CN116058863A - 数据处理装置、数据处理方法以及计算机可读取的记录介质 - Google Patents

数据处理装置、数据处理方法以及计算机可读取的记录介质 Download PDF

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Abstract

提供牙科医生能够高精度地掌握各牙齿的移动的技术，提供数据处理装置、数据处理方法以及计算机可读取的记录介质。是对牙齿的三维数据进行处理的数据处理装置(100)。数据处理装置(100)具备：输入部，输入由X射线CT拍摄装置(200)拍摄到的包含头部的一部分的骨和多个牙齿的三维数据；数据处理部，基于输入至输入部的三维数据来执行数据处理；以及输出部，将由数据处理部处理过的三维数据向外部装置输出。三维数据还包含位置信息，将头部的一部分的骨与多个牙齿分段化。数据处理部基于至少设置于头部的一部分的骨的基准，来比较拍摄时期不同的三维数据。

Description

数据处理装置、数据处理方法以及计算机可读取的记录介质
技术领域
本公开涉及数据处理装置、数据处理方法以及计算机可读取的记录介质。
背景技术
在牙科矫正治疗中，例如，将具有弓丝界面的牙套安装于各齿，经由弓丝对各牙齿施加压力。通过经由弓丝对各牙齿施加压力，使各牙齿移动至所希望的位置，进行牙科矫正。在日本特表2020-503919号公报中，公开：基于包含各牙齿的牙列的数字模型来计划矫正构件的选择以及矫正构件的位置等的系统。
在日本特表2020-503919号公报中，使用扫描对象者的牙列而得到的数字模型，来决定用于使对象者的牙列中的一个以上的牙齿成为所希望的位置的治疗计划。特别是，牙科医生将治疗计划与对象者的实际的牙齿移动进行比较，决定它们是否相互关联。但是，在日本特表2020-503919号公报中，仅通过利用与数字模型的比较而掌握牙齿移动，针对定量地掌握进行牙科矫正前后各牙齿的位置变化了多少，并没有具体公开。
发明内容
本公开是为了解决这样的问题而完成的，目的在于提供能够供牙科医生高精度地掌握各牙齿的移动的技术。
本公开所涉及的数据处理装置是对牙齿的三维数据进行处理的数据处理装置。数据处理装置具备：输入部，输入有由拍摄装置拍摄到的包含头部的一部分的骨和多个牙齿的三维数据；数据处理部，基于输入至输入部的三维数据来执行数据处理；以及输出部，将由数据处理部处理过的三维数据向外部装置输出。三维数据还包含位置信息，至少将头部的一部分的骨和多个牙齿分段化。数据处理部基于至少设置于头部的一部分的骨的基准，来比较拍摄时期不同的三维数据。
本公开所涉及的数据处理方法是对牙齿的三维数据进行处理的数据处理方法。数据处理方法包含如下步骤：输入由拍摄装置拍摄到的包含头部的一部分的骨和多个牙齿的三维数据；基于至少设置于头部的一部分的骨的基准，来比较拍摄时期不同的三维数据；以及将比较出的三维数据向外部装置输出。三维数据还包含位置信息，至少将头部的一部分的骨与多个牙齿分段化。
本公开所涉及的计算机可读取的记录介质是存储有由对牙齿的三维数据进行处理的数据处理装置执行的程序的计算机可读取的记录介质。在该程序由处理器执行时，执行以下步骤：输入由拍摄装置拍摄到的包含头部的一部分的骨和多个牙齿的三维数据；基于至少设置于头部的一部分的骨的基准，来比较拍摄时期不同的三维数据；以及将比较出的上述三维数据向外部装置输出。三维数据还包含位置信息，至少将头部的一部分的骨和多个牙齿分段化。
本发明的上述以及其他目的、特征、方面以及优点，在与附图关联地理解的本发明相关的以下的详细说明中将变得清楚。
附图说明
图1是表示实施方式1所涉及的数据处理装置的应用例的示意图。
图2是表示实施方式1所涉及的数据处理装置的硬件结构的示意图。
图3是用于对实施方式1所涉及的数据处理装置中执行的数据处理的一个例子进行说明的流程图。
图4A是表示通过实施方式1所涉及的数据处理装置而处理的三维数据的一个例子的图。
图4B是表示通过实施方式1所涉及的数据处理装置而处理的三维数据的一个例子的图。
图5是表示通过实施方式1所涉及的数据处理装置而生成的重叠显示的图像数据的一个例子的图。
图6A是表示通过实施方式1所涉及的数据处理装置而生成的动画数据(侧面)的一个例子的图。
图6B是表示通过实施方式1所涉及的数据处理装置而生成的动画数据(侧面)的一个例子的图。
图7A是表示通过实施方式1所涉及的数据处理装置而生成的动画数据(上颌骨侧)的一个例子的图。
图7B是表示通过实施方式1所涉及的数据处理装置而生成的动画数据(上颌骨侧)的一个例子的图。
图8A是表示通过实施方式1所涉及的数据处理装置而生成的动画数据(下颌骨侧)的一个例子的图。
图8B是表示通过实施方式1所涉及的数据处理装置而生成的动画数据(下颌骨侧)的一个例子的图。
图9是表示通过实施方式2所涉及的数据处理装置而处理的三维数据的一个例子的图。
图10是用于对通过实施方式2所涉及的数据处理装置而计算的牙齿的位置数据进行说明的图。
图11是用于对实施方式2所涉及的数据处理装置中执行的数据处理的一个例子进行说明的流程图。
图12是表示实施方式2所涉及的数据处理装置中所处理的比较结果的一个例子的图。
图13是表示实施方式3所涉及的数据处理装置中处理的咬合接触位置的数据的一个例子的图。
图14是表示实施方式3所涉及的数据处理装置中处理的咬合接触位置的数据的其他的一个例子的图。
具体实施方式
参照附图对本公开的实施方式详细地进行说明。另外，针对图中的相同或者相当的部分，标注相同的附图标记且不重复其说明。
(实施方式1)
参照图1以及图2，对应用了实施方式1所涉及的数据处理装置的检查系统的例子进行说明。图1是表示实施方式1所涉及的数据处理装置100的应用例的示意图。图2是表示实施方式1所涉及的数据处理装置100的硬件结构的示意图。
如图1所示，用户1能够通过检查系统10获取包含对象者2的牙齿的三维图像的数据(以下，也称为“三维数据”)。另外，“用户”可以是牙科医生等手术的人、牙科助理、牙科大学的老师或者学生、牙科技术员、制造商的技术员、制造工厂的作业者等使用检查系统10的人(使用者)的任一个。“对象者”也可以是牙科医院的患者、牙科大学的被实验者等成为检查系统10的对象的人的任一个。
实施方式1所涉及的检查系统10具备X射线CT拍摄装置200、数据处理装置100、显示器300。X射线CT拍摄装置200进行如下X射线CT拍摄：相对于对象者2照射X射线收集投影数据，在计算机上重建所得到的投影数据，生成CT(Computerized Tomography，计算机断层扫描)图像。具体而言，X射线CT拍摄装置200在X射线发生器与X射线检测器之间配置了对象者2的状态下，一边从X射线发生器向对象者2照射锥状的X射线(X射线锥形束)，一边使X射线发生器和X射线检测器绕对象者2回旋。而且，X射线CT拍摄装置200收集由X射线检测器检测到的X射线的检测结果(投影数据)，并根据收集到的X射线的检测结果(投影数据)生成X射线拍摄信息，重建三维数据。三维数据包含对象者2的上颌骨以及下颌骨的至少一部分和多个牙齿。
例如，用户1为了对对象者2进行牙科矫正治疗，观察在进行牙科矫正前后的各牙齿的位置，由X射线CT拍摄装置200拍摄对象者2而获取包含牙齿的三维数据。特别是，用户1通过进行牙科矫正而定量地掌握各牙齿的位置的变化，从而矫正构件的调整等治疗计划的筹划制定变容易。
但是，通过牙科矫正使各牙齿的位置相对变化，伴随于此的牙龈的形状也相对变化，因此，即便通过单纯地比较进行牙科矫正前后的三维数据知道了各牙齿的位置变化的情况，也无法高精度地定量掌握各牙齿的移动量等。
因此，实施方式1所涉及的数据处理装置100通过使用将上颌骨以及下颌骨的至少一部分和多个牙齿分段化的三维数据而在上颌骨或者下颌骨设置基准，进行基于该基准来比较拍摄时期不同的三维数据(包含基于三维数据而生成的二维图像)的数据处理。另外，对于对上颌骨以及下颌骨的至少一部分和多个牙齿进行分段化的处理而言，也可以作为数据处理装置100的前处理而自动进行，也可以由用户1等手动进行。此外，多个牙齿的分段化也可以以能够识别各牙齿的方式分段化，也可以按每个预定单位将牙齿集中分段化。此处，基准为在拍摄时期(例如，矫正前后)没有变化的骨即可，为头部的一部分的骨即可。头部的一部分的骨至少包含下颌骨、上颌骨、鼻骨、颧骨、鼻腔、额骨、颞骨以及颞窝的任一个。
如图2所示，数据处理装置100作为主要的硬件要素而包含CPU(CentralProcessing Unit，中央处理单元)101、存储器102、输入部(输入电路)103、输出部(输出电路)104、储存器110、通信控制器112、光学驱动器114。这些组件经由处理器总线120而连接。
CPU101能够读出存储于储存器110的程序(作为一个例子，OS(Operating System，操作系统)以及数据处理的程序)，在存储器102展开并执行。在CPU101中，执行从储存器110读出的各种程序。具体而言，数据处理的程序对输入至输入部103的三维数据执行预定的数据处理，并基于设置于上颌骨或者下颌骨的基准，比较拍摄时期不同的三维数据(包含基于三维数据而生成的二维图像)来求出各牙齿的移动量，或者以动画显示进行牙科矫正前后的三维数据的变化。执行程序的CPU101与数据处理装置100的数据处理部(数据处理电路)对应。
存储器102提供在CPU101执行程序时暂时储存程序代码、工作存储器等的存储区域。存储器102例如由DRAM(Dynamic Random Access Memory，动态随机存取存储器)或者SRAM(Static Random Access Memory，静态随机存取存储器)等易失性存储器器件构成。
输入部103包含与X射线CT拍摄装置200连接而从X射线CT拍摄装置200接受三维数据的输入接口。此外，在输入部103连接有图1所示的键盘501以及鼠标502等输入装置，能够接受由用户1选择出的信息。
输出部104是用于与外部装置连接的接口，且与作为外部装置的一个例子的显示器300连接。输出部104也可以包含生成用于由显示器300显示的图像的GPU(GraphicsProcessing Unit，图形处理单元)。显示器300例如由LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)或者有机ELD(Electroluminescence电致发光)显示器等构成。
储存器110除了存储有用于实现基本功能的OS之外，还存储有用于提供作为数据处理装置100的功能的程序。并且，储存器110存储有所输入的三维数据、执行了数据处理的运算结果(例如，各牙齿的移动量、表示进行牙科矫正前后的三维数据的变化的动画的数据等)。储存器110例如由硬盘或者SSD(Solid State Drive，固态驱动器)等非易失性存储器器件构成。
通信控制器112经由网络在与配置于牙科医院内的装置、服务器装置等之间收发数据。通信控制器112例如与以太网(注册商标)、无线LAN(Local Area Network，局域网)、Bluetooth(注册商标)等任意的通信方式对应。另外，在将由CPU101执行了数据处理的运算结果输出至服务器装置等外部装置的情况下，通信控制器112也作为将由数据处理部处理过的三维数据向外部装置输出的输出部(输出电路)发挥功能。
数据处理装置100也可以具有光学驱动器114，从非暂时性地存储计算机可读取的程序的记录介质114a(例如，DVD(Digital Versatile Disc，数字多功能光盘)等的光学记录介质)，读取存储于其中的程序并安装于储存器110等。
由数据处理装置100执行的程序等也可以经由计算机可读取的记录介质114a而安装，但也可以通过从网络上的服务器装置等下载的形式来安装。此外，实施方式所涉及的数据处理装置100所提供的功能也有时以利用OS所提供的模块的一部分的形式实现。
[数据处理]
接下来，使用流程图说明针对由数据处理装置100执行的拍摄时期不同的三维数据的数据处理。图3是用于对实施方式1所涉及的数据处理装置100中执行的数据处理的一个例子进行说明的流程图。
首先，数据处理装置100获取拍摄时期不同的三维数据(步骤S11)。在无法获取三维数据的情况下(步骤S11中否)，数据处理装置100使处理返回步骤S11，维持获取三维数据的状态。具体而言，数据处理装置100从存储由X射线CT拍摄装置200拍摄到的三维数据的储存器110，获取进行对象者2的牙科矫正之前的三维数据(第1三维数据)和进行了牙科矫正之后的三维数据(第2三维数据)。另外，以下，为了简化说明而说明通过数据处理装置100来处理进行牙科矫正前后的两个三维数据的例子，但不局限于此，也可以通过数据处理装置100来处理牙科矫正中拍摄到的多个三维数据。此外，第2三维数据只要是拍摄时期比第1三维数据新的三维数据即可，不局限于牙科矫正结束之后的三维数据，也可以是进行牙科矫正的中途经过的三维数据。
步骤S11中获取的三维数据包含上颌骨以及下颌骨的至少一部分和多个牙齿。图4A、图4B是表示通过实施方式1所涉及的数据处理装置100而处理的三维数据的一个例子的图。图4A所示的三维数据G1是从正面观察对象者2时的三维数据。在三维数据G1中，按各部位的每一个将多个位置信息分段化，具体而言，分别相对于上颌骨2a、下颌骨2b以及多个牙齿而相对应有识别数据来进行区别。图4A中，对上颌骨2a、下颌骨2b以及多个牙齿分别标注剖面线来图示分段化的状况。另外，图4A中，不仅包含上颌骨2a，还包含鼻骨、额骨等其他骨，但分段化区别出各牙齿、下颌骨2b、至少除各牙齿以及下颌骨2b以外的包含上颌骨2a的骨即可。
图4B是基于三维数据而生成，从处于侧面方向的视点观察对象者2的情况下的包含对象者2的牙齿的骨的二维图像G2。另外，由X射线CT拍摄装置200拍摄到的拍摄数据是表示XYZ空间的体素数据(三维数据)，能够基于该三维数据生成从任意的视点观察的二维图像而显示。此外，用户能够选择任意的视点等，基于三维数据生成、显示从各种视点观察的二维图像。换句话说，数据处理装置100能够对作为材料的三维数据进行加工而生成从所希望的视点方向观察到的二维图像。
在将根据进行牙科矫正的前后的三维数据而生成的二维图像进行比较的情况下，即便仅通过单纯地进行比较而知道各牙齿的位置相对变化，也无法高精度地定量掌握各牙齿的移动量等。因此，在数据处理装置100中，相对于即使进行牙科矫正而位置也不变化的上颌骨2a或者下颌骨2b设置基准，基于该基准来比较进行牙科矫正前后的二维图像，从而定量地掌握各牙齿的位置。在二维图像G2中，将图4B所示基准S设置于下颌骨2b的特征部分。另外，图4B中，为了容易观察基准S的位置，省略上颌骨2a以及下颌骨2b的剖面线。
基准S不限定于设置于下颌骨2b的情况，也可以设置于上颌骨2a，另外也可以分别设置于上颌骨2a以及下颌骨2b。并且，基准S不限定于设置于上颌骨2a或者下颌骨2b的一部分的情况，也可以为上颌骨2a或者下颌骨2b的整体。在分别设置于上颌骨2a以及下颌骨2b的情况下，数据处理装置100针对上颌骨2a侧的各牙齿，基于设置于上颌骨2a的基准S(第1基准)来比较二维图像，针对下颌骨2b侧的各牙齿，基于设置于下颌骨2b的基准S(第2基准)来比较二维图像。
在能够获取三维数据的情况下(步骤S11中是)，数据处理装置100进行获取到的三维数据的基准对齐处理(步骤S12)。在基准对齐处理中，数据处理装置100相对于步骤S11中获取到的拍摄时期不同的两个三维数据，分别生成相同的视点的二维图像。数据处理装置100在所生成的两个二维图像中，确定出下颌骨2b或者上颌骨2a的任一个中的基准S，基于确定出的基准S进行两个二维图像的基准对齐。另外，基准S的确定也可以通过程序而自动进行。例如，在使基准S为下颌骨2b的颌部分的情况下，由于人的颌成为恒定形状，所以能够通过图案匹配而确定出。此外，基准S的确定也可以一部分参与有用户操作。例如，也可以用户通过操作将两个二维图像中的上颌骨2a或者下颌骨2b的任意区域设定为基准S。并且，也可以不确定出基准S，而将分段化的下颌骨2b、上颌骨2a等骨本身作为基准。在矫正前后，除牙齿以外的骨的形状几乎没有变化，因此，也可以通过图案匹配确定出两个二维图像的除牙齿以外的骨，作为基准对齐处理的基准。
接下来，数据处理装置100将步骤S11中基于下颌骨2b的基准S而对位后的两个二维图像进行比较，并计算各牙齿的移动量(步骤S13)。具体而言，数据处理装置100通过基准S使进行牙科矫正之前的二维图像和进行了牙科矫正之后的二维图像对齐，将各牙齿的位置进行比较，计算所变化的各牙齿的移动量。数据处理装置100例如通过计算进行牙科矫正之前的二维图像与进行了牙科矫正之后的二维图像的差值，能够计算出所变化的各牙齿的移动量。特别是，在将多个牙齿的位置信息分段化的情况下，数据处理装置100通过按分段化出的牙齿的每一个计算出进行牙科矫正前后的位置的差值，能够高精度地掌握各牙齿的移动。此处，各牙齿的移动量也可以是表示各牙齿的体素数据(三维数据)各自的移动量的平均值，也可以是各牙齿的中心点的体素数据(三维数据)的中心的移动量。
接下来，数据处理装置100生成重叠显示有拍摄时期不同的二维图像的图像数据(步骤S14)。具体而言，数据处理装置100通过基准S使进行牙科矫正之前的二维图像与进行了牙科矫正之后的二维图像对齐并重叠，生成由虚线显示进行牙科矫正之前的位置的图像数据。图5是表示通过实施方式1所涉及的数据处理装置100而生成的重叠显示的图像数据G3的一个例子的图。图像数据G3是从侧面观察对象者2时的图像数据，是基于基准S相对于进行了牙科矫正之后的二维图像而重叠进行牙科矫正之前的二维图像的图像数据。通过图像数据G3，容易地掌握从进行牙科矫正之前的牙齿T1向进行了牙科矫正之后的牙齿T2的变化。此外，根据基准S调整进行牙科矫正前后的二维图像的位置，因此，能够将图5所示的牙齿T1与牙齿T2之间的距离计算为所变化的牙齿的移动量d。
接下来，数据处理装置100生成拍摄时期不同的二维图像的动画数据(步骤S15)。具体而言，数据处理装置100在从进行牙科矫正之前至进行了牙科矫正之后期间获取到多个二维图像的情况下，使各个二维图像的基准S对齐而以预定的时间间隔连续地显示而生成动画数据。另外，在只获取到进行牙科矫正前后的两个二维图像的情况下，数据处理装置100也可以补充而作成两个二维图像之间的二维图像，生成动画数据。
包含对象者2的牙齿的三维数据除了X射线CT拍摄装置200以外，还能够通过三维扫描仪来获取。三维扫描仪是通过内置的三维相机来拍摄包含牙齿的三维数据的装置。但是，由三维扫描仪拍摄到的三维数据不包含上颌骨以及下颌骨的至少一部分，因此，无法利用前述那样的基准S来比较进行牙科矫正前后的三维数据。然而，在牙科矫正治疗中，存在将锚固螺钉埋入颌骨，并以该锚固螺钉为支点来移动牙齿的治疗法。因此，在将锚固螺钉埋入颌骨的情况下，针对由三维扫描仪获取到的三维数据，也以锚固螺钉作为基准S，进行与前述的处理相同的处理，数据处理装置100能够在步骤S13中计算各牙齿的移动量。并且，数据处理装置100能够根据从由三维扫描仪拍摄到的三维数据生成的从相同的任意的视点观察到的牙科矫正前后的二维图像，生成重叠显示的图像数据以及动画数据。
示出使用由三维扫描仪拍摄到的三维数据而生成的动画数据的一个例子。图6A、图6B是表示通过实施方式1所涉及的数据处理装置100而生成的动画数据(侧面)的一个例子的图。图7A、图7B是表示通过实施方式1所涉及的数据处理装置100而生成的动画数据(上颌骨侧)的一个例子的图。图8A、图8B是表示通过实施方式1所涉及的数据处理装置100而生成的动画数据(下颌骨侧)的一个例子的图。
图6A所示的二维图像D1构成显示有从处于侧面方向的视点观察进行牙科矫正之前的对象者2的情况下的包含对象者2的牙齿的骨的二维图像的动画数据的1帧。图6B所示的二维图像D2是构成显示有从处于侧面方向的视点观察进行了牙科矫正之后的对象者2的情况下的包含对象者2的牙齿的骨的二维图像的动画数据的1帧。在动画数据中，从二维图像D1向二维图像D2变化，在二维图像D2中，进行牙科矫正之前的牙齿T1由虚线表示，重叠于进行了牙科矫正之后的牙齿T2而显示。
图7A所示的二维图像D3是构成显示有从视点观察进行牙科矫正之前的对象者2的上颌骨侧的情况下的包含对象者2的牙齿的骨的二维图像的动画数据的1帧。图7B所示的二维图像D4是构成显示有从视点观察进行了牙科矫正之后的对象者2的上颌骨侧的情况下的包含对象者2的牙齿的骨的二维图像的动画数据的1帧。在动画数据中，从二维图像D3向二维图像D4变化，在二维图像D4中，进行牙科矫正之前的牙齿T1由虚线表示，重叠于进行了牙科矫正之后的牙齿T2而显示。
图8A所示的二维图像D5是构成显示有从视点观察进行牙科矫正之前的对象者2的下颌骨侧的情况下的包含对象者2的牙齿的骨的二维图像的动画数据的1帧。图8B所示的二维图像D6是构成显示有从视点观察进行了牙科矫正之后的对象者2的下颌骨侧的情况下的包含对象者2的牙齿的骨的二维图像的动画数据的1帧。在动画数据中，从二维图像D5向二维图像D6变化，在二维图像D6中，进行牙科矫正之前的牙齿T1由虚线表示，重叠于进行了牙科矫正之后的牙齿T2而显示。
返回图3，数据处理装置100将步骤S14中计算出的各牙齿的移动量、步骤S15中生成的图像数据以及步骤S16中生成的动画数据输出至作为外部装置的显示器300(步骤S16)。显示器300使数据处理装置100所输出的图像数据等显示于显示画面。另外，说明了数据处理装置100在步骤S14中计算出各牙齿的移动量，在步骤S15中生成图像数据，以及在步骤S16中生成动画数据，但也可以进行步骤S14～步骤S16中的至少一个处理，也可以将其处理结果输出至显示器300。此外，数据处理装置100也可以将步骤S14～步骤S16的处理结果输出至除显示器300以外的外部装置(例如，服务器装置)。
(实施方式2)
在实施方式1所涉及的数据处理装置100中，基于基准S来比较根据拍摄时期不同的多个三维数据的二维图像。并且，通过基于进行牙科矫正前后位置不变化的基准S使各牙齿的位置数字化(位置数据)，能够高精度地管理进行牙科矫正期间的各牙齿的位置。实施方式2中，对基于基准使各牙齿的位置数字化的数据处理装置的处理进行说明。另外，实施方式2中的检查系统以及数据处理装置的结构与实施方式1所涉及的检查系统10以及数据处理装置100的结构相同，因此，对相同的结构标注相同的附图标记而不重复详细的说明。
图9是表示通过实施方式2所涉及的数据处理装置而处理的三维数据的一个例子的图。图9所示的二维图像G4是基于三维数据而生成，并从处于正面方向的视点观察对象者2的情况下的包含对象者2的牙齿的骨的二维图像。在二维图像G4中，按各部位的每一个将多个位置信息分段化，具体而言，分别相对于上颌骨2a、下颌骨2b以及多个牙齿相对应有识别数据来进行区别。在二维图像G4中，在进行牙科矫正而位置也不变化的上颌骨2a设置基准Sa，在下颌骨2b设置基准Sb。另外，图9中，为了容易观察基准Sa、Sb的位置，省略上颌骨2a以及下颌骨2b的剖面线。
数据处理装置100针对上颌骨2a侧的各牙齿，基于设置于上颌骨2a的基准Sa(第1基准)来计算位置数据，针对下颌骨2b侧的各牙齿，基于设置于下颌骨2b的基准Sb(第2基准)来计算位置数据。另外，数据处理装置100也可以在上颌骨2a或者下颌骨2b的一方设置基准，针对上颌骨2a侧的各牙齿以及下颌骨2b侧的各牙齿，基于基准来计算位置数据。
图10是用于对通过实施方式2所涉及的数据处理装置100而计算的牙齿的位置数据进行说明的图。图10中，对针对下颌骨2b侧的各牙齿而基于基准Sb来计算位置数据的一个例子进行说明，但针对上颌骨2a侧的各牙齿而基于基准Sa来计算位置数据的情况也相同。
牙齿的位置数据包含牙齿的位置信息和齿轴的角度信息。具体而言，牙齿T3的位置信息通过牙齿T3相对于基准Sb的重心位置M的坐标(x，y，z)来计算。另外，基于重心位置M来计算牙齿T3的位置信息是一个例子，也可以基于其他的特征位置来计算牙齿T3的位置信息。并且，牙齿T3的位置信息也可以针对各牙齿不是基于一个位置来计算，而是基于多个位置来计算。
将牙齿T3的角度信息计算为齿轴P相对于基准Sb的x轴、y轴、z轴所成的角度(θx，θy，θz)。通过坐标(x，y，z)以及角度(θx，θy，θz)来定义牙齿T3，从而能够唯一地确定出口腔内的牙齿T3的位置。另外，齿轴P基于牙科领域中公知的某种定义来决定即可。此外，牙齿的位置数据也可以通过除坐标(x，y，z)以及角度(θx，θy，θz)以外的形式来定义。
接下来，使用流程图来说明对使用牙齿的位置数据进行牙科矫正期间的各牙齿的位置进行管理的处理。图11是用于对实施方式2所涉及的数据处理装置100中执行的数据处理的一个例子进行说明的流程图。
首先，数据处理装置100判断是否进行牙科矫正的初诊时的设定登记(步骤S101)。具体而言，在用户1通过键盘501等输入了进行牙科矫正的初诊时的设定登记这样的信息的情况下，数据处理装置100判断为进行牙科矫正的初诊时的设定登记。在进行牙科矫正的初诊时的设定登记(步骤S101中是)的情况下，数据处理装置100从X射线CT拍摄装置200获取包含进行牙科矫正之前的对象者2的牙齿的三维数据(步骤S102)。
在无法获取三维数据的情况下(步骤S102中否)，数据处理装置100使处理返回步骤S102，维持获取三维数据的状态。在能够获取三维数据的情况下(步骤S102中是)，数据处理装置100进行针对获取到的三维数据对上颌骨以及下颌骨的至少一部分和多个牙齿进行分段化的处理(步骤S103)。另外，在从X射线CT拍摄装置200获取到的三维数据已经被分段化的情况下、在能够获取通过其他软件而分段化后的三维数据的情况下，数据处理装置100也可以跳过步骤S103的处理。
接下来，数据处理装置100从三维数据，基于图9所示设置于上颌骨2a的基准Sa来计算上颌骨2a侧的各牙齿的位置数据(步骤S104)。具体而言，数据处理装置100针对上颌骨2a侧的各牙齿，计算坐标(x，y，z)以及角度(θx，θy，θz)。
接下来，数据处理装置100基于图9所示设定于下颌骨2b的基准Sb来由三维数据计算下颌骨2b侧的各牙齿的位置数据(步骤S105)。具体而言，数据处理装置100针对下颌骨2b侧的各牙齿，计算坐标(x，y，z)以及角度(θx，θy，θz)。
数据处理装置100将步骤S104以及步骤S105中计算出的各牙齿的位置数据保存于储存器110(步骤S106)。由此，数据处理装置100通过获取进行牙科矫正之前的各牙齿的位置数据，容易掌握牙科矫正中的治疗的经过。
在不进行牙科矫正的初诊时的设定登记(步骤S101中否)的情况下，数据处理装置100从储存器110读出对象者2的过去的位置数据(步骤S107)。另外，过去的位置数据包含初诊时的设定登记的各牙齿的位置数据、其后的诊疗中获取到的各牙齿的位置数据。数据处理装置100从X射线CT拍摄装置200获取包含进行了牙科矫正的对象者2的牙齿的新的三维数据(步骤S108)。
在无法获取新的三维数据的情况下(步骤S108中否)，数据处理装置100使处理返回步骤S108，维持获取三维数据的状态。在能够获取新的三维数据的情况下(步骤S108中是)，数据处理装置100进行针对获取到的新的三维数据而将上颌骨以及下颌骨的至少一部分和多个牙齿分段化的处理(步骤S109)。另外，在从X射线CT拍摄装置200获取到的三维数据已经被分段化的情况下、在能够获取通过其他软件而分段化后的三维数据的情况下，数据处理装置100也可以跳过步骤S109的处理。
接下来，数据处理装置100基于图9所示设置于上颌骨2a的基准Sa来由新的三维数据计算上颌骨2a侧的各牙齿的位置数据(步骤S110)。具体而言，数据处理装置100针对上颌骨2a侧的各牙齿，计算坐标(x，y，z)以及角度(θx，θy，θz)。
接下来，数据处理装置100从新的三维数据，基于图9所示设置于下颌骨2b的基准Sb来计算下颌骨2b侧的各牙齿的位置数据(步骤S111)。具体而言，数据处理装置100针对下颌骨2b侧的各牙齿，计算坐标(x，y，z)以及角度(θx，θy，θz)。
数据处理装置100将步骤S110以及步骤S111中计算出的各牙齿的位置数据与过去的位置数据进行比较，并输出该比较结果(步骤S112)。具体而言，数据处理装置100将比较结果作为能够显示于显示器300的显示画面的图像数据而输出至显示器300。
图12是表示通过实施方式2所涉及的数据处理装置100而处理后的比较结果的一个例子的图。图12所示的比较结果包含基于进行牙科矫正之前的对象者2的三维数据而生成并显示从任意的视点观察的二维图像的图像数据E1、基于进行了牙科矫正的对象者2的三维数据而生成并显示从任意的视点观察的二维图像的图像数据E2、显示对象者2的各牙齿的位置数据的图像数据E3。
图像数据E1是“2021年8月20日”拍摄到的对象者2的三维数据，且包含从正面观察的CT图像、从左右的侧面观察的CT图像、齿弓的图像。图像数据E2是“2021年8月25日”拍摄到的对象者2的三维数据，且包含从正面观察的CT图像、从左右的侧面观察的CT图像、齿弓的图像。
图像数据E3能够切换显示基于“2021年8月20日”拍摄到的对象者2的三维数据的各牙齿的位置数据与基于“2021年8月25日”拍摄到的对象者2的三维数据的各牙齿的位置数据。若用户1利用鼠标502点击显示于显示器300的“前”的按钮，则在图像数据E3显示有基于“2021年8月20日”的三维数据的各牙齿的位置数据。此外，若用户1利用鼠标502点击显示于显示器300的“后”的按钮，则在图像数据E3显示有基于“2021年8月25日”的三维数据的各牙齿的位置数据。另外，显示于图像数据E3的位置数据包含各牙齿的坐标(x，y，z)以及角度(θx，θy，θz)。
并且，若用户1利用鼠标502点击显示于显示器300的“移动量”的按钮，则数据处理装置100对基于“2021年8月20日”的三维数据的各牙齿的位置数据与基于“2021年8月25日”的三维数据的各牙齿的位置数据的差值进行运算，计算出各牙齿的移动量并显示于显示器300。
返回图11，步骤S113的处理是用户1利用鼠标502点击显示于显示器300的“移动量”的按钮的情况下的处理。数据处理装置100对基于新的三维数据的各牙齿的位置数据与基于过去的三维数据的各牙齿的位置数据的差值进行运算，来计算各牙齿的移动量。另外，即便用户1没有利用鼠标502点击显示于显示器300的“移动量”的按钮，数据处理装置100也可以对基于新的三维数据的各牙齿的位置数据与基于过去的三维数据的各牙齿的位置数据的差值进行运算，来计算各牙齿的移动量。此外，也可以针对各牙齿的移动量的不同而使颜色不同的牙齿向显示器显示。换句话说，使与移动量对应的颜色的牙齿显示于显示器。若更详细地进行说明，则根据移动量的不同使各牙齿的颜色不同而显示于显示器。例如，使通过矫正而产生了第1移动量(例如，1mm)以上且不足第2移动量(例如，2mm)的牙齿成为蓝色而显示于显示器。使产生了第2移动量以上且不足第3移动量(例如，3mm)的牙齿成为黄色而显示于显示器。使产生了第3移动量以上的牙齿成为红色而显示于显示器。第1移动量、第2移动量以及第3移动量成为第1移动量＜第2移动量＜第3移动量的关系。此外，也可以更细微地(例如，按每0.1mm，按每0.5mm)设定移动的变化来表现。也可以根据移动量而使颜色渐变显示。
数据处理装置100将步骤S110以及步骤S111中计算出的各牙齿的位置数据保存于储存器110(步骤S114)。数据处理装置100也可以将步骤S113中计算出的各牙齿的移动量保存于储存器110。这样，数据处理装置100获取对象者2的进行牙科矫正前后各牙齿的位置数据，因此，容易筹划制定牙科矫正的治疗计划，能够高精度地掌握因治疗产生的各牙齿的移动。
(实施方式3)
数据处理装置100也可以不仅获取进行牙科矫正前后各牙齿的位置数据，还获取咬合接触位置的数据。在牙科矫正的治疗中，各牙齿的位置变化，因此，期望考虑咬合接触位置来筹划制定治疗计划。
咬合接触位置基于由X射线CT拍摄装置200拍摄到的三维数据、由三维扫描仪拍摄到的三维数据、与运动的颌的位置相关的颌运动数据等来确定。确定咬合接触位置的方法通过牙科领域中公知的某种方法来确定即可。
数据处理装置100将咬合接触位置作为点来确定，获取各牙齿中的咬合接触位置的数据。图13是表示通过实施方式3所涉及的数据处理装置而处理的咬合接触位置的数据的一个例子的图。图13中，在各牙齿T4中将咬合接触位置作为多个点数据C1来确定。各个点数据C1的位置信息也可以基于实施方式2中说明的基准Sa、Sb来计算。
数据处理装置100将确定出的咬合接触位置的点数据C1保存于储存器110。数据处理装置100通过将点数据C1保存于储存器110，能够比较进行牙科矫正前后咬合接触位置怎样变化。
咬合接触位置的数据不限定于图13所示那样作为点数据C1而确定出的情况，也可以包含因咬合接触对牙齿产生的压力的信息而作为压力分布来确定出。图14是表示通过实施方式3所涉及的数据处理装置而处理的咬合接触位置的数据的其他的一个例子的图。图14中，在上颌骨侧的各牙齿T5中将咬合接触位置确定为多个区域数据C2，在下颌骨侧的各牙齿T6中将咬合接触位置确定为多个区域数据C3。区域数据C2、C3也可以通过浓淡来表示因咬合接触对牙齿产生的压力。具体而言，浓的区域数据C2、C3表示因咬合接触对牙齿产生的压力比淡的区域数据C2高。
(其他变形例)
(a)在实施方式1～3中，如图4A、图4B所示，三维数据包含用于确定出对象者2的上颌骨、下颌骨以及多个牙齿的三维形状的数据。具体而言，三维数据包含上颌骨、下颌骨以及多个牙齿的各个三维位置信息(纵向、横向、高度方向的各轴的坐标)。并且，在三维数据中，按上颌骨、下颌骨以及多个牙齿的种类，使用识别数据(例如，颜色信息)来将各位置信息分段化。
(b)在实施方式1～3中，在对三维数据进行分段化时，作为识别数据而使用颜色信息，但也可以作为识别数据而使用其他的识别信息。例如，也可以作为识别数据而使用花纹、文字、数字以及符号中的至少一个。
(c)在实施方式1～3所涉及的三维扫描仪中，除了使用调焦法的技术而获取三维形状的结构以外，也可以构成为使用共焦法、三角测量法、白色干涉法、立体法、摄影测量法、SLAM法(Simultaneous Localization and Mapping：同时定位和映射)、光学相干断层扫描(Optical Coherence Tomography:OCT)等技术来获取三维形状。
(d)在实施方式1～3中，对连接有数据处理装置100和X射线CT拍摄装置200的检查系统10进行了说明。但是，数据处理装置100不限定于此，也可以是在X射线CT拍摄装置200搭载有数据处理装置100的结构，也可以是数据处理装置100经由网络而与X射线CT拍摄装置200连接的结构。并且，数据处理装置100也能够通过多个X射线CT拍摄装置200经由网络而连接那样的云服务的形式来提供。
(e)在前述的实施方式1中，说明了针对拍摄时期不同的三维数据而生成从相同的任意的视点观察的二维图像，并基于基准S进行比较，但也可以不生成二维图像，而基于基准S来直接比较拍摄时期不同的三维数据。
对本发明的实施方式进行了说明，但应该认为这次公开的实施方式所有方面均为例示且不是限制性的内容。本发明的范围由权利要求书示出，旨在包含与权利要求书等同的意思以及范围内的所有变更。

Claims (14)

1.一种数据处理装置，对牙齿的三维数据进行处理，其特征在于，具备：
输入部，输入有由拍摄装置拍摄到的包含头部的一部分的骨和多个牙齿的所述三维数据；
数据处理部，基于输入至所述输入部的所述三维数据来执行数据处理；以及
输出部，将由所述数据处理部处理过的所述三维数据向外部装置输出，
所述三维数据还包含位置信息，将头部的一部分的骨和多个牙齿分段化，
所述数据处理部基于至少设置于头部的一部分的骨的基准，来比较拍摄时期不同的所述三维数据。
2.根据权利要求1所述的数据处理装置，其特征在于，
拍摄时期不同的所述三维数据包含第1三维数据和拍摄时期比该第1三维数据新的第2三维数据，
所述数据处理部对所述第1三维数据与所述第2三维数据的差值进行计算。
3.根据权利要求2所述的数据处理装置，其特征在于，
所述数据处理部按分段化后的各个牙齿的每一个计算所述差值。
4.根据权利要求3所述的数据处理装置，其特征在于，
所述数据处理部根据基于拍摄时期不同的所述三维数据计算出的每个牙齿的所述差值来确定出每个牙齿的移动量，根据该移动量的不同使各牙齿的颜色不同而显示于显示器。
5.根据权利要求1所述的数据处理装置，其特征在于，
拍摄时期不同的所述三维数据包含第1三维数据和拍摄时期比该第1三维数据新的第2三维数据，
所述数据处理部基于至少处于头部的一部分的骨的基准，生成在所述第2三维数据重叠显示所述第1三维数据的数据。
6.根据权利要求5所述的数据处理装置，其特征在于，
所述重叠显示的数据是从相同的视点观察到的基于所述第1三维数据而生成的第1二维数据和基于所述第2三维数据而生成的第2二维数据。
7.根据权利要求5所述的数据处理装置，其特征在于，
所述数据处理部生成对从所述第1三维数据至所述第2三维数据为止的变化进行动画显示的数据。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的数据处理装置，其特征在于，
所述头部的一部分的骨至少包含下颌骨、上颌骨、鼻骨、颧骨、鼻腔、额骨、颞骨以及颞窝的任一个。
9.根据权利要求8所述的数据处理装置，其特征在于，
在上颌骨设置第1基准，在下颌骨设置第2基准，
所述数据处理部针对上颌骨侧的各个牙齿，基于所述第1基准来比较所述三维数据，针对下颌骨侧的各个牙齿，基于所述第2基准来比较所述三维数据。
10.根据权利要求9所述的数据处理装置，其特征在于，
所述数据处理部针对所述上颌骨侧的各个牙齿，基于所述第1基准来计算牙齿的位置数据，针对所述下颌骨侧的各个牙齿，基于所述第2基准来计算牙齿的位置数据。
11.根据权利要求10所述的数据处理装置，其特征在于，
牙齿的位置数据包含牙齿的位置信息和齿轴的角度信息。
12.根据权利要求1～7中任一项所述的数据处理装置，其特征在于，
所述数据处理部根据所述三维数据来计算各个牙齿的咬合接触位置。
13.一种数据处理方法，是对牙齿的三维数据进行处理的数据处理方法，其特征在于，包含如下步骤：
输入有由拍摄装置拍摄到的包含头部的一部分的骨和多个牙齿的所述三维数据；
基于至少设置于头部的一部分的骨的基准，来比较拍摄时期不同的所述三维数据；以及
将比较出的所述三维数据向外部装置输出，
所述三维数据还包含位置信息，至少将头部的一部分的骨与多个牙齿分段化。
14.一种计算机可读取的记录介质，是存储有由对牙齿的三维数据进行处理的数据处理装置执行的程序的计算机可读取的记录介质，其特征在于，在该程序由处理器执行时，执行以下步骤：
输入由拍摄装置拍摄到的包含头部的一部分的骨和多个牙齿的所述三维数据；
基于至少设置于头部的一部分的骨的基准，来比较拍摄时期不同的所述三维数据；以及
将比较出的所述三维数据向外部装置输出，
所述三维数据还包含位置信息，至少将头部的一部分的骨和多个牙齿分段化。
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