CN114641256B - 用于使用现有假牙数字地设计假牙的方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于使用现有假牙数字地设计假牙的方法。公开了用于便利于所谓复制假牙的设计的计算机实施的方法和用户界面,借此对现有假牙做出改变以提高适配度、美观性或其他参数以后重新制造现有假牙。
Description
技术领域
本公开整体上涉及用于便利于所谓复制假牙的设计的计算机实施的方法和用户界面,该计算机实施的方法和用户界面典型地涉及一种方法,所述方法由此在对现有假牙做出改变以提高适配度、美观度或其他参数以后重新制造现有假牙的方法。
背景技术
随着数字牙科医术的进步,使用比如扫描、设计和制造的数字过程设计和制造假牙正变得更具吸引力。
假牙设计和制造的一个方面是所谓的复制假牙。这涉及患者已经具有总体工作良好——例如咬合及美观度良好——的假牙的过程。然而,由于一些原因患者可能需要一幅新的假牙。典型地,这可能是由于对缺牙患者很普遍的骨骼收缩引起的。骨骼收缩的结果是导致牙龈与假牙之间的适配度降低,因此需要假牙的新的牙龈面向设计。
提供数字/计算机实施的假牙设计和制造方法十分令人关注,在后文中将公开这种方法,具体地公开一种允许改进的复制假牙的过程。
发明内容
在一个方面中,本文中公开了一种用于生成假牙的数字模型的计算机实施的方法,所述数字模型包括假牙基部的数字模型和假牙牙齿的至少一个数字模型,其中该方法依次序可以包括以下步骤:
-获得适配的现有假牙的数字模型,
-将适配的现有假牙的数字模型划分成中间假牙基部模型和至少一个中间假牙牙齿模型,
-对中间假牙基部模型做解剖学修正;
-设计中间假牙基部模型与该至少一个中间假牙牙齿模型之间的耦合布置,其中该耦合布置包括形成在中间假牙基部模型中的至少一个凹部以及从该至少一个中间假牙牙齿模型延伸的、成形为匹配该至少一个凹部的突起部,和
-基于中间假牙基部模型生成最终假牙基部模型的数字数据文件以及基于该至少一个中间假牙牙齿模型生成至少一个最终假牙牙齿模型的数字数据文件。
在维持上面的步骤的次序的情况中、尤其是在设计耦合布置之前做中间假牙基部模型的解剖学修正的情况中,上面的方法特别有利,因为这通过防止或至少减少通常不希望的底切口来允许提高的美观度同时确保牢固的耦合布置。
在当前的说明书中,在期望特定次序的步骤成具体顺序时使用术语“次序”,但是,在实施方式中,在引述的步骤之间可以产生附加步骤。例如,在上面的方面中,需要相对于彼此维持步骤的次序,即:
1.获得现有假牙的数字模型,
2.将现有假牙模型划分成假牙基部模型和假牙牙齿模型,
3.对假牙基部模型做解剖学修正;
4.设计假牙基部模型与假牙牙齿模型之间的耦合布置,和
5.生成假牙基部和假牙牙齿的数字数据文件。
在替换的方面中,步骤不需要依次序并且可变换位置。
术语“现有”假牙涉及患者此前有的或正在使用的现有假牙。现有假牙可以是患者对假牙的总体性能满意然而需要一些改进的假牙。
接着适配现有假牙。通过适配假牙,牙科医师典型地将执行对现有假牙的改进。牙科医师可以对患者测试该改进。例如,如果齿龈与假牙之间的适配已经劣化,例如由于骨骼收缩,牙科医师就可以使用现有假牙作为咬合板,用藻酸盐、硅胶或相近的印模材料填充齿龈面向表面,并请患者向下咬合,这在现有假牙上产生患者当前齿龈轮廓的印模。
其他适配可以例如修复破损的假牙,例如破损的牙齿。适配自身可以简单地验证现有假牙的适配,不需要做任何物理修正。可以数字地或在制造期间进行其他修正,例如,用户可能喜欢现有假牙的适配但是想要更真实的牙齿或牙龈颜色,更真实的牙齿或牙龈颜色可通过替换的材料或生产方法提供。
接着可使用不同扫描技术扫描适配的现有牙龈,以便提供适配的现有假牙的数字模型。
另一种方式的适配可以在于以下的情况,其中患者不知何种原因已经遗失假牙,但是现有(遗失)假牙的数字数据记录是存在的或从牙医那里重新获得。在这个情况中,能够使用历史假牙文件来制造现有假牙的临时版本(所谓的试戴版本),其可用于期望的适配以及产生适配的现有假牙模型的新的数字数据组。这样的制造可能是以降低的品质3D打印历史模板假牙。
此外,术语“适配的”不总是与现有假牙相关地使用,然而,应理解的是在本文中涉及现有假牙时指的是适配的现有假牙,除非另有特别说明。
获得现有假牙的数据模型的步骤因此可以包括扫描现有假牙。这能通过使用传统牙齿实验室扫描仪进行,其中现有假牙的两侧都被扫描并且融合在一起以形成完整的数字模型。另一种方式可能是使用导引口腔扫描仪以及简单地360°地扫描现有假牙以获得完整的模型。
替换地,获得数字模型的步骤可以简单地包括将数字模型的数字数据文件加载至本文中公开的计算机实施的方法中。
在当前的公开中,对模型的引述意指存在于计算机处理单元/装置的存储器中的数字计算机模型。据此,除非特别说明模型为物理或制造的模型,否则本文中涉及的模型为数据模型,典型地存储为形成三维模型的数据组。
在相同的背景中,对这种模型进行的任何动作、修正或设计本质上均为数字式的,并且在数字设计环境中执行,例如通过用户界面。
对于计算机实施的方法中的适配的现有假牙的数字模型,将该数字模型划分成中间假牙基部模型和至少一个中间假牙牙齿模型。
划分可以不同方式进行。在一个实施方式中,用户识别现有假牙模型上的每个牙齿,计算机实施的方法可以通过应用形状辨识算法或机器学习在这个识别中辅助用户。
划分还能完全自动地进行,其中借助经精密训练的神经网络、机器学习、深度学习等来识别和划分每个牙齿。
计算机实施的方法可以相继地识别齿龈-牙齿边界样条(spline),齿龈-牙齿边界样条识别现有牙齿模型的一个/多个假牙牙齿与假牙基部之间的边界。边界样条可由用户手工地确定,使用神经网络以确定牙齿和牙龈边界的划分服务也可用于确定边界样条,在形成现有假牙模型的网格上或用于在三维数字模型上确定边缘和/或边际线的其他已知装置上检测边缘。
在另一个实施方式中,计算机实施的方法执行包括将模型切分成垂直于闭合平面的多个2D横截面元素的过程。这些多个横截面切片经历曲率分析以便为每个切片定位牙齿/齿龈界限点。点映射至模型并且相互连接以形成界限样条。
如果需要,可相继地进一步手动修正齿龈-牙齿边界样条。
齿龈-牙齿边界样条可以对于每个牙齿生成并且可用于从假牙基部划分该牙齿,使得每个牙齿形成独立的假牙牙齿模型。也就是,划分假牙基部模型的步骤包括在适配的现有假牙的数字模型中划分现有假牙的每个牙齿。
替换地,齿龈-牙齿边界样条可替换地对于一组牙齿生成,借此一组牙齿被划分成单一假牙牙齿模型。这可以提供多个假牙牙齿模型,每个假牙牙齿模型包括多个牙齿。例如,前面的假牙牙齿可以被分组在一个前面假牙牙齿模型中,以及后面的牙齿可以被分组在第一后面假牙牙齿模型和对于与第一后面假牙牙齿模型相对的一侧的第二后面假牙牙齿模型中。
在又一替换实施方式中,为全部牙齿生成一个齿龈-牙齿边界样条,借此为牙齿生成一个单一的假牙牙齿模型。
生成的(多个)齿龈-牙齿边界样条接着用于将现有假牙模型分成中间假牙基部模型和一个或多个中间假牙牙齿模型。
划分成包括多于一个牙齿的假牙牙齿模型的一个优点在于,最终制造的结构更坚固以及机械上更加稳定并且还维持相对定向,这有助于以及辅助最终制造的假牙牙齿在最终制造的假牙基部中的放置。
然而,在一些应用中,划分单一牙齿的选项可以在解剖学造型步骤中提供更多设计自由度,因为在一个单元桥接部段包括全部牙齿的情况中可以使用独立***方向而不是遵从单一***方向。
附加地,如果牙齿例如从材料块磨铣,设计用于单独牙齿的部段的灵活性可以实现制造过程中更优化的材料使用。
据此,在一个实施方式中,划分数字模型的步骤包括在适配的现有假牙的数字模型中划分适配的现有假牙的一组至少两个的牙齿。
对于将现有假牙的数字模型划分成中间假牙基部模型和至少一个中间假牙牙齿模型的情况,模型可独立地被修正。
优选地,对中间假牙基部模型做解剖学修正。例如,乳突可被造型/修正。乳突是牙齿之间的牙齿间牙龈。
其他牙龈解剖学区域可以附加地或替换地被修正,例如,牙龈粘膜接合部、牙龈槽等。替换地或另外地,如果需要的话,中间假牙牙齿模型也能够被修正。
如之前论说的,优选的是在已经对模型做解剖学修正以后,设计假牙基部模型与假牙牙齿模型之间的耦合机构。
中间假牙基部模型与该至少一个中间假牙牙齿模型之间的耦合布置优选地设计为假牙基部模型中的至少一个凹部以及从至少一个中间假牙牙齿模型中的每一个延伸的突起部,每个突起部成形为适配/匹配形成在假牙基部模型中的相应凹部。
在一个实施方式中,设计耦合布置的步骤还可以包括在该至少一个凹部与相应突起部之间提供胶合剂间隙,该胶合剂间隙的形状为该至少一个凹部的数字模型与至少一个突起部的数字模型之间的偏置。
在一个实施方式中,使用齿龈-牙齿界限样条形成凹部和突起部,作为用于挤出数字形状的参考。挤出的方向可自动地确定,然而,用户可以通过识别假牙牙齿模型的所谓的***方向确定挤出方向。据此,对于具有若干个假牙牙齿模型的那些实施方式,可以限定不同的***方向,以及从而限定挤出方向。
这种挤出还提供防止底切口的优点,特别是在设计耦合布置的步骤在对假牙基部模型或假牙牙齿模型做解剖学修正以后执行的方面中,任何这种修正都将不影响将最终物理假牙基部和最终物理假牙牙齿组装成最终物理假牙的能力。
继挤出以后,如果需要,可以进一步修正该至少一个突起部。用户可以指定附加耦合设置以成形突起部,比如耦合深度、耦合角度、修圆半径和圆角半径(fillet radius),以便在制造以后将牙齿稳固地锚固在物理假牙基部中,同时考虑设计约束,比如基部的材料厚度等。这些设置还能从优化算法自动地提供。
凹部和突起部可以被同时设计。替换地,可以设计突起部,随后可以通过从假牙基部模型减除突起部模型来生成凹部。这可例如通过本领域中公知的布尔运算进行。可应用附加的调整以顾及胶水/胶合剂空间和钻孔补偿。
在另一个方面中,在本文中公开了一种用于制造假牙的方法,包括本文中公开的计算机实施的方法,其中将最终假牙基部模型的数字数据文件和该至少一个最终假牙牙齿模型的数字数据文件提供至3D制造过程,比如打印或磨铣,以用于制造假牙基部和至少一个假牙牙齿,以及组装假牙基部和该至少一个假牙牙齿,比如通过胶粘组装。
在进一步的方面中,公开了一种用户界面,其在数字监控器上呈现第一用户界面区间,用于在数字牙模型上分组牙齿模型,其中,第一用户界面区间包括工具条和数字牙模型在三维工作空间中的描绘,该工具条上包括至少一个分组按钮,其中当启动该至少一个分组按钮时生成至少一个封闭样条,该样条在数字牙模型的至少一个牙齿模型与牙龈模型之间的界限处围封至少一个牙齿。
在一个实施方式中,用户界面可以包括布置在工具条中的多个分组按钮,以及当被启动时分组按钮中的每一个将提供后面动作中的一个或多个,
-生成多个封闭样条,每个样条围封数字牙模型的一个牙齿模型,
-生成围封数字牙模型的全部牙齿模型的一个封闭样条,
-生成多个封闭样条,每个样条围封数字牙模型的一组牙齿模型,和/或
-提示用户选择数字牙模型的待被至少一个封闭样条的样条围封的一个或多个牙齿模型。
在一个实施方式中,至少一个牙齿模型为假牙牙齿模型,以及数字牙模型为包括假牙牙齿模型和假牙基部模型的适配的现有假牙模型。
在进一步的实施方式中,第二用户界面区间包括数字牙模型在三维工作空间中的描绘,其中数字牙模型基于至少一个封闭样条被划分成假牙基部模型和该至少一个牙齿模型。
例如,基于至少一个封闭样条,通过使用该至少一个封闭样条作为切分样条以将数字牙模型切分成假牙基部模型和该至少一个牙齿模型,可将数字牙模型划分成假牙基部模型和至少一个牙齿模型。
附图说明
通过后面的对本公开的实施方式的说明性的并且非限制性的详细说明,参考随附的(多幅)附图,将进一步描述本公开的上面的和/或附加的目的、特征和优点,附图中:
图1示出在用于构建新假牙的数字设计的方法的顶侧扫描步骤期间,扫描区间的第一用户界面区间的示例;
图2示出在用于构建新假牙的数字设计的方法的底侧扫描步骤期间,扫描区间的第二用户界面区间的示例;
图3示出在用于构建新假牙的数字设计的方法期间,涉及融合的第三用户界面区间的示例;
图4示出在用于构建新假牙的数字设计的方法的牙齿识别步骤期间,第四用户界面区间的示例;
图5示出在用于构建新假牙的数字设计的方法的划分步骤期间,第五用户界面区间的示例;
图6示出在用于构建新假牙的数字设计的方法期间,涉及分组的第六用户界面区间的示例;
图7示出在用于构建新假牙的数字设计的方法的第一造型步骤期间,第七用户界面区间的示例;
图8示出在用于构建新假牙的数字设计的方法的第二造型步骤期间,第八用户界面区间的示例;
图9示出在用于构建新假牙的数字设计的方法的耦合机构步骤期间,第九用户界面区间的示例;
图10示出在用于构建新假牙的数字设计的方法的耦合机构步骤期间,第十用户界面区间的示例;
图11示出在用于构建新假牙的数字设计的方法期间,涉及布尔减的第十一用户界面区间的示例;和
图12示出在用于构建新假牙的数字设计的方法期间,涉及模型成品化的第十二用户界面区间的示例。
具体实施方式
在后面的描述中,参考附图,附图通过图例示出本公开可以如何实践。
图1-图12示出本文中公开的方法的示例,其中适配的现有假牙用于构建新假牙的数字设计,该新假牙准备使用3D打印或磨铣来制造。
图1-图3示出可如何获得适配的现有假牙的数字模型。
图1中示出扫描区间的第一用户界面区间1000。在顶侧扫描步骤1001期间已经扫描包括牙齿12的现有假牙9的咬合面侧10。
在剪裁步骤1002中,使用比如用于剪裁的闭合线1004的剪裁工具1003剪裁咬合面侧扫描像10。
在剪裁咬合面侧扫描像以后,在底侧扫描步骤1006中在第二用户界面区间1005中提供来自扫描区间的牙龈侧扫描像11,如图2中所示。
印模材料13已经在现有假牙9中使用,以及用于制作患者的当前齿龈表面的印模,以便提供适配的现有假牙,该适配的现有假牙为正在被扫描的假牙9,如相对于图1和图2公开的。
与咬合面侧扫描像10的剪裁步骤1002相近,还执行剪裁步骤1007,在该步骤由用户剪裁牙龈侧扫描像11。
最后,在对准步骤1008中对准咬合面侧扫描像10和牙龈侧扫描像11。在示例实施方式中,这可自动执行,看到了扫描像的牙齿12可用作重叠表面用于对准参考。
对准的咬合面侧扫描像10和牙龈侧扫描像11接着融合至适配的现有假牙14的数字模型中,如图3中所示的第三用户界面区间1009中示出的。
划分过程相继启动,如图4-图6中所示。
图4示出第四用户界面区间1010,借此在牙齿识别步骤1011中在适配的现有假牙14的数字模型上识别每个独立的假牙牙齿/人工牙齿12。
继牙齿识别1011以后,在图5中所示的第五用户界面区间1013中在划分步骤1012中衍生出用于每个牙齿12的齿龈-牙齿样条15。
在划分步骤1012中,用户可选择通过使用分组工具1014将牙齿分组成多组,如图6中所示的第六用户界面区间1015中示出的。在当前的情况中,用户选择生成三个组,其结果是生成第一齿龈-牙齿样条16、第二齿龈-牙齿样条17和第三齿龈-牙齿样条18。每个齿龈-牙齿为限定一组牙齿的牙齿界限的封闭样条。
使用齿龈-牙齿样条16、17和18,可将适配的现有假牙14的数字模型划分成中间假牙基部模型19、第一中间牙齿模型20、第二中间牙齿模型21、和第三中间牙齿模型22,如图7中所示的第七用户界面区间1016中示出的。
图7和图8示出第七用户界面区间1016和第八用户界面1017,其示出了如何在两个造型步骤1019和1020中对中间假牙基部模型19和中间牙齿模型20、21和22做解剖学修正。例如,已经使用造型工具组1018通过数字修正图8中的假牙基部的乳突23来突显该乳突23。
在已经对中间假牙基部模型19和中间假牙牙齿模型20、21、22做解剖学(外部可见表面)修正以提供令人满意的结果以后,在耦合机构步骤1023中生成耦合机构,如图9中的用户界面区间1021和图10中的用户界面区间1022中所示。
图9和图10示出了中间假牙牙齿模型20、21和22,其独立于假牙基部示出。基于相应的齿龈-牙齿边界样条16、17和18生成突起部24、25和26。突起部在牙齿的解剖学范围以下延伸并且不需要在美观上校正。
在图9中,确定第一中间假牙牙齿模型20的***方向27,并且相较于第二中间假牙牙齿模型21和第三中间假牙牙齿模型22的突起部25和26,突起部24在设计中已经减少。
相近地,如图10中所示,与第一突起部24相似地设计第二中间假牙牙齿模型21和第三中间假牙牙齿模型22的突起部25和26。还确定第三中间假牙牙齿模型22的***方向28。如上面讨论的,看到假牙牙齿被提供在多组中,可提供不同的***方向,这能是有利的,以便减少底切口以及提高最终产品的美观度和稳定性。
在第九用户界面区间1021和第十用户界面区间1022中提供用于设计耦合设置、***方向和相近物的工具1024。
在图11中所示的第十一用户界面区间1025中,使用布尔减从中间假牙基部模型19中减去中间假牙牙齿模型20、21和22。这产生第一凹部30、第二凹部31和第三凹部32。
在用户界面中提供口袋式设置工具1026。这个工具允许用户确定胶水空间,胶水空间提供凹部中的小偏置以允许将制造的假牙基部和假牙牙齿胶粘在一起。此外,如果要通过磨铣制造假牙,就可选择钻孔补偿。
最后,如在图12中的第十二用户界面区间1027中所示,全部模型都成品化用于生产,提供最终假牙基部模型40、第一最终假牙牙齿模型41、第二最终假牙牙齿模型42和第三最终假牙牙齿模型43。
接着可将这些最终模型传运至3D制造设备,比如打印或磨铣制造设备。
权利要求可以引用前述权利要求中的任一个,以及“任一个”被理解为意味着前述权利要求中的“任何一个或多个”。
这个说明书中使用的术语“获得”可以表示物理地获取,例如使用医学成像装置物理地获取医学图像,但是其还可以表示例如将先前获取的图像或数字表达加载至计算机中。
应强调的是,术语“包括/包括有”在这个说明书中使用时被用来指明陈述的特征、整体、步骤或部件的存在,但是不排除一个或更多个特征、整体、步骤、部件或其组合的存在或增加。
上面以及在后面描述的方法的特征可以在软件中实施以及由于运行计算机可执行指令的原因在数据处理***或其他处理装置上执行。指令可以为从存储介质或经由计算机网络从另一台计算机加载在比如RAM的存储器中的程序代码装置。替换地,描述的特征可以通过硬接线电路而不是软件实施,或与软件结合。
尽管已经详细描述和示出一些实施方式,但是本发明不限于此,而是还可以在后面的权利要求中限定的主题的范围内以其他方式实施。具体地,将理解可以运用其他实施方式,以及可以在不背离本发明的范围的情况中做结构和功能的修正。
Claims (8)
1.一种用于生成假牙的数字模型的计算机实施的方法,所述假牙的数字模型包括假牙基部的数字模型和假牙牙齿的至少一个数字模型,其中,所述方法依次序包括以下步骤:
-获得适配的现有假牙的数字模型,
-将所述适配的现有假牙的所述数字模型划分成中间假牙基部模型和至少一个中间假牙牙齿模型,
-对所述至少一个中间假牙基部模型做解剖学修正;
-设计所述中间假牙基部模型与所述至少一个中间假牙牙齿模型之间的耦合布置,其中,所述耦合布置包括形成在所述中间假牙基部模型中的至少一个凹部以及从所述至少一个中间假牙牙齿模型延伸以成形为匹配所述至少一个凹部的突起部,和
-基于所述中间假牙基部模型生成最终假牙基部模型的数字数据文件以及基于所述至少一个中间假牙牙齿模型生成至少一个最终假牙牙齿模型的数字数据文件。
2.根据权利要求1所述的计算机实施的方法,其中,获得所述适配的现有假牙的数字模型的步骤包括扫描所述适配的现有假牙。
3.根据权利要求1或2所述的计算机实施的方法,其中,划分的步骤包括在所述适配的现有假牙的所述数字模型中划分所述适配的现有假牙的每个牙齿。
4.根据权利要求1或2所述的计算机实施的方法,其中,划分的步骤包括在所述适配的现有假牙的所述数字模型中划分所述适配的现有假牙的一组至少两个牙齿。
5.根据权利要求1或2所述的计算机实施的方法,其中,对所述至少一个中间假牙基部模型做解剖学修正的步骤包括造型虚拟乳突。
6.根据权利要求1或2所述的计算机实施的方法,其中,设计耦合布置的步骤包括在所述至少一个凹部与相应的突起部之间提供胶合剂间隙,所述胶合剂间隙的形状为所述至少一个凹部的数字模型与至少一个突起部的数字模型之间的偏置。
7.一种用于制造假牙的方法,包括根据权利要求1-6中任一项所述的计算机实施的方法,进一步包括将所述最终假牙基部模型的所述数字数据文件和所述至少一个最终假牙牙齿模型的所述数字数据文件提供至3D制造过程,用于制造假牙基部和至少一个假牙牙齿,以及通过胶粘来组装所述假牙基部和所述至少一个假牙牙齿。
8.根据权利要求7所述的用于制造假牙的方法,其中,所述3D制造过程涉及打印或磨铣。
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