[发明专利]用于从牙列网格去除牙箍的方法和系统

说明书

用于生成至少部分地由计算机执行的牙列的数字模型的方法，沿着牙弓采集表示牙列的3‑D数字网格，其包括牙箍、牙齿和齿龈组织。该方法通过处理数字网格并且根据所采集的网格自动检测一个或多个初始托槽方位、处理该初始托槽方位以识别靠在牙齿表面上的牙箍的托槽区、识别在托槽之间延伸的一个或多个牙箍线、从牙列模型去除一个或多个托槽和一条或多条线、以及在其中一个或多个托槽已被去除的数字网格牙列模型内形成所重建的牙齿表面来修改3‑D数字网格以生成数字网格牙列模型。经修改的3‑D数字网格牙列模型被显示、存储、或通过网络传输到另一计算机。

技术领域

本公开一般涉及操纵由三维网格表示的元件，并且更具体地涉及用于在已使用反射比成像获得的表面轮廓图像中进行齿冠表面表征的方法和装置。

背景技术

牙科/正畸从业者对于将三维（3-D）成像和3-D图像处理用于计算机辅助诊断、用于假体设计和制造、以及用于整体改进的患者护理具有越来越浓厚的兴趣。对于头影测量和分析，3-D成像和3-D图像处理在灵活性、准确性和可重复性方面提供了显著优势。3-D头影测量分析克服了与二维（2-D）头影测量分析的常规方法相关联的一些缺点，例如诸如透视投影的2-D几何误差、放大率以及投影中的头部定位。3-D头影测量已经被示出产生更准确的客观数据，因为其基于计算而非很大程度上取决于离散测量，如2-D头影测量情况那样。

使用3-D头影测量方法的早期研究采用了使用患者头部的锥形束计算机断层扫描（CBCT）的上颌面部解剖结构的3-D成像和参数分析。使用CBCT方法，3-D头影测量分析的重要作用为要定义上颌和下颌弓的数学模型，针对上颌和下颌弓计算了每个牙齿或牙齿的组的惯性轴。这进而需要从所采集的患者的CBCT头部体积中分割个体牙齿。

通常，在正畸治疗过程期间，使用多个2-D X射线头像图采集来评估治疗进展。常规的3-D头影测量分析也可以被用于此目的，从而需要多次CBCT扫描。然而，2-D和3-D射线照相成像方法两者都使患者暴露于电离辐射。减少患者对辐射的总体暴露是合期望的，特别是对于年轻患者而言。

一般而言，光学口内扫描产生了牙列对象的轮廓，并且已经有助于改进牙齿、牙龈和其他口腔内结构的可视化。使用可见光或近可见光的表面轮廓表征可能对于评估牙齿状况特别有用，并且对于各种类型的牙科手术（诸如对于修复牙科）具有公认的价值。这可以提供有价值的工具来帮助牙科从业者识别各种问题，并且验证与患者的牙齿和支撑结构相关的其他测量和观察。表面轮廓信息也可以被用来生成牙列组件（诸如个体牙齿）的3-D模型；然后，与个体牙齿相关的方位和取向信息可以被用于评估正畸治疗进展。通过正确使用表面轮廓成像，可以避免对患者的牙列进行多次2-D或3-D X射线采集的需要。

已经开发了许多技术以用于从医疗、工业和其他应用中的各种类型的对象获得表面轮廓信息。光学三维（3-D）测量方法使用以各种方式引导到表面上的光来提供形状和空间信息。在被用于轮廓成像的各类型成像方法当中的是边缘（fringe）或结构化光投影设备。结构化光投影成像使用图案化或结构化光和相机/传感器三角测量来获得各种类型结构的表面轮廓信息。一旦对结构化光投影图像进行处理，就可以生成点云。然后可以根据点云或多个点云来形成网格，以便至少重建对表面的平面近似。

网格表示对于示出牙齿和牙龈的表面结构而言特别有用，并且可以使用手持式相机来获得，并且不要求有害的辐射水平。然而，当使用常规的图像处理方法时，已发现网格表示缺乏使用锥形束计算机断层扫描（CBCT）或使患者暴露于辐射的其他技术可得的一些固有多功能性和实用性。一个其中网格表示仅产生令人失望的结果的领域涉及分割。分割允许从业者识别牙冠和牙齿的其他可见部分，并且将它们与牙龈以及相关的支撑结构隔离。用于分割网格图像的常规方法通常是不准确的，并且可能无法将牙齿结构与支撑组织区分开。

已经提出了用于解决网格图像的分割问题的各种方法，诸如以下：