牙植入物的位置和方向的確定的制作方法

專利名稱：牙植入物的位置和方向的確定的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種方法，可以通過(guò)計(jì)算裝置執(zhí)行和/或可以以計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的形式存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上，以確定牙植入物的位置和方向。進(jìn)一步地，本發(fā)明涉及一種確定牙植入物的位置和方向的掃描體。
背景技術(shù)：
在替換一顆或多顆牙齒的人造牙齒替換領(lǐng)域，相應(yīng)的假牙通常通過(guò)(比如，像螺絲釘)固定在患者顎骨上的牙植入物固定在患者的口腔里。盡管，比如，在兩顆鄰近的牙齒之間通常有很大的空間布置牙植入物，但是對(duì)于相應(yīng)的假牙的情況則更為棘手。為了達(dá)到質(zhì)量上和美觀的良好結(jié)果，一方面，假牙在鄰近牙齒間必須近乎完美地適合，另一方面，假牙和植入物之間的連接必須非常堅(jiān)固，如果這種連接基本上沒有竄動(dòng)則可以實(shí)現(xiàn)所述堅(jiān)固連接。除了假牙在口腔環(huán)境中的最終位置，這也有利于確保假牙可以有效地被插入兩顆鄰近牙齒之間，并且，同時(shí)，它還可以與植入物連接。為了達(dá)到上述的目標(biāo)和需求，一個(gè)可行的方案是以一定的精度確定牙植入物相對(duì)于鄰近牙齒、以及相對(duì)于這些鄰近牙齒之間的牙齦的位置和方向。一般來(lái)說(shuō)，這種確定必須在某種情況下進(jìn)行，即所述植入物不是直接可見的(比如，所述植入物低于所述牙齦的上邊緣)。在現(xiàn)有技術(shù)中，牙植入物的位置和方向是通過(guò)將掃描體連接在植入物上，確定所述掃描體的位置和方向(比如，用光學(xué)掃描的方法)，且確定所述植入物的位置和方向相對(duì)于所述掃描體的位置和方向來(lái)確定的。在一些情況下，掃描過(guò)程是借助于代表患者的口腔情況的模型實(shí)現(xiàn)的，或另一些情況下，所述過(guò)程是直接在患者的口腔中進(jìn)行的?，F(xiàn)有技術(shù)中，使用了具有不同幾何性質(zhì)的多種類型的掃描體。一旦一個(gè)掃描體的位置和方向是已知的，該信息就用來(lái)獲得所述植入物的方向和位置。盡管可以制造出高精度的牙植入物和掃描體，上面提到的掃描過(guò)程卻不能那么精確，特別是在掃描體所特有的部分——比如角或邊——只是部分可見的情況下。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明要解決的一個(gè)問(wèn)題就是高精度地確定牙植入物的位置和方向。同時(shí)， 希望掃描過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單，特別是掃描直接在患者口腔內(nèi)進(jìn)行的情況下，應(yīng)避免長(zhǎng)時(shí)間的掃描過(guò)程。上述問(wèn)題可以通過(guò)權(quán)利要求1的方法、權(quán)利要求10的計(jì)算裝置和計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)以及權(quán)利要求11的掃描體加以解決。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例在從屬權(quán)利要求中進(jìn)行描述。確定牙植入物的位置和方向的方法在一個(gè)實(shí)施例中是掃描過(guò)程和重構(gòu)過(guò)程的組合。在掃描過(guò)程中，與植入物連接的掃描體的表面，通過(guò)確定對(duì)應(yīng)于位于掃描體表面上的點(diǎn)的位置的多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)被掃描。在另一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)已存在的數(shù)據(jù)集——具有對(duì)應(yīng)于位于掃描體表面上的點(diǎn)的位置的多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)——被加載，以進(jìn)行牙植入物的位置和方向的重構(gòu)。這樣一個(gè)數(shù)據(jù)集可以通過(guò)如上或如下所述的掃描方法獲得。在重構(gòu)階段，這些數(shù)據(jù)點(diǎn)被用于重構(gòu)至少三個(gè)平面。從重構(gòu)的平面，可以確定相交信息。所述相交信息包括至少兩個(gè)平面彼此相交的直相交線，和/或至少三個(gè)平面彼此相交、或一條直相交線與一個(gè)平面相交、或至少兩條直相交線彼此相交的交點(diǎn)。用上述的重構(gòu)的相交信息，可以確定所述植入物的位置和方向。這種確定可以只是基于部分的重構(gòu)相交信息，或也可以基于所有已有的重構(gòu)相交信息——因?yàn)橹踩胛锏奈恢煤头较蚴沁^(guò)約束，因此允許甚至更高的精度。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，直接從至少三個(gè)重構(gòu)平面重構(gòu)了一個(gè)交點(diǎn)。值得注意的是，在掃描體的表面的掃描點(diǎn)不必須對(duì)應(yīng)于角或邊。平面區(qū)域內(nèi)的任何一點(diǎn)可用于上述的重構(gòu)過(guò)程，這簡(jiǎn)化了掃描過(guò)程(比如，掃描相對(duì)適中數(shù)量的點(diǎn)就足夠了)。優(yōu)選地，只有那些完全位于相應(yīng)區(qū)域內(nèi)的點(diǎn)被用于重構(gòu)平面(比如，用于平面重構(gòu)的點(diǎn)，不位于所述掃描體的角或邊)。為了確定牙植入物的位置和方向，只要必須掃描最少九個(gè)點(diǎn)。一般而言，被掃描的點(diǎn)會(huì)超過(guò)九個(gè)，比如二十個(gè)點(diǎn)到一百個(gè)點(diǎn)之間，以保證有足夠數(shù)量高質(zhì)量的點(diǎn)用于重構(gòu)階段。原則上，掃描的點(diǎn)沒有上限。然而，執(zhí)行掃描的時(shí)間隨著點(diǎn)的數(shù)量的增加而增加。因此，掃描點(diǎn)的數(shù)量應(yīng)該少于一萬(wàn)個(gè)，甚至少于一千個(gè)。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述植入物的位置和方向的確定包括將重構(gòu)的幾何元素與掃描體的實(shí)體的幾何元素相聯(lián)系。比如，重構(gòu)的平面可以與掃描體的表面的實(shí)體平面區(qū)域相聯(lián)系?？商娲兀蜻M(jìn)一步，重構(gòu)的直相交線可以與掃描體的實(shí)體的邊、和/或重構(gòu)的交點(diǎn)可以與掃描體的實(shí)體的角相聯(lián)系。值得注意的是，實(shí)體的角(也可以是邊)不是數(shù)學(xué)意義上完美的角，而是通常其彎曲半徑小于0.05mm的圓角(或邊)。應(yīng)當(dāng)理解的是，重構(gòu)的幾何物體與實(shí)際被掃描的掃描體的一部分的實(shí)體幾何物體相對(duì)應(yīng)。為了能確定所述植入物的位置和方向，需要最低限度的信息。一種可能性是使用一個(gè)重構(gòu)的交點(diǎn)和一個(gè)重構(gòu)的直相交線和/或兩個(gè)重構(gòu)的交點(diǎn)和/或兩個(gè)彼此相交的重構(gòu)的直相交線以重構(gòu)所述植入物的位置和方向。進(jìn)而，基于上述的最低限度的信息再加上其它信息有可能確定所述植入物的位置，或直接基于至少三個(gè)重構(gòu)的平面有可能確定所述植入物的位置。優(yōu)選地，來(lái)自數(shù)據(jù)點(diǎn)的平面的重構(gòu)的執(zhí)行基于數(shù)據(jù)點(diǎn)的子集。在只有三個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)可用的情況下，可以簡(jiǎn)單地計(jì)算出對(duì)應(yīng)的平面。然而，在存在三個(gè)以上可用于重構(gòu)一個(gè)平面的點(diǎn)的情況下，可能通過(guò)數(shù)據(jù)點(diǎn)擬合一個(gè)平面。為此，可以使用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)擬合過(guò)程(比如，基于X 2的擬合過(guò)程)。進(jìn)而，所述植入物位置和方向的確定一般是基于關(guān)于掃描體和 /或植入物和/或在掃描體和植入物之間的其它部分的尺寸信息加上重構(gòu)的幾何信息。這樣一個(gè)位于掃描體和植入物之間的部分是，比如，轉(zhuǎn)接部件，這樣可以允許使用同樣的掃描體對(duì)應(yīng)不同類型的植入物。進(jìn)而，轉(zhuǎn)接部件可以用于調(diào)整所述掃描體的高度(比如掃描體的頂部遠(yuǎn)低于咬合平面的情況)，或在一些情況下，轉(zhuǎn)接部件對(duì)于協(xié)調(diào)掃描體相對(duì)于植入物的角度是有用的(比如，植入方向是大幅度地非垂直的情況下)。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，確定牙植入物的位置和方向的方法，進(jìn)一步包括產(chǎn)生一個(gè)至少是患者口腔中的植入物的一部分的數(shù)字/虛擬模型。優(yōu)選所述的數(shù)字/虛擬模型是三維模型，使其在不同角度都可以看到，這可以用于研究，比如假牙的插入。所述數(shù)字/ 虛擬模型可以進(jìn)一步反映鄰近的牙齒和與植入物鄰近的牙齦的信息，如果此信息是可得到的(比如，在掃描過(guò)程同時(shí)確定的或從某個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)獲得的)。
一般而言，所述掃描過(guò)程是在一個(gè)分別由牙科醫(yī)生和牙科技師制成的實(shí)體模型上進(jìn)行，所述實(shí)體模型反映了患者口腔內(nèi)的情況，并且包括對(duì)應(yīng)于患者口腔內(nèi)的植入物的植入物相似體。通常，只有患者口腔的相關(guān)部分被模擬。使用實(shí)體模型可以允許測(cè)試比如假牙的插入過(guò)程，或允許在牙科實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行掃描，而患者不需要在實(shí)驗(yàn)室中。可替代地，掃描過(guò)程可以直接在已將植入物固定在患者的額骨上、且掃描體連接在植入物上的患者口腔內(nèi)進(jìn)行。本發(fā)明進(jìn)一步涉及一個(gè)可以進(jìn)行上述方法步驟的計(jì)算裝置。為此，掃描裝置通常連接計(jì)算裝置，且掃描數(shù)據(jù)(比如，數(shù)據(jù)點(diǎn))直接傳送給計(jì)算裝置。但是，也可以使用不同的方式提供掃描信息，比如使用紅外線傳輸，電訊系統(tǒng)，或在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)工具的輔助下傳送數(shù)據(jù)。進(jìn)一步地，本發(fā)明涉及一種其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，在所述指令被執(zhí)行時(shí)用于進(jìn)行上述方法步驟。而且，有這樣的可能性，即所述計(jì)算裝置和/或所述計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)是掃描裝置的一部分。本發(fā)明的另一方面與用于確定牙植入物的位置和方向的掃描體有關(guān)。所述掃描體具有一個(gè)允許所述掃描體與植入物連接的底端，其中，所述掃描體通常是通過(guò)轉(zhuǎn)接部件與所述植入物連接，但也有其它的實(shí)施例，其中，掃描體直接與植入物連接。進(jìn)一步地，所述掃描體有一個(gè)帶有掃描幾何形狀的頂端，所述掃描幾何形狀在掃描過(guò)程中被掃描。所述掃描幾何形狀的特征在于，其表面包括多個(gè)平面區(qū)域，其中，至少某些所述平面區(qū)域在掃描過(guò)程中必須是部分可見的。這意味著，從每一個(gè)可能的視角看，至少三個(gè)平面區(qū)域必須是至少部分地可見。在掃描體的頂端指向上方且掃描體的底端指向下方的情況下，一個(gè)可能的視角是或者位于掃描體上方或者處于與所述掃描幾何形狀相同的水平(旁邊)。這些可見性的需求的想法確保了，在掃描幾何形狀上方或掃描幾何形狀的同一水平的任何點(diǎn)看，至少三個(gè)平面區(qū)域是至少部分可見的，因?yàn)樗鲋辽偃齻€(gè)平面區(qū)域的掃描信息被用于重構(gòu)至少三個(gè)平面，這些平面在一個(gè)實(shí)施例中需要用以確定與所述掃描體連接的相應(yīng)牙植入物的位置和方向。對(duì)于掃描的幾何形狀的至少三個(gè)平面從側(cè)邊是可見的這種可能性的需求，在如下情況是特別有用的，即植入物的位置的確定是關(guān)于從患者相對(duì)側(cè)額骨的鄰近牙齒的情況 (比如，當(dāng)上顎牙齒和下顎牙齒彼此接觸時(shí)，確?；颊邔⒖梢杂眯碌募傺篮线m地咬合)?？梢韵氲蕉喾N類型的掃描幾何形狀，這些掃描幾何形狀通常是多面體。掃描體的整體形狀是近似圓柱體的形狀，掃描體的縱軸連接掃描體的頂端中心和底端中心。由于多個(gè)平面區(qū)域需要從相對(duì)于掃描體的縱軸的不同的角度是可見的，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，至少三個(gè)可見的平面區(qū)域中的至少兩個(gè)需要相對(duì)于縱軸具有不同的角取向；優(yōu)選地，至少三種類型的平面區(qū)域甚至具有不同的方位角。有利的是，至少一種類型的平面區(qū)域的相對(duì)于縱軸的方位角在從30°到60°或從40°到50°的范圍內(nèi)。進(jìn)一步地，優(yōu)選地一種類型的平面區(qū)域垂直于掃描體的縱軸，和/或優(yōu)選地一種類型的平面區(qū)域平行于掃描體的縱軸。在一個(gè)進(jìn)一步的實(shí)施例中，需要有至少二或三類平面區(qū)域，其分別具有不同數(shù)量的角和 /或不同數(shù)量的邊和/或不同長(zhǎng)度的邊。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，掃描幾何形狀包括至少四個(gè)可見的角使得所述四個(gè)可見的角中的三個(gè)在一個(gè)平面內(nèi)，而所述四個(gè)可見的角的一個(gè)在所述平面之外。關(guān)于具有不同特征的平面區(qū)域的類型的數(shù)量和/或在確定范圍內(nèi)的可見的角的數(shù)量的需求有助于確保至少三個(gè)需要的平面區(qū)域從每個(gè)可能的視角都容易看到。進(jìn)一步地，上述需求導(dǎo)致了掃描幾何形狀具有多個(gè)平面和/或多個(gè)角，其中分別地，平面的數(shù)量通常大于八個(gè)或十五個(gè)，和/或角的數(shù)量通常大于五個(gè)或十一個(gè)。原則上，平面和角的數(shù)量分別沒有上限。然而，在平面/角的數(shù)量很大的情況下，單個(gè)平面的尺寸會(huì)相應(yīng)地變小，這可以導(dǎo)致更為復(fù)雜的掃描過(guò)程。因此，合適的上限范圍分別是二十、三十、五十或一百個(gè)平面區(qū)域和/或三十或五十個(gè)角。進(jìn)一步地，掃描幾何形狀包括具有不同形狀的不同類型的平面區(qū)域，比如三角形和/或四邊形和/或五邊形和/或更復(fù)雜的形狀。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，掃描體包括將掃描體與特定類型的植入物和/或特定類型的轉(zhuǎn)接部件相關(guān)聯(lián)的編碼。為此，一般來(lái)說(shuō)，將肋和/或溝道和/或色環(huán)設(shè)置于掃描幾何形狀的稍下方。編碼或希望具有編碼的區(qū)域在掃描過(guò)程中從每一個(gè)可能的視角都必須是可見的，其中，可能的視角被相應(yīng)地如下定義，對(duì)于關(guān)于具有區(qū)別的掃描幾何形狀的可能的視角，從編碼或掃描體的正上方，編碼不必是可見的，而只是在編碼或掃描體的側(cè)上方是可見的。在掃描過(guò)程中編碼不可見的情況下，編碼信息或各自的識(shí)別信息可以“手動(dòng)”獲得 (比如，通過(guò)使用者看所述編碼并查找該編碼表示的對(duì)應(yīng)信息的方式)。進(jìn)一步地，所述編碼可以包括字母和/或數(shù)字和/或其它符號(hào)。所述編碼還可以是所述轉(zhuǎn)接部件的一部分，并且適合于特定的植入物，這即是說(shuō)， 通過(guò)掃描轉(zhuǎn)接部件上的編碼，可以確定比如所述植入物的類型或大小。在本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施例中，掃描體的掃描幾何形狀是這樣的部分掃描幾何形狀是反射光的和/或部分掃描幾何形狀是不反射光的，例如只有一部分平面區(qū)域反射光且所述平面區(qū)域的其它部分不反射光(比如，平面區(qū)域的內(nèi)部反射光而平面區(qū)域的邊緣不反射光)。這樣，就可能簡(jiǎn)化在掃描/重構(gòu)過(guò)程中對(duì)于平面區(qū)域的識(shí)別?？商鎿Q地，可能有足夠的具有不同的反射系數(shù)的不同的區(qū)域，以便于可以容易檢測(cè)平面區(qū)域。本發(fā)明也涉及與一套轉(zhuǎn)接部件組合的掃描體，所述掃描體可以通過(guò)不同轉(zhuǎn)接部件連接在不同植入物上。優(yōu)選地，每個(gè)轉(zhuǎn)接部件對(duì)應(yīng)于特定的植入物，并且對(duì)于不同的植入物提供不同的轉(zhuǎn)接部件。優(yōu)選地，每個(gè)轉(zhuǎn)接部件都具有可被光學(xué)掃描的編碼，其中所述編碼允許識(shí)別對(duì)應(yīng)于所述轉(zhuǎn)接部件的植入物的類型或?qū)?yīng)于所述轉(zhuǎn)接部件的植入物的大小。轉(zhuǎn)接部件通常借助于螺釘或捕捉器固定在植入物的頂端。如果需要永久的連接，轉(zhuǎn)接部件還可以膠粘在植入物上。


本發(fā)明可能的實(shí)施例的進(jìn)一步的描述通過(guò)圖1、圖加至加以及圖3a至3f更加清林疋。圖1展示了確定牙植入物的位置和方向的總體情形。圖加至圖2e展示了掃描體的各種實(shí)施例。圖3a至圖3f圖示了與牙植入物的位置和方向的確定有關(guān)的步驟。
具體實(shí)施例方式在圖1中，圖示了用于確定牙植入物12的位置和方向的可能裝置。該裝置反映了患者口腔內(nèi)的情況或反映了患者口腔模型內(nèi)的情況。植入物12被固定于顎部的骨18上。 在骨18上部有牙齦17的層。掃描體11通過(guò)轉(zhuǎn)接部件13與植入物12連接，所述轉(zhuǎn)接部件 13的位置部分地高于牙齦17的水平面。在掃描體11的左邊和右邊，圖示了兩顆鄰近牙齒16。然而，在一些情況下，只有一顆鄰近牙齒16緊靠植入物12。值得注意的是，掃描體11 和/或植入物12和/或轉(zhuǎn)接部件13的縱軸15分別不必完全豎直也不必完全垂直于骨18 的表面。進(jìn)一步地，在對(duì)掃描體11的掃描幾何形狀21進(jìn)行掃描時(shí)，掃描裝置的視角14不必須位于掃描體11的正上方，但是視角14還可以位于掃描體11的掃描幾何形狀21的側(cè)面和/或側(cè)邊。為了可能獲得良好的掃描結(jié)果，掃描體11的最頂端23在咬合面19的水平面上或稍下方，所述咬合面19由鄰近牙齒16的高度確定。一般而言，骨18表面到咬合面 19的距離大約是9mm到11mm，這意味著掃描體11應(yīng)該有一個(gè)小于這些值的長(zhǎng)度。然而， 如果掃描體11太短(相對(duì)于咬合面19太低)，可以通過(guò)使用合適的轉(zhuǎn)接部件13延長(zhǎng)其長(zhǎng)度。另一方面，如果掃描體11太長(zhǎng)(比如，部分地位于咬合面19以上)，那它很可能超出掃描通道，所述掃描通道適合于掃描牙齒或掃描剩余的牙齒部分。掃描通道的通常大小是 15-20mmX 15-20mm,其長(zhǎng)度是25-50或30至45mm。掃描通道可以具有正方形或矩形的橫截面(在垂直于其長(zhǎng)度的截面里)。圖1中的情形只是一種可能性。還有其它可能的情形。例如，可能缺失了兩顆牙齒，導(dǎo)致在兩顆鄰近牙齒16之間里有一個(gè)更大的缺口。后一種情形可能通常會(huì)包括兩個(gè)牙植入物12，這些牙植入物12彼此的相互位置和方向可能用兩個(gè)掃描體11來(lái)確定，其中的每一個(gè)掃描體將與兩個(gè)植入物12中的一個(gè)連接。其它情形還可能分別包括三個(gè)或甚至更多的植入物12和多個(gè)掃描體11的情形。圖加至圖2e顯示了掃描體11的多個(gè)實(shí)施例，每個(gè)掃描體11具有可以連接植入物12或轉(zhuǎn)接部件13的底端22，以及包括掃描幾何形狀21的頂端23。掃描幾何形狀21包括多個(gè)具有角25和側(cè)邊沈的平面區(qū)域M，所述的側(cè)邊沈也可以認(rèn)為是掃描幾何形狀21 的邊26。在如圖加的特定情況下，掃描幾何形狀21包括六個(gè)正方形和六個(gè)三角形作為平面區(qū)域M。然而，還可能有其它類型的掃描幾何形狀21，比如，以圖2d和2e為例所示的圖示。圖2d所示的掃描幾何形狀21包括三類的平面區(qū)域24，即一個(gè)正方形平面區(qū)域24、四個(gè)第一類的五邊形區(qū)域?qū)Γ退膫€(gè)第二類的五邊形區(qū)域?qū)ΑＴ趫D2e的情況下，掃描幾何形狀21包括兩類平面區(qū)域24，即十個(gè)三角形和六個(gè)五邊形。在圖2b和圖2c中，圖加的掃描體11在掃描幾何形狀21的略下方增加了編碼27，但是，編碼27也可能是掃描幾何形狀21 的一部分。在圖2b中，編碼27是環(huán)繞掃描體11的單溝道，在圖2c的情況下，編碼27包括兩個(gè)肋。對(duì)于掃描幾何形狀21，編碼27或希望具有編碼27的區(qū)域(比如，一個(gè)空白的編碼 27的情況下)從每一個(gè)可能的視角14看都必須是可見的，以便在掃描過(guò)程中，可以通過(guò)掃描/辨別編碼27而識(shí)別掃描體11。在圖3a至圖3f中，圖示了掃描過(guò)程和數(shù)據(jù)處理的多個(gè)步驟。圖3a顯示了一個(gè)示例的平面區(qū)域M，通過(guò)采用(數(shù)據(jù))點(diǎn)31的陣列掃描所述平面區(qū)域M。在平面區(qū)域M內(nèi)的點(diǎn)31 (可能也包括其邊界)用于重構(gòu)平面32。通常輔以擬合過(guò)程重構(gòu)平面32，所述擬合過(guò)程可能包括使用一定的選擇標(biāo)準(zhǔn)接受和拒絕數(shù)據(jù)點(diǎn)31 (比如，距離第一次估計(jì)的平面32 過(guò)遠(yuǎn)的數(shù)據(jù)點(diǎn)31則被拒絕)。如果兩個(gè)彼此相交的平面被重構(gòu)，則可以確定直相交線33， 如圖3c所示。進(jìn)一步地，在具有兩條彼此相交的直相交線33的情況下，可以重構(gòu)交點(diǎn)34， 如圖3d所示。交點(diǎn)34也可以由三個(gè)、或者甚至四個(gè)、五個(gè)或更多平面32確定，所述的這些平面32對(duì)應(yīng)于與角25相鄰的平面區(qū)域M，所述的角25與交點(diǎn)34相對(duì)應(yīng)。后一種情況不需要直相交線33的明確的重構(gòu)過(guò)程，因此步驟可以被省略，如圖3c所示。毫無(wú)疑問(wèn)地，一個(gè)交點(diǎn)；34的重構(gòu)分別需要至少三個(gè)重構(gòu)的平面32或三個(gè)平面區(qū)域?qū)?。在圖:3e中，確定了實(shí)體的幾何元素和重構(gòu)的幾何元素的對(duì)應(yīng)關(guān)系。例如，交點(diǎn)34對(duì)應(yīng)于角25，且直相交線33 的一部分對(duì)應(yīng)于側(cè)邊/邊26。進(jìn)一步地，平面32的一部分對(duì)應(yīng)于實(shí)體的平面區(qū)域?qū)ΑＪ褂眠@個(gè)對(duì)應(yīng)關(guān)系信息可以建立平面區(qū)域M的數(shù)字/虛擬模型。虛擬的平面區(qū)域24’包括對(duì)應(yīng)于重構(gòu)交點(diǎn)34的多個(gè)虛擬角25’和對(duì)應(yīng)于重構(gòu)直相交線33的一部分的多個(gè)虛擬側(cè)邊 26'0這樣，可能創(chuàng)建一個(gè)整體的掃描幾何形狀21的模型或甚至可能分別創(chuàng)建整個(gè)掃描體 11、牙植入物12、轉(zhuǎn)接部件13、以及患者口腔一部分的數(shù)字/虛擬模型。然而，在后者的情況下，附加的掃描信息和/或附加的存儲(chǔ)信息(比如，來(lái)自于數(shù)據(jù)庫(kù))是必要的。圖3a至圖3f描述的過(guò)程可以另外地包括一個(gè)或多個(gè)可選的步驟，詳述如下。在通過(guò)掃描掃描體11的表面得到一組點(diǎn)31以后，掃描體的表面可以近似地用例如有限元比如三角形加以描述(下面的例子使用的是三角形，但是通常，除三角形之外的其它有限元比如矩形、四邊形、或其它多邊形也可以同樣地使用)。有限元可以用于形成網(wǎng)格(基于這組點(diǎn)31)以描述掃描體的表面。每個(gè)三角形具有三個(gè)角，且每個(gè)三角形的方向由該三角形所在平面的法向量描述。在接下來(lái)的步驟，一個(gè)人/使用者可以通過(guò)點(diǎn)擊一個(gè)平面區(qū)域M 內(nèi)的三角形來(lái)直接選擇掃描幾何形狀21的該平面區(qū)域M。使用者的這個(gè)選擇有助于將檢測(cè)到的平面區(qū)域與一個(gè)掃描幾何形狀21的真實(shí)的平面區(qū)域M相聯(lián)系。特別地，使用者對(duì)平面區(qū)域M的這種選擇有利于下述情況所述平面區(qū)域M是掃描幾何形狀21的頂端23 上的單一的平面區(qū)域?qū)?，就像圖2d和2e所示的掃描體11的情況。在這種情況下，所述平面區(qū)域M的法向量平行于掃描體11的縱軸15。由于平面區(qū)域M的特定類型可以精確的確定頂端23的位置和掃描體11的方向，因此該平面區(qū)域M有助于確定牙植入物12的高精度的位置和方向。另外，使用者對(duì)平面區(qū)域M的所述特定類型的選擇可以簡(jiǎn)化(并且因此加速)位置和方向的確定。在使用者選擇了一個(gè)三角形的基礎(chǔ)上，在進(jìn)一步的過(guò)程中，優(yōu)選地，只有那些在其半徑在2和3mm之間的球體內(nèi)的三角形被用到，因?yàn)樵谶@種方式下，鄰近的三角形，即在所述球體內(nèi)的三角形，理想地描述了掃描幾何形狀21的整個(gè)表面，所述的掃描幾何形狀21的整個(gè)表面在確定對(duì)應(yīng)的平面區(qū)域M、掃描體11和植入物的位置和方向時(shí)可以被考慮在內(nèi)。 更特別地，掃描幾何形狀21的(可見的)平面區(qū)域M可以通過(guò)考慮上面提到的球體內(nèi)的所有三角形和以這些三角形的方向(法向量)為依據(jù)對(duì)其進(jìn)行歸類而加以描述。這些具有類似的法向量的三角形可以被認(rèn)為描述了同樣的平面區(qū)域M，因此屬于同一個(gè)組。因此，對(duì)于每組三角形，可以對(duì)應(yīng)于掃描幾何形狀21的平面區(qū)域?qū)χ貥?gòu)平面 32(比如，通過(guò)對(duì)三角形的角——即網(wǎng)格上的點(diǎn)——進(jìn)行平面的擬合過(guò)程)。重構(gòu)的平面32 可以用于重構(gòu)對(duì)應(yīng)掃描幾何形狀21的角25的交點(diǎn)34。三個(gè)這種重構(gòu)的平面32可以用于確定一個(gè)交點(diǎn)34。優(yōu)選地，掃描幾何形狀21表面的有限元描述的三角形(或三角形的角)—— 對(duì)應(yīng)于位于平面區(qū)域M的邊或角附近(例如，近于0. Imm)的表面的部分一一不被考慮到平面32的擬合過(guò)程中，因?yàn)檫@些三角形可能是傾斜的或相對(duì)于相應(yīng)的平面區(qū)域M上移或下移，這可能導(dǎo)致擬合結(jié)果精度的降低。例如，只有位于繞一組三角形或三角形的角的平均位置的圓圈之內(nèi)的三角形或三角形的角才可能被使用。圓圈的半徑要選擇的足夠小以確保對(duì)于一個(gè)平面的擬合過(guò)程，只有同一個(gè)平面M內(nèi)的三角形或三角形的角被考慮在內(nèi)。值得注意的是，即使一個(gè)單個(gè)的三角形就足以定義/確定對(duì)應(yīng)于掃描體11的平面區(qū)域M的平
9面32，但是為了增加這種確定的精度，優(yōu)選地是對(duì)多個(gè)(比如，多于100、200、或500，和/或少于1000或10000)三角形取平均值以定義平面32。在交點(diǎn)34的重構(gòu)和重構(gòu)的交點(diǎn)34與實(shí)體的點(diǎn)25建立聯(lián)系之后，有可能會(huì)將重構(gòu)的交點(diǎn)34的空間位置與，比如，可以作為掃描體的數(shù)字模型的一部分的點(diǎn)的期望的空間位置進(jìn)行對(duì)比。后者的對(duì)比可以像一致性檢查那樣進(jìn)行，或還可以用作分別對(duì)掃描體11或植入物12的位置和方向施加修正。在掃描體的縱軸可以通過(guò)其它方式確定(比如，從盡可能將整個(gè)掃描體適合掃描數(shù)據(jù)集的球形匹配得到)的情況下，該縱軸可以用于如下驗(yàn)證使用者通過(guò)檢查三角形的位置相對(duì)于其沿著縱軸的方位以選擇掃描體的頂部平面區(qū)域上的三角形。如果不是沿著縱軸的幾乎最外向的位置，會(huì)提示錯(cuò)誤信息，以指出使用者沒有選擇掃描體的頂部平面區(qū)域上的三角形。為了分別得到牙齒環(huán)境的更詳細(xì)的圖像或更完整的虛擬模型，掃描程序可以包括掃描體11在牙齒環(huán)境內(nèi)的分別由不同視角14和不同的透視圖(比如頂部視圖和兩側(cè)視圖)的掃描。可以通過(guò)識(shí)別重疊區(qū)域(比如掃描體11的)并將來(lái)自那些單獨(dú)掃描的信息進(jìn)行合并以組合多次掃描的信息。這樣，就可以創(chuàng)建一個(gè)可以旋轉(zhuǎn)且可以從任意可想到的視角觀察的基本完整的三維模型了。使用不同掃描的組合數(shù)據(jù)通常會(huì)產(chǎn)生更多的重構(gòu)直相交線33，并且可能還產(chǎn)生更多的對(duì)應(yīng)于實(shí)體的角25的重構(gòu)的交點(diǎn)34。因此，確定的角25’ 的數(shù)量可以多于一個(gè)，通常是多于三個(gè)、五個(gè)或七個(gè)。然后，所述的多個(gè)確定的角25’可以用于分別擬合到掃描體11或其角25的模型之中，以確定對(duì)應(yīng)的牙植入物12的位置和方向。值得注意的是，對(duì)于直相交線33和交點(diǎn)34的重構(gòu)，實(shí)體的角25或?qū)嶓w的邊沈在掃描過(guò)程中不必須是可見的。對(duì)于平面32的重構(gòu)，得到位于一個(gè)特定的平面區(qū)域M內(nèi)的至少三個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)就足夠了。因此，如果數(shù)據(jù)點(diǎn)31距離實(shí)體的角25或邊沈不是很近，掃描和重構(gòu)過(guò)程也能工作良好。而且，由于植入物12的位置和方向的確定不需要角25或邊沈上的點(diǎn)，因此可以在掃描過(guò)程中獲取較少的點(diǎn)31，從而允許掃描進(jìn)行的更快。進(jìn)一步地，通過(guò)重構(gòu)平面，實(shí)際上在掃描體的相應(yīng)的平面區(qū)域上的數(shù)據(jù)點(diǎn)就可以加以考慮了。努力尋找掃描體的角或邊是不夠精確的，因?yàn)閷?shí)際上在這些邊或角上的數(shù)據(jù)點(diǎn)可能只有很少?？傊?， 本發(fā)明的牙植入物12的位置和方向的確定更加可靠，并且同時(shí)允許更簡(jiǎn)單的掃描過(guò)程。植入物的確定的位置和方向可以用于模擬固定在植入物上的基牙，或固定在基牙上的任何其它部分，或植入物——比如橋，冠或類似物。同樣地，固定于植入物或基牙上的部分的插入方向可以通過(guò)獲得的信息加以確定。
權(quán)利要求
1.一種確定牙植入物(1 位置和方向的方法，該方法包括掃描與植入物連接的掃描體(11)的表面，在其中確定多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)(31)，所述數(shù)據(jù)點(diǎn) (31)與位于所述掃描體(11)表面上的點(diǎn)(31)的位置相對(duì)應(yīng)；或載入具有多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)(31)的數(shù)據(jù)集，所述數(shù)據(jù)點(diǎn)(31)與位于掃描體(11)表面上的點(diǎn) (31)的位置相對(duì)應(yīng)，所述掃描體(11)與所述牙植入物(1 連接； 其特征在于，基于所述數(shù)據(jù)點(diǎn)(31)重構(gòu)至少三個(gè)平面(32)；重構(gòu)重構(gòu)的平面(32)的相交信息，所述相交信息包括一個(gè)或多個(gè)直相交線(33)和/ 或一個(gè)或多個(gè)交點(diǎn)(34)；且基于至少部分的重構(gòu)的相交信息確定植入物(12)的位置和方向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，植入物(1 的位置和方向的確定包括以下步驟中的一個(gè)、兩個(gè)或全部將重構(gòu)的平面(32)與掃描體(11)表面上的實(shí)體的平面區(qū)域04)相聯(lián)系； 將重構(gòu)的直相交線(33)與掃描體(11)的實(shí)體的邊06)相聯(lián)系；且將重構(gòu)的交點(diǎn)(34)與掃描體(11)的實(shí)體的角05)相聯(lián)系。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2之一所述的方法，其特征在于，用于平面(32)重構(gòu)的所有點(diǎn) (31)的位置都在掃描體(11)表面上的平面區(qū)域04)內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，植入物位置的確定是基于至少一個(gè)、兩個(gè)或三個(gè)重構(gòu)的交點(diǎn)(34)和至少一個(gè)、兩個(gè)或三個(gè)重構(gòu)的直相交線(33)和/或至少兩個(gè)、四個(gè)、六個(gè)或八個(gè)重構(gòu)的交點(diǎn)(34)和/或至少兩個(gè)重構(gòu)的直相交線(33)，其中至少兩個(gè)所述直相交線(3 彼此相交。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，重構(gòu)平面包括通過(guò)數(shù)據(jù)點(diǎn)(31) 的子集擬合平面(32)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，確定植入物(1 的位置和方向進(jìn)一步地還基于之前已知的掃描體(11)和/或植入物和/或或在掃描體(11)和植入物 (12)之間內(nèi)的其它部件，比如轉(zhuǎn)接部件(13)，的尺寸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，所述方法還進(jìn)一步包括，產(chǎn)生一數(shù)字模型，數(shù)字模型是三維的，且其中數(shù)字模型至少部分地模擬了患者口腔內(nèi)的植入物。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，數(shù)字模型包括模擬緊靠植入物(1 的鄰近牙齒(16)和/或模擬緊靠植入物(12)的牙齦(17)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8之一所述的方法，其特征在于，當(dāng)掃描體(11)位于患者的口腔內(nèi)時(shí)進(jìn)行掃描體(11)表面的掃描，或當(dāng)掃描體(11)連接實(shí)體模型時(shí)進(jìn)行掃描體(11)表面的掃描，其中，實(shí)體模型更適宜地反映患者口腔一部分的情況。
10.一種用于執(zhí)行權(quán)利要求1至9的方法的計(jì)算裝置，和/或一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有實(shí)施權(quán)利要求ι至9的方法的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令。
11.一種用于確定牙植入物(12)的位置和方向的掃描體(11)，所述掃描體(11)包括 具有用于連接掃描體(11)和植入物(12)的底端(22)，其中，掃描體(11)直接與植入物(12)連接或掃描體(11)通過(guò)轉(zhuǎn)接部件(13)與植入物(12)連接；還包括 具有掃描幾何形狀的頂端03)；其特征在于，掃描幾何形狀的表面包括多個(gè)平面區(qū)域(M)，其中從每個(gè)可能的視角(14)看，至少有三個(gè)所述平面區(qū)域04)是可見的，其中可能的視角(14)位于所述掃描幾何形狀的同一水平或高于所述掃描幾何形狀；掃描體(11)的方向使得頂端03)指向上方和底端0 指向下方且視角(14)位于比掃描體(11)的最高端更高的任何位置的情況下，視角(14)位置高于所述掃描幾何形狀01)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的掃描體(11)，其特征在于，所述掃描幾何形狀是具有一個(gè)、二個(gè)、三個(gè)或全部下述特征的多面體所述掃描幾何形狀包括至少兩類或至少三類平面區(qū)域(M)，所述平面區(qū)域04) 具有相對(duì)于掃描體(11)的縱軸(15)的不同的方位角，其中掃描體(11)的縱軸(15)連接掃描體(11)的頂端(23)和底端(22)；所述掃描幾何形狀包括至少兩類或至少三類平面區(qū)域(M)，其中至少兩類或至少三類平面區(qū)域04)的角05)的數(shù)量是不同的；所述掃描幾何形狀包括至少一類平面區(qū)域(M)，其中所述類型的一個(gè)特定平面區(qū)域04)具有多個(gè)邊( )，其中所述平面區(qū)域04)的所有邊的長(zhǎng)度是相同的，或其中所述平面區(qū)域04)包括至少兩個(gè)或至少三個(gè)不同長(zhǎng)度的邊06)；并且所述掃描幾何形狀包括一個(gè)第一角0 和至少三個(gè)附加的角(25)，其中附加的角的至少三個(gè)定義了一個(gè)平面(32)，其中第一角0 在所述平面(3 之外。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12之一所述的掃描體(11)，所述掃描體(11)進(jìn)一步包括編碼 (27)，所述編碼(XT)將掃描體(U)與特定類型的植入物(1 相聯(lián)系和/或與特定類型的轉(zhuǎn)接部件(13)相聯(lián)系。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的掃描體(11)，其特征在于，所述編碼(XT)位于使得編碼 (27)從每一個(gè)可能的視角(14)都是可見的，其中可能的視角(14)位于所述編碼(XT)的同一水平或側(cè)上方；在掃描體(11)的方向使得頂端指向上方且底端0 指向下方且視角(14)位于高于掃描體(11)的最頂端03)的任意位置的情況下，視角(14)位于所述編碼(XT)的側(cè)上方。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的掃描體(11)，其特征在于，所述編碼(XT)包括一個(gè)或多個(gè)肋和/或溝道和/或色環(huán)。
16.根據(jù)權(quán)利要求11至15之一所述的掃描體(11)，其特征在于，部分掃描幾何形狀 (21)是反射光的和/或部分掃描幾何形狀是不反射光的。
全文摘要
一種用于確定牙植入物的位置和方向的方法，包括掃描與植入物連接的掃描體的表面，在其中確定與位于所述掃描體表面上的點(diǎn)的位置相對(duì)應(yīng)的多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。所述方法進(jìn)一步包括基于所述數(shù)據(jù)點(diǎn)重構(gòu)至少三個(gè)平面，重構(gòu)重構(gòu)的平面的相交信息，所述相交信息包括直相交線和交點(diǎn)的重構(gòu)，并且基于重構(gòu)的相交信息確定植入物的位置和方向。
文檔編號(hào)A61C13/00GK102316821SQ201080007442
公開日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2010年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月12日
發(fā)明者B·斯特勞布, F·霍曼, U·拉維舒卡 申請(qǐng)人:斯特勞曼控股公司