基于数字扫描数据对齐的牙种植体改进制造制造技术

本发明专利技术涉及一种用于对齐至少两种不同的数字扫描数据的方法，每种数字扫描数据代表同一患者的牙列的至少一部分，其中不同的数字扫描数据通过至少两种不同的图像记录方法获得。该方法包括以下步骤：a)记录三维体数字扫描数据；b)记录三维形数字扫描数据；c)从数字扫描数据对患者牙列的牙齿和/或颌骨分割和逼近；d)对每颗牙齿进行关键点确定；e)对步骤d)中获得的关键点进行对齐，以获得对齐的数字扫描数据，其中体坐标系的数据与形坐标系的数据之间的对齐是通过一个坐标系的坐标变换来执行的并且坐标变换至少基于体坐标系和形坐标系中关键点的三维坐标。关键点的三维坐标。关键点的三维坐标。

【技术实现步骤摘要】
基于数字扫描数据对齐的牙种植体改进制造


[0001]本专利技术涉及一种用于对齐至少两种不同的数字扫描数据的方法，每种数字扫描数据代表同一患者的牙列的至少一部分，其中不同的数字扫描数据通过至少两种不同的图像记录方法获得。该方法包括以下步骤：
[0002]a)记录三维体数字扫描数据；
[0003]b)记录三维形数字扫描数据；
[0004]c)从数字扫描数据对患者牙列的牙齿和/或颌骨分割和逼近；
[0005]d)对每颗牙齿进行关键点确定；
[0006]e)对步骤d)中获得的关键点进行对齐，以获得对齐的数字扫描数据，其中体坐标系的数据与形坐标系的数据之间的对齐是通过一个坐标系的坐标变换来执行的。坐标变换至少基于体坐标系和形坐标系中关键点的三维坐标。本专利技术还涉及该方法在制造牙科重建体中的用途以及包括用于执行该方法的计算机可读程序代码的计算机程序产品。

技术介绍

[0007]牙科修复体的规划和牙种植体的患者特定生产是一项艰巨的任务。一方面，这一发现是基于这样的事实，尤其是在牙科领域，每位患者都具有非常特定的牙齿配置。另一方面，在极少数情况下，颌骨和单颗牙齿可以单独考虑，只是因为在颌骨中以及在颌骨之间的不同牙齿位置之间始终存在相互关系。因此，存在复杂的治疗情况并且必须加以考虑。为了降低牙科专业人员的复杂性，牙科规划软件用于协助规划患者牙列的牙科重建体和制定患者特定的解决方案。该软件可能包括牙种植体的放置和选择的规划、正畸治疗方案的规划、修复体(例如牙冠、牙桥、假牙、正畸矫正器)的设计，以及在种植体安装和其他牙科手术过程中使用的手术导板的规划和设计。为正确规划和设计，牙科专业人员必须能够理解和处理患者牙列、颌骨和其他支撑结构的准确表示。成像设备，如计算机断层扫描(CT)或锥形束计算机断层扫描(CBCT)X光机等捕捉颌骨、牙齿的3D图像，并提供详细信息(包括颌骨的尺寸和密度、牙根位置以及神经通路)。作为替代或补充，口腔内扫描仪使用光学技术来捕获患者口腔内部的详细彩色表面信息。
[0008]这种光学扫描仪可以捕获牙列视觉形的高分辨率细节，这些细节与CT数据一起可以构成规划和制造方法的基础。牙科规划和制造中遇到的问题是在共同的组合模型中从两种类型的扫描中获得最佳组合信息的能力。两种传感器数据类型(CBCT x光机与口腔内光学扫描仪)都在传感器特定的三维坐标系中捕获。要将它们合并在一起，两个扫描必须相互对齐。这个过程通常被称为扫描匹配或配准，并且直到现在都非常费力并且容易出错，因为匹配操作要么是手动执行的，要么是在自动化过程中只能获得次优结果。
[0009]牙科装置的牙科规划和制造的优化也在专利文献中还公开。
[0010]例如CN 112 200 843A公开了一种基于超体素的CBCT与激光扫描点云数据之间的牙齿配准方法。该方法包括以下步骤；首先，根据面积增长法从口腔CBCT扫描数据中提取牙齿模型；其次，使用激光扫描仪对牙齿模型进行处理，并且根据牙齿的特点，将牙齿模型中
的牙冠与基牙分开。然后将不同来源的牙齿模型转换为牙齿点云数据，并在牙齿点云数据中加入颜色信息，以辅助牙齿点云的初始几何对齐。同时，基于超体素方法对点云进行下采样。最后，结合牙齿点云数据的混合特征并相应地定义相似性度量，动态调整牙齿点云数据的颜色和空间信息之间的权重，并且最终测量牙齿点云数据的混合特征以，构建对齐度量；基于混合特征的相互对应匹配条件。该配准方法是在改进模型的ICP框架下改进的ICP配准算法。改进模型的组成部分包括点云嵌入网络、基于注意力的近似组合匹配模块以及指针生成层。用于提取最终刚性变换的可微分奇异值分解层；它可以从不同角度配准两个具有颜色信息的牙齿点云数据。
[0011]此外，CN108 765 474A描述了一种方法，包括步骤(1)数据准备，其中对口腔CT数据进行3D可视化以获得CT重建牙齿图像，对牙冠和牙龈部分的光学扫描数据进行可视化，以获得光学扫描牙冠图像，并且将CT重建牙齿图像和光学扫描牙冠图像置于统一的世界坐标系中；(2)初始配准，其中手动选择特征点对CT重建牙齿图像和光扫描牙冠图像进行处理，并且进一步获得初始配准模型；以及(3)精确配准，其中自动选取特征点对初始配准模型进行处理，并且进一步获得精确配准模型。解决了数据尺度变换和不同分辨率的配准的问题，并且配准结果收敛速度快且配准误差小。
[0012]此外，US102 584 39B1公开了一种为患者制造正畸矫正器或正畸牙套的方法，该方法包括：通过计算设备确定包括患者牙齿的图像中的一个或多个解剖特征的表示；在三维空间中重迭图像和患者牙齿的三维模型；至少部分地基于一个或多个解剖学特征的确定表示，以解剖学上准确的方式校正在三维空间中观察三维模型的取向；在校正取向之后，测量患者牙齿的咬合平面相对于三维空间中确定的表示的取向；使用所测量的取向为正畸矫正器或正畸牙套创建数字设计；基于数字化设计制造正畸矫治器或正畸牙套。
[0013]从现有技术中已知的此类解决方案仍然可以提供进一步改进的潜力，特别是关于不同扫描源的数据对齐的再现性和质量，以及因此从数据生成的所得正畸装置的质量。

技术实现思路

[0014]因此，本专利技术的目的是至少部分地克服现有技术已知的缺点。特别地，本专利技术的任务是提供一种改进的方法，该方法能够可靠、更快且不易出错地配准不同的扫描数据，并因此能够生产改进的牙科装置(例如以手术导板的形式)。
[0015]该问题通过本专利技术的方法和用途来解决。本专利技术的优选实施例在说明书或附图中指示，由此在说明书或附图中描述或示出的另外特征可以单独地或以任何组合构成本专利技术的目的，除非从上下文中清楚地得出相反的结论。
[0016]根据本专利技术，该问题通过用于对齐至少两种不同的数字扫描数据的方法来解决，其中每种数字扫描数据代表同一患者的牙列的至少一部分，其中不同的数字扫描数据通过至少两种不同的图像记录方法获得。该方法至少包括以下方法步骤：
[0017]a)通过体图像记录方法扫描患者的牙列，在体坐标系中记录三维体数字扫描数据；
[0018]b)通过形图像记录方法扫描患者的牙列，在形坐标系中记录三维形数字扫描数据；
[0019]c)从数字扫描数据对患者牙列的牙齿和/或颌骨分割和逼近，其中在体坐标系和
形坐标系中对牙齿执行分割并且包括以下步骤：
[0020]c1)分割数字扫描数据，其中在分割中数字扫描数据相对于单个牙齿和/或颌骨结构进行分组；
[0021]c2)通过三角形网格对分割的牙齿和/或颌骨的表面进行近似，其中以连接的三角形网格的形式获得牙齿和/或颌骨表面的个体表示；
[0022]d)对每颗牙齿进行关键点确定，其中关键点确定是基于每颗牙齿的三角形网格表示并分别在体坐标系或形坐标系中定义牙齿表面特征的三维坐标；
[0023]e)对步骤d)中获得的关键点进行对齐，以获得对齐的数字扫描数据，其中体坐标系的数据与形坐标系的数据之间的对齐是通过一个坐标系的坐标变换来执行的并且坐标变本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于对齐至少两种不同的数字扫描数据的方法，每种数字扫描数据代表同一患者的牙列的至少一部分，其中所述不同的数字扫描数据通过至少两种不同的图像记录方法获得，所述方法至少包括以下方法步骤：a)通过体图像记录方法扫描所述患者的牙列，在体坐标系中记录三维体数字扫描数据；b)通过形图像记录方法扫描所述患者的牙列，在形坐标系中记录三维形数字扫描数据；c)从所述数字扫描数据对所述患者牙列的牙齿和/或颌骨分割和逼近，其中在所述体坐标系和所述形坐标系中对牙齿执行分割并且包括以下步骤：c1)分割所述数字扫描数据，其中在所述分割中所述数字扫描数据相对于单个牙齿和/或颌骨结构进行分组；c2)通过三角形网格对所述分割的牙齿和/或颌骨的表面进行近似，其中以连接的三角形网格的形式获得所述牙齿和/或颌骨表面的个体表示；d)对每颗牙齿进行关键点确定，其中所述关键点确定是基于每颗牙齿的三角形网格表示并分别在所述体坐标系或所述形坐标系中定义牙齿表面特征的三维坐标；e)对步骤d)中获得的所述关键点进行对齐，以获得对齐的数字扫描数据，其中所述体坐标系的数据与所述形坐标系的数据之间的对齐是通过一个坐标系的坐标变换来执行的并且所述坐标变换至少基于所述体坐标系和形坐标系中所述关键点的三维坐标。2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤c)之内或之后并且在步骤e)之前，对所述体扫描和所述形扫描中的每颗牙齿指定牙符号坐标系的颌骨位置敏感标记，并且步骤e)中的对齐还包括比较在所述体坐标系和所述形坐标系中所述牙齿的颌骨位置敏感标记的匹配。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述指定的位置敏感标记的比较包括在步骤e)中在所述在体坐标系和形坐标系中对齐所述关键点之前。4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，为所述体坐标系和所述形坐标系中的每颗牙齿指定根据ISO 3950“牙位和口腔区域的标示法”的世界牙科联合会表示法标记。5.根据权利要求4所述的方法，其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：本杰明，
申请(专利权)人：士卓曼研究院股份公司，
类型：发明
国别省市：