CN109414304A - 面部特征扫描的系统和方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于创建牙科器具的系统，该牙科器具用于患者的嘴。该系统包括：包括多个传感器的扫描设备；与扫描设备电子通信的处理器；印模托盘；连接到托盘的基准设备，该基准设备被成形并构造成向传感器提供跟踪数据；其中扫描设备包括多个传感器，传感器适于监视和采集关于印模托盘的方向数据和运动数据并将这种方向数据和运动数据传递到处理器；并且其中，处理器适于基于方向数据和运动数据渲染适合患者需求的牙科器具的电子图像。

Description

面部特征扫描的系统和方法

技术领域

本公开涉及扫描、建模及制造的系统、方法和技术，更具体地，以改进扫描人体特征、渲染人体特征及制造相关设备的系统和方法。

背景技术

术语“假牙”通常指的是更换一些或所有缺失牙齿的对象或设备以及那些牙齿的支撑结构。使用更具体的术语，假牙通常指的是例如全口义齿或局部义齿或牙科修复。假牙典型地包括三个不同的组成部分：

1)假牙基部：接触和覆盖嘴的牙嵴(即牙槽嵴)的薄层。基部通常由丙烯酸树脂构成，但是其它材料是适合的。材料要求包括能够形成期望的形状、在体温的宽范围内的形状稳定性、生物惰性、具有足够的强度以承受咬合力。有益的是能够带有色彩，该色彩与牙龈的色彩匹配或者是半透明的。通常使用数种丙烯酸树脂中的一种(例如PMMA)或塑料。使用的其它材料是特别地制造以具备强度的尼龙。金属基部已经使用且仍然在使用，主要用于局部义齿。还可形成玻璃和各种树脂。可使用的其它材料将需要满足上述要求。

2)牙齿：这些牙齿是被放置组成部分，通常每个牙嵴存在编号1-14的牙齿(在牙嵴特别长的情况下，能够但是很少需要放置更多的牙齿)；在存在一些天然牙齿的情况下，在局部义齿中可以放置更少的牙齿，这些牙齿可以独立地放置或者以多个单元组放置。需要改进的工艺，通过该工艺，一组数个(例如2-14个)牙齿可以作为单个对象生产。对于这些牙齿，可能有利的是通过使用额外的工艺例如3d打印或者通过削减工艺例如研磨技术形成。在任一情况下，由多个牙齿构成的对象可作为单个物品放置在假牙基部上，从而进一步精简工艺。这些合成牙齿通常由塑料或瓷器形成。可使用其它材料，如现有技术已知的，这些材料受到限制，例如以选择的色彩形成的能力。另外，牙齿必须使得它们可以化学地融合(直接地或者通过使用接合材料)或者机械地融合(通过形成凹部或其它保持形状例如形成到牙齿基部中的锚固插座)到假牙基部材料。

3)用于牙齿的支撑结构：其类似于牙龈(齿龈)，用于连接假牙基部和牙齿。该支撑结构通常由丙烯酸树脂或塑料形成。在成品中，支撑结构通常被加工成包括基部的单个单元。然而，在构造阶段期间，支撑结构被分开地保持并通常由蜡形成，使得它可在该阶段期间容易地改变，以及使得当牙齿固定到支撑结构时牙齿的位置可容易地改变。蜡是压倒性地选择的材料，但是可使用各种可延展的材料，如将由本领域技术人员理解的。通常做出使用蜡的选择，原因是蜡可以以各种硬度提供，可通过施加热而软化，可相当快速地凝固。其它通常可行的材料是热塑料、设计的树脂和黏土。

前面的描述作为常规背景技术提供以帮助理解下文中对安装和制造的讨论。目前，在大多数管辖区域，假牙安装并局部地渲染。通常，假牙的提供或制造受到当地法律或法规限制，通常针对于特定专业认可人员，通常是牙医或牙托技师。尽管这种工艺普遍存在，但是已知的变化展现出若干缺陷，如本文详述的。

假牙的制造工艺通常包括获得牙嵴(即，上颌骨-上颌部和/或下颌骨-下颌部)的模型。该模型将示出牙齿(如果存在的话)和支撑结构(牙龈和下层骨骼构成)及其特征。

使用容器(还称为印模托盘)，该容器接近地但是松散地安装在嘴中和上牙嵴或下牙嵴上。这种容器较宽，针对于上牙嵴(上颌骨)和下牙嵴(下颌骨)中的每一个，制造商通常制作可用的多个尺寸的容器。

印模材料施加到印模托盘并填充印模托盘。可延展的印模材料将凝固成刚性的且更稳定的形状。包含印模材料的托盘放置在嘴中，压印选择的牙嵴。托盘保持就位持续足以使材料凝固的时间。在设置时间段(通常1-3分钟)之后，取出附接了印模材料的托盘(这在现有技术中称为例如托盘-印模复合体)。重复该过程以获得其他颌部的印模(即，负图像)。

通过将流体物质(通常，石膏产品)浇注到印模中，生成模型(组织复制品)。流体物质凝固成刚性的且稳定的对象。期望该稳定的对象是颌部和牙列的复制品。在模型设置之后，将模型与印模-托盘复合体分离。

牙嵴的模型和支撑结构允许假牙基部的确定和构造。基部是模型的将呈现承压组织区域的那部分的薄覆盖物。当以精确的模型呈现时，基部的边界可由具有口腔解剖学的知识和理解力的专业人员确定。然而，这些模型不提供足够的信息来确定必须构造的支撑结构的数量和形状或者沿着该结构将放置牙齿的位置。这是显著的缺陷，可导致需要重复构造最终产品，和/或由于不舒适的或其它差的安装导致患者不满。

在一些情况下，例如当最初拔牙时，牙齿之前的位置可与模型中剩余的插座的明显位置分清，但是这仅仅是在拔出时间之后非常短时间地生产模型的情况下。随着时间的推移，牙嵴收缩，相关的特征变得更加分不清。因此，重要的牙嵴(在本文中还称为支撑结构)的尺寸和形状的确定变得越来越困难。现存的方法包括确定牙齿的期望位置(通常关注于美观而非功能目的)，然后填充介于牙齿和基部之间的空间，该基部的支撑结构可能是合理的，但是很可能不是最优的解剖形状。

该错误的确定部分地是由于解剖环境的复杂性、在玩耍时几何变化的数量以及可用产品的限制。例如，合成牙齿通常成组地购买，能够从多个生产商获得。牙齿由塑料或瓷器构造，通常成组销售，该组由正常成年人牙列的每个牙嵴有14个牙齿的已知构造构成。每个生产商将各种模型用于每个组且可使用各种比色。可服务于普通人群的牙齿的完整清单可能需要数百组牙齿的贮备。来自于每个生产商的后牙通常以数个尖角得到。通常，尖角可以是0、10、18、33度。当下颌骨在咀嚼(嚼碎)动作中侧向运动时，这些模型设置成适应下颌骨的角度路径。

存在多个区域，在这些区域中，缺少精度和近似值的可接受性(而非现有系统中更精确的规格)导致比最优结果差，和类似的性能水平。

例如，合成牙齿以弓形形状放置，弓形形状近似于每个牙嵴的通常形状。由于牙齿不直接放置在牙嵴上，而是每个牙齿与牙嵴相距某个特定间隔(允许再吸收的支撑结构的合适更换)，因此必须确定该特定间隔(就与支撑结构的距离而言)。此外，牙齿可以以更宽或更窄的弓形放置，相对于每个牙嵴放置在任何位置和方向。在用于合适地定位牙齿的目的之中，牙齿美观上令人愉快且功能上有效。牙齿的定位的微小改变可对假牙的美观和功能产生明显影响。确定美观上合适的位置的一个困难在于美观在很大程度上是特定患者的面部和头部特征以及这个人的嘴的运动特征的函数。然而，非常成问题的是，在假牙的构造阶段期间，几乎没有关于这些特征的可用信息。更具体地，已知方法不能可靠地且精确地将牙齿位置与患者的面部图像和外观相关联，或者粗略估计并考虑他/她的嘴唇和/或颌部的特定运动性能和趋势。将牙齿放置在适合于合适功能的位置还需要确定当患者说话和吃东西时颌部的运动和位置。在牙齿/假牙的构造期间，该信息还不可用。

缺少这些信息导致不可预测的和不一致的结果，特别是就美观和功能考虑而言，相对于安装的假牙的性能来说。旨在克服该限制的已知方法包括将试戴假牙放置在患者的嘴中，针对试戴假牙的美观目的和功能缺陷从患者和从业者向假牙的制造商传达反馈。期望制造商根据要求开始改变，假牙可再次试戴在患者的嘴中。该过程可重复多次，直到假牙被患者和从业者接受。对于提供假牙的过程，这是一个冗长的、耗时的且昂贵的“尝试和错误”方法。

对于理解这些缺陷如何发生的进一步的文本，应当注意的是，以如下面通常描述的方式收集一些信息：

在具有预设尺寸的每个模型上构造蜡堤。堤的尺寸松散地基于平均人群的理解。该方法有些类似于确定衣服的尺寸的方式。然而，应用的逻辑例如本身是错误的，原因是假牙的安装必须非常地个性化，实际上，因人而异；假牙的安装必须精确得多，以满足每个患者的美观和功能要求。

上堤放置在患者的嘴中，在堤上记录标记以通常指示患者的面部的中线，还记录给定的患者的平行于患者的眼睛之间的线的水平平面(在现有技术中认为该平面通常适合于牙齿的右-左方向的粗略估计和参考)、上嘴唇在放松时的程度和在微笑时的程度以及嘴唇的拐角的位置。如果堤沿着给定的方向过于可见到，则堤可减小并返回以用于另一标记约定(造成相关患者/服务提供商不便和成本)。如果蜡堤提供与嘴唇的不合适水平的接触(即太多或太少的嘴唇支撑)，则可使蜡堤重新成形(再次增加时间、成本和不便)。

命令或操纵患者在一定位置咬合，在该位置，下颌骨的头部在颞下颌点处插入它们的插座中。在现有技术中，该咬合位置在本领域中已知为“中央咬合”或“中央位置”并认为是最大咬合力的位置。该咬合位置还看作是颌部部分的唯一可重复的配对位置、看作是最舒适的闭合咬合位置、期望天然牙齿完全交错的位置。

可重复该记录以确保该记录是正确的(原因是只有在该记录是正确的情况下该记录才是可重复的)。当确定该中央位置时，蜡堤可软化且允许在咬合时融合。结果，咬合堤融化且可以一起去除。

当堤与牙嵴和模型两者配合时，期望融合的咬合堤可回传给模型，使模型的位置在嘴中记录的中央咬合处彼此相关。在该位置，模型放置在设备中，该设备模仿颌部在中央位置的打开和关闭运动。该设备称为咬合架。

在待制造的假牙需要满足更严格的标准的情况下，可获得更多额外的咬合记录。这种假牙通常称为“精度集假牙(precision-set dentures)”。这种假牙的形成包含如下信息：当颌部位于例如前部位置时(如同当人用前牙齿咬进物品中时)和当颌部位于左边和右边的侧向位置时(如同当在咀嚼食物时)，该信息属于颌部的位置。通过将薄的蜡堤或者另一可延展的材料放置在堤(在嘴中时)之间并操纵患者使其颌部运动到每个期望位置且在该位置关闭，生成这些记录。当记录材料凝固时，要求患者张开他们的嘴，取出记录材料(对于每个位置，重复该过程)。

对于精度集假牙，当模型放置在咬合架中时，咬合架必须是可定位在各种咬合位置、不仅仅允许在单个中央咬合位置打开和关闭的咬合架。这种类型的咬合架称为“完全可调节的咬合架”。该咬合架的接合可设置为使得下颌骨的位置可再现各种咬合位置。

一旦模型放置在合适的方向，牙齿从插座中取出并遵守记录标记而放置在堤上。牙齿在那个时候、以相当耗时的过程定位。该过程是由科学支持的技术，而非纯粹机械的、科学的过程。因此需要高水平的经验和技能以实现甚至可能的结果。

产生的“机构”在患者的嘴中试戴，以核实外观和功能并确认之前的记录是正确的。无论记录如何，允许患者查看外观，接受外观或直接改变。在现有技术中已知为“试戴”的该步骤是关键，以获得患者同意和对假牙外观的接受。

在假牙的外观不可接受(更不用说是最优)的情况下，需要重新设置牙齿。这是非常耗时且耗费精力的过程，还存在大量相关的成本。此外，如果咬合记录在试戴时识别为存在错误，则必须记录新的咬合，模型必须重新关联到新的咬合记录。然后，牙齿必须重新设置在新的咬合处。这过于麻烦的且耗时。该“尝试和错误”过程是本领域中目前已知的非常明显缺陷的过程。记录咬合的困难加倍：需要命令或操纵患者在中央位置咬合。通常，患者不清楚该定位和/或不能遵照。当操纵颌部进入中央咬合时，自然反应是加强颌部并向前伸出。因此，咬合有时记录成在中央位置，此时不是这种情况。

另一个问题可能是，即使患者接近在中央咬合处接触，咬合堤之间的咬合力不平衡。因此在嘴中存在一个或两个堤扭矩。然而，外观是它们甚至沿着堤的长度接触，此时实际情况是一个或两个堤从牙嵴移开；因此记录的咬合不表示牙嵴之间的真实的位置关系。调和该问题是竖直尺寸(在中央咬合处牙嵴之间的分离)的事。已知的是，竖直尺寸的改变可以确实沿着不是竖直的竖直轴线而且在水平轴线(前-后；侧-侧)上改变中央咬合的位置。在竖直尺寸改变以满足美观和其它功能目的的情况下，中央咬合记录折衷且必须在新的竖直尺寸处再次获得。

在增加的管理和公众对卫生问题的关注方面，该尝试和错误处理的低效甚至给前部带来更大影响。因此，已知处理的回顾显示了从与材料的高体积处理和多阶段和/或重复输送关联的危险导致的问题。关注的具体区域是印模从嘴输送到实验室，以及在它们之间来回输送。模型的制造以及在生物接触模型之后在实验室中对那些模型的处理是明显的问题。另外，在实验室中制造咬合堤之后，咬合堤在嘴中放置处于各种各样可能的污染之中是关注之处，如同那些堤的返回以及它们在制造、修整和试戴之间运输时的处理，随后任何后续返回实验室。

虽然存在使该过程安全运行的协议，但是患者和提供商感染的风险仍然是关注之处。此外，来自患者的交叉感染仍然是明显的问题。

一旦患者同意试戴假牙，则可根据本领域已知的方法对假牙进行处理和制造。

当考虑配合特别是咬合记录的重要性时，迫切需要注意的是，设备必须彼此按一定方向放置，这重复(不仅仅是模仿)特别是实际颌部的方向和期望的情形。还关键的是，研究和模仿放置，其中放置以相对于头部、面部和颞下颌接合(TMJ)的合适方向定位。

巩固该需求的原因的示例在下面详述：

下颌骨是特殊的骨骼，原因是根据普通功能，它能够在接合处完全不连接。结果，下颌骨可沿着任何路径自由地运动并位于其运动范围内的任何位置。当下颌骨仍然连接时，下颌骨仍然可运动，但是其运动受限制成窄的可重复的旋转。在沿着该路径最弯曲的位置(即，咬肌肌肉或脸颊肌肉的弯曲)，颌部位于其彼此最接近的正常位置。在该(中央)位置，天然牙齿完全交错(即，以互补的方式定位配对)。

下颌骨的独特性能未被已知的咬合记录技术采集。实际上，具体地查找一种替代的记录方法，即高腭针弓描记法，在一定程度上记录了沿着下颌骨的运动范围在最大位置处颌部彼此的相对位置。该方法使用放置在两个托盘或设备之间的针，每个针覆盖一个牙嵴。命令患者使其颌部运动到最大位置，针跟踪沿着表面的那些运动。虽然该方法采集患者的颌部的正常运动的一些方面，但是它仍然有缺陷。该方法没有考虑源自于针的单个接触点的、施加到托盘或托盘上的力，这可基于这种托盘或设备的位置变化导致不准确的和不精确的测量。对于托盘或设备的稳定性或者不存在的与正常位置和运动的相似性，该方法做假设或者不关心。

因此，需要改进的系统和方法，关于假牙的配合和方便制造，该改进的系统和方法消除或减轻了这些问题中的一些或全部问题。将理解的是，在运动范围内精确地扫描、采集和监视面部特征、相关的功能和运动的改进的方法还将允许用于除了假牙配合和生产之外的应用。

发明内容

本文公开了一种用于创建牙科器具的系统，该牙科器具用于患者的嘴，该系统包括：包括多个传感器的扫描设备；与扫描设备电子通信的处理器；

印模托盘；连接到托盘的基准设备，基准设备被成形并构造成向传感器提供跟踪数据；其中扫描设备包括多个传感器，传感器适于监视和采集关于印模托盘的方向数据和运动数据并将这种方向数据和运动数据传递到处理器；并且其中，处理器适于基于方向数据和运动数据渲染适合患者需求的牙科器具的电子图像。

在另一公开的方面，扫描设备包括用于将传感器保持在相对于患者的期望位置的框架。

在另一公开的方面，扫描设备进一步包括安装件，该安装件选择性地将框架保持在多个监视位置和在多个监视位置之间运动。

在另一公开的方面，传感器包括多个视频相机。

在另一公开的方面，框架包括基本上正方形的外框架部分和内框架部分，其中内框架部分镜像并操作性地指向患者，并且其中，相机附接到外框架部分。

在另一公开的方面，基准设备包括保持部分和一个或多个可见标记，可见标记包括浮雕特征、色彩、形状，并且其中，可见标记被成形、蚀刻或做标记。

在另一公开的方面，基准设备与印模托盘一体地形成，当印模托盘在嘴中时，在用户外部可看见基准设备。

在另一公开的方面，系统进一步包括输出设备，该输出设备用于提供嘴中和周围的牙科器具的可看见的电子渲染。

在另一公开的方面，系统进一步包括制造设备，该制造设备用于基于渲染生产牙科器具。

在另一公开的方面，制造设备包括3D打印设备。

还公开了一种印模托盘，该印模托盘用于创建患者的一个或多个身体部分的3D渲染，该托盘包括：保持部分，用于将托盘相对于患者固定；指示器部分，连接到保持部分并带有一个或多个可见标记；其中，所述保持部分包括一个或多个构件，所述构件被成形为接纳患者的咬合；并且其中，标记包括浮雕特征、色彩、形状，并且其中，可见标记在托盘上被形成、蚀刻或做标记。

在另一公开的方面，指示器部分和保持部分一体地形成。

还公开了一种扫描患者的面部的方法，该方法包括如下步骤：将印模托盘放置在用户的嘴中，使得一个或多个可见标记在嘴外部；在患者使他的颌部运动通过一组位置和运动时，使用多个传感器扫描患者的面部的多个图像；使用计算机处理图像，以形成用户的咬合的电子渲染；使用计算机进一步处理图像，以生成嘴中的牙科器具的电子渲染；将渲染的图像输出到可见输出设备，以供研究；基于研究调节渲染的一个或多个参数；通过与处理器电子通信的制造设备制造牙科器具。

附图说明

通过参考下面的详细描述和附图，可更好地理解本文讨论的系统和方法，在附图中，相同的附图标记指示相同或功能上相似的元件：

图1是本文公开的系统的正视示意图；

图2是图1的系统的侧视图；

图3是本文公开的系统的另一实施例的正视示意图，该系统具有用于框架的顶部或顶侧安装件；

图4A是患者的左侧视图，印模托盘在她的嘴中；

图4B是图4A的患者的左侧透视图；

图4C是图4A的患者的正视图；

图4D是图4A的患者的右侧透视图；

图4E是图4A的患者的右侧视图；

图4A是患者的左侧视图，印模托盘在她的嘴中；

图5是图4C的放大视图；

图6是图5中示出的患者的正视图，在印模托盘上具有不同的标记；

图7A是上部和下部假牙基部的左侧视图；

图7B是患者的左侧视图；

图7C是图7B的患者的左侧视图，其中示出了图7A的基部；

图8A是图7A的上部和下部假牙基部的正视图；

图8B是图7B的患者的正视图；

图8C是图7B的患者的正视图，其中示出了图7A的基部；

图9A是患者的渲染的正视图，印模托盘在患者的嘴中；

图9B是图9A中示出的渲染的左侧透视图，其中还示出了前平面和中间矢面。

图10A是印模托盘的下部部分的俯视图；

图10B是印模托盘的上部部分的俯视图；

图11是图6中示出的患者的正视图，在印模托盘上具有不同的标记；以及

图12是图11中示出的患者的左侧透视图。

图13是处于打开构造的扫描仪的正视图。

本文提供的标题仅仅是方便起见，不一定影响请求保护的实施例的范围或含义。进一步地，附图不一定按比例绘制。例如，图中的一些元件的尺寸可以扩大或减小以帮助增进对实施例的理解。类似地，为了讨论一些实施例，一些组件和/或操作可分成不同的块或者组合成单个块。此外，虽然各个实施例可修改成各种修改和替代形式，但是特定实施例通过示例的方式在附图中示出并在下面详细描述。然而，本发明不限制描述的具体实施例。相反，实施例意在覆盖落在如所附的权利要求限定的公开的实施例的范围内的所有修改、等同形式和替代方案。

具体实施方式

本文公开了改进的系统100和方法300，其中执行3D扫描，其结果用于获得患者的头部和面部的一个或多个图像和渲染。虽然陈述了该特定功能，但是本领域技术人员将理解的是，还可使用本文公开的系统和方法执行其它项或物理特征的扫描。

查看图1，暴露于扫描的区域(如区域A指示的)可至少包括头部的在额头之后的冠状面观、面部的延伸到下巴的下部部分、面部的包括耳朵(未在图1中示出)的侧部面观。优选地可包括面部的整个前视图。该区域在本文中称为“外部对象”。一次扫描可由至少处于放松姿势和微笑姿势中的每一个的面部构成。在一些实施例中，扫描可包括通过多个位置的面部的基本上实时图像。例如，这可包括沿着微笑的时间跨度从各个角度获得的多个同时图像(或依次图像)。这允许患者102或查看专业人员(未示出)在例如显示屏上看见微笑，选择的牙齿处于选择的放置。因此，不仅显示静态微笑，而且显示嘴唇的运动(动态微笑)。如果患者102具有良好配合和制造的一组假牙，则可在假牙处于原位的情况下获得图像，原因是这给嘴唇提供支撑且帮助确定新的假牙的形状。在微笑时扫描患者的目的在于获得在微笑时嘴唇的升高的记录、嘴的张开的程度和形状、嘴的暴露的侧面。

微笑扫描的目的在于记录在微笑时嘴张开的区域和形状。这允许将牙齿在最终的牙科器具中定位，使得牙齿的暴露形状(图像)看起来是天然的且美观上令人愉快。静止图像更适于获得嘴唇的位置、水平平面及中线。扫描仪110(见图1)可包括两个或更多个传感器112(在本文中该术语与扫描仪可互换地使用)。在一些实施例中，视觉传感器112(例如，相机)可使用且可沿着基本上竖直的支架114放置在至少两个位置(支架114本身可包括多个可独立运动的可连接部段116)。优选地，扫描仪112中不同的扫描仪的位置使得外部对象的最高和最低的相关点在它们的共同的功能视图内。扫描仪112与外部对象的距离并不主要相关，而可基于扫描仪112的性质和感测性以及各种外部因素来调节。传感器112的数量只需要足以覆盖本文讨论的区域即可。传感器112可安装在外部对象102周围的固定位置，但是替代地和/或另外，可安装在一个或多个运动设备114上，运动设备114可从各种扫描位置(例如，图1中理论上示出的沿着范围C-D的各个点处)获得外部对象102的依次或同时的图像。

虽然在附图中以阵列、框架形状的构造示出，但是将理解的是，可提供旋转的或位置改变的扫描构造，以渲染来自围绕轴线的和/或与患者102相距不同距离的各个位置的图像，同时仍然在本公开的范围内。

再次查看图1、图2和图3，扫描仪110可包括基本上正方形的框架116，框架116在每一侧可以约为50cm。传感器阵列在形状上通常可类似于框架，该框架具有大约3cm宽和3cm厚的边缘。传感器112例如高分辨率数码相机(例如，市售的Realsense^TM相机)将在每一侧嵌入框架116中，优选的是总共具有4个传感器112。传感器112放置在外框架118的侧118a的中点。由框架118界定的区域将具有镜子116，镜子116将操作性地面对患者102。镜子116的背部可具有支撑元件114，支撑元件114附接到镜子116的背部、基本上在镜子116的中央竖直对齐、连接框架116的上侧116a和下侧116b。在支撑元件114之后，将存在附接元件115，附接元件115将连接到梁117，梁117基本上延伸到地板并由地板支撑，或者替代地，通过延伸臂119(具有或不具有肘部)连接到牙科椅子设备121。

在外框架118外周以内，将放置面对患者的面部的照明元件122。照明元件122的宽度应当约为2-4cm，将以互补的方式成形到外框架118。照明元件122可以是一系列嵌入的小灯泡或连续的灯，类似于霓虹灯泡(例如，放置4个灯泡，每一侧放一个)。照明元件122的正面将是半透明的并与镜子120共面。

照明元件122的输出将设计成低IR输出，或者灯的半透明的面将通过IR阻挡层处理。传感器112将旨在基本上与理论上由镜子120限定的平面正交，但是相对于其中心基本上存在倾斜度。例如，如果认为扫描仪110是4边形棱锥，外框架118的每一侧是50cm正方形基部的侧，则该理论棱锥的顶点将设置在与其基部相距50cm距离处。该顶点可对应于患者的鼻子的位置。传感器112可定向成中心在顶点上。

虽然讨论和示出了框架116的正方形形式，但是可使用替代的形状，在传感器112的定位和方向上做出相称的调节。

每个传感器112可以是例如双2MP或更高分辨率的视频相机。一个相机可使用IR滤光器、功能主要是测量深度、可配备有IR激光驱动的光引擎。该引擎有效地起作用以将IR网格投射到对象A上。在一些实施例中，传感器112通过USB输出。图像输出是一个视觉和一个IR深度。系统的组件由其中包括的计算机130控制。

虽然上面给出了传感器的示例，但是可使用覆盖视觉和非视觉传感器、不同的光谱和几何结构的其它传感器技术。患者102的扫描的最终结果是扫描的对象A的3D渲染。

在一些实施例中，优选的是关闭四个传感器112中的三个传感器的引擎，而第四个引擎活动。这是因为在不存在来自不同引擎的多网格投射的情况下，传感器112上的深度测量程序可更好地起作用。由于过多的环境IR光，导致传感器112还可降低有效性。因此，优选地，在公开的系统中提供的光源是无IR或低IR的，光基本上施加在所有侧上、强烈但是扩散以避免创建光斑和阴影。

传感器112将致动，以快速连续获得图像(优选地，视频)，从而避免在给定的时间段患者的面部表情改变。优选的是在大约1秒内从所有传感器获取图像。

每个传感器112设置有基本上连续的大约2.5W的电源和连续的5Gb数据流接收器。这通过数据传输端口(例如，USB端口)实现，然而，如果可用的话，可使用适当地执行无线连接。端口将通过到达每个端口因此到达每个传感器的专用连接而连接到计算机130的主板。

通过系统100渲染的3D图像将通过各种技术构成，该技术包括使用例如每个传感器112上的两个相机的不同角度位置、每个相机相对于其它传感器112的相机的不同位置和方向、以及使用与对象图像相关的基准设备140。

扫描设备112还可以工作台形式设置，以便例如扫描无生命的对象，例如牙齿印模、牙齿假体和假牙。这些设备的特征可以是不同数量的具有各种分辨率的相机。它们可使用不同的滤光器并以不同的几何结构设置。它们可以使用或可以不使用附接或放置在扫描对象上的基准设备(如本文描述的)，或者可以使用图像的背景(扫描设备的暴露面)作为基准。作为示例，在相机内置的盒形扫描仪中，盒的内侧壁可用作基准。

至少一个处理器130可设置成处理扫描结果。这些结果可包括关于外部对象A的图像、3D扫描数据(深度测量数据、角度或方向测量)和位置数据。处理可包括例如扫描的记录、传输和研究，以及在一些情况下，将数据转发给制造商。进一步地，在图像或渲染的一部分不清楚或者缺失、一个或多个传感器112未采集足够的数据的情况下，处理器130可配置成就错误状态警告用户(未示出)。

在一些实施例中，印模可由例如患者的牙齿的上牙嵴使用。在该印模设置之后，可通过在原位的印模托盘140获得另一组扫描(例如，放松然后微笑或者相反的顺序)。当从托盘140设置一定量的嘴唇支撑件时，通过在原位的托盘140进行该进一步的扫描允许嘴唇160升高。可期望利用新的假牙获得类似水平的嘴唇支撑件。在不存在任何这种支撑件的情况下，当嘴108放松时和当微笑时，嘴唇106塌下。在这种情况下，张开嘴的形状迥然不同。

所用的托盘140应当带有可跟踪的标记142，标记142适合于监视并提供托盘140的位置和方向的细节。这些位置和方向可以指示患者102的颌部的位置和方向。标记142可设置在与托盘126成一体或可附接到托盘126的部分134上。在一些实施例中，标记142可设置在盖或套筒144上(例如，盖或套筒144处于从托盘延伸并适于附接到托盘的臂或肘部的形式)。例如，当托盘140在嘴108中时，通过扫描仪112可观察标记142。可观察性的性质可根据扫描仪112的性质改变。标记142可包括适合于由传感器112记录的圆形或十字形图案(例如，见图6)。在其它实施例中，标记142可以是托盘126的暴露部分或附接件的形状，其可适合于通过传感器112检测和监视(例如，关于位置和方向)。因此，传感器112可通过理解标记和托盘126之间的关系来检测和确定托盘140在嘴108中时的精确位置和方向。在一些实施例中，这可提供患者102的嘴/头部的定位、方向和运动的基本上实时渲染。这种图像可通过屏幕150或者在一些情况下通过玻璃142或虚拟现实类型的头戴式耳机使得患者102可使用。

如所讨论的，标记142(或者“基准设备”)可设置为套筒，套筒套在印模托盘保持部分146上和/或上方。基准设备142上设置有一个或多个标记142，标记142包括例如几何形状。这些形状可以设置成浮雕、喷涂的、蚀刻的和/或设置有具体色彩方案。基准设备牢固地安装到保持部分146，展现出位置稳定性。优选地，标记142可包括清楚地且尖锐地限定的几何形状。这些形状可在已知形状的预先填充的组中和/或以已知的色彩设置，使得可推断在具体形状的显示时的任何微小缺陷，并且使得可清楚地限定托盘140的位置和运动。

基准设备的预定特征可由处理器130使用，以通过观察的图像与已知尺寸的对比确定传感器112的位置和方向。

这还允许确定深度测量偏量并基于已知测量的使用应用校正。还允许通过在本次扫描时和在印模扫描时使用托盘140和标记142作为参考系，确定上印模在嘴中的位置(对于传感器来说是不可见的)。这允许确定上颌部相对于面部105和头部104的3D位置。

在一些公开的实施例中，可通过围绕患者的头部放置例如C形设备，使用额外的基准设备。该设备还可以类似于上文讨论的基准设备的方式成形和构造。

如果使用多个基准设备142，例如一个基准设备附接到上印模托盘140a，另一个基准设备附接到固定到下牙齿或牙龈的印模托盘或计量仪，则可确定上颌部相对于下颌部的位置。然后可获得下印模，上面描述的过程可如同上印模那样重复。

下面详述本文公开的咬合记录的示例过程。可提供咬合设备160，咬合设备160包括可压缩的且弹性的结构，该结构成形和构造成接合口腔矫治器，分开口腔矫治器以及与口腔矫治器相互作用。在一些实施例中，咬合设备160可具有类似于硅或橡胶球的感觉或纹理(在本文中可称为“咬合球”)。咬合球160可变形成可类似于“烙饼”类结构的形式，但是在外部压力去除或减小时具有恢复到其原始形状或者朝着其原始形状恢复的能力。优选地，通过材料性质和/或施加到咬合设备160的合适的润滑剂，咬合设备160具有光滑的外表面。设备160可包括两个这种对象162、164，其中一个对象放置在另一个对象顶部。这可允许当颌部运动时，当在上托盘140a和下托盘140b之间压缩时，每一个单个对象抵靠着彼此滑动。

咬合设备160可放置在例如上托盘140a的外部平坦面上(设置的印模容纳在托盘内)，托盘140返回嘴108。然后，下托盘140b可插入嘴108中，使得咬合设备160位于托盘140a、140b之间(或者被托盘140a、140b夹在中间或者介于托盘140a、140b之间)并分开托盘140a、140b。托盘140a、140b应该不会彼此直接接触(原因是直接接触可导致托盘140a、140b中的任一个或两者的扭矩运动)。然后可要求患者102伸出颌部和后撤颌部，重复这种动作数次。然后可命令患者102使颌部侧向运动到每个方向和另一个方向，重复该动作数次。这些运动由传感器112记录。在本文公开的一些实施例中，传感器阵列112只需要记录颌部的最大延伸(即，在前部、在后部、在右侧向和在左侧向)。在一些情况下，可命令患者102利用最大力咬合。这迫使患者102将他的/她的/他们的下颌骨定位在中央咬合。在使用具有各种可压缩值的咬合球160时可重复该过程。因此，在颌部之间的不同分离(竖直尺寸)记录颌部运动。这允许在任何中间竖直尺寸插补颌部运动并针对超过最大和最小记录的竖直尺寸的竖直尺寸推断颌部运动。预测的运动的精度在临床上优于目前用于生产牙科设备、假体和设备的方法。预测的运动的该精度通常可与记录的竖直尺寸和做出预测的竖直尺寸之间的差成反比。

当与例如高腭针弓描记法相比时，使用记录各种咬合的该方法的一个优点在于在针弓中，托盘之间的接触在单个点处。如在上面大体地讨论的，这使得托盘不稳定，可向嘴101中的托盘施加扭矩，使得托盘不完全坐落在牙嵴上。相比之下，咬合设备在弓之间形成宽的和一致的接触基部。在所有接触点处施加的压力通过设备的流动性质均衡。这方便更好地近似正常颌部运动，而不存在不常见的外部力(即，力、从针产生的扭矩、针的阻力)。此外，高腭针仅用于确定中央咬合位置。本文公开的系统100和方法300允许沿着下颌骨的范围(应该是运动范围而非范围)在下颌骨运动的任何点处，记录颌部相对于彼此的位置(即，实际上，允许监视所有部件的移动运动和/或旋转运动)。

理想的或合适的竖直尺寸(VD)的精确确定的重要性高。在存在咬合牙齿的情况下，认为当牙齿完全交错时，天然CD是颌部之间的目前的分离。VD可基于其它发现或功能和美观目的调节，但是这种VD直接与本公开相关。在患者具有一个或两个假牙的情况下，从假牙确定相同内容，作为建立合适VD的起始点。VD的改变导致患者不舒服，使得与VD的改变程度成比例地适应新的假牙越来越困难。增加或减小竖直尺寸的选择是重要问题，但是基于数个临床发现，但是与本讨论无关。相关的是对于任何和所有可能的竖直尺寸，沿着下颌骨运动范围在任何位置，以该简洁方式记录颌部关系的能力，使得从业者可改变他所选择的VD。在目前的技术下，改变VD是冗长的物理-机械操作，其中从业者需要修剪咬合块的高度或向咬合块增加层。只有一个VD可在任何给定的时间设置，然后必须在该VD记录咬合。技术人员有时要做的是改变咬合架中的VD。因此，在未确定在新的VD时实际的咬合的情况下，牙齿设置到该新的VD。这导致咬合错误，与VD的改变程度成比例地增加了重要性。

在两种技术中，咬合位置受限于牙嵴之间的具体分离长度(竖直尺寸)，尽管如果使用公开的系统100和方法300，则恒定地分离。对于不同的竖直尺寸，通过具有不同尺寸和/或压缩系数的不同的咬合球重复咬合记录，能够记录咬合位置。这将使移动到更大或更小竖直尺寸的托盘之间更大或更小地分离。对于任何无限的竖直尺寸，可从针对两个不同的竖直尺寸记录的位置推导出咬合位置。另外，对于远离记录的竖直尺寸的记录位置的竖直尺寸，可推断咬合位置。简言之，该记录方法获得了基本上在每个打开度处颌部的运动路径的精确细节。

在完成上面描述的临床记录之后，印模托盘(印模在其内部)可放置在市售的3D扫描设备170(见例如图12)中。扫描设备还记录托盘把手128的位置。附接的计算机(处理器)120配置成推导牙嵴形状(正像)。牙嵴可使用本文公开的方法定位在面部的图像内。虽然牙嵴和头部的图像通过使用例如市售的产品渲染，但是并不知道也没有建议以本文公开的方式和为了本文公开的目的合并这些对象。进一步地，以本文公开的方式进行这种合并的结果超过了可基于任一考虑而显而易见的事项。这至少是由于在3D，上牙嵴相对于面部的精确放置。该精确放置需要使用实际上作为输送设备的托盘把手的图像。例如从扫描的印模托盘和面部成像获得的把手的该图像必须精确地叠加以编织可见的(外部)图像和隐藏的(内部)图像。该处理可用于编织任何数量的分离的3D对象图像。该具体成像系统可用于揭露隐藏的对象的细节，以在其它上下文中发挥该知识的杠杆作用。对于成像和包括通常从相机隐藏(具体地暴露)的对象，可以非常有用。

至少在该方面，本文讨论的面部扫描技术可应用到牙医业和假牙规定的范围之外。例如，如果更功能化的渲染试图修复受损的特征，则可通过更功能化的渲染避免面部重构手术。

请回想在目前的技术下，已知通过使用现有技术中已知为面弓的对象相对于TMJ定位上颌骨。这样做的过程称为面弓输送。该对象允许上颌骨3D固定到设备的插入到两只耳朵中的那部分。理论提供：耳朵中的插入点的3D位置通常至少与TMJ的位置及其方向相关。上颌骨到TMJ的该3D固定可以是根本不这样做的替代方式的改进，但是仍然不够好，原因是没有考虑TMJ的位置与耳朵中的插入点之间的关系的变化。在提出的处理中，这不是问题。上颌骨相对于面部固定，另外，下颌骨的运动涉及上颌骨的位置和面部。

在本文讨论的已知的软件产品中未公开对面部图像内的牙嵴进行可视化。在一些实施例中，在屏幕上提供的图像可拆分。查看图7A-7C和图8A-8C，在一些实施例中，例如当牙齿放置在合适位置(患者视角)时，一个视图可显示外部图像(例如微笑或放松姿势)。另一个视图可仅显示牙嵴，其适合于牙齿的构造(构造视图)；另一个视图可演示牙齿的位置的改变可如何影响总体视图(组合视图)。上牙嵴可通过该处理放置在面部的图像内部(见图7C和图8C)、位于其精确位置，而不需要多次试戴。面部的中线、水平平面、嘴角、微笑的长度、牙嵴的倾角均可快速地且精确地标记在图像上；然而，这些位置还可由富有经验的用户容易地超控(overridden)，以实现期望的美观性质。

应该注意的是，该“编织”方法可应用于不同形式的图像和/或扫描数据。例如，颌部的射线图像放置在面部的可视图像内部；超声图像与射线图像相关等。本领域技术人员将容易理解的是，上述内容是可与本文公开的系统一起使用的图像类型的示例性列表。在一些实施例中，可对任何两个或更多个对象彼此的关系做出规定，不管它们是否物理连接。例如，这是基于对象(固定的或动态的)之间的位置关系，该关系可使用公开的系统和方法记录。例如，颌部部分的几何结构及其与托盘的关系的理解可允许基于监视上文讨论的标记预测其运动。

将理解的是，对象图像可用于基于这种对象的已知尺寸、相对关系或方向(通过光学成像装置)确定扫描仪和对象之间的距离。此外，公开的方法可记录多个对象，多个对象与该组中的其它对象在位置上相关，公开的方法还记录一个或多个对象的运动以及这种对象相对于该组中的其它对象的特定矢量。

处于数字形式的牙齿的设置至少在通常意义上相对于可用于该目的的数个软件而言是已知的。这些产品通常需要上颌骨和下颌骨牙嵴的3D图像作为输入；然而，该图像必须以特定的关系并彼此分开地显示这些牙嵴。在这种已知的方法中，不存在装置来改变上颌骨和下颌骨模型的分离。即使在现有的软件中未提到改变分离(竖直尺寸)的能力，不一定在新选择的竖直尺寸处包含合适的咬合记录。设置还限制到上颌骨和下颌骨牙嵴之间的特定关系(中心关系)。在通常可用于该目的的已知软件产品中，实施使颌部彼此相关的方法，该方法基于算法使上颌部和下颌部对齐，该算法确定每个颌部的牙嵴的中心并使每个颌部的牙嵴的中心与另一个颌部的牙嵴的中心对齐。可以说这表示中心咬合关系；然而，最好是大致近似。更基础的是如下事实：已知的方法未解决且无法解决竖直尺寸的问题。此外，已知的方法不适用于突出的和偏离的咬合关系(在咬合和咀嚼时颌部之间的关系)。在现有技术中更通常地接受的是，咬合记录必须凭经验(临床)获得。公开的系统和方法提供如下能力：当颌部运动通过(任何)各种位置时，不仅显示中心关系，而且重要地演示牙嵴之间的关系。这形成了在一定精度、个性化的尖点解剖下生产和放置牙齿的基础，而非使用如制造商提供的预定尖角。这提供：基于公开的系统和方法可用的额外的输入，在正常咀嚼运动时机构容纳牙齿接触件。相比之下，已知的系统仅示出彼此处于特定关系的牙嵴。公开的系统和方法允许更精确地设置牙齿，以及在患者的面部图像上实时查看结果。就这一点而言，患者可主动参与处理，关于牙齿的选择和放置给予非常需要和及时的反馈。该处理阶段可在几分钟内完成，与多阶段和多预约(周)处理可能需要大量患者咨询(和相称的成本)相反。

在完成设置之后，可通过使用例如制造设备180(例如3D打印机180或适合于精确构造上文讨论的类型的物品的类似渲染设备)制造牙科器具或假牙。考虑的是，牙齿也可打印或类似地生产；然而，基部通常将与插座一起打印，该插座预先定尺寸和定位以便插入制造的牙齿。待使用的牙齿彼此是实际上放置的相同的牙齿。因此，随着打印和其它生产技术进步，实际上放置的牙齿通常必须处于贮备或者订购。当变得能够直接生成牙齿时，牙齿的模具和比色将变得不受限制(个性化生产)。此外，之后的牙齿的尖角将不需要遵照生产商可用的那些牙齿角度。实际上，尖角可按照颌部的记录的运动精确地确定和生产。在颌部在咬合和咀嚼功能时运动时，这使得假牙在嘴中更稳定。此外，将减少或者甚至消除如目前个性化的钻牙合部的需要，以改进在放置假牙之后牙齿的交错。

应该注意的是，在一些方案中，冠状牙齿的尖角和轮廓的精确确定还可以是有益的。目前，生产冠以仅在中央咬合处实现接触。解剖学上正确的尖角和轮廓不是通常的目的，原因是技术不能用于提供。生产之后的冠状牙齿，该冠状牙齿通常不使自身适于该牙齿的咀嚼动作。记录精确的咀嚼运动的能力还允许生产冠部，冠部理想地如同咀嚼牙齿起作用。还允许生产冠部，使得冠部不与颌部的运动干涉。最后，以这种方式生产的冠部可精确地成形，以避免在中央咬合处和沿着颌部的运动范围在任何点未及时地与相对的牙齿接触。这是如下情况：通常挤压冠状牙齿，导致处理失败。

如果生产尝试假牙，则更简单的处理是以单个比色生产牙齿，牙齿作为类似于弓的单个对象。然后，通过使用常见的退火方法将该弓接合到基部。这还可以是用于更快且更低成本的生产领域的生产过程。

该过程更精确，允许对假牙进行合理的设计和制造，而非通过尝试和错误来设置和确定。允许该过程在患者的指导下进行以及在单次落座时完成，而非需要横跨数天(或数周)的数个预约。数字设计过程允许存储图像以用于重复制造、允许容易的改变。

该过程还可用于生产冠部及其子类型。可生产冠部，冠部处于完全解剖限定和合适的咬合下。冠部将在所有颌部位置容纳合适的接触件、将减少或避免咬合调节的需要。还将减少或消除由不合适的接触导致的牙齿损伤。

该过程还可用于形成正牙设备和其它设备。关键是能够沿着下颌骨运动范围在牙齿(外部对象在原位时)之间的每个可能的接触点处表示颌部的合适的关系。

除了上面描述之外，可具有不同的照明源，可以使用或可以不使用光引擎，光引擎使用处于不同频率的不同光源。

如注意到的，公开的系统100还可包括3D打印机180。扫描仪将打印的对象记录成它所修建的那样，以及记录接合使用的任何基准142。扫描仪的目的是该应用将打印过程从层到层对齐。同样，在一些打印应用中，打印对象的尺寸难以控制、取决于打印头或透镜的距离。扫描仪可用于控制打印对象的尺寸、允许调节和校正透镜距离。在使用多个打印阶段且打印过程需要在打印阶段之间中断时，对齐是关键，使得接下来的层如意图的那样精确地放置在更深的层上。扫描打印物并确定其位置，是非常建议的。

为了简要概述，在对患者的假牙形成进行评估时，记录是重要的。除了记录颌部彼此的相对位置(方向和距离)，还提供用于记录颌部的运动的积极扫描的装置。即，在颌部从一侧到另一侧和从前到后运动时接续或记录。另外，类似地记录颌部的打开和关闭运动。例如，参见图4A至图4E中示出的位置的演变。虽然以运动的先后顺序示出，但是公开的系统100不需要具有以这种顺序执行的图像采集(但是在临床情况下，可能更方便以患者运动和/或位置的限定的顺序进行)。这些不同位置和运动的处理允许基本上完全记录给定的患者的颌部运动。在确定颌部相关的问题的存在和/或程度时，该记录非常有用。例如，这些问题包括TMJ问题和其它问题，当准备假牙和/或冠部时对于设置牙齿的位置而言，关注所有问题是重要的。其它假体还可通过在创建记录时收集的信息生成。例如，这些包括正牙设备、TMJ-紊乱治疗设备、磨牙设备。

公开的系统还提供记录在不同的张口(即，竖直尺寸)处颌部的运动。相关的图像的记录允许计算颌部的运动、任何中间水平的张口、甚至在范围之外计算(即，分别是插补和推断)。可分开扫描牙科印模托盘(即，上印模托盘和下印模托盘)。由于存在附接到托盘的至少一个基准设备，所以该印模可用于确定在患者的头部内和周围的托盘的位置。在获得至少两个印模、每个托盘具有附接的基准设备的情况下，还确定印模关于彼此的咬合和相对位置。

本文公开的替代的确定方法包括仅使上印模140a具有基准设备142。然而，印模托盘140可以是双侧式，因此实施下颌部和牙列的同时印模。在使用补充的下印模的情况下，两个印模可匹配(即，叠加)以获得咬合记录。

在该方案中，可通过在双侧式托盘的下托盘部段内放置止动件，控制竖直尺寸。这将确保当使用印模时，颌部之间的距离更宽。

在完成对患者的面部的扫描之后，产生的扫描显示给患者102和用户(未示出)以在屏幕150上研究。患者102可旋转屏幕以大致面向前方和中央。然后，临床用户可在图像中标记在扫描的图像中患者的每只眼睛的外部角度和嘴唇的外部角度。这允许对面部的方向及其尺寸做出调节(即，不改变尺寸，而是仅改变其外观，以缩放外观来占据查看屏幕的大约50％或更大区域)。这可进行，原因是期望眼睛平齐且面向前方、与监视器处于相同深度。

在一些公开的实施例中，可使用和扫描印模，以稍后由患者远程研究。在管辖区域(牙托技师不被认可，牙科医生或类似人执行相似的工作)，这可能更加流行。在这种实施例中，患者可与技术人员交互，技术人员可远程评估患者的面部和颌部的积累的3D模型。在运输之前，根据当地的专业测试要求，一些牙科器具于是可远程制造并用船舶运输给患者(或者如果需要的话，给牙科专业人员)。过程可分成多段，原因是制造可与分析和建模分开地执行。

上文讨论的标记还允许形成映射面部108的平面。如图9B所示，产生冠状平面132和中间矢面134。然后，用户可将在从眼睛向下的系中冠状平面132的位置调节到嘴唇之间的分离水平。这是牙齿通常应该放置的位置。

在第二屏幕上，显示印模。用户选择感兴趣的印模区域。托盘和把手在需要的解剖区域外部。裁剪图像的过多部分。用户可影响将印模(负)转换成所讨论的颌部的模型(正)的转换。然后，用户可影响其中用户看见来自印模的缺陷的模型的校正。在完成模型的准备之后，模型定位在咬合部。

调节模型以沿着相对于彼此正确的方向和与在面部中的方向相同的方向放置。来自面部的平面也自动地复制到模型。这将为牙齿指示合适的放置。

用户可根据用户的经验和知识调节冠状平面相对于下颌骨的解剖的倾角。解剖指示在后部处平面的高度，原因是它需要位于磨牙后的衬垫的水平处。对于咬合平面的前部，它需要位于嘴唇分离的水平处。可进一步调节这些位置，以实现美观目的。在颌部的显示中平面位置的任何改变将影响在患者的面部图像的显示时的同时改变。

用户将首先标记下颌骨牙嵴以指示牙齿的水平位置。通过冠状平面(现在称为咬合平面)确定高度。用户可测量下颌骨的后部部段的长度和前部弧的长度。这些将对应于待选择的牙齿的长度。

用户将从牙齿库选择将提供合适长度的牙齿。然后，这些牙齿将自动安置在咬合平面上、基本上直接垂直于下颌骨上标记的线。在放置上牙齿和下牙齿的情况下，上牙齿和下牙齿将定位在平面上、自动连接。

当牙齿放置在咬合平面上时，牙齿还将同时出现在面部图像中。这将能够使用户和患者看见设计，如将在患者的微笑时那样。然后，用户可向设计应用提供的反馈并构造选择的外观。该反馈的获取可在实际产品的物理渲染之前发生，存在的机会是这种反馈用于在制造之前改变假牙设计，无需检查或尝试完整的物理产品。

一旦确定牙齿放置，就可制造基部。基部的边界将由用户指示。实际上，用户可利用指示的边界在模型上“喷涂”基部。用户还可合适地调节边界。用户可进一步实施将给出喷涂的区域、厚度的转换，并根据需要改变厚度。用户可增加层，其中假牙的本体更厚。当用户接近牙齿的高度时，用户可实施与牙齿的自动(程序性)连接。接触点和在接触点处基部相对于牙齿的方向由库程序确定。

可提供库，库可利用来自各种商业生产商的现存的牙齿的扫描填充。这些牙齿将映射，以指示它们的竖直轴线和正确的面部(外侧面、内侧面、咬合表面)。将在每个牙齿的颈部处，围绕每个牙齿给环建模。该环是假牙本体和牙齿之间的接触线。

在构建假牙基部之后，该图像发送到渲染设备，例如3D打印机或3D钻机。插座可在基部中围绕每个牙齿创建(直到确定的接触点)、可由特定因子自动增加尺寸。可能需要100Um以容纳打印过程中的错误或者实际上不正确生产的牙齿。这将确保牙齿可极小困难地或毫无困难地插入插座中。

制造的假牙基部将通过牙齿插入到其插座中而增加。牙齿的退火可通过使用光可固化的树脂或其它已知的装置而进行。

患者常常希望在将假牙带回家时改变假牙。现存的假牙可通过公开的系统和方法容易地重新制作，例如通过将印模放在嘴中、现存的假牙内部(或者甚至放在患者的旧的假牙中)而重新制作。然后，之前的假牙有效地用作印模托盘。可在患者的假牙在原位时执行扫描，原因是补充的印模可利用印模托盘位置例如位于患者的假牙顶部。这给牙齿和咬合提供参考系。如上讨论的，然后可考虑外观，可通过计算机建模根据患者的期望和/或临床需求调整外观，和制造的新的假牙。

虽然上面描述了根据本文公开的原理的各个实施例，但是应该理解的是，实施例仅通过示例提出，而并非限制。因此，本发明的宽度和范围不应该受到上面描述的示例性实施例中的任何实施例限制，而是应该仅根据权利要求和从本公开获得的其等同形式限定。此外，上述优点和特征在描述的实施例中提供，但是不应该限制这样发布的权利要求应用于实现上述优点中的任何或所有优点的过程和结构。

将理解的是，在不脱离本公开的范围的情况下，本公开的原理特征可在各个实施例中使用。本领域技术人员将仅使用程序性试验而认识或能够确定本文描述的特定过程的许多等同形式。认为这种等同形式在本公开的范围内并由权利要求涵盖。

另外，本文的“标题”部分设置为组织线索。这些标题不应该限制或表征可从本公开发布的任何权利要求中阐述的发明。具体地且举例来说，虽然标题提及“领域”，但是这种权利要求不应该由该标题下的描述所谓的技术领域的表述限制。进一步地，在“背景技术”部分中的技术的描述不被解释为承认技术是本公开的任何发明的现有技术。也不认为“发明内容”是发布的权利要求中阐述的发明的表征。此外，在本公开中单独对“发明”的任何参考不应该用于争论在本公开中仅存在单个新颖点。可根据从本公开发布的多个权利要求的限制，阐述多个发明，因此这种权利要求限定本发明以及因此而受保护其等同形式。在所有情况下，这种权利要求的范围应该根据本公开关于其自身的价值考虑，而不应该受到本文阐述的标题约束。

当不定冠词与权利要求和/或说明书中的术语“包括”结合使用时，意思可以是“一个/种”，但是还与“一个/种或多个/种”、“至少一个/种”、“一个/种或一个/种以上”的意思一致。权利要求中的术语“或”用于指“和/或”，明确指示成仅参考替代物或者替代物互相排斥除外，但本公开支持仅参考替代物的限定和“和/或”。在本申请中，术语“大约”用于指示包括设备的误差的固有变化的值，方法用于确定该值，或者在研究目标之中存在变化。

如本说明书和权利要求中使用的，词语“包括”(和任何形式的包括，例如包括)、“具有”(和任何形式的具有，例如具有)、“包含”(和任何形式的包含，例如包含)或者“容纳”(和任何形式的容纳，例如容纳)是包括性的或者开放式的，不排除额外的、未叙述的要素和方法步骤。

在根据本公开不过度试验的情况下，可形成和执行本文公开的和/或请求保护的所有系统和方法。虽然已经根据优选实施例对本公开的构成和方法进行了描述，但是对于本领域技术人员而言显而易见的是，在不脱离本公开的构思、精神和范围的情况下，改变可应用于构成和/或方法、步骤或者本文描述的方法的步骤顺序。认为本领域技术人员显而易见的所有这种类似的替代和修改在如所附的权利要求限定的本公开的精神、范围和构思内。

Claims (18)

1.一种用于创建牙科器具的系统，所述牙科器具用于患者的嘴，所述系统包括：

a)包括多个传感器的扫描设备；

b)与所述扫描设备电子通信的处理器；

c)印模托盘；

d)连接到所述托盘的基准设备，所述基准设备被成形并构造成当所述托盘操作性地定位在嘴中时向所述传感器提供跟踪数据；

其中，所述多个传感器共同地适于监视和采集关于所述印模托盘的跟踪数据并将这种跟踪数据传递到所述处理器；并且

其中，所述处理器适于基于方向数据和运动数据渲染适合患者需求的牙科器具的电子图像。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，扫描跟踪数据包括所述托盘的方向和位置。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述设备包括用于将所述传感器保持在相对于患者的期望位置的框架。

4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述扫描设备进一步包括安装件，所述安装件选择性地将所述框架保持在多个监视位置和在多个监视位置之间运动。

5.根据权利要求3所述的系统，其中，所述传感器包括多个视频相机。

6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述框架包括基本上正方形的外框架部分和内框架部分，其中，所述内框架部分被镜像并操作性地指向患者，并且其中，所述相机附接到所述外框架部分。

7.根据权利要求5所述的系统，其中，所述基准设备包括保持部分和一个或多个可见标记，所述可见标记包括浮雕特征、色彩、形状，并且其中，所述可见标记被成形、蚀刻或做标记。

8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述基准设备与所述印模托盘一体地形成，当所述印模托盘在嘴中时，在用户外部能够看见所述基准设备。

9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述系统进一步包括输出设备，所述输出设备用于提供嘴中和周围的所述牙科器具的能够看见的电子渲染。

10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述系统进一步包括制造设备，所述制造设备用于基于所述渲染生产所述牙科器具。

11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述制造设备包括3D打印设备。

12.一种印模托盘，用于创建患者的一个或多个身体部分的3D渲染，所述托盘包括：

a)保持部分，用于将所述托盘相对于患者固定；

b)指示器部分，连接到所述保持部分并带有一个或多个可见标记；

其中，所述保持部分包括一个或多个构件，所述构件被成形为接纳患者的咬合；并且其中，所述标记包括浮雕特征、色彩、形状，并且其中，所述可见标记在所述托盘上被成形、蚀刻或做标记。

13.根据权利要求12所述的托盘，其中，所述指示器部分和所述保持部分一体地形成。

14.一种扫描患者的面部的方法，所述方法包括如下步骤：

a)将印模托盘放置在用户的嘴中，使得一个或多个可见标记在嘴外部；

b)在患者使他的颌部运动通过一组位置和运动时，使用多个传感器扫描患者的面部的多个图像；

c)使用计算机处理所述图像，以形成患者的咬合位置的电子渲染；

d)使用计算机进一步处理所述图像，以生成嘴中的牙科器具的电子渲染；

e)将所述渲染的图像输出到可视输出设备，以供研究；

f)基于所述研究调节所述渲染的一个或多个参数；以及

g)通过与处理器电子通信的制造设备制造所述牙科器具。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述制造设备包括3D打印设备。

16.根据权利要求14所述的方法，其中，所述方法进一步包括额外输出患者的咬合顺序的图像。

17.根据权利要求14所述的方法，进一步包括创建印模托盘的3D扫描的步骤。

18.根据权利要求14所述的方法，进一步包括如下步骤：在扫描之前，将咬合球定位在所述印模托盘的上部部分和下部部分之间。