D头影测量分析主要专注于美学，而不关注关于人类面部的均衡和对称。如WorldJournalofOrthodontics，第1-6页中Treil等人的标题为“Thehumanfaceasa3Dmodelforcephalometricanalysis”的文章中所陈述，平面几何不适合分析解剖容积及其生长；只有3D诊断才能够合适地分析解剖上颌面复合体。正常关系具有两个更重要的方面：均衡和对称，当模型的均衡和对称稳定时，这些特性限定了对于每个人来说正常的关系。Tuncay等人的标题为“Systemandmethodofdigitallymodelingcraniofacialfeaturesforthepurposesofdiagnosisandtreatmentpredictions”的美国专利号6,879,712公开一种生成颅面特征的计算机模型的方法。使用激光扫描和数码照片获取三维面部特征数据；通过对牙齿进行物理建模获取牙科特征。对模型进行激光扫描。然后，从射线照片获得骨骼特征。将数据组合到可在三个维度上操控和观察的单个计算机模型中。模型还能够在当前建模的颅面特征与理论颅面特征之间形成动画。Sachdeva等人的标题为“Methodandapparatusforsimulatingtoothmovementforanorthodonticpatient”的美国专利号6,250,918公开一种根据实际正畸结构的3D数字模型和期望正畸结构的3D模型来确定3D直接移动路径的方法。这种方法使用激光扫描的牙冠和齿面上的标记进行缩放来基于每个牙齿的对应三维直接路径模拟牙齿移动。使用所描述方法不会有真正的全齿3D数据。尽管已经朝着开发使录入测量结果并基于这类测量结果计算颅面特征的生物测量数据自动化的技术作出显著进步，但仍存在相当大的改进空间。即使受益于现有手段，执业医生也需要足够的训练以便有效地使用生物测量数据。相当大量的测量和计算数据使得开发并维持治疗计划的任务复杂化并且可能增加人为疏忽和失误的风险。因此，可看出开发生成并报告可帮助引导正畸治疗计划并且跟踪患者在持续治疗的不同阶段时的进展的头影测量结果的分析实用程序将特别有价值。
技术实现思路
本公开的目的是解决对分析3D解剖数据并将其应用于持续正畸治疗的改进方式的需要。考虑到此目的，本公开提供一种用于基于患者牙列生成牙弓形态作为用于矫正正畸状况的指导手段的方法。根据本公开的一方面，提供一种至少部分地由计算机执行的方法，其包括：(a)从患者的上颌面和牙科解剖结构的扫描获取三维数据；(b)根据所获取三维数据计算多个头影测量值；(c)处理所计算头影测量值并且生成指示沿着所述患者的牙弓的牙齿定位的指标；(d)对所生成指标进行分析以计算所述牙弓内的各个牙齿的期望移动向量；以及(e)显示、存储或传输所计算期望移动向量。本公开的特征是自动生成并报告患者特定的固有和优化几何图元参数以及初始量化牙齿移动值以用于正畸治疗。本公开的实施方案以协同方式将系统的人类操作者的技能与用于特征标识的计算机能力结合起来。这利用人类创造力、启发法使用、灵活性和判断力，并且将这些技能与计算机优点相结合，所述计算机优点诸如计算速度、详尽和准确处理的能力以及报告和数据访问能力。通过检阅以下对优选实施方案的详细描述和所附权利要求并且参考附图，将更清楚地理解和了解本公开的这些和其他方面、目的、特征和优点。附图说明从以下对如附图所示的本公开的实施方案的更具体描述，将明白本专利技术的前述和其他目的、特征和优点。附图的元件不一定相对于彼此按比例绘制。图1是示出用于提供头影测量分析的成像系统的示意图。图2是示出根据本公开的实施方案的用于3D头影测量分析的过程的逻辑流程图。图3是3D渲染CBCT头部容积图像的视图。图4是在牙齿分割之后的3D渲染牙齿容积图像的视图。图5是显示CBCT头部容积图像和操作者录入的参考标记的三个正交视图的用户界面的视图。图6是3D渲染CBCT头部容积图像的视图，其中显示一组3D参考标记。图7A、图7B和图7C是示出提供用于头影测量分析的构架的所标识解剖特征的透视图。图8是示出用于接受生成用于头影测量分析的构架的操作者指令的步骤的逻辑本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种至少部分地由计算机执行的用于正畸治疗计划的方法，其包括：/n(a)从患者的上颌面和牙科解剖结构的扫描获取三维数据；/n(b)根据所获取三维数据计算多个头影测量值；/n(c)处理所计算头影测量值并且生成指示沿着所述患者的牙弓的牙齿定位的指标；/n(d)对所生成指标进行分析以计算所述牙弓内的各个牙齿的期望移动向量；/n以及/n(e)显示、存储或传输所计算期望移动向量。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170825 US 62/550,0131.一种至少部分地由计算机执行的用于正畸治疗计划的方法，其包括：
(a)从患者的上颌面和牙科解剖结构的扫描获取三维数据；
(b)根据所获取三维数据计算多个头影测量值；
(c)处理所计算头影测量值并且生成指示沿着所述患者的牙弓的牙齿定位的指标；
(d)对所生成指标进行分析以计算所述牙弓内的各个牙齿的期望移动向量；
以及
(e)显示、存储或传输所计算期望移动向量。


2.如权利要求1所述的方法，其还包括：沿着正交切线和法线方向分解所计算期望移动向量并且显示指示所述分解的向量数据。


3.如权利要求1所述的方法，其中获取三维数据包括：从锥形束计算机断层摄影系统和/或口内光学扫描仪获取数据。


4.如权利要求1所述的方法，其还包括：根据所计算期望移动向量制造一个或多个正畸矫治器。


5.如权利要求4所述的方法，其中传输所计算期望移动向量包括：向自动化制造设备传输。


6.如权利要求4所述的方法，其中制造包括：接受与期望牙齿移动相关的操作者命令。


7.如权利要求1所述的方法，其中处理使用患者解剖结构和群体数据生成目标牙弓形态。


8.如权利要求1所述的方法，其中处理根据患者解剖结构和群体数据指定预定目标牙弓形态。


9.如权利要求1所述的方法，其中所述期望移动向量示出针对具有单个阶段的正畸治疗的牙齿惯性中心的重新定位。


10.如权利要求1所述的方法，其中所述期望移动向量示出针对具有多个阶段的正畸治疗的单个阶段的牙齿惯性中心的重新定位。


11.如权利要求1所述的方法，其中所计算移动向量作为坐标值的列表提供。


12.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈守朴，JM·英格尔斯，V·C·黄，J·福雷，J·特雷尔，
申请(专利权)人：陈守朴，JM·英格尔斯，V·C·黄，J·福雷，J·特雷尔，
类型：发明
国别省市：美国;US