图像引导系统的固定装置套件和确定配准坐标映射的方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及图像引导系统的固定装置套件和确定配准坐标映射的方法。所述图像引导系统用于确定人颌部和该颌部的体积图像之间的配准坐标映射。所述套件包括一个或多个带槽托盘和用于插入带槽托盘的可模制热塑性材料。所述可模制热塑性材料可硬化成印模部件，使得当与人颌部的至少一部分配合并保持在带槽托盘的槽内时，印模部件抵抗相对于人颌部的位移。所述系统中的至少一个带槽托盘包括相对于耦合表面区域具有固定空间关系的在体积CT图像中可检测的基准区域，并且至少一个带槽托盘是通过所述图像引导系统姿态可追踪的。所述配准坐标映射的方法是用于确定人颌部和该颌部的体积CT(计算机X射线断层扫描)图像之间的配准坐标映射的方法。标映射的方法。标映射的方法。

【技术实现步骤摘要】
图像引导系统的固定装置套件和确定配准坐标映射的方法
[0001]本申请要求2021年9月30日提交的美国临时专利申请号63/250,273的优先权，该申请的全部内容通过援引并入本文。


[0002]所描述的实施方式涉及医疗设备领域，特别是牙科导航系统领域。

技术介绍

[0003]在牙科器械引导系统中应用的基于基准的图像到颌部的配准方法通常需要将基准件保持到颌部的刚性部件的高度可重复、刚性耦合。由于倒凹以及牙齿之间的空间，将刚性材料模制到颌部存在刚性材料“锁定”在颌部的风险。使用弹性材料来防止锁定风险会导致部件相对于颌部发生不希望的移动，从而为可重复性带来风险。这些相互矛盾的要求可能使寻找用于配准的可重复的颌部耦合设计具有挑战性。

技术实现思路

[0004]本文描述的各种实施方式总体上涉及用于提供用于基于图像的引导系统中的至少一个固定装置的系统和方法，所述基于图像的引导系统用于确定将人颌部与其体积CT(计算机X射线体层成像)图像对准的配准坐标映射。一种示例性套件包括：
[0005]一个或多个由刚性材料制成的带槽托盘，所述刚性材料在经受约70℃(摄氏度)的温度时基本上不会变形，每个带槽托盘中槽的表面的一部分限定了耦合表面区域；
[0006]可模制热塑性材料，其用于插入带槽托盘中并且用于在所述带槽托盘内模制成模制形状，其中
[0007]所述可模制热塑性材料的所述模制形状与所述人颌部的至少一部分的表面几何形状和所述带槽托盘的所述耦合表面区域配合；
[0008]所述可模制热塑性材料可硬化成印模部件，使得当与所述人颌部的至少一部分配合并保持在所述带槽托盘的槽内时，所述印模部件抵抗相对于所述人颌部的位移；
[0009]所述带槽托盘可从所述印模部件移除；
[0010]所述一个或多个带槽托盘中的每个带槽托盘可单独重复地附接到所述印模部件；
[0011]当所述印模部件与所述人颌部的至少一部分配合时，当带槽托盘从所述印模移除时，所述印模部件可弯曲远离所述人颌部的所述至少一部分的表面几何形状，使得所述印模部件可从所述人颌部的所述部分移除，以及可重复附接到所述部分；
[0012]至少一个带槽托盘包括相对于所述耦合表面区域具有固定空间关系的在体积CT图像中可检测的基准区域；以及
[0013]至少一个带槽托盘是通过所述图像引导系姿态可追踪的。
[0014]在任何实施方式中，所述可模制热塑性材料可以提供为厚度小于4mm且重量小于10g的片材。
[0015]在任何实施方式中，所述可模制热塑性材料可以提供为厚度小于2mm且重量小于
4g的片材。
[0016]在任何实施方式中，当加热到50
‑
90℃范围内的温度时，所述片材可以变得可模制。
[0017]在任何实施方式中，所述片材可通过约200℃的空气温度的热空气加热约1分钟。
[0018]在任何实施方式中，所述套件可以进一步包括热空气加热器，用于将所述片材加热到50
‑
90℃范围内的温度。
[0019]在任何实施方式中，所述基准区域可以包括具有至少两种不同直径的多个圆柱形基准件。
[0020]在任何实施方式中，每个带槽托盘可以包括基部、舌壁和面壁，所述舌壁和面壁从所述基部延伸并且彼此间隔开以便适于接收至少一颗牙齿，并且其中，所述基准区域包括嵌入所述带槽托盘中的至少一个的基部中的多个圆柱形基准件。
[0021]在任何实施方式中，所述套件可以包括两个光学姿态可追踪带槽托盘，每个具有可追踪光学标记，其中，所述两个托盘中的每一个上的可追踪光学标记可以相对于所述耦合表面区域处于基本上不同的姿态。
[0022]在任何实施方式中，由每个带槽托盘共享的所述耦合表面区域可以被成形为限制用于从所述印模部件移除所述托盘的运动，使得当附接到所述印模部件时，所述带槽托盘在没有被人类操作者拉离所述印模部件时保持与所述印模部件的固定空间关系。
[0023]在任何实施方式中，姿态可追踪带槽托盘可以携带可追踪光学标记，并且所述套件可以进一步包括校准数据，所述校准数据用于限定当所述带槽托盘与所述印模部件处于固定空间关系时，所述可追踪光学标记的坐标系和所述印模部件的坐标系之间的映射。
[0024]在任何实施方式中，所述耦合表面区域可以被成形为防止所述印模部件以不同于单一唯一方向或位置的方向或位置完全插入带槽托盘中的槽中。
[0025]在任何实施方式中，所述套件可以包括两个带槽托盘，其中，所述两个托盘中的一个是姿态可追踪的，并且其中，所述姿态可追踪托盘中槽的一部分比另一个托盘中槽的相应部分窄，以便当耦合到由所述另一个托盘模制的印模部件时，为它提供更高的保持力。
[0026]一种用于确定人颌部和该颌部的体积CT(计算机X射线体层成像)图像之间的配准坐标映射的示例性方法包括：
[0027]提供一个或多个由刚性材料制成的带槽托盘，所述刚性材料在经受约70摄氏度的温度时基本上不会变形，每个带槽托盘中槽的表面的一部分限定了耦合表面区域；
[0028]提供可模制热塑性材料；
[0029]将所述可模制热塑性材料插入带槽托盘中，所述带槽托盘包括相对于所述耦合表面区域具有固定空间关系的基准区域，所述基准区域的边界在体积CT图像中是可检测的；
[0030]在所述带槽托盘中形成所述可模制热塑性材料的模制形状，以与所述人颌部的至少一部分的表面几何形状和所述带槽托盘的耦合表面区域配合；
[0031]使所述可模制热塑性材料的所述模制形状硬化成印模部件，使得i)当与所述人颌部的至少一部分配合并保持在带槽托盘的槽内时，所述印模部件抵抗相对于所述人颌部的位移,ii)所述带槽托盘可从所述印模部件移除，iii)所述一个或多个带槽托盘中的每个带槽托盘可单独重复地附接到所述印模部件，以及iv)所述印模部件可从所述人颌部的所述部分移除，并且可重复附接至所述人颌部的所述部分；
[0032]获得颌部的一部分以及通过所述印模部件与其耦合的所述带槽托盘的体积CT图像；
[0033]从所述印模部件移除所述带槽托盘；
[0034]将所述印模部件弯曲远离所述人颌部的所述至少一部分的表面几何形状以从所述人颌部移除所述印模部件；以及随后
[0035]将所述印模部件与所述人颌部的至少一部分的表面几何形状配合；然后
[0036]将通过所述图像引导系统姿态可追踪的可追踪带槽托盘耦合到所述印模部件；以及
[0037]基于所述姿态可追踪托盘的坐标系与所述图像中所述基准区域外观的坐标系之间的坐标映射，确定所述人颌部与其体积CT图像之间的配准坐标映射。
[0038]在任何实施方式中，所述方法可以进一步包括提供校准数据，所述校准数据限定所述可追踪带槽托盘的坐标系与所述基准区域的坐标系之间的映射，并且其中对所述人颌部与其体积CT图像之间的配准坐标映射的确定可以部分地基于所述校准数据。
[0039]在任何实施方式中，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于提供用于图像引导系统中的至少一个固定装置的套件，所述图像引导系统用于确定人颌部和所述颌部的体积图像之间的配准坐标映射，所述套件包括：一个或多个由刚性材料制成的带槽托盘，所述刚性材料在经受约70摄氏度的温度时基本上不会变形，每个带槽托盘中槽的表面的一部分限定了耦合表面区域；可模制热塑性材料，其用于插入带槽托盘中并且用于在所述带槽托盘内模制成模制形状，其中所述可模制热塑性材料的所述模制形状与所述人颌部的至少一部分的表面几何形状和所述带槽托盘的所述耦合表面区域配合；所述可模制热塑性材料可硬化成印模部件，使得当与所述人颌部的至少一部分配合并保持在所述带槽托盘的槽内时，所述印模部件抵抗相对于所述人颌部的位移；所述带槽托盘可从所述印模部件移除；所述一个或多个带槽托盘中的每个带槽托盘可单独重复地附接到所述印模部件；当所述印模部件与所述人颌部的至少一部分配合时，当带槽托盘从所述印模移除时，所述印模部件可弯曲远离所述人颌部的所述至少一部分的表面几何形状，使得所述印模部件可从所述人颌部的所述部分移除，以及可重复附接到所述部分；至少一个带槽托盘包括相对于所述耦合表面区域具有固定空间关系的在体积CT图像中可检测的基准区域；以及至少一个带槽托盘是通过所述图像引导系统姿态可追踪的。2.根据权利要求1所述的套件，其中，所述可模制热塑性材料提供为厚度小于4mm且重量小于10g的片材。3.根据权利要求1所述的套件，其中，所述可模制热塑性材料提供为厚度小于2mm且重量小于4g的片材。4.根据权利要求2或3所述的套件，其中，当加热到50
‑
90℃范围内的温度时，所述片材变得可模制。5.根据权利要求2或3所述的套件，其中，当通过约200℃的空气温度的热空气加热约1分钟时，所述片材变得可模制。6.根据权利要求4所述的套件，其中，所述套件还包括热空气加热器，用于将所述片材加热到50
‑
90℃范围内的温度。7.根据权利要求1所述的套件，其中，所述基准区域包括具有至少两种不同直径的多个圆柱形基准件。8.根据权利要求1所述的套件，其中，每个带槽托盘包括基部、舌壁和面壁，所述舌壁和面壁从所述基部延伸并且彼此间隔开以便适于接收至少一颗牙齿，并且其中，所述基准区域包括嵌入所述带槽托盘中的至少一个的基部中的多个圆柱形基准件。9.根据权利要求1所述的套件，包括两个光学姿态可追踪带槽托盘，每个具有可追踪光学标记，其中，所述两个托盘中的每一个上的可追踪光学标记相对于所述耦合表面区域处于基本上不同的姿态。10.根据权利要求1所述的套件，其中，由每个带槽托盘共享的所述耦合表面区域被成形为限制用于从所述印模部件移除所述托盘的运动，使得当附接到所述印模部件时，所述带槽托盘在没有被人类操作者拉离所述印模部件时保持与所述印模部件的固定空间关系。
11.根据权利要求1所述的套件，其中，姿态可追踪带槽托盘携带可追踪光学标记，并且所述套件还包括校准数据，所述校准数据用于限定当所述带槽托盘与所述印模部件处于固定空间关系时，所述可追踪光学标记的坐标系和所述印模部件的坐标系之间的映射。12.根据权利要求1所述的套件，其中，所述耦合表面区域被成形为防止所述印模部件以不同于单一唯一方向或位置的方向或位置完全插入带槽托盘中的槽中。13.根据权利要求1所述的套件，包括两个带槽托盘，其中，所述两个托盘中的一个是姿态可追踪的，并且其中，所述姿态可追踪托盘中槽的一部分比另一个托盘中槽的相应部分窄，以便当耦合到由所述另一个托盘模制的印模部件时，为它提供更高的保持力。14.一种用于确定人颌部和该颌部的体积CT(计算机X射线体层成像)图像之间的配准坐标映射的方法，所述方法包括：提供一个或多个由刚性材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：多伦，
申请(专利权)人：克拉洛纳夫公司，
类型：发明
国别省市：