CN110612069A - 动态牙弓图 - Google Patents

Abstract

一种用于将数字标记自动分配给牙弓图中的牙齿的方法提供了患者牙列的分割的3D表面图像，所述3D表面图像具有识别的各个牙齿和确定的所述牙弓中的牙齿位置。限定了所识别的牙齿的牙齿轮廓。牙齿类型被识别为门牙、犬齿、前臼齿或臼齿中的一种。根据牙齿位置、牙齿轮廓和牙齿类型，利用分配的牙齿号码标记牙齿轮廓的显示。显示了标记的制图。

Description

动态牙弓图

技术领域

本公开一般涉及成像方法和装置，并且更特定地涉及从关于患者的三维表面信息中生成牙弓的二维图的方法和装置。

背景技术

常规牙科图表或牙弓图被用于辅助医师和较大的牙科团队，从而提供用于组织与每个特定患者的牙齿状况和治疗相关的注释和其他信息的手段（vehicle）。在常规实践中，相同的基本牙科图表被用作每个患者的出发点。使用牙弓的这种制图作为参考，可以进行诊断评估和治疗过程，并且可以根据需要与每颗牙齿关联。牙科图表是复杂的、错综的并且包含每个患者的大量数据。例如，参见标题为“Automatic tooth charting using digitalimages”的美国专利No.8,416,984。

然而，常规上使用的牙弓图是标准的制图排列，并且可能不能同样好地应用于每个患者。存在对于个别患者有可能使标准牙弓图呈现为不正确或混乱并且可能倾向于使牙齿结构的标准制图的使用复杂化的多种状况。可能损害标准牙科图表的有效性的患者状况包括例如不良对齐、缺失牙齿、多余牙齿以及具有混合的恒牙和乳牙的牙齿排列的情况。

可以领会，用于生成准确地表示每个个别患者的实际牙齿排列的牙科图表的装置和方法将是有利的。

发明内容

本公开的目的是推进诊断成像的技术，并且致力于解决为生成具有准确表示个别患者的牙列的牙弓制图的牙科图表的需要。本公开的实施例处理从牙科成像装置可获得的3D牙齿轮廓信息，以自动生成用于患者的2D牙弓图。

这些目的仅通过说明性示例的方式给出，并且这些目的可以是本发明的一个或多个实施例的示例。通过所公开的方法固有地实现的其他期望的目的和优点可能被本领域技术人员想到或对本领域技术人员变得显而易见。本发明由所附权利要求限定。

根据本公开的方面，提供了一种用于为患者生成牙弓图的方法，其可以包括获取患者牙列的3D表面图像、自动分割3D表面图像以识别各个牙齿、形成所识别牙齿的外形的制图以及显示所标记的制图。在一个示例性实施例中，可以根据指定的牙齿编号方案自动标记制图。

根据本公开的方面，提供了一种用于自动地将数字标记分配给牙弓图中的牙齿的方法，所述方法包括：

提供患者牙列的分割的3D表面图像，所述分割的3D表面图像包括识别的各个牙齿和确定的所述牙弓中的牙齿位置；

限定所述识别的牙齿的牙齿轮廓；

将牙齿类型识别为门牙、犬齿、前臼齿或臼齿中的一种；

根据所述牙齿位置、牙齿轮廓和牙齿类型，利用分配的牙齿号码标记牙齿轮廓的显示；

以及

显示所述标记的制图。

附图说明

如附图中所示，本发明的前述和其他目的、特征和优点将从以下对本发明的实施例的更具体描述中显而易见。

附图的元件不必要相对于彼此成比例。为了强调基本结构关系、操作者界面能力或操作原理，一些夸大可能是有用的。

图1示出了用于获得和显示各种类型的患者图像的牙科成像系统的部件，所述患者图像包括在治疗会话的不同阶段期间获取的图像。

图2示出了患者的上颌弓和下颌弓的标准排列。

图3示出了从印模扫描的示例性患者的上颌弓牙列。

图4示出了根据本申请从3D表面轮廓图像获得的示例性2D牙弓图实施例。

图5是示出根据本申请的示例性牙弓图生成和更新方法实施例的逻辑流程图。

图6示出了使用图1的成像装置获得的轮廓图像内容。

图7A和图7B示出了用于形成2D牙弓图的不同投影。

图8A示出了根据从扫描的印模获得的3D容积信息的牙弓图的生成。

图8B示出了根据图8A的生成的牙弓图的牙齿外形的校正。

图9示出了可以针对与牙科图的一个或多个元件相关的误差进行校正或调整的编辑功能的特写视图。

图10示出了使用自动分割对未被恰当识别的牙齿的牙弓图进行编辑。

图11示出了针对所选择牙齿利用模拟的动态牙弓图的使用。

图12是采用具有自动牙齿标记的牙科图表的用户界面的示例。

图13是示出根据本公开的实施例的用于自动牙齿编号的序列的逻辑流程图。

图14是示出可以用于自动牙齿标记分配的详细步骤的逻辑流程图。

图15是示出具有编号的牙齿的所显示牙弓的示例的图。

图16示出了号码分配处理中的步骤。

具体实施例

下面是对示例性方法和/或装置实施例的描述，对附图做出参考，其中相同的参考标号标识若干附图中的每个中的相同结构元件。

在本公开的上下文中使用术语“第一”、“第二”等的情况下，它们不必要表示任何顺序、相继或优先关系，而是仅用于更清楚地将一个步骤、元件或元件的集合与另一个区分，除非另有指明。

如本文中所使用的，术语“可激励”涉及在接收到功率时并且可选地在接收到使能信号时执行所指示的功能的设备或部件的集合。

在本公开的上下文中，术语“观察者”、“操作者”和“用户”被认为是等同的，并且指的是观察医师、技术人员或其他人员，他们可以操作成像系统、相机或扫描仪，并且还可以观察和操纵显示监视器上的图像（诸如牙科图像）的呈现。“操作者指令”或“观察者指令”是从由观察者输入（诸如通过点击相机或扫描仪上的按钮或通过使用计算机鼠标或由触摸屏或键盘输入）的明确命令中获得的。

在本公开的上下文中，短语“在信号上通信”指示两个或更多个设备和/或部件能够经由在某种类型的信号路径上行进的信号来彼此通信。信号通信可以是有线的或无线的。信号可以是通信、功率、数据或能量信号。信号路径可以包括第一设备和/或部件与第二设备和/或部件之间的物理、电、磁、电磁、光学、有线和/或无线连接。信号路径还可以包括在第一设备和/或部件与第二设备和/或部件之间的附加设备和/或部件。

在本公开的上下文中，术语“成像装置”涉及一种设备，其能够使用适当的光能量或辐射的源（包括各种类型的反射成像、结构化光成像、全景成像、x射线成像、计算机断层扫描（CT）成像、锥形束计算机断层扫描（CBCT）成像、光学相干断层扫描（OCT）或其他成像类型）来获取多种类型的图像中的任何图像。

术语“对象”指的是被成像和显示的患者的牙齿或其他部分。术语“3D图像”、“3D表面”、“表面轮廓图像”或“容积图像”被等同地使用。

用于所显示特征的术语“突出显示”具有如信息和图像显示领域中的技术人员所理解的其常规含义。通常，突出显示使用某种形式的局部显示增强来吸引观察者的注意。例如可以以多种方式中的任一种来实现突出显示图像的一部分，诸如个别牙齿、器官、骨骼或结构，或者从一个腔到下一个腔的路径，所述方式包括但不限于注释、显示附近或覆盖的符号、绘制外形或绘制轨迹、以与其他图像或信息内容不同的颜色或以显著不同的强度或灰度值显示、闪烁或仿真（animation）一部分显示，或者以更高的清晰度或对比度显示。

图1示出了用于获得和显示各种类型的患者图像的牙科成像系统100的部件，所述患者图像包括在治疗会话的不同阶段期间获取的患者牙列的图像。牙科成像系统100包括用于3D表面图像获取的至少一个成像装置18，其可以是数字相机114，诸如口腔内相机或扫描仪，诸如使用反射成像的结构化光成像扫描仪，或者是用于生成牙齿表面和相关结构的容积图像的牙科锥形束计算机断层扫描（CBCT）系统116。也可以采用其他类型的成像装置18来获得牙齿和支撑结构、齿龈和相关组织的图像，所述装置诸如全景成像装置或超声成像装置。另外，也可以提供各种类型的诊断测量仪器以与牙科成像系统100一起工作，如随后更详细地描述的。

仍然参考图1，主处理器120（诸如用于获得、处理和存储来自成像装置18的图像数据的（一个或多个）计算机或其他类型的专用逻辑处理器）连同用于观察图像结果的一个或多个显示器126也是牙科成像系统100的一部分。每个显示器126可以具有用于输入观察者指令的图形用户界面（GUI） 128。GUI 128可以使用触摸屏或其他指令输入设备，诸如鼠标或其他指针。主处理器120与一个或多个图像捕获设备在数据和信号上进行通信，以用于图像获取，并且可选地，与任意数量的自动测量设备（图1中未示出）在数据和信号上进行通信。此外，主处理器120还可以与患者记录的数据库在数据和信号上进行通信，所述患者记录的数据库存储在内部或存储在联网的主机或服务器（未示出）上，其例如可以是本地提供的或远程提供的。还提供了计算机可存取存储器124，其可以是用于较长期存储的非易失性存储器存储设备，诸如使用磁、光学或其他数据存储介质的设备。此外，计算机可存取存储器124可以包括在主处理器120内或以其他方式与主处理器120在数据上进行通信的易失性电子存储器，诸如随机存取存储器（RAM），其用于较短期数据存储，诸如与显示设备结合使用以用于临时存储图像内容作为显示缓冲器的存储器，或者用于存储具有用于控制一个或多个计算机以实践根据本公开的方法的指令的计算机程序的存储器。

图2示出了一种常规类型的牙科图表，其示出了患者的上颌弓和下颌弓的视图的标准排列。如前所述，对于特定患者，一个或多个牙齿可能相对于标准牙弓排列缺失、未对齐或多余。多余的牙齿可能特别令人忧烦。

图3示出了例如从印模或使用口腔内相机扫描的特定患者的上颌弓牙列。如可以容易地看到的，该牙弓呈现不规则的牙齿图案。将难以精确地表示图2的标准牙弓排列或另一常规类型的牙科图表所示的牙齿的排列。

图4示出了根据本文中所述的方法和/或装置实施例的从3D图像获得的示例性动态2D牙弓图。可以为每个牙弓中的牙齿提供牙齿编号。不规则牙齿被制图和编号以供参考，从而提供注释以支持每颗牙齿的诊断和治疗。

图4的牙弓图可以以多种方式从3D表面图像数据中被生成。图5示出了描述根据本申请的某些示例性实施例的用于牙弓图生成和更新的示例性步骤的逻辑流程图。该处理可以例如使用先前参考图1描述的处理器120和成像装置来执行。在容积图像获取步骤S100中，从诸如先前参考图1描述的表面成像源中的一个之类的图像源中获得患者牙齿的3D表面图像。3D图像内容可以从CBCT系统中获得，例如，提供通过使用容积成像领域中的技术人员熟悉的3D容积重建方法从在辐射源和检测器的不同角度处获得的射线照相图像的序列中重建而获得的全容积或3D表面图像数据。可以通过扫描患者或通过扫描患者的牙列的印模来获得图像。可替换地，图像内容可以是来自于使用结构化光技术使用口腔内相机而获得的3D表面成像。3D表面图像内容可以包括患者的牙弓的任何部分或整个牙弓。

参照图6，在此示出了针对上牙弓和下牙弓两者的牙列3D表面图像内容的示例显示。图6以模型化形式示出了可以从图1的成像装置中获得的3D表面图像内容。在一个实施例中，图6中针对上牙弓和下牙弓两者的3D表面图像内容的示例显示可以从步骤S100中产生。

在分割步骤S110中，处理了3D图像内容以便限定各个牙齿的轮廓边界。分割处理可以是完全自动的，或者可以以某种方式手动辅助，所述方式诸如通过输入种子数据或其他初始化数据。可以用于分割的方法包括基于蛇形的分割、迭代分割技术、区域生长和图像处理领域中的技术人员公知的其他技术。可能不要求牙齿容积的完全分割以用于形成牙弓图。例如，可限定每颗牙齿的轮廓图像的顶视图可能足以生成表征特定患者的牙弓的牙弓图。

一旦成功地分割了牙齿，就执行投影步骤S120，其中，所限定的3D轮廓沿2D平面被投影以形成牙弓图的2D轮廓或外形。投影步骤S120可以以多种方式中的任一种来执行。根据本公开的示例性实施例，3D颈缘边界可被投影到相同（例如，Z=0）平面中（即，投影到所有模型的相同平面上）。然而，基于模型的初始取向，一些投影可能具有伪像并且可能不能很好地表示牙齿。可替换地，可以使用模型的咬合平面轴线或每颗牙齿的取向轴线来确定限制这种伪像的最佳平面。例如，可以识别每颗牙齿的轴线，这增加或最大化了所投影的轮廓的面积。可以基于诸如检测的容易度之类的因素，对门牙或其他牙齿分配较高的权重，来应用加权。可替换地，可以使用降低或最小化在牙齿外形边界之间的2D牙齿交叉的轴线。投影轴线可以交替逐齿地（tooth by tooth）或根据牙齿类型（诸如对门牙、犬齿、前臼齿和臼齿使用不同的投影轴线）进行适配或修改。

图7A和图7B示出了用于形成2D牙弓图的外形的示例性投影。图7B示出了针对图7A中用于牙齿分离所示的牙齿外形边界中的轻微不精确性的2D投影的校正。

再次参考图5的序列，在增强步骤S130中，可以使用牙齿编号方案来标记牙齿。牙齿编号可遵循任何合适的标准作为牙齿编号方案，包括例如通用编号系统、国际标准化组织（ISO）命名系统编号（ISO3950）和Palmer符号，其将在随后更详细地描述。牙齿编号可以是利用可用于操作者使用图形用户界面进行校正的编辑工具来自动或手动进行。自动编号可以使用作为系统软件的一部分存储的标准患者牙列的参考模板或模型。例如，可以根据患者的性别、年龄、尺码和其他因素存储标准牙列的多个模型。作为增强步骤S130的另一部分，所获得的2D轮廓可以诸如使用平滑滤波器或通过找到针对每个轮廓的凸包络而被变平滑以增强可视性或可读性。在一个2D轮廓外形与另一个交叉的情况下，可以可能稍微移动或在维度上减少轮廓以减少或防止在牙弓制图中的障碍或重叠。

颈缘或其他牙齿轮廓限定的编辑也可以作为图5序列中的增强步骤S130的一部分来执行。编辑操作可以可替换地在例如外形或边缘线、牙齿标记或近中-远端取向上来执行。可以使用的某些示例性编辑功能包括：创建外形、编辑、删除、标记改变和取向调整。对于由医生或技师进行的交互式编辑来说，可以使用触摸屏指令或使用鼠标或其他指针来选择牙齿外形，以在牙弓的外形显示上指定特定牙齿（例如，使用图4中所示的示例性2D牙弓图）。在动态牙弓图中选择特定牙齿可以使所选择的外形或（一个或多个）颈缘线在牙弓模型内突出显示，其中聚焦在所选择的牙齿外形上，以用于图像操纵特征，诸如针对牙齿或针对其周围区域的自动缩放、摇摄和旋转。例如，可以使用颜色、加强的外形或粗线来提供突出显示。

当操作者在所显示的动态牙弓图上编辑现有的颈缘或其他牙齿数据时，可以重新计算牙齿的外形，更新牙弓图，并且在新呈现的图中示出编辑。

继续图5的序列，在显示步骤S140中，向医师显示动态牙弓图处理的结果。另外，牙齿标记也可以显示在图中，诸如定位在牙齿外形内或刚好在牙齿外形外。

在一些情况下，医师可检查容积图像，并且可看到为校正关于一个或多个牙齿的信息的需要，其中该添加的信息可能要求后续更新牙科图。在一个实施例中，在测试步骤S150中，向成像系统警告这种类型的状况。在进行更新或调整的情况下，执行更新步骤S160。然后，处理返回到分割步骤S110以及步骤S120和S130，以用于基于更新的信息生成新的制图。例如，操作者指令可以识别未被自动分割过程检测到的一个或多个牙齿。在某些示例性实施例中，步骤S150可以在GUI中使用包括编辑图/准许图动作的可选择控件来实现。可替换地，对话窗口过程可以实现步骤S150。在一个实施例中，步骤S150和S160是可选的。

如本文中所述，所生成的牙弓图与虚拟模型数据相关。在牙弓图上执行的任何动作都自动地反映在3D场景中。类似地，根据示例性实施例，在牙弓图上示出了3D场景中的改变。

图8A示出了根据从患者的扫描印模中获得的3D表面信息的示例性完整牙弓图50的生成。成功分割的牙齿在显示的重建容积图像中被突出显示、绘制外形。注意，例如编号为24的牙齿从上牙弓缺失，并且不是所有的牙齿都表现为被正确地分割。

图8B示出了在生成的牙弓图50中编号为25的牙齿的牙齿外形的校正。当编号为25（箭头A1）的牙齿的外形被编辑时，3D场景中的对应元素，即牙冠52被突出显示。

图9示出了示例性编辑功能实施例的特写视图，所述编辑功能实施例可以用于校正或调整与牙科图的一个或多个牙齿元素的外形或其他特征相关的误差。在所示的示例中，对3D场景中的颈部最小值92的重新整形可以帮助提供牙齿的改进的外形表示和表征。还可以执行根据操作者指令在制图中突出显示外形中的一个或多个并重新计算一个或多个突出显示的外形。

图10示出了针对尚未使用自动分割来正确识别的牙齿的牙弓图的另一示例性编辑功能。医师或其他操作者可以使用在显示屏上输入的手动标记命令来校正分割差异。对于图10中所示的示例，使用手动标记序列来校正不规则的牙齿间距，然后可以重新启动分割以便重新计算牙齿外形和边界。对于图10中所示的示例，在1002处，在对应的3D场景1010中校正不规则的牙齿间距。可以输入操作者指令以重试在先前步骤中未检测到或处理的牙齿的分割。

图11示出了针对所选择牙齿利用用于操纵内容的模拟软件的动态牙弓图50的使用。观察者可指定一个或多个牙齿以用于模拟，诸如通过点击或以其他方式从牙弓图50选择牙齿，然后利用所采取的模拟动作示出牙弓图50的外观，其例如诸如具有计划的或预期的牙齿移除、调整以对齐或重新间隔。

因为本公开的牙弓图使用从患者获取的3D容积信息，所以本公开的牙弓图对于计划和跟踪个别进展可以比常规牙弓制图工具更准确。使用表5的序列生成的牙弓图不仅可以用于形成治疗计划，而且可以用于帮助可视化其中正在进行的治疗的牙弓中的计划的改变。根据本公开的示例性实施例，在动态牙弓图上提供的个别牙齿外形可以用作为访问牙齿的附加图像和注释的索引。因此，在一些示例性实施例中，动态牙弓图50可以与各种牙医/牙科功能一起使用。例如，在显示器上选择特定牙齿可以使得能够选择性地显示牙齿的图像以及先前或计划的牙齿治疗的记录和注释。

3D图像可以包括表面轮廓图像内容，其提供用于表征表面的数据，诸如表面结构、曲率和轮廓特性，但是不能提供关于位于表面以下的材料的信息。用于轮廓成像（诸如牙科轮廓成像）的替换技术可以包括使用可见光、近红外光或紫外光波长的结构化光成像，以及用于表征表面结构的其他已知技术，例如诸如通过三角化的特征跟踪、来自运动摄影测量的结构、飞行时间成像和来自焦点的深度成像。例如，还可以诸如通过仅识别和收集表示表面组织的那些立体像素来从容积图像内容中提取轮廓图像内容。

牙科牙齿编号系统

本公开的实施例允许操作者从包括良好建立的标准系统的多个牙科牙齿编号系统中的任一个中进行选择。

一种广泛使用的用于标记牙齿的标准的编号系统是Palmer符号方法，也称为Zsigmondy或Grid系统。基于象限的Palmer方法从口的每个象限中的中心牙齿向外计数。对于恒牙，每个象限内的编号在1至8的范围内，其中附带符号指示象限位置。在每个象限中使用大写字母A至E标记乳牙。

通用编号系统（也称为美国系统）分配数字标记，其中号码1作为标记分配给在患者右侧的上臼齿，并且连续编号沿上牙齿前进，直到分配到左上侧上的第三臼齿，分配号码16。在号码16下面的臼齿被标记为号码17，其中继续编号到32作为在号码1下面的右侧上的最后下臼齿。乳牙使用大写字母A-T来标记。字母D表示右侧上的上第一牙齿。字母T作为标记分配给右下侧上的最后一颗牙齿。

ISO系统（也称为ISO 3950）对每颗牙齿使用2位标记。第一位是象限参考；第二位标记象限内的牙齿。从中心牙齿开始，从1-8标记各个牙齿。象限编号对于恒牙是从1至4；号码5至8被用于标记乳齿（primary teeth），其中右上为1，左上为2，左下为3，并且右下为4。类似的图案适用于使用ISO标记系统的乳牙。

根据本公开的实施例，针对已选择的任何牙科牙齿编号系统来适当地标记多余牙齿。

在成像系统中使用标记

图12的示例性图形用户界面（GUI）78示出了如何能够使用牙科编号来基于所显示的牙弓82的网格或其他容积图像来标记视觉表示。医师可以从牙弓82显示中选择特定编号的牙齿，以便诸如在另一屏幕上窗口84中示出更详细的信息。可以使用诸如鼠标或触摸屏的界面工具来执行选择。标记的图表86示出了用作对应牙齿的标记的所分配号码。

用于自动标记分配的序列

如前所述，编号标记分配的任务可能由于各种因素而变得复杂，所述因素包括牙齿特征的不规则或过渡排列。例如，在用于年轻患者的正畸实践中，可能难以自动检测并适当标记乳牙并且难以将这些乳牙与恒牙区分开。本公开的实施例致力于解决了使用如前所述的由牙科成像装置提供的分割的3D网格或其他容积图像的自动牙齿编号（也称为牙齿标记）的问题。

图13是示出根据本公开的实施例的用于自动牙齿编号的序列的逻辑流程图。处理开始于容积获取步骤S800，其中，由断层扫描重建或网格形成的3D容积是从点云图像内容中被生成，其是从如前所述的口腔内扫描仪或CBCT系统中获得的。用于生成网格的3D图像内容可以从CBCT系统中获得，例如，提供全容积或3D表面图像数据，其是通过来自使用容积成像领域中的技术人员所熟悉的3D容积重建方法在辐射源和探测器的不同角度处获得的一系列射线照相图像的重建而获得的。可以通过扫描患者或通过扫描患者的牙列的印模来获得图像。可替换地，图像内容可以是来自使用结构化光技术使用口腔内相机而获得的3D表面成像。3D表面图像内容可以包括患者的牙弓的任何部分或整个牙弓。

分割步骤S810提供了区分容积数据内的分离牙齿的分割结果。在分割步骤S810中，处理了3D图像内容以便限定各个牙齿的轮廓边界。分割处理可以是完全自动的，或者可以以某种方式手动辅助，所述方式诸如通过输入种子点或特征或其他初始化数据。还可以提供自动分割的编辑。多种方法中的任一种都可以用于分割，包括基于蛇形的分割、迭代分割技术、区域生长和图像处理领域中的技术人员公知的其他技术。可能不要求牙齿容积的完全分割以用于形成牙弓图；可限定每颗牙齿的轮廓图像的顶视图可能足以生成表征特定患者的牙弓的牙弓图。

然后，自动标记分配步骤S820生成被分配为每颗牙齿的标记的牙齿号码。可用的标记方案38的集合中的一个可用于自动牙齿标记，诸如前述的Palmer、ISO或通用方案。操作者检查步骤S840使医师或其他操作者能够向系统指示是否需要对一个或多个标记分配进行校正。编辑步骤S850允许医师或其他操作者手动编辑自动标记分配并为一颗或多颗牙齿提供正确的牙齿编号。编辑可以使用标准用户界面工具（诸如使用触摸屏或鼠标点击）来执行，以识别要改变的标记，以及使用键盘或屏幕上键区来编辑所分配的标记的一位或多位。显示步骤S860然后显示具有自动牙齿编号分配的牙弓图，并且还可以提供具有牙齿编号数据的牙弓图的存储和传输。

应当注意，图13中所示的过程可用于在整个上颌弓或下颌弓上或仅在弓的所选择部分上编号。

用于数字标记分配的详细步骤

图14是示出了可以用于作为步骤S820（图13）的一部分的自动牙齿标记分配的详细步骤的逻辑流程图。从分割的牙齿图像数据开始，该序列识别关于牙齿的各种信息，其可以用于适当地表征牙齿并且根据指定的编号方案分配牙齿编号。由步骤S824、S826和S828表示的该序列可以以任何合适的顺序来执行，并且可以使用关于患者的任何可用数据，例如包括患者年龄。可以提供自动结果的编辑。

在图14的序列中，位置识别步骤S822检测在牙弓内对象牙齿的相对位置。中心牙齿位置可以被识别并用作牙弓中其他牙齿的参考。

牙齿轮廓限定步骤S824限定牙齿的轮廓。该处理可以使用投影处理，其中，将所限定的3D轮廓投影到2D平面上以形成牙弓图的2D轮廓或外形。可以以多种方式中的任一种来执行投影。根据本公开的实施例，所分割的牙齿的3D颈缘边界可以被投影到相同的参考（Z=0）平面中。然而，基于牙齿模型的初始取向，一些投影可能具有伪像，并且以这种方式的投影可能不能很好地表示牙齿外形。可替换地，可以确定限制这种伪像的最佳平面，诸如使用模型的咬合平面轴线或使用每颗牙齿的取向轴线。例如，可以识别使投影轮廓的面积最大化的每颗牙齿的轴线。可以基于诸如检测的容易度之类的因素，对门牙或其他牙齿分配较高的权重，来应用加权。可替换地，可以使用使牙齿外形边界之间的2D牙齿交叉最小化的轴线。投影轴线可以交替逐齿地或根据牙齿类型（诸如对门牙、犬齿、前臼齿和臼齿使用不同的投影轴线）进行适配或修改。作为步骤S824的一部分，也可以执行颈缘或其他牙齿轮廓限定的手动编辑。

继续图14的序列，牙齿类型识别步骤S826然后根据各种度量和/或曲率特性提供每颗牙齿的识别。

颌中牙齿的总数可以是对牙齿标记有用的一个因素。对于每颗牙齿，可以个别地或组合地检测多个特征以帮助提供更准确的识别，包括以下：

（i）冠轴线；

（ii）近中-远端轴线；

（iii）近中和远端点；

（iv）前庭和舌尖瓣；和/或

（v）凹槽。

可以基于牙齿位置、轮廓和检测到的特征的方面来执行对作为门牙、犬齿、前臼齿或臼齿中的一个的每颗牙齿的类别的自动检测。在此之后，可以获得更精确的确定，例如诸如以区分恒前臼齿与临时臼齿。

根据本公开的示例性实施例，应用计算机学习算法，诸如用于根据诸如年龄和性别之类的各种患者数据并且根据包括位置、特征、类别检测和/或上文描述的其他方面的牙齿特性来确定牙齿的号码。

基于来自步骤S822、S824和S826的分析的结果，自动标记分配步骤S828随后将号码分配给每颗牙齿。除非被校正，否则这种自动分配可以用于牙齿，如先前参照图13的序列所描述的。检查步骤S830确定牙弓中所有牙齿或牙弓中感兴趣的区域是否已经被分配了数字标记。在所有牙齿都已被分配的情况下，显示步骤S832示出自动分配。在需要为另外的牙齿分配标记的情况下，对随后的分割牙齿执行迭代步骤S834。例如，这种另外的牙齿可以包括多余牙齿。

图15是示出具有编号的牙齿的所显示的牙弓的示例的图。

图16示出了编号分配处理中的步骤，由此根据诸如在牙弓中的相对位置和牙齿类型、度量和其他特性之类的特征为每颗牙齿分配自动标记。

本公开的另一示例性实施例可通过例如最初检测牙弓是上牙弓（上颌）还是下牙弓（下颌）来执行牙齿标记。进行该确定的过程可以个别地或组合地包括：

（i）确定颌的中线。这可以使用通过牙齿外形描绘轨迹的取向抛物线来确定。然后，抛物线的顶点或拐点可以被用于识别中线的初始位置。该初始位置可以使用最接近该位置的牙齿对称性来改善。

（ii）计算并比较以中线为中心的牙齿的尺寸。如由发明人所识别的，上颌和下颌中的牙齿具有可用于识别上牙弓或下牙弓的特征尺寸关系。牙齿是否在上/下牙弓中的确定可以在关于图14描述的示例性过程之前或被包括在该示例性过程中。

除了上/下牙弓确定之外，用于标记的每颗牙齿的类别可以被确定为门牙/犬齿/前臼齿/臼齿中的一个。牙齿的类别涉及沿着牙弓的相对位置，其可以被用于分配“类别概率”，以用于类别确定。邻域概率也可被用于进一步增强类别确定中成功的可能性。在也可以个别地或组合地使用的准则之中，是以下项：

（i）为了区分门牙和犬齿，可以使用边界的特性形状；

（ii）为了区分犬齿和前臼齿，可以使用尖瓣的号码和高度；和/或

（iii）为了区分前臼齿与臼齿，可以使用尖瓣特征和牙齿尺寸。每颗牙齿的“类别”可以被包括在关于图14描述的示例性过程中。

此外，相邻牙齿之间的距离的确定可以被用于帮助确定牙齿是否缺失，并且确定可以在关于图14描述的示例性过程之前或被包括在该示例性过程中。

对牙弓识别和牙齿类别的分析也有助于确定牙齿是永久性的还是在成熟时脱落的。患者的年龄和性别连同诸如总牙齿尺寸、长度和宽度、长宽比等因素也可以用于确定牙齿是否是永久性的。尖瓣形状以及最大和最小曲率的分布也可以有助于做出关于牙齿是永久的还是临时的决定。如果没有特别地提供作为图14的示例性过程所使用的输入，颌中的牙齿的总数和它们的相对分布也可以帮助确定患者的年龄，并且可以是确定牙齿是否是永久性的因素。牙齿数据的参考数据库可以替代地被用于提供各种度量和特性。

可以使用因素的组合来帮助做出关于牙齿编号的适当决定。个别或组合的因素可包括患者的年龄和性别、可能的牙齿类别、相对牙齿位置、相关联的上颌或下颌、以及永久性的或在成熟时脱落的状态。

因为它使用从患者获取的3D容积信息，所以本公开的牙弓图对于计划和跟踪个别进展可以比常规牙弓绘制工具更准确。使用图13和图14的序列生成的牙弓编号可以被用于形成治疗计划并且用于准确地记录和传送治疗数据。根据本公开的实施例，提供在动态牙弓图上的各个牙齿外形可以用作为用于访问牙齿的附加图像和注释的索引。因此，例如，在显示器上选择特定牙齿可以使得能够选择性地显示牙齿的图像以及先前或计划的牙齿治疗的记录和注释。

符合于本文中的示例性实施例，计算机程序可以使用存储的指令，其对从电子存储器访问的图像数据进行执行。如由图像处理领域中的技术人员可以领会的，在本申请的示例性实施例中用于操作成像系统和探头并获取图像数据的计算机程序可以由作为如本文中所述的主处理器120操作的合适的通用计算机系统（诸如个人计算机或工作站）来利用。然而，许多其他类型的计算机系统可用于执行本发明的计算机程序，例如包括联网处理器的排列。用于执行示例性方法实施例的计算机程序可以存储在计算机可读存储介质中。该介质可以包括，例如；磁存储介质，诸如磁盘，诸如硬盘驱动器或可移动设备或磁带；光学存储介质，诸如光盘、光带或机器可读光学编码；固态电子存储设备，诸如随机存取存储器（RAM）或只读存储器（ROM）；或者用于存储计算机程序的任何其他物理设备或介质。用于执行示例性方法实施例的计算机程序也可以被存储在计算机可读存储介质上，其通过因特网或其他网络或通信介质的方式连接到图像处理器。本领域技术人员还将容易地认识到，这种计算机程序产品的等同物也可以以硬件来构造。

应当注意的是，在本申请的上下文中，等同于“计算机可存取存储器”的术语“存储器”可以指用于存储和操作图像数据并且由计算机系统可存取的任何类型的临时或更持久的数据存储工作区，例如其包括数据库。存储器可以是非易失性的，例如使用诸如磁或光学存储的长期存储介质。可替换地，存储器可以是使用电子电路的更易失性的性质，诸如被微处理器或其他控制逻辑处理器设备用作临时缓冲器或工作区的随机存取存储器（RAM）。例如，显示数据通常存储在与显示设备直接相关联并且根据需要周期性地刷新以便提供所显示的数据的临时存储缓冲器中。该临时存储缓冲器也被认为是一种类型的存储器，如该术语在本申请中所使用的。存储器还被用作数据工作区，以用于执行和存储计算和其他处理的中间和最终结果。计算机可存取存储器可以是易失性、非易失性、或易失性和非易失性类型的混合组合。

将理解，本申请的计算机程序产品可以利用各种公知的图像处理算法和过程。还将理解，本申请的计算机程序产品示例性实施例可以体现本文中未特别示出或描述的对实施方式有用的算法和过程。这样的算法和过程可包括图像处理领域的普通技术内的常规应用程序。本文中没有特别示出或描述这种算法和系统的附加方面以及用于产生和以其他方式处理图像或与本申请的计算机程序产品示例性实施例协作的硬件和/或软件，并且可以从本领域已知的这种算法、系统、硬件、部件和元件中来选择。

根据本申请的某些示例性方法和/或装置实施例可提供与患者的牙列的3D虚拟模型相关的牙弓图。根据本申请的示例性实施例可以包括本文中所述的各种特征（个别地或组合地）。在一个实施例中，参照图8B-10描述的操作可以部分地实现步骤S150和S160。尽管本公开的实施例是使用牙科成像装置来说明的，但是类似的原理可以应用于其他类型的诊断成像和其他解剖结构。

尽管已经关于一个或多个实施方式说明了本发明，但是在不脱离所附权利要求的精神和范围的情况下，可以对所说明的示例进行变更和/或修改。另外，虽然本发明的特定特征可能仅关于若干实施方式/实施例中的一个而公开，但是这样的特征可以与对于任何给定或特定功能可能是期望的和有利的其他实施方式/实施例的一个或多个其他特征相组合。术语“至少一个”用于表示可以选择所列项目中的一个或多个。术语“约”指示所列出的值可以稍微变更，只要该变更不会导致工艺或结构与所说明的实施例不一致。最后，“示例性”指示该描述被用作示例，而非暗示它是理想的。由于考虑到本文中公开的本发明的说明书和实践，本发明的其他实施例对于本领域技术人员将是显而易见的。意图是说明书和示例仅被认为是示例性的，其中本发明的真实范围和精神至少由所附权利要求所指示。

Claims (20)

1.一种用于自动地将数字标记分配给牙弓图中的牙齿的方法，所述方法包括：

提供患者牙列的分割的3D表面图像，所述分割的3D表面图像包括识别的各个牙齿和确定的所述牙弓中的牙齿位置；

限定所述识别的牙齿的牙齿轮廓；

将牙齿类型识别为门牙、犬齿、前臼齿或臼齿中的一种；

根据所述牙齿位置、牙齿轮廓和牙齿类型，利用分配的牙齿号码标记所述牙齿轮廓的显示；以及

显示所述标记的制图。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括根据操作者指令编辑所述分配的牙齿号码。

3.根据权利要求1所述的方法，还包括获取患者牙列的3D表面图像。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述3D表面图像来自锥形束计算机断层扫描装置。

5.根据权利要求3所述的方法，其中所述3D表面图像来自结构化光成像装置。

6.根据权利要求3所述的方法，其中所述3D表面图像来自超声装置。

7.根据权利要求3所述的方法，还包括分割所述3D表面图像以识别各个牙齿并确定所述牙弓中的牙齿位置。

8.根据权利要求6所述的方法，其中分割所述3D表面图像包括使用基于蛇形的分割、迭代分割技术和区域生长分割中的一个或多个。

9.根据权利要求1所述的方法，还包括接受并执行操作者指令，所述操作者指令针对一个或多个牙齿校正所述分割。

10.根据权利要求1所述的方法，还包括接受并执行操作者指令，所述操作者指令针对一个或多个牙齿校正所述识别的牙齿类型。

11.根据权利要求1所述的方法，其中所述分配的牙齿号码符合通用编号、ISO编号和Palmer编号符号中的一个或多个。

12.根据权利要求1所述的方法，其中基于各种患者数据和牙齿特性使用计算机学习算法来确定所述分配的牙齿号码。

13.根据权利要求1所述的方法，还包括接受通过选择牙齿的显示的轮廓而输入的操作者指令。

14.一种牙科成像装置，其包括：

表面成像装置，其获取患者的3D表面图像；

主处理器，其被配置成响应于操作者指令来执行以下项：分割所述3D表面图像以识别牙弓中的各个牙齿，形成所述牙弓中的所述牙齿的外形的制图，将牙齿类型识别为门牙、犬齿、前臼齿或臼齿中的一种，并且至少根据所述牙弓中的牙齿位置、单个牙齿轮廓和牙齿类型利用编号方案来标记牙齿外形的所述制图；以及

显示器，其与所述主处理器在信号上通信以用于显示所述牙齿标记。

15.根据权利要求14所述的成像装置，其中所述表面成像装置使用结构化反射光。

16.根据权利要求14所述的成像装置，其中所述表面成像装置是锥形束计算机断层扫描成像装置。

17.根据权利要求14所述的成像装置，其中所述表面成像装置是光学相干断层扫描装置。

18.一种用于自动地将数字标记分配给牙弓图中的牙齿的方法，所述方法至少部分地由计算机执行并且包括：

获取患者牙列的3D表面图像；

处理3D表面图像内容以分割所述牙齿并确定所述牙弓中的牙齿位置；

限定识别的牙齿的牙齿轮廓；

根据牙齿位置和轮廓中的一个或多个来识别牙齿类型；

根据所述牙齿位置、牙齿轮廓和识别的牙齿类型，利用分配的牙齿号码标记示出所述牙齿轮廓的显示；

以及

显示所述标记的制图。

19.根据权利要求18所述的方法，其中识别所述牙齿类型包括将所述牙齿识别为门牙、犬齿、前臼齿或臼齿类型中的一种。

20.根据权利要求18所述的方法，其中识别所述牙齿类型包括将所述牙齿识别为多余牙齿。