CN113891692B - 牙齿修复牙科器具的自动化创建 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于使用于修复患者的牙科解剖结构的牙科修复器具的设计和制造自动化的技术。例如，系统处理患者的未来(期望的)牙科解剖结构的数字三维(3D)模型，该未来牙科解剖结构表示该患者的至少一颗牙齿的预期形状。该系统包括界标标识器，该界标标识器被配置为基于该患者的该未来牙科解剖结构的数字3D模型自动计算该患者的该未来牙科解剖结构的一个或多个界标。该系统还包括定制特征部生成器，该定制特征部生成器被配置为基于该一个或多个界标自动生成用于修复该患者的该至少一颗牙齿的牙科器具的一个或多个定制器具特征部。该系统还包括存储器装置，该存储器装置被配置为存储该牙科器具的数字模型。

Description

牙齿修复牙科器具的自动化创建

技术领域

本公开涉及用于重塑牙齿的牙科修复器具。

背景技术

牙科医师通常利用牙科器具来重塑或修复患者的牙科解剖结构。牙科器具通常根据患者的牙科解剖结构的模型构造，并增强至期望的牙科解剖结构。模型可以是物理模型或数字模型。牙科器具的设计通常是手动的、耗时的且不精确的过程。例如，医师通常通过试误法来设计牙科器具的模型。例如，医师可添加、去除、重新布置特征部和/或重新设定特征部的大小，直到医师对牙科器具的模型满意为止。

发明内容

本公开涉及用于使用于修复患者的牙科解剖结构的牙科修复器具的设计和制造自动化的技术。例如，描述了一种计算系统，该计算系统自动分析患者的未来(即，期望的)牙科解剖结构的数字表示(模型)以生成患者专用牙科修复器具的定制模型，该定制模型用于制造对应的物理器具。如本文所述，该计算系统利用预定义器具“特征部”的一个或多个数字库，其中每个特征部表示数字3D网格，该数字3D网格限定要用作总体牙科器具内的一部分的特定几何形状。该计算系统基于检测到的该牙科解剖结构的界标自动选择并定位/定向一组器具特征部，以限定总体牙科修复器具。此外，该计算系统可基于界标在牙科修复器具的特定位置和取向处生成附加的定制特征部(即，附加的3D网格)。该计算系统组合定制特征部和所选择的预定义特征部以自动生成总体3D数字定制模型，该总体3D数字定制模型可用于制造患者专用牙科修复器具，诸如通过根据3D定制模型3D打印该修复器具。

本文所述的技术和实际应用可提供某些优点。例如，通过自动确定各种特征部(例如，自动选自库的预定义特征部和自动生成的定制特征部)的形状和放置，并且组合这些特征部以形成牙科器具的总体模型，相比于通过基于手动试误过程可能生成的数字模型，计算装置可更快速和/或更准确地生成患者专用牙科修复器具的完整数字模型。创建牙科器具的更准确的数字模型可改善牙科器具的功能和功效，这可使得牙科医师能够更快速地、更准确地和/或更可预测地修复患者的牙科解剖结构。更快速地和/或更准确地修复患者的牙科解剖结构可改善功能(例如，减少牙齿之间的磨削或干扰)，这可例如通过减少由不良牙科解剖结构引起的疼痛来改善患者的生活质量。在一些示例中，更准确地修复患者的牙科解剖结构可改善患者的牙科解剖结构的外观，这可进一步改善患者体验和/或生活质量。此外，通过创建用于修复牙科解剖结构的快速且可预测的过程的程序，使用定制装置对于更广泛范围的牙科医师而言变得有效，并且对于更广泛的患者群体而言可负担得起。

在一个示例中，一种系统包括：患者的未来牙科解剖结构的数字三维(3D)模型，该未来牙科解剖结构表示该患者的至少一颗牙齿的预期形状；界标标识器，该界标标识器被配置为基于患者的未来牙科解剖结构的数字3D模型自动计算患者的未来牙科解剖结构的一个或多个界标；定制特征部生成器，该定制特征部生成器被配置为基于一个或多个界标自动生成用于修复患者的至少一颗牙齿的牙科器具的一个或多个定制器具特征部；以及存储器装置，该存储器装置被配置为存储牙科器具的数字模型，牙科器具的数字模型包括一个或多个定制器具特征部和一个或多个预定义器具特征部。

在另一个示例中，一种方法包括：通过计算装置的界标标识器接收患者的未来牙科解剖结构的数字三维(3D)模型，该未来牙科解剖结构表示该患者的至少一颗牙齿的预期形状；由界标标识器基于患者的未来牙科解剖结构的数字3D模型自动计算患者的未来牙科解剖结构的一个或多个界标；以及在计算装置的存储器处存储牙科器具的数字模型，牙科器具的数字模型包括一个或多个定制器具特征部和一个或多个预定义器具特征部。

在又一个示例中，一种计算机可读存储介质包括指令，这些指令在被执行时致使计算装置的至少一个处理器：接收患者的未来牙科解剖结构的数字三维(3D)模型，该未来牙科解剖结构表示该患者的至少一颗牙齿的预期形状；基于患者的未来牙科解剖结构的数字3D模型自动计算患者的未来牙科解剖结构的一个或多个界标；并且基于一个或多个定制器具特征部和一个或多个预定义器具特征部生成用于修复患者的至少一颗牙齿的牙科器具的数字模型。

在附图和下文的描述中将示出一个或多个示例的细节。根据具体实施方式和附图以及根据权利要求书，本发明的其他特征、目的和优点将显而易见。

附图说明

图1为示出了根据本公开的各个方面的用于自动设计并制造用于修复患者的牙科解剖结构的牙科器具的示例性系统的框图。

图2为示出了根据本公开的各个方面的用于生成牙科器具的数字模型的示例性技术的流程图。

图3为示出了根据本公开的各个方面的用于生成模具分模面的示例性技术的流程图。

图4为示出了根据本公开的各个方面的用于生成牙科器具的数字模型的示例性技术的概念图。

图5为示出了根据本公开的各个方面的牙科解剖结构的示例性数字模型的多个切片的概念图。

图6为示出了根据本公开的各个方面的多颗牙齿的中点的概念图。

图7为示出了根据本公开的各个方面的相邻牙齿之间的点的概念图。

图8A至图8B为示出了根据本公开的各个方面的凸包的概念图。

图9为示出了根据本公开的各个方面的示例性样条的概念图。

图10A至图10B为示出了根据本公开的各个方面的示例性模具分模面的概念图。

图11为示出了根据本公开的各个方面的示例性齿龈修整表面的概念图。

图12为示出了根据本公开的各个方面的示例性面侧带的概念图。

图13为示出了根据本公开的各个方面的示例性舌侧搁架的概念图。

图14为示出了根据本公开的各个方面的示例性牙门和牙窗的概念图。

图15为示出了根据本公开的各个方面的示例性后卡扣夹钳的概念图。

图16为示出了根据本公开的各个方面的示例性牙门铰链的概念图。

图17A至图17B为示出了根据本公开的各个方面的示例性牙门卡扣的概念图。

图18为示出了根据本公开的各个方面的示例性切嵴的概念图。

图19为示出了根据本公开的各个方面的示例性中心夹具的概念图。

图20为示出了根据本公开的各个方面的示例性牙门通气孔的概念图。

图21为示出了根据本公开的各个方面的示例性牙门的概念图。

图22为示出了根据本公开的各个方面的示例性牙间隙基质的概念图。

图23为示出了根据本公开的各个方面的示例性制造壳体框架和示例性牙科器具的概念图。

图24为示出了根据本公开的各个方面的包括定制标签的示例性牙科器具的概念图。

具体实施方式

图1为示出了根据本公开的各个方面的用于设计并制造用于修复患者的牙科解剖结构的牙科器具的示例性系统的框图。在图1的示例中，系统100包括诊所104、器具设计设施109和制造设施110。

医师106可在诊所104处对患者102进行治疗。例如，医师106可创建患者102的当前牙科解剖结构的数字模型。牙科解剖结构可包括牙弓的一颗或多颗牙齿的牙冠或牙根的任何部分、齿龈、牙周韧带、齿槽骨、皮质骨、种植体、人造牙冠、牙桥、镶面、义齿、正畸器具、或在治疗之前、期间或之后可被视为牙列的一部分的任何结构。在一个示例中，当前牙科解剖结构的数字模型包括患者的当前牙科解剖结构的三维(3D)模型。3D模型可使用口内扫描仪、锥束计算机断层(CBCT)扫描(即，3D X射线)、光学相干断层摄影术(OCT)、磁共振成像(MRI)或任何其他3D图像捕获系统来生成。在一些示例中，计算装置190存储患者102的当前牙科解剖结构的数字模型。

诊所104的计算装置190可存储患者的未来牙科解剖结构的数字模型。未来牙科解剖结构表示待通过应用牙科器具101来实现的牙科解剖结构的预期形状。在一个示例中，医师106可创建未来牙科解剖结构的物理模型，并且可利用图像捕获系统(例如，如上所述)来生成未来牙科解剖结构的数字模型。在另一个示例中，医师106可(例如，通过将材料添加到牙科解剖结构的一颗或多颗牙齿的表面)修改患者102的当前解剖结构的数字模型以生成未来牙科解剖结构的数字模型。在又一个示例中，计算装置190可修改当前牙科解剖结构的数字模型以生成未来牙科解剖结构的模型。

在一个场景中，计算装置190将表示患者102的牙科解剖结构(例如，当前和/或未来)的数字模型输出到另一计算装置，诸如计算装置150和/或计算装置192。如图1所示，在一些示例中，设计设施108的计算装置150、诊所104的计算装置190和制造设施110的计算装置192可经由网络114彼此通信地耦接。网络114可包括诸如经由 3G、4G LTE、5G等的有线或无线网络。

在图1的示例中，设计设施108包括计算装置150，该计算装置被配置为自动设计用于重塑患者102的牙科解剖结构的牙科器具。在一个示例中，计算装置150包括一个或多个处理器172、一个或多个用户界面(UI)装置174、一个或多个通信单元176和一个或多个存储装置178。

UI装置174可被配置为接收用户输入和/或向计算装置150的用户输出信息(也称为数据)。UI装置174的一个或多个输入部件可接收输入。仅举几个示例，输入的示例为触觉、音频、动力学和光学输入。例如，UI装置174可包括鼠标、键盘、语音响应系统、摄像机、按钮、控制盘、麦克风316、或用于检测来自人类或机器的输入的任何其他类型的装置。在一些示例中，UI装置174可以是存在敏感输入部件，该存在敏感输入部件可包括存在敏感屏幕、触敏屏幕等。

UI装置174的一个或多个输出部件可生成输出。输出的示例为数据、触觉、音频以及视频输出。在一些示例中，UI装置174的输出部件包括显示装置(例如，存在敏感屏幕、触摸屏、液晶显示器(LCD)显示器、发光二极管(LED)显示器、光学头戴式显示器(HMD)等等)、发光二极管、扬声器或用于向人类或机器生成输出的任何其他类型的装置。

处理器172表示一个或多个处理器，诸如通用微处理器、专门设计的处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、离散逻辑器集合、或者能够执行本文所述的技术的任何类型的处理装置。在一个示例中，存储装置178可存储程序指令(例如，软件指令或模块)，处理器172执行这些指令以实施本文所述的技术。在其他示例中，可由处理器172的专门编程的电路系统来执行这些技术。通过这些或其他方式，处理器172可被配置为执行本文所述的技术。

一个或多个存储装置178可存储数据以供处理器172处理。在一些示例中，存储装置178是临时存储器，这意味着存储装置178的主要目的不是长期存储。存储装置178可被配置用于作为易失性存储器进行数据的短期存储，并且因此在停用的情况下不保留所存储的内容。易失性存储器的示例包括随机存取存储器(RAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)以及本领域已知的其他形式的易失性存储器。

在一些示例中，存储装置178还可包括一种或多种计算机可读存储介质。存储装置178可被配置为与易失性存储器相比存储更大量的信息。存储装置178还可被配置用于作为非易失性存储空间进行数据的长期存储，并且在激活/关闭循环之后保留数据。非易失性存储器的示例包括固态驱动器(SSD)、硬盘驱动器(HDD)、闪存存储器或电可编程存储器(EPROM)或电可擦可编程(EEPROM)存储器的形式。存储装置178可存储与软件部件182-188和/或操作系统180相关联的程序指令和/或数据。

在图1的示例中，存储装置178包括器具特征部库164、模型库166和医师偏好库168。库164、166和168可包括关系数据库、多维数据库、地图和散列表或存储数据的任何数据结构。在一个示例中，模型库166包括患者的当前和/或未来牙科解剖结构的3D模型。在一些实例中，库164、166和168可本地存储在计算装置150处，或者可经由联网文件共享、云存储或其他远程数据存储访问。

计算装置150可用一个或多个处理器172来执行软件部件182-188。计算装置150可作为在底层硬件上执行的虚拟机或在底层硬件上执行的虚拟机内执行部件182-188中的任一者。在另一个示例中，部件182-188中的任一者可实现为操作系统180的一部分。

根据本公开的技术，计算装置150基于患者的未来牙科解剖结构的数字模型自动或半自动地生成牙科器具101的数字模型以用于修复患者102的牙科解剖结构。预处理器181可预处理患者102的未来牙科解剖结构的数字模型。在一个示例中，预处理器181执行预处理以标识患者102的未来牙科解剖结构中的一颗或多颗牙齿。在一些实例中，预处理器181标识每颗单独牙齿的局部坐标系，并且可标识包括未来牙科解剖结构的每颗牙齿的全局坐标系。又如，预处理器181可预处理未来牙科解剖结构的数字模型以标识牙科解剖结构的牙根结构。在另一个示例中，预处理器181可标识齿龈。这样，预处理器181可确定未来牙科解剖结构的包括齿龈的部分和未来牙科解剖结构的包括牙齿的部分。又如，预处理器181可通过延伸牙根以标识每颗相应牙齿的牙根的顶表面来预处理未来牙科解剖结构的数字模型。

界标标识器182可确定未来牙科解剖结构的一个或多个界标。示例性界标包括切片、中点、齿龈边界、两个相邻牙齿之间的最近点(例如，相邻牙齿之间的接触点或最近临近(或最近接近)点)、凸包、质心或其他界标。切片是指牙科解剖结构的横截面。牙齿的中点是指给定切片内的牙齿的几何中心(也称为几何中点)。齿龈边界是指牙科解剖结构的齿龈和一颗或多颗牙齿之间的边界。凸包是指顶点包括给定一组顶点中的一子组顶点的多边形，其中该一子组顶点的边界外接整组顶点。牙齿的质心是指牙齿的中点、中心点、形心或几何中心。在一些实例中，界标标识器182确定每颗牙齿的局部坐标系中的界标。

在一些示例中，界标标识器182确定患者的未来牙科解剖结构的多个切片。在一个示例中，每个切片的厚度相同。在一些实例中，一个或多个切片的厚度与另一个切片的厚度不同。给定切片的厚度可以是预定义的。在一个实例中，界标标识器182自动确定每个切片的厚度。在另一个实例中，每个切片的厚度可以是用户定义的。

在一些示例中，界标标识器182确定每颗牙齿的中点。在一个示例中，界标标识器182通过基于整个特定牙齿计算特定牙齿的几何结构的极值(例如，无需将牙科解剖结构分成切片)来确定特定牙齿的中点，并且基于牙齿几何结构的极值确定特定牙齿的中点。

在一些示例中，界标标识器182确定每个切片的每颗牙齿的中点。界标标识器182可通过计算围绕特定切片的特定牙齿的边缘的顶点群集的质心来确定该特定切片的该特定牙齿的中点。在一些实例中，特定切片的特定牙齿的中点可朝向牙齿的一个边缘偏置(例如，在一个边缘与另一个边缘相比具有更多点的情况下)。

在另一个示例中，界标标识器182可基于特定切片的特定牙齿的凸包确定特定切片中的特定牙齿的中点。例如，界标标识器182可确定给定切片的牙齿的一组边缘点的凸包。在一些实例中，界标标识器182通过对由凸包外接的区域执行泛洪填充操作并计算泛洪填充凸包的质心来根据凸包确定几何中心。

在一些示例中，界标标识模块182确定两颗相邻牙齿之间的最近点。两颗相邻牙齿之间的最近点可以是接触点或最近临近点。在一个示例中，界标标识模块182确定每个切片的两颗相邻牙齿之间的最近点。在另一个示例中，界标标识模块182基于整个相邻牙齿确定两颗相邻牙齿之间的最近点(例如，无需将牙科解剖结构分成切片)。

响应于确定未来牙科解剖结构的界标，在一些示例中，定制特征部生成器184至少部分地基于界标生成牙科器具101的一个或多个定制器具特征部。例如，定制特征部生成器184可通过确定定制器具特征部的特性诸如定制器具特征部的大小、形状、位置和/或取向来生成定制器具特征部。定制器具特征部的示例包括样条、模具分模面、齿龈修整表面、外壳、面侧带、舌侧搁架(也称为“刚性肋”)、牙门、牙窗、切嵴、壳体框架撑条、牙间隙基质包裹等等。

样条是指穿过多个点或顶点的曲线，诸如分段多项式参数曲线。模具分模面是指对分一颗或多颗牙齿的两个侧面的3D网格(例如，将一颗或多颗牙齿的面侧侧与一颗或多颗牙齿的舌侧侧分开)。齿龈修整表面是指沿着齿龈缘修整包围外壳的3D网格。外壳是指具有标称厚度的主体。在一些示例中，外壳的内表面与牙弓的表面匹配，并且外壳的外表面是内表面的标称偏移。面侧带是指从外壳沿面偏移的具有标称厚度的刚性肋。牙窗是指提供通向牙齿表面的入口的孔，使得牙科用复合材料可放置在牙齿上。牙门是指覆盖牙窗的结构。切嵴在牙科器具101的切缘处提供增强并且可来源于弓形体。壳体框架撑条是指将牙科器具101的部分(例如，牙科器具101的舌侧部分、牙科器具101的面侧部分及其子部件)耦接到制造壳体框架的连接材料。这样，壳体框架撑条可在制造期间将牙科器具101的零件系到壳体框架、保护各个零件免受损坏或损耗，并且/或者降低混合零件的风险。

在一些示例中，定制特征部生成器184基于界标生成一个或多个样条。定制特征部生成器184可基于多个牙齿中点和/或相邻牙齿之间的最近点(例如，相邻牙齿之间的接触点或相邻牙齿之间的最近接近点)生成样条。在一些实例中，定制特征部生成器184针对每个切片生成一个样条。在一个实例中，定制特征部生成器184针对给定切片生成多个样条。例如，定制特征部生成器184可针对第一子组牙齿(例如，右后牙齿)生成第一样条，针对第二子组牙齿(例如，左后牙齿)生成第二样条，并且针对第三子组牙齿(例如，前牙)生成第三样条。

在一些场景中，定制特征部生成器184基于界标生成模具分模面。模具分模面可用于在没有底切的情况下分离用于模制的包围外壳。在一些示例中，定制特征部生成器184生成模具分模面的附加副本。例如，定制特征部生成器184可将模具分模面的一个或多个副本以小偏移量放置到主分模面，以用于在组装器具时产生干扰状况的目的(这可例如在将牙齿修复材料施加到牙齿时改善形状适应和密封)。

器具特征部库164包括可包括在牙科器具101中的一组预定义器具特征部。器具特征部库164可包括一组预定义器具特征部，该组预定义器具特征部限定牙科器具101的一个或多个功能特性。预定义器具特征部的示例包括通气孔、后卡扣夹钳、牙门铰链、牙门卡扣、切端配准特征部、中心夹具、定制标签、制造壳体框架、牙间隙基质柄部等等。每个通气孔被配置为使得过量的牙科用复合材料能够流出牙科器具101。后卡扣夹钳被配置为将牙科器具101的面侧部分与牙科器具101的舌侧部分耦接。每个牙门铰链被配置为将相应的牙门以可枢转方式耦接到牙科器具101。每个牙门卡扣被配置为将相应的牙门固定在闭合位置中。在一些示例中，切端配准特征部包括凸形和凹形突片对，该凸形和凹形突片对(例如，沿着正中)落在牙科器具101的切缘上。在一个示例中，切端配准特征部用于保持牙科器具101的面侧部分和牙科器具101的舌侧部分的竖直对齐。每个中心夹具被配置为在牙科器具101的舌侧部分和牙科器具101的面侧部分之间提供竖直配准。每个定制标签包括标识牙科器具101的一部分的数据。制造壳体框架被配置为支撑牙科器具101的一个或多个部分。例如，制造壳体框架可将牙科器具101的舌侧部分和牙科器具101的面侧部分彼此可拆卸地耦接，以将牙科器具101从制造设施110安全地处置和输送到诊所104。

特征部管理器186确定包括在预定义器具特征部库164中的一个或多个预定义器具特征部的特性。在一个示例中，预定义器具特征部被配置为执行牙科器具101的功能。预定义器具特征部的特性可包括预定义器具特征部的大小、形状、比例、位置和/或取向。特征部管理器186可基于一个或多个规则确定预定义器具特征部的特性。可例如经由机器学习对规则进行预先制定或机器生成。

在一些实例中，特征部管理器186基于规则确定后卡扣夹钳的放置。在一个示例中，特征部管理器186将两个后卡扣夹钳沿着弓形体定位在弓形体的相反的两端上(例如，在一端处定位第一卡扣夹钳并且在另一端处定位第二卡扣夹钳)。在一些示例中，特征部管理器186将后卡扣夹钳定位在要修复的最外面的牙齿之外。在一些示例中，特征部管理器186将后卡扣夹钳的凹形部分定位在分模面的舌侧侧上，并且将后卡扣夹钳的凸形部分定位在面侧侧上。

在一些示例中，特征部管理器186基于规则确定通气孔的放置。在一个示例中，特征部管理器186将通气孔定位在牙科器具101的切端侧上的对应牙门的中线处。

在一些场景中，特征部管理器186基于规则确定牙门铰链的放置。在一个场景中，特征部管理器186将每个牙门铰链定位在对应牙门的中线处。在一个场景中，特征部管理器186定位牙门铰链的凹形部分以锚定到牙科器具101的面侧部分(例如，朝向牙齿的切缘)，并且定位牙门铰链的凸形部分以锚定到牙门的外面。

在一个实例中，特征部管理器186通过将牙门卡扣沿着对应牙门的中线定位来基于规则确定牙门卡扣的放置。在一个示例中，特征部管理器186定位牙门卡扣的凹形部分以锚定到牙门的外面并且朝向齿龈向下延伸。在另一个实例中，特征部管理器186定位牙门卡扣的凸形部分以锚定到面侧带的齿龈侧。例如，牙门卡扣可通过将牙门卡扣的凸形部分闩锁到面侧带来将牙门固定在闭合位置中。

特征部管理器186可基于医师102的偏好确定预定义器具特征部的特性。医师偏好库168可包括指示各个医师102的偏好的数据。在一个示例中，医师偏好直接影响一个或多个器具特征部的特性。例如，医师偏好库168可包括指示各种器具特征部的优选大小(诸如通气孔的大小)的数据。在此类示例中，较大的通气孔可使得牙科用复合材料或树脂的压力能够在填充过程期间更快地达到平衡，但可导致在固化之后较大的结块待完成。

又如，医师偏好间接影响器具特征部的特性。例如，医师偏好库168可包括指示器具的优选刚度或自夹持特征部的优选紧密度的数据。此类偏好选择还可影响对基质的截面厚度和/或夹持几何结构的激活程度的更复杂的设计变化。特征部管理器186可通过将医师偏好应用于一个或多个规则、模拟(例如，蒙特卡罗)或有限元分析来确定器具特征部的特性。特征部特性也可来源于与基质一起使用的材料的特性，诸如牙医更喜欢与器具一起使用的复合材料的类型。

模型汇编器188生成牙科器具101的数字3D模型，该数字3D模型用于响应于确定定制和预定义器具特征部的特性来重塑牙科解剖结构(例如，重塑成未来牙科解剖结构)。牙科器具101的数字模型可包括点云、3D网格或牙科器具101的其他数字表示。在一些实例中，模型汇编器188将牙科器具101的数字模型存储在模型库166中。

模型汇编器188可输出牙科器具101的数字模型。例如，模型汇编器188可将牙科器具101的数字模型(例如，经由网络114)输出到制造设施110的计算装置192以制造牙科器具101。在另一个示例中，计算装置150将牙科器具101的数字模型发送到诊所104的计算装置190以在诊所104处制造。

计算装置192可将牙科器具101的数字模型发送到制造系统194。制造系统194根据牙科器具101的数字模型来制造牙科器具101。制造系统194可使用任何数量的制造技术(诸如3D打印、化学气相沉积(CVD)、热成形、注塑、失蜡浇铸、铣削、机加工、激光切割等等)来形成牙科器具101。

医师106可接收牙科器具101并且可利用牙科器具101来重塑患者102的一颗或多颗牙齿。例如，医师106可经由牙科器具101的一个或多个牙门将牙科用复合材料施加到患者102的一颗或多颗牙齿的表面。过量的牙科用复合材料可经由一个或多个通气孔去除。

在一些示例中，模型汇编器188基于现有数字模型(例如，存储在模型库166中)生成牙科器具101的数字模型。在一个示例中，模型库166可包括指示与每个完成的牙科器具101相关联的器具成功标准的数据，该器具成功标准指示制造打印产量、医师和/或客户反馈或评级、或它们的组合。例如，响应于确定先前牙科器具101的器具成功标准满足阈值标准(例如，阈值制造产量或阈值医师评级)，模型汇编器188可利用现有数字模型来生成牙科器具101的新的或更新的数字模型。在一个示例中，现有数字模型为模板或参考数字模型。在此类示例中，模型汇编器188可基于模板数字模型生成牙科器具101的数字模型。例如，模板数字模型可与潜在的患者(诸如具有小牙齿或不能大张口的患者)的牙科解剖结构的不同特性相关联。

在一个示例中，模型汇编器188通过利用一个或多个形态算法来基于现有数字模型生成牙科器具101的数字模型。例如，模型汇编器188可利用形态算法来对器具特征部几何结构进行插值。在一个实例中，模型汇编器188可基于现有数字模型的设计生成牙科器具101的新数字模型。在一个实例中，现有数字模型的设计特征部可包括从周边嵌入的牙窗，使得模型汇编器188可基于不同牙齿解剖结构的界标来改变现有数字模型的几何结构。

本公开的技术可使得计算装置能够自动确定牙科器具101的形状和各种器具特征部的放置。这样，计算装置可更准确且更快速地生成牙科器具101的数字模型。更准确地确定牙科器具101的形状和器具特征部的放置可提高牙科器具101和牙齿修复体的功效。更快速地确定牙科器具101的形状和器具特征部的放置可使得医师能够更快速地矫正患者的牙齿，这可改善患者牙齿的外观和/或功能，从而潜在地改善患者体验。另外，减少生成牙科器具101的数字模型所需的时间可降低生产成本，从而使更广泛的患者群体负担得起治疗。

虽然计算装置150被描述为基于患者的未来牙科解剖结构的数字模型自动生成牙科器具101的数字模型，但在一些示例中，计算装置150可利用患者的牙科解剖结构的当前未修复状态的数字模型来生成牙科器具101的数字模型的全部或一部分。例如，计算装置150可利用当前牙科解剖结构的数字模型来确定卡扣夹钳(其可放置在不待修复的牙齿上)的位置或生成面侧带(例如，因为齿龈缘在修复期间可不改变)。

图2为示出了根据本公开的各个方面的用于生成牙科器具的数字模型的示例性技术的流程图。下文在图1的系统100的上下文中描述图2。

计算装置150接收患者102的未来(即，期望的)牙齿解剖结构的数字3D模型。在一个示例中，计算装置150从另一个计算装置诸如诊所104的计算装置190接收未来牙科解剖结构的数字模型。患者的未来牙科解剖结构的数字模型可包括未来牙科解剖结构的点云或3D网格。点云包括表示或限定三维空间中的对象的点的集合。3D网格包括多个顶点(也称为点)和由这些顶点限定的几何面(例如，三角形)。在一个示例中，医师106创建未来牙科解剖结构的物理模型，并且利用图像捕获系统来生成未来牙科解剖结构的数字模型。在另一个示例中，医师106(例如，通过将材料添加到牙科解剖结构的一颗或多颗牙齿的表面)修改患者102的当前解剖结构的数字模型以生成未来牙科解剖结构的数字模型。在又一个示例中，计算装置190可修改当前牙科解剖结构的数字模型以生成未来牙科解剖结构的模型。

在一些示例中，预处理器181预处理未来牙科解剖结构的3D模型，以通过根据由预处理器181确定的投影牙根延伸部数字地延伸未来牙科解剖结构的初始数字模型的牙根来生成修改的模型，从而更准确地对患者牙齿的完整解剖结构进行建模(204)。在一些示例中，由于牙根的顶部(例如，最远离齿龈出现的区域)可处于不同的高度，因此预处理器181可检测对应于牙根的顶部的顶点并且然后沿着法向量投影那些顶点，从而数字地延伸牙根。在一个示例中，预处理器181(例如，使用k均值算法)将顶点分组成集群。预处理器181可计算每个顶点集群的平均法向量。针对每个顶点集群，预处理器181可确定集群的平均法向量和与集群中的顶点中的每个顶点相关联的向量之间的残余角差值的总和。在一个示例中，预处理器181基于每个集群的残余角差值的总和来确定哪个顶点集群为牙根的顶表面。例如，预处理器181可确定具有最低的残余角差值的总和的集群限定牙根的顶表面。

此外，界标标识器182处理未来牙科解剖结构的3D模型以自动检测未来牙科解剖结构的一组一个或多个界标，其中每个界标表示3D模型内的可标识几何构造，该几何构造可用于确定相对于一个或多个牙齿表面的位置和取向(206)。在一些示例中，由界标标识器182计算的界标包括牙科解剖结构的多个切片，并且牙科解剖结构的每个切片可包括一个或多个附加界标。例如，界标标识器182可将未来牙科解剖结构的3D网格分成多个切片。响应于将牙科解剖结构的数字模型分成切片，在一个示例中，界标标识器182计算每个切片的一个或多个界标，诸如切片中的每颗牙齿的中点、两个相邻牙齿之间的最近点(例如，两个相邻牙齿之间的接触点或两个相邻牙齿之间的最近临近点)、切片中的每颗牙齿的凸包等等。

定制特征部生成器184基于界标自动生成牙科器具101的一个或多个定制器具特征部，包括确定特定大小、形状、位置和取向，其中每个“特征部”表示数字3D网格，该数字3D网格限定待用作3D模型内限定总体牙科器具的一部分(即，子网格)的特定几何形状(208)。定制器具特征部的示例包括用于样条的3D网格、模具分模面、齿龈修整表面、外壳、面侧带、舌侧搁架、牙门、牙窗等等。在一个示例中，定制特征部生成器184针对牙科解剖结构的每个切片生成表示样条的一个或多个数字网格。定制特征部生成器184可针对给定切片基于切片内的牙齿的多个牙齿中点和/或切片内的相邻牙齿之间的最近点(例如，切片内的相邻牙齿之间的接触点或切片内的相邻牙齿之间的最近临近点)生成样条。换句话讲，在该示例中，定制特征部生成器184针对每个切片累积一组点(例如，牙齿中点、相邻牙齿之间的接触点、相邻牙齿之间的最近临近点、或它们的组合)以针对每个数字切片生成表示样条的特征部。

在一些示例中，定制特征部生成器184自动生成模具分模面作为待结合在牙科修复器具的总体3D模型内的一个示例特征部。定制特征部生成器184可基于多个中点和/或相邻牙齿之间的最近点生成模具分模面。例如，定制特征部生成器184可针对每个切片累积每个样条的多个点，以生成模具分模面。作为一个示例，在定制特征部生成器184将牙科解剖结构分成四个切片并且针对每个切片生成单个样条的示例中，定制特征部生成器184聚合四个样条中的每个样条的点以生成模具分模面。

在一个场景中，特征部管理器186接收指示医师偏好的数据(210)。例如，特征部管理器186可查询医师偏好库168以确定医师106的偏好。存储在医师偏好库186内的数据的示例包括用于特定医师的预定义器具特征部的优选大小或取向。

特征部管理器186诸如通过访问并检索来自表示要结合在整个3D模型内的预定义特征部的3D网格的一个或多个库(例如，数据存储库或其他电子储存库)的数据来接收指示预定义器具特征部的数据(212)。例如，特征部管理器186可通过查询器具特征部库164来接收数据。器具特征部库164存储定义多个预定义器具特征部的3D网格的数据，该多个预定义器具特征部诸如通气孔、后卡扣夹钳、牙门铰链、牙门卡扣、切端配准特征部(也称为“喙状件”)等等。

在一个示例中，特征部管理器186选择存储在器具特征部库186内的多个预定义器具特征部中的一个或多个预定义器具特征部。例如，器具特征部库186可包括定义给定类型的预定义器具特征部的多个不同预定义器具特征部的数据。作为一个示例，器具特征部库164可包括定义给定类型的预定义器具特征部的不同特性(例如，大小、形状、比例、取向)的数据(例如，不同大小和/或不同形状的牙门、牙窗、铰链等的数据)。换句话讲，器具特征部库164可确定预定义器具特征部的特性，并且从预定义器具库中选择对应于所确定特性的特征部。在一些场景中，特征部管理器186基于对应牙齿的界标、对应牙齿(例如，当将牙科器具施加到患者时将针对其使用器具特征部来修复的牙齿)的特性(例如，大小、类型、位置)、医师偏好或两者来从器具特征部库186中选择预定义器具特征部(例如，大小特别设定的牙门铰链)。

在另一个示例中，器具特征部库164包括定义一组所需预定义器具特征部的数据，使得特征部管理器186针对所需预定义特征部中的每个预定义特征部检索表示预定义特征部的3D网格的数据。在此类示例中，特征部管理器164可转换3D网格以包括在患者专用牙科器具中。例如，特征部管理器164可基于对应牙齿的界标、牙齿的特性和/或医师偏好来旋转或缩放(例如，重新设定大小)用于特定特征部的3D网格。

模型汇编器188用来通过例如至少部分地基于患者专用界标确定一个或多个定制器具特征部和一个或多个预定义牙科器具特征部的特性来构造用于牙科器具的总体3D网格(214)。例如，基于用于特定患者的界标，模型汇编器188可确定示例性特性，诸如对应于总体器具的器具特征部(例如，定制或预定义器具特征部)中的每个器具特征部的每个3D网格的大小、位置和/或取向。在一个示例中，模型汇编器188可基于特定牙齿的中点确定定制器具特征部的位置。例如，模型汇编器188可基于牙齿的中点对齐或以其他方式定位牙窗和/或牙门(如示例性特征部)的3D网格。这样，模型汇编器188可基于界标确定预定义器具特征部的位置。作为一个示例，模型汇编器188可基于牙齿的位置确定后卡扣夹钳的位置。在一些实例中，模型汇编器188基于定制器具特征部的位置确定预定义器具特征部的位置。例如，模型汇编器188可将牙门铰链、牙门卡扣和/或通气孔与牙门的中线对齐。此外，模型汇编器188可基于对总体模型的分析来调整特征部几何结构、比例或位置，诸如执行有限元分析以调整卡扣夹钳的主动夹持力。模型汇编器188还可基于后续预期的制造公差进行调整，诸如在特征部之间提供合适的间隙。类似地，模型汇编器188可基于用于产生物理器具的材料的特性进行调整，诸如在使用更柔性的材料时增加厚度。

模型汇编器188基于定制牙科器具特征部和预定义牙科器具特征部以及它们的所确定特性生成牙科器具101的完整数字3D模型(216)。牙科器具101的数字模型可包括点云、3D网格或牙科器具101的其他数字表示。

计算装置150存储、传输和/或输出牙科器具101的数字3D模型(218)。例如，计算装置150可将牙科器具101的数字3D模型输出到制造设施110的计算装置192。制造系统194基于牙科器具101的数字3D模型生成牙科器具101(220)。例如，制造系统194可经由3D打印、CVD、机加工、铣削、或任何其他合适的技术来生成物理牙科器具101。

在一些示例中，计算系统150从医师106接收关于牙科器具101的反馈(222)。例如，在医师106接收到物理牙科器具101之后，医师106可利用计算装置190向计算装置150发送反馈。作为一个示例，计算装置150可接收指示调整预定义器具特征部的特性(例如，大小、相对位置)的请求的数据。在一些示例中，计算系统150基于反馈更新医师偏好库168(224)。

图3为示出了根据本公开的各个方面的用于生成模具分模面的示例性技术的流程图。下文在图1的系统100的上下文中描述图3。

预处理器181接收患者102的未来牙科解剖结构的数字3D模型。患者的未来牙科解剖结构的数字模型可包括未来牙科解剖结构的点云或3D网格。

在一些示例中，计算装置150的预处理器181分析未来牙科解剖结构的数字模型以标识未来牙科解剖结构的单独牙齿和牙根(302)。预处理器181可分析未来牙科解剖结构的数字模型，以通过找到牙根的顶表面上的顶点并且然后沿着法向量投影那些顶点来延伸牙根，如上所述。

在图3的示例中，计算装置150接收指示医师偏好的数据(304)。医师偏好的示例包括用于特定医师的预定义器具特征部的优选大小。例如，特征部管理器186可从医师偏好库168接收数据。

在一些场景中，界标标识器182接收指示未来牙科解剖结构的界标的数据(306)。例如，计算装置180可例如预先确定一个或多个界标，并且可在发送患者102的未来牙科解剖结构的数字模型时将指示界标的数据发送到计算装置150。

界标标识器182自动计算未来牙科解剖结构的一个或多个界标。在一些示例中，界标标识器182将未来牙科解剖结构的数字模型分成多个切片(308)。在一个示例中，每个切片的厚度相同。在一个示例中，一个或多个切片的厚度与另一个切片的厚度不同。给定切片的厚度可以是预定义的或用户定义的。在一个示例中，界标标识器182动态地确定每个切片的厚度。

界标标识器182计算多个切片中的每个切片的每颗牙齿的几何中点(310)。界标标识器182可通过计算围绕牙齿边缘的点的群集的质心来确定特定切片的牙齿的中点。在另一个示例中，界标标识器182基于特定切片的牙齿的凸包确定该特定切片的该牙齿的中点。在此类示例中，界标标识器182通过对由凸包外接的区域执行泛洪填充操作并计算泛洪填充凸包的质心来根据凸包确定几何中心。

界标标识器182可切割未来牙科解剖结构314的一颗或多颗牙齿的一部分(314)。在一个示例中，界标标识器182切割一颗或多颗牙齿(例如，后牙和/或前牙)以去除一颗或多颗牙齿的一部分(例如，舌侧部分的一部分)。切割牙齿的舌侧部分的一部分可减少或消除后牙中的舌侧牙尖端。在一些示例中，切割给定切片的牙齿的一部分可创建限定牙齿的该切片的牙齿边缘的附加顶点。

定制特征部生成器184重新计算每个切片的每颗牙齿的中点(316)。例如，定制特征部生成器184可以类似于上述技术的方式重新计算每颗牙齿的中点。在一个示例中，定制特征部生成器184基于通过沿着所指定平面切割牙齿的几何结构而创建的附加顶点来重新计算或更新牙齿的切片的凸包。例如，所更新凸包可包括通过切割牙齿而创建的顶点，这可导致更平滑的凸包。换句话讲，所更新凸包不太可能具有退化的形状，使得牙齿的切片更可能有效。在一些实例中，定制特征部生成器184基于所更新凸包重新计算或更新切片的牙齿的中点。

在一些示例中，界标标识器182计算多个切片中的每个切片内的两个相邻牙齿之间的最近点(例如，每组相邻牙齿之间的最近临近点或接触点)(318)。例如，界标标识器182可确定限定第一牙齿的边缘的每个点和限定与第一牙齿相邻的第二牙齿的边缘的每个点之间的距离。在此类示例中，界标标识器182基于每组点之间的距离确定第一牙齿和第二牙齿之间的最近点。例如，界标标识器182可通过计算第一牙齿的边缘上的点和第二牙齿的边缘上的点之间的中心来确定相邻牙齿之间的最近点。

定制特征部生成器184基于界标自动生成牙科器具101的一个或多个定制器具特征部。在图3的示例中，定制特征部生成器184针对未来牙科解剖结构的每个切片基于每个切片的每颗牙齿的中点和相邻牙齿之间的最近点(例如，相邻牙齿之间的最近临近点或接触点)生成一个或多个粗粒度样条(320)。例如，定制特征部生成器184可针对每个切片累积一组点(例如，牙齿中点、相邻牙齿之间的最近点或它们的组合)以针对每个切片生成样条。在一个示例中，定制特征部生成器184通过将多个中点和/或相邻牙齿之间的最近点曲线拟合到多项式函数来生成样条。响应于确定拟合中点和/或最近点的多项式函数，定制特征部生成器184可通过将第一系列值输入到多项式函数中以确定每个输入值的对应输出点(例如，x、y坐标)来生成粗粒度样条的点。在一些示例中，第一系列输入值中的任何两个连续输入值之间的差值是固定量。换句话讲，粗粒度样条中的点的密度为第一密度。换句话讲，定制特征部生成器186确定包括多个界标点(例如，牙齿中点、相邻牙齿之间的最近点)的多项式函数，并且使用多项式函数在界标点之间进行插值，以生成由第一密度的点限定的粗粒度样条。

在图3的示例中，定制特征部生成器184针对每个切片基于对应的粗粒度样条生成细粒度样条(322)。例如，定制特征部生成器184可通过将第二系列值输入到限定样条的多项式函数中来生成细粒度样条。在一个示例中，细粒度样条的每个输入值之间的差值小于粗粒度样条的每个输入值之间的差值。换句话讲，细粒度样条的点之间的间距小于粗粒度样条的点之间的间距，使得细粒度样条的密度为大于粗粒度样条的密度的第二密度。

在一些示例中，定制特征部生成器184跨所有切片累积所有细粒度样条的点(324)。换句话讲，定制特征部生成器184聚合样条中的每个样条的点。

根据一些场景，定制特征部生成器184基于跨所有切片累积的点生成模具分模面的3D网格(326)。换句话讲，定制特征部生成器184可利用样条中的每个样条的点中的每个点来创建模具分模面的3D网格。

响应于生成模具分模面，定制特征部生成器184可输出指示模具分模面的数据(328)。例如，定制特征部生成器184可将指示3D网格的数据输出到模型汇编器188，以用于构建牙科器具101的数字模型。

图4为示出了根据本公开的各个方面的用于生成牙科器具的数字模型的示例性技术的概念图。下文在图1的系统100的上下文中描述图4。

计算装置150的模型汇编器188可接收指示患者102的未来牙科解剖结构的一个或多个定制器具特征部、一个或多个预定义器具特征部和数字3D模型的数据。

模型汇编器188可基于未来牙科解剖结构的数字模型标识牙科器具101的外表面(B)(402)。例如，模型汇编器188可基于未来牙科解剖结构的数字模型标识未来牙科解剖结构的输入网格(A)，并且将偏移应用于输入网格(A)以标识牙科器具101的外表面(B)。

在图4的示例中，模型汇编器188将一个或多个定制器具特征部(C)以及一个或多个预定义器具特征部(D)和(E)应用于牙科器具101的外表面(B)(404)。例如，模型汇编器188根据一个或多个规则定位并定向特征部(C)、(D)和(E)。可例如经由机器学习对规则进行预先制定或机器生成。

响应于将定制器具特征部(C)以及预定义器具特征部(D)和(E)应用于牙科器具101的外表面(B)，模型汇编器188联合外表面(B)与器具特征部(C)、(D)和(E)以生成牙科器具101的联合网格(F)(406)。

模型汇编器188从联合网格(F)中减去输入网格(A)以生成牙科器具101的最终数字模型(G)(408)。在生成联合网格(F)之后减去输入网格(A)可使得模型汇编器188能够自动生成牙科器具101的数字模型，使得器具特征部(C)、(D)或(E)均不凸穿牙科器具101。

图5为示出了根据本公开的各个方面的牙科解剖结构的示例性数字模型的多个切片的概念图。下文在图1的系统100的上下文中描述图5。

界标标识器182基于未来牙科解剖结构的数字模型500计算患者102的未来牙科解剖结构的一个或多个界标。在图5的示例中，界标标识器182通过将数字模型500分成多个切片502A-502D(统称为切片502)来计算界标。在一个示例中，每个切片的厚度相同。在一个示例中，一个或多个切片的厚度与另一个切片的厚度不同。给定切片的厚度可以是预定义的或用户定义的。在一个示例中，界标标识器182动态地确定每个切片的厚度。虽然图5被例示为具有四个切片502，但界标标识器182可将数字模型分成任何数量的切片502。

响应于将未来牙科解剖结构的数字模型分成切片，界标标识器182可确定切片是否有效。在一些示例中，界标标识器182基于特定牙齿的给定切片的面积确定特定牙齿的切片是否有效。在一个示例中，界标标识器182响应于确定牙齿切片面积(例如，牙齿针对给定切片的面积)是该牙齿的切片的最大牙齿切片面积中的一个牙齿切片面积(例如，牙齿针对给定切片的面积是该牙齿的三个最大切片中的一个切片)来确定切片是有效的。又如，界标标识器182基于特定切片的面积和特定牙齿的最大切片的面积确定特定牙齿的切片是否有效。例如，界标标识器182可响应于确定特定牙齿针对特定切片的面积满足(例如，大于或等于)该特定牙齿的最大切片的面积的阈值百分比(例如，百分之四十)来确定切片是有效的。

在一些实例中，界标标识器182基于给定切片的特定牙齿的凸包的相应部分的长度确定切片是否有效。在一个实例中，界标标识器182确定特定凸包的线段的长度。界标标识器182可响应于确定特定线段的长度满足(例如，大于或等于)阈值长度(例如，凸包的周边的长度的百分之五十)来确定切片是无效的。

图6为示出了根据本公开的各个方面的多颗牙齿的中点的概念图。下文在图1的系统100的上下文中描述图6。

界标标识器182确定每个切片的每颗牙齿602A-602N(统称为牙齿602)的中点604。换句话讲，在界标标识器182将数字模型分成四个切片的情况下，界标标识器182确定未来牙科解剖结构的数字模型的每颗牙齿的四个中点。在一些示例中，牙齿602中的一个给定牙齿的中点604可基本上彼此共面。例如，如图6所示，牙齿602B的中点604看起来基本上堆叠在彼此之上。在一些示例中，同一牙齿的不同切片的中点604可彼此偏移。例如，在图6的示例中，牙齿602A的中点604彼此偏移。类似地，如图6所示，在一些示例中，前牙(例如，牙齿602E-602J)的中点604可彼此偏移。

界标标识器182可通过计算围绕牙齿边缘的点的群集的质心来确定特定切片的牙齿的中点。在另一个示例中，界标标识器182基于特定切片的牙齿的凸包确定该特定切片的该牙齿的中点。在此类示例中，界标标识器182通过对由凸包外接的区域执行泛洪填充操作并计算泛洪填充凸包的质心来根据凸包确定几何中心。

图7为示出了根据本公开的各个方面的相邻牙齿之间的点的概念图。下文在图1的系统100的上下文中描述图7。

患者的牙科解剖结构的数字模型700包括牙齿702A-702L(统称为牙齿702)。在一些示例中，界标标识器182确定一对相邻牙齿702之间的最近点704。点704中的每个点可以是相邻牙齿之间的最近临近点或接触点。在一个示例中，界标标识器182确定多个切片中的每个切片的一对相邻牙齿702之间的最近点704。在另一个示例中，界标标识器182基于整个相邻牙齿确定相邻牙齿702之间的最近点704(例如，无需将牙科解剖结构分成切片)。

图8A至图8B为示出了根据本公开的各个方面的凸包的概念图。下文在图1的系统100的上下文中描述图8A至图8B。

图8A示出了未来牙科解剖结构的数字模型的单个切片的单个凸包。在一些示例中，界标标识器182确定特定切片的特定牙齿的凸包。在一个示例中，界标标识器182标识驻留在Z轴的给定值的窄δ内的一组点。例如，对于Z＝1.0处的切片，界标标识器182可标识位于由0.8和1.0之间的Z值限定的特定切片中的牙齿网格800中的所有顶点802。界标标识器182可检查顶点802的XY坐标。例如，界标标识器182可通过标识外接特定切片的整组顶点802的给定切片的一子组顶点来标识该切片的特定牙齿的凸包804。切片中的顶点的数量可取决于切片的厚度。例如，牙齿的切片的顶点的数量随着该切片的z轴厚度的增加而增加。在一些示例中，切割给定切片的牙齿的一部分可为牙齿的该切片创建附加顶点。

图8B示出了多个凸包，每个凸包与未来牙科解剖结构的数字模型的多个切片中的相应切片相关联。在一个示例中，第一切片包括限定第一凸包814的顶点812，并且第二切片包括限定第二凸包824的顶点822。

图9为示出了根据本公开的各个方面的示例性样条的概念图。下文在图1的系统100的上下文中描述图9。

定制特征部生成器184生成一个或多个定制器具特征部。在图9的示例中，定制特征部生成器184生成样条902。定制特征部生成器184可通过针对未来牙科解剖结构的所有切片累积多个点904AA-904NN(统称为点904)来生成样条902。点904可包括每个牙齿的中点和相邻牙齿之间的点(例如，接触点或最近临近点)。在一个示例中，坐标符号906A-906B示出了每个相应牙齿的局部坐标系。

图10A至图10B为示出了根据本公开的各个方面的示例性模具分模面的概念图。下文在图1的系统100的上下文中描述图10A至图10B。

定制特征部生成器184基于界标自动生成牙科器具101的一个或多个定制器具特征部。在一个示例中，定制特征部生成器182基于界标诸如每颗牙齿的中点和每个切片的相邻牙齿之间的点(例如，相邻牙齿之间的接触点和/或相邻牙齿之间的最近临近点)生成模具分模面1002。例如，定制特征部生成器184可针对每个切片基于中点和相应切片的相邻牙齿之间的点生成一个或多个样条，并且可基于所有切片的样条生成模具分模面。在一个示例中，定制特征部生成器184基于中点和相邻牙齿之间的点生成粗粒度样条。

在另一个示例中，定制特征部生成器184针对每个切片基于每个切片的一个或多个粗粒度样条生成细粒度样条。在此类示例中，定制特征部生成器184跨所有切片累积所有细粒度样条的点。换句话讲，定制特征部生成器184聚合样条中的每个样条的点，以生成模具分模面1002的3D网格。换句话讲，定制特征部生成器184可利用样条中的每个样条的点中的每个点(例如，中点、最近临近点和/或接触点)来创建模具分模面1002的3D网格。

图11为示出了根据本公开的各个方面的示例性齿龈修整表面的概念图。齿龈修整表面1102可包括3D网格，该3D网格修整齿龈1104和牙齿1106之间的包围外壳。

图12为示出了根据本公开的各个方面的示例性面侧带的概念图。面侧带1202是从外壳沿面偏移的具有标称厚度的刚性肋。在一些实例中，面侧带沿循弓形体和齿龈缘两者。在一一个实例中，面侧带的底部不会比齿龈修整表面向龈掉落更远。

图13为示出了根据本公开的各个方面的示例性舌侧搁架1302的概念图。舌侧搁架1302是模具器具的舌侧侧上的具有标称厚度的刚性肋，其在舌侧上嵌入并沿循弓形体。

图14为示出了根据本公开的各个方面的示例性牙门和牙窗的概念图。牙窗1404A-1404H(统称为牙窗1404)包括提供通向牙齿表面的入口的孔，使得牙科用复合材料可放置在牙齿上。牙门包括覆盖牙窗的结构。牙窗的形状可被定义为当从面部观察牙齿时从牙齿的周边嵌入的标称形状。在一些实例中，牙门的形状对应于牙窗的形状。牙门可被嵌入以在牙门和牙窗之间形成间隙。

图15为示出了根据本公开的各个方面的示例性后卡扣夹钳的概念图。下文在图1的系统100的上下文中描述图15。

特征部管理器186可确定后卡扣夹钳1502A-1502B(统称为后卡扣夹钳1502)的一个或多个特性。后卡扣夹钳150可被配置为将牙科器具101的面侧部分与牙科器具101的舌侧部分耦接。示例性特性包括后卡扣夹钳的大小、形状、位置和/或取向。在一个示例中，特征部管理器186基于待修复的最外面的牙齿的位置确定后卡扣夹钳150的位置。例如，管理器186可将后卡扣夹钳沿着弓形体定位在弓形体的相反的两端上(例如，在一端处定位第一卡扣夹钳并且另一端处定位第二卡扣夹钳)。在一些示例中，特征部管理器186将后卡扣夹钳的凹形部分定位在分模面的舌侧侧上，并且将后卡扣夹钳的凸形部分定位在面侧侧上。

图16为示出了根据本公开的各个方面的示例性牙门铰链的概念图。下文在图1的系统100的上下文中描述图16。

特征部管理器186可确定牙门铰链1602A-1602F(统称为牙门铰链1602)的一个或多个特性。牙门铰链1602可被配置为将牙门以可枢转方式耦接到牙科器具101。示例性特性包括牙门铰链1602的大小、形状、位置和/或取向。

在一个示例中，特征部管理器186基于另一个预定义器具特征部的位置确定牙门铰链1602的位置。例如，特征部管理器186可将每个牙门铰链1602定位在对应牙门的中线处。在一个场景中，特征部管理器186定位牙门铰链1602A的凹形部分以锚定到牙科器具101的面侧部分(例如，朝向牙齿的切缘)，并且定位牙门铰链1602A的凸形部分以锚定到牙门的外面。

图17A至图18B为示出了根据本公开的各个方面的示例性牙门卡扣的概念图。下文在图1的系统100的上下文中描述图17A至图17B。

特征部管理器186可确定牙门卡扣1702A-1702F(统称为牙门卡扣1702)的一个或多个特性。示例性特性包括牙门卡扣1702的大小、形状、位置和/或取向。

在一个示例中，特征部管理器186基于另一个预定义器具特征部的位置确定牙门卡扣1702的位置。例如，特征部管理器186可将每个牙门卡扣1702定位在对应牙门的中线处。在一个实例中，特征部管理器186定位牙门卡扣的凹形部分以锚定到牙门的外面并且朝向齿龈向下延伸。在另一个实例中，特征部管理器186定位牙门卡扣的凸形部分以锚定到面侧带的齿龈侧。

图18为示出了根据本公开的各个方面的示例性切嵴的概念图。切嵴1802在切缘处提供增强。

图19为示出了根据本公开的各个方面的示例性中心夹具的概念图。中心夹具1902将牙科器具的面侧部分和舌侧部分彼此对齐。

图20为示出了根据本公开的各个方面的示例性牙门通气孔的概念图。牙门通气孔2002A-2002B(统称为牙门通气孔2002)将过量的牙科用复合材料输送出牙科器具。

图21为示出了根据本公开的各个方面的示例性牙门的概念图。在图20的示例中，牙科器具包括牙门2102、牙门铰链2104和牙门卡扣2106。

图22为示出了根据本公开的各个方面的示例性牙间隙基质的概念图。牙间隙基质2202包括柄部2204、主体2206和包裹部分2208。包裹部分2208被配置为适配在两个相邻牙齿之间的邻间区域中。

图23为示出了根据本公开的各个方面的示例性制造壳体框架和示例性牙科器具的概念图。制造壳体框架2302被配置为支撑牙科器具的一个或多个部分。例如，制造壳体框架2302可经由壳体框架撑条2310将牙科器具的舌侧部分2304、牙科器具的面侧部分2306以及牙间隙基质2308可拆卸地彼此耦接。在图23的示例中，壳体框架撑条2310将牙科器具的零件2304、2306和2308系到或耦接到制造壳体框架2302。

图24是示出了根据本公开的各个方面的包括定制标签的示例性牙科器具的概念图。定制标签2402-2408可打印在牙科器具的各个零件上并且包括标识牙科器具的相应零件的数据(例如，序列号、零件编号等)。

已描述了各种示例。这些示例以及其他示例均在以下权利要求书的范围内。

Claims (16)

1.一种自动化创建牙齿修复牙科器具的系统，所述系统包括：

患者的未来牙科解剖结构的数字三维(3D)模型，所述未来牙科解剖结构表示所述患者的至少一颗牙齿的预期形状；

界标标识器，所述界标标识器被配置为基于所述患者的所述未来牙科解剖结构的数字3D模型自动计算所述患者的所述未来牙科解剖结构的一个或多个界标；

定制特征部生成器，所述定制特征部生成器被配置为基于所述一个或多个界标自动生成用于修复所述患者的所述至少一颗牙齿的牙科器具的一个或多个定制器具特征部，其中所述一个或多个定制器具特征部中的每一个表示数字3D网格，所述数字3D网格限定待用作所述3D模型内限定总体牙科器具的一部分的特定几何形状；

存储器装置，所述存储器装置被配置为存储所述牙科器具的数字模型，所述牙科器具的所述数字模型包括所述一个或多个定制器具特征部和一个或多个预定义器具特征部，其中所述一个或多个预定义器具特征部被配置为执行所述牙科器具的功能；

特征部特性管理器，所述特征部特性管理器被配置为至少部分地基于所述一个或多个界标自动确定所述牙科器具的所述一个或多个预定义器具特征部的特性；以及

模型汇编器，所述模型汇编器被配置为将所述一个或多个定制器具特征部和所述一个或多个预定义器具特征部自动汇编到所述牙科器具的所述数字模型中。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述界标标识器被配置为通过被配置为标识所述牙科解剖结构的多个切片来自动标识所述一个或多个界标。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述界标标识器被配置为进一步通过至少被配置为确定所述多个切片中的每个相应切片内的所述至少一颗牙齿的中点来计算所述一个或多个界标。

4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述至少一颗牙齿包括第一牙齿和第二牙齿，并且其中所述界标标识器被配置为通过至少被配置为确定所述多个切片中的每个相应切片内所述第一牙齿和所述第二牙齿之间的最近点来计算所述一个或多个界标。

5.根据权利要求2所述的系统，其中，所述界标标识器被配置为通过至少被配置为计算指示所述多个切片中的每个相应切片内的所述至少一颗牙齿的外边界的凸包来计算所述一个或多个界标。

6.根据权利要求2所述的系统，其中，所述界标标识器进一步被配置为通过至少被配置为进行以下项来确定所述多个切片中的特定切片是否有效：

确定牙齿针对所述多个切片内的每个相应切片的面积；

确定所述牙齿跨所述多个切片的最大面积；

至少部分地基于所述牙齿针对所述特定切片的面积和所述牙齿跨所述多个切片的最大面积确定所述特定切片是否有效。

7.根据权利要求2所述的系统，其中，所述界标标识器进一步被配置为通过至少被配置为进行以下项来确定所述多个切片中的特定切片是否有效：

确定牙齿的所述特定切片的凸包的区段的长度；

确定所述牙齿的所述特定切片的凸包的周边的长度；

基于所述凸包的所述区段的长度和所述凸包的所述周边的长度确定所述牙齿的所述特定切片是否有效。

8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述预定义器具特征部包括以下中的至少一者：

通气孔，所述通气孔被配置为输送牙科用复合材料；

夹钳，所述夹钳被配置为将所述牙科器具的舌侧部分与所述牙科器具的面侧部分配合；

牙门铰链，所述牙门铰链被配置为将牙门以可枢转方式耦接到所述牙科器具；

牙门卡扣，所述牙门卡扣被配置为将所述牙门固定在闭合位置中；

中心夹具，所述中心夹具被配置为在所述牙科器具的所述舌侧部分和所述牙科器具的所述面侧部分之间提供竖直配准；

定制标签，所述定制标签包括标识所述牙科器具的一部分的数据；

制造壳体框架，所述制造壳体框架被配置为支撑所述牙科器具的一个或多个部分；或

牙间隙基质柄部。

9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个定制器具特征部包括样条、模具分模面、齿龈修整表面、外壳、面侧带、舌侧搁架、牙门、牙窗、切嵴、壳体框架撑条或牙间隙基质包裹中的至少一者。

10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个定制器具特征部包括样条，并且其中所述定制特征部生成器被配置为通过至少被配置为进行以下项来生成所述样条：

将所述数字3D模型分成多个切片；

标识所述多个切片中的每个切片的每颗牙齿的中点；

标识每个切片内每组相邻牙齿之间的最近点；以及

针对每个切片基于每个切片的每颗牙齿的所述中点或每个切片内每组相邻牙齿之间的所述最近点中的至少一者生成样条。

11.根据权利要求2所述的系统，其中，所述一个或多个定制器具特征部包括模具分模面，并且其中所述定制特征部生成器被配置为通过至少被配置为进行以下项来生成所述模具分模面：

通过针对所述牙科解剖结构的多个切片中的每个相应切片累积多个点来生成3D网格；以及

基于所述3D网格确定所述模具分模面。

12.根据权利要求1所述的系统，其中，所述特征部特性管理器进一步被配置为基于医师偏好确定所述一个或多个预定义器具特征部的一个或多个特性。

13.根据权利要求1所述的系统，其中，所述特征部特性管理器进一步被配置为基于与先前牙科器具相关联的反馈确定所述一个或多个预定义器具特征部的一个或多个特性。

14.一种自动化创建牙齿修复牙科器具的方法，所述方法包括：

通过计算装置的界标标识器接收患者的未来牙科解剖结构的数字三维(3D)模型，所述未来牙科解剖结构表示所述患者的至少一颗牙齿的预期形状；

由所述界标标识器基于所述患者的所述未来牙科解剖结构的数字3D模型自动计算所述患者的所述未来牙科解剖结构的一个或多个界标；

在所述计算装置的存储器处存储牙科器具的数字模型，所述牙科器具的所述数字模型包括一个或多个定制器具特征部和一个或多个预定义器具特征部，其中所述一个或多个定制器具特征部中的每一个表示数字3D网格，所述数字3D网格限定待用作所述3D模型内限定总体牙科器具的一部分的特定几何形状，其中所述一个或多个预定义器具特征部被配置为执行所述牙科器具的功能；

通过特征部特性管理器至少部分地基于所述一个或多个界标自动确定所述牙科器具的所述一个或多个预定义器具特征部的特性；以及

通过模型汇编器将所述一个或多个定制器具特征部和所述一个或多个预定义器具特征部自动汇编到所述牙科器具的所述数字模型中。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，自动计算所述未来牙科解剖结构的所述一个或多个界标包括：

由所述界标标识器标识所述牙科解剖结构的多个切片；以及

标识所述多个切片中的每个相应切片内的所述至少一颗牙齿的中点。

16.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括指令，所述指令在被执行时致使计算装置的至少一个处理器：

接收患者的未来牙科解剖结构的数字三维(3D)模型，所述未来牙科解剖结构表示所述患者的至少一颗牙齿的预期形状；

基于所述患者的所述未来牙科解剖结构的数字3D模型自动计算所述患者的所述未来牙科解剖结构的一个或多个界标；以及

基于一个或多个定制器具特征部和一个或多个预定义器具特征部生成用于修复所述患者的所述至少一颗牙齿的牙科器具的数字模型，其中所述一个或多个定制器具特征部中的每一个表示数字3D网格，所述数字3D网格限定待用作所述3D模型内限定总体牙科器具的一部分的特定几何形状，其中所述一个或多个预定义器具特征部被配置为执行所述牙科器具的功能；

通过特征部特性管理器至少部分地基于所述一个或多个界标自动确定所述牙科器具的所述一个或多个预定义器具特征部的特性；以及

通过模型汇编器将所述一个或多个定制器具特征部和所述一个或多个预定义器具特征部自动汇编到所述牙科器具的所述数字模型中。