CN113573662B - 将个体的牙弓的虚拟模型与所述个体的面部的数字模型配准的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于将个体的下颌弓和上颌弓的非射线摄像虚拟模型与所述个体的面部的非射线摄像数字模型配准的方法，其特征在于,包括：将下颌标记牢固地紧固在个体的下颌弓上，所述下颌标记限定第一参考系，提供下颌弓的非射线摄像虚拟模型和上颌弓的非射线摄像虚拟模型，通过口腔内或口腔外相机数字化牙齿表面的至少一部分或与所述弓牢固地固接的假体装置的至少一部分和所述标记的至少一个刚性部分，以便在给定的第二参考系中产生下颌弓和标记的所述部分的数字记录，基于所述记录以及下颌弓和下颌标记的虚拟模型，将下颌标记的数字模型与所述标记匹配，并将所述下颌弓的虚拟模型与所述弓匹配，并且在第一参考系中定位所述下颌弓的虚拟模型，获取患者的面部的非射线摄像数字模型，以及在第一参考系中定位面部的数字模型，以便将所述上颌弓和下颌弓的虚拟模型与所述面部的数字模型配准。

Description

将个体的牙弓的虚拟模型与所述个体的面部的数字模型配准 的方法

技术领域

本发明涉及一种用于将个体的牙弓的虚拟模型与所述个体的面部的数字模型配准的方法。该方法的一个应用是在实施个体下颌运动学采集的治疗的计划期间考虑美学因素，并将所述运动学应用于牙弓的虚拟模型。

背景技术

在牙齿矫正或牙科手术中，利用所述患者的下颌运动学来制作患者的牙弓(上颌弓和下颌弓)的三维(3D)虚拟模型的动画是有用的，以便计划治疗和/或确定所述治疗的效果。

下颌运动学的记录需要给患者的面部配备标记，该标记包括可由相机或惯性型位置传感器、磁传感器或其他传感器检测的物体，并要求患者进行下颌运动。在这些运动过程中，物体被相机实时定位，或者传感器的位置数据被实时记录。

下颌弓和上颌弓的虚拟3D模型通常使用口腔内光学扫描仪或通过弓的印模或所述弓的物理模型的3D数字化获得。因此，这些虚拟模型在与数字化装置相关联的坐标系中定义。

配备在面部的标记或传感器定义了不同于牙弓的虚拟3D模型的坐标系的患者的坐标系。

为了制作牙弓的虚拟模型，有必要将记录在患者身上的运动信息转移到牙弓的虚拟3D模型。这需要知道刚性几何变换(平移和旋转)，使得从一个坐标系到另一个坐标系成为可能。

文献WO 2013/030511描述了一种为个体设计牙科器械的方法，其中记录在所述个体上的下颌运动被用于制作个体的牙弓的虚拟模型。

在第一实施例中，提出使牙弓的虚拟模型与断层扫描图像配准。然而，尽管这样的图像使得能够可视化患者的面颅骨内的牙弓的位置，但是它需要通过X射线对患者进行照射，而这是不希望用的。

在第二实施例中，建议通过用探针在患者的口腔中指向牙弓的至少四个确定点来匹配牙弓的虚拟模型和下颌标记。探针包括可由相机定位的物体，该物体精确定位下颌标记并且根据已知的几何形状进行布局。因此，可以相对于附接在所述所述弓上的患者的坐标系来定位下颌弓的虚拟模型。

文件WO 2016/062962中描述了这种指向技术的替代方案，其实现了面部识别技术。根据患者的面部的立体图像，在该图像上出现患者的上颌弓的至少三颗牙齿，通过面部识别方法检测所述牙齿，并且在患者的三维表面模型和上颌弓的模型上匹配所述牙齿。然而，取决于所使用的算法，这种面部识别技术可能再次受到不精确的影响。

基于患者的下颌运动学的牙弓的虚拟模型的制作使得在治疗计划中考虑咬合方面成为可能。

对于某些临床应用，特别是为了控制治疗的美学含义，在患者的面部的三维模型上可视化治疗的效果可能是有利的。这种模型(面部扫描)通常通过使患者的面部三维数字化来获得。在这种情况下，问题在于牙弓的虚拟模型与患者的面部的三维模型的配准。

发明内容

因此，本发明的目的是构思一种用于将个体的牙弓的虚拟模型与所述个体的面部的三维模型配准的稳健、可靠且简单的实现方法。考虑到个体暴露在X射线下的风险，整个方法必须能够通过不使用X射线的技术来实现(在本文的其余部分中称为“非射线摄像(non-radiographic)”)。

为此，本发明提出了一种用于将个体的下颌弓和上颌弓的非射线摄像虚拟模型与所述个体的面部的非射线摄像数字模型配准的方法，其中，该方法包括：

将下颌标记牢固地紧固在个体的下颌弓上，所述下颌标记限定第一参考系，

提供下颌弓的非射线摄像虚拟模型和上颌弓的非射线摄像虚拟模型，

通过口腔内或口腔外相机数字化牙齿表面的至少一部分或与所述弓一体成型的假体装置和所述标记的至少一个刚性部分，以便在同一第二参考系中产生下颌弓和标记的所述部分的数字记录，

根据所述记录和下颌弓与下颌标记的虚拟模型，将下颌标记的数字模型与标记匹配，并将下颌弓的虚拟模型与所述弓匹配，并且在第一参考系中定位下颌弓的虚拟模型，

获取患者的面部的非射线摄像数字模型，以及

在第一参考系中定位面部的数字模型，以便将所述上颌弓和下颌弓的虚拟模型与所述面部的数字模型配准。

“提供”在本文中是指获得预先存在的虚拟模型，或者创建所述虚拟模型。

优选地，该方法还包括在所述弓的确定的咬合位置，例如最大齿间咬合，匹配上颌弓的虚拟模型和下颌弓的虚拟模型。

在某些实施例中，该方法还包括显示叠加在患者的面部的数字模型上的上颌弓和下颌弓的虚拟模型。

在某些实施例中，患者的面部的数字模型的获取是在佩戴与前额刚性地一体成型的前额标记的患者身上进行的，提供了所述前额标记的虚拟模型，并且上颌弓和下颌弓的虚拟模型与面部的数字模型的配准包括将前额标记的虚拟模型与面部的虚拟模型上可见的前额标记进行匹配。

在某些实施例中，患者的面部的数字模型是纹理化的，使得在患者的面部上被追踪的点和/或解剖特征在所述纹理化的数字模型上是可见的，并且上颌弓和下颌弓的虚拟模型与面部的数字模型的配准包括由探针指示点，该探针由与配备患者的面部的标记相同的定位装置跟踪，并且匹配所述点和/或解剖特征。

在某些实施例中，对患者的面部的数字模型的采集是在佩戴与前额刚性地一体成型的前额标记的患者身上进行的，提供所述前额标记的虚拟模型，在患者的面部上被预先追踪的点和/或解剖特征在患者的面部的数字模型上可见，并且上颌弓和下颌弓的虚拟模型与面部的数字模型的配准包括通过探针指示所述点，该探针由与前额标记相同的定位装置跟踪，并且使所述指示点和患者的面部的数字模型上可见的点相匹配。

在某些实施例中，患者的面部的数字模型是无纹理化的，并且在采集面部的数字模型期间，可识别的几何形状被紧固在患者的面部上，并且上颌弓和下颌弓的虚拟模型与面部的数字模型的配准包括通过探针指向所述几何形状，该探针由与配备患者的面部的标记相同的定位装置跟踪，并且使所述指向的几何形状和在患者的面部的数字模型上可检测的几何形状相匹配。

附图说明

参考附图，本发明的其它特征和优点将从下文的详细描述中变得清晰明了，其中：

图1是配备有定位标记的下颌紧固装置的透视图，

图2是图1的下颌紧固装置在没有定位标记的情况下的透视图，

图3是通过口腔内扫描仪对下颌弓和下颌标记的一部分进行数字化的示意图，

图4A是前额标记的虚拟模型和牙弓的虚拟模型的视图，

图4B是佩戴图4A的前额标记的个体的面部的数字模型的视图，

图4C是牙弓的虚拟模型和图4A的前额标记的虚拟模型在个体的面部的数字模型上的叠加的视图，

图5A是使牙弓的数字模型与面部的数字模型配准的另一原理的示意图，

图5B是在图5A的配准结束时，牙弓的虚拟模型在个体的面部的数字模型上的叠加的视图。

具体实施方式

本发明提出，一方面，使用口腔内扫描仪—或者在替代实施例中使用口腔外相机—来同时扫描牙弓的牙齿表面和紧固在所述牙弓上的标记的至少一部分或者用于将标记紧固在弓上的装置的一部分(如果合适的话)，另一方面，使用用于数字化个体的面部的装置。这些操作的结果是在与口腔内扫描仪相同的参考系中对足弓的至少一部分和标记的至少一部分进行数字记录，以及对面部的表面进行数字记录。如下文详细描述的，这些记录可以借助于与标记相关联的参考系将牙弓的虚拟模型与患者的面部的数字模型配准。

该配准方法由计算机实现，该计算机包括处理器，该处理器被配置为执行用于图像分析和计算在不同坐标系中定义的模型之间的刚性变换的算法。该计算机包括耦接到处理器的屏幕，该屏幕被配置为显示牙弓的虚拟模型以及以下面描述的方法实现的其他图像。

牙弓的虚拟模型

牙弓的虚拟模型可以通过任何合适的非射线摄像技术获得。在最广泛使用的技术中，可以以非限制性的方式引用患者的弓的印模或物理模型(例如由石膏或树脂制成)的数字化，通过实验室扫描仪，或者替代地，通过口腔内扫描仪在患者的口腔中直接数字化。

当弓完全或部分没有牙齿时，已知将假体装置固定到其上，也称为咬合模型，其包括覆盖假体支承表面的基部和替换牙齿以及牙槽骨的珠状物。所述装置的虚拟模型从由计算机辅助设计(CAD)产生的其计划而获得。在这种情况下，牙弓的虚拟模型是设有所述装置的牙弓的虚拟模型。

无论使用何种技术，数字化都是针对每一个单独拍摄的弓以及处于咬合状态的两个牙弓进行的。在这种咬合状态下，在同一参考系中扫描两个弓，这可以在两个足弓的虚拟模型之间建立关系。

这些虚拟模型的创建可以在实施根据本发明的配准方法之前进行，或者与之同时进行。

标记

为了跟踪下颌弓相对于上颌弓的运动，患者至少配备有下颌标记，该标记限定了附接到患者的面部的坐标系。

根据一个实施例，患者还配备有上颌标记。在使用上颌标记的替代方式中，患者的面部本身可以用作“标记”；由于面部识别算法，可以通过扫描仪实时跟踪面部的上部部分的若干元素特征，这些元素特征将与上颌弓的模型相关联。面部的上部部分实际上被认为是足够不可变形的，因此不需要标记。

根据一个实施例，每个标记包括根据确定的几何形状布置的若干反射芯片。每个标记由扫描仪跟踪，芯片的位置的精确定位使得在空间定位标记成为可能。

根据其他实施例，标记可以包括具有已知几何形状的双色模式的芯片、二极管、惯性传感器等。这也可以通过相应的定位装置在空间中定位每个标记。本领域技术人员能够在市场上现有的技术中选择合适的定位装置和相关的标记。

下颌标记

下颌标记刚性地附接到患者的下颌骨上，也就是说，它被紧固以便在由患者进行下颌运动的过程中不相对于下颌骨移动。下颌标记可以直接附接到弓上(标记然后集成了用于紧固到弓上的器件)，或者通过与其一体形成的紧固装置附接到弓上。

文献WO 2018/158551描述了可以用于本发明的下颌标记。

在图1所示的示例中，标记2包括四个反射芯片20，其尺寸和相对位置是已知的，可由红外相机检测。芯片的形状没有限制。因此，所述芯片可以由具有任何其他合适形状的反射元件代替，例如珠状物。替代地，反射芯片可以由已知几何形状的双色模式形成的目标代替。根据其他实施例，反射芯片可以由二极管、电磁线圈或任何其他合适的定位器件代替，比如惯性传感器(IMU、惯性测量单元)、加速度计、陀螺仪等。

标记2通过紧固装置1附接到下颌弓，该标记可移除地安装在紧固装置1上。装置1包括：

口腔内部分10，其旨在保持抵靠下颚的牙齿的外面(未示出)，

口腔外部分12(在图2中更清晰可见)，其包括用于紧固标记2的元件，

连结部分11，其可以将口腔内部分10连接到口腔外部分12。

以一种特别有利的方式，三个部分10、11、12的组装通过生物相容性热塑性材料的模制而形成为一体件。

口腔内部分10具有大致的U形。

口腔内部分的材料和厚度被选择成在它们的平面中在移动分开U形的支腿或使U形的支腿更靠近的方向上具有一定的柔性。因此，两条支腿100可以相对于它们的初始位置移动分开，以插入到个体的口腔中，而不会摩擦牙齿或牙龈，然后一旦其被正确定位就被释放。

根据一个可选但有利的实施例，由于一个或更多个凹口101的存在，U形支腿的端部变得易碎，该凹口限定了一个或更多个可拆卸部段102。因此，一个或更多个所述可拆卸部段可以被移除，直到得到适合个体的颚部的长度的支腿100的长度。

有利地，患者的颚部上的口腔内部分10的机械强度至少部分地由沉积在牙齿的表面和口腔内部分的下面之间的生物相容性粘合剂(未示出)来保证。这种生物相容性粘合剂通常用在牙科领域。

此外，口腔内部分的下侧面103，也就是说，旨在与牙齿接触的面，可以具有一定的粗糙度。例如，从3D打印(SLS(选择性激光烧结)技术)获得的零件具有适当的粗糙度。在零件源自模制的情况下，注射模具可以经历处理，例如砂磨或化学蚀刻，在其上赋予非光滑表面。这种粗糙度可以改善粘合剂相对于内面103的机械强度。

此外，口腔内部分的内侧面103可以设置有凹口104。所述凹口以这样的方式布置，使得当该装置位于个体的口腔中的适当位置时，面向牙齿外表面上的凸起部分。凹口104因此实现了阻塞口腔内部分的功能，特别是在前后方向上，这稳定了口腔中的装置。

以一种特别有利的方式，口腔内部分的高度h被选择得足够小(通常小于牙齿的平均高度)，以便当装置在个体的口中的适当位置时，不延伸超过由下颚的牙齿的上表面形成的平面。例如，高度h大约为5mm。

因此，口腔内部分不干扰下颌动力学(咬紧牙齿、咀嚼运动等)。

口腔外部分12就其本身而言具有用于标记的紧固元件120。

在图1和图2所示的示例中，标记2通过卡扣锁定紧固在口腔外部分12上。为此，下颌标记2在其内侧面(即与反射芯片相对的面)上包括两个凸耳，这两个凸耳一个在另一个之上布置(考虑到标记在个体上就位时的位置)。紧固元件120包括由弹性舌片123分开的两个壳体121、122。为了将标记2放置在紧固装置1的适当位置上，首先将上部凸耳接合在壳体中，然后将下部凸耳接合在壳体122中，这种接合导致舌片123向后轻微变形(也就是说在与反射芯片相对的一侧)。因此，通过壳体121、122中的凸耳的接合以及通过由变形的舌片123施加的压力，标记被保持在口腔外部分12上。

一旦紧固装置已经被放置在患者的口腔中的适当位置并使用前述生物相容性粘合剂紧固，就有利地进行将标记2组装在紧固装置上。因此，标记不会妨碍这种就位操作。将标记放置在口腔外部分的适当位置上所需的力非常小，因此它不会影响紧固装置相对于下颌弓的机械强度。

口腔外部分设计成足够刚性以支撑所述标记的重量而不变形。

根据不太优选的实施例，标记可以形成口腔外部分的一体零件。

当装置1位于个体的口腔中的适当位置时，口腔外部分12有利地位于个体的嘴唇的平面下方(标记20就其本身而言能够延伸超过该平面)。

出于装置的稳定性的原因，所述装置相对于个体的前后平面基本对称。

口腔内部分10和口腔外部分12之间的连结部分11为从口腔内部分10的中心区域延伸的桥接配件。该桥接配件具有朝向上颚延伸的第一区段110、延伸穿过嘴唇的第二区段111和用于连接到口腔外部分12的第三区段112。连结部分的形状和尺寸被选择为，使得当该装置位于个体的口腔中的适当位置时，第二区段111延伸到嘴唇的平面的高度，而不会对嘴唇施加压力。因此，即使在吞咽的情况下，装置1也保持固定。

此外，连结部分11设计成足够的刚性以便在标记20紧固到口腔外部分12时不变形。

上颌标记

上颌标记附接到患者的上颌或与上颌刚性地一体形成的面部的另一个元件，例如前额。在这种情况下，使用术语前额标记。

上颌或前额标记优选基于与下颌标记相同的技术。例如，上颌标记包括根据确定的模式布置的多个反射芯片。

根据一个实施例，前额标记为框架的形式，该框架旨在围绕患者的前额，并且适于支撑在耳朵上和鼻梁上，这稳定了前额标记。

下颌标记和上颌标记的虚拟模型(以及，如果合适的话，如果所述装置是独立部件的形式，还包括它们的紧固装置)通常通过从计算机辅助设计(CAD)产生的其平面图中获得。

如上所述，可以不使用上颌标记或前额标记，而是使用面部识别算法来跟踪患者的面部上部部分的运动。

将牙弓的虚拟模型与患者的参考系配准

配准包括使用口腔内印模相机(也称为口腔内扫描仪)或任何其他适合数字化一个或两个弓的表面的非射线摄像口腔内系统(和/或，如果合适，刚性连结到弓的假体装置)，以便形成点云或网格。

然而，与这种口腔内装置的正常使用(其中医生仅扫描牙齿的表面以创建对应弓的虚拟模型)相比，本发明还涉及扫描与下颌弓刚性连接的下颌标记的至少一部分。

图3是该操作的示意图，具有下颌标记2和比如参照图1和图2描述的标记的下颌紧固装置1。口腔内印模相机C被引入患者的口腔中，下颌弓预先配备有下颌标记2。

医生用相机C扫描下颌弓的牙齿表面，并且如果合适的话，扫描前述假体装置，例如根据箭头S1示意性示出的运动。

医生还用相机C对连结部分11进行扫描，如箭头S2示意性所示。扫描区域由虚线包围。

因此，获得了点云或网格形式的数字记录，该点云或网格不仅包括牙齿表面的至少一部分和/或与弓成一体形成的假体装置，还包括在同一参考系中的连结部分11。

特别是通过紧固装置的CAD模型来知晓该连结部分11的几何形状，通过口腔内扫描和虚拟模型上的连结部分11的形状的相关性，标记可以与其虚拟模型相匹配。

类似地，牙弓可以通过口腔内扫描和虚拟模型上的牙齿的表面的相关性与其虚拟模型相匹配。在假体装置与弓一体形成的情况下，所述装置的虚拟模型的知识可以确定无牙牙龈的定位。

已经通过口腔内扫描仪在同一参考系中扫描了下颌弓和下颌标记(或至少连结部分11)，下颌弓的虚拟模型可以被定位在下颌标记的坐标系中，该坐标系定义了附接到下颌弓的患者的坐标系。

从足够的不可变形部分被数字化的时刻起，标记的完全数字化不是必需的，并且可以与所述部分的虚拟模型相关联。当数字化部分具有特定的几何特征时，这种相关性就更加稳健。在这方面，从口腔内扫描仪扫描的部分足够刚性的那一刻起，标记是否与紧固装置一体制成就无关紧要了。延伸而言，在本文中，表述“标记的至少一个刚性部分的数字化”涵盖了紧固装置的刚性部分的数字化，标记以可再现的方式刚性地附接在该紧固装置上。

在下颌标记与下颌紧固装置形成为一个单件的情况下，它包括可变形以适应患者的形态的口腔内部分和设有反射芯片或其他可检测物体的不可变形部分。口腔内扫描则必须关注不可变形部分的足够部分。另一方面，口腔内部分原则上不足以进行配准，因为其太易变形。

根据特定实施例，下颌弓的虚拟模型的创建可以在所述口腔内扫描操作期间进行；下颌弓的虚拟模型和配准所需的信息因此在单个步骤中获得。然而，下颌标记的存在掩盖了牙齿的表面的一部分，因此容易降低下颌弓的虚拟模型的精度。

除了使用口腔内扫描仪之外，可以使用非射线摄像的口腔外相机对一部分牙齿和下颌标记的足够部分的表面进行数字化。所述口腔外相机在相同的参考系中对下颌标记和下颌弓的可见牙齿的总体形状进行三维采集。下颌标记和下颌弓的更精确的虚拟模型然后可以根据与上述相同的原理进行匹配。

另一种在同一参考系中同时获取下颌标记的一部分和下颌弓的一部分的三维形状的技术是摄影测量。以一种本身已知的方式，这种非射线摄像技术包括在牙齿和标记可见的不同角度下拍摄照片。从这一系列照片中，可以识别出标记的几何形状以及下颌弓的几何形状。

相同的配准方法可以应用于在上颌标记或前额标记的坐标系中定位上颌弓的虚拟模型。在上颌标记的情况下(例如，与下颌标记类型相同，紧固装置包括具有大致U形的口腔内部分)，口腔内扫描仪用于同时数字化上颌弓的牙齿表面的至少一部分(和/或比如前所述的假体装置)和下颌标记或其紧固装置的足够刚性的部分。在前额标记的情况下，口腔外相机用于同时数字化上颌弓和前额标记的牙齿(和/或比如前所述的假体装置)的表面的至少一部分。

根据另一个实施例，标记刚性地连接到患者的前额，从而限定上颌弓的坐标系。通过将患者置于已知的弓咬合位置(通常是最大齿间咬合(MIO)，这是在创建弓的虚拟模型的过程中使用的)，上颌弓的模型与下颌弓相对。在这种情况下，由于口腔外相机的记录，上颌标记相对于下颌标记的位置是已知的。上颌弓的模型因此可以与上颌标记相关联。然后将患者的所有点、轴和参考平面与弓的虚拟模型相关联。

患者的面部的数字化

患者的面部的三维数字模型通常通过患者的面部的三维数字化获得。根据所使用的数字化技术，该模型可以包括或不包括面部的纹理(特别是颜色)。

这种数字化可以通过以下技术实现：立体摄影、摄影测量、与RGB(红、绿、蓝)颜色检测传感器相关联或不相关联的激光扫描、结构光和/或飞行时间(TOF)测量。

在数字化过程中，患者可以配备如上所述的上颌标记或前额标记。

牙弓虚拟模型与患者的面部的数字模型的配准

牙弓的虚拟模型与患者的面部的数字模型的配准实现了上述患者的参考系。

根据图4A至图4C所示的实施例，在患者的面部的数字化期间，上颌弓的标记被布置在患者的前额上。在该实施例中，该标记3包括根据已知几何形状布置的反射芯片30(参见图4A)，但是如上所述，对于下颌标记，可以使用其他定位技术。标记3的虚拟模型例如通过其CAD计划获得。

牙弓的虚拟模型M进一步通过上述技术之一获得。

如图4B所示，标记3可位于患者的面部的数字模型上。因此，可以将患者的面部的这个模型与标记3的虚拟模型相匹配。

如图4C所示，由于前面描述的方法之一，牙弓的虚拟模型M已经预先与前额标记的虚拟模型相匹配，因此可以将牙弓的所述虚拟模型与患者的面部的3D模型相关联，并且显示叠加在患者的面部的模型上的所述模型M。

可选地，当患者没有佩戴前额标记时，可以生成患者的面部的数字模型，并且通过识别两个模型的网格的形状，将该患者的面部的数字模型与佩戴前额标记的患者的面部的数字模型相匹配。此后，牙弓的虚拟模型可以显示在没有前额标记的患者的面部的模型上。

因此，无论患者的口腔的位置如何，都可以看到牙弓。特别地，即使在患者的面部的图像上看不到牙齿，也可以进行这种匹配。此外，这种解决方案可以抵消面部的某些数字模型的分辨率缺陷(该缺陷使得即使在微笑时也不可能辨别牙齿的形状)，并且因此使得牙弓的虚拟模型能够与面部的数字模型相关联。

根据能够用面部的纹理化数字模型实现的实施例，在使用前额标记的替代方案中或与其相关联的方案中，可以使用在患者的面部上描绘的点或以贴纸的形式放置在面部上的点和/或面部的解剖特征(比如美人痣、疤痕等)来完成配准。这些点或特征在面部的数字模型的纹理上也是可见的。医生然后使用比如本文介绍部分所述的探针，并使用探针指向不同的识别点或特征。探针的每个指示动作都会在空间中产生一个球体形式的对应点。探针与前额标记同时被相机精确定位，球体的位置在前额标记的坐标系中确定。

可选地，面部的模型和牙弓的虚拟模型之间的配准可以唯一地使用面部的点和解剖特征来执行，而无需精确定位面部的模型上的前额标记。在这种情况下，患者配备有下颌标记，用于下颌弓与下颌标记的配准操作，如前所述。然后，如前所述，使用探针执行患者的点和/或解剖特征的指示。这种指向可以使由探针的每次指向动作产生的球体和与下颌标记和上颌标记相关联的坐标系匹配。在该操作之前或之后，在患者身上没有任何标记的情况下，进一步执行患者的面部的数字化，以便生成面部的纹理化的数字模型。使用探针指向的点或解剖特征在所述纹理化数字模型上可见，并且与下颌弓和上颌弓的虚拟模型相关联，因此可以匹配下颌弓和上颌弓的虚拟模型和面部的数字模型。

这个实施例在图5A和图5B中示出。

如图5A的上部部分所示，患者配备有用于获取下颌运动的下颌标记和前额标记3。

当患者没有佩戴下颌标记或前额标记时，获得患者的面部的数字模型(其左侧和右侧可以在图5A中看到)。然而，位于面部的特征点解剖的水平的颜色P1-P4点，比如分别是两个髁、鼻尖以及鼻子的基部和上嘴唇之间的间隔，在数字模型上是有颜色可见的。

当患者配备有下颌标记和前额标记时，由于这些相同的点P1-P4与探针4的指向，使得模型的匹配成为可能。

这些点定义了患者的参考系R_P，其对于牙弓的虚拟模型和面部的数字模型是共有的。

图5B示出了配准的结果，使得牙弓的虚拟模型能够叠加在患者的面部的数字模型上。

在面部的数字模型没有纹理化的情况下，可以在面部的数字化之前，将可由图像处理算法识别的几何形状固定在患者的面部上。有利地，这些几何形状包括适于探针的定位，例如适于接收探针的尖端的中空尺寸。

当患者配备有下颌标记和前额标记时，由于这些定位与探针的指向，模型的匹配成为可能。

前额标记在面部的数字模型上的精确指向和点或解剖特征的指向的结合可以增加弓的虚拟模型和面部的数字模型之间的配准方法的稳健性。特别地，由于在应用探针期间肌肉的活动或皮肤的下沉，面部不如牙弓坚硬，在有和没有标记的面部的数字模型之间可能存在差异。

自然，附图中标记的表示是为了说明的目的而唯一给出的，并且本领域技术人员将能够选择具有适于上述配准方法的刚性部分的任何其他形状的标记。

Claims (7)

1.一种用于将个体的下颌弓和上颌弓的非射线摄像虚拟模型与所述个体的面部的非射线摄像数字模型配准的方法，其特征在于，所述方法包括：

将下颌标记刚性地紧固在个体的下颌弓上，所述下颌标记限定第一参考系，

提供下颌弓的非射线摄像虚拟模型和上颌弓的非射线摄像虚拟模型，

在所述下颌标记紧固在所述下颌弓上时，通过口腔内或口腔外相机同时将牙齿表面的至少一个部分或与所述下颌弓成一体成型的假体装置和所述标记的至少一个刚性部分进行数字化，以便在同一第二参考系中产生所述下颌弓和标记的所述部分的数字化记录，

根据所述记录以及所述下颌弓和下颌标记的虚拟模型，使所述下颌标记的数字模型与所述标记匹配，并使所述下颌弓的虚拟模型与所述下颌弓匹配，并且在第一参考系中定位所述下颌弓的虚拟模型，

获取患者的面部的非射线摄像数字模型，以及

在第一参考系中定位面部的数字模型，以便使所述上颌弓和下颌弓的虚拟模型与所述面部的所述数字模型配准。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述弓的确定的咬合位置使所述上颌弓的虚拟模型与所述下颌弓的虚拟模型匹配。

3.根据权利要求1所述的方法，包括显示叠加在患者的面部的数字模型上的所述上颌弓和下颌弓的虚拟模型。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，在佩戴与前额刚性地一体成型的前额标记(3)的患者身上执行患者的面部的数字模型的获取，提供所述前额标记的虚拟模型，并且所述上颌弓和下颌弓的虚拟模型与面部的数字模型的配准包括将所述前额标记的虚拟模型与在所述面部的所述虚拟模型上可见的前额标记进行匹配。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述患者的面部的数字模型是纹理化的，使得在所述患者的面部上被追踪的点和/或解剖特征在所述纹理化的数字模型上是可见的，并且所述上颌弓和下颌弓的虚拟模型与所述面部的数字模型的配准包括由与配备患者的面部的标记(1，3)相同的定位装置跟踪的探针(4)指向点，并使所述被指向的点和/或解剖特征和在所述患者的面部的数字模型上可见的点相匹配。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，在佩戴与前额刚性地一体成型的前额标记的患者身上执行患者的面部的数字模型的获取，提供所述前额标记的虚拟模型，在患者的面部上预先追踪的点和/或解剖特征在所述患者的面部的数字模型上是可见的，并且所述上颌弓和下颌弓的虚拟模型与所述面部的数字模型的配准包括通过由与所述前额标记相同的定位装置跟踪的探针指向所述点，并且使所述被指向的点和在所述患者的面部的数字模型上可见的点相匹配。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述患者的面部的数字模型是非纹理化的，并且其中，在获取所述面部的数字模型期间，可识别的几何形状被紧固在所述患者的面部上，并且所述上颌弓和下颌弓的虚拟模型与所述面部的数字模型的配准包括通过由与配备患者的面部的标记(1，3)相同的定位装置跟踪的探针(4)指向所述几何形状，并且使所述被指向的几何形状和在所述患者的面部的数字模型上可检测的几何形状相匹配。

Images