BR112021008107A2 - método e sistema para propor e visualizar tratamentos dentários - Google Patents

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BR112021008107A2
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BR112021008107-0A
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André Koza
Ronny KUCHARCZYK
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Dentsply Sirona Inc.
Sirona Dental Systems Gmbh
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Abstract

MÉTODO E SISTEMA PARA PROPOR E VISUALIZAR TRATAMENTOS DENTÁRIOS. A presente invenção refere-se a um método, sistema e meios de armazenamento legível por computador para propor e visualizar tratamentos ortodônticos. Um paciente pode usar um dispositivo móvel tal como um smartphone para visualizar de modo rápido e econômico um tratamento ortodôntico para dentes desalinhados e sobrepor em um modelo 3D da face e mandíbula, com um sensor de profundidade sendo usado para detectar informação de profundidade. O tratamento ortodôntico pode também ser visualizado em uma maneira aumentada por um clínico. Dados 3D do tratamento ortodôntico podem ser usados para análise adicional ou fabricação de um aparelho de tratamento.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO E SISTEMA PARA PROPOR E VISUALIZAR TRATAMENTOS DENTÁRIOS".
CAMPO DA INVENÇÃO
[0001] A presente invenção, em geral, refere-se a um método, um sistema e um meio de armazenamento legível por computador para análise ortodôntica e, mais particularmente, a um método, sistema e meio legível por computador para detectar um desalinhamento de dentes e propor e visualizar tratamentos ortodônticos/dentários possíveis, em tempo real, utilizando realidade aumentada.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
[0002] Dentistas podem normalmente detectar um desalinhamento de dentes de um paciente em uma verificação clínica/investigação padrão. Pacientes podem então ser transferidos para um ortodontista para tratamento posterior. Em alguns casos, o diagnóstico da condição dos dentes pode ocorrer tardio, por exemplo, se o paciente não vai ao dentista regularmente. Além do mais, o diagnóstico manual por um ortodontista pode ser demorado. Portanto, existe uma necessidade de diagnosticar de forma rápida e/ou econômica um desalinhamento de dentes, propor possíveis soluções e visualizar a proposta.
[0003] A Publicação de Pedido de Patente U.S. Nº. US20180249912A1 descreve uma prévia de como os dentes podem parecer usando uma imagem dos dentes que foi obtida antecipadamente.
[0004] A Patente U.S. Nº. US9675305B2 descreve o uso de fotos para detectar posições erradas de dentes sem informação de profundidade.
[0005] Pedido de Patente U.S. Nº. 2017202633 descreve um sistema de geração de imagens e exibição para guiar intervenções médicas compreendendo um visor vestível para visualizar por um usuário em que o visor apresenta uma imagem composta ou combinada que inclui imagens de navegação cirúrgica pré-operatória, imagens intra-operatórias, e imagens de microscopia in-vivo, ou dados de detecção. Uma sonda, tal como uma sonda de microscopia ou sonda de detecção, pode ser usada para obter dados de geração de imagens in-vivo/detecção do paciente e as imagens intra-operatórias e in-vivo podem ser obtidas usando técnicas de rastreamento e registro para alinhá-los com a imagem pré-operatória e o paciente para formar uma imagem composta para exibição.
[0006] Pedido de Patente U.S. Nº. 20020082498 descreve um método para cirurgia guiada por imagem compreendendo capturar dados de volume tridimensional (3D) de uma parte de um paciente, processar os dados de volume de modo a fornecer uma representação gráfica dos dados, capturar uma vista de vídeo estereoscópico de uma cena incluindo uma parte do dito paciente, tornar a representação gráfica e vista de vídeo estereoscópico em uma maneira misturada de modo a fornecer uma imagem aumentada estereoscópica, e exibir a dita imagem aumentada estereoscópica em uma tela de vídeo transparente.
[0007] A Publicação de Pedido de Patente U.S. Nº. 20160191887 descreve um método de navegação de cirurgia em tempo real e aparelho para exibir uma vista aumentada de um paciente a partir do ponto de vista estática ou dinâmica de um cirurgião. Uma imagem de superfície, uma representação gráfica da estrutura anatômica interna do paciente processada a partir de imagens pré-operatórias ou intra- operatórias, e um computador registrando geometricamente ambas as imagens podem ser usados. Em resposta ao registro geométrico das imagens, um visor montado na cabeça pode apresentar a um cirurgião uma vista aumentada do paciente.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
[0008] Limitações existentes associadas com o precedente, bem como outras limitações, podem ser superadas pelo método de acordo com a reivindicação 1, o sistema de acordo com a reivindicação 10, e o meio de armazenamento legível por computador
[0009] Tratamentos ortodônticos podem posteriormente ser usados alternadamente com tratamentos cosméticos para cobrir vários tratamentos de dente, tais como correção de más oclusões (incluídas, por exemplo, trespasses, sobre mordida, mordidas cruzadas, etc.), bem como melhorando o sorriso de um paciente incluindo o uso de coroas dentárias, facetas dentárias, fixação dentária, inlays, onlays, implantes e similares.
[0010] Em um aspecto aqui, a presente invenção fornece um método para a visualização de tratamentos ortodônticos/cosméticos, o método compreendendo: registrar uma imagem tridimensional de uma face para obter um registro de dados faciais tridimensionais; determinar os pontos característicos dentro do registro de dados faciais tridimensionais; segmentar uma área de boca com base nos pontos característicos; obter uma representação tridimensional de dentes reais a serem corrigidos; determinar um tratamento ortodôntico como um registro de dados de dente tridimensional com base na representação tridimensional obtida de dentes reais; e sobrepor o tratamento ortodôntico em uma área de boca do registro de dados faciais tridimensionais.
[0011] Em outro aspecto aqui, o método ainda compreende uma ou mais das seguintes etapas: (i) determinar os pontos característicos dentro do registro de dados faciais tridimensionais, determinar uma direção de orientação da face no registro de dados faciais tridimensionais com base nos pontos característicos; e orientar o dito tratamento ortodôntico de modo que sua direção corresponde com a direção de orientação da face no registro de dados faciais tridimensionais, (ii) registrar a dita imagem tridimensional da face com um dispositivo móvel, (iii) projetar um aparelho corretivo com base no tratamento ortodôntico, (iv) em que a representação tridimensional de dentes reais é obtida através da extração da imagem tridimensional da face ou obtida de uma varredura; (v) estabelecer objetos de referência/quadros de referência e/ou detectar aspectos dentários anatômicos na representação tridimensional de dentes reais a serem corrigidos; e determinar desalinhamentos da representação tridimensional de dentes reais a serem corrigidos comparando os objetos de referência/quadros de referência e/ou aspectos dentários anatômicos com dados de referência, (vi) em que, os dados de referência incluem dados obtidos a partir de tratamentos de paciente em andamento, tratamentos de paciente anteriores, literatura científicas e livros didáticos, (vii) em que os aspectos anatômicos incluem pelo menos um de cúspides, estrias, ranhuras e pontos de contato, (viii) atualizar continuamente um registro de dados faciais tridimensionais com base em dados de um sistema de rastreamento incluindo mudanças de rastreamento em tempo real em expressões faciais e/ou movimentos de paciente, (ix) em que o tratamento ortodôntico é obtido em tempo real.
[0012] Em ainda outro aspecto aqui, a presente invenção fornece um método para a visualização aumentada de um tratamento ortodôntico, o método compreendendo: registrar uma imagem tridimensional de uma face para obter um registro de dados faciais tridimensionais; segmentar uma área de boca com base nos pontos característicos; obter uma representação tridimensional de dentes reais a serem corrigidos; determinar um tratamento ortodôntico como um registro de dados de dente tridimensional com base na representação tridimensional obtida de dentes reais; sobrepor o tratamento ortodôntico como um aumento em um local de tratamento através de um dispositivo de exibição para visualização aumentada de modo que o tratamento ortodôntico aparece diretamente sobreposto no dito local de tratamento.
[0013] Em outro aspecto, o método ainda compreende uma ou mais das seguintes etapas: (i) em que o dispositivo de exibição para visualização aumentada é um óculos de realidade aumentada ou visor HUD, (ii) ainda compreendendo projetar um aparelho corretivo com base no tratamento ortodôntico, (iii) em que a representação tridimensional de dentes reais é obtida através da extração da imagem tridimensional da face ou obtida a partir de uma varredura, (iv) ainda compreendendo: estabelecer objetos de referência/quadros de referência e/ou detectar aspectos dentários anatômicos na representação tridimensional de dentes reais a serem corrigidos; e determinar desalinhamentos da representação tridimensional de dentes reais a serem corrigidos comparando os objetos de referência/quadros de referência e/ou aspectos dentários anatômicos com dados de referência; (v) e que os dados de referência incluem dados obtidos de tratamentos de paciente em andamento, tratamentos de paciente anteriores, literatura científica e livros didáticos, (vi) em que aspectos anatômicos incluem pelo menos um de cúspides, estrias, ranhuras e pontos de contato, (vii) ainda compreendendo atualizar continuamente o registro de dados faciais tridimensionais com base em dados de um sistema de rastreamento incluindo mudanças de rastreamento de dados em tempo real em expressões faciais, movimentos do clínico e/ou movimento de paciente, (viii) em que o tratamento ortodôntico é obtido em tempo real.
[0014] Em outro aspecto aqui, a presente invenção fornece um sistema para visualizar um tratamento ortodôntico, o sistema compreendendo: um dispositivo móvel tendo um meio para medição de distância, um meio para rastreamento de movimento e/ou um meio para medição de cor, e pelo menos um processador configurado para realizar as etapas de: registrar uma imagem tridimensional de uma face para obter um registro de dados faciais tridimensionais; segmentar uma área de boca com base nos pontos característicos; obter uma representação tridimensional de dentes reais a serem corrigidos; determinar um tratamento ortodôntico como um registro de dados de dente tridimensionais com base na representação tridimensional obtida de dentes reais; e sobrepor o tratamento ortodôntico em uma área de boca do registro de dados faciais tridimensionais.
[0015] O sistema pode ainda compreender uma ou mais das seguintes configurações: (i) em que o processador é ainda configurado para realizar as etapas de: determinar uma direção de orientação da face no registro de dados faciais tridimensionais com base nos pontos característicos; e orientar o dito tratamento ortodôntico de modo que sua direção combina com a direção de orientação da face no registro de dados faciais tridimensionais; (ii) em que o processador é ainda configurado para realizar a etapa de projetar um aparelho corretivo com base no tratamento ortodôntico; (iii) em que a representação tridimensional de dentes reais é obtida através de extração da imagem tridimensional da face ou obtida por varredura; (iv) em que o processador é ainda configurado para realizar as etapas de: estabelecer objetos de referência/quadros de referência e/ou detectar aspectos dentários anatômicos na representação tridimensional de dentes reais a serem corrigidos; e determinar desalinhamentos da representação tridimensional de dentes reais a serem corrigidos comparando os objetos de referência/quadros de referência e/ou aspectos dentários anatômicos com dados de referência; (v) em que os dados de referência incluem dados obtidos de tratamentos de paciente em andamento, tratamentos de pacientes anteriores, literatura científica e livros didáticos; (vi) em que o processador e ainda configurado para realizar a etapa de atualizar continuamente o registro de dados faciais tridimensionais com base em dados de um sistema de rastreamento incluindo mudanças de rastreamento de dados em tempo real em expressões faciais e/ou movimentos de paciente.
[0016] Em outro aspecto aqui, a presente invenção pode fornecer um sistema para visualizar um tratamento ortodôntico, o sistema compreendendo: um dispositivo de exibição para visualização aumentada, e pelo menos um processador configurado para realizar as etapas de: registrar uma imagem tridimensional de uma face para obter um registro de dados faciais tridimensionais; determinar pontos característicos dentro do registro de dados faciais tridimensionais; segmentar uma área de boca com base nos pontos característicos; obter uma representação tridimensional de dentes reais a serem corrigidos; determinar um tratamento ortodôntico como registro de dados de dente tridimensionais com base na representação tridimensional obtida de dentes reais; sobrepor o tratamento ortodôntico como um aumento em um local de tratamento através do dispositivo de exibição para visualização aumentada de modo que o tratamento ortodôntico aparece diretamente sobreposto no dito local de tratamento.
[0017] O sistema pode ainda compreender uma ou mais das seguintes configurações: (i) em que o dispositivo de exibição para visualização aumentada é um óculos de realidade aumentada ou visor HUD (head-up display), (ii) em que o processador é ainda configurado para realizar as etapas de projetar um aparelho corretivo com base no tratamento ortodôntico, (iii) em que a representação tridimensional de dentes reais é obtida através da extração da imagem tridimensional da face, ou obtida de uma varredura intra-oral, (iv) em que o processador é ainda configurado para realizar as etapas de: estabelecer objetos de referência/quadros de referência e/ou detectar aspectos dentários anatômicos na representação tridimensional de dentes reais a serem corrigidos; e determinar desalinhamentos da representação tridimensional de dentes reais a serem corrigidos comparando os objetos de referência/quadros de referência e/ou aspectos dentários anatômicos com dados de referência, (v) em que, os dados de referência incluem dados obtidos a partir de tratamentos de paciente em andamento, tratamentos de paciente anteriores, literatura científicas e livros didáticos; (vi) em que o processador é ainda configurado para realizar as etapas de atualizar continuamente o registro de dados faciais tridimensionais com base em dados de um sistema de rastreamento incluindo mudanças de rastreamento de dados em tempo real em expressões faciais, movimentos do clínico e/ou movimentos de paciente.
[0018] Em outro aspecto aqui, a presente invenção pode fornecer um meio de armazenamento legível por computador não transitório armazenando um programa que, quando executado por um sistema de computador, causa o sistema de computador para realizar um procedimento que compreende: registrar uma imagem tridimensional de uma face para obter um registro de dados faciais tridimensionais; determinar pontos característicos dentro do registro de dados faciais tridimensionais; segmentar uma área da boca com base nos pontos característicos; obter uma representação tridimensional de dentes reais a serem corrigidos; determinar um tratamento ortodôntico como um registro de dados de dente tridimensional com base na representação tridimensional obtida de dentes reais; e sobrepor o tratamento ortodôntico em uma área de boca do registro de dados faciais tridimensionais.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[0019] Modalidades exemplares se tornarão mais completamente entendido a partir da descrição detalhada fornecida aqui abaixo e os desenhos anexos, em que:
[0020] a Figura 1 é um diagrama de bloco ilustrando um sistema de visualização ortodôntica/cosmética de acordo com uma modalidade da presente invenção;
[0021] a Figura 2 ilustra um dispositivo móvel de acordo com uma modalidade exemplar da presente invenção;
[0022] a Figura 3 ilustra uma vista lateral de um dispositivo móvel e um paciente de acordo com uma modalidade exemplar da presente invenção;
[0023] a Figura 4 é um diagrama de bloco mostrando um sistema de computador de acordo com uma modalidade exemplar da presente invenção;
[0024] a Figura 5 é um fluxograma mostrando um método de acordo com uma modalidade exemplar da presente invenção;
[0025] a Figura 6a é uma vista dianteira de um registro de dados tridimensional de uma face do paciente;
[0026] a Figura 6b é uma vista dianteira de um registro de dados tridimensional de uma face o paciente tendo pontos característicos;
[0027] a Figura 7a é uma vista dianteira de um registro de dados de dente tridimensional;
[0028] a Figura 7b é uma vista dianteira de um registro de dados tridimensionais de uma face do paciente tendo um tratamento ortodôntico/cosmético proposto.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
[0029] De acordo com aspectos exemplares descritos aqui, um método, sistema e meio de armazenamento legível por computador podem ser fornecidos para detectar um desalinhamento de dentes e propor tratamentos possíveis ortodônticos/cosméticos. Sistema para Propor e Visualizar um Tratamento Ortodôntico/Cosmético
[0030] A Figura 1 ilustra um sistema de visualização 1 compreendendo um dispositivo de exibição 12 para visualização aumentada tal como óculos de realidade aumentada montado na cabeça, um visor HUD, ou um visor estereoscópico capaz de receber imagens de vídeo estereoscópico, ou de outro modo dispositivo de exibição 2 que pode ser usado para sobrepor um tratamento ortodôntico 42 em uma maneira aumentada em um local de tratamento/alvo 14a ou em um vídeo estereoscópico do local alvo/de tratamento 14a, de modo que o tratamento ortodôntico 42 parece estar sobreposto no local alvo/de tratamento 14a quando visto por um clínico 10. O sistema de visualização 1 pode também incluir um sistema de câmera 3, em que o sistema de câmera 3 pode de preferência ser um dispositivo móvel 54 tal como um smartphone (como mostrado na Figura 2) equipado com um sensor de rastreamento de cor, profundidade e movimento. Em particular, o dispositivo móvel 54 pode ter uma câmera RGB-IR 62 para medição de cor, um projetor IR 56 para medição de distância usando raios infravermelhos, e uma câmera fisheye 58 para rastreamento de movimento. Aqui, um tratamento ortodôntico/proposta pode ser exibido virtualmente no visor do dispositivo móvel 54, e de preferência em modelo 3D em tempo real da face do paciente para visualização. O dispositivo móvel 54 pode também ter um flash 60 para iluminar um objeto durante o modelo em 3D em tempo real. É claro, o dispositivo móvel 54 pode também ter outros meios para medição de cor, medição de distância e rastreamento de movimento de um paciente 14 como pode ser apreciado por uma pessoa versada na técnica. Aqui, um paciente 14 pode usar um visor do dispositivo móvel 54 para visualizar um tratamento ortodôntico 42, sobreposto em um vídeo ou modelo em 3D de si mesmo. Em uma modalidade alternativa aqui, o sistema de câmera 3 pode ser um sistema de rastreamento ótico em 3D e/ou sistema de câmera estereoscópica e pode estar incluído no sistema de computador e/ou pode formar ou ser parte do sistema de rastreamento 2. O sistema de câmera pode também estar embutido no dispositivo de exibição 12 do clínico 10. O sistema de câmera pode operar sob um dos vários princípios de detecção de profundidade incluindo, por exemplo, (i) luz estrutural, (ii) princípios de Tempo de Voo (ToF) e/ou princípios estereoscópicos explicados posteriormente. Para câmeras que empregam luz estrutural, uma fonte de luz pode ser usada para projetar um padrão conhecido no paciente 14, e um receptor pode detectar a distorção do padrão refletido para calcular o mapa de profundidade com base na geometria. Para câmeras que empregam os princípios de Tempo de Voo (ToF), uma fonte de luz pode enviar um pulso, e um sensor pode detectar uma reflexão do pulso a partir do paciente 14 a fim de registrar seu tempo de voo. Conhecendo isto e a velocidade constante de luz, o sistema pode calcular a que distância o paciente 14 está. Alternativamente, a fonte de luz modulada pode ser enviada e uma mudança de fase de luz refletida do paciente pode ser detectada. Para câmeras que empregam princípios estereoscópicos, múltiplas câmeras podem ser colocadas em diferentes posições para capturar múltiplas imagens do paciente, e um mapa de profundidade pode ser calculado com base na geometria. Esta informação de profundidade pode ser usada para rastrear a localização do paciente durante o tratamento (por exemplo, durante tratamento dentário).
[0031] O local de tratamento/alvo 14a pode ser uma área de cavidade bucal do paciente 14 correspondendo com localizações dos dentes reais do paciente 74 (Figura 3). Alternativamente, o tratamento ortodôntico 42 pode ser sobreposto em um fundo simples no visor do dispositivo móvel 54 ou pode ser exibido diretamente em uma tela de um óculos inteligente usado pelo clínico 10 sem ser sobreposto em uma maneira aumentada. A fim de obter o tratamento ortodôntico 42, os dentes reais do paciente 74 podem ser capturados de preferência tridimensionalmente e analisados para determinar quaisquer correções necessárias como explicado nos métodos posteriormente.
[0032] O dispositivo de exibição 12 da Figura 1 pode ser conectado a ou formar parte de um sistema de computador 100. O sistema de computador 100 pode incluir o sistema de rastreamento 2 e um processador 122. O sistema de rastreamento 2 pode alternativamente ser separado do sistema de computador 100 e pode formar pelo menos parte de qualquer um dos outros dispositivos, componentes e/ou sistemas discutidos aqui. O sistema de rastreamento 2 pode ser eletricamente conectado a um processador 122 e pode oferecer dados de localização em tempo real para uma localização precisa e orientação de imagens e objetos em um sistema de coordenada comum. Em uma modalidade exemplar aqui, o sistema de rastreamento pode ser baseado em visão, por exemplo, utilizando câmeras do sistema de câmera 3 para rastreamento visual da face do paciente 14, ou pontos característicos 63 (Figura 3) na face do paciente 14 ou marcadores predeterminados (não mostrados) colocados na face do paciente, usando, por exemplo, reconhecimento de objeto/padrão.
[0033] O processador 122 pode ser configurado para receber dados faciais de paciente tridimensionais, para analisar os ditos dados para obter um tratamento ortodôntico 42 e sobrepor o dito tratamento ortodôntico 42 em (i) o local de tratamento 14a para visualização pelo clínico 10 através do visor 12 e/ou (ii) em uma região em um modelo 3D ou vídeo estereoscópico do paciente que corresponde com o local de tratamento 14.
[0034] Fazendo assim, o clínico 10 e/ou paciente 14 podem receber tratamentos ortodônticos propostos em tempo real que possuem profundidade e que podem se mover/mudar de acordo com a mudança de expressões faciais ou localizações do paciente 14 como se fossem dentes reais. Isto pode ser obtido, por exemplo, monitorando os pontos característicos 63 em tempo real e mostrando ou escondendo partes dos tratamentos ortodônticos exibidos com base em mudanças em localizações dos pontos característicos 63 causados pela mudança de expressões faciais. As expressões faciais exemplares podem incluir (a) sorrir em que o processador 12 pode ser configurado para mostrar todos os dentes ou a maioria dos dentes, (b) abrir a boca em que o processador 122 pode ser configurado para mostrar a mandíbula superior sem contato com a mandíbula inferior, (c) fechar a boca em que o processador 122 pode ser configurado para não mostrar os dentes, (d) morder em que o processador 122 pode ser configurado para mostrar a mandíbula superior em contato com a mandíbula inferior, etc.
[0035] Em uma modalidade exemplar da presente invenção, o tratamento ortodôntico 42 pode opcionalmente ser sobreposta no local tratamento 14a depois que uma solicitação é recebida do clínico 10 através de uma interface de usuário do sistema de computador 100 (tal como um sistema de reconhecimento de gesto e/ou um sistema de reconhecimento de voz ou similar) antes ou durante de um procedimento de tratamento.
[0036] Sobreposição do tratamento ortodôntico 42 no local de tratamento 14a ou modelo 3D ou vídeo estéreo do local de tratamento pode ser realizada dinamicamente e em tempo real e pode ser obtido pelo processador 122 funcionando em conjunto com o sistema de rastreamento 2 em que mudanças em expressões faciais do paciente 14, capturadas pelo sistema de rastreamento 2, podem ser transladados em mudanças correspondentes em posições do tratamento ortodôntico sobreposto 42 de modo que o dito tratamento ortodôntico 42 parede diretamente sobrepostas mesmo quando o paciente 14 e/ou clínico 10 se move. Além do mais, em resposta a uma rejeição da proposta, o processador 122 pode ser configurado para fornecer as propostas adicionais até que uma é aceita. Uma proposta aceita pode ser armazenada para fabricação de alinhadores ou para uso em outros tratamentos ortodônticos/dentários. Sistema de Computador para Propor e Visualizar um Tratamento Ortodôntico/Cosmético
[0037] Tendo descrito o sistema 1 da Figura 1 será feita referência agora à Figura 4, que mostra um diagrama de bloco de um sistema de computador 100 que pode ser empregado de acordo com pelo menos algumas das modalidades exemplares aqui. Embora várias modalidades possam ser descritas aqui em termos deste sistema de computador exemplar 100, após ler esta descrição, pode ser evidente para uma pessoa versada na técnica relevante como implementar a invenção usando outros sistemas de computador e/ou arquiteturas.
[0038] Em uma modalidade exemplar aqui, o sistema de computador 100 pode incluir pelo menos um processador de computador 122 e pode incluir um sistema de rastreamento 2, interface de usuário 126 e unidade de entrada 130. a unidade de entrada 130 em uma modalidade exemplar pode ser usada pelo clínico 10 com uma unidade de exibição 128 de modo que um monitor envia instruções ou solicitações sobre um tratamento para o processador de computador 122. Em outra modalidade exemplar aqui, a unidade de entrada 130 é um dedo ou caneta para ser usado em uma interface de tela de toque (não mostrada). A unidade de entrada 130 pode alternativamente ser um dispositivo de reconhecimento de gesto/voz, um TrackBall, um mouse ou outro dispositivo de entrada tal como um teclado ou caneta. Em um exemplo, a unidade de exibição 128, a unidade de entrada 130, e o processador de computador 122 podem coletivamente formar a interface do usuário 126.
[0039] O processador de computador 122 pode incluir, por exemplo, uma unidade de processamento central, uma unidade de processamento múltiplo, um circuito integrado específico de aplicação ("ASIC"), uma matriz de porta programável em campo ("FPGA"), ou similar. O processador 122 pode ser conectado a uma infraestrutura de comunicação 124 (por exemplo, um barramento de comunicação, ou uma rede). Em uma modalidade aqui, o processador 122 pode receber uma solicitação para calcular automaticamente e exibir um tratamento ortodôntico 42 e pode obter instruções com relação à solicitação de uma ou mais unidades de armazenamento do sistema de computador 100. O processador 122 pode então carregar as ditas instruções e executar as instruções carregadas de modo a usar um banco de dados ou inteligência artificial (AI) para obter tratamentos possíveis para exibição.
[0040] Uma ou mais etapas/procedimentos para propor o tratamento ortodôntico 41 pode ser armazenado em um dispositivo de armazenamento não transitório na forma de instruções de programa legível por computador. Para executar um procedimento, o processador 122 carrega as instruções apropriadas, como armazenadas em um dispositivo de armazenamento, na memória e então executa as instruções carregadas.
[0041] O sistema de computador 100 pode ainda compreender uma memória principal 132, que pode ser uma memória de acesso randômico ("RAM") e também pode incluir uma memória secundária
134. a memória secundária 134 pode incluir, por exemplo, uma unidade de disco rígido 136 e/ou uma unidade de armazenamento removível 138 (por exemplo, uma unidade de disquete, uma unidade de fita magnética, uma unidade de disco ótico, uma unidade de memória flash, e similar). Uma unidade de armazenamento removível 138 pode ler e/ou gravar em ma unidade de armazenamento removível 140 em uma maneira bem conhecida. A unidade de armazenamento removível 140 pode ser, por exemplo, um disquete, uma fita magnética, um disco ótico, um dispositivo de memória flash, e similar, que pode ser gravada e lida pela unidade de armazenamento removível 138. A unidade de armazenamento removível 140 pode incluir um meio de armazenamento legível por computador não transitório armazenando instruções de software executáveis por computador e/ou dados.
[0042] Em modalidades alternativas adicionais, a memória secundária 134 pode incluir outro meio legível por computador armazenando programas executáveis por computador ou outras instruções a serem carregadas no sistema de computador 100. tais dispositivos podem incluir uma unidade de armazenamento removível 144 e uma interface 142 (por exemplo, um cartucho de programa e uma interface de cartucho); um chip de memória removível (por exemplo, uma memória de leitura somente programável apagável ("EPROM") ou uma memória de leitura somente programável ("PROM") e um soquete de memória associado e outras unidades de armazenamento removíveis 144 e interfaces 142 que permitem que software e dados sejam transferidos da unidade de armazenamento removível 144 para outras partes do sistema de computador 100.
[0043] O sistema de computador 100 também pode incluir uma interface de comunicação 146 que permite que o software e dados sejam transferidos entre o sistema de computador 100 e dispositivos externos. Tal interface pode incluir um modem, uma interface de rede (por exemplo, um cartão de Ethernet ou interface sem fio), uma porta de comunicação (por exemplo, um Barramento Serial Universal
("USB") ou uma porta FireWire), uma interface de Associação Internacional de Cartão de Memória de Computador Pessoal ("PCMCIA"), Bluetooth, e similar. Software e dados transferidos por meio da interface de comunicação 146 podem estar na forma de sinais, que podem ser eletrônico, eletromagnético, ótico ou outro tipo de sinal que pode ser capaz de ser transmitido e/ou recebido pela interface de comunicação 146. Sinais podem ser fornecidos para a interface de comunicação 146 por meio de uma trajetória de comunicação 148 (por exemplo, um canal). A trajetória de comunicação 148 pode carregar sinais e pode ser implementada usando fio ou cabo, fibras óticas, linha de telefone, um link de celular, um link de radiofrequência ("RF") ou similar. A interface de comunicação 146 pode ser usada para transferir software ou dados ou outra informação entre o sistema de computador 100 e um servidor remoto ou armazenamento na nuvem (não mostrado).
[0044] Um ou mais programas de computador ou lógica de controle de computador podem ser armazenados na memória principal 132 e/ou a memória secundária 134. Os programas de computador podem também ser recebidos por meio da interface de comunicação
146. Os programas de computador podem incluir instruções executáveis por computador que, quando executadas pelo processador de computador 122, fazem o sistema de computador 100 realizar os métodos como descrito posteriormente.
[0045] Em outra modalidade, o software pode ser armazenado em um meio de armazenamento legível por computador não transitório e carregado em uma memória principal 132 e/ou a memória secundária 134 do sistema de computador 100 usando a unidade de armazenamento removível 138, a unidade de disco rígido 136, e/ou a interface de comunicação 146. A lógica de controle (software), quando executada pelo processador 122, faz o sistema de computador 100, e mais geralmente o sistema para visualizar um tratamento ortodôntico 1, para realizar todos ou alguns dos métodos descritos aqui.
[0046] Em outra modalidade exemplar, o sistema de computador 100 pode ser um dispositivo móvel 54 tendo uma aplicação que pode ser engatada por um usuário para propor e visualizar tratamentos ortodônticos 42.
[0047] Implementação de outra disposição de hardware de modo a realizar as funções descritas aqui serão evidentes para pessoas versadas na técnica relevante em vista desta descrição. Método para Propor e Visualizar um Tratamento Ortodôntico/Cosmético
[0048] Tendo descrito o sistema de computador 100 da Figura 4, métodos para propor e visualizar um tratamento ortodôntico agora será ainda descrito em conjunto com as Figuras 5-7.
[0049] A Figura 5 mostra um processo 200 para propor um tratamento ortodôntico. As Figuras 6a-7b mostram um registro de dados faciais tridimensionais 62 e um registro de dados de dente tridimensional 61 para correção de dentes desalinhados. O processo de propor um tratamento ortodôntico 42 pode começar na etapa S100 na Figura 5 quando um dispositivo móvel 54 ou sistema de câmera 3 é engatado para capturar um registro de dados faciais 3D (Figura 6a). Como discutido anteriormente, um vídeo estéreo da face do paciente pode alternativamente ser capturado e métodos de reconhecimento de objeto podem ser usados para detectar aspectos anatômicos no vídeo estéreo. Por meio de um método de reconhecimento facial, pontos característicos 63 (Figura 6b) da face, tais como pontos nos cantos da boca podem ser determinados na etapa S200. Com base dos pontos característicos 63, a boca ou lábios do paciente 14 podem ser reconhecidos na etapa S300. Os métodos de reconhecimento facial podem também incluir métodos como descrito na Patente U.S. Nº.
US8831295B2, intitulada "Electronic device configures to apply facial recognition based upon reflected infrared ilumination and related methods" por Coons, Patente U.S, Nº. US7804997B2 intitulada "Method and system for a three dimensional facial recognition system", por Geng e outros, e Patente U.S. Nº. US 8457367B1, intitulado "Facial recognition", por Sipe e outros e são incorporadas aqui por referência em sua totalidade, como se completamente estabelecido aqui.
[0050] Uma direção tridimensional 65 da orientação da face do paciente no registro de dados faciais tridimensionais 62 pode ser determinada na etapa S400. Uma área de boca 64 entre os lábios do paciente 14 pode ser segmentada e/ou cortada do registro de dados faciais 3D 62 na etapa S500. A representação tridimensional dos dentes reais 66 do paciente 14 pode também ser extraída na etapa S600 do registro de dados faciais 3D. A partir da representação tridimensional, pode também ser determinado se existe um desalinhamento (etapa S700), por exemplo, através de medições automáticas. O estabelecimento de objetos de referência, quadros de referência e/ou detecção de aspectos dentários anatômicos na representação tridimensional dos dentes reais 66 pode permitir as medições dentárias automáticas. O estabelecimento de quadros de referência pode permitir a determinação de quantos dentes devem se mover ou se moveram. A detecção de aspectos anatômicos pode compreender detecção automática de marcos associados com a representação 3D dos dentes reais do paciente 66, as marcas compreendendo pelo menos um de cúspides, estrias, ranhuras e pontos de contato. Medições dentárias podem então ser computadas com base nos objetos de referência, quadros de referência e/ou aspectos dentários anatômicos, e comparadas com dados de referência (por exemplo, usando inteligência artificial) a fim de determinar a presença de desalinhamentos. Sistemas e métodos para medições dentárias podem incluir aqueles mostrados na Patente U.S. No. US8126726B2, intitulado "System and method for facilitating automated dental measurements and diagnostics", por Matov e outros, que é incorporada aqui por referência em sua totalidade, como se completamente estabelecido aqui.
[0051] Em uma modalidade alternativa, a representação 3D dos dentes reais do paciente 66 pode ser recebida de um banco de dados previamente criado ou varredura intra-oral.
[0052] Na etapa S800 pode ser obtida uma correção proposta para os dentes desalinhados.
[0053] Além do mais, instruções tais como (i) instruções predeterminadas para corrigir desalinhamentos e/ou (ii) instruções com base em inteligência artificial podem ser para propor um tratamento ortodôntico. Mais especificamente, na etapa S800, análise de dados de inteligência artificial pode ser usada nas medições dentárias obtidas da etapa S700 para diagnosticar uma condição ortodôntica e gerar um conjunto de instruções para o processador 122 para propor uma correção. O processador 122 pode ser configurado para identificar uma localização e posição de vários dentes da representação 3D dos dentes reais do paciente 6 e atribuir coordenadas correspondentes. O diagnóstico pode ser baseado em ou um encaixe melhor para uma ou mais entradas, que podem ser comparadas com a representação 3D dos dentes reais do paciente 66 de modo que as entradas sendo derivadas de ou de outro modo baseadas nos tratamentos do paciente em andamento, tratamentos do paciente anteriores (tais como conjuntos de dados de diagnóstico de um tratamento anterior com cada conjunto de dados de diagnóstico compreendendo coordenadas que correspondem com localizações/posições conhecidas de vários dentes), literatura científica, livros didáticos, etc.
[0054] O processador 122 pode ainda ser configurado para identificar pelo menos uma abordagem de tratamento, um aparelho corretivo, dentes corrigidos, uma combinação dos mesmos ou de outro modo tratamento ortodôntico 42 ara pelo menos um diagnóstico, que pode incluir calcular um conjunto de coordenadas alvo, que podem representar uma localização desejada e corrigida ou posição de um dente, e identificar pelo menos uma abordagem de tratamento, um aparelho corretivo, ou uma combinação dos mesmos, que pode ser pelo menos parcialmente eficaz em reorientar um ou mais dentes para uma localização ou posição representada por uma ou mais coordenadas alvo. O método pode também incluir determinar um valor de probabilidade que pode estar correlacionado com uma probabilidade relativa do tratamento ortodôntico 42 para ser eficaz em reorientar um ou mais dentes para uma localização ou posição representada por um alvo, e pode incluir empregar uma aplicação de pelo menos uma inteligência artificial ou outro algoritmo. Sistemas para empregar inteligência artificial em planejamento de tratamento, tais como são descritos na Patente US Nº. 9788917B2, intitulada "Methods and systems for employing artificial intelligence in orthodontic diagnosis and treatment planning" por James Mah, são aqui incorporados por referência em sua totalidade, como se completamente estabelecido aqui. Em uma modalidade exemplar da presente invenção, o tratamento ortodôntico 42 pode de preferência ser um registro de dados de dente tridimensionais 61 (Figura 7a) correspondendo com os dentes corrigidos que pode ser armazenado para uso em procedimentos de tratamento posteriores, tais como para projetar alinhadores.
[0055] Nas etapas S900-S1100, o tratamento ortodôntico 42 pode ser rodado e sobreposto (completa ou parcialmente ou usado para substituir a representação 3D dos dentes reais do paciente 66 no dispositivo móvel 54) no registro de dados faciais 3D 62 de tal maneira que a orientação do tratamento ortodôntico 42 combina com a direção 3D 65 da orientação da face do paciente e a posição combina com a posição da área da boca 64. aqui, uma orientação relativa do tratamento ortodôntico 42 para a direção 3D 65 da orientação da face do paciente pode ser estabelecida. A relação pode ser estabelecida, por exemplo, co base nos dentes existentes que permanecerão ou dentes que devem ser substituídos. Os dados de relação relevantes podem ser armazenados de modo que a orientação do tratamento ortodôntico 42 pode ocorrer automaticamente quando o paciente se move. De preferência, o registro de dados faciais em 3D 62 pode ser colorido devido ao uso de uma câmera colorida 62 no smartphone e pode também ser atualizado em tempo real.
[0056] Em outra modalidade alternativa, o sistema de rastreamento 2 pode ser usado para orientar continuamente o tratamento ortodôntico como discutido posteriormente aqui.
[0057] No caso de uma sobreposição aumentada visualizada por um clínico 10 através do dispositivo de exibição 12, o tratamento ortodôntico 42 pode ser encaminhado para uma tela do dispositivo de exibição 12 de modo que o tratamento ortodôntico 42 parece diretamente sobreposto em um local de tratamento 14a do paciente 14 em uma maneira aumentada. Usando dados do sistema de rastreamento 2 incluindo, por exemplo, (i) mudanças de rastreamento de dados em tempo real nas expressões faciais do paciente 44 (por exemplo, sorrindo), (ii) dados em tempo real rastreando movimentos do clínico 46, e/ou (iii) dados em tempo real rastreando movimentos do paciente 50 (por exemplo, mudanças em posição), os dados aumentados (tratamento ortodôntico 42) encaminhados para o dispositivo de exibição 12 podem ser dinamicamente atualizados em tempo real para sobreposição no local de tratamento 14a de modo que o dito tratamento ortodôntico 42 parede sobreposta no dito local. O dito local de tratamento 14a pode ser reconhecido usando, por exemplo, reconhecimento de objeto em dados obtidos do sistema de câmera 3.
[0058] Em vista da descrição precedente, pode ser apreciado que as modalidades exemplares descritas aqui fornecem um método, sistema e meios de armazenamento legíveis por computador para propor e visualizar um tratamento ortodôntico.
[0059] A menos que definido de outro modo, todos os termos técnicos e científicos usados aqui têm o mesmo significado como entendido comumente por alguém versado na técnica à qual esta invenção pertence. Embora métodos e materiais similares a ou equivalentes àqueles descritos aqui podem ser usados na prática ou teste da invenção, métodos e materiais adequados são descritos acima. Todas as publicações, pedidos de patente, patentes e outras referências mencionadas aqui são incorporadas por referência em sua totalidade na extensão permitida pela lei e regulamentações aplicáveis. A invenção pode ser incorporada em outras formas específicas sem se afastar do espírito ou atributos essenciais da mesma, e pode, portanto ser desejado que a presente modalidade seja considerada em todos os aspectos como ilustrativa e não restritiva. Quaisquer títulos utilizados na descrição são apenas para conveniência e não têm efeito legal ou limitante.

Claims (12)

REIVINDICAÇÕES
1. Método para operar um sistema (1) para proposta e visualização aumentada de um tratamento ortodôntico, o sistema (1) compreendendo: um dispositivo de exibição (12) para visualização aumentada, em que o dispositivo de exibição (12) compreende um óculos de realidade aumentada ou visor HUD; um dispositivo móvel (54) tendo um meio para medição de distância; e pelo menos um processador (122), caracterizado pelo fato de que compreende: registrar uma imagem tridimensional de uma face com o dispositivo móvel (54) para obter um registro de dados faciais tridimensionais; segmentar uma área de boca do registro de dados faciais tridimensionais; obter uma representação tridimensional de dentes reais a serem corrigidos; determinar um tratamento ortodôntico como um registro de dados de dente tridimensional com base na representação tridimensional obtida de dentes reais; sobrepor o tratamento ortodôntico como um aumento na área de boca através de um dispositivo de exibição (12) para visualização aumentada de modo que o tratamento ortodôntico aparece diretamente sobreposto na área de boca.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo móvel (54) ainda compreende um meio para rastrear o movimento e/ou um meio para medição de cor.
3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que ainda compreende: determinar os pontos característicos dentro do registro de dados faciais tridimensionais; determinar uma direção de orientação da face no registro de dados faciais tridimensionais com base nos pontos característicos; e orientar o dito tratamento ortodôntico de modo que sua direção corresponde com a direção de orientação da face no registro de dados faciais tridimensionais.
4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que ainda compreende projetar um aparelho corretivo com base no tratamento ortodôntico.
5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a representação tridimensional de dentes reais é obtida através da extração da imagem tridimensional da face ou obtida por varredura.
6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que ainda compreende: estabelecer objetos de referência/quadros de referência e/ou detectar aspectos dentários anatômicos na representação tridimensional de dentes reais a serem corrigidos; e determinar desalinhamentos da representação tridimensional de dentes reais a serem corrigidos comparando os objetos de referência/quadros de referência e/ou aspectos dentários anatômicos com dados de referência, em que os dados de referência incluem dados obtidos de tratamentos de paciente em andamento, tratamentos de paciente anteriores, literatura científica e livros didáticos.
7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que os aspectos anatômicos incluem pelo menos um de cúspides, estrias, ranhuras e pontos de contato.
8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que ainda compreende atualizar continuamente o registro de dados faciais tridimensionais com base em dados do dispositivo móvel (54), incluindo mudanças de rastreamento de dados em tempo real em expressões faciais e/ou movimentos movimento de paciente.
9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que o tratamento ortodôntico é determinado em tempo real.
10. Sistema (1) para visualizar um tratamento ortodôntico, o caracterizado pelo fato de que compreende: um dispositivo de exibição (12) para visualização aumentada, em que o dispositivo de exibição (12) compreende um óculos de realidade aumentada ou visor HUD; um dispositivo móvel (54) tendo meios para medição de distância, e pelo menos um processador configurado para realizar as etapas do método, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 9.
11. Sistema, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o dispositivo móvel (54) ainda compreende um meio para rastrear movimento e/ou um meio para medição de cor.
12. Meio de armazenamento legível por computador não transitório, caracterizado pelo fato de que armazena um programa que, quando executado por um sistema implementado de computador (1), como definido na reivindicação 10 ou 11, faz o sistema (1) realizar as etapas do método, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 9.
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