采用CT數(shù)據(jù)的基于數(shù)字模型的方式，與CT數(shù)據(jù)結(jié)合的基于數(shù)字模型的方式或正是與表面檢測(cè)算法結(jié)合的CT/MRI圖像。
[0067]患者口腔位置的3D表面數(shù)據(jù)110優(yōu)選地作為描述圖1a和Ib中顯示的呈三角形的表面的體素和三角形儲(chǔ)存。
[0068]生成支撐結(jié)構(gòu)模型
[0069]可以使用許多技術(shù)來(lái)由患者口腔位置的3D表面數(shù)據(jù)生成虛擬外科模板模型?？梢允褂锰摂M支撐結(jié)構(gòu)模型作為此方法中的中間步驟。
[0070]優(yōu)選地，使用距離圖成像方法來(lái)處理3D表面數(shù)據(jù)以形成虛擬外科模板模型。
[0071 ] 處理患者口腔位置的3D表面數(shù)據(jù)以形成3D距離圖圖像200。這通過(guò)從與由3D表面數(shù)據(jù)描述的3D表面具有相同的參照系的空體素圖像開(kāi)始來(lái)完成。將距離圖圖像的每個(gè)體素賦予與所述體素至由3D表面數(shù)據(jù)描述的3D表面的最小距離對(duì)應(yīng)的值。圖2a示出患者口腔位置的距離圖的水平切片和3D表面210的輪廓。圖2b示出患者口腔位置的距離圖的冠狀切片和3D表面210的輪廓。
[0072]在一個(gè)實(shí)施方案中，對(duì)于下頜骨，處于3D表面或下方(S卩，在代表患者的組織的3D表面數(shù)據(jù)的體積內(nèi))的體素被賦予正值。在3D表面上方的體素被賦予負(fù)值。體素距3D表面越遠(yuǎn)，賦予體素的值(負(fù)值或正值)越大。其他實(shí)施方案可以包括可選的體素值配置。
[0073]一旦生成距離圖圖像，生成包括具有特定范圍的距離圖圖像內(nèi)的值的所有體素的支撐結(jié)構(gòu)模型。在一個(gè)實(shí)施方案中，選擇具有第一值和第二值之間的值(并且因此具有距3D表面的特定距離)的所有體素以形成支撐結(jié)構(gòu)，所述第一值表示靠近3D表面的位置，而所述第二值的大小大于所述第一值，表示遠(yuǎn)離3D表面的位置。選擇第一值從而選擇距支撐結(jié)構(gòu)模型的表面開(kāi)始處的3D表面的距離。選擇第二值從而限定支撐結(jié)構(gòu)的厚度，其中所述厚度取決于第一值和第二值之間的差值。得到的支撐結(jié)構(gòu)模型匹配3D表面并且將與患者口腔位置相配合。較大的第一值提供3D表面和支撐結(jié)構(gòu)之間的較大的容限。由所述容限提供小量的游隙。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，容限為0.lmm-0.5mm。圖2a和2b顯示第一值220和第二值230的輪廓。
[0074]在一個(gè)實(shí)施方案中，選擇第一值和第二值以生成含有具有在3D表面上方0.lmm-2.1mm的距離的所有體素的支撐結(jié)構(gòu)模型。得到的支撐結(jié)構(gòu)模型將具有2.0mm的一致厚度。圖3a和3b示出覆蓋患者口腔位置的3D表面320的支撐結(jié)構(gòu)模型310的實(shí)施方案。支撐結(jié)構(gòu)模型310具有頂側(cè)邊緣330。在圖3a中，部分透明地示出支撐結(jié)構(gòu)模型以便看到下面的3D表面。
[0075]以此方式自動(dòng)地生成支撐結(jié)構(gòu)模型的優(yōu)點(diǎn)在于其是精確的并且在計(jì)算上穩(wěn)定地進(jìn)行制備。假定正是患者口腔位置的3D表面數(shù)據(jù)，可以使用這種技術(shù)快速地和精確地制備匹配的支撐結(jié)構(gòu)模型。
[0076]支撐結(jié)構(gòu)模型還應(yīng)當(dāng)被限于沿著齒弓使得其不會(huì)一直拉伸至在患者口腔的后部處的臼齒。相反，限定后部的界限。在圖4中，界限線(xiàn)420示出沿齒弓的支撐結(jié)構(gòu)模型的后部或前部界限。
[0077]在備選的實(shí)施方案中，使用消減技術(shù)來(lái)由患者口腔位置的3D表面數(shù)據(jù)生成虛擬外科模板模型。在此技術(shù)中，提供了具有近似于牙科夾板的形狀的預(yù)定義形狀。比患者的口腔位置更大并且足夠小從而能用作支撐結(jié)構(gòu)模型的任何形狀將是合適的。預(yù)定義的形狀覆蓋在3D表面上使得它們重疊。然后進(jìn)行布爾運(yùn)算以從預(yù)定義形狀中減去3D表面數(shù)據(jù)的3D表面。得到的形狀與預(yù)定義的形狀具有相同的大體形狀但具有與3D表面匹配的表面。這種得到的形狀將是支撐結(jié)構(gòu)的合適基礎(chǔ)。
[0078]在另一個(gè)備選的實(shí)施方案中，使用膨脹技術(shù)來(lái)由患者口腔位置的3D表面數(shù)據(jù)生成虛擬外科模板模型。這包括形成3D表面的二元圖像的步驟，其中3D表面內(nèi)部的體素的值為1，3D表面外部的體素的值為O。然后將得到的圖像膨脹以產(chǎn)生3D表面的擴(kuò)大的二元圖像。然后從擴(kuò)大的圖像中減去原始的二元3D表面以形成所得的支撐結(jié)構(gòu)，其厚度取決于膨脹的圖像在3D表面上擴(kuò)大的程度。
[0079]在另一個(gè)備選的實(shí)施方案中，使用Z-傳遞技術(shù)來(lái)由患者口腔位置的3D表面數(shù)據(jù)生成虛擬外科模板模型。這包括使用利用在Z-軸上移位的3D表面數(shù)據(jù)的第二模型覆蓋的3D表面的模型。然后可以使用兩個(gè)3D表面之間的幾何空間來(lái)形成支撐結(jié)構(gòu)。這提供了具有與患者口腔位置匹配并且具有一致厚度的表面的支撐結(jié)構(gòu)模型。
[0080]定制支撐結(jié)構(gòu)模型
[0081]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，一旦生成了支撐結(jié)構(gòu)模型，其可以進(jìn)一步被精修以包括特定的特性或特征。
[0082]當(dāng)將由支撐結(jié)構(gòu)模型制備完成的外科模板時(shí)，對(duì)支撐結(jié)構(gòu)模型的特性的任何改變也將導(dǎo)致最終外科模板的特性發(fā)生變化。
[0083]支撐結(jié)構(gòu)模型截止線(xiàn)
[0084]在優(yōu)選的實(shí)施方案中，支撐結(jié)構(gòu)模型被配置成剛好遮蓋患者的現(xiàn)有牙齒的冠側(cè)部分或齒齦表面。使用在頂側(cè)方向上限制支撐結(jié)構(gòu)模型的截止線(xiàn)。這以下面的方式實(shí)現(xiàn):
[0085]1.首先，如圖4中所示，相對(duì)于距離圖圖像400確定齒弓410。在備選的實(shí)施方案中，根據(jù)患者口腔位置的3D表面數(shù)據(jù)確定所述齒弓。在另一個(gè)實(shí)施方案中，齒弓由使用者指示。
[0086]2.然后，沿齒弓410生成距離圖圖像400的最大強(qiáng)度投影，形成在圖5a中所示的下頜的全景圖像，類(lèi)似于由牙科醫(yī)生典型使用的正位全景體層攝影照片。嵴500清晰可見(jiàn)。
[0087]3.如圖5b中所示，記錄了沿嵴500的頂部的最高點(diǎn)(或冠側(cè)邊緣)，形成限定3D表面數(shù)據(jù)的上邊界的線(xiàn)510。將最高點(diǎn)確定為在全景圖像的每個(gè)垂直線(xiàn)處從指示牙齒材料的像素至指示空白區(qū)的像素的過(guò)渡點(diǎn)(例如負(fù)值和正值之間的過(guò)渡區(qū))。
[0088]4.然后在圖5c中將線(xiàn)510降低(遠(yuǎn)離咬合平面)。這根新的線(xiàn)限定沿齒弓410的支撐結(jié)構(gòu)模型的頰側(cè)截止線(xiàn)520。對(duì)于相當(dāng)?shù)纳项M，提高線(xiàn)510(也遠(yuǎn)離咬合平面)而不是降低，以形成截止線(xiàn)520。
[0089]5.如圖5d中所示，將截止線(xiàn)平滑化。在一個(gè)實(shí)施方案中，使用移動(dòng)平均算法來(lái)平滑化截止線(xiàn)。
[0090]6.然后將圖3a和3b的支撐結(jié)構(gòu)模型修改為具有對(duì)應(yīng)于頰側(cè)截止線(xiàn)的頰側(cè)邊緣。
[0091]在優(yōu)選的實(shí)施方案中，將頰側(cè)截止線(xiàn)降低lmm-4mm。要理解對(duì)于相當(dāng)?shù)纳项M，提升頰側(cè)截止線(xiàn)而不是降低。
[0092]在優(yōu)選的實(shí)施方案中，使用兩條截止線(xiàn)。在頰側(cè)上，使用如上所述的截止線(xiàn)。在舌側(cè)上，如圖5e中所示，截止線(xiàn)530是處于固定高度的直線(xiàn)。此直線(xiàn)將在舌側(cè)處產(chǎn)生較大的支撐結(jié)構(gòu)模型，提供額外的強(qiáng)度。如圖5f中所示，為了自動(dòng)地確定支撐結(jié)構(gòu)模型的哪一側(cè)是頰側(cè)580，哪一側(cè)是舌側(cè)590，由3D表面生成圖像，其中將每個(gè)體素位置確定為在舌側(cè)上或在頰側(cè)上。在一個(gè)實(shí)施方案中，確定體素的舌側(cè)或頰側(cè)方位的步驟通過(guò)確定體素存在于齒弓的哪一側(cè)來(lái)執(zhí)行。
[0093]得到的支撐結(jié)構(gòu)模型的實(shí)例顯示在圖6a和6b中。
[0094]在圖7a中所示的一個(gè)實(shí)施方案(其中最終的外科模板將由插入至患者的頜骨中的定位釘來(lái)支撐)中，修改頰側(cè)上的截止線(xiàn)以在定位釘部位周?chē)峁╊~外的材料。在如圖7b中所示的一個(gè)實(shí)施方案中，這通過(guò)降低截止線(xiàn)以使其包括由距離圖圖像的全景最大強(qiáng)度投影上的定位釘定位部位750周?chē)膱A圈740限定的區(qū)域來(lái)完成。這個(gè)步驟僅在定位定位釘?shù)哪莻?cè)(例如，在頰側(cè)或舌側(cè))進(jìn)行。
[0095]在圖7c中所示的一個(gè)實(shí)施方案中，根據(jù)圖8中所示的下列過(guò)程將圖7b的截止線(xiàn)平滑化:
[0096]-在步驟810中顯示，沿截止線(xiàn)計(jì)算移動(dòng)平均數(shù)。
[0097]-在步驟820中，在每個(gè)記錄的點(diǎn)確定截止線(xiàn)的曲率，限定凹入和凸出部分。
[0098]-在步驟830中，對(duì)下頜僅保留線(xiàn)的凸出部分，或?qū)ι项M僅保留凹入部分。
[0099]具有基于未平滑化的截止線(xiàn)的頰側(cè)邊緣的支撐結(jié)構(gòu)模型顯示在圖9a中，而具有基于平滑化的截止線(xiàn)的頰側(cè)邊緣的支撐結(jié)構(gòu)模型顯示在圖％中。出于美學(xué)和強(qiáng)度的原因第二個(gè)顯然是優(yōu)選的，且其降低了損傷患者的危險(xiǎn)。
[0100]支撐結(jié)構(gòu)模型導(dǎo)引孔
[0101]在優(yōu)選的實(shí)施方案中，使用支撐結(jié)構(gòu)模型來(lái)形成用于引導(dǎo)鉆孔的外科模板以允許將口腔植入物插入至患者的頜骨。因此，支撐結(jié)構(gòu)模型設(shè)置有引導(dǎo)孔。引導(dǎo)孔可以配有匹配導(dǎo)引套管，其典型地包括較硬的材料并且具有導(dǎo)引金屬鉆孔導(dǎo)板的功能。由于導(dǎo)引孔周?chē)闹谓Y(jié)構(gòu)模型材料需要承受一定程度的來(lái)自與外科醫(yī)生的工具的相關(guān)作用產(chǎn)生的力，要求加強(qiáng)支撐結(jié)構(gòu)模型以支撐導(dǎo)引套管。通過(guò)向支撐結(jié)構(gòu)添加虛擬材料來(lái)完成所述加強(qiáng)。此外，支撐結(jié)構(gòu)模型與患者的齒列的緊密配合意味著支撐結(jié)構(gòu)模型的頂面是高度可變的。
[0102]對(duì)于每個(gè)導(dǎo)引孔，通過(guò)下述步驟將導(dǎo)弓I套管支撐材料添加至支撐結(jié)構(gòu)模型:
[0103]1.依照患者頜骨中預(yù)期鉆孔的期望位置和相應(yīng)的安裝的植入物或定位釘位置確定支撐結(jié)構(gòu)模型中導(dǎo)引孔的位置。
[0104]2.提供支撐結(jié)構(gòu)模型310 (其實(shí)施方案顯示在圖1Ob中)的距離圖圖像1010(顯示在圖1Oa中)。
[0105]3.提供套管支撐形狀1030(其實(shí)施方案顯示在圖1Od中)的距離圖圖像1020(顯示在圖1Oc中)。
[0106]4.提供打孔器形狀1040(其實(shí)施方案顯示在圖1Oe中)的圖像。
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