CN112105315A - 基于扫描的自动异位牙齿检测 - Google Patents

Abstract

本文提供了针对具有缺失牙齿或异位牙齿的患者的正畸设备和方法。提供了用来在牙齿扫描之后对患者牙弓的牙齿恰当地编号的方法和过程。还提供了用来在牙齿扫描之后自动检测缺失牙齿或异位牙齿的方法和过程。还提供了设计和制造矫正器的方法。

Description

基于扫描的自动异位牙齿检测

相关申请的交叉引用

本专利申请要求2018年5月8日提交的美国临时专利申请序列号No.62/668,693、题为“AUTOMATIC ECTOPIC TEETH DETECTION ON SCAN(基于扫描的自动异位牙齿检测”的优先权，其全部内容通过引用结合在本文中。

援引并入

本说明书中提及的所有出版物和专利申请通过引用以其全部内容纳入本文中，就如同每个单独的出版物或专利申请被具体和单独地指示为通过引用并入。

背景技术

人的齿列可以包括不属于人的牙弓内的异常牙齿。这种异常牙齿的示例包括位于横向或相对于牙弓的其它方向上的异位牙齿、以及在人的牙弓的扫描中未示出的缺失或未萌出或阻生的牙齿。异位牙齿可以包括不遵循其通常路线并停留在异常位置(牙弓内部或外部、上方或下方、沿着横向/轴向方向远离其期望位置等)的恒牙。异位牙齿萌出可导致牙齿位于相邻牙齿下方和/或影响相邻牙齿。牙齿可能由于多种原因而缺失，包括遗传、先前拔牙、或由于创伤或活动而造成的牙齿损失。未萌出的牙齿可以包括未萌出到患者牙弓中的牙齿(例如儿科患者的恒牙)。

利用牙齿扫描技术可能难以识别异常牙齿。更具体地说，许多牙齿扫描技术进行患者牙弓的光学扫描，并使用三维(3D)牙齿网格模型来表示牙弓中的牙齿。这种3D牙齿网格模型可以帮助从业者可视化牙齿布置和/或模拟治疗结果。许多数字扫描技术使用自动化牙齿分割系统(例如，在3D牙齿网格模型中识别个别牙齿和/或牙齿特征和/或对个别牙齿和/或牙齿特征编号的自动化系统)。不幸的是，异位、缺失和/或未萌出的牙齿可能够被自动化牙齿分割系统和/或常规数字扫描技术错误识别或完全错过。

发明内容

各种实施解决了在计算机模型中精确地识别异常牙齿(例如，异位和/或缺失的牙齿)以精确地产生用于正畸诊断和治疗的3D牙齿网格模型的一个或多个需要。

在一个方面中，患者牙弓的牙齿能够被自动编号以考虑相邻牙齿之间的间隙。处理器可被配置为接收患者牙弓的数字模型，并且如果相邻牙齿之间的间隙超过间隙阈值，则自动地检测至少一颗牙齿在牙弓中缺失或异位。牙弓中的牙齿能够被自动编号以考虑缺失或异位的至少一颗牙齿。在另一方面中，可以创建正畸治疗计划以使用对牙齿的编号来重新定位患者的至少一颗牙齿。

在一个方面中，对牙弓中的牙齿自动编号以考虑缺失或异位的至少一颗牙齿基于患者牙弓的个别牙齿的宽度、患者牙弓的个别牙齿的颊侧(buccal)位置/舌侧(lingual)位置、以及患者牙弓的个别牙齿的近中(mesial)位置/远中(distal)位置中的一个或多个。在一些方面中，间隙阈值包括至少1mm的距离或至少3mm的距离。

在一个方面中，如果检测到的间隙超过3mm的间隙阈值但小于3.3mm的距离，则可以确定正好一颗牙齿缺失或异位。可替代地，如果检测到的间隙超过3.3mm的间隙阈值，则可以确定至少两颗牙齿缺失或异位。

在一个方面中，能够从正畸治疗计划创建被配置为重新定位患者的至少一颗牙齿的牙科器械。

在一个方面中，自动编号包括自动重新编号。如果牙齿先前已经被编号，则它们可以被重新编号。

在一个方面中，可以执行对在超过异位阈值的检测到的间隙的上方或下方的患者牙弓的区域的异位分析，进一步地，其中，自动编号还包括对牙齿自动编号以考虑在异位分析期间识别到的异位牙齿。在一个方面中，执行异位分析包括对在超过异位阈值的检测到的间隙的上方或下方的患者牙弓的区域执行异位扫描。在一些方面中，异位阈值包括预期定位在间隙中的牙齿的平均牙齿宽度的至少四分之一或预期定位在间隙中的牙齿的平均牙齿宽度的至少二分之一的距离。

在另一方面中，对患者牙弓中的牙齿自动编号以考虑相邻牙齿之间的间隙可以包括：在处理器中接收患者牙弓的数字模型，接收或确定针对牙弓中的牙齿的初始编号，如果相邻牙齿之间的间隙超过间隙阈值则自动检测至少一颗牙齿在牙弓中缺失或异位，基于以下中的一个或多个对牙弓中的牙齿自动编号以考虑缺失或异位的至少一颗牙齿：患者牙弓的个别牙齿的宽度、患者牙弓的个别牙齿的颊侧/舌侧位置、以及患者牙弓的个别牙齿的近中/远中位置，以及创建正畸治疗计划以使用对牙齿的编号来重新定位患者的至少一颗牙齿。

在一个方面中，提供了一种非暂时性计算设备可读介质，其具有存储在其上的指令，该指令可由处理器执行以使计算设备执行一种方法，该方法包括：在处理器中接收患者牙弓的数字模型，如果相邻牙齿之间的间隙超过间隙阈值则自动检测至少一颗牙齿在牙弓中缺失或异位，对牙弓中的牙齿自动编号以考虑缺失或异位的至少一颗牙齿，以及使用对牙齿的编号来创建正畸治疗计划以重新定位患者的至少一颗牙齿。

在一个方面中，对牙弓中的牙齿自动编号以考虑缺失或异位的至少一颗牙齿基于患者牙弓的个别牙齿的宽度、患者牙弓的个别牙齿的颊侧/舌侧位置、和患者牙弓的个别牙齿的近中/远中位置中的一个或多个。

在一些方面中，间隙阈值包括至少1mm的距离或至少3mm的距离。

另一方面可以包括：如果检测到的间隙超过3mm的间隙阈值但小于3.3mm的距离，则确定正好一颗牙齿缺失或异位，或者如果检测到的间隙超过3.3mm的间隙阈值，则确定至少两颗牙齿缺失或异位。

在一个方面中，可以从正畸治疗计划创建被配置为重新定位患者的至少一颗牙齿的牙科器械。

在一个方面中，自动编号包括自动重新编号。如果牙齿先前已经被编号，则它们能够被重新编号。

在一个方面中，可以执行对在超过异位阈值的检测到的间隙的上方或下方的患者牙弓的区域的异位分析，进一步地，其中，自动编号还包括对牙齿自动编号以考虑在异位分析期间识别的异位牙齿。在一个方面中，执行异位分析包括对在超过异位阈值的检测到的间隙的上方或下方的患者牙弓的区域执行异位扫描。在一些方面中，异位阈值包括预期定位在间隙中的牙齿的平均牙齿宽度的至少四分之一或预期定位在间隙中的牙齿的平均牙齿宽度的至少二分之一的距离。

在一个方面中，患者牙弓的牙齿可以适当地重新编号以考虑相邻牙齿之间的间隙或大距离。如果相邻牙齿之间的间隙或大距离超过间隙阈值，则可以对在间隙或阈值之后的牙齿适当地重新编号。

在另一方面中，患者牙弓中的相邻牙齿之间的间隙或大距离可以指示异位牙齿的存在。因此，超过异位阈值的间隙或大距离可以触发对患者牙弓的重新扫描以寻找异位牙齿，对于上牙弓该重新扫描在间隙上方或者对于下牙弓在间隙下方。如果发现异位牙齿，则患者牙弓中的牙齿可以相应地重新编号。

在另一方面中，可以评估牙齿或相邻牙齿的宽度或尺寸以确定在存在缺失或异位牙齿的情况下不适当的牙齿编号。可以评估牙齿的近中-远中(mesial-distal)宽度和/或颊-舌(buccal-lingual)宽度以确定牙齿是磨牙还是双尖牙，并且可以相应地对牙齿重新编号。

在一个方面中，提供了通过自动地对患者的牙齿重新编号以考虑相邻牙齿之间的间隙来形成正畸治疗计划的方法的示例，其包括：在处理器中接收对患者牙弓的扫描，自动地检测牙弓中的相邻牙齿之间的任何间隙，如果检测到的间隙超过间隙阈值则在处理器中确定至少一颗牙齿在牙弓中缺失或异位，对牙弓中的牙齿自动编号以考虑缺失或异位的至少一颗牙齿，以及使用对牙齿的编号来创建正畸治疗计划以重新定位患者的至少一颗牙齿。

在各种方面中，间隙阈值包括至少1mm、2mm、3mm、4mm或5mm或至少3mm的距离。

在一个方面中，确定还包括：如果检测到的间隙超过3mm的间隙阈值但小于3.3mm的距离，则确定正好一颗牙齿缺失或异位，或者如果检测到的间隙超过3.3mm的间隙阈值，则确定至少两颗牙齿缺失或异位。

在一个方面中，该方法还可以包括从正畸治疗计划创建牙科器械，该牙科器械被配置用来重新定位患者的至少一颗牙齿。

在一个方面中，提供了一种非暂时性计算设备可读介质，其具有存储在其上的指令，该指令可由处理器执行以使计算设备接收沿着患者牙弓的牙齿曲线的牙齿扫描，检测牙弓中的相邻牙齿之间的任何间隙，如果检测到的间隙超过间隙阈值则确定至少一颗牙齿缺失或异位，对牙弓中的牙齿进行编号以考虑缺失或异位的至少一颗牙齿。

在一个方面中，间隙阈值包括至少1mm、2mm、3mm、4mm或5mm或至少3mm的距离。

在一些方面中，指令被配置为：通过如果检测到的间隙超过3mm的间隙阈值但小于3.3mm的距离则确定正好一颗牙齿缺失或异位，来在检测到的间隙超过间隙阈值的情况下确定至少一颗牙齿缺失或异位，并且被配置为：通过如果检测到的间隙超过3.3mm的间隙阈值则确定至少两颗牙齿缺失或异位，来在检测到的间隙超过间隙阈值的情况下确定至少一颗牙齿缺失或异位。

在一个方面中，提供了用于识别异位牙齿的方法的示例，其包括：在处理器中接收对患者牙弓的牙齿扫描，自动地检测牙弓中的相邻牙齿之间的任何间隙，如果检测到的间隙超过异位阈值则在处理器中确定至少一颗牙齿缺失或异位，对在超过异位阈值的检测到的间隙的上方或下方的患者牙弓的区域进行异位分析，对牙弓中的牙齿编号以考虑在异位分析期间发现的异位牙齿，以及使用对牙齿的编号来创建正畸治疗计划以重新定位患者的至少一颗牙齿。

在一些方面中，该方法还包括创建牙科器械，该牙科器械被配置为重新定位患者的至少一颗牙齿。

在一个方面中，该方法还包括执行患者牙弓的牙齿扫描。

在一些方面中，执行异位分析包括对在超过异位阈值的检测到的间隙的上方或下方的患者牙弓的区域执行异位扫描。异位阈值可以是预期定位在间隙中的牙齿的平均牙齿宽度的至少四分之一、二分之一或四分之三的距离。在其它方面中，异位阈值可以是预期定位在间隙中的牙齿的平均牙齿宽度的至少二分之一。

在一个方面中，提供了一种非暂时性计算设备可读介质，其具有存储在其上的指令，该指令可由处理器执行以：使计算设备接收沿着患者牙弓的牙齿曲线的牙齿扫描，检测牙弓中的相邻牙齿之间的任何间隙，如果检测到的间隙超过异位阈值则确定至少一颗牙齿缺失或异位，对超过异位阈值的检测到的间隙的上方或下方的区域执行异位分析，对牙弓中的牙齿编号以考虑在异位分析期间发现的异位牙齿。

在一些方面中，异位阈值可以是预期定位在间隙中的牙齿的平均牙齿宽度的至少四分之一、二分之一或四分之三的距离。在其它方面中，异位阈值可以是预期定位在间隙中的牙齿的平均牙齿宽度的至少二分之一。

在一个方面中，提供了用于对患者牙齿自动编号以考虑异位牙齿的方法的示例，其包括：在处理器中接收沿着患者牙弓的牙齿曲线的牙齿扫描，将患者牙齿中的每一个自动编号为第一编号值，其中，第一编号与预期的牙齿类型相对应，检测患者牙齿中的每一个的尺寸，在处理器中评估目标牙齿的宽度或相邻目标牙齿的宽度以确定一种或多种牙齿类型，以及当目标牙齿或相邻目标牙齿的第一编号值与所确定的一种或多种牙齿类型不匹配时，对牙弓中的牙齿重新编号。

在一个方面中，该方法还可以包括创建牙科器械，该牙科器械被配置为重新定位患者的至少一颗牙齿。

在一些方面中，尺寸包括患者牙弓的每颗牙齿的近中-远中宽度和/或颊-舌宽度。

在一个方面中，该评估步骤还包括计算目标牙齿的近中-远中宽度与目标牙齿的颊-舌宽度之间的比率，如果该比率超过上双尖牙阈值，则确定目标牙齿不是上双尖牙。在一个方面中，上双尖牙阈值是0.83。

在另一方面中，该评估步骤还包括：确定目标牙齿的近中-远中宽度是否大于第一下双尖牙阈值并且确定目标牙齿的颊-舌宽度是否大于第二下双尖牙阈值，并且计算目标牙齿的近中-远中宽度与目标牙齿的颊-舌宽度之间的比率，如果该比率超过第三下双尖牙阈值，则确定目标牙齿不是下双尖牙。

在一些方面中，第一下双尖牙阈值是7.3mm，第二下双尖牙阈值是8.0mm，和/或第三下双尖牙阈值为0.93。

在一个方面中，该评估步骤还包括计算相邻牙齿的近中-远中宽度之间的比率，如果该比率超过磨牙双尖牙阈值，则确定相邻牙齿为磨牙/双尖牙对。在一个方面中，磨牙双尖牙阈值为至少1.3。

在另一方面中，该评估步骤还包括计算相邻牙齿的近中-远中宽度之间的比率，如果该比率约为1，则确定相邻牙齿是磨牙/磨牙对或者双尖牙/双尖牙对。

在一个方面中，提供了一种计算机实施的方法，其包括：收集对患者牙弓的数字扫描，收集所扫描的牙弓的虚拟表示，收集模型牙弓的模型分割，该模型分割提供了分配与模型牙弓中的每颗牙齿相对应的解剖学标识符的基础，并且确定所扫描的牙弓是否包含至少一个异常牙齿结构，该至少一个异常牙齿结构与模型牙弓中的至少两颗相邻牙齿不一致，通过利用与异常牙齿结构相对应的解剖学标识符修改模型牙弓的模型分割来创建所扫描的牙弓的分割。

在一个方面中，该方法包括识别与异常牙齿结构相对应的异常牙齿，以及使用异常牙齿的标识符来收集解剖学标识符。

在一些方面中，异常牙齿结构包括至少两个相邻牙齿之间的超过指定的间隙阈值的空间间隙。

在另一方面中，异常牙齿结构包括：模型牙弓中的第一牙齿的第一牙齿几何形状和模型牙弓中的第二牙齿的第二牙齿几何形状，第二牙齿是模型牙弓中的第一牙齿的非相邻牙齿。

在一个方面中，异常牙齿结构与不在所扫描的牙弓中的异位牙齿和缺失牙齿中的一个或多个相对应。

在另一方面中，该方法还包括数字化地扫描患者的牙弓。在一个方面中，数字扫描从光学扫描、口内扫描和患者的物理印模(physical impression)的图像捕获中的一个或多个来收集。

在另一方面中，该方法包括确定所扫描的牙弓是否包含至少一个异常牙齿结构，其包括确定在至少两个相邻牙齿之间是否存在空间间隙，该空间间隙超过指定的间隙阈值。

在一些方面中，确定所扫描的牙弓是否包含至少一个异常牙齿结构包括确定所扫描的牙弓中的两个相邻牙齿是否具有与模型牙弓中的两个相邻牙齿不一致的几何形状。

在另一方面中，该方法还包括评估异常牙齿结构周围的感兴趣区域以获得异位牙齿。在一个方面中，评估异常牙齿结构周围的感兴趣区域以获得异位牙齿包括沿横向方向进行扫描以获得异位牙齿。

在另一方面中，该方法包括提供指令以在电子显示器上显示至少一个异常牙齿结构。

在一个方面中，该方法可以包括识别在至少一个异常牙齿结构的第一端处的第一牙齿，识别在至少一个异常牙齿结构的第二端处的第二牙齿，收集第一牙齿的第一解剖学标识符，以及收集第二牙齿的第二解剖学标识符。

在一个方面中，提供了一种系统，该系统包括一个或多个处理器、耦接到一个或多个处理器的存储器，该存储器被配置为存储计算机程序指令，在由处理器执行时，该计算机程序指令使处理器执行计算机实施的方法，该计算机实施的方法包括收集患者牙弓的数字扫描，收集所扫描的牙弓的虚拟表示，收集模型牙弓的模型分割，该模型分割提供了分配与模型牙弓中的每颗牙齿相对应的解剖学标识符的基础，并且确定所扫描的牙弓是否包含至少一个异常牙齿结构，至少一个异常牙齿结构与模型牙弓中的至少两颗相邻牙齿不一致，通过利用与异常牙齿结构相对应的解剖学标识符修改模型牙弓的模型分割来创建所扫描的牙弓的分割。

附图说明

本发明的新颖特征在所附权利要求中具体陈述。通过参考以下详细描述将获得对本发明的特征和优点的更好理解，该以下详细描述阐述了利用本发明的原理的说明性实施例和附图，并且在附图中：

图1A示出了患者牙弓中的异位牙齿的示例。

图1B示出了沿着牙齿曲线的牙齿扫描的示例。

图2A至2B示出了在相邻牙齿之间具有大间隙或距离的患者牙弓的示例。

图3A是示出计算环境的示例的图示，该计算环境被配置为数字化地扫描在其中具有异常牙齿的牙弓。

图3B是示出(一个或多个)异常牙齿处理引擎的示例的图示。

图3C是示出异位牙齿检测引擎的示例的图示。

图3D是示出自动化间隙检测引擎的示例的图示。

图4是描述在牙齿之间存在大间隙或距离的情况下用于对牙齿进行重新编号的过程的示例的流程图。

图5示出了与牙齿之间的大间隙或距离相邻的异位牙齿的示例。

图6是示出自动化异位检测引擎的示例的图示。

图7是描述用于在牙齿之间的大间隙或距离附近识别异位牙齿的过程的示例的流程图。

图8示出了牙齿之间不存在大间隙或距离的患者牙弓中的异位牙齿的示例。

图9是示出自动化异位检测引擎的示例的图示。

图10是描述在存在异位牙齿的情况下用以对牙齿重新编号的过程中的示例的流程图，该异位牙齿不靠近牙齿之间的大间隙或距离。

图11是描述用于确定牙齿是磨牙或上双尖牙的过程的示例的流程图。

图12是描述用于确定牙齿是磨牙或下双尖牙的过程的示例的流程图。

图13是描述用于确定相邻牙齿是否是磨牙双尖牙对的过程的示例的流程图。

图14是示出用于设计和制造正畸矫正器的数据处理系统的示例的简化框图。

图15示出了正畸矫正器的示例。

图16是用于精确地分割具有异常牙齿结构的所扫描的牙弓的示例过程的流程图。

图17是用于识别所扫描的牙弓外部的异位牙齿的示例过程的流程图。

图18是用于识别异常牙齿结构的示例过程的流程图。

具体实施方式

本公开涉及用于在正畸应用中的自动化牙齿分割期间识别异位牙齿的系统、方法、计算设备可读介质和设备。本文的系统、方法和计算设备解决了与患者牙弓的模型的设计和分割相关的技术问题，包括识别缺失或异位的牙齿以及对患者牙弓的牙齿适当地编号以考虑缺失或异位的牙齿。

在美国专利5,975,893和公开的PCT申请WO 98/58596中详细描述了包括弹性聚合物定位器械的这种牙科器械的设计和制造，出于全部目的，其内容通过引用纳入在本文中。采用美国专利5,975,893中所述技术的牙科器械的系统可从加利福尼亚州圣何塞的AlignTechnology,Inc.以商品名称Invisalign System在市场上获得。

在实施例的整个描述中，术语"正畸矫正器"、"矫正器"或"牙科矫正器"的使用与术语"器械"和"牙科器械"在牙科应用方面的使用同义。为了清楚起见，在下文中，在器械的使用和应用的背景下，并且更具体地说在"牙科器械"的背景下描述实施例。

当患者已经被识别为具有一个或多个异位牙齿时，下面描述的方法可以被集成到正畸治疗计划中。可以自动地(例如，使用计算设备)识别患者牙弓包含异位牙齿。例如，识别可以由计算系统通过评估患者的牙齿或牙弓的数据(诸如扫描或牙齿印模)自动地执行。

如本文所述，口内扫描仪可以对患者牙弓进行成像并生成该牙弓的虚拟三维模型。在口内扫描程序(也称为扫描会话)期间，口内扫描仪的用户(例如，牙科从业者)可生成牙齿位点(site)、牙齿位点的模型或其它对象的多个不同图像(也称为扫描或医学图像)。图像可以是离散图像(例如，定点拍摄图像)或来自视频的帧(例如，连续扫描)。口内扫描仪可以自动生成患者牙齿的3D模型，其可以用于治疗计划。

异位、缺失和/或未萌出的牙齿难以用数字扫描技术来识别，特别是那些使用自动化牙齿分割系统的技术。如本文所使用的自动化牙齿分割系统可以包括使用自动化代理来识别个别牙齿和/或牙齿的虚拟表示的牙齿特征以及/或者对个别牙齿和/或牙齿的虚拟表示的牙齿特征编号的系统，诸如在从数字扫描得到的3D牙齿网格模型中表示的牙齿。一种用于对个别牙齿进行分割和/或编号的技术涉及将"特征骨架"分析应用于齿列模型的体积表示。通常，应用该技术的计算机识别形成针对齿列的骨架的体素的核心。骨架大致类似于患者牙齿内的生物神经的网络。随后，计算机将骨架分成多个分支，每个分支包括完全位于一颗牙齿内的体素。一种用于识别分支的技术是通过定义大致平行于患者齿列的咬合平面("水平平面")穿过(cut through)骨架的平面。每个分支在一个或多个点或集群处与水平平面相交，它们相对远离与其它分支相关联的集群。计算机通过将其它体素链接到骨架的适当分支来形成个体牙齿模型。关于从牙齿模型识别个别牙齿的额外细节在美国专利号7,247,021中进行描述，其全部内容通过引用纳入在本文中。

作为牙弓中异位牙齿的示例，图1A示出了患者上牙弓和下牙弓的3D模型，其包括根据通用编号系统的上牙弓上的牙齿2-15和下牙弓上的牙齿18-30。如图1A所示，当牙齿6和11从它们在上牙弓中的期望位置在牙弓中向上移位，且牙齿22从其在下牙弓中的期望位置向下移位时，牙齿6、11和22是异位的。

作为数字扫描技术的示例，图1B示出了沿着下牙弓的基本牙齿分割过程，该过程沿着牙齿曲线10搜索牙齿。在所示示例中，沿着牙齿曲线10的简单扫描可以检测每个牙齿的宽度以及相邻牙齿之间的距离(例如，间隙)。在图1B的牙弓上进行的简单扫描将识别牙齿18-32，这是由于所有牙齿都沿着牙齿曲线定位，并且不存在缺失或异位的牙齿。一旦通过该过程识别出牙齿，就可以基于通用牙齿编号系统对它们依次自动编号。编号通常在切牙处开始，因为它们在扫描中易于识别并且朝向后牙(磨牙)依次出现。

沿着牙齿曲线10扫描的基本牙齿分割过程有可能无法识别异位或缺失的牙齿，并且还可能对识别出的牙齿不恰当地编号。例如，如果牙齿分割过程沿着图1A中的下颌的牙齿曲线进行搜索，则该过程可能无法识别异位牙齿22。在该示例中，牙齿18-21将有可能被该过程正确地识别和编号，但是由于缺失的牙齿22，牙齿23-32将全部被不正确地编号。更具体地说，由于所有牙齿都是依次编号的，因此该过程将不正确地将牙齿23编号为牙齿22，不正确地将牙齿24编号为牙齿23等。

本公开提供了用于在异位牙齿分割过程期间对包括异位牙齿的所有牙齿进行识别和/或编号的一种或多种新颖的过程。本文的一些实施可以解决与优化和/或提高数字牙齿扫描技术的精度相关的技术问题。有利地，本文描述的异位牙齿分割过程可以：1)在考虑缺失或异位牙齿的同时对牙齿适当地重新编号，2)检测牙齿之间的空间中的异位，以及3)按牙齿编号来检测空间中的异位。在一些实施中，在沿着如图1B所示的牙齿曲线的基本牙齿分割过程之后，进行本文描述的异位牙齿分割过程。

通过考虑异常牙齿来正确地分割所扫描的牙弓

图2A示出了在不考虑间隙或缺失牙齿的情况下来自基本牙齿分割过程的牙齿编号。如图2A所示，由于缺失(或异位)的牙齿30，牙齿32和31被分别不恰当地编号为牙齿31和30。不恰当的编号是由于从前牙到后牙依次对牙齿编号而没有考虑间隙或缺失的牙齿。因此，在图2A中，下颌上的简单编号序列可以从切牙25开始，并且朝向磨牙依次增加。由于牙齿30(第一磨牙)在图2A中缺失，所以简单的编号序列将牙齿31(第二磨牙)不恰当地编号为牙齿30，并且将牙齿32(第三磨牙)不恰当地编号为牙齿31。相反，图2B示出了恰当编号的牙齿32和31。

图3A是示出被配置为数字地扫描其中具有异常牙齿的牙弓的计算环境300A的示例的图示。环境300A包括计算机可读介质352、扫描系统354、齿列显示系统356和扫描处理系统358。计算环境300A中的一个或多个模块可以彼此耦接或耦接到未明确示出的模块。

本文中讨论的计算机可读介质352和其它计算机可读介质旨在表示各种潜在可适用的技术。例如，计算机可读介质352可以用于形成网络或网络的一部分。在两个组件共同位于设备上的情况下，计算机可读介质352可以包括总线或其它数据管道或平面。在第一组件位于一个设备上而第二组件位于不同设备上的情况下，计算机可读介质352可以包括无线或有线后端网络或LAN。如果适用，计算机可读介质352还可以包括WAN或其它网络的相关部分。

扫描系统354可以包括被配置为捕获患者牙弓的静止图像、视频和/或其它媒体的计算机系统。扫描系统354可以包括存储器、一个或多个处理器和传感器，以检测患者牙弓上的轮廓。扫描系统354可以被实施为相机、口内扫描仪、x射线设备、红外设备等。扫描系统也可以是例如使用移动立方体算法的高质量锥形束计算机断层摄影体积扫描仪。扫描系统354可以包括被配置为提供患者牙弓的模具的虚拟表示的系统。当从咬合的视角度观看时，本文使用的"牙弓"可以包括由患者的上颌或下颌牙齿形成的患者齿列的至少一部分。牙弓可以包括患者的一个或多个上颌或下颌牙齿，诸如患者的上颌或下颌上的所有牙齿。扫描系统354可以用作正畸治疗计划的一部分。在一些实施中，扫描系统354被配置为在正畸治疗计划的开始阶段、中间阶段等捕获患者牙弓。

齿列显示系统356可以包括计算机系统，其被配置为显示患者齿列的至少一部分。齿列显示系统354可以包括存储器、一个或多个处理器和显示设备，以显示患者的齿列。齿列显示系统356可以实施为计算机系统的一部分、专用口内扫描仪的显示器等。在一些实施中，齿列显示系统356使用在较早日期和/或在远程位置进行的扫描来便于患者齿列的显示。注意，齿列显示系统356也可以便于显示在它也在齿列处的同时和/或局部进行的扫描。如本文所述，齿列显示系统356可被配置为显示应用于由扫描系统354扫描的牙弓的正畸治疗计划的预期或实际结果。这些结果可以包括牙弓的3D虚拟表示、牙弓的2D图像或再现(rendition)等。

扫描处理系统358可以包括计算机系统，其被配置为处理由扫描系统354获取的患者齿列的扫描。如本文所述，扫描处理系统358可被配置为处理牙弓中异常牙齿的扫描。如在该上下文中所使用的"异常牙齿"可以指由于各种因素而在牙弓的扫描中不显露的牙齿。异常牙齿可以包括异位牙齿、由于各种原因(遗传、创伤、拔牙等)缺失的牙齿、未萌出的牙齿等。扫描处理系统358可以包括(一个或多个)扫描处理引擎360、(一个或多个)牙弓建模引擎362、(一个或多个)异常牙齿处理引擎364和(一个或多个)可选的治疗建模引擎366。扫描处理系统358的一个或多个模块可以彼此耦接或耦接到未示出的模块。

如本文所使用的，任何"引擎"可以包括一个或多个处理器或其一部分。一个或多个处理器的一部分可以包括硬件的一些部分，而不是包括任何给定的一个或多个处理器的所有硬件，诸如寄存器的子集、专用于多线程处理器的一个或多个线程的处理器的部分、处理器全部或部分专用于执行引擎功能的部分的时间切片等。照此，第一引擎和第二引擎可以具有一个或多个专用处理器，或者第一引擎和第二引擎可以相互或与其它引擎共享一个或多个处理器。取决于特定实现或其它的考虑，引擎可以是集中式的或其功能分布式的。引擎可以包括硬件、固件或以计算机可读介质体现的软件，用以由处理器执行。处理器使用所实现的数据结构和方法(诸如参考本文的附图所描述的数据结构和方法)将数据转换为新数据。

本文所描述的引擎、或者可通过其来实现本文所描述的系统和设备的引擎可以是基于云的引擎。如本文所使用的，基于云的引擎是可以使用基于云的计算系统运行应用和/或功能的引擎。应用和/或功能的全部或部分可以跨多个计算设备而分布，并且不需要被限制为仅一个计算设备。在一些实施例中，基于云的引擎可以执行最终用户通过网页浏览器或容器应用程序访问的功能和/或模块，而无需将功能和/或模块本地安装在最终用户的计算设备上。

如本文所使用的，"数据存储"可以包括具有任何适用的数据组织的储存库，包括表、逗号分隔值(CSV)文件、传统数据库(例如，SQL)或其它适用的已知或方便的组织格式。数据存储可以例如被实现为以专用机器上的物理计算机可读介质、固件、硬件、它们的组合或者适用的已知或方便的装置或系统体现的软件。诸如数据库接口等与数据存储相关的组件可以被认为是数据存储的"一部分"、某一其它系统组件的一部分或它们的组合，尽管与数据存储相关的组件的物理位置和其它特性对于理解本文所描述的技术不是关键的。

数据存储可以包括数据结构。如本文所使用的，数据结构与在计算机中存储和组织数据的特定方式相关联，使得它可以在给定的上下文内被高效地使用。数据结构通常基于计算机在其存储器中的任何位置处获取和存储数据的能力，该位置由地址、本身可存储在存储器中并由程序操纵的位串指定。因此，一些数据结构基于利用算术运算来计算数据项的地址；而其它数据结构基于在结构本身内存储数据项的地址。许多数据结构使用有时以有意义的方式组合的两种原理。数据结构的实现通常需要编写一组创建和操纵该结构的示例的程序。本文所描述的数据存储可以是基于云的数据存储。基于云的数据存储是与基于云的计算系统和与引擎兼容的数据存储。

(一个或多个)扫描处理引擎360可以实施被配置为与扫描系统354接口连接的一个或多个自动化代理。(一个或多个)扫描处理引擎360可以包括用于收集牙弓的扫描的图形引擎。在一些实施中，(一个或多个)扫描处理引擎360将来自牙弓的扫描的原始数据格式化为牙弓的3D牙齿网格模型。3D牙齿网格模型可以包括多面体对象，其以可以以在齿列显示系统356上呈现的格式描绘牙齿和/或牙弓的其它元素。(一个或多个)扫描处理引擎360可以将3D牙齿网格模型和/或其它数据提供到扫描处理系统358的其它模块。

(一个或多个)牙弓建模引擎362可以实施一个或多个自动化代理，它们被配置为将3D牙齿网格模型建模成牙弓的虚拟表示。在一些实施中，(一个或多个)牙弓建模引擎362将物理和/或几何性质分配给与牙弓的物理/几何性质相关的3D牙齿网格模型。作为示例，(一个或多个)牙弓建模引擎362可以实施将牙齿标识符(例如，通用牙齿编号)分配给3D牙齿网格模型的指定部分的一个或多个自动化分割代理。(一个或多个)牙弓建模引擎362还可以评估3D牙齿网格模型的曲线和/或其它几何性质，以确定扫描是否与患者齿列的上颌、下颌或其它部分相对应。

(一个或多个)异常牙齿处理引擎364可以实施被配置为识别和/或适应异常牙齿结构的一个或多个自动化代理。如本文所使用的"异常牙齿结构"可以包括与模型牙弓中的至少两颗牙齿的几何形状不一致的任何牙齿结构(例如，牙齿或牙齿的组合)。异常牙齿结构可以包括例如异常牙齿，诸如异位牙齿。异常牙齿结构也可以包括缺失或未萌出的牙齿，在牙齿的扫描上，其可以显现为彼此相邻的两个通常不相邻的牙齿。在一些实施中，(一个或多个)异常牙齿处理引擎364被配置为分析患者牙弓的间隙，以例如确定患者牙弓是否在牙齿之间包含巨大的间隙(例如，超过指定间隙阈值的间隙)。(一个或多个)异常牙齿处理引擎364可以被进一步配置为评估患者牙弓中的相邻牙齿是否与理想或模型牙弓中的类似的相邻牙齿相对应，或者患者牙弓中的相邻牙齿是否与通常被理想或模型牙弓中的一个或多个其它牙齿分隔的牙齿相对应。(一个或多个)异常牙齿处理引擎364可以被进一步配置为执行二次扫描(例如，沿横向方向的扫描)，以检测诸如异位牙齿的异常牙齿。在各种实施中，(一个或多个)异常牙齿处理引擎364提供(一个或多个)牙弓建模引擎362和/或其它模块指令以"重新分割"，诸如在牙弓的扫描中对牙齿重新编号，以便适应该牙弓中的异常牙齿。(一个或多个)异常牙齿处理引擎364的示例在图3B中被示出为(一个或多个)异常牙齿处理引擎364b。额外地或可替代地，(一个或多个)异常牙齿处理引擎364可以包括：图3D中示出的自动化间隙检测引擎301的一个或多个模块；图6中示出的自动化异位检测引擎601的一个或多个模块；以及图9中示出的自动化异位检测引擎901的一个或多个模块。

(一个或多个)可选的治疗建模引擎366可以被配置为存储正畸治疗计划和/或正畸治疗计划的结果。(一个或多个)可选的治疗建模引擎366可以在3D牙齿网格模型上提供正畸治疗计划的结果。(一个或多个)可选的治疗建模引擎366可以在正畸治疗计划的过程中对正畸矫正器应用到患者牙弓的结果进行建模。

图3B是示出(一个或多个)异常牙齿处理引擎364的示例的图示。(一个或多个)异常牙齿处理引擎364可以包括牙弓扫描引擎372、牙齿间隙分析引擎374、相邻牙齿分析引擎376、异位牙齿检测引擎378、牙齿重新分割引擎380、模型牙弓数据存储382和重新分割的牙弓数据存储386。(一个或多个)异常牙齿处理引擎364的一个或多个模块可以彼此耦接或耦接到未示出的模块。

牙弓扫描引擎372可以实施被配置为扫描牙弓以获得分割数据的一个或多个自动化代理。如本文所使用的"分割数据"可以包括位置、几何性质(轮廓等)和/或可以形成分割牙弓的基础的其它数据。牙弓扫描引擎372可以实施自动化代理以对牙弓中的牙齿编号。在一些实施中，牙弓扫描引擎372在牙弓的前部部分(例如，中线)开始对牙齿编号，并且继续编号通过牙弓的(一个或多个)后部部分。

牙齿间隙分析引擎374可以实施一个或多个自动化代理，其被配置为分析牙弓以获得空间间隙的存在或不存在。牙齿间隙分析引擎374可以确定牙弓中的两个相邻牙齿之间的空间是否满足或超过间隙阈值。如本文所使用的"间隙阈值"可以包括两颗牙齿之间的最小距离，从该最小距离推断异常牙齿的存在。间隙阈值可以包括针对所有患者的一般阈值，或者可以包括取决于患者年龄或其它属性的一个或多个指定阈值。在各种实施中，牙齿间隙分析引擎374为其它模块(异位牙齿检测引擎378、牙齿重新分割引擎380等)提供包含显著空间间隙的牙弓的指定区域，诸如满足或超过一个或多个间隙阈值的那些。

相邻牙齿分析引擎376可以实施被配置为分析牙弓中的相邻牙齿的牙齿尺寸的一个或多个自动化代理。相邻牙齿分析引擎376可以收集牙齿的属性(标识符、尺寸等)，例如，相邻牙齿的颊-舌宽度和/或近中-远中宽度。相邻牙齿分析引擎376可以评估这些属性和/或将这些属性与理想或模型牙弓中的理想或模型相邻牙齿的属性进行比较。相邻牙齿分析引擎376可以向其它模块(异位牙齿检测引擎378、牙齿重新分割引擎380等)提供包含与理想或模型牙弓中的类似牙齿不匹配的相邻牙齿的牙弓的指定区域。

例如，相邻牙齿分析引擎376可以评估近中-远中宽度与颊-舌宽度之间的关系以确定牙齿类型。在一个示例中，相邻牙齿分析引擎376可以评估牙齿的近中-远中宽度与牙齿的颊-舌宽度之间的关系以确定牙齿是磨牙还是上双尖牙。在另一示例中，可以将牙齿的近中-远中宽度与第一阈值进行比较，可以将牙齿的颊-舌宽度与第二阈值进行比较，并且可以将两个宽度之间的比率与第三阈值进行比较，以确定牙齿是磨牙还是下双尖牙。在又一个示例中，可以评估相邻牙齿的近中-远中宽度之间的关系并将其与阈值进行比较，以确定相邻牙齿是否为磨牙/双尖牙对。

异位牙齿检测引擎378可以实施一个或多个自动化代理，其被配置为检测牙弓中的异位牙齿，该牙弓包含显著空间间隙、异常的相邻牙齿或指示异位牙齿的存在的其它属性。在各种实施中，异位牙齿检测引擎378识别是否要分析下牙弓或上牙弓以获得异位牙齿。异位牙齿检测引擎378可以进一步在显著间隙或异常的相邻牙齿附近进行二次扫描，以检测相对于那些显著间隙/异常相邻牙齿位于横向方向上的牙齿。异位牙齿检测引擎378可以将检测到的牙齿与标准具(etalon)或其它存储的牙齿表示进行匹配。异位牙齿检测引擎378可以将异位牙齿的标识符提供到诸如牙齿重新分割引擎380的其它模块。图3C更详细地示出了异位牙齿检测引擎378的示例。

牙齿重新分割引擎380可以实施一个或多个自动化代理，其被配置为根据在牙弓中识别的异常牙齿来重新分割牙弓。在一些实施中，牙齿重新分割引擎380从前面中线开始重新分割牙弓。牙齿重新分割引擎380可以通过将区段朝向牙弓的后部移动来继续进行重新分割。牙齿重新分割引擎380可以单独地分割矢状(sagittal)部分。牙齿重新分割引擎380可以跳过与缺失牙齿相对应的标识符/数字/分段。牙齿重新分割引擎380还可以将标识符/数字/分段分配给被识别为异位的牙齿和/或位于牙弓外部的牙齿。

模型牙弓数据存储382可以被配置为存储与模型牙弓相关的数据，其包括已被分割的模型牙弓。模型牙弓数据可以包括理想或模型牙弓的区段，包括通常存在于理想/模型牙弓中的牙齿的牙齿标识符。重新分割的牙弓数据存储386可以被配置为存储与重新分割的牙弓相关的数据。重新分割的牙弓数据可以包括具有异常牙齿的牙弓的区段；重新分割的牙弓数据可能已经由牙齿重新分割引擎380存储在重新分割的牙弓数据存储386中。

图3C是示出异位牙齿检测引擎378的示例的图示。异位牙齿检测引擎378可以包括牙弓识别引擎388、对象扫描引擎390、牙齿形状匹配引擎392和牙齿形状数据存储394。异位牙齿检测引擎378的一个或多个模块可以彼此耦接或耦接到未示出的模块。

牙弓识别引擎388实施一个或多个自动化代理，其被配置为识别要被扫描的指定牙弓。例如，牙弓识别引擎388可以分析视觉轮廓和/或接收上颌或下颌牙弓的标识符。牙弓识别引擎388可以向其它模块提供是否选择了特定牙弓进行扫描。

对象扫描引擎390可以实施被配置为扫描指定位置周围的对象的一个或多个自动化代理。对象扫描引擎390可以例如扫描位于指定感兴趣区域周围的近似横向方向上的对象。(如本文所述的，可以通过例如牙齿间隙分析引擎394、相邻牙齿分析引擎376等其它模块，将感兴趣区域提供给对象扫描引擎390)。在一些实施中，对象扫描引擎390扫描位于感兴趣区域的轨迹(locus)内的对象。对象扫描引擎390可以提供作为围绕感兴趣区域的扫描的结果而找到的对象的位置和/或其它坐标。对象扫描引擎390还可以向其它模块(例如，牙齿形状匹配引擎392)提供在感兴趣区域内检测到的对象的形状。

牙齿形状匹配引擎392可以实施被配置为将对象与牙齿形状进行匹配的一个或多个自动化代理。牙齿形状匹配引擎392可以将对象(例如，由对象扫描引擎390在感兴趣区域中发现的那些对象)与存储在牙齿形状数据存储394中的牙齿的已知形状进行比较。牙齿形状匹配引擎392可以收集牙齿的标识符(例如，牙齿编号)。

牙齿形状数据存储394可以被配置为存储牙齿的形状。在一些实施中，牙齿形状数据存储394存储形成与异位牙齿的匹配的基础的标准具牙齿形状的库。

图3D是示出(一个或多个)自动化间隙检测引擎301的示例的图示。在该示例中，(一个或多个)扫描处理引擎360被配置为执行自动化间隙检测，如本文所述。(一个或多个)自动化间隙检测引擎301可以包括牙齿间隙识别引擎305、间隙宽度分析引擎310、缺失或异位牙齿数据存储315、牙齿重新编号引擎320和重新编号的牙弓数据存储325。(一个或多个)自动化间隙检测引擎301中的一个或多个模块可以彼此耦接。

牙齿间隙识别引擎305可以实施被配置为识别一个或多个缺失或异位的牙齿的一个或多个自动化代理。在一些实施中，牙齿间隙识别引擎305通过手动输入或通过自动化系统接收缺失或异位牙齿的解剖学牙齿标识符。在实施中，牙齿间隙识别引擎305可以接收由医疗专业人员输入的与患者的缺失或异位牙齿相对应的牙齿编号和/或字符串。在各种实施中，牙齿间隙识别引擎305可以接收识别缺失或异位的牙齿的牙齿模具的扫描(例如，光学扫描)或虚拟表示的结果。牙齿间隙识别引擎305可以向其它模块(例如间隙宽度分析引擎310)提供牙齿之间的间隙的标识符或尺寸。在一些实施中，这可以涉及牙齿间隙识别引擎305提供相邻牙齿之间的间隙尺寸或距离数据。这同样可以以其它方式执行。

间隙宽度分析引擎310可以实施被配置为基于相邻牙齿之间的间隙来识别缺失或异位的牙齿的一个或多个自动化代理。在一些实施中，间隙宽度分析引擎310接收牙齿之间的间隙的标识符或尺寸，并且将间隙距离与间隙阈值进行比较。超过间隙阈值的牙齿之间的间隙可以指示患者牙弓中的一个或多个缺失或异位的牙齿。缺失或异位牙齿数据存储315可以被配置为存储缺失或异位的牙齿的位置的标识符。

牙齿重新编号引擎320可以实施一个或多个自动化代理，其被配置为在考虑缺失或异位牙齿的同时对患者牙弓中的牙齿重新编号。在一些实施中，牙齿重新编号引擎320从缺失或异位牙齿数据存储315中接收缺失或异位牙齿的位置的标识符。牙齿重新编号引擎320可以被配置为通过考虑由间隙宽度分析引擎310识别的缺失或异位牙齿位置来对患者牙弓的牙齿重新编号。牙齿重新编号引擎320可以被配置为将最终的重新编号的牙弓的标识符存储在重新编号的牙弓数据存储325中。

图4示出了描述用于在存在缺失或异位牙齿的情况下对牙齿进行适当编号的牙齿重新编号过程的流程图400。该流程图描述了可以适当地对定位在牙弓中的间隙后面的牙齿重新编号的步骤。例如，流程图400描述了用于将图2A中的不恰当编号的牙齿30编号或重新编号为图2B中所示的牙齿31的过程。参考流程图300的步骤402，该过程包括沿着牙齿曲线执行基本扫描以检测患者牙弓中相邻牙齿之间的距离或间隙。例如，可以利用口内扫描仪来进行该扫描。在另一个实施例中，可以访问或接收患者牙弓的数字模型(例如，如果先前进行了扫描的话)。

接下来，在步骤404处，该过程包括识别相邻牙齿之间的距离大于间隙阈值的间隙。例如，间隙阈值可以被限定为相邻牙齿之间的距离大于3mm的间隙。应当理解，可以使用额外的间隙牙齿阈值，包括大于2mm、3.5mm、4mm等的相邻牙齿之间的距离。超过间隙阈值的距离可以指示缺失或异位牙齿。在一个具体示例中，大于3.3mm的距离可以指示多于一个缺失或异位牙齿。

接下来，在步骤406处，该过程包括基于间隙的距离对牙齿进行编号或重新编号。例如，如果间隙阈值被设定为3mm，并且相邻牙齿之间的所识别的间隙距离是3.1mm，则可以对牙齿重新编号，以使得间隙后面的牙齿考虑缺失的牙齿。返回参照图2A至2B，间隙的距离超过间隙阈值，因此图2A中的不恰当编号的牙齿31被重新编号为图2B中所示的牙齿31。如在步骤404中所述的那样，也可以限定间隙牙齿阈值以指示多于一个的缺失或异位的牙齿。例如，大于3.3mm的间隙阈值可以指示两个缺失的牙齿。在该示例中，牙齿可以被重新编号以考虑不是一个而是两个缺失的牙齿。

检测牙齿之间的空间中的异位

沿着牙齿曲线扫描的常规牙齿分割过程将无法识别明显高于或低于牙齿曲线的异位牙齿，诸如图5中的牙齿6。然而，来自基本牙齿分割过程的牙齿的宽度和/或尺寸以及相邻牙齿之间的距离可以被用于识别异位牙齿。参考图5，沿着牙齿曲线的扫描将识别牙齿5与牙齿7之间的距离，但是无法识别牙齿6。

图6是示出(一个或多个)自动化异位检测引擎601的示例的图示。(一个或多个)自动化异位检测引擎601可以包括异位牙齿识别引擎605、间隙宽度分析引擎610、异位扫描引擎615、异位牙齿数据存储620、牙齿重新编号引擎625和重新编号的牙弓数据存储630。(一个或多个)自动化异位检测引擎601的一个或多个模块可彼此耦接。

异位牙齿识别引擎605可以实施被配置为识别一个或多个异位牙齿的一个或多个自动化代理。在一些实施中，异位牙齿识别引擎605通过手动输入或通过自动化系统来接收缺失或异位牙齿的解剖学牙齿标识符。在实施中，异位牙齿识别引擎605可以接收由医疗专业人员输入的与患者的缺失或异位牙齿相对应的牙齿编号和/或字符串。在各种实施中，异位牙齿识别引擎605可以接收识别缺失或异位牙齿的牙齿模具的扫描(例如，光学扫描)或虚拟表示的结果。异位牙齿识别引擎605可以向诸如间隙宽度分析引擎610或异位扫描引擎615的其它模块提供牙齿之间的间隙的标识符或尺寸。在一些实施中，这可以涉及异位牙齿识别引擎605提供相邻牙齿之间的间隙尺寸或距离数据。这同样可以以其它方式来执行。

间隙宽度分析引擎610可以实施被配置为基于相邻牙齿之间的间隙来识别缺失的或异位的牙齿的一个或多个自动化代理。在一些实施中，间隙宽度分析引擎610接收牙齿之间的间隙的标识符或尺寸，并且将间隙距离与间隙阈值进行比较。超过间隙阈值的牙齿之间的间隙可以指示患者牙弓中的一个或多个缺失或异位牙齿。

异位扫描引擎615可以被配置为从间隙宽度分析引擎610中接收潜在异位牙齿的标识符，并且进一步被配置为从异位牙齿识别引擎605中接收识别缺失或异位牙齿的牙齿模具的扫描(例如，光学扫描)或虚拟表示的结果。异位扫描引擎615被配置为在所识别的间隙的位置处(即，在上牙弓的间隙上方或在下牙弓的间隙下方)远离牙齿曲线重新扫描光学扫描或虚拟表示，以识别光学扫描或虚拟表示中的异位牙齿。如果该重新扫描识别出异位牙齿，则异位牙齿数据存储620可以被配置为存储异位牙齿的位置的标识符。

牙齿重新编号引擎625可以实施一个或多个自动化代理，其被配置为在考虑缺失或异位牙齿的同时对患者牙弓中的牙齿重新编号。在一些实施中，牙齿重新编号引擎625从异位牙齿数据存储620中接收异位牙齿的位置的标识符。牙齿重新编号引擎625可以被配置为通过考虑由异位扫描引擎615识别的异位牙齿位置来对患者牙弓的牙齿重新编号。牙齿重新编号引擎625可被配置为将最终的重新编号的牙弓的标识符存储在重新编号的牙弓数据存储630中。

图7示出了描述用于识别牙齿之间的空间中的异位的异位牙齿分割过程的流程图700。参考流程图700的步骤702，该过程包括沿着牙齿曲线执行基本扫描以检测患者牙弓中的每颗牙齿的宽度，并且还检测患者牙弓中相邻牙齿之间的距离或间隙。例如，可以利用口内扫描仪来进行该扫描。

接下来，在步骤704处，该过程包括识别相邻牙齿之间的大于异位牙齿阈值的间隙或距离。例如，异位牙齿阈值可以被限定为相邻牙齿之间的大于平均牙齿宽度的二分之一的间隙或距离。在其它非限制性示例中，异位牙齿阈值可以大于平均牙齿宽度的四分之一，或者甚至大于平均牙齿宽度的四分之三。平均牙齿宽度可以被限定为预期定位在间隙的位置中的牙齿的平均宽度。例如，参考图5，间隙被定位在侧切牙7附近。牙齿分割过程将预期发现邻近侧切牙7的尖牙6。然而，在这种情况下，间隙位于侧切牙7附近。因此对于该示例，平均牙齿宽度将是在上牙弓上的成人尖牙的平均宽度。

接下来，在步骤706处，如果识别出大于异位牙齿阈值的间隙距离，则该过程可以在间隙上方扫描上牙弓或者在间隙下方扫描下牙弓以识别异位牙齿。返回参考图5的示例，如果牙齿5与7之间的间隙大于成人尖牙的平均宽度，则异位牙齿分割过程将在该间隙上方进行扫描。将扫描的平面移位到间隙上方(并且因此在牙齿曲线上方)将识别图5中的异位牙齿6。

最后，在步骤708处，该过程包括基于步骤706的异位扫描对牙齿重新编号。返回参考图5，在牙齿5与7之间的间隙上方的异位扫描将识别异位牙齿6。在该示例中，可以对牙齿重新编号以考虑异位牙齿。

在牙齿编号中检测异位

如上所述，沿着牙齿曲线扫描的基本牙齿分割过程将无法识别明显在牙齿曲线上方或下方的异位牙齿。图7中描述的过程识别间隙作为获知何时寻找异位牙齿的一种方式。然而，也存在患者牙弓可能具有异位牙齿，但在牙弓中没有间隙的情形。参考图8，患者牙弓包括异位牙齿6和11，然而，与之前的示例不同，在异位牙齿的下方(或在下牙弓的情况下为异位牙齿的上方)没有间隙以用作寻找异位的起始点。在图8的示例中，沿着牙齿曲线的扫描将无法识别尖牙6和11，并且可能导致第一双尖牙被不恰当地编号为牙齿6，第二双尖牙被不恰当地编号为牙齿5，第一磨牙被不恰当地编号为牙齿4，等等。

图9是示出(一个或多个)自动化异位检测引擎901的示例的图示。(一个或多个)自动化异位检测引擎901可以包括异位牙齿识别引擎905、牙齿宽度分析引擎910、牙齿类型数据存储915、牙齿重新编号引擎920和重新编号的牙弓数据存储925。(一个或多个)自动化异位检测引擎901的一个或多个模块可彼此耦接。

异位牙齿识别引擎905可以实施被配置为识别一个或多个异位牙齿的一个或多个自动化代理。在一些实施中，异位牙齿识别引擎905通过手动输入或通过自动化系统接收缺失或异位牙齿的解剖学牙齿标识符。在实施中，异位牙齿识别引擎905可以接收由医疗专业人员输入的与患者的缺失或异位牙齿相对应的牙齿编号和/或字符串。在各种实施中，异位牙齿识别引擎905可以接收识别缺失或异位牙齿的牙齿模具的扫描(例如，光学扫描)或虚拟表示的结果。异位牙齿识别引擎905可以向诸如牙齿宽度分析引擎910或异位扫描引擎915的其它模块提供牙齿之间的间隙的标识符或尺寸。在一些实施中，这可以涉及异位牙齿识别引擎905提供相邻牙齿之间的间隙尺寸或距离数据。这同样可以以其它方式执行。

牙齿宽度分析引擎910可以实施被配置为基于牙齿尺寸来识别缺失或异位牙齿的一个或多个自动化代理。在一些实施中，牙齿宽度分析引擎910接收包括颊-舌宽度和/或近中-远中宽度的牙齿尺寸的标识符或尺寸，并且评估/比较所述宽度以确定牙齿类型。例如，牙齿宽度分析引擎610可以评估近中-远中宽度与颊-舌宽度之间的关系以确定牙齿类型。在一个示例中，牙齿宽度分析引擎910可以评估牙齿的近中-远中宽度与牙齿的颊-舌宽度之间的关系，以确定牙齿是磨牙还是上双尖牙。在另一示例中，可以将牙齿的近中-远中宽度与第一阈值比较，可以将牙齿的颊-舌宽度与第二阈值比较，并且可以将两个宽度之间的比率与第三阈值比较，以确定牙齿是磨牙还是下双尖牙。在又一示例中，可以评估相邻牙齿的近中-远中宽度之间的关系并将其与阈值进行比较，以确定相邻牙齿是否为磨牙/双尖牙对。牙齿类型数据存储915可被配置为存储由牙齿宽度分析引擎910识别的牙齿类型的标识符。

牙齿重新编号引擎920可以实施一个或多个自动化代理，其被配置为在考虑异位牙齿的同时对患者牙弓中的牙齿重新编号。在一些实施中，牙齿重新编号引擎920从牙齿类型数据存储915中接收牙齿类型的位置的标识符。牙齿重新编号引擎920可以被配置为通过考虑由牙齿宽度分析引擎910识别的牙齿类型来对患者牙弓的牙齿重新编号。牙齿重新编号引擎920可以被配置为将最终的重新编号的牙弓的标识符存储在重新编号的牙弓数据存储925中。

图10示出了描述用于识别患者牙弓中的不位于相邻牙齿之间的间隙或空间附近的异位的异位牙齿分割过程的流程图1000。参考流程图1000的步骤1002，该过程包括沿着牙齿曲线执行基本扫描以检测患者牙弓中每颗牙齿的宽度。例如，可以利用口内扫描仪来进行该扫描。检测到的宽度可以包括近中-远中宽度和颊-舌宽度。

接下来，在步骤1004处，该过程包括评估单个牙齿或相邻牙齿的宽度，以确定一种或多种牙齿类型。该评估取决于被分析的一颗或多颗牙齿，并且取决于被分析的一颗或多颗牙齿的具体方法将在下面更详细地描述。

最后，在步骤1006处，该过程包括基于步骤1004的评估对牙齿重新编号。在该示例中，即使在相邻牙齿之间不存在间隙，也可以对牙齿重新编号以考虑异位牙齿。

磨牙或上双尖牙

可以评估牙齿的近中-远中宽度与牙齿的颊-舌宽度之间的关系，以确定牙齿是磨牙还是上双尖牙。例如，参考图8，如果未检测到异位尖牙6，则第一磨牙3可能被不恰当地编号为双尖牙4。

图11是示出确定牙齿是磨牙还是上双尖牙的方法的示例的流程图1100。在流程图的步骤1102处，可以诸如从患者牙弓的扫描接收待评估的牙齿的近中-远中宽度和颊-舌宽度。接下来，在流程图的步骤1104处，可以计算牙齿的近中-远中宽度与颊-舌宽度之间的比率。在流程图的步骤1106处，可以将近中-远中宽度与颊-舌宽度之间的比率与上双尖牙阈值进行比较。最后，在该流程图的步骤1108处，如果该比率大于上双尖牙阈值，则可以确定该牙齿不是上双尖牙。在一个非限制性示例中，上双尖牙阈值为0.83。因此，图8中第一磨牙3的近中-远中宽度与颊-舌宽度之间的大于上双尖牙齿值(例如，0.83)的比率表明第一磨牙3不是双尖牙。

磨牙或下双尖牙

图12是示出确定牙齿是磨牙还是下双尖牙的方法的示例的流程图1200。在流程图的步骤1202处，可以例如从患者牙弓的扫描接收待评估的牙齿的近中-远中宽度和颊-舌宽度。在流程图的步骤1204处，可以将牙齿的近中-远中宽度与第一下双尖牙阈值进行比较。在一个非限制性示例中，第一下双尖牙阈值可以为7.3mm。如果近中-远中宽度大于第一下双尖牙阈值，则在步骤1206处，可以将该牙齿的颊-舌宽度与第二下双尖牙阈值进行比较。在一个非限制性示例中，第二下双尖牙阈值可以为8.0mm。如果颊-舌宽度大于第二下双尖牙阈值，则在步骤1208处，可以将近中-远中宽度与颊-舌宽度之间的比率与第三下双尖牙阈值进行比较。在一个非限制性示例中，第三下双尖牙阈值为0.93。在流程图的步骤1210处，如果所计算的比率大于第三下双尖牙阈值，则该牙齿不是双尖牙而是第一磨牙。

双尖牙旁边的磨牙

可以评估相邻牙齿的近中-远中宽度之间的关系以确定牙齿是否是磨牙/双尖牙对。例如，参考图8，如果未检测到异位尖牙6，则第一磨牙3可能被不恰当地编号为牙齿4。

图13是示出确定相邻牙齿是否为磨牙/双尖牙对的方法的示例的流程图1300。在流程图的步骤1302处，可以诸如从患者牙弓的扫描接收待评估的相邻牙齿的近中-远中宽度。在流程图的步骤1304处，可以计算相邻牙齿的近中-远中宽度之间的比率。在步骤1306处，将该比率与磨牙双尖牙阈值进行比较。如果该比率大于磨牙双尖牙阈值，则在步骤1308处，可以确定相邻的牙齿是磨牙/双尖牙对。在一个非限制性示例中，磨牙双尖牙阈值为1.3。因此，参考图8，第一磨牙3和第二双尖牙4的近中-远中宽度a之间的比率大于磨牙双尖牙阈值(例如，1.3)表明牙齿3是磨牙，而牙齿4是双尖牙。

还可以评估相邻牙齿的近中-远中宽度之间的比率以确定相邻牙齿是否是相同类型的。如果该比率大约为1，则相邻牙齿是相同类型的。例如，参考图8，可以计算牙齿2的近中-远中宽度与牙齿3的近中-远中宽度之间的比率。如果该比率大约为1，则牙齿是相同类型的。因此，图8中的第二磨牙2与第一磨牙3的近中-远中宽度a之间的比率大约为1表明牙齿2和牙齿3二者均为磨牙。

本文描述的方法可以由诸如数据处理系统的装置执行，该数据处理系统可以包括用于执行上述这些步骤中的许多步骤的硬件、软件和/或固件。例如，图14是数据处理系统800的简化框图。数据处理系统800通常包括至少一个处理器802，其通过总线子系统804与多个外围设备进行通信。这些外围设备通常包括存储子系统806(存储器子系统808和文件存储子系统814)、一组用户接口输入和输出设备818以及到包括公共交换电话网络的外部网络816的接口。该接口被示意性地示出为"调制解调器和网络接口"块816，并且通过通信网络接口824耦接到其它数据处理系统中的对应接口设备。数据处理系统800可以包括终端或低端个人计算机或高端个人计算机、工作站或主机。

用户接口输入设备通常包括键盘，并且还可以包括指点设备(pointing device)和扫描仪。指点设备可以是诸如鼠标、轨迹球、触摸板或图形输入板的间接指点设备，或者是诸如结合到显示器中的触摸屏的直接指点设备。可以使用其它类型的用户接口输入设备，诸如语音识别系统。

用户接口输出设备可以包括打印机和显示子系统，该显示子系统包括显示控制器和耦接到控制器的显示设备。显示设备可以是阴极射线管(CRT)、诸如液晶显示器(LCD)的平板设备或投影设备。显示子系统还可以提供诸如音频输出的非视觉显示。

存储子系统806维护提供本发明的功能的基本编程和数据构造。上述软件模块通常存储在存储子系统806中。存储子系统806通常包括存储器子系统808和文件存储子系统814。

存储器子系统808通常包括多个存储器，其包括用于在程序执行期间存储指令和数据的主随机存取存储器(RAM)810和其中存储了固定指令的只读存储器(ROM)812。在麦金塔兼容的个人计算机的情况下，ROM将包括操作系统的部分；在IBM兼容的个人计算机的情况下，这将包括BIOS(基本输入/输出系统)。

文件存储子系统814为程序和数据文件提供永久(非易失性)存储，并且通常包括至少一个硬盘驱动器和至少一个软盘驱动器(具有相关联的可移动介质)。还可以存在其它设备，诸如CD-ROM驱动器和光盘驱动器(所有都具有它们相关联的可移动介质)。此外，该系统可以包括具有可拆卸介质盒的类型的驱动器。可拆卸介质盒例如可以是诸如由Syquest等销售的硬盘盒，以及诸如由Iomega销售的柔性盘盒。一个或多个驱动器可以位于远程位置，诸如位于局域网上的服务器中或位于因特网的万维网上的站点处。

在这种情况下，术语"总线子系统"一般地使用，以包括用于使各种组件和子系统按预期地彼此通信的任何机制。除了输入设备和显示器之外，其它组件不需要处于相同的物理位置处。因此，例如，文件存储系统的部分可以通过包括电话线的各种局域或广域网介质连接。类似地，尽管可以预期本发明最经常将在PCS和工作站的背景中实现，但是输入设备和显示器不需要与处理器处于相同的位置处。

总线子系统804被示意性地示为单个总线，但是典型的系统具有多个总线，诸如本地总线和一个或多个扩展总线(例如，ADB、SCSI、ISA、EISA、MCA、NuBus或PCI)以及串行端口和并行端口。网络连接通常通过诸如这些扩展总线之一上的网络适配器或串行端口上的调制解调器等设备来建立。客户计算机可以是桌面系统或便携式系统。

扫描仪820负责扫描从患者或从正畸医生获得的患者牙齿的铸模(cast)，并将扫描的数字数据集信息提供给数据处理系统800用以进一步处理。在分布式环境中，扫描仪820可以位于远程位置处，并且通过网络接口824将所扫描的数字数据集信息传送到数据处理系统800。

制造机器822基于从数据处理系统800接收的中间和最终数据集信息来制造牙科器械。在分布式环境中，制造机器822可以位于远程位置并且通过网络接口824从数据处理系统800接收数据集信息。

由制造机器822制造的牙科器械可以被设计成实施治疗计划的至少一部分，包括其中具有多个腔室的壳体，所述腔室被设计成接纳颌的牙齿。

在另一实施例中，图14的系统800可以包括非暂时性计算设备可读介质，其上存储有指令，该指令可由处理器执行以使计算设备经由计算设备接收表示多个牙齿的数据，并生成一系列增量牙齿布置以限定所提出的正畸治疗。

可以使用各种替代、修改和等同物来代替上述组件。尽管可以使用计算机辅助技术来确定牙齿的最终位置，但是用户可以通过在满足处方的约束的同时独立地操纵一个或多个牙齿来将牙齿移动到其最终位置。

此外，此处描述的技术可以硬件或软件或两者的组合来实施。这些技术可以在可编程计算机上执行的计算机程序中实施，每个可编程计算机包括处理器、处理器可读的存储介质(包括易失性和非易失性存储器和/或存储元件)以及合适的输入和输出设备。程序代码被应用于使用输入设备输入的数据，以执行所描述的功能并生成输出信息。输出信息被应用于一个或多个输出设备。

每个程序可以以高级过程或面向对象的编程语言来实施，以结合计算机系统来操作。然而，如果需要，程序可以以汇编语言或机器语言来实施。在任何情况下，语言可以是编译或解释语言。

每个这样的计算机程序可以存储在存储介质或设备(例如，CD-ROM、硬盘或磁盘)上，其可由通用或专用可编程计算机读取，以用于在存储介质或设备由计算机读取以执行所述过程时配置和操作计算机。该系统还可以被实施为配置有计算机程序的计算机可读存储介质，其中如此配置的存储介质使计算机以指定和预定义的方式操作。

图15示出了正畸矫正器100，其可以通过上述系统设计和制造。

图16是用于精确地分割具有异常牙齿结构的所扫描的牙弓的示例过程的流程图1600。结合图中所示并且在本文中进一步描述的计算环境300A和/或扫描处理系统358的结构讨论流程图1600。注意，其它结构可以实施流程图1600的操作，并且流程图1600中所示的过程可以涉及比图16中所示的更多或更少数量的操作。

在操作1602处，可以数字化地扫描患者的牙弓。扫描可以包括牙弓的光学扫描(例如，数字和/或口内扫描)。扫描可以包括牙弓的物理咬合印模的一个或多个图像。在各种实施中，扫描可以在正畸治疗计划的阶段(例如，初始阶段或中间阶段)进行。扫描可以是由专用的口内扫描仪进行的扫描，诸如其上配置有显示器的扫描仪。在一些实施中，扫描系统354可以收集患者牙弓的数字扫描。在操作1604处，可以收集和/或处理患者牙弓的数字扫描。可以从数据存储收集与牙弓的数字扫描相对应的数字文件。数字扫描也可以被流传送到相关设备。在实施中，牙弓扫描引擎372可以收集和/或处理患者牙弓的数字扫描。

在操作1606处，可以收集所扫描的牙弓的虚拟表示。患者的所扫描的牙弓可以从2D表示和/或图像变换为3D虚拟表示，该3D虚拟表示将牙弓的每颗牙齿建模为虚拟3D对象。3D虚拟表示可在其上建模与所扫描的牙弓上的每颗牙齿和/或其它结构相对应的对象。在一些实施中，牙弓扫描引擎372可以从分割的牙弓数据存储收集所扫描的牙弓的虚拟表示。

在操作1608处，可以收集模型分割和/或模型牙弓。如本文所述，模型牙弓可以提供推断人类牙齿的关系和/或几何形状的基础。模型分割可以提供分配与模型牙弓中的每颗牙齿相对应的解剖学标识符的基础。如本文所述，牙弓扫描引擎372还可以从分割的牙弓数据存储382收集模型牙弓。牙弓扫描引擎372还可以收集和/或识别模型牙弓的模型分割。

在操作1610处，可以确定所扫描的牙弓是否包含至少一个异常牙齿结构。至少一个异常牙齿结构可以与模型牙弓中的至少两颗相邻牙齿不一致，但并不必须与模型牙弓中的至少两颗相邻牙齿不一致。异常牙齿结构的一个示例是超过指定间隙阈值的空间间隙。异常牙齿结构的另一示例是在模型牙弓中存在彼此不相邻的两个相邻牙齿。如本文所述，牙齿间隙分析引擎374和/或相邻牙齿分析引擎376可以确定所扫描的牙弓是否包括至少一个异常牙齿结构。这些引擎可以将异常牙齿结构的标识符提供给其它模块，诸如异位牙齿检测引擎378和牙齿重新分割引擎380。

在操作1612处，可以通过利用与异常牙齿结构相对应的解剖学标识符修改模型牙弓的模型分割来创建所扫描的牙弓的分割。如本文所述，可以将所扫描的牙弓从第一点(例如，牙弓的前面中线)分割到一个或多个第二点(后面部分)。异常牙齿结构的标识符可以被用于修改与模型牙弓相关联的模型分割，如本文进一步所述。牙齿重新分割引擎380可以通过利用与异常牙齿结构相对应的解剖学标识符修改模型牙弓的模型分割来创建所扫描的牙弓的分割。牙齿重新分割引擎380还可以将与所扫描的牙弓相对应的重新分割的牙弓存储在重新分割的牙弓数据存储386中。

在操作1614处，可以提供在电子显示器上显示至少一个异常牙齿结构的指令。如本文所述，齿列显示系统356可以提供显示至少一个异常牙齿结构的指令。

图17是用于识别在所扫描的牙弓外部的异位牙齿的示例过程的流程图。结合图中所示并在本文中进一步描述的计算环境300A和/或扫描处理系统358的结构来讨论流程图1700。注意，其它结构可以实施流程图1700的操作，并且流程图1700中所示的过程可以涉及比图17中所示的更多或更少数量的操作。

在操作1702处，可以识别与异常牙齿结构相对应的异常牙齿的标识符。如本文所述，异常牙齿结构可以与所扫描的牙弓的区域相对应，在该区域中，通常不相邻的两个牙齿是相邻的或被间隙分隔的。在一些实施中，可以从两颗牙齿彼此相邻或由所扫描的牙弓中的间隙分隔的事实推断出位于模型牙弓中的两颗牙齿之间的异常牙齿的标识(identity)。作为示例，基于两个通常非相邻牙齿彼此相邻或在所扫描的牙弓中被间隙分隔的事实，牙齿间隙分析引擎374和/或相邻牙齿分析引擎376可以向异位牙齿检测引擎378提供异位牙齿的标识符。在操作1704处，可以使用异常牙齿的标识符来收集解剖学标识符。异位牙齿检测引擎378可以使用异常牙齿的标识符来收集解剖学标识符。

在操作1706处，可以评估异常牙齿结构周围的感兴趣区域以获得异位牙齿。在一些实施中，可以通过例如牙弓识别引擎388来评估所扫描的牙弓是下牙弓还是上牙弓。对象扫描引擎390可以沿指定方向(例如，横向方向)扫描以得到有可能与异位牙齿相对应的对象。牙齿形状匹配引擎392可以将任何发现的对象与模型牙齿的牙齿形状进行比较。牙齿形状匹配引擎392可以提供关于所发现的对象是否与异位牙齿相对应的通知。

图18是用于识别异常牙齿结构的示例过程的流程图。结合图中所示并且在本文中进一步描述的计算环境300A和/或扫描处理系统358的结构讨论流程图1800。注意，其它结构可以实施流程图1800的操作，并且流程图1800中所示的过程可以涉及比图18中所示的操作更多或更少数量的操作。

在操作1802处，可以识别在至少一个异常牙齿结构的第一端处的第一牙齿。在操作1804处，可以识别在至少一个异常牙齿结构的第二端处的第二牙齿。在操作1806处，可以收集第一牙齿的第一解剖学标识符。在操作1808处，可以收集第二牙齿的第二解剖学标识符。在各种实施中，牙齿间隙分析引擎374和/或相邻牙齿分析引擎376可以执行操作1802、1804、1806和1808。

虽然本文已经示出并描述了本公开的优选实施例，但是对于本领域技术人员来说清楚的是，仅通过示例的方式提供这样的实施例。在不背离本发明的情况下，本领域技术人员现想到做出各种变型、改变和替代。应该理解的是，可以采用本文描述的本发明的实施例的各种替代来实施本发明。本文描述的实施例的多个不同的组合也是可行的，并且这样的组合也被认为是本公开的一部分。此外，结合本发明的任意一个实施例而讨论的所有特征能够容易地适用于本文的其它实施例。期望下面的权利要求限定了本发明的范围，并且在这些权利要求范围内的方法和结构及它们的等同物也因此被涵盖。

当特征或元件在本文被称为在另一特征或元件"上"时，它可以直接位于其它特征或元件上，或者也可能存在居间特征或元件。相反，当特征或元件被称为"直接在"另一特征或元件"上"时，不存在居间特征或元件。还应该理解的是，当特征或元件被称为"连接"、"附接"或"耦接"到另一特征或元件时，它可直接连接、附接或耦接到其它特征或元件，或可存在居间特征或元件。相反，当特征或元件被称为"直接连接"、"直接附接"或"直接耦接"到另一特征或元件时，不存在居间特征或元件。虽然关于一个实施例描述或示出，但是这样描述或示出的特征和元件可以应用于其它实施例。本领域技术人员还将认识到，对"邻近"另一特征设置的结构或特征的参考可以具有与相邻特征重叠或在相邻特征下方的部分。

本文所使用的术语仅用于描述特定实施例的目的并且不旨在限制本发明。例如，除非上下文另外明确说明，如本文所使用的，单数形式"一"、"一"和"所述"旨在同样包括复数形式。还应理解的是，术语"包括"和/或"包含"当在本说明书中使用时，指定所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除存在或添加一个或更多个其它特征、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。如本文所使用的，术语"和/或"包括一种或多种的相关的所列出项中的任一组合和所有组合，并且可缩写为"/"。

空间上相对应的术语(诸如"在...下"、"在...以下"、"低于"、"在...上"、"上部"等)可在本文中使用，以便于描述如附图所示的一个元件或特征与另一个元件或特征或者与多个元件或特征的关系。应理解的是，空间上相关的术语旨在包括除了附图中描绘的定向之外的使用或操作中的装置的不同定向。例如，如果附图中的装置被倒转，则被描述为"在其它元件或特征下面"或"在其它元件或特征下方"的元件可以被定向为"在其它元件或特征上方"。因此，示例性术语"在...下"可涵盖在...上和在...下的两种定向。该装置可以另外地定向(旋转90度或处于其它定向)，并且本文所使用的空间上相对的描述词被相应地解释。类似地，除非另外特别说明，否则术语"向上"、"向下"、"竖直"、"水平"等在本文中用于说明的目的。

虽然术语"第一"和"第二"在本文中可用于描述各种特征/元件(包括步骤)，但是这些特征/元件不应该受这些术语的限制，除非上下文另有说明。这些术语可用于将一个特征/元件与另一个特征/元件区分开。因此，在不脱离本发明的教导的情况下，下面讨论的第一特征/元件可称为第二特征/元件，并且类似地，下面讨论的第二特征/元件可称为第一特征/元件。

在本说明书和所附权利要求书中，除非上下文另有要求，否则词语"包括"以及诸如"包括有"和"包括了"的变型意味着可以在方法和制品中共同使用各种组件(例如，组合物以及包括装置和方法的设备)。例如，术语"包括"将被理解为暗指包括任何所述元件或步骤，但不排除任何其它元件或步骤。

通常，本文所描述的任何设备和方法应被理解为包容性的，但是组件和/或步骤的全部或子集可以替代地是排他的，并且可以表示为"由各种组件、步骤、子组件或子步骤组成"或替代地"基本上由各种组件、步骤、子组件或子步骤组成"。

如本文在说明书和权利要求书中所使用的(包括如在示例中所使用的)且除非另有明确说明，否则所有数字可以被读作就像以词语"约"或"大约"开头一样，即使该术语没有明确出现。当描述幅度和/或位置以指示所描述的值和/或位置在值和/或位置的合理预期范围内时，可以使用短语"约"或"大约"。例如，数值可以具有作为设定值(或值的范围)的+/-0.1％、设定值(或值的范围)的+/-1％、设定值(或值的范围)的+/-2％、设定值(或值的范围)的+/-5％、设定值(或值的范围)的+/-10％等的值。除非上下文另有说明，否则本文所给出的任何数值还应被理解为包括约为该值或大约为该值。例如，如果公开了值"10"，则还公开了"约10"。本文所描述的任何数值范围旨在包括其中所包括的所有子范围。还应该理解的是，如本领域技术人员应该适当理解的那样，当某一值被公开为"小于或等于"该值时，"大于或等于该值"和各值之间的可能范围也被公开。例如，如果值"X"被公开，则"小于或等于X"以及"大于或等于X"(例如，其中X是数值)也被公开。还应该理解的是，在整个申请中，以多种不同格式提供了数据，并且该数据表示针对数据点的任何组合的终点和起点以及范围。例如，如果公开了特定数据点"10"和特定数据点"15"，则应该理解，大于、大于或等于、小于、小于或等于以及等于10和15被认为也公开了在10到15之间。还应该理解的是，还公开了两个特定单位之间的每个单位。例如，如果公开了10和15，则还公开了11、12、13和14。

虽然上面描述了各种说明性实施例，但是在不脱离如权利要求所描述的本发明的范围的情况下，可以对各种实施例进行若干改变中的任一个。例如，在替代实施例中，通常可以改变执行各种所描述的方法步骤的顺序，并且在其它替代实施例中，可以一起跳过一个或多个方法步骤。各种装置和系统实施例的可选特征可以被包括在一些实施例中而不被包括在其它实施例中。因此，前面的描述主要出于示例性目的提供，并且不应被解释为限制如在权利要求中阐述的本发明的范围。

本文所包括的示例和说明通过说明而非限制的方式示出了可以在其中实践主题的具体实施例。如上所述，可以利用其它实施例并从中导出其它实施例，使得可以在不脱离本公开的范围的情况下做出结构和逻辑替换和改变。仅为了方便，发明主题的这种实施例在本文中可单独或共同通过术语"发明"来提及，并且不旨在将本申请的范围主动限制为任何单个发明或发明概念，如果实际上多于一个被公开的话。因此，虽然本文已经说明和描述了特定实施例，但是被计算为实现相同目的的任何布置可以替代所示的特定实施例。本公开旨在覆盖各种实施例的任何和所有修改或变型。在审阅以上描述后，本领域技术人员将明白以上实施例的组合以及本文未具体描述的其它实施例。

Claims (78)

1.一种计算机实施的方法，包括：

收集牙弓的虚拟表示；

收集牙弓的虚拟表示的模型分割，所述模型分割提供了分配与牙弓的虚拟表示中的每颗牙齿相对应的解剖学标识符的基础；以及

确定牙弓的虚拟表示是否包含至少一个异常牙齿结构，所述至少一个异常牙齿结构与牙弓的虚拟表示中的至少两颗相邻牙齿不一致；

通过利用与所述异常牙齿结构相对应的解剖学标识符修改牙弓的虚拟表示的模型分割来创建牙弓的虚拟表示的分割。

2.根据权利要求1所述的计算机实施的方法，还包括：

识别与所述异常牙齿结构相对应的异常牙齿；以及

使用所述异常牙齿的标识符收集所述解剖学标识符。

3.根据权利要求1所述的计算机实施的方法，其中，所述异常牙齿结构包括在所述至少两个相邻牙齿之间的超过指定间隙阈值的空间间隙。

4.根据权利要求1所述的计算机实施的方法，其中，所述异常牙齿结构包括：牙弓的虚拟表示中的第一牙齿的第一牙齿几何形状和牙弓的虚拟表示中的第二牙齿的第二牙齿几何形状，所述第二牙齿是牙弓的虚拟表示中的第一牙齿的非相邻牙齿。

5.根据权利要求1所述的计算机实施的方法，其中，所述异常牙齿结构与不在牙弓的虚拟表示中的异位牙齿和缺失牙齿中的一个或多个相对应。

6.根据权利要求1所述的计算机实施的方法，还包括：数字化地扫描患者的牙弓，其中，牙弓的虚拟表示是从牙弓的数字扫描得到的。

7.根据权利要求6所述的计算机实施的方法，其中，所述数字扫描是从光学扫描、口内扫描和患者的物理印模的图像捕获中的一个或多个收集的。

8.根据权利要求1所述的计算机实施的方法，其中，确定牙弓的虚拟表示是否包含至少一个异常牙齿结构包括：确定在所述至少两个相邻牙齿之间是否存在超过指定间隙阈值的空间间隙。

9.根据权利要求1所述的计算机实施的方法，其中，确定牙弓的虚拟表示是否包含至少一个异常牙齿结构包括：确定牙弓的虚拟表示中的两个相邻牙齿是否具有与模型牙弓中的两个相邻牙齿不一致的几何形状。

10.根据权利要求1所述的计算机实施的方法，还包括评估所述异常牙齿结构周围的感兴趣区域以获得异位牙齿。

11.根据权利要求10所述的计算机实施的方法，其中，评估所述异常牙齿结构周围的感兴趣区域以获得异位牙齿包括：沿横向方向执行扫描以获得所述异位牙齿。

12.根据权利要求10所述的计算机实施的方法，还包括提供指令以在电子显示器上显示所述至少一个异常牙齿结构。

13.根据权利要求1所述的计算机实施的方法，还包括使用对牙弓的虚拟表示的分割来创建用于重新定位至少一颗牙齿的正畸治疗计划。

14.根据权利要求1所述的计算机实施的方法，还包括：

识别在所述至少一个异常牙齿结构的第一端处的第一牙齿；

识别在所述至少一个异常牙齿结构的第二端处的第二牙齿；

收集所述第一牙齿的第一解剖学标识符；以及

收集所述第二牙齿的第二解剖学标识符。

15.一种计算机实施的方法，所述方法包括：

在处理器中收集患者牙弓的数字模型；

接收或确定针对患者牙弓的数字模型中的牙齿的初始编号；

如果相邻牙齿之间的间隙超过间隙阈值，则自动检测至少一颗牙齿在所述牙弓中缺失或异位；

自动对患者牙弓的数字模型中的牙齿重新编号以考虑缺失或异位的至少一颗牙齿，其中，所述重新编号基于以下各项中的一个或多个：患者牙弓的个别牙齿的宽度、患者牙弓的个别牙齿的颊侧/舌侧位置、以及患者牙弓的个别牙齿的近中/远中位置；

根据患者牙弓中的重新编号的牙齿来创建对患者牙弓的数字模型的分割；以及

使用对患者牙弓的数字模型的分割来创建用于重新定位患者牙弓的至少一颗牙齿的正畸治疗计划。

16.一种系统，包括：

一个或多个处理器；

存储器，耦接到一个或多个处理器，所述存储器被配置为存储计算机程序指令，在由所述处理器执行时，该计算机程序指令使所述处理器执行计算机实施的方法，所述计算机实施的方法包括：

收集所扫描的牙弓的虚拟表示；

收集牙弓的虚拟表示的模型分割，该模型分割提供了分配与牙弓的虚拟表示中的每颗牙齿相对应的解剖学标识符的基础，以及

确定牙弓的虚拟表示是否包含至少一个异常牙齿结构，所述至少一个异常牙齿结构与牙弓的虚拟表示中的至少两颗相邻牙齿不一致；

通过利用与所述异常牙齿结构相对应的解剖学标识符修改模型牙弓的模型分割来创建对牙弓的虚拟表示的分割。

17.根据权利要求16所述的系统，其中，所述异常牙齿结构包括在所述至少两个相邻牙齿之间的超过指定间隙阈值的空间间隙。

18.根据权利要求16所述的系统，其中，所述异常牙齿结构包括：牙弓的虚拟表示中的第一牙齿的第一牙齿几何形状和牙弓的虚拟表示中的第二牙齿的第二牙齿几何形状，所述第二牙齿是牙弓的虚拟表示中的第一牙齿的非相邻牙齿。

19.根据权利要求16所述的系统，其中，所述异常牙齿结构与不在牙弓的虚拟表示中的异位牙齿和缺失牙齿中的一个或多个相对应。

20.根据权利要求16所述的系统，其中，确定牙弓的虚拟表示是否包含至少一个异常牙齿结构包括：确定在所述至少两个相邻牙齿之间是否存在超过指定间隙阈值的空间间隙。

21.根据权利要求16所述的系统，其中，确定牙弓的虚拟表示是否包含至少一个异常牙齿结构包括：确定牙弓的虚拟表示中的两个相邻牙齿是否具有与模型牙弓中的两个相邻牙齿不一致的几何形状。

22.一种通过对患者牙弓中的牙齿自动编号以考虑相邻牙齿之间的间隙来形成正畸治疗计划的方法，包括：

在处理器中收集患者牙弓的数字模型；

如果相邻牙齿之间的间隙超过间隙阈值，则自动检测至少一颗牙齿在所述牙弓中缺失或异位；

对所述牙弓中的牙齿自动编号以考虑缺失或异位的至少一颗牙齿；以及

使用对牙齿的编号来创建用于重新定位患者的至少一颗牙齿的正畸治疗计划。

23.根据权利要求22所述的方法，其中，对所述牙弓中的牙齿自动编号以考虑缺失或异位的至少一颗牙齿基于以下各项中的一个或多个：患者牙弓的个别牙齿的宽度、患者牙弓的个别牙齿的颊侧/舌侧位置、以及患者牙弓的个别牙齿的近中/远中位置。

24.根据权利要求22所述的方法，其中，所述间隙阈值包括至少1mm的距离。

25.根据权利要求22所述的方法，其中，所述间隙阈值包括至少3mm的距离。

26.根据权利要求22所述的方法，其中，确定还包括：如果检测到的间隙超过3mm的间隙阈值但小于3.3mm的距离，则确定正好一颗牙齿缺失或异位。

27.根据权利要求22所述的方法，其中，确定还包括：如果检测到的间隙超过3.3mm的间隙阈值，则确定至少两颗牙齿缺失或异位。

28.根据权利要求22所述的方法，其中，还包括根据所述正畸治疗计划创建牙科器械，所述牙科器械被配置为重新定位患者的至少一颗牙齿。

29.根据权利要求22所述的方法，其中，自动编号包括自动重新编号。

30.根据权利要求22所述的方法，还包括对超过异位阈值的检测到的间隙的上方或下方的患者牙弓的区域进行异位分析，进一步地其中，自动编号还包括对牙齿自动编号，以考虑在所述异位分析期间识别出的异位牙齿。

31.根据权利要求30所述的方法，其中，执行所述异位分析包括：对超过所述异位阈值的检测到的间隙的上方或下方的患者牙弓的区域执行异位扫描。

32.根据权利要求30所述的方法，其中，所述异位阈值包括预期定位在所述间隙中的牙齿的平均牙齿宽度的至少四分之一的距离。

33.根据权利要求30所述的方法，其中，所述异位阈值包括预期定位在所述间隙中的牙齿的平均牙齿宽度的至少二分之一。

34.一种通过对患者牙弓中的牙齿自动编号以考虑相邻牙齿之间的间隙来形成正畸治疗计划的方法，包括：

在处理器中接收患者牙弓的数字模型；

接收或确定针对所述牙弓中的牙齿的初始编号；

如果相邻牙齿之间的间隙超过间隙阈值，则自动检测至少一颗牙齿在所述牙弓中缺失或异位；

对所述牙弓中的牙齿自动编号以考虑缺失或异位的至少一颗牙齿基于以下各项中的一个或多个：患者牙弓的个别牙齿的宽度、患者牙弓的个别牙齿的颊侧/舌侧位置、以及患者牙弓的个别牙齿的近中/远中位置；以及

使用对牙齿的编号来创建用于重新定位患者的至少一颗牙齿的正畸治疗计划。

35.一种非暂时性计算设备可读介质，其上存储有指令，该指令能够由处理器执行以使计算设备执行一种方法，该方法包括：

在处理器中接收患者牙弓的数字模型；

如果相邻牙齿之间的间隙超过间隙阈值，则自动检测至少一颗牙齿在所述牙弓中缺失或异位；

对所述牙弓中的牙齿自动编号以考虑缺失或异位的至少一颗牙齿；以及

使用对牙齿的编号来创建用于重新定位患者的至少一颗牙齿的正畸治疗计划。

36.根据权利要求35所述的设备，其中，对所述牙弓中的牙齿自动编号以考虑缺失或异位的至少一颗牙齿基于以下各项中的一个或多个：患者牙弓的个别牙齿的宽度、患者牙弓的个别牙齿的颊侧/舌侧位置、以及患者牙弓的个别牙齿的近中/远中位置。

37.根据权利要求35所述的设备，其中，所述间隙阈值包括至少1mm的距离。

38.根据权利要求35所述的设备，其中，所述间隙阈值包括至少3mm的距离。

39.根据权利要求35所述的设备，其中，确定还包括：如果检测到的间隙超过3mm的间隙阈值但小于3.3mm的距离，则确定正好一颗牙齿缺失或异位。

40.根据权利要求35所述的设备，其中，确定还包括：如果检测到的间隙超过3.3mm的间隙阈值，则确定至少两颗牙齿缺失或异位。

41.根据权利要求35所述的设备，其中，还包括根据所述正畸治疗计划来创建牙科器械，所述牙科器械被配置为重新定位患者的至少一颗牙齿。

42.根据权利要求35所述的设备，其中，自动编号包括自动重新编号。

43.根据权利要求35所述的设备，还包括对超过异位阈值的检测到的间隙的上方或下方的患者牙弓的区域执行异位分析，进一步地其中，所述自动编号还包括对牙齿自动编号，以考虑在所述异位分析期间识别出的异位牙齿。

44.根据权利要求43所述的设备，其中，执行所述异位分析包括：对超过所述异位阈值的检测到的间隙的上方或下方的患者牙弓的区域执行异位扫描。

45.根据权利要求43所述的设备，其中，所述异位阈值包括预期定位在所述间隙中的牙齿的平均牙齿宽度的至少四分之一的距离。

46.根据权利要求43所述的设备，其中，所述异位阈值包括预期定位在所述间隙中的牙齿的平均牙齿宽度的至少二分之一。

47.一种通过对患者的牙齿自动编号以考虑相邻牙齿之间的间隙来形成正畸治疗计划的方法，包括：

在处理器中接收患者牙弓的扫描；

自动检测所述牙弓中相邻牙齿之间的任何间隙；

如果检测到的间隙超过间隙阈值，则在所述处理器中确定至少一颗牙齿在所述牙弓中缺失或异位；

对所述牙弓中的牙齿自动编号以考虑缺失或异位的至少一颗牙齿；以及

使用对牙齿的编号来创建用于重新定位患者的至少一颗牙齿的正畸治疗计划。

48.根据权利要求47所述的方法，其中，所述间隙阈值包括至少1mm、2mm、3mm、4mm或5mm的距离。

49.根据权利要求47所述的方法，其中，所述间隙阈值包括至少3mm的距离。

50.根据权利要求47所述的方法，其中，确定还包括：如果检测到的间隙超过3mm的间隙阈值但小于3.3mm的距离，则确定正好一颗牙齿缺失或异位。

51.根据权利要求47所述的方法，其中，确定还包括：如果检测到的间隙超过3.3mm的间隙阈值，则确定至少两颗牙齿缺失或异位。

52.根据权利要求47所述的方法，还包括根据所述正畸治疗计划来创建牙科器械，所述牙科器械被配置为重新定位患者的至少一颗牙齿。

53.一种非暂时性计算设备可读介质，其上存储有指令，该指令能够由处理器执行以使计算设备：

接收沿着患者牙弓的牙齿曲线的牙齿扫描；

检测所述牙弓中的相邻牙齿之间的任何间隙；

如果检测到的间隙超过间隙阈值，则确定至少一颗牙齿缺失或异位；

对所述牙弓中的牙齿进行编号以考虑缺失或异位的至少一颗牙齿。

54.根据权利要求53所述的设备，其中，所述间隙阈值包括至少1mm、2mm、3mm、4mm或5mm的距离。

55.根据权利要求53所述的设备，其中，所述间隙阈值包括至少3mm的距离。

56.根据权利要求53所述的设备，其中，所述指令被配置为：通过如果检测到的间隙超过3mm的间隙阈值但小于3.3mm的距离则确定正好一颗牙齿缺失或异位，来如果检测到的间隙超过间隙阈值则确定至少一颗牙齿缺失或异位。

57.根据权利要求53所述的设备，其中，所述指令被配置为：通过如果检测到的间隙超过3.3mm的间隙阈值则确定至少两颗牙齿缺失或异位，来如果检测到的间隙超过间隙阈值则确定至少一颗牙齿缺失或异位。

58.一种用于识别异位牙齿的方法，包括：

在处理器中接收患者牙弓的牙齿扫描；

自动检测所述牙弓中相邻牙齿之间的任何间隙；

如果检测到的间隙超过异位阈值，则在所述处理器中确定至少一颗牙齿缺失或异位；

对超过所述异位阈值的检测到的间隙的上方或下方的患者牙弓的区域执行异位分析；

对所述牙弓中的牙齿编号以考虑在所述异位分析期间发现的异位牙齿；以及

使用对牙齿的编号来创建用于重新定位患者的至少一颗牙齿的正畸治疗计划。

59.根据权利要求58所述的方法，还包括创建牙科器械，所述牙科器械被配置为重新定位患者的至少一颗牙齿。

60.根据权利要求58所述的方法，还包括执行患者牙弓的牙齿扫描。

61.根据权利要求58所述的方法，其中，执行异位分析包括：对超过所述异位阈值的检测到的间隙的上方或下方的患者牙弓的区域执行异位扫描。

62.根据权利要求58所述的方法，其中，所述异位阈值包括预期定位在所述间隙中的牙齿的平均牙齿宽度的至少四分之一、二分之一或四分之三的距离。

63.根据权利要求58所述的方法，其中，所述异位阈值包括预期定位在所述间隙中的牙齿的平均牙齿宽度的至少二分之一。

64.一种非暂时性计算设备可读介质，其上存储有指令，该指令能够由处理器执行以使计算设备：

接收沿着患者牙弓的牙齿曲线的牙齿扫描；

检测所述牙弓中的相邻牙齿之间的任何间隙；

如果检测到的间隙超过异位阈值，则确定至少一颗牙齿缺失或异位；

对超过所述异位阈值的检测到的间隙上方或下方的区域进行异位分析；

对所述牙弓中的牙齿进行编号以考虑在所述异位分析期间发现的异位牙齿。

65.根据权利要求64所述的设备，其中，所述异位阈值包括预期定位在所述间隙中的牙齿的平均牙齿宽度的至少四分之一、二分之一或四分之三的距离。

66.根据权利要求64所述的设备，其中，所述异位阈值包括预期定位在所述间隙中的牙齿的平均牙齿宽度的至少二分之一。

67.一种用于对患者牙齿自动编号以考虑异位牙齿的方法，包括：

在处理器中接收沿着患者牙弓的牙齿曲线的牙齿扫描；

将患者牙齿中的每一颗牙齿自动编号为第一编号值，其中，第一编号与预期的牙齿类型相对应；

检测患者牙齿中的每一颗牙齿的尺寸；

在所述处理器中评估目标牙齿的宽度或相邻目标牙齿的宽度以确定一种或多种牙齿类型；以及

当目标牙齿或相邻目标牙齿的第一编号值与所确定的一种或多种牙齿类型不匹配时，对所述牙弓中的牙齿重新编号。

68.根据权利要求67所述的方法，还包括创建牙科器械，所述牙科器械被配置为重新定位患者的至少一颗牙齿。

69.根据权利要求67所述的方法，其中，所述尺寸包括患者牙弓的每颗牙齿的近中-远中宽度和/或颊-舌宽度。

70.根据权利要求67所述的方法，其中，所述评估步骤还包括：

计算目标牙齿的近中-远中宽度与目标牙齿的颊-舌宽度之间的比率；

如果所述比率超过上双尖牙阈值，则确定目标牙齿不是上双尖牙。

71.根据权利要求67所述的方法，其中，所述上双尖牙阈值为0.83。

72.根据权利要求67所述的方法，其中，所述评估步骤还包括：

确定目标牙齿的近中-远中宽度是否大于第一下双尖牙阈值并且确定目标牙齿的颊-舌宽度是否大于第二下双尖牙阈值，并且计算目标牙齿的近中-远中宽度与目标牙齿的颊-舌宽度之间的比率；

如果所述比率超过第三下双尖牙阈值，则确定目标牙齿不是下双尖牙。

73.根据权利要求67所述的方法，其中，所述第一下双尖牙阈值是7.3mm。

74.根据权利要求67所述的方法，其中，所述第二下双尖牙阈值是8.0mm。

75.根据权利要求67所述的方法，其中，所述第三下双尖牙阈值为0.93。

76.根据权利要求67所述的方法，其中，所述评估步骤还包括：

计算相邻牙齿的近中-远中宽度之间的比率；

如果所述比率超过磨牙双尖牙阈值，则确定所述相邻牙齿为磨牙/双尖牙对。

77.根据权利要求76所述的方法，其中，所述磨牙双尖牙阈值为至少1.3。

78.根据权利要求77所述的方法，其中，所述评估步骤还包括：

计算相邻牙齿的近中-远中宽度之间的比率；

如果所述比率大约为1，则确定所述相邻牙齿为磨牙/磨牙对或者双尖牙/双尖牙对。

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