CN112839609A - 用于牙体制备的牙科引导*** - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于牙体制备的牙科引导***(100)，所述牙科引导***具有：用于检测三维实际齿形(103‑I)的电子检测***(101)；用于确定空间偏离区域(107)的比较装置(105)，在所述空间偏离区域上，所确定的实际齿形(103‑I)偏离预定的理论齿形(103‑S)；和数据眼镜(109)，所述数据眼镜具有用于光学显示所述空间偏离区域(107)的显示装置(111)。

Description

用于牙体制备的牙科引导***
技术领域
本发明涉及一种用于牙体制备的牙科引导***和一种用于牙体制备的方法。
背景技术
在成型患者口中的牙齿时可能容易出现问题，因为没有正确使用工具、例如钻机。牙齿材料一旦除去就被永久去除并且不能再被补上。原则上应尽可能保持天然牙齿物质。
发明内容
因此，本发明的技术目的在于，简化并且加速患者口中的牙齿的手动成型。
所述目的通过独立权利要求的技术方案得以实现。有利的实施方式是从属权利要求、说明书和附图的技术方案。
根据第一方面，所述目的通过一种用于牙体制备的牙科引导***得以实现，所述牙科引导***具有用于检测三维实际齿形的电子检测***、用于确定空间偏离区域的比较装置以及数据眼镜(Datenbrille)，在所述空间偏离区域上，所确定的实际齿形偏离预定的理论齿形，所述数据眼镜具有用于光学显示所述空间偏离区域的显示装置。对三维实际齿形的检测可以在成型期间持续地且实时地进行。通过电子检测***获得数字化的数据组，该数据组描述三维实际齿形并且该数据组可以由比较装置处理。所述检测可以借助于光学方法或X射线方法实施。一般而言，所述电子检测***可以是以下每种检测***，利用该检测***可以获得用于三维实际齿形的数字化的数据组。所述偏离区域直接重叠在可视觉感知的牙齿上。具有显示装置的数据眼镜用于光学地显示可视觉感知的牙齿上的空间偏离区域。
通过由数据眼镜光学突出显示偏离区域，负责治疗的牙医可以直接识别到牙齿的哪些空间区域应被去除，由此获得期望的理论齿形。由此实现以下技术优点：可以防止无意地除去空间区域并且尽可能多地保留天然牙齿物质。
所述实际齿形例如是牙齿的、颌骨的、钻模替代物的、齿桥的或齿冠的实际空间形状。所述理论齿形是牙齿的、颌骨的、钻模替代物的、齿桥的或齿冠的空间形状，这些空间形状在手动加工之后应具有所述理论齿形。所述数据眼镜是作为眼镜佩戴的电子仪器，借助于该电子仪器，除了自然的视觉感知之外还可以给使用者光学地显示其他信息。所述数据眼镜可以通过显示装置将附加信息叠加在由佩戴者的眼睛感知的图像上。所述显示装置例如包括靠近眼睛的屏幕或用于直接投射到视网膜上的投影仪。此外，还可以在外部屏幕上显示所述信息。
在所述牙科引导***的技术上有利的实施方式中，所述数据眼镜包括电子检测***。通过将所述检测***集成到数据眼镜中例如实现以下技术优点：简化所述牙科引导***的构造。
在所述牙科引导***的另一种技术上有利的实施方式中，所述电子检测***包括具有第一和第二相机的立体检测***或者具有全光相机的立体检测***。全光相机(也称为光场相机)除了通常的二维图像维度还检测入射光束的方向。通过附加维度，全光拍摄包含关于图像深度的信息。由此例如实现以下技术优点：可以以低技术成本检测实际齿形，并且检测***能够以简单方式集成到数据眼镜中。此外，也可以借助于带投影方法或借助于透镜光栅方法也基于多个图像来检测三维实际齿形。
在所述牙科引导***的另一种技术上有利的实施方式中，所述电子检测***包括3D相机，所述3D相机用于基于光运行时间测量来检测三维实际齿形。由此例如实现以下技术优点：能够以快速方式利于紧凑的相机来确定齿形。
在所述牙科引导***的另一种技术上有利的实施方式中，所述比较装置构造成用于基于所检测的实际齿形来确定修复参数。所述修复参数例如是制备角度，该制备角度说明制备与纵轴线偏离多少角度。一般而言，所述制备参数然而可以是加工时起作用的每种参数。由此例如实现以下技术优点：可以监测修复参数并且进一步简化对牙齿的成型。
在所述牙科引导***的另一种技术上有利的实施方式中，所述引导***构造成用于在所述数据眼镜的显示装置上显示所述修复参数。由此例如实现以下技术优点：在手动处理牙齿时直接考虑所述修复参数。
在所述牙科引导***的另一种技术上有利的实施方式中，所述电子检测***构造成用于基于牙齿图像的时间系列来确定所述三维实际齿形。由此例如实现以下技术优点：能够以简单且精确的方式确定齿形。所述系列的每个另外的牙齿图像都提高所确定的实际齿形的精确性。所述牙齿图像的系列例如能够组成一个(部分)全景图，该(部分)全景图用于进一步重建实际齿形。为此可以使用特定的计算机算法。
在所述牙科引导***的另一种技术上有利的实施方式中，所述电子检测***构造成用于检测治疗工具的位置。由此例如实现以下技术优点：能够实时地追踪治疗工具的位置。基于这个位置可以控制治疗工具。也可以由治疗工具的确定位置推断出实际形状，因为在治疗工具的位置上没有牙齿。利用作为治疗工具的探查工具例如可以计算三维实际齿形，所述治疗工具的位置被追踪。
在所述牙科引导***的另一种技术上有利的实施方式中，所述引导***构造成用于生成电子资料，所述电子资料记录治疗的进程。由此例如实现以下技术优点：可以永久地电子地储存关于治疗的信息。
在所述牙科引导***的另一种技术上有利的实施方式中，所述引导***构造成用于检测所述数据眼镜的空间位置。由此例如实现以下技术优点：可以在确定三维实际齿形时考虑数据眼镜的空间位置。由此提高所确定的实际齿形的精确性。通过考虑角度可以提供数据眼镜中的偏离信息的投***确性。
在所述牙科引导***的另一种技术上有利的实施方式中，所述检测***是光学检测***，所述光学检测***包括用于检测所述实际齿形的自动对焦功能或变焦功能。自动对焦功能允许自动精调，其方式是，相机设定与在相机与牙齿之间的距离相适配并且线条分明地塑造牙齿。变焦功能允许图像片段与牙齿的无级适配。由此例如实现以下技术优点：简化对引导***的操作和操纵。
在所述牙科引导***的另一种技术上有利的实施方式中，所述引导***包括用于检测所述三维实际齿形的镜。通过所述镜例如实现以下技术优点：可以在空间上检测牙齿的不能直接在视觉上达到的后面区域。由此可以改进对实际齿形的重建。
根据第二方面，所述目的通过一种用于牙体制备的方法得以实现，所述方法具有以下步骤：利用电子检测***检测三维实际齿形；确定空间偏离区域，在所述空间偏离区域上，所确定的实际齿形偏离预定的理论齿形；并且在数据眼镜的显示装置上显示所述空间偏离区域。通过所述方法实现与通过按照第一方面的牙科引导***相同的技术优点。
在所述方法的一种技术上有利的实施方式中，基于所检测的实际齿形确定修复参数。所述修复参数例如是牙齿的修复角度。由此例如同样实现以下技术优点：进一步简化对牙齿的成型。
在所述方法的另一种技术上有利的实施方式中，在所述数据眼睛的显示装置上显示所述修复参数。由此例如实现以下技术优点：可以在手动处理牙齿时考虑所述修复参数。
在所述方法的另一种技术上有利的实施方式中，基于牙齿图像的时间系列来确定三维实际齿形。由此例如同样实现以下技术优点：能够以简单且精确的方式确定齿形，并且所述系列的每个另外的牙齿图像都提高所确定的实际齿形的精确性。
在所述方法的另一种技术上有利的实施方式中，检测治疗工具的位置。由此例如实现以下技术优点：能够追踪治疗工具的位置并且可以实施对治疗工具的基于位置的控制或者能够由治疗工具的所确定的位置推断出实际形状，因为在治疗工具的位置上没有牙齿。
在所述方法的另一种技术上有利的实施方式中，检测所述数据眼镜的空间位置。由此例如同样实现以下技术优点：可以在确定三维实际齿形时考虑数据眼镜的空间位置。由此提高所确定的实际齿形的精确性。通过确定在数据眼睛与牙齿位置之间的角度能够更精确地在数据眼镜上显示空间偏离区域。
附图说明
本发明的实施例在附图中示出并且在下面详细描述。
附图中：
图1示出牙科引导***的示意图；
图2示出用于观察牙齿的数据眼镜；并且
图3示出用于牙体制备的方法的框图。
具体实施方式
图1示出牙科引导***100的示意图。引导***100用于引导在患者口中实施牙体制备的治疗人员。利用牙科引导***100光学地辅助支持对牙齿的手动成型。牙科引导***100不仅适用于成型天然的单独牙齿，而且同样也可以用于成型假牙或牙科辅助件，如齿桥、部分人造假牙、植入物、钻模或基牙。
为此，牙科引导***100包括电子检测***101，利用该电子检测***能够在成型期间持续地确定患者口中的三维实际齿形103-I。可以以光学方式进行对实际齿形103-I的确定。一般而言，为此然而也可以使用每种其他方法，利用该方法能够确定空间实际齿形103-I。所述电子检测***101例如产生描述牙齿的立体形状的数据组。
检测***101例如包括立体的相机***，该相机***具有两个电子相机113-1、113-2。通过利用两个相机113-1、113-2的立体拍摄能够以简单的方式确定和重建空间实际齿形103-I。借助于计算机算法能够由相机113-1、113-2在不同视差角度下的相应图像来预估实际齿形103-I。
所述检测***101也可以包括相机，该相机利用光运行时间方法确定各个间距(TOF相机-运行时间相机)。出于这个目的，借助于光脉冲照亮牙齿并且为每个像素测量光到达物体并且重新返回的时间。这个时间与间距直接成比例。相机为每个像素提供在其上塑造的牙齿的距离。
检测***101也可以基于牙齿的牙齿图像系列确定实际齿形103-I，所述牙齿图像由不同的视角获得。出于这个目的可以使用计算方法，从而由各个牙齿图像重建实际齿形103-I。为此可以附加地使用关于检测***101的空间位置的信息。
然而，检测***101也可以基于计算机X线断层造影、X射线方法或磁共振方法来确定实际齿形103-I。由此实现以下优点：也能够确定不能光学地接近的三维形状，如具有损伤的齿形。通过这种方法由此可以检测牙齿的内部状况和内部体积。如果例如牙齿包括孔，则可以获得相应的实际齿形，该实际齿形不仅反映可光学感知的外表面。所述孔的空间形状可以经由显示装置111显示，使得在这种情况下也可以辅助支持对理论齿形的产生。在微创方法中由此可以确定钻孔的位置。
所确定的实际齿形103-I作为数据组供应给电子比较装置105。比较装置105确定空间偏离区域107，在所述空间偏离区域上，所确定的实际齿形103-I偏离预定的理论齿形103-S。
理论齿形103-S例如之前在中间步骤中经由用户接口选出或者自动地借助于临床情况、例如由数据库或通过算法(机器学习)提出或特殊设计、例如CAD方法，并且同样作为数据组供应给电子比较装置105。数据库可以为可能的理论齿形储存一定数量的数据组。这些量的理论齿形可以自动地或者手动地选出。此外可能的是：经由用户接口改变预定的理论齿形。
为了确定偏差，例如对描述空间实际齿形103-I的数据组与其他描述理论齿形103-S的数据组进行比较。如果例如实际齿形103-I与理论齿形103-S在预定公差值的范围内不一致，则对应的区域检测为偏差区域107。
电子比较装置105例如通过软件模块构成，该软件模块在具有处理器和用于储存软件模块和数据组的电子存储器的计算机装置上执行。
将如此确定的空间偏离区域107传输给数据眼镜109，通过该数据眼镜辅助支持牙体制备。数据眼镜109光学地突出显示偏离区域107。
数据眼镜109(也称为强化实境眼睛或智能眼镜)是可佩戴的仪器，该仪器能够将视觉信息投射到眼镜佩戴者的眼睛前，而该眼镜佩戴者还可以视觉感知周围环境。由此可以在佩戴者的视野中显示和添加信息。出于这个目的，数据眼镜109包括显示装置111，该显示装置可以由靠近眼睛的屏幕或用于直接投射到视网膜上的投影仪构成。
显示装置111用于显示以下区域，在这些区域上，所确定的实际齿形103-I偏离预定的理论齿形103-S。以这种方式，数据眼镜109的佩戴者可以直接在视觉感知的牙齿上识别：必须远离该牙齿的哪些空间区域，以获得期望的理论齿形103-S。数据眼镜109的佩戴者使用牙科工具、如钻孔机或铣刀，以便远离牙齿的突出显示的空间区域。
数据眼镜109附加地还可以包括用于检测头部的运动或用于在空间上识别数据眼镜109的位置的传感器、例如气体传感器。因此，可以使所计算的偏离区域107的显示较精确地与佩戴者的运动相适配。数据眼镜109的空间位置例如可以基于预定的光学参考点或标记进行，所述光学参考点或标记设置在数据眼镜109的周围中、例如借助于三边测量法或三角测量法。
检测***101可以集成到数据眼镜109中。由此获得以下技术优点：在佩戴数据眼镜109期间可以以简单的方式实施实际齿形103-I。一般而言，检测***101也可以设置为单独的仪器，利用该仪器在成型期间确定实际齿形103-I。
图2示出用于观察牙齿和用于显示偏离区域107的数据眼镜109。要去除的偏离区域107直接叠加在可视觉感知的牙齿上。由此，数据眼镜109的佩戴者可以在牙体制备时实时识别：实际齿形103-I在哪些部位处偏离理论齿形103-S。
理论齿形103-S可以基于程序库手动地选出，该程序库包括一定量的理论齿形103-S。可以借助于显示装置111在数据眼镜109上为佩戴者显示可能的理论齿形103-S。
然而也可能的是：比较装置105可以基于之前检测的实际齿形103-I选择理论齿形103-S。在这种情况下可以由一定量的预定的理论齿形103-S选择以下理论齿形，利用该理论齿形，与实际齿形103-I相比维持最大的牙齿物质。
此外，比较装置105可以构造成用于基于所检测的实际齿形103-I自动地确定修复参数。这个修复参数例如可以是制备角度，该制备角度说明：当前的实际齿形103-I偏离齿冠纵轴线何种角度，亦即例如半个锥角。出于这个目的，基于持续检测的实际齿形103-I确定：该实际齿形具有何种制备角度。
数据眼镜109的佩戴者获得实时的制备角度，使得该佩戴者可以如此长时间地处理牙齿，直至实现正确的制备角度、亦即所制备的截锥的角度。
一般而言，修复参数然而也可以描述其他特性、例如其他几何参数，这些几何参数涉及齿根、植入物、基牙、侧凹、颌骨状况或***角度或者涉及美学状况如颜色、牙齿上的点、牙龈、牙***、鄂脊或牙床的参数。电子检测***101附加地可以检测治疗工具115或镜117的位置。
此外，引导***100可以构造成用于借助于检测***101持续地检测对牙齿的成型并且产生电子资料，所述电子资料不中断地记录治疗的进程、如视频资料或CAD资料。在这种情况下也可以基于电子资料事后追踪和鉴定对牙齿的成型。
检测***101还可以构造成用于除了实际齿形之外还光学地检测牙齿的牙齿颜色，其方式例如是，在拍摄期间获得牙齿颜色的数字化色值。这些色值除了所检测的实际齿形之外还可以储存在相应的数据组中。
引导***还可以具有镜117，该镜用于辅助支持对三维实际齿形的检测。通过镜117加速对实际齿形的检测，其方式是，可以在空间上检测牙齿的不能直接在视觉上达到的后面区域、例如牙齿的内侧。通过镜117能够以简单且快速的方式确定附加的牙齿图像，所述附加的牙齿图像可以组成牙齿的用于进一步重建实际齿形得(部分)全景图。一般而言，为了确定齿形可以使用适当的计算机算法。
镜117例如可以与光学检测装置111固定地连接，从而可以同时在牙齿的前侧和背侧实施光学检测。例如可以涉及具有集成的相机/视频***的镜。
一般而言，镜117然而也可以是保持在手中的镜117，利用该镜可以获得牙齿的背侧的牙齿图像。这些牙齿图像同样可以用于重建实际齿形。此外可以通过检测装置101检测镜117的位置，从而可以在确定实际齿形时考虑这个位置、例如借助于射线追踪方法。
图3示出用于牙体制备的方法的框图。所述方法包括：利用电子检测***101检测三维实际齿形103-I的步骤S101；确定空间偏离区域107的步骤S102，在这些空间偏离区域上，所确定的实际齿形103-I偏离预定的理论齿形103-S；和在数据眼镜109的显示装置111上显示空间偏离区域107的步骤S103。
所有与本发明的各个实施方式相结合地阐述和示出的特征可以以不同的组合设置在根据本发明的技术方案中，以便同时实现其有利效果。
所有方法步骤可以通过适用于实施相应的方法步骤的设备实施。所有设备特征述及的功能可以是方法的方法步骤。
本发明的保护范围通过权利要求给出并且不由在说明中阐述的或在附图中示出的特征限制。
附图标记列表
100 牙科引导***
101 检测***
103-I 实际齿形
103-S 理论齿形
105 比较装置
107 偏离区域
109 数据眼镜
111 显示装置
113-1 相机
113-2 相机
115 治疗工具
117 镜。

Claims (18)

1.用于牙体制备的牙科引导***(100)，所述牙科引导***具有：
-用于检测三维实际齿形(103-I)的电子检测***(101)；
-用于确定空间偏离区域(107)的比较装置(105)，在所述空间偏离区域上，所确定的实际齿形(103-I)偏离预定的理论齿形(103-S)；和
-数据眼镜(109)，所述数据眼镜具有用于光学显示所述空间偏离区域(107)的显示装置(111)。
2.根据权利要求1所述的牙科引导***(100)，其中，所述数据眼镜(109)包括所述电子检测***(101)。
3.根据上述权利要求中任一项所述的牙科引导***(100)，其中，所述电子检测***(101)包括具有第一和第二相机(113-1、113-2)的立体检测***或者具有全光相机的立体检测***。
4.根据上述权利要求中任一项所述的牙科引导***(100)，其中，所述电子检测***(101)包括3D相机，所述3D相机用于基于光运行时间测量来检测三维实际齿形(103-I)。
5.根据上述权利要求中任一项所述的牙科引导***(100)，其中，所述比较装置(105)构造成用于基于所检测的实际齿形(103-I)来确定修复参数。
6.根据权利要求5所述的牙科引导***(100)，其中，所述引导***(100)构造成用于在所述数据眼镜(109)的显示装置(111)上显示所述修复参数。
7.根据上述权利要求中任一项所述的牙科引导***(100)，其中，所述电子检测***(101)构造成用于基于牙齿图像的时间系列来确定所述三维实际齿形(103-I)。
8.根据上述权利要求中任一项所述的牙科引导***(100)，其中，所述电子检测***(101)构造成用于检测治疗工具(115)的位置。
9.根据上述权利要求中任一项所述的牙科引导***(100)，其中，所述引导***(100)构造成产生电子资料，所述电子资料记录治疗的进程。
10.根据上述权利要求中任一项所述的牙科引导***(100)，其中，所述引导***(100)构造成用于检测所述数据眼镜(109)的空间位置。
11.根据上述权利要求中任一项所述的牙科引导***(100)，其中，所述检测***(111)是光学检测***，所述光学检测***包括用于检测所述实际齿形的自动对焦功能或变焦功能。
12.根据上述权利要求中任一项所述的牙科引导***(100)，其中，所述引导***(100)包括用于检测所述三维实际齿形(103-I)的镜(117)。
13.用于牙体制备的方法，所述方法包括以下步骤：
-利用电子检测***(101)检测(S101)三维实际齿形(103-I)；
-确定(S102)空间偏离区域(107)，在所述空间偏离区域上，所确定的实际齿形(103-I)偏离预定的理论齿形(103-S)；和
-在数据眼镜(109)的显示装置(111)上显示(S103)所述空间偏离区域(107)。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，基于所检测的实际齿形(103-I)确定修复参数。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，在所述数据眼镜(109)的显示装置(111)上显示所述修复参数。
16.根据权利要求13至15中任一项所述的方法，其中，基于牙齿图像的时间系列确定所述三维实际齿形(103-I)。
17.根据权利要求13至16中任一项所述的方法，其中，检测治疗工具(115)的位置。
18.根据权利要求13至17中任一项所述的方法，其中，检测所述数据眼镜(109)的空间位置。
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