本發(fā)明的實施例涉及制造牙齒假體。更明確地說，本發(fā)明的實施例涉及齒系圖像的采集和存儲，其中齒系圖像用于使用三維(3D)打印和其它制造技術(shù)來設計和制造修復物(如牙齒假體)。

背景技術(shù)：

某些口腔內(nèi)成像系統(tǒng)允許牙科醫(yī)生生成患者的口腔3D圖像，且在計算機顯示監(jiān)視器上顯示牙齒的表面形貌特性。3D圖像可采用固定在3D空間中的坐標系統(tǒng)中的點云的形式。表面可與此點云擬合以生成患者的口腔內(nèi)的軟組織和硬組織的表面形貌圖。口腔內(nèi)成像裝置可使用各種非電離輻射(例如，普通光和激光輻射)以創(chuàng)建患者的齒系的點云或表面數(shù)據(jù)。

錐束計算機斷層掃描(CBCT)涉及使用旋轉(zhuǎn)CBCT掃描器機架結(jié)合圖像處理系統(tǒng)上的算法或軟件而生成牙齒以及周圍骨結(jié)構(gòu)和軟組織的圖像。CBCT掃描器使用高能輻射(如x射線輻射)以生成患者的3D圖像。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在一個實施例中，本發(fā)明提供一種用于根據(jù)患者的一幅或更多幅牙齒圖像生成牙齒修復品的設計的方法。該方法包括獲得患者的齒系改變之前的該患者的齒系3D圖像的步驟。接著是確定患者的齒系改變的步驟。該方法的下一步驟是至少基于齒系改變之前的齒系3D圖像自動地生成患者的至少一顆牙齒的牙齒修復品的設計。牙齒修復品設計的自動生成使用處理器。該方法可作為指令在機器上執(zhí)行，其中指令包含在至少一個計算機可讀介質(zhì)或一個非暫時性機器可讀存儲介質(zhì)上。

在一個實例中，確定患者的齒系改變的步驟包含獲得患者的齒系改變之后的該患者的改變后3D圖像，且生成步驟還包含基于齒系改變之前的齒系3D圖像與改變后3D圖像之間的至少一個差異而生成設計。該方法可還包含基于設計而制造牙齒修復品的步驟。獲得患者的齒系3D圖像的步驟是在牙科診室中執(zhí)行。制造牙齒修復品的步驟可還包含將設計發(fā)送到制造裝置，且基于設計使用制造裝置制造牙齒修復品。制造裝置可包含位于牙科診室中的研磨機械或疊加制造裝置。疊加制造裝置可使用立體光刻3D打印或基于數(shù)字光處理的3D打印。

在另一實例中，獲得患者的齒系3D圖像的步驟包含從成像裝置獲取齒系的圖像，其中成像裝置包含口腔內(nèi)成像裝置。獲得齒系3D圖像可包含使用非電離掃描器。非電離掃描器可包含光學掃描器或激光掃描器?？谇粌?nèi)圖像可包含立體光刻文件或其它類型的表面幾何形狀文件?；蛘撸@得患者的3D圖像可包含使用x射線成像而獲得患者的體積牙齒圖像，其中x射線成像包含但不限于CBCT、其它類型的計算機斷層掃描(CT)、體積斷層掃描(VT)或本領域中已知的任何其它適當體積成像方法?？墒褂冒绱殴舱癯上?MRI)或超聲成像的其它技術(shù)或方式來獲得圖像。

在又一實例中，獲得患者的齒系3D圖像的步驟還包含：(1)使用非電離掃描器而獲取患者的口腔內(nèi)圖像；(2)基于口腔內(nèi)圖像而獲得牙周組織上方的牙齒的牙冠表面；(3)使用基于x射線的技術(shù)而獲取患者的體積牙齒圖像；(4)基于體積牙齒圖像而確定包含牙周組織所圍繞的牙根組織的至少一部分的牙齒的牙齒組織的幾何形狀；以及(5)使用迭代最近點(ICP)過程或4點疊合集(4PCS)過程基于口腔內(nèi)圖像和體積牙齒圖像的組合而生成包含牙冠表面和牙根組織的至少一部分的齒系的3D圖像。

該設計可包含計算機輔助設計格式(CAD格式)文件或圖像文件。牙齒修復品可包含牙齒假體、義齒、植入體、內(nèi)嵌體、充填體、堵塞體(plug)、牙冠、高嵌體或牙飾。在另一實例中，該方法可還包含在數(shù)據(jù)存儲裝置中將齒系改變之前的患者的齒系3D圖像存儲在與患者相關聯(lián)的個性化庫中的步驟。

在另一實例中，該方法包含：將患者的齒系3D圖像分段以生成牙齒的牙冠數(shù)據(jù)；處理牙冠數(shù)據(jù)以生成牙冠設計文件；以及將牙冠設計文件存儲在與患者相關聯(lián)的個性化庫中。在一個配置中，生成患者的至少一顆牙齒的牙齒修復品的設計的步驟包含：從個性化庫獲得牙冠設計文件；以及基于牙冠設計文件而生成牙齒修復品的設計。在另一配置中，獲得患者的齒系3D圖像的步驟還包含：獲得在牙齒發(fā)生損壞之前預先保存在數(shù)據(jù)存儲裝置的個性化庫中的損傷前設計文件。確定患者的齒系改變的步驟還包含：獲得在牙齒已發(fā)生損壞之后保存在個性化庫中的損傷后設計文件。

生成患者的牙齒的牙齒修復品的設計的步驟還包含：比較牙齒的損傷前設計文件與損傷后設計文件?；趽p傷前設計文件與損傷后設計文件之間的比較而生成牙齒修復品文件。牙齒修復品文件可包含存在于損傷前設計文件中但在損傷后設計文件中缺失的牙齒組織。在另一配置中，將患者的齒系3D圖像分段的步驟還包含：在齒系的3D圖像中在牙齒組織與非牙齒組織之間進行區(qū)分；以及基于齒系的3D圖像中的牙齒組織而生成牙齒的牙冠數(shù)據(jù)。

在另一實例中，該方法可還包含獲得齒系改變之前的該患者的齒系三維圖像的步驟之后且在確定齒系改變之前制備用于修復的牙齒的步驟。制備用于修復的牙齒的步驟導致齒系改變。確定齒系改變的步驟還包含獲得患者的改變后3D圖像。

在另一實施例中，本發(fā)明提供一種牙科計算機輔助設計(CAD)系統(tǒng)，具有計算電路(例如，處理器或控制器)，被配置成根據(jù)患者的一幅或更多幅牙齒圖像生成牙齒修復品的設計。計算電路被配置成：獲得患者的齒系改變之前的該患者的齒系3D圖像；確定患者的齒系改變；且基于患者的齒系改變以及齒系改變之前的齒系3D圖像而自動地生成患者的至少一顆牙齒的牙齒修復品的設計。

在一個實例中，計算電路被配置成實施先前所述的方法。舉例來說，計算電路可被配置成獲得患者的齒系改變之后的該患者的改變后3D圖像，且基于齒系改變之前的齒系3D圖像與改變后3D圖像之間的至少一個差異而生成設計。計算電路可還被配置成基于設計而制造牙齒修復品。在另一實例中，計算電路還被配置成從包括口腔內(nèi)成像裝置或體積牙科成像裝置的成像裝置獲得齒系的3D圖像。

在另一實施例中，本發(fā)明提供一種可操作以根據(jù)患者的一幅或更多幅牙齒圖像生成牙齒修復品的設計的系統(tǒng)。系統(tǒng)可包含成像模塊和設計模塊。成像模塊可被配置成生成和/或獲得患者的齒系改變之前的該患者的齒系3D圖像。設計模塊可被配置成確定患者的齒系改變，且基于患者的齒系改變以及齒系改變之前的齒系3D圖像而自動地生成患者的至少一顆牙齒的牙齒修復品的設計。

在實例中，系統(tǒng)可被配置成實施前述的方法。舉例來說，成像模塊可還被配置成獲得患者的齒系改變之后的該患者的改變后3D圖像，且設計模塊可還被配置成基于齒系改變之前的齒系3D圖像與改變后3D圖像之間的至少一個差異生成設計。在另一實例中，系統(tǒng)包含基于設計制造牙齒修復品的制造裝置。制造裝置可包含研磨機械或疊加制造裝置。在另一實例中，系統(tǒng)包含獲取或生成齒系的3D圖像的圖像獲取裝置。成像裝置可包含口腔內(nèi)成像裝置或體積牙科成像裝置。在另一配置中，系統(tǒng)包含將齒系改變之前的患者的齒系3D圖像存儲在與患者相關聯(lián)的個性化庫中的存儲裝置(如易失性或非易失性存儲器)。

通過考慮具體實施方式和附圖，本發(fā)明的其它方面將變得明顯。

附圖說明

圖1說明使用分段模塊根據(jù)患者的一幅或更多幅牙齒圖像的個性化庫生成牙齒修復品的設計的系統(tǒng)。

圖2說明根據(jù)患者的一幅或更多幅牙齒圖像的個性化庫生成牙齒修復品的設計的系統(tǒng)。

圖3A說明包含表面數(shù)據(jù)和/或點云數(shù)據(jù)的口腔內(nèi)光學掃描圖像。

圖3B說明覆蓋在口腔內(nèi)光學掃描圖像上的分段牙冠數(shù)據(jù)。

圖4說明來自錐束計算機斷層掃描(CBCT)掃描的體積圖像。

圖5是說明用于創(chuàng)建患者的一幅或更多幅牙齒圖像的個性化庫的方法的流程圖的實例。

圖6是說明使用患者特定定制解剖結(jié)構(gòu)庫的內(nèi)嵌體的設計的實例的框圖。

圖7是說明用于根據(jù)患者的一幅或更多幅牙齒圖像生成牙齒修復品的設計的方法的實例的流程圖。

具體實施方式

在詳細解釋本發(fā)明的任何實施例之前，應理解，本發(fā)明的應用不限于以下描述中所闡述或附圖中所說明的組件的構(gòu)造和布置的細節(jié)。本發(fā)明能夠具有其它實施例，且以各種方式實踐或進行。不同附圖中的相同附圖標記表示相同元件。流程圖和過程中所提供的數(shù)字在說明步驟和操作時是為了清楚起見而提供，且未必指示特定次序或序列。

本發(fā)明的實施例尤其涉及用于采集和存儲患者齒系口腔內(nèi)圖像并將這些圖像用于3D計算機輔助設計和計算機輔助制造(CAD/CAM)系統(tǒng)以進行快速設計和使用3D打印或疊加制造來制造牙齒修復品(如牙齒假體)的方法和系統(tǒng)。本發(fā)明的實施例還涉及用于集成式植入計劃和修復物設計的融合式口腔內(nèi)掃描和CBCT圖像。齒系(dentition)與牙齒及其在口腔中的排列有關。

組合修復物設計系統(tǒng)(包含軟件)與口腔內(nèi)光學掃描器允許牙科醫(yī)生設計各種類型的修復物，包含但不限于牙齒假體、義齒、植入體、內(nèi)嵌體、充填體、堵塞體、高嵌體、牙冠和牙飾。牙齒假體用于恢復(如重構(gòu))口腔內(nèi)缺陷，包含但不限于缺失的牙齒、缺失的牙齒部分以及下顎和上顎的缺失的軟結(jié)構(gòu)或硬結(jié)構(gòu)。義齒(也稱為假牙)是被構(gòu)造為替換缺失的牙齒的假體裝置。牙齒由口腔的周圍軟組織和硬組織支撐。牙齒植入體是與下顎或頭骨介接以支撐牙齒假體(包含但不限于牙冠、牙橋、義齒、面部假體)或充當正畸錨固件的外科組件。內(nèi)嵌體是包含塑形為適配牙齒中的洞的固體物質(zhì)(例如，金屬、瓷料或固化復合樹脂)的間接修復物(例如，充填體)，且被黏固到適當位置中。牙齒充填體是用于恢復缺失的牙齒結(jié)構(gòu)的功能、完整性和形態(tài)的牙齒修復材料。堵塞體(例如，膠原堵塞體)是可用于充填下顎中的槽(例如，孔)的材料(例如，當牙齒被拔出時)。高嵌體類似于內(nèi)嵌體，不同之處在于高嵌體通過覆蓋缺失牙尖的區(qū)域而并有牙尖的替代體。牙冠(作為牙齒假體裝置)是完全覆蓋牙齒的表面的一種類型的高嵌體。牙飾是放置在牙齒上以提高牙齒的美感或保護牙齒的表面不受損壞的材料薄層。

作為修復物設計過程中的第一步驟，牙科醫(yī)生使用口腔內(nèi)成像裝置(圖1的112；例如，光學掃描器)以獲取患者的齒系的圖像，根據(jù)該圖像可制作患者的齒系的數(shù)字印記或數(shù)字模型。數(shù)字口腔內(nèi)成像裝置允許掃描數(shù)據(jù)以數(shù)字格式(例如，開放STL格式或?qū)Ｓ懈袷?儲存。立體光刻(STL)是3D Systems所創(chuàng)建的立體光刻CAD軟件原生的文件格式。然而，可使用其它種類的表面幾何形狀文件格式。數(shù)字數(shù)據(jù)接著被導入到3D CAD軟件中。數(shù)字數(shù)據(jù)提供基本結(jié)構(gòu)，其中牙科醫(yī)生可根據(jù)該基本結(jié)構(gòu)來設計病例特定修復假體。3D CAD軟件系統(tǒng)可包含基于位置、年齡或性別而分類的牙冠或牙齒設計的各種庫。CEREC(美感陶瓷的椅旁實惠修復或陶瓷重構(gòu))和Compass是利用牙冠和牙齒設計圖像庫的商用3D CAD軟件的一些實例。牙冠可表示牙周組織上方的牙齒的解剖區(qū)域。牙冠通常被牙釉質(zhì)覆蓋。牙周組織表示圍繞且支撐牙齒的專門的組織，這些組織將牙齒維持在上頜骨和下頜(下顎)骨之間。

基于患者的齒系的分析，根據(jù)庫的庫存設計(stock design)可由軟件系統(tǒng)推薦且選擇而作為起始點，或庫存設計可由牙科醫(yī)生基于其經(jīng)驗而手動地選擇。從庫中選擇的庫存設計可接著經(jīng)由3D CAD軟件中所執(zhí)行的縮放、拉伸或類似操作而修改，以修改庫存庫模型以適配患者解剖結(jié)構(gòu)。咬合面可由牙科醫(yī)生手動地設計(使用3D CAD軟件中所提供的工具)或由軟件基于計算機算法來自動地設計。計算機生成面可能并不是最佳的，且可需要由牙科醫(yī)生修改以確保特定患者的形式和功能。咬合面是牙齒可與其它牙齒接觸的表面，包含但不限于上(即上頜)齒與下(即下頜)齒之間的接觸的表面。

修復專業(yè)人員(如牙科醫(yī)生，即牙醫(yī))進行的選擇庫存設計、針對修復假體來修改此設計、設置修復假體的設置以進行制造的過程可花費12到15分鐘來完成。在此設計修復假體期間，患者可能要等待(在牙科診療椅中)。將修復假體的設計時間減到最少可改進牙科診室的工作流程且提高患者對牙科過程的滿意度。此外，基于庫存設計的計算機生成的咬合面可能不緊密匹配患者的自然牙齒解剖結(jié)構(gòu)，從而導致可需要由牙科醫(yī)生校正的一些質(zhì)量上的“咬合感”問題。

CAD/CAM系統(tǒng)還可使用制造裝置，其中該制造裝置使用研磨過程或疊加制造過程以制造修復假體。這些計算機控制研磨機械和疊加制造裝置可能是昂貴的且需要仔細維護(例如，具有大量維護成本)。此外，用于假體的制造的材料坯料(例如，金、銀、瓷料或樹脂)可以是相對昂貴的，從而使得對于牙科醫(yī)生來說，每顆牙齒假體的成本較高，而該成本通常轉(zhuǎn)嫁到患者上。

疊加制造(additive manufacturing)技術(shù)(如3D打印)和生物兼容樹脂材料的進步允許制造復雜形狀(如牙齒假體)。這些制造過程(如使用相對低成本、小尺寸、臺式3D打印機)和材料(如較高密度的樹脂)可用于使用疊加制造技術(shù)(如3D打印)而在椅旁制造修復假體，所述修復假體具有足夠高的強度以用作長期臨時牙齒修復品。還正在研發(fā)較高強度材料，其中所述材料可用于使用疊加制造技術(shù)來制造永久修復假體。由于疊加制造的性質(zhì)，在制造過程期間發(fā)生最少的材料損耗，這相比將研磨技術(shù)用于制造假體裝置，可潛在地提供材料成本優(yōu)勢。椅旁制造表示在牙科診室中執(zhí)行的制造，而不是將牙齒修復品的設計向外發(fā)送到牙科實驗室來制造。椅旁制造可允許牙科醫(yī)生在治療會話(即，預約)期間設計和制造牙齒修復品。

代替使用來自CAD/CAM系統(tǒng)庫的庫存設計并修改這些設計以匹配患者的牙齒輪廓來創(chuàng)建牙齒修復品，患者自身的3D圖像(例如，光學圖像)可用于自動地生成牙齒修復品的設計。如本公開所使用，術(shù)語“自動”或“自動地”表示基于齒系的圖像來生成設計而不需要額外用戶輸入或命令的過程。舉例來說，圖1說明可用于設計和制造牙齒修復品的修復物設計和制造系統(tǒng)100。系統(tǒng)100包含圖像處理系統(tǒng)120、制造裝置150和接口裝置160(例如，計算機、臺式計算機、監(jiān)視器、鍵盤和/或鼠標)。接口裝置160可由牙科醫(yī)生使用以作出選擇，觀看3D圖像，進行操縱并對設計作出改變，和/或與牙齒修復品的設計和制造相關的其它功能。

圖像處理系統(tǒng)120可包含生成牙齒修復品設計的電路、軟件、計算機硬件、組件和/或模塊。圖像處理系統(tǒng)120還可包含或耦接到制造裝置150(如研磨機械或疊加制造裝置)和/或接口裝置160，接口裝置160包含但不限于計算裝置、輸出裝置(如用于顯示設計和圖像的監(jiān)視器)和/或輸入裝置(如鍵盤或鼠標)。在實例中，圖像處理系統(tǒng)120與制造裝置150都可設置在牙科診室。在這些情形下，圖像處理系統(tǒng)120和制造裝置150可被稱為椅旁修復物設計和制造系統(tǒng)100或200。

圖像處理系統(tǒng)120可包含圖像獲取裝置110、存儲裝置130和CAD裝置140。圖像獲取裝置110可以是許多不同裝置中的一者或組合起來使用的兩個或更多個裝置。在一個實例中，圖像獲取裝置110包含口腔內(nèi)成像裝置112和/或體積牙科成像裝置114。來自圖像獲取裝置110的圖像數(shù)據(jù)被提供到存儲裝置130和/或CAD裝置140。

存儲裝置130可包含一個或更多個患者文件132。每一患者文件包含一個或更多個患者3D齒系圖像134和/或患者CAD格式庫136。CAD格式庫136可包含一顆或更多顆牙齒的牙冠數(shù)據(jù)138。存儲裝置130可包含易失性或非易失性存儲器或存儲元件，且可處于牙醫(yī)診室本地或在遠端(例如，云存儲)。

CAD裝置140可包含處理器142、成像模塊144、分段模塊146和設計模塊148。關于牙齒修復品的設計而更詳細地描述了修復物設計和制造系統(tǒng)100的組件(包含圖像處理系統(tǒng)120和/或制造裝置150)。

為了使用患者自身的3D圖像生成牙齒修復品的設計，系統(tǒng)100獲得例如在導致牙齒修復品需求的事件或損傷之前的患者3D圖像。舉例來說，在常規(guī)牙科檢查(如作為全口系列間隔的一部分，每五年一次)中，圖像獲取裝置110用于獲得3D齒系圖像134，其中3D齒系圖像134接著用于形成新患者文件132(或更新現(xiàn)有患者文件132)以存儲在存儲裝置130中。圖3A說明口腔內(nèi)光學圖像，其中該口腔內(nèi)光學圖像是3D齒系圖像134的實例。

在一些情形下，特定患者的患者文件132包含一幅或更多幅3D齒系圖像134。在一些情形下，除了3D齒系圖像134之外，患者CAD格式庫136包含在患者文件132中。為了生成患者CAD格式庫136，在一些實施例中，成像模塊144從患者文件132或圖像獲取裝置110獲得患者3D齒系圖像134。接著，患者3D齒系圖像134由分段模塊146分段為個別牙冠(圖3B的310A到310E)，且以數(shù)字格式(例如，CAD格式文件或STL文件)作為牙冠數(shù)據(jù)138文件存儲在患者文件132中。該組數(shù)字格式的牙冠數(shù)據(jù)138文件可接著提供患者的個性化解剖結(jié)構(gòu)庫(例如，患者CAD格式庫136)，其中個性化解剖結(jié)構(gòu)庫可隨后用作生成牙齒修復品的模板。

如果患者需要針對治療選項而構(gòu)造的修復假體和/或當患者需要針對治療選項而構(gòu)造的修復假體時，圖像處理系統(tǒng)120的設計模塊148可基于患者自身的個性化解剖結(jié)構(gòu)庫(例如，患者CAD格式庫136)而建議初始設計，或牙科醫(yī)生可基于牙齒位置而從患者的個性化解剖結(jié)構(gòu)庫選擇初始設計。此初始設計可在大小、間隙和咬合面設計方面極其緊密匹配于所要修復假體，這是因為初始設計是基于齒系的改變之前的患者的齒系。由于緊密匹配，初始設計可需要牙科醫(yī)生極少操縱就能生成最終設計。與適配患者的解剖結(jié)構(gòu)的庫存設計或通用牙冠的操縱相比，極少操縱可縮短最終修復假體的設計時間，且提供對患者的較好適配。

這樣的診室內(nèi)設計的修復假體可作為設計文件從設計模塊148發(fā)送到制造裝置150。設計文件提供可由制造裝置150用于生成實際牙齒修復品的牙齒修復品的數(shù)字表示。修復假體可使用可用疊加制造技術(shù)中的一種或更多種而在椅旁制造，其中疊加制造技術(shù)包含但不限于立體光刻(SLA)3D打印和基于數(shù)字光處理(DLP)的3D打印。SLA和DLP可使用光致聚合過程，其中光致聚合從液體光聚合物生成固體部分(例如，牙齒修復品)。其它3D打印技術(shù)包含擠壓沉積、顆粒材料粘合和層疊。3D打印機和材料(包含但不限于Envision TEC或DWS systems所提供的3D打印機和材料)可用于制造長期臨時用品。制造裝置150可在牙科診室或遠離牙科診室而使用任何其它牙齒制造過程。雖然可使用位于牙科診室處的制造裝置150來實現(xiàn)牙齒修復品的設計，但牙齒修復品的設計還可(例如，經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)、到安全服務器的其它計算機網(wǎng)絡或使用電子介質(zhì)的郵件)發(fā)送到另一設施以使用任何類型的牙齒制造過程(例如，研磨機械)而制造牙齒修復品。

使用基于患者自身的個人3D圖像的牙齒修復品的設計可具有各種益處。舉例來說，用于創(chuàng)建設計的工作流程可由于最終修復物的設計所需的時間量的縮短而改進，而這可縮短患者在牙科診療椅中等待的預期時間。另一益處是通過將患者解剖結(jié)構(gòu)用于咬合面而實現(xiàn)的最終修復物的改進的形式和適配，這可幫助維持患者的自然咬合模式(例如，表面間觸碰點和間隙)，且因此可增強患者的舒適度或?qū)υO計的接受程度。除了改進的咬合面之外，基于所掃描的患者解剖結(jié)構(gòu)而進行的中部和遠端表面輪廓以及鄰近牙齒間隙的預先計算可增強修復物的適配。

圖2說明另一實施例，其中可使用圖像處理系統(tǒng)220的圖像獲取裝置110而獲得患者的3D齒系圖像134。獲得的齒系改變之前的3D齒系圖像134可與患者文件132一起存儲在存儲裝置130中。如果患者需要牙齒修復品和/或當患者需要牙齒修復品時，可從成像模塊144獲得3D齒系圖像134，且將其用作牙齒修復品的設計的基礎。設計模塊148可基于獲得的齒系改變之前的3D齒系圖像134以及牙齒修復品的所請求的類型而推薦初始設計，或牙科醫(yī)生可基于3D齒系圖像134而選擇初始設計。用于生成牙齒修復品的設計的CAD裝置240可包含處理器142、成像模塊144和設計模塊148。存儲裝置130可包含一個或更多個患者文件132。每一患者文件包含一幅或更多幅患者3D齒系圖像134。

在一個實例中，牙科醫(yī)生可確定已發(fā)生齒系的改變，且基于患者的口腔的視覺檢查而選擇牙齒修復品的類型。在另一實例中，圖像獲取裝置110可用于獲得齒系的改變之后的3D齒系圖像134，且設計模塊148可基于齒系改變之后的該患者的改變后3D圖像與齒系改變之前的患者的改變前3D圖像之間的比較而推薦牙齒修復品的類型。設計模塊148可基于改變前3D圖像與改變后3D圖像之間的至少一個差異而生成牙齒修復品的設計。舉例來說，設計模塊148可計算一顆或更多顆牙齒上的改變前表面與改變后表面之間的空間或差異所界定的體積形狀或缺口，且可生成被塑形成充填該缺口的初始修復物設計。改變后3D圖像與改變前3D圖像是3D齒系圖像134的實例。

在另一實施例中，包含但不限于圖4的CBCT掃描400的體積牙齒圖像還可用于生成牙齒修復品的設計?？蓮捏w積牙科成像裝置114獲得體積牙齒圖像，且體積牙齒圖像是患者3D齒系圖像134的另一實例。舉例來說，在體積牙科成像期間，體積牙科成像裝置114(例如，CBCT掃描器)圍繞患者的頭部旋轉(zhuǎn)，從而獲得多幅不同二維(2D)圖像。體積牙科成像裝置114在關注區(qū)(如患者的頭部)上方的單次旋轉(zhuǎn)(例如，針對非偏移掃描，通常高達200度，或針對偏移掃描，360度或更大)獲取包含多幅2D數(shù)字圖像的體積數(shù)據(jù)集。計算電路(例如，軟件)、體積牙科成像裝置114或圖像處理系統(tǒng)120或220收集數(shù)字2D圖像數(shù)據(jù)，重構(gòu)數(shù)據(jù)，且生成數(shù)字體積，其中數(shù)據(jù)體積由可接著通過圖像處理系統(tǒng)120或220(如CAD/CAM系統(tǒng))操縱且可視化的解剖數(shù)據(jù)的三維體素構(gòu)成。體素表示三維空間中的規(guī)則網(wǎng)格上的值。舉例來說，術(shù)語體素(voxel)是像素和體積的組合。

可在與用于處理口腔內(nèi)圖像的計算裝置類似的計算裝置(如圖像處理系統(tǒng)120或220、圖像獲取裝置110或CAD裝置140或240)上接收患者的牙齒的體積(volumetric)圖像。用于生成體積圖像的方式可包含x射線成像(如CBCT)、MRI或超聲成像。包含來自多向掃描的多幅2D數(shù)字圖像的未重構(gòu)的體積數(shù)據(jù)是患者3D齒系圖像134的另一實例。

體積牙齒圖像和口腔內(nèi)圖像可示出不同特征，且可具有不同分辨率。舉例來說，口腔內(nèi)圖像可提供全牙冠數(shù)據(jù)，其中全牙冠數(shù)據(jù)可與示出牙冠下方的特征的體積圖像融合。此外，與體積圖像(包含但不限于使用CBCT技術(shù)而獲得的體積圖像)相比，使用口腔內(nèi)成像裝置(例如，口腔內(nèi)掃描器)而獲得的口腔內(nèi)圖像可具有顯著較高的精度。因此，口腔內(nèi)圖像單獨對于許多牙齒修復品的設計來說可以是足夠的。但，在一些情形下，口腔內(nèi)圖像可能不示出生成牙齒修復品的設計所需的所有特征。因此，在一些狀況下，相比單獨使用口腔內(nèi)圖像或口腔內(nèi)圖像與不考慮患者的特定齒系或解剖結(jié)構(gòu)的牙冠下特征的庫存設計的組合，患者齒系或解剖結(jié)構(gòu)的口腔內(nèi)圖像與體積圖像的組合可用于生成牙齒修復品的較好設計。

圖像處理系統(tǒng)120可用于使用用于組合來自至少兩幅不同圖像或不同類型的圖像的相同特征的任何算法，包含但不限于ICP過程、4PCS過程、ICP或4PCS的某一其它變體和/或其它點集配準過程，把來自預先獲得的口腔內(nèi)圖像(例如，可從先前掃描的患者文件132獲得)的元素與體積圖像的對應體素配準(register)。點集配準也稱為點匹配(point matching)，是尋找將兩個點集對準到全局一致的模型中的空間變換的過程。ICP是用于將兩個點云(如體素)之間的差異減到最小的算法。在ICP算法中，一個點云(基準或目標)保持固定，而另一點云(源)被估計(例如，使用均方差(MSE)函數(shù))和變換以最好地匹配基準。ICP算法迭代地修訂將從源點云到基準點云的距離減到最小所需的變換(平移與旋轉(zhuǎn)的組合)。4PCS是使用寬基的3D點集的快速且穩(wěn)健的對準方案，其中已知寬基能夠應對噪聲和異常值。4PCS算法允許配準可能受異常值污染的原始噪聲數(shù)據(jù)，而不對該數(shù)據(jù)進行預濾波或去噪聲。4PCS可在沒有關于起始對準的任何假設的情況下，顯著減少用于在噪聲存在的情況下建立基礎表面之間的可靠配準的迭代或試驗的次數(shù)。4PCS可從3D點集提取共面4點集，其中共面4點集在剛性變換下大致上與共面4點的給定集合疊合。

組合口腔內(nèi)圖像和體積圖像的益處可包含治療已掉落整顆牙齒或牙齒的一部分的患者，且治療計劃包含在缺齒部位(即，無齒部位或沒有牙齒的部位)的基于植入的人工牙放置。體積圖像可提供口腔內(nèi)圖像中未示出的細節(jié)。患者解剖結(jié)構(gòu)的口腔內(nèi)圖像的可用性可由圖像處理系統(tǒng)120或220使用以向牙科醫(yī)生做出初始牙冠形狀和大小的推薦，其中牙科醫(yī)生考慮到修復物設計而在修復物設計和制造系統(tǒng)100中使用治療計劃軟件(例如，CAD/CAM軟件)以實現(xiàn)集成式植入計劃做法。如果在生成口腔內(nèi)圖像時，患者具有比II類差的錯位咬合時，那么口腔內(nèi)圖像可能具有有限的適用性。

圖5說明使用口腔內(nèi)圖像與體積圖像兩者的實例流程500。在開始步驟510中，經(jīng)由圖像獲取裝置110獲取患者3D齒系圖像134，該患者3D齒系圖像134采用患者的解剖結(jié)構(gòu)的口腔內(nèi)圖像的形式。在下一步驟520，如果體積圖像可用，那么可經(jīng)由成像模塊142將口腔內(nèi)圖像與體積圖像(預先保存或最近獲取的另一患者3D齒系圖像134)配準。如果體積圖像可用，那么可使用點集配準過程(例如，ICP或4PCS)把口腔內(nèi)圖像與體積圖像組合。在另一步驟530中，可通過把從所配準的口腔內(nèi)與體積圖像導出的口腔內(nèi)圖像分段而獲得牙冠數(shù)據(jù)138。在下一步驟540中，CAD/CAM裝置140或240可處理牙冠數(shù)據(jù)138以生成定制(即，患者特定)解剖結(jié)構(gòu)庫，以供稍后在需要時使用。在另一步驟550中，可將原始口腔內(nèi)圖像和牙冠數(shù)據(jù)138在存儲裝置130中(如在本地計算機系統(tǒng)中或安全地在遠程服務器中)保存到患者特定庫(如患者CAD格式庫136)或患者文件132。在下一步驟560中，當在解剖結(jié)構(gòu)(如齒系)中檢測到臨床上顯著的改變時或如果在解剖機構(gòu)(如齒系)中檢測到臨床上顯著的改變，稍后在重新掃描患者時，可重復該過程。接著，如上所述，可生成設計文件，和/或可基于口腔內(nèi)圖像和牙冠數(shù)據(jù)138來制造牙齒修復品。

在其它實施例中，可在不使用口腔內(nèi)圖像的情況下單獨基于體積圖像從齒系3D圖像生成牙齒修復品的設計。

在另一實例中，可使用點集配準過程(例如，ICP或4PCS)根據(jù)多幅口腔內(nèi)圖像生成口腔內(nèi)圖像(齒系的改變之前或齒系的改變之后)，或可使用點集配準過程(例如，ICP或4PCS)根據(jù)多幅體積圖像生成體積圖像(齒系的改變之前或齒系的改變之后)。舉例來說，可在不同時間(例如，在各種檢查時)獲得多幅口腔內(nèi)圖像?？山M合這些3D圖像(例如，口腔內(nèi)圖像和/或體積圖像)以生成表示隨著時間的齒系細微改變的復合口腔內(nèi)圖像，或可針對掃描誤差或噪聲來校正以提供更準確的3D圖像?；蛘撸蓪X系顯著改變之前的最近3D圖像用作牙齒修復品的設計的基礎(在推薦牙齒修復品時)，這是因為最近3D圖像可示出齒系最近的普通磨損。

圖6說明另一實施例600，其中3D圖像(例如，光學圖像)可用于生成牙齒修復品(如內(nèi)嵌體)。舉例來說，在常規(guī)牙齒檢查(如每2到5年進行一次)期間，獲得患者的牙冠數(shù)據(jù)，其中牙冠數(shù)據(jù)使用圖像獲取裝置110(如口腔內(nèi)掃描器112)而采集原始牙齒形狀A，如步驟610所示?？山?jīng)由分段模塊146將因此獲得的口腔內(nèi)圖像分段為個別牙冠，且將口腔內(nèi)圖像作為數(shù)字3D圖像文件(例如，STL文件)存儲在圖像處理系統(tǒng)120的存儲裝置130中。此組數(shù)字3D圖像文件可提供患者的個性化解剖結(jié)構(gòu)庫。

如果患者需要治療或當患者需要治療(如構(gòu)造內(nèi)嵌體)時，牙科醫(yī)生可使用圖像獲取裝置110來掃描需要治療的特定牙齒或制備好的牙齒，以采集預備的牙齒形狀B(表示與保存的原始牙齒形狀掃描相同的患者牙齒)，如步驟620所示?？山?jīng)由分段模塊146從全齒系掃描對將構(gòu)造內(nèi)嵌體的特定牙齒進行分段。接著，可將此分段的牙齒(如預備的牙齒)與來自先前使用CAD裝置140創(chuàng)建的患者的個性化解剖結(jié)構(gòu)庫的同一牙齒的分段數(shù)字表示(即，原始牙齒形狀A)配準或比較，如步驟630所示。點集配準過程(例如，4PCS或ICP算法)可用于兩個數(shù)據(jù)集的配準。

圖像處理系統(tǒng)120的CAD/CAM軟件可把患者自身的個性化解剖結(jié)構(gòu)庫用于待制造的內(nèi)嵌體的設計。布爾運算(如把預備的牙齒形式的3D CAD/CAM模型從原始健康牙齒形式的3D CAD/CAM模型減去(即，A–B)，以計算原始牙齒形狀A與制備后牙齒形狀B之間的體積形狀或差異)可提供與患者自然牙齒類似咬合面的內(nèi)嵌體的接近最終設計，如步驟640所示。接著，在需要時，可在3D CAD/CAM軟件中使用工具(如數(shù)字打蠟工具)來修改初始設計，如步驟650所示。數(shù)字打蠟使得牙科醫(yī)生在需要時通過添加或去除材料(如臘)而精細微調(diào)設計。布爾運算和/或修改步驟650可由設計模塊148執(zhí)行。

接著，可由制造裝置150(如3D打印機)來制造牙齒修復品的設計文件(如STL文件)，如步驟660所示。制造裝置可位于牙科診室(如設計被生成之處)或遠離牙科診室的另一位置。制造裝置150可使用研磨機械或疊加制造裝置，其中疊加制造裝置使用疊加制造技術(shù)，包含但不限于立體光刻3D打印或基于DLP的3D打印。在另一實例中，圖6的方法600可還使用修復物設計和制造系統(tǒng)100的其它硬件和/或組件來執(zhí)行。

另一實體提供用于根據(jù)患者的一幅或更多幅牙齒圖像生成牙齒修復品的設計的方法700，如圖7的流程圖所示。該方法包含獲得患者的齒系改變之前的患者的齒系3D圖像，如步驟710所示。接著是確定患者的齒系改變的步驟，如步驟720所示。該方法的下一步驟是至少基于齒系改變之前的齒系3D圖像自動地生成患者的至少一顆牙齒的牙齒修復品的設計，如步驟730所示。

在另一實例中，該方法可還包含把設計文件形式的設計發(fā)送到制造裝置，且接著基于設計文件而制造牙齒修復品，如前所述。

各種技術(shù)或某些方面或其部分可采取體現(xiàn)在有形介質(zhì)中的程序代碼(即指令)的形式，有形介質(zhì)包含但不限于軟盤、光盤-只讀存儲器(CD-ROM)、硬盤、非暫時性計算機可讀存儲介質(zhì)或任何其它機器可讀存儲介質(zhì)，其中程序代碼被加載到機器(如計算機)中并由該機器執(zhí)行，而該機器成為實施各種技術(shù)的設備。電路(如計算電路)可包含硬件、固件、程序代碼、可執(zhí)行代碼、計算機指令和/或軟件。非暫時性計算機可讀存儲介質(zhì)可以是不包含信號的計算機可讀存儲介質(zhì)。在可編程計算機上執(zhí)行程序代碼的狀況下，計算裝置可包含處理器、可由處理器讀取的存儲介質(zhì)(包含易失性和非易失性存儲器和/或儲存元件)、至少一個輸入裝置和至少一個輸出裝置。易失性和非易失性存儲器和/或儲存元件可以是隨機存取存儲器(RAM)、可擦可編程只讀存儲器(EPROM)、閃存盤、光盤、磁性硬盤、固態(tài)磁盤或用于存儲電子數(shù)據(jù)的其它介質(zhì)?？蓪嵤┗蚶帽疚乃龅母鞣N技術(shù)的一個或多個程序可使用應用編程接口(API)、可重用控件等。這些程序可以用高級過程語言或面向?qū)ο缶幊陶Z言來實施，與計算機系統(tǒng)通信。然而需要時，這些程序可以用匯編語言或機器語言來實施。在任何狀況下，語言可以是編譯語言或解釋語言，且與硬件實施方案組合。

應理解，所述的許多功能單元以被標記為模塊，使更明確地強調(diào)其實施獨立性。例如，模塊可被實施為包括定制大規(guī)模集成(VLSI)電路或門陣列、成品半導體(包含但不限于邏輯芯片)、晶體管或其它離散組件的硬件電路。模塊還可實施為可編程硬件裝置，包含但不限于現(xiàn)場可編程門陣列、可編程陣列邏輯、可編程邏輯裝置等。

模塊還可實施為軟件以由各類處理器執(zhí)行?？蓤?zhí)行代碼的已標識模塊例如包括一個或多個計算機指令的物理或邏輯塊，物理或邏輯塊可以組織為對象、過程或函數(shù)。然而，已標識模塊的可執(zhí)行代碼不需要物理上在一起，而是可包括存儲在不同位置中的不同指令，其中指令在邏輯上結(jié)合在一起時構(gòu)成模塊且實現(xiàn)該模塊的既定用途。

實際上，可執(zhí)行代碼的模塊可以是單個指令或許多指令，且可甚至分布在若干不同代碼段上、不同程序之間且跨越若干存儲器裝置。類似地，操作數(shù)據(jù)在本文中可被標識和說明在模塊內(nèi)，且可體現(xiàn)為任何適當形式且組織在任何適當類型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)。操作數(shù)據(jù)可被收集為單個數(shù)據(jù)集，或可分布在不同位置上(包含分布在不同存儲裝置上)，且可至少部分僅作為電子信號而存在于系統(tǒng)或網(wǎng)絡上。模塊可以是無源或有源的，包含可操作以執(zhí)行預期功能的代理。

本說明書全文中對“實例”或“示范性”的引用意味結(jié)合該實例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性包含在本發(fā)明的至少一個實施例中。因此，在本說明書全文各處出現(xiàn)用語“在實例中”或用詞“示范性”未必全部表示同一實施例。

如本文所使用，為了方便起見，多個項目、結(jié)構(gòu)元件、組成元件和/或材料可存在于公用列表中。然而，這些列表應解釋為，列表的每一成員被個別地標識為單獨且唯一的成員。因此，在沒有相反指示的情況下，這種列表的個別成員不應僅基于成員存在于公用群組中而被解釋為相同列表的任何其它成員的實際等同物。此外，本發(fā)明的各種實施例和實例可在本文中與其各種組件的替代一起被提及。應理解，這些實施例、實例和替代不應被解釋為彼此的實際等同物，而是應被視為本發(fā)明的獨立且自主的表示。

此外，在一個或多個實施例中描述的特征、結(jié)構(gòu)或特性可以按任何適當方式組合。在下文的描述中，提供許多特定細節(jié)(如布局實例、距離、網(wǎng)絡實例)以全面理解本發(fā)明的實施例。然而，本領域的技術(shù)人員應認識到，可在沒有特定細節(jié)中的一者或更多者的情況下，或通過其它方法、組件、布局等來實踐本發(fā)明。在其它情形下，未示出或詳細描述熟知的結(jié)構(gòu)、材料或操作，以避免混淆本發(fā)明的方面。

雖然前述實例在一個或多個特定應用中說明本發(fā)明的原理，但本領域技術(shù)人員顯而易見，可在不需要創(chuàng)造性勞動的情況下且不偏離本發(fā)明的原理和概念對實施方案的形式、用途和細節(jié)進行許多修改。因此，除僅受權(quán)利要求書限制外，不希望本發(fā)明受限制。