JP7386215B2 - 歯列メッシュ矯正具除去のための方法および装置 - Google Patents
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Description
(i)Thomas Kronfeldらによる記事「Snake-Based Segmentation of Teeth from Virtual Dental Casts」(Computer-Aided Design & applications、7(a)、2010年)に記載された方法は、1つの処理反復で各歯と歯茎の表面を分離するよう試みる動的輪郭セグメンテーション法を採用している。しかしながら、記載された手法は、トポロジー非依存性方法ではなく、特に顎のメッシュに欠けている歯がある場合には失敗することがある。
(ii)Page,D.L.らによる「Perception-based 3D Triangle Mesh Segmentation Using Fast Marching Watershed」(Proc. CVPI vol II 2003年)と題した記事は、メッシュセグメンテーションに高速マーチングウォーターシェッド(Fast Marching Watershed)法を使用することを記載している。記載された高速マーチングウォーターシェッド法は、ユーザに手動でシードポイントを入力することを要求する。シードポイントは、セグメンテーション中の領域の輪郭の両側に配置されなければならない。その後、この方法では、シード情報を用いて、1つのステップで全ての領域をセグメンテーションすることを試みる。顎メッシュセグメンテーションについて、この種類の方法では、各歯と同様に歯茎も同時にセグメンテーションする。これにより、この方法はあまり望ましくないものになるが、それは、歯を歯肉領域からセグメンテーションすることが、典型的には、歯同士を互いからセグメンテーションするタスクに必要となるものとは異なるパラメータおよび処理を必要とするためである。別のセグメンテーション要件をもつ異なる種類の歯列構成要素について別々のセグメンテーション戦略を使用することで、パフォーマンスが向上することになるだろう。
(iii)J.M.Moonは、自身の論文「Evaluation of software developed for automated segmentation of digital dental models」を裏付けるために、セグメンテーションプロセスを2つのステップ、すなわち、歯肉構造から歯を分離することと、アーチ構造全体を個々の歯物体へセグメンテーションすることとに分解するソフトウェアツールを使用した。Moonの論文で使用されたソフトウェアツールは、メッシュの最大曲率を見つけ出し、歯をセグメンテーションするために使用するマージン頂点を得るために、ユーザに曲率閾値を手動で選択することを要求する。このソフトウェアはまた、誤ったセグメンテーション結果を除去するために、ユーザに手動でマージンを編集することを要求する。このソフトウェアは、形状および位置特性の分析を目的とし、歯肉領域からの歯領域の分離に色情報を採用することについては検討していない。
(iv)Jones,T.N.らによる「Manipulation a digital dentition model to form models of individual dentition components」と題した米国特許出願第20030039389A1号は、隣接し合う歯同士を表す歯列モデルの一部を分離する方法を開示している。
Δf=div(h) f|∂Ω=f*|∂Ω
と式化され、ここで、fは未知のスカラー関数であり、
Claims (14)
- 患者の歯列のデジタルモデルから再構成された歯列のデジタルモデルを生成するための方法であって、
矯正具、歯、および歯肉を含むそれぞれの構成要素にセグメンテーションがされていないデータを含む前記患者の歯列の3Dデジタルメッシュ歯列モデルを取得することであって、前記3Dデジタルメッシュ歯列モデルは、前記患者の前記歯と、前記患者の前記歯肉と、前記矯正具のワイヤおよびブラケットとを口腔内走査することによって形成される、三角メッシュから構成される3Dデジタルメッシュ歯列モデルを取得することと、
前記3Dデジタルメッシュ歯列モデルから前記矯正具のワイヤ部分を自動的に除去することによって前記3Dデジタルメッシュ歯列モデルを修正することと、
修正後の前記3Dデジタルメッシュ歯列モデルから前記矯正具のブラケット部分を自動的に除去することによって前記修正後の前記3Dデジタルメッシュ歯列モデルを更に修正することと、
前記矯正具の前記ワイヤ部分および前記ブラケット部分によって以前に覆われていた、前記更に修正された前記3Dデジタルメッシュ歯列モデルの歯表面を再構成することと、
前記再構成された3Dデジタルメッシュ歯列モデルを表示、格納、またはネットワークを通じて別のコンピュータに送信することとを含む、方法。 - 患者の歯列のデジタルモデルから再構成された歯列のデジタルモデルを生成するためのコンピュータ実装方法であって、
口腔内走査によって生成され、矯正具、歯、および歯肉を含むそれぞれの構成要素にセグメンテーションがされていないデータを含む、三角メッシュから構成される第1の3Dデジタルメッシュ歯列モデルを取得することと、
前記第1の3Dデジタルメッシュ歯列モデル内の前記矯正具のワイヤ部分を検出し、前記検出されたワイヤ部分を自動的に除去することによって第2の3Dデジタルメッシュ歯列モデルを生成することと、
前記第2の3Dデジタルメッシュ歯列モデル内の前記矯正具のブラケット部分を検出し、前記検出されたブラケット部分を自動的に除去することによって第3の3Dデジタルメッシュ歯列モデルを生成することと、
前記矯正具の前記ワイヤ部分および前記ブラケット部分によって以前に覆われていた、前記第3の3Dデジタルメッシュ歯列モデルの歯表面を再構成することと、
前記再構成された3Dデジタルメッシュ歯列モデルを表示、送信、または格納することとを含む、方法。 - 前記矯正具の前記検出されたワイヤ部分を除去することは、前記矯正具を複数のブラケット部分に分離する、請求項2に記載の方法。
- 前記歯表面を再構成することは、穴充填アルゴリズムを使用し、前記穴充填アルゴリズムは、
最初に、ポリゴン充填プロセスを使用して前記第3の3Dデジタルメッシュ歯列モデルの前記除去されたブラケット部分と前記除去されたワイヤ部分とに対応する複数の穴のそれぞれを充填し、パッチ当てされた表面を生成することと、
前記第3の3Dデジタルメッシュ歯列モデル内の前記パッチ当てされた表面を平滑化し、前記再構成された3Dデジタルメッシュ歯列モデルを生成することとを含む、請求項2に記載の方法。 - 前記歯表面を再構成することは、前記矯正具が取り付けられる前の前記患者の以前の3Dデジタルメッシュ歯列モデルからのデータを使用する、請求項2に記載の方法。
- 前記再構成された3Dデジタルメッシュ歯列モデルは、前記矯正具を含まない、請求項2に記載の方法。
- 前記取得された第1の3Dデジタルメッシュ歯列モデルに対して自動歯構成要素セグメンテーションを実行することと、自動セグメンテーション結果を表示することとをさらに含み、
前記自動セグメンテーション結果は、前記患者の歯茎組織と1つまたは複数の歯とを区別しており、前記自動セグメンテーション結果は、前記1つまたは複数の歯において個々の歯を互いに区別している、請求項2に記載の方法。 - オペレータ命令に従って前記自動セグメンテーション結果の対話型セグメンテーションを実行することをさらに含み、
前記自動セグメンテーション結果は、前記個々の歯を互いに区別している、請求項7に記載の方法。 - 前記第2の3Dデジタルメッシュ歯列モデルから前記矯正具のブラケット部分を検出することは、
前記第2の3Dデジタルメッシュ歯列モデルにおける、前記矯正具のブラケット部分の自動セグメンテーションを実行することと、
オペレータ命令に従って前記第2の3Dデジタルメッシュ歯列モデルに対して、前記ブラケット部分についての自動セグメンテーション結果への修正を可能とする、対話型セグメンテーションを実行することとを含む、請求項2に記載の方法。 - 前記オペレータ命令はトレースした線分である、請求項9に記載の方法。
- 前記第1の3Dメッシュ歯列モデルを取得することは、手持ち口腔内カメラから複数の構造化光画像を取得することを含む、請求項2に記載の方法。
- 歯列のデジタルモデルを生成するように構成された装置であって、
口腔内走査によって生成され、矯正具、歯、および歯肉を含むそれぞれの構成要素にセグメンテーションがされていないデータを含み、三角メッシュから構成される、患者の歯列の第1の3Dデジタルメッシュ歯列モデルを取得する手段と、
前記第1の3Dデジタルメッシュ歯列モデル内の前記矯正具のワイヤ部分を検出し、前記検出されたワイヤ部分を自動的に除去することによって第2の3Dデジタルメッシュ歯列モデルを生成する手段と、
前記第2の3Dデジタルメッシュ歯列モデル内の前記矯正具のブラケット部分を検出し、前記検出されたブラケット部分を自動的に除去することによって第3の3Dデジタルメッシュ歯列モデルを生成する手段と、
前記矯正具の前記ワイヤ部分および前記ブラケット部分によって以前に覆われていた、前記第3の3Dデジタルメッシュ歯列モデルの歯表面を再構成する手段と、
前記再構成された3Dデジタルメッシュ歯列モデルを表示、格納、またはネットワークを通じて別のコンピュータに送信する手段とを備える、装置。 - 前記矯正具の前記検出されたワイヤ部分を除去することは、前記矯正具を複数のブラケット部分に分離する、請求項12に記載の装置。
- 前記矯正具のワイヤ部分を自動的に除去することは、
前記3Dデジタルメッシュ歯列モデルにおいて前記三角メッシュの任意の頂点Vから所定の半径内で最近傍探索を実行して一組の近隣頂点VNを取得し、
一組の前記近隣頂点VNの法線の少なくとも一つが、前記頂点Vの法線の反対方向を指す法線である場合に、前記頂点Vを前記ワイヤ上の頂点に設定する、
ことを含む、請求項1または2に記載の方法。
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