[发明专利]基于简化图像的正畸治疗监测

说明书

1.技术领域

本发明一般地涉及正畸治疗领域。更具体地，本发明涉及正畸治疗监测和计划的方法。

2.相关技术的描述

正畸术是关于口腔内牙齿位置的监查、导引和校正的牙科领域和专业。其通过对牙齿施加力和/或将力重新定向而将它们带到相对于彼此以及面骨例如颌骨合适的位置上。

在一种普遍类型的治疗中，将称作托槽(brackets)的微型有槽矫正器固定到患者的牙齿上，并将弹性弓丝(archwire)放置到每个托槽的缝中。在弓丝的末端提供称作颊面管(buccal tube)的矫正器，其固定在患者的臼齿上。弓丝在放入口腔时是偏转的，但是随后在其回复到它的原始形状时施加连续的力推动牙齿到适当的位置。通常将托槽、颊面管和弓丝一并称作“牙箍(braces)”。

从矫正器首次粘接(bond)到牙齿上到治疗结束时将它们取下，主动正畸治疗通常持续一到三年。尽管在整个治疗过程中可以发生牙齿的移动，但是该移动通常不会以平稳连续的方式发生。有时存在“瓶颈”阻止甚至停滞牙齿的移动。例如，可能需要将特定的牙齿移开，为其它牙齿创造空间。由于支抗丢失或不期望的牙齿移动必须在进一步继续前修补，可能产生延迟。而且，根据每个患者牙齿排列的独特生物学，有些牙齿可能就是比其它牙齿移动慢。

专业治疗人员，典型为正牙医师，在为患者制定治疗计划时会预期到这些挑战的一部分。在一开始时，专业治疗人员通常在X射线和/或石膏研究模型的帮助下提供位置不正的牙齿的3维图像。专业治疗人员随后构思出牙齿期望的最终位置的思维图像(mental image)，并预见到达到该状态的治疗路径。该治疗计划因此可以充当“路线图”，用于确定将患者从咬合不正状态引领到最终状态的中期和最终目标的次序。该治疗计划也可以包括基于专业治疗人员的经验和专业知识而实现各中期和最终目标的预期时间线。

尽管专业治疗人员勤奋或尽量上心，然而，很少能够精确地依照治疗计划进行实际治疗。经常需要计划外调整；例如，专业治疗人员可能在弓丝中设置额外的弯曲或者在一颗或多颗牙齿上重新定位矫正器以达到合适的治疗结果。这些调整是针对治疗进程连续评估的结果，并且这些评估又是基于专业治疗人员在患者牙齿常规检查期间观察到的结果。这个过程既主观又天生带有不精确性。由于人类视野和患者口腔物理结构的限制，口腔环境使得人类即使并非不可能也难于在没有辅助下建立患者牙齿结构的3维视觉图像。而且，牙齿的根部不容易看到，这使得难于将齿列的隐藏部分例如齿根合并到中期治疗计划中。

发明内容

由于上述传统正畸治疗监测方法的局限，在治疗过程中提供牙齿的精确相对位置的方法通常是耗时的和低效的。本发明提供了在使用数字信息的正畸治疗进程期间，便捷和有效地监测和评估患者牙齿位置的方法。在示例性实施例中，通过X射线照片和/或口腔内扫描而提供表现患者牙齿结构的初始数字数据组。随后在治疗过程期间，使用咬合托印模(bite plate impression)或超快速低分辨率口腔内扫描仪可以便捷地提供表现部分牙齿结构的简化图像。随后通过将初始图像的元素与简化图像的相应元素对齐或配准，导出或“重建”全部牙齿结构的三维(3D)图像。通过使用来自两个图像中的元素进行数字化重建牙齿结构，专业治疗人员可以提供患者完整牙齿结构的精确的、当前的和可操作的3D图像，用于诊断和治疗计划目的。

本发明提供一种在治疗期间导出牙齿位置和定向的完整3D图像、评估治疗进程、以及计算正畸矫正器的调整量的方法，对于专业治疗人员和患者都特别有利。首先，通过对已在治疗开始时获得的一整组牙齿数据进行权衡，仅仅小部分牙齿数据需要重建整个牙齿结构的当前位置。由于取完整的牙齿印模或高分辨率口腔内扫描对于患者来说是耗时的和不舒适的，咬合配准器(bite register)可在数秒内进行且离线扫描，患者的不适感最低。进一步的优点在于，能够将牙齿结构中通常隐藏的特征如根部集成到当前的3D图像中而不需要执行额外的射线照片。这在涉及临时锚固装置(TADs)时尤其有用，因为这些成像技术可以帮助专业治疗人员显现TADs相对于齿根的位置。最后，通过提供包括根部的牙齿的完整详细的图像，该方法在诊断性治疗问题和建议对正畸矫正器诸如弓丝或其它矫正器进行中期校正中是有用的。