CN111096815A - 用于确定牙色的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于确定填料或其他牙科修复体的牙色的方法，所述填料或其他牙科修复体特别是采用复合材料制成，对至少一个牙齿进行扫描或视觉检测。所述方法的特征在于，预先以光谱的方式测量天然牙齿，在一个色彩空间中，将测得的色值划分成多个、特别是四个类别，这些类别在所述色彩空间中分别形成三维的色彩云，并且是通过结构化算法、特别是近邻算法或者也可以通过对称性识别算法进行所述划分，并且确定经扫描的牙齿到所述类别中的哪个类别有最小的色彩距离或者经扫描的牙齿落入哪个色彩云中，由此来确定填料的牙色。

Description

用于确定牙色的方法

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于确定牙色的方法以及一种根据权利要求12的前序部分所述的用于确定牙色的方法。

背景技术

为了选择牙色，长期以来使用所谓的比色板(Farbschlüssel)或比色环。所述比色板或色环通常是预先分级的，由此将多个色值合并成例如白色系颜色、红色系颜色、黄色系颜色和灰色系颜色。

通常使用Vita比色板，这种比色板的等级从A1到A4、B1以此类推直到D4。

牙科医师为了确定牙科修复体的牙色现在要找出最接近的色值，其方式是，将牙齿比色板放到牙科修复体的附近，例如放在相邻牙齿上，并且在视觉上对比确定，哪个牙色最为匹配。

牙科医师发现这样确定的牙色并由相应的材料制作牙科修复体，所述材料也标注有相同的牙色。

目前，替代陶瓷修复体，通常使用复合材料，这是因为复合材料具有良好的可加工性以及有时也非常好的半透明度(Transluzenz)。这种复合材料可以容易地在口腔中施用并且然后可以通过光和/或热使其硬化。

另一方面，这种填充材料只能保存有限的时间。但牙科医师当然仍要保存所有填充材料，尽管他在十年中可能例如仅使用一次材料D4。

在保质期结束之后，必须未加使用地废弃处理相关的材料并重新购置所述材料，这是一种巨大的浪费。

这种方法目前位置用于所有类型的牙科修复体，就是说例如牙冠、牙桥、嵌体、高嵌体、填料、贴面、预制棱面(Prefacette)、牙根管填料、临时修复体、全口假牙、部分假牙和其他牙科修复体。

不同的牙科修复体有时也需要不同的材料，这会使得给库存管理工作增加负担并且要保存的材料的数量并由此使得可能的浪费翻两倍或三倍。

此外会发生的是，根据具体应用场合可以优选采用不同的材料。这里要区分为复合材料和陶瓷。

此外，在复合材料中也存在不同的材料，这些材料在其半透明度方面以及在其硬度方面都有所不同。

对于陶瓷，一方面可以区分为二硅酸锂陶瓷和氧化锆陶瓷，其中，二硅酸锂陶瓷作为硅酸盐可以非常好地加工，并且实际上还没有收缩，而氧化锆陶瓷的硬度较高。

此外也使用玻璃离子粘固剂。

由此，总体上要存放的牙科材料数量会增加，所述数量相应地可能达到数百之多。

发明内容

与此相对，本发明的目的是，实现一种根据权利要求1和12的前序部分所述的方法，所述方法使得至少对于要使用的材料的一部分可以改进库存管理，而不必担心牙科修复体在物理/技术或视觉品质上会有所损失。

所述目的根据本发明通过权利要求1和12来实现。有利的改进方案由各从属权利要求得出。

根据本发明设定，使用一种特殊的方法用于确定牙色。在这个方法中，使用如下面具体说明的特定牙色，所述牙色特别适用于填料、嵌体和高嵌体并且在其数量上有显著的减少。

出人意料的是，尽管这里使用了特殊的材料，因此本来可能会认为，会需要额外耗费，但仍可以优化库存管理。

但这种材料可以完全替代目前为止使用的用于填料、嵌体和高嵌体的材料，从而例如此时可以在不牺牲质量的情况下仅还使用四种材料，而不是16种材料。此时只需以四种牙色保存的填充材料可以设计成弹性较大的并且特别确定地是低收缩的，这是因为，例如与牙冠相比，对于填料，收缩性具有明显更大的重要性。

此外，出人意料的是，几乎可以完全消除“废料”。根据下面所述的特殊方法，这样来确定颜色，即没有一种颜色很少被使用；相反，这种方法实际上以相同的频率使用所有颜色。

由此不再产生废料，并且可以这样优化牙色的追加订购，即在保质期结束时已经耗尽库存。

根据本发明设定，在前置方法中利用光谱测量多个天然牙齿。光谱学的测量可以例如在300、500或者甚至1000个天然牙齿样品上进行。全部所测量的牙齿的色值此时存在于一个色彩空间中，例如存在于Lab色彩空间中。此时，在一个根据本发明的特殊方法中将这些色值划分到多个、就是说例如3至6个、特别是4个三维延伸的色彩云中，这些色彩云就对应于类别。

这种划分这样进行，即，使得这些色彩云基本上具有相同的体积，或者具体而言，这些色彩云基本上包括所测量牙齿的数量相同的均匀分布的色值点。

每个色彩云原则上都是凸的并且三维地在色彩空间中延伸。

所述确定可以以任意的结构化算法进行。一个例子是k近邻算法，所述算法迭代地确定划分方式(Einteilung)，直至在预先规定的熵阈值处中止迭代。

利用这个前置方法现在确定，对于填料准备哪个牙色；此时总共存在四个填料牙色，这些牙色分别对应于所述色彩云。

在确定相关的四个颜色时要注意的是，可能的最大色差△E不大于一个确定的值。例如可以针对△E＝5.0、5.5、6.0或6.5确定这个值。

尽管在仔细观察时可以看出存在这种色彩距离/色差，但对于透明度较高的填料这是完全可以接受的。其原因特别是在于复合材料较低的不透明度和所谓的变色龙效应，通过这种变色龙效应明显减小了色差。

远中的填料以及上颌的咬合面填料实际上本来在色彩上时就是无关紧要的。

根据本发明，如果现在对于填料选择了四种目标颜色，则这种选择是以视觉的方式进行或者也可以通过将扫描图像与电子形式存在的目标颜色相对比来进行。

这种目标颜色确定可以按本身已知的方式进行，例如也可以按照最小二乘拟合算法来进行，如在DE 10 2009 023 952 A1中记载的算法。

在根据本发明的方法的有利的设计方案中设定，首先围绕天然牙齿的全部所确定或所测定的色值设置一个凸的包络体或大云。所述包络体或大云在色彩空间中三维地并且不对称地/长形地延伸，并具有很大的色彩距离，例如为△E＝40。

基于这个数据基础，现在向所述色彩空间中置入由辅助点组成的均匀分布的点阵，并且利用计算机删除位于包络体之外的辅助点。

现在，例如将四个点用作每一个类别的起始点，这里，将每个点分配给一个类别。

现在，对于每个辅助点确定，该辅助点距离哪个类别最近，并且相关的辅助点获得相对应的类别色彩。

现在，对于每个点，根据一个点属于确定的类别的概率而计算出熵。

这里较小的熵值对应于较差的分布，而较高的熵值对应于较好的分布。

现在，对于最好的类别和对于最差的类别，将起始点改变到随机的新点、特别是相邻点。

然后，根据该起始点重新执行所述方法，就是说，针对每个辅助点重新检查，该辅助点距哪个类别最近。

迭代地遍历执行所述方法，直至累加的熵值超过一个阈值。

备选于所述结束条件，也可以检查，最差的熵值何时超过一个阈值。

现在，以四个这样确定的目标颜色提供填充材料。所述填充材料对应于略高的半透明度而具有比标准色略低的不透明度。

由此出人意料地实现了，实现一种在外观上非常令人满意的并且在库存管理上更为高效的系统，用于提供与填料相类似的牙科修复体。

附图说明

其他优点、细节和特征由下面参考附图对本发明的一个实施例的说明得出。

其中：

图1a、1b、1c、1d示出在三维色彩空间中天然牙齿的测得的牙色的二维图以及围绕各点的包络体；

图2示出根据图1a至1d的包络体中的和该包络体之外的均匀分布的辅助点的示意图；

图3示出用于确定四个彼此邻接色彩云的迭代运算的结果，所述色彩云用于确定牙色；以及

图4针对计算示例的步骤1示出测得的色彩空间的图示；

图5针对计算示例的步骤2示出色彩空间的所选出的点的图示；

图6针对计算示例的步骤3示出色彩空间的所选出的点的图示；

图7针对计算示例的步骤4示出色彩空间的所选出的点的图示；

图8针对计算示例的步骤4a示出色彩空间的所选出的点的图示；

图9a至9g针对计算示例的步骤5至11示出色彩空间的所选出的点的图示；

图10针对计算示例的步骤50000示出色彩空间的所选出的点的图示。

具体实施方式

由图1a可以看到在Lab色彩空间14中由点12组成的云10。在图1a中关于L和b绘制的二维分布。此外，设有外围的包络体16，所述包络体沿各最靠外的点12延伸并且由此所有点12都在所述包络体之内延伸/分布。

在图1b、1c和1d中，同样二维地示出点12和包络体16，在图1b中用三维的透视图显示，其中，b是在X方向上，a是在Z方向上，而L是在Y方向上。

在图1c中，在a上用维度L绘制相同的点云，而在图1d中在a上用维度b绘制。

由这种分布可以看出，对于L<＝68、b＝20至25和a＝4至6的值，仅存在少数几个点，但仍还存在一些点，而例如对于这些L值和b值，在a<＝3或a＝>7时，则不能测量到任何点。另一方面，牙色C4大致位于a＝2、b＝24和L＝62处，就是说处于在所实现的368个天然牙齿试样之内实际测得的各值之外。

由此实际上得出这样的结论，即，牙色C4没有出现在所测量的天然牙齿中并且因此作为目标牙色是不适宜的。

如图所示，分别在包络体16的边缘上测得的色值等同于三维包络体的角点。这里例如选取点18进行说明。这个点通过示意性的线条与相邻的同样在包络体16上分布(延伸)的点连接。因此，当也在计算机上通过凸的外表面描绘包络体时，所述包络体16作为多面体示出，此时由类似于点18的多个点占据包络体。

由图2可以看出，如何将由辅助点20组成的三维网格或点阵设置到相关的色彩空间上。所述辅助点既在包络体16内部分布，也在包络体外部分布，这里，在实用中删除或用计算机隐去在外部分布的点。

在确定四个任意的起始点之后，现在利用结构化方法、特别是K近邻算法基于所述辅助点20形成由图3可见的色彩云22、24、26和28，根据图1的所有点12都处于这些色彩云中。

这四个色彩云22至28对应于四个类别。每个色彩云几何上的中点30、32、34和36都对应于目标牙色。由此得出，在所确定的色彩空间的内部，即在云10的内部，在相应的相邻中点30至36与任意牙色之间不存在大于预先规定的阈值的色彩距离，所述阈值该示例的情况下已确定为△E＝5.8。

具体计算示例：

步骤1

如图4所示，在三维的Lab色彩空间中加入大量的点。这些点对应于天然牙齿的所测得的牙色。这些点限定了牙色空间，见图1a和1b。

围绕这些点的蓝色面形成包围这些红色点的包络体16。

步骤2

现在，从这些红色点中随机选出4个点并将其定义为类别值。类别值的数量是k，就是说这里k＝4。

这可以由图5看出。

在当前情况下，这些点具有以下Lab值：

步骤3

将所有点都分配给一个类别。借助于到相应的类别值的色彩距离来进行这种分配，因此将这种算法称为“近邻”算法或nearest-neighbour算法。

在图6中，在上面给出类别概率p(j)，即一个点属于类别j的概率。

在k＝4时，j可以具有值1、2、3和4。

这里：21％的点属于类别1，51％的点属于类别2，18％的点属于类别3，以及9％的点属于类别4。

值E对应于熵。当在所有类别中有同样多的点(即分别有25％的点)时，这个值最大。就是说，E/E_max的最大值为1。

这里该值达到了0.865。

步骤4

在最小的类别和最大的类别中(这里粉红色的点和浅蓝色的点，见图7)确定新的类别值。这是指类别2和4。

对于粉红色的类别取所有粉红色的点并随机地在其中确定一个新的点作为类别值。对于浅蓝色也同样处理。

绿色和蓝色的类别值保持不变。

步骤4a

对于所有的点，根据图8再次借助于到类别值的色彩距离确定所述分配关系。

得到新的概率，并由此得到新的熵，如在图8中在上面标注的那样。

步骤5

现在，不断重复整个过程，首先见图9a。这里类别3和4曾是具有概率极值的类别，因此它们被重新确定。

在图9a中，在左上方标注了Lab值，而在右上方标注了概率p(j)和熵E。

步骤6

下一个迭代步骤由图9b可见。

步骤7

下一个迭代步骤由图9c可见。

步骤8

下一个迭代步骤由图9d可见。

步骤9

下一个迭代步骤由图9e可见。

步骤10

下一个迭代步骤由图9f可见。

步骤11

下一个迭代步骤由图9g可见。以此类推。

步骤50000

第50000个迭代步骤由图10可见。

这得到以下Lab值：

步骤50001

取相应类别中所有点的平均值。这些值构成用于根据本发明的方法的Lab值。

步骤50002

这个示例示出迭代范围。

在有利的设计方案中，多次遍历执行所述算法并且将最佳结果(具有最高熵的结果，或者说每个类别中由相同数量的点的结果)用作最佳的最终结果。

最终就得到根据权利要求13的值，即：

Claims (23)

1.用于确定填料或修复体的牙色的方法，对至少一个牙齿在其色值上进行电子检测，其特征在于，事先或在第一个步骤中光谱式测量多个天然牙齿，以确定天然牙齿的色值，在一个色彩空间中，将测得的天然牙齿的色值划分成多个类别，所述多个类别中的每个类别在所述色彩空间中分别形成三维的色彩云，并且这是通过结构识别算法进行，并且评估所检测的色值到所述多个类别中的哪个类别有最小的色彩距离或者落入哪个色彩云中，由此来确定填料或修复体的牙色。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述填料或其他牙科修复体采用复合材料制成，对所述至少一个牙齿在其色值上进行扫描，并且所述多个类别包括四个类别。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将确定的牙色用于填料或修复体。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，天然牙齿从至少20个不同的现有天然牙齿中选出，与当前要色彩匹配的修复体或填料无关地进行选择。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述光谱测量对于每个天然牙齿在色彩空间中确定一个点，并且所有已测量的天然牙齿的点在色彩空间中确定一个凸的包络体，所有这些天然牙齿的色值点都位于所述包络体的内部。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述色彩空间上布置由特别是均匀分布的点组成的结构、如栅格或网格，并且基于多个初始类别，在检查哪个初始类别最靠近某个中心点(O点)或起始点的情况下，迭代地作为三维延伸的面确定各个类别之间的类别边界。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于在相关类别中分别与一个天然牙齿相对应的相邻点的最大数量进行所述类别的划分。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，使用欧几里得距离作为色彩距离度量。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述算法是近邻算法或对称性识别算法。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为了确定类别，首先选择任意的初始类别，在整个色彩空间上计算类别划分的熵作为质量标准，并且通过包括k近邻算法的近邻算法在预先规定类别的数量的情况下迭代地确定最佳的类别边界。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，首先试探性地将类别的数量确定为一个确定的值，并确定允许的最大色彩距离值，并且当在最不利的情况下超过所述色彩距离值时，提高类别的数量。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述确定的值包括4，并且所述允许的最大色彩距离值包括△E＝5.8。

13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述确定的值包括4，确定允许的第二最大色彩距离值，并且当在最不利的情况下低于所述色彩距离值时，减少类别的数量。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述确定允许的第二最大色彩距离值包括△E＝3。

15.用于确定填料、嵌体或高嵌体的牙色的方法，所述填料、嵌体或高嵌体采用复合材料制成，其中，扫描或在视觉上检测至少一个牙齿，其特征在于，事先光谱式地测量多个天然牙齿，在一个色彩空间中，将测得的色值划分成多个类别，这些类别在色彩空间中分别形成三维延伸的色彩空间，并且这是通过结构识别算法进行，并且确定牙齿到所述类别之一的色彩云的哪个中点有最小的色彩距离，由此确定填料、嵌体或高嵌体的牙色，其色值的中点是事先确定的。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述多个类别包括四个类别。

17.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，构成四个对应于所述类别的色彩云，并且所述四个色彩云的中点分别位于以下位置处：

其中，不确定区可以如下色彩距离围绕所述中点延伸，所述中点也可能位于所述不确定区中：

△L＝+/-2，△a＝+/-1，△b＝+/-2。

18.用于确定牙色的装置，包括至少一个处理器；存储器，该存储器可操作地耦联到所述至少一个处理器并且存储计算机可读指令，所述指令在被执行时使得所述装置：从多个天然牙齿接收测得的色值，在一个色彩空间中，将多个测得的牙齿的色值划分成多个类别，这些类别在所述色彩空间中利用结构识别算法分别形成三维的色彩云，所述多个类别为一组牙齿着色材料提供一组色值。

19.根据权利要求18所述的装置，其特征在于，所述装置还包括与分光光度计的连接系统。

20.用于确定牙科材料的色值的计算机实现的方法，包括：光谱式测量多个天然牙齿，以确定天然牙齿的色值，在一个色彩空间中，将测得的天然牙齿的色值划分成多个类别，所述多个类别中的每个类别在所述色彩空间中形成三维的色彩云，并且所述多个类别为一组牙齿着色材料提供一组色值。

21.根据权利要求20所述的计算机实现的方法，其特征在于，所述三维的色彩云的形成通过结构识别算法进行。

22.根据权利要求20所述的计算机实现的方法，其特征在于，所述方法还包括确定哪各牙齿着色材料最匹配要进行牙科修复的患者的牙齿。

23.一组牙科材料，包括一组不同颜色的牙科材料，其具有利用以下方法确定的色值：光谱式测量多个天然牙齿，以确定天然牙齿的色值，在一个色彩空间中，将测得的天然牙齿的色值划分成多个类别，所述多个类别中的每个类别在色彩空间中形成三维的色彩云，并且所述多个类别为一组不同颜色的牙科材料提供一组色值。

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