CN118176544A - 用于正畸和修复治疗规划的系统和方法 - Google Patents

Abstract

提供了用于规划对患者牙齿的治疗的系统和方法。在一些实施例中，方法包括接收治疗计划，该治疗计划包括目标牙齿排列，该目标牙齿排列包括至少一个牙齿的质量变化。该方法还可以包括输出包括治疗计划的可视化的图形用户界面。可视化可以包括多个数字模型，每个数字模型表示中间牙齿排列，该中间牙齿排列被配置为朝向目标牙齿排列调整患者牙齿。可视化还可以包括覆盖在多个数字模型中的至少一个数字模型上的热图。热图可以示出目标牙齿排列与至少一个数字模型的对应的至少一个中间牙齿排列之间的牙齿质量差。

Description

用于正畸和修复治疗规划的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2021年10月27日提交的美国临时申请No.63/263,139；2021年12月6日提交的美国临时申请No.63/265,010；和2022年9月7日提交的美国临时申请No.63/374,802的优先权利益，这些美国临时申请中的每一个通过全文引用并入本文。

技术领域

本技术大体上涉及治疗规划，并且特别地涉及用于正畸和修复治疗规划的系统和方法。

背景技术

如果一个或多个牙齿通过磨咬(grinding)或其他方式碎裂、破裂、磨损，或者简单地畸形，则患者牙齿的美观和/或功能可能受到损害。修复治疗程序能够用于诸如通过将修复对象施加到牙齿和/或通过移除牙齿的部分来修复或矫正患者牙齿的形状。然而，由于这种程序的侵入性性质，患者可能不愿意对畸形或受伤的牙齿进行修复治疗。另外，在修复治疗程序期间牙齿质量减少过量可能损害牙齿的完整性和活力，从而增加诸如断裂和牙齿损失等并发症的风险。因此，需要用于减少修复治疗的侵入性的改进方法。

附图说明

本专利或申请文件包含至少一个彩色附图。具有(一个或多个)彩色附图的本专利或专利申请公开文本的副本将在请求和支付必要费用后由专利局提供。

参考以下附图可以更好地理解本公开的许多方面。附图中的部件不一定按比例绘制。相反，重点在于清楚地说明本公开的原理。

图1是示出了根据本技术的实施例的用于治疗规划的系统的示意性框图。

图2是示出了根据本技术的实施例的用于规划正畸修复治疗的方法的流程图。

图3是示出了根据本技术的实施例的用于确定患者的面部线的方法的流程图。

图4示出了根据本技术的实施例的用于选择用于治疗规划的患者图像的用户界面的代表性示例。

图5是示出了根据本技术的实施例的用于将图像旋转到竖直取向的方法的流程图。

图6A是根据本技术的实施例的处于偏斜取向的患者的面部的照片。

图6B是根据本技术的实施例的在旋转到竖直取向之后的图6A的照片。

图7A示出了根据本技术的实施例的面部界标的代表性示例。

图7B示出了根据本技术的实施例的原始图像和镜像图像。

图7C示出了根据本技术的实施例的匹配图7B的原始图像和镜像图像中的面部界标。

图8A示出了根据本技术的实施例的面部界标的代表性示例。

图8B示出了其中已标识出图8A的面部界标的患者图像的代表性示例。

图9A是根据本技术的实施例的包括面部线的患者图像的代表性示例。

图9B是示出了根据本技术的实施例的用于确定面部线的方法的流程图。

图10A示出了根据本技术的实施例的能够用于确定面部类型的面部界标。

图10B至图10D示出了根据本技术的实施例的面部类型的代表性示例。

图11是示出了根据本技术的实施例的面部类型与循环性美学牙科(RecurringEsthetic Dental)比例之间的关系的图。

图12A至图12C示出了根据本技术的实施例的用于确定牙齿参考点和微笑曲线的过程。

图13是示出了根据本技术的实施例的用于规划正畸修复治疗的方法的流程图。

图14A至图14E是根据本技术的实施例的用于牙齿质量分析的过程的部分示意图。

图15A至图15D示出了根据本技术的实施例的牙齿质量分析结果的可视化的代表性示例。

图16A示出了根据本技术的实施例的用于正畸修复治疗规划的用户界面。

图16B是图16A的用户界面的面部内可视化的特写视图。

图16C示出了图16A的用户界面的面部线工具。

图16D示出了图16A的用户界面的面部线修改工具。

图16E和图16F示出了图16A的用户界面的修复物覆盖工具。

图16G示出了图16A的用户界面的牙齿质量分析工具。

图16H示出了图16A的用户界面的正畸修改工具。

图16I至图16N示出了图16A的用户界面的修复体修改工具。

图16O示出了图16A的用户界面的计划比较工具。

图17A是示出了根据本技术的实施例的用于规划和/或监测治疗程序的方法的流程图。

图17B和图17C示出了根据本技术的实施例配置的组合解剖模型。

图18是示出了根据本技术的实施例的用于规划修复治疗程序的方法的流程图。

图19A示出了根据本技术的实施例配置的牙齿重新定位器具的代表性示例。

图19B示出了根据本技术的实施例的包括多个器具的牙齿重新定位系统。

图19C示出了根据本技术的实施例的使用多个器具的正畸治疗的方法。

图20示出了根据本技术的实施例的用于设计正畸器具的方法。

图21示出了根据本技术的实施例的用于数字规划正畸治疗和/或器具的设计或制作的方法。

具体实施方式

本技术涉及用于规划组合的正畸和修复治疗(在本文中也称为“正畸-修复(orthodontic-restorative或ortho-restorative)”治疗)的系统、方法和装置。在一些实施例中，正畸修复治疗计划包括：(1)重新定位一个或多个牙齿；以及(2)诸如通过以下方式来改变一个或多个牙齿的质量：将修复对象(例如，牙冠、贴面、边缘粘结体、复合物、植入物、假体)施加到一个或多个牙齿和/或移除一个或多个牙齿的部分。因为牙齿的正畸重新定位可以减少实现治疗目标所需的牙齿质量增加和/或减少的量，所以与常规的仅修复治疗相比，正畸修复治疗可以是侵入性较小的。另外，因为修改患者的牙齿质量可以减少实现治疗目标所需的正畸重新定位的量，所以正畸修复治疗可以比常规的仅正畸治疗更快。

例如，在一些实施例中，用于正畸修复治疗规划的方法包括接收表示患者牙齿的初始牙齿排列的输入数据，以及输出用于实现患者牙齿的目标牙齿排列的治疗计划的可视化。目标牙齿排列可以包括至少一个牙齿的质量变化。可视化可以示出多个中间牙齿排列，该多个中间牙齿排列被配置为将患者的牙齿从初始牙齿排列朝向目标牙齿排列移动。可视化还可以示出至少一个中间牙齿排列与目标牙齿排列之间的牙齿质量差。因此，用户(例如，临床医生、技术人员、患者)可以使用可视化来评估正畸修复治疗计划的侵入性、持续时间和/或功效。可视化还能够允许用户快速评估对治疗计划的正畸和/或修复方面的任何改变的影响，从而允许针对特定患者的目标和偏好定制治疗计划。例如，患者可以选择附加的正畸治疗阶段以减少修复程序的侵入性，或者患者可能愿意经受更大量的牙齿质量减少和/或增加以减少实现目标牙齿排列的时间。

本技术能够提供优于常规治疗规划方法的许多优点。例如，常规上将正畸工作和修复工作作为两个互不相关的任务孤立地规划，即使通过两种治疗的组合可以实现更好的患者结果。在一些情况下，修复工作可以受益于先前的正畸设置，以为患者实现最佳的功能和/或美学结果。然而，常规的系统和方法缺乏允许同时规划正畸修复程序的集成性，这可能导致繁琐且脱节的工作流程，在规划组合的程序和/或将此类程序的益处传达给患者方面更加困难，为了实现对于患者足够好的结果而在临床医生与治疗提供方之间进行多次迭代，低效，和/或更差的患者结果。

为了解决这些和其他挑战，本技术能够提供集成的正畸修复工作流程和软件平台，其允许用户同时规划正畸治疗和修复工作。例如，本技术能够允许用户确定正畸治疗计划，该正畸治疗计划为随后的修复程序提供改进的牙齿定位(例如，减少所需的牙齿质量修改的侵入性)。因此，本技术能够提供更好的产品相关性、改进的患者结果、更方便的工作流程、对于跨学科实践的改进的采用、和/或针对合作实验室和/或制造商的支持的灵活性。

在下文中将参考附图更全面地描述本公开的实施例，在附图中，相同的附图标记在若干附图中表示相同的元素，并且在附图中示出了示例实施例。然而，权利要求的实施例可以以许多不同的形式体现，并且不应被解释为限于本文阐述的实施例。本文阐述的示例是非限制性示例并且仅是其他可能示例中的示例。

如本文所使用的，术语“竖直”、“侧向”、“上部”和“下部”可以指本文公开的实施例的特征鉴于图中所示的取向的相对方向或位置。例如，“上部”或“最上部”可以指被定位成比另一特征更靠近页面顶部的特征。然而，这些术语应广义地解释为包括具有其他取向的实施例，诸如倒置或倾斜的取向，其中顶部/底部、上方/下方、上面/下面、上/下和左/右可以根据取向互换。

本文提供的标题仅为了方便起见，并不解释所要求保护的本技术的范围或含义。任何一个标题下的实施例可以与任何其他标题下的实施例结合使用。

I.用于正畸修复治疗规划的系统和方法

本技术提供了用于为患者规划正畸修复治疗的系统和方法。在一些实施例中，正畸修复治疗计划包括：(1)正畸治疗程序，在该正畸治疗程序中，将一个或多个牙齿从初始牙齿排列朝向目标牙齿排列重新定位，以及(2)修复治疗程序，在该修复治疗程序中，修改一个或多个现有牙齿的形状和/或替换一个或多个缺失的牙齿。正畸治疗程序和修复治疗程序能够顺序执行(例如，在执行任何修复治疗之前执行所有牙齿重新定位，反之亦然)、同时执行(例如，治疗计划的任何特定阶段可以包括牙齿重新定位和修复治疗二者)或以其合适的组合执行。

正畸治疗程序可以涉及应用一系列正畸器具，该一系列正畸器具被配置为通过一系列中间牙齿排列递增地移动牙齿。正畸器具中的一些或全部可以包括聚合物壳体，该聚合物壳体包括多个牙齿容纳腔，该多个牙齿容纳腔被配置为容纳牙齿并朝向特定的中间牙齿排列弹性地重新定位牙齿。适合与本技术一起使用的正畸器具的附加细节和示例在下面的第II节中提供。

修复治疗程序可以涉及将至少一个修复对象(restorative object)施加到患者的牙弓以增加现有牙齿的质量或替换缺失的牙齿(“牙齿质量增加”)、移除现有牙齿的一部分(“牙齿质量减少”)或其合适的组合。修复对象(在本文中也称为“修复物(restoratives)”或“修复体(restorations)”)的示例包括但不限于牙冠、贴面、边缘粘结体、复合物、植入物和假体。在一些情况下，为了帮助将修复对象适配在现有牙齿上，可以移除牙齿的一部分以提供用于接收修复对象的安装表面。不同类型的修复对象可能需要不同的牙齿减少量(例如，贴面可能需要比牙冠更少的牙齿质量减少)。牙齿质量减少的量也可以根据牙齿的位置而变化。可选地，一个或多个相邻牙齿也可能经受牙齿质量减少以为修复对象提供空间。

图1是示出了根据本技术的实施例的用于治疗规划的系统100的示意性框图。系统100可以被配置为提供软件平台，该软件平台提供用于规划和可视化对患者的颅颌面(craniofacial)区域执行的正畸修复治疗程序和/或其他程序的单个生态系统。系统100包括数据输入部件102、治疗规划部件104、治疗可视化部件106和制造部件108。

数据输入部件102被配置为从一个或多个输入装置接收患者数据。患者数据可以包括与用于患者的治疗程序相关的任何数据。例如，患者数据可以包括患者的牙齿、牙龈、牙弓、口腔、颌、面部和/或颅颌面区域的任何其他硬组织或软组织的数据。患者数据可以包括照片、视频、扫描数据(例如，口内和/或口外扫描)、磁共振成像(MRI)数据、射线照相数据(例如，标准x射线数据，诸如咬翼x射线数据、全景x射线数据、头影测量x射线数据、计算机断层扫描(CT)数据、锥形束计算机断层扫描(CBCT)数据、荧光透视数据)、运动数据等。患者数据可以包括2D数据(例如，2D照片或视频)、3D数据(例如，3D照片、口内和/或口外扫描、数字模型)、4D数据(例如，荧光透视数据、动态关节数据、硬组织和/或软组织运动捕获数据)或其合适的组合。

数据输入部件102能够可操作地耦接到各种外围装置(未示出)，以从各种外围装置接收患者数据。外围装置可以与医疗保健提供方(例如，临床医生)、技术人员、患者或任何其他合适的用户相关联和/或由其操作。外围装置可以是或包括计算装置(例如，个人计算机、膝上型计算机、工作站、服务器、移动装置)，其接收、存储和/或处理患者数据以传输到数据输入部件102。患者数据可以经由有线和/或无线通信方法的任何合适的组合发送到数据输入部件102。

例如，在一些实施例中，数据输入部件102从扫描仪接收数据，该扫描仪被配置为诸如经由直接口内扫描或间接地经由铸件、印模、模型等获得患者牙齿的3D数字表示(例如，图像、表面形貌数据)。扫描仪可以包括用于(例如，通过光束阵列的共焦聚焦)光学捕获3D结构的探头(例如，手持式探头)。适合于与系统100一起使用的扫描仪的示例包括但不限于由阿莱恩技术有限公司制造的口内数字扫描仪、3M True Definition扫描仪和由/>制造的Cerec Omnicam。由扫描仪获得的数据可以发送到临床医生的计算装置，该计算装置又可以将数据发送到数据输入部件102。

作为另一示例，数据输入部件102可以从与患者相关联的移动装置(例如，智能电话、平板电脑)接收患者数据。在一些实施例中，移动装置包括或可操作地耦接到成像装置(例如，摄像头)，该成像装置生成患者的牙齿、牙弓、面部、头部等的2D和/或3D图像数据(例如，照片、视频)。移动装置能够实现指示患者从一个或多个视角(view)捕获图像的移动应用程序，该一个或多个视角诸如为患者的头部的轮廓视角、具有中性表情的患者的头部的正面视角、微笑时患者的头部的正面视角、上颌视角、下颌视角、颌闭合的右颊视角、颌闭合的前视角、颌闭合的左颊视角、颌张开的右颊视角、颌张开的前视角和/或颌张开的左颊视角。可选地，移动应用程序可以指示患者捕获视频，诸如显示患者微笑、说话、移动他们的颌、转动他们的头部等的视频数据。然后，移动应用程序可以将图像数据发送到数据输入部件102。

治疗规划部件104被配置为基于来自数据输入部件102的患者数据生成用于患者的治疗计划。如先前所讨论的，治疗计划可以包括正畸治疗、修复治疗或组合的正畸修复治疗。例如，在一些实施例中，治疗规划部件104被配置为从数据输入部件102接收患者的初始牙齿排列的数字表示。然后，治疗规划部件104可以确定要经由正畸和/或修复治疗实现的目标牙齿排列。目标牙齿排列可以是实现期望的美学和/或功能性治疗目标(例如，矫正咬合不正、修复缺失的、畸形的和/或受损的牙齿)的患者牙齿的排列。可选地，可以至少部分地基于患者数据(诸如患者微笑的照片)来确定目标牙齿排列。然后，治疗规划部件104可以生成用于实现目标牙齿排列的治疗计划，诸如被配置为将牙齿从初始牙齿排列朝向目标牙齿排列重新定位的一系列中间牙齿排列和/或一个或多个牙齿质量修改。目标牙齿排列和治疗计划可以基于来自技术人员的输入手动确定，使用软件算法自动确定，或以其合适的组合确定。下面进一步描述可以由治疗规划部件104执行的过程的附加细节。

治疗可视化部件106被配置为输出图形地表示由治疗规划部件104生成的治疗计划的可视化。例如，在治疗计划包括经由一系列中间牙齿排列将患者的牙齿从初始牙齿排列朝向目标牙齿排列重新定位的实施例中，治疗可视化部件106可以输出显示初始牙齿排列、目标牙齿排列和/或中间牙齿排列的多个3D模型。作为另一示例，在治疗计划包括牙齿质量增加和/或减少的实施例中，治疗可视化部件106可以显示牙齿质量增加和/或减少的量和/或位置。可选地，治疗可视化部件106还可以从数据输入部件102接收患者数据(例如，患者微笑的图像)并显示接收到的患者数据，以向查看治疗计划的用户提供附加指引。在一些实施例中，治疗可视化部件106使用图形用户界面元素同时显示多种类型的患者数据(例如，2D、3D和/或4D数据)，该图形用户界面元素诸如是并排视图、覆盖图(例如，其中每一层可以独立地打开、关闭或调整不透明度)、动画等。该方法允许用户在不同的环境(context)下可视化例如关于患者的面部特征、软组织、硬组织、颌关节等的规划的治疗。下面进一步描述可以由治疗可视化部件106执行的过程的附加细节。

在一些实施例中，由治疗规划部件104产生的治疗计划经由治疗可视化部件106产生的可视化显示给用户(例如，临床医生、技术人员、患者)。治疗可视化部件106还可以提供允许用户提供关于治疗计划的反馈的用户界面工具，如下面详细描述的。例如，用户可以通过诸如以下方式来修改治疗计划：改变一个或多个牙齿的位置、改变牙齿质量增加和/或减少的量、改变修复对象的形状、改变治疗阶段的数量等。反馈可以用于直接更新治疗计划，或者可以被发送到治疗规划部件104，该治疗规划部件104可以相应地更新治疗计划。更新后的治疗计划可以被发送回治疗可视化部件106以供用户进一步查看。可以重复该过程，直到用户批准治疗计划为止。

可选地，一旦治疗计划被批准，治疗规划部件104就可以将指令(例如，STL文件、CLI文件、CAD文件)发送到用于制作与治疗计划一起使用的一个或多个装置的制造部件108。例如，制造部件108可以生产一系列正畸器具，该一系列正畸器具被配置为将患者的牙齿从初始牙齿排列朝向目标牙齿排列重新定位。制造部件108还可以生产附接件、附接件放置模板和/或与正畸器具结合使用的其他装置，例如，以改进对患者的牙齿上的力的控制。作为另一示例，制造部件108可以生产要施加到患者的牙弓的一个或多个修复对象，诸如牙冠、贴面、假体、植入物等。在其他示例中，制造部件108可以生产要放置在患者的口腔中的指引件或模板，以辅助临床医生执行治疗程序，诸如准备用于修复对象的牙齿，执行牙齿质量增加或减少，将附接件或修复对象放置在牙齿上等。

在一些实施例中，制造部件108被配置为使用增材制造技术来制造(一个或多个)装置。增材制造(在本文中也称为“3D打印”)包括通过增材工艺直接从数字模型制作3D对象的各种技术。在一些实施例中，增材制造包括将前体材料(例如，聚合物树脂)沉积到构建平台上。前体材料可以固化、聚合、熔化、烧结、熔合和/或以其他方式凝固以形成对象的一部分和/或将该部分与对象的先前形成的部分组合。在一些实施例中，本文提供的增材制造技术以逐层的方式构建对象几何形状，其中连续的层在离散的构建步骤中形成。可替代地或组合地，本文描述的增材制造技术可以允许连续构建对象几何形状。

适用于本文所描述的方法的增材制造技术的示例包括但不限于以下：(1)大桶光固化(vat photopolymerization)，其中，从成桶的液态光聚合物树脂构造对象，包括诸如立体光刻(SLA)、数字光处理(DLP)、连续液体界面生产(CLIP)、双光子诱导光固化(TPIP)和体积增材制造(VAM)等技术；(2)材料喷涂，其中，使用连续或按需滴落(DOD)方法将材料喷涂到构建平台上；(3)粘合剂喷涂，其中，构建材料(例如，基于粉末的材料)和粘合剂材料(例如，液体粘合剂)的交替层通过打印头沉积；(4)熔融沉积成型(FDM)，其中，材料通过喷嘴抽出，被加热并且被逐层沉积，以及直接油墨书写(DIW)；(5)粉末床熔合，包括诸如直接金属激光烧结(DMLS)、电子束熔化(EBM)、选择性热烧结(SHS)、选择性激光熔化(SLM)和选择性激光烧结(SLS)等技术；(6)片材层压，包括诸如分层实体制造(LOM)和超声增材制造(UAM)等技术；以及(7)定向能量沉积，包括诸如激光工程网成形、定向光制造、直接金属沉积和3D激光熔覆等技术。

在一些实施例中，系统100用于在治疗程序已经开始之后监测和/或更新治疗计划。例如，数据输入部件102可以在治疗开始之后接收指示患者的牙齿、牙龈、牙弓、颌、面部等的状态的患者数据。患者数据可以发送到治疗规划部件104以与原始治疗计划进行比较。如果治疗规划部件104确定应该修改治疗计划(例如，患者的牙齿偏离过程)，则治疗规划部件104可以生成修正的治疗计划。例如，修正的治疗计划可以包括对目标牙齿排列和/或对一个或多个中间牙齿排列的修改。修正的治疗计划可以被发送到治疗可视化部件106以供用户查看。一旦修正的治疗计划被批准，治疗规划部件104就可以向制造部件108发送指令以制作用于实现修正的治疗计划的一个或多个装置(例如，新的正畸器具、附接件、修复对象等)。可以根据需要重复该过程，直到患者达到期望的治疗目标为止。

图1所示的系统100可以以许多不同的方式配置。例如，系统100的各种部件102-108可以通过具有被配置为执行本文描述的各种操作的软件和硬件部件(例如，处理器、存储器、用户输入和输出装置、网络接口等)的一个或多个计算装置(例如，服务器、个人计算机、工作站、大型机、膝上型计算机、移动装置)来实现。例如，部件102-108中的一些或全部可以被实现为跨硬件和/或虚拟计算资源的任何合适组合的分布式“云”服务。在一些实施例中，部件102-108中的一些或全部可以设置在单个计算装置上和/或可以是单个通信网络的一部分。可替代地，部件102-108中的一些或全部可以位于不同且单独的计算装置上。部件102-108可以经由一个或多个通信网络可操作地耦接，该一个或多个通信网络诸如为以下中的任何一个：有线网络、无线网络、城域网(MAN)、局域网(LAN)、广域网(WAN)、虚拟局域网(VLAN)、互联网、外联网、内联网和/或任何其他合适类型的网络或其组合。

尽管图1将系统100的部件102-108示出为单独的功能元件，但是在其他实施例中，可以将部件102-108中的一些或全部进行组合。例如，数据输入部件102可以与治疗规划部件104组合，治疗规划部件104可以与治疗可视化部件106组合等。另外，部件102-108中的任何一个可以被划分为更小的子部件，和/或系统100可以包括图1中未示出的其他部件。

图2是示出了根据本技术的实施例的用于规划正畸修复治疗的方法200的流程图。可以使用任何合适的系统或装置(诸如图1的系统100)来执行方法200。在一些实施例中，方法200的一些或所有过程被实现为计算机可读指令(例如，程序代码)，该计算机可读指令被配置为由计算装置的一个或多个处理器执行。

方法200在框202处开始，其中接收患者的初始牙齿排列的数字表示。在一些实施例中，在用于正畸修复治疗规划的软件平台的数据输入部件(诸如图1的系统100的数据输入部件102)处接收数字表示。数字表示可以从本文其他地方描述的任何患者数据类型(例如，照片、视频、扫描数据、MRI数据、射线照相数据、运动数据)生成。例如，在一些实施例中，数字表示是由患者的牙齿、牙龈和/或其他口内组织的口内扫描数据生成的3D模型。

在框204处，方法200继续确定患者牙齿的目标牙齿排列。在一些实施例中，目标牙齿排列由用于正畸修复治疗规划的软件平台的治疗规划部件(诸如图1的系统100的治疗规划部件104)确定。目标牙齿排列可以是牙齿满足患者的期望的美学和/或功能治疗目标的规定的排列。例如，目标牙齿排列可以对应于患者的改进的(例如，“理想的”)牙弓形式和/或微笑。在一些实施例中，框204的过程涉及分析患者的初始牙齿排列以标识待治疗的适应症(例如，咬合不正、畸形、受损和/或缺失的牙齿)，然后确定目标牙齿排列，该目标牙齿排列将通过正畸重新定位和牙齿质量修改的组合来矫正一些或全部适应症。例如，可以规定牙齿重新定位以矫正咬合不正和/或为待施加到患者的牙弓的修复对象创造空间。可以为受损、畸形、缺失或以其他方式偏离期望形状的牙齿规定牙齿质量修改，和/或可以规定牙齿质量修改以为正畸移动创造空间。因此，目标牙齿排列可以包括(1)相对于初始牙齿排列已经(例如，经由倾斜、平移、旋转、挤出、侵入、牙根移动)重新定位的一个或多个牙齿，和/或(2)相对于初始牙齿排列已经经受质量变化(例如，牙齿质量增加、牙齿质量减少)的一个或多个牙齿。

在一些实施例中，正畸修复治疗程序涉及在执行任何修复程序之前完成所有正畸重新定位。在这样的实施例中，框204的过程可以涉及首先确定要通过正畸重新定位实现的患者牙齿的期望布置(“最终正畸位置”)。最终正畸位置可以通过一系列中间牙齿排列将牙齿从初始牙齿排列递增地移动来实现，如本文其他地方所描述的。随后，框204的过程可以涉及确定对处于最终正畸位置的牙齿的一个或多个修复调整。例如，可以经由牙齿质量增加和/或减少来修改处于最终正畸位置的一个或多个牙齿的形状，以符合期望的形状，诸如从牙齿形状库中选择的通用形状。可选地，可以改变通用形状(例如，按比例放大、按比例缩小、牙齿几何形状的其他变化)以避免碰撞、保持足够的邻间间距、避免可能影响活力的牙齿质量的过量变化等。通过修复调整所得到的牙齿排列可以是用于正畸修复治疗计划的目标牙齿排列。

可以基于正畸原理、来自临床医生的处方、患者偏好和/或其他相关考虑因素来确定目标牙齿排列。在一些实施例中，至少部分地基于患者的独特面部特征(在本文中也称为“面部驱动”的治疗规划)来设计目标牙齿排列。例如，面部驱动的治疗规划可以包括确定与患者的独特面部解剖结构相对应的一个或多个面部线(例如，微笑线)，使用面部线来确定患者的目标微笑，然后生成将产生目标微笑的目标牙齿排列。下面提供了用于确定患者的目标微笑和/或目标牙齿排列的过程的附加细节。

在框206处，方法200可以包括输出用于实现目标牙齿排列的治疗计划的可视化。如以上所讨论的，治疗计划可以包括重新定位一个或多个牙齿、改变一个或多个牙齿的质量或其合适的组合。例如，治疗计划可以包括多个中间牙齿排列，该多个中间牙齿排列表示用于从初始牙齿排列朝向目标牙齿排列顺序地重新定位患者牙齿的正畸治疗阶段。在这样的实施例中，可视化可以包括初始牙齿排列、中间牙齿排列和目标牙齿排列的图形表示(例如，3D模型)。

在治疗计划包括修改一个或多个牙齿的质量的实施例中，可视化还可以示出目标牙齿排列与至少一个其他牙齿排列(例如，初始牙齿排列或中间牙齿排列)之间的牙齿质量差。例如，可视化可以包括图形表示，该图形表示描绘在每个治疗阶段相对于目标牙齿排列的牙齿质量增加和/或减少的量和位置。因此，可视化还可以为定制治疗计划提供指导，以实现侵入性、持续时间和功效的期望平衡。

在一些实施例中，可视化由用于正畸修复治疗规划的软件平台的治疗可视化部件(诸如图1的系统100的治疗可视化部件106)输出。例如，可视化可以作为软件平台的用户界面(UI)的一部分显示给用户(例如，临床医生、技术人员、患者)。UI可以显示在计算装置(例如，个人计算机、工作站、膝上型计算机、移动装置)的显示器(例如，屏幕、监测器)上。计算装置可以包括允许用户与可视化交互的输入装置(例如，键盘、定点装置、鼠标、扫描仪、交互式显示器、触摸板、操纵杆)。例如，用户可以在审查治疗计划时与可视化进行交互(例如，改变视角、放大、缩小、隐藏/显示各种部件、改变所显示部件的外观(例如，颜色、不透明度))。作为另一示例，用户可以与可视化进行交互以提供修改治疗计划的反馈(例如，改变一个或多个牙齿的位置、改变牙齿质量修改的位置和/或量、改变一条或多条面部线的位置)。下面提供UI和相关联的方法的附加细节。

在框208处，方法200可选地包括生成用于制作一个或多个正畸器具的指令。如本文其他地方更详细描述的，正畸器具可以被配置为根据治疗计划将患者的牙齿从初始牙齿排列朝向目标牙齿排列递增地重新定位。在一些实施例中，指令被配置为用于使用直接制造来制造正畸器具，例如，通过根据本文所描述的各种增材制造技术直接打印器具。在其他实施例中，指令可以被配置为用于间接制造器具，例如，通过在患者牙齿的模具上热成型器具。

在框210处，方法200可选地包括生成用于修复治疗程序的指令。例如，指令可以包括向临床医生指示患者的牙弓中要添加修复对象的位置和/或要移除牙齿质量的位置(例如，以矫正牙齿的形状或准备施加修复对象)的指令。可替代地或组合地，指令可以包括用于制作至少一个修复对象的制造指令。例如，指令可以包括修复对象的几何形状的3D模型或其他数字表示。指令可以被配置为用于经由任何合适的技术(诸如直接制造、间接制造等)制造修复对象。可选地，指令可以被配置为用于制造要放置在患者的口腔内的指引件或模板，以辅助临床医生执行修复治疗程序。

方法200可以以许多不同的方式变化。例如，可以省略图2中所示的一些过程(例如，框208和/或框210的过程)和/或方法200可以包括图2中未示出的附加过程。此外，方法200可以与本文描述的任何其他方法组合。

图3是示出了根据本技术的实施例的用于确定患者的面部线的方法300的流程图。在一些实施例中，面部线与患者的独特解剖特征相关，并且用作视觉指引以辅助用户(例如，临床医生或技术人员)规划用于患者的治疗。例如，微笑线是一种类型的面部线，其可以用于定义患者的目标微笑，例如，基于患者的特定面部解剖结构被认为是美学上令人愉悦的微笑。因此，当确定患者的目标牙齿排列时，微笑线可以用作参考，例如，用户可以选择将使患者的微笑更贴合微笑线的目标牙齿位置和/或形状。

可以使用任何合适的系统或装置来执行方法300。在一些实施例中，方法300的一些或所有过程被实现为计算机可读指令(例如，程序代码)，该计算机可读指令被配置为由计算装置的一个或多个处理器执行。例如，方法300的一些或全部过程可以由图1的系统100的一个或多个部件(诸如，数据输入部件102、治疗规划部件104和/或治疗可视化部件106)执行。在一些实施例中，治疗可视化部件106是或包括云服务部件，该云服务部件实现被配置为执行方法300的一些或全部过程的软件工具。另外，方法300的一些或所有过程可以以半自动或全自动方式执行。该方法允许根据临床方案确定面部线，这可以提高跨不同患者的正畸修复治疗规划的一致性和准确性。

方法300在框302处开始，其中接收患者的图像数据。图像数据可以描绘在治疗程序开始之前患者的解剖结构，并且可以用作治疗规划的参考，如下面进一步描述的。例如，图像数据可以包括处于一个或多个位置的患者的嘴部的至少一个图像。患者的嘴部可以处于微笑位置(例如，社交微笑位置)、肌肉放松且唇部略微分开的休息位置、前部缩回的开放咬合或闭合咬合位置等。可选地，图像数据还可以描绘患者的解剖结构的其他部分，诸如患者的面部、头部、颈部、肩部和/或躯干，或者患者的整个身体。例如，图像数据可以包括在患者微笑时从正面视角示出患者的整个面部的至少一个图像(“全面板微笑图像”)。作为另一示例，图像数据可以包括在患者的嘴部处于休息位置时从正面视角示出患者的整个面部的至少一个图像(“全面板休息图像”)。在另外的示例中，图像数据可以包括至少一个口内图像(例如，口内前部图像和/或口内颊部图像)。

图像数据可以是单个图像(例如，照片)或者可以包括多个图像(例如，多张照片、包括多个图像帧的视频)。可以使用任何合适类型的图像数据，诸如2D图像(例如，照片)、3D图像(例如，3D扫描)、4D图像(例如，运动捕获数据)或其合适的组合。可以使用任何合适的成像装置(诸如摄像头、扫描仪等)来获得图像数据。在一些实施例中，使用远程成像装置(例如，患者的移动装置的摄像头、DSLR摄像头)获得图像数据，并且随后将图像数据发送到正畸修复治疗规划系统(例如，图1的系统100的数据输入部件102)。

可选地，在框304处，方法300可以包括选择要用于治疗规划的至少一个图像。该方法可以用于图像数据包括多个图像(例如，两个、三个、四个、五个、10个、20个、50个或更多个图像)的实施例中。例如，可以通过拍摄患者的若干照片或通过拍摄患者的视频来获得多个图像。框304的过程可以涉及选择满足特定质量标准的一个或多个图像以用于治疗规划中。例如，用于全面板微笑图像的质量标准可以包括以下中的一个或多个：患者的头部的位置(例如，正面视角)、患者的嘴部的位置(例如，灿烂的微笑)、面部的可见性(例如，整个面部可见)、牙齿的可见性(例如，示出了大多数牙齿，切割边缘可见)、患者的嘴部和/或其他面部区域的清晰度(例如，没有模糊)、患者的嘴部和/或其他面部区域的分辨率、和/或患者的眼睛是否睁开。对于其他类型的图像(例如，全面板休息图像、口内前部图像、口内颊部图像)，质量标准可以不同。

可以以各种方式执行框304的图像选择过程。例如，可以使用计算机视觉和/或机器学习算法来分析图像数据，以确定每个图像是否满足指定的质量标准。在使用机器学习算法的实施例中，机器学习算法可以实现神经网络和/或深度学习模型，诸如卷积神经网络(CNN)。机器学习算法可以是在图像数据上训练的图像分类器，该图像数据已经用与图像质量(例如，“头部取向”、“模糊”)相关的特定特征标记和/或已经被分类为“适合”或“不适合”于治疗规划目的。机器学习算法的输出可以是二元分类(例如，“合适的”或“不合适的”)，或者可以是指示图像质量的分数(例如，0至1之间的实数)。例如，可以选择具有高于特定阈值的分数的图像，而可以拒绝具有低于阈值的分数的图像。作为另一示例，可以基于图像的分数对图像进行排名，并且可以选择一个或多个最高得分的图像。

可选地，在图像数据是图像的时间序列(例如，视频的连续帧)的实施例中，可以在框304的图像选择过程期间考虑时间信息。例如，如果图像之间的时间间隔相对较小，则可以假设图像之间的患者姿势(例如，头部取向、嘴部位置)等的任何变化也将相对较小。因此，可以自动拒绝在时间上与患者处于不合适姿势的图像足够接近的图像，因为患者将可能在这些图像中位于相同或相似的不合适姿势中。可选地，可以计算图像之间患者姿势的变化(例如，头部旋转速度)并且将该变化用于预测应该接受或拒绝哪些图像。

在一些实施例中，框304的图像选择过程以全自动方式执行，例如，机器学习算法自动分析图像数据并选择要用于治疗规划的一个或多个图像。可替代地，图像选择过程可以以半自动方式执行，例如，机器学习算法自动分析和选择一个或多个图像以供用户审查，并且用户接受或拒绝所选择的图像。如果没有图像被机器学习算法和/或用户确定为具有用于治疗规划的足够质量，则可以指示用户获得患者的新图像数据。

框304的图像选择过程可以提供许多优点。例如，用户通过拍摄患者的个体照片来获得足够质量的患者图像可能是困难且耗时的。临床医生可能没有足够的时间来仔细拍摄患者的照片和/或重新拍摄照片(如果照片中的任何一个是不适当的)。此外，可能难以确定患者是否处于用于治疗规划目的的适当姿势(例如，正确的头部取向和/或嘴部张开)。框304的过程允许从患者的短视频(或患者图像的其他集合)自动选择图像，从而提高用于治疗规划的图像的质量和一致性，同时还减少获得患者图像所需的时间量。另外，图像选择过程可以是高度计算高效的，并且因此可以在诸如患者的智能电话或平板电脑等移动装置上执行。

图4示出了根据本技术的实施例的用于选择用于治疗规划的患者图像的UI 400的代表性示例。UI 400可以显示在任何合适的计算装置(诸如，移动装置、个人计算机、膝上型计算机、工作站等)上。UI 400可以包括示出患者的多个候选图像404的图像库402(例如，以轮播格式)。UI 400还可以包括查看面板406，其允许用户查看候选图像404中的一个或多个的全尺寸版本。

一旦已经选择了至少一个候选图像404用于治疗规划中，则根据框304的过程，UI400可以显示一个或多个指示符408(例如，箭头、边界、突出显示)，其示出了所选的图像410。因此，用户可以经由UI 400审查所选的图像410和/或候选图像404。可选地，UI 400可以允许用户批准所选的图像410、拒绝所选的图像410、选择不同的候选图像404和/或获得新的候选图像404。

再次参考图3，在框306处，方法300可以可选地包括调整(一个或多个)所选的图像。调整可以被配置为准备用于治疗规划中的(一个或多个)图像，并且可以包括以下中的任何一个：旋转、平移、裁剪、放大、缩小、调整颜色、调整对比度、调整亮度、增加锐度、减少噪声和/或任何其他合适的图像处理技术。例如，在一些实施例中，框306的调整过程包括将所选的图像旋转到竖直取向，如下面结合图5至图7C所描述的。

图5是示出了根据本技术的实施例的用于将图像旋转到竖直取向的方法500的流程图。例如，图6A是根据本技术的实施例的处于偏斜取向(例如，患者的中线不平行于图像的竖直轴线)的患者的面部的照片600a，图6B是根据本技术的实施例的在旋转到竖直取向之后的照片600b。在一些情况下，当患者的面部处于竖直取向时，检测面部界标和/或确定面部线可能更容易且更准确。尽管用户可以在治疗规划之前手动旋转图像，但是这可能由于人为错误而引入不准确性，特别是在偏斜量相对较小和/或患者的面部是不对称的(例如，由于自然或由于创伤)情况下。图5的方法500可以自动地将偏斜的患者图像旋转到竖直取向，从而提高治疗规划过程的一致性和准确性。

方法500在框502处开始，其中标识患者面部的图像中成组的第一面部界标。第一面部界标可以是对应于面部的各种解剖特征(诸如眼睛、眉毛、鼻子、鼻中隔下点、嘴部、唇部、牙齿、牙龈、脸颊、下巴、下颌线等)的一个或多个参考点。在一些实施例中，第一面部界标是负责面部对称性的感知但相对独立于患者的面部表情的参考点。例如，第一面部界标可以包括眼睛、鼻子和/或鼻中隔下点上或附近的一个或多个界标，和/或可以排除眉毛和/或下巴上或附近的一个或多个界标。第一面部界标可以由用户(例如，技术人员)手动标识、由计算装置自动标识(例如，使用计算机视觉和/或机器学习算法)或以其合适的组合标识(例如，计算装置自动标识随后由用户审查和/或调整的候选界标)，如本文其他地方更详细描述的。

图7A示出了根据本技术的实施例的面部界标的代表性示例。在所示的实施例中，示出了总共12个面部界标：与患者的眼睛相关联的6个面部界标(“眼睛界标702”)，以及与患者的鼻子和鼻中隔下点相关联的6个面部界标(“鼻子/鼻中隔下点界标704”)。例如，对于每只眼睛，眼睛界标702可以包括在眼睛的内角处或附近的一个界标702、在眼睛的外角处或附近的一个界标702以及在眼睛的中心处或附近的一个界标702。鼻子/鼻中隔下点界标704可以位于患者的中线上或附近，并且可以从患者的鼻梁延伸到患者的上唇。然而，在其他实施例中，可以使用不同数量和/或组合的面部界标。

再次参考图5，在框504处，方法500可以包括生成具有成组的第二面部界标的镜像图像。例如，图7B示出了原始图像706和镜像图像708。原始图像706可以包括成组的第一面部界标，诸如多个第一眼睛界标(例如，界标710a、710b)和多个第一鼻子/鼻中隔下点界标(例如，界标710c)。镜像图像708可以包括多个第二面部界标，诸如多个第二眼睛界标(例如，界标712a、712b)和多个第二鼻子/鼻中隔下点界标(例如，界标712c)。镜像图像708的第二面部界标可以由用户手动标识、由计算装置自动标识或以其合适的组合标识。

再次参考图5，在框506处，方法500可以包括将每个第一面部界标与对应的第二面部界标匹配。在一些实施例中，如图7B所示，将每个第一眼睛界标与原始图像706和镜像图像708中在面部的同一侧的第二眼睛界标匹配(例如，将第一眼睛界标710a与第二眼睛界标712a匹配，将第一眼睛界标710b与第二眼睛界标712b匹配)，而将每个第一鼻子/鼻中隔下点界标与其镜像的第二鼻子/鼻中隔下点界标匹配(例如，将第一鼻子/鼻中隔下点界标710c与第二鼻子/鼻中隔下点界标712c匹配)。

在一些实施例中，框506的匹配过程包括平移和/或旋转镜像图像708，以最小化原始图像706中的每个第一面部界标与镜像图像708中其对应的第二面部界标之间的距离平方和。例如，参考图7C，可以将镜像图像708沿着方向T1和/或T2平移，和/或沿着方向R旋转。可以测量每个第一面部界标与每个第二面部界标之间的距离(例如，第一眼睛界标710a与第二眼睛界标712a之间的距离D1、第一眼睛界标710b与第二眼睛界标712b之间的距离D2、第一鼻子/鼻中隔下点界标710c与第二鼻子/鼻中隔下点界标712c之间的距离D3)。随后，可以使用数值优化方法(例如，鲍威尔法(Powell’smethod))来确定使距离平方和最小化的平移距离和/或旋转角度。在一些实施例中，面部界标在数值优化算法中都被相等地加权。在其他实施例中，一些面部界标可以被不同地加权，例如，与从鼻子/鼻中隔下点界标确定的距离相比，从眼睛界标确定的距离可以被更重地加权，反之亦然。

再次参考图5，在框508处，方法500可以包括基于框506的匹配过程来确定匹配角度。匹配角度可以是镜像图像708的旋转角度，其最小化第一面部界标与第二面部界标之间的距离平方和，如上所述。匹配角度可以对应于图7B中所示的角度2α。将原始图像706置于竖直取向中的旋转角度可以是匹配角度的一半，例如图7B中所示的角度α。然后可以使用匹配角度将原始图像706旋转到竖直取向，并且旋转后的图像可以用于后续处理。

再次参考图3，在框308处，方法300可以继续标识(一个或多个)所选的图像中的一个或多个面部界标。如前所述，面部界标可以是对应于患者的面部的各种解剖特征(例如，眼睛、眉毛、鼻子、鼻中隔下点、嘴部、唇部、牙齿、牙龈、脸颊、下巴、下颌线等)的参考点。例如，图8A示出了68个面部界标及其对应的索引。面部界标可以包括以下中的任何一个：对应于患者的面部轮廓(例如，下巴和下颌线)的面部轮廓界标(1-17)、对应于患者的眉毛的上边缘的眉毛界标(18-27)、对应于患者的鼻子特征(例如，鼻中心线、鼻中隔下点)的鼻界标(28-36)、对应于患者的眼睛特征(例如，眼角、眼睑)的眼睛界标(37-48)和/或对应于患者的嘴部特征(例如，唇部、嘴部张开、牙齿、牙龈)的嘴部界标(49-68)。

图8B示出了患者图像800的代表性示例，其中已标识出图8A的68个面部界标。标识可以由利用合适的计算机视觉和/或机器学习技术(例如，CNN和/或其他深度学习技术)的面部界标检测器算法来执行。算法的输入可以是患者图像，并且算法的输出可以是患者图像中的每个面部界标的位置(例如，x坐标和y坐标)。例如，面部界标检测器算法可以使用已经在多个手动注释的患者图像上训练的回归树的集合，以从像素强度的稀疏子集估计面部界标的位置。

再次参考图3，在框310处，方法300可以包括基于面部界标确定一条或多条面部线(例如，微笑线)。如本文其他地方所述，面部线可以与患者的独特解剖特征相关，并且可以用于定义患者的美学和/或功能治疗目标。例如，面部线可以是定义目标微笑的一个或多个参数(诸如，微笑的曲率、由微笑暴露的牙齿的位置和几何形状等)的微笑线。下面结合图9A至图12C描述用于确定面部线的过程的代表性示例。

图9A是根据本发明技术的实施例的包括面部线的患者图像900的代表性示例。面部线可以包括面部中线902、成对的犬齿间宽度(ICW)线904、牙龈线906、切缘线908、水平线910和/或多个牙齿轮廓线(outline)912。面部中线902可以是对应于患者面部的中心的竖直线。ICW线904可以是分别穿过右上颌犬齿和左上颌犬齿的竖直线，使得ICW线904之间的距离对应于患者的ICW。牙龈线906可以是对应于暴露的牙龈边缘和/或患者的上唇的下边缘的曲线。切缘线908可以是对应于牙齿的暴露切缘和/或患者的下唇的上边缘的曲线。水平线910可以与面部中线902正交。水平线910可以与牙龈线906的最低点相切。牙齿轮廓线912可以对应于患者的前牙(例如，中切牙、侧切牙、犬齿)，并且可以基于一个或多个牙齿比例，诸如中切牙的高度与中切牙的宽度的比率(“中切牙高度与宽度的比率”)、侧切牙的宽度与中切牙的宽度的比率(“侧切牙与中切牙的宽度的比率”)和/或犬齿的宽度与侧切牙的宽度的比率(“犬齿与侧切牙的宽度的比率”)。

图9B是示出了根据本技术的实施例的用于确定面部线的方法920的流程图。方法920在框922处开始，其中确定面部中线。可以以各种方式从患者图像确定面部中线，诸如基于一个或多个面部界标(例如，图8A中所示的面部界标中的任一者)计算。例如，预计在患者的面部中心处或附近的面部界标(例如，鼻子/鼻中隔下点界标)的位置可以直接用作面部中线上的点。可替代地或组合地，预计关于面部中线竖直对称的面部界标的位置可以用于计算中点，并且中点可以用作面部中线上的点。在一些实施例中，通过以下方式来计算面部中线：从面部界标的相应组确定多个中线部段，然后对中线部段进行平均。例如，可以基于眼睛处或附近的界标来计算上中线部段，可以基于鼻中隔下点和/或唇部处或附近的界标来计算下中线部段，并且可以对上中线部段和下中线部段进行平均以确定面部中线。

在框924处，方法920可以包括确定患者的面部类型。例如，图10A示出了根据本技术的实施例的可以用于确定面部类型的面部界标。面部界标可以包括面部中线1002、眉间1004、下巴1006、颧骨1008的突起、耳部上方的太阳穴1010和/或下颌角1012。在一些实施例中，面部界标用于生成一个或多个测量值，该一个或多个测量值又用于将患者的面部分类为多个不同面部类型(例如，矮、中、高)中的一个。例如，测量值可以包括从眉间1004到下巴1006的距离、颧骨1008之间的距离、太阳穴1010之间的距离和/或下颌角1012之间的距离。在一些实施例中，面部类型由比率β＝高度/宽度定义，其中高度对应于从眉间1004到下巴1006的距离，并且宽度对应于下颌角1012之间的距离，较高的β值可以与较高的面部类型相关，而较低的β值可以与较短的面部类型相关。

图10B至图10D示出了根据本技术的实施例的面部类型的三个代表性示例。在短型面部(图10B)中，眉间1004与下巴1006之间的距离可以类似于或等于颧骨1008之间的距离(例如，在10％内)，和/或颧骨1008之间的距离可以类似于或等于下颌角1012之间的距离(例如，在10％内)。

在中等型面部(图10C)中，眉间1004与下巴1006之间的距离可以远大于颧骨1008之间的距离(例如，大15％至20％)，颧骨1008之间的距离可以类似于或等于下颌角1012之间的距离(例如，在10％内)，和/或太阳穴1010之间的距离可以大于下颌角1012之间的距离(例如，大10％至15％)。

在高型面部(图10D)中，眉间1004与下巴1006之间的距离可以远大于颧骨1008之间的距离(例如，大至少20％)，眉间1004与下巴1006之间的距离可以远大于下颌角1012之间的距离(例如，大至少20％)，和/或眉间1004与下巴1006之间的距离可以远大于太阳穴1010之间的距离(例如，大至少20％)。太阳穴1010之间的距离可以类似于或等于下颌角1012之间的距离(例如，在10％内)，和/或颧骨1008之间的距离可以类似于或等于下颌角1012之间的距离(例如，在10％内)。

再次参考图9B，在框926处，方法920可以包括基于面部类型计算一个或多个正畸参数。正畸参数可以定义患者牙齿的各种尺寸和/或比例，这些尺寸和/或比例可以用于定义美学上令人愉悦的目标微笑。例如，正畸参数可以包括中切牙宽度(CIW)、循环性美学牙科(RED)比例和/或ICW乘数。

可以以各种方式计算正畸参数。例如，在一些实施例中，使用连续函数根据比率β来计算正畸参数中的一些或全部。作为示例，图11是示出了β与RED比例(RED％)之间的关系的图1100。针对β的特定值的对应RED％可以通过将β输入到连续函数中来确定，该连续函数由图11中的曲线1102表示。如先前所讨论的，可以基于β的值对患者的面部类型进行分类，例如，范围1104内的值对应于“非常短”的面部类型，范围1106内的值对应于“短”的面部类型，范围1108内的值对应于“中等”的面部类型，范围1110内的值对应于“高”的面部类型，范围1112内的值对应于“非常高”的面部类型。也可以经由相应的连续函数根据β来确定CIW和/或ICW乘数。

作为另一示例，可以使用离散值表基于面部类型来确定正畸参数中的一些或全部。例如，可以基于面部类型和在眼睛的内角之间测得的眼角间距(intercanthaldistance)来计算CIW。可以基于面部类型从多个离散值中的一个中选择ICW乘数(例如，ICW乘数是针对非常高的面部类型的第一值，ICW乘数是针对高面部类型的第二值，等等)。还可以基于面部类型从多个离散值中的一个中选择RED比例(例如，RED比例是针对非常高的面部类型的第一值，RED比例是针对高面部类型的第二值，等等)。

再次参考图9B，在框928处，方法920可以继续计算ICW。在一些实施例中，使用两种不同的方法来计算ICW：“由内向外(inside-out)”方法和“由外向内(outside-in)方法”。对于由内向外方法，计算眼睛的平均宽度，并且将每条ICW线定位在偏离眼睛的内眦预定百分比(例如，10％)的平均宽度的位置处。对于由外向内方法，通过将CIW乘以ICW乘数来计算ICW。然后可以将来自由内向外和由外向内方法的结果进行平均并将其用作最终ICW值。该技术可以使ICW计算更鲁棒并且适用于各种各样的面部。

在框930处，方法920可以包括确定至少一条微笑曲线。可以从患者的牙齿上的一个或多个参考点(“牙齿参考点”)确定微笑曲线。牙齿参考点可以包括适合于定义患者的目标微笑的曲率的任何位置，诸如一个或多个牙齿(例如，中切牙、侧切牙、犬齿)的尖或尖端、两个牙齿之间的中点(例如，上中切牙之间的中点、上中切牙与下中切牙之间的中点)等。可以从患者牙齿的图像(例如，在方法920的其他过程中使用的同一图像)和/或患者牙齿的其他数据(例如，扫描数据)自动地或半自动地确定牙齿参考点。

在一些实施例中，使用牙齿分割算法来确定牙齿参考点。牙齿分割算法可以利用任何合适的计算机视觉和/或机器学习技术，诸如基于递归神经网络(RNN)的用于对象识别的深度神经网络架构。例如，图12A示出了可以用作牙齿分割算法的输入的牙齿的图像1200，图12B示出了可以是牙齿分割算法的输出的分割掩模1202。分割掩模1202可以包括针对患者的前牙(例如，8个上前牙和8个下前牙)中的每一个的牙齿掩模1204。每个牙齿掩模1204可以包括表示图像1200中的对应牙齿的位置和几何形状的2D形状。牙齿分割算法还可以输出每个牙齿掩模1204的置信度值(例如，从0到1的数字)。如果置信度值高于预定阈值(例如，大于或等于0.8)，则可以认为牙齿掩模1204具有足够高的质量以供使用。如图12C所示，然后可以使用分割掩模1202来确定多个牙齿参考点，诸如犬齿尖端点1206和调平点1208。然后可以通过绘制通过牙齿参考点的抛物线来确定微笑曲线1210。可替代地或组合地，可以基于下唇(例如，图7A中的面部界标61、65、66、67和68)的曲率来确定微笑曲线1210的曲率。

可选地，分割掩模1202还可以用于确定像素到毫米(mm)转换系数。在这样的实施例中，可以以像素为单位从分割掩模1202测量牙齿尺寸(例如，CIW)。然后可以基于牙齿尺寸的统计数据(例如，平均CIW约为9mm)计算转换系数。转换系数可以用于在随后的治疗规划过程中设置基于距离的限制。

再次参考图9B，在框932处，方法920可以包括确定至少一条其他面部线。例如，可以从框930的微笑曲线确定一条或多条面部线。在一些实施例中，切缘线与微笑曲线相同。可以通过将微笑曲线的中心点竖直向上移动中切牙高度来确定牙龈线，并且牙龈线的曲率可以是从先前治疗病例确定的预定值。可以通过根据来自框926的CIW和RED比例计算附加牙齿尺寸和/或比例(诸如侧切牙宽度、犬齿宽度、中切牙高度与宽度的比率、侧切牙与中切牙的宽度的比率和/或犬齿与侧切牙的宽度的比率)来确定牙齿轮廓线。在2018年3月20日提交的美国专利No.10,758,322中描述了用于计算面部线和牙齿比例的技术的附加示例，该美国专利的公开内容通过全文引用并入本文。

再次参考图3，在框312处，方法300可以包括输出面部线的可视化。可视化可以描绘覆盖在患者的面部的图像(例如，用于确定面部线的所选图像)上的面部线。可选地，可视化还可以包括覆盖在患者的面部的图像上的牙齿和/或牙龈的3D模型，从而产生合成图像(在本文中也称为“面部内可视化”)。在2018年3月20日提交的美国专利No.10,758,322中描述了用于生成这种合成图像的技术的代表性示例，该美国专利的公开内容通过全文引用并入本文。3D模型可以描绘在治疗程序开始之前处于初始牙齿排列的患者牙齿、在治疗程序的阶段期间处于中间牙齿排列的患者牙齿、和/或处于作为治疗程序的预期目标的目标牙齿排列的患者牙齿。

可视化可以显示给用户(例如，临床医生、技术人员、患者)，从而用户可以评估特定牙齿排列如何与由面部线定义的目标微笑相比较。例如，当设计和/或修改患者的目标牙齿排列时，用户可以使用面部线作为参考。可选地，用户可以提供修改一条或多条面部线的反馈，这又可以用于更新治疗计划，如下面更详细描述的。

方法300可以以许多不同的方式变化。例如，可以省略图3中所示的一些过程(例如，框304和/或306的过程)和/或方法300可以包括图3中未示出的附加过程。此外，方法300可以与本文描述的任何其他方法组合。例如，方法300的一些或所有过程可以作为图2的方法200的框204和/或206的过程的一部分来执行。

图13是示出了根据本技术的实施例的用于规划正畸修复治疗的方法1300的流程图。如前所述，正畸修复治疗可以包括重新定位一个或多个牙齿以矫正咬合不正，同时还改变一个或多个牙齿的质量以修复受损或缺失的牙齿和/或矫正畸形牙齿的形状。在一些情况下，对于临床医生来说，确定实现期望的治疗目标的牙齿移动和牙齿质量修改的适当组合，同时减少侵入性和治疗持续时间可能具有挑战性。方法1300可以通过确定正畸牙齿移动会如何影响所需的牙齿质量修改来辅助临床医生进行正畸修复治疗规划，反之亦然。例如，方法1300可以用于生成允许临床医生在每个治疗阶段查看牙齿质量修改的位置和/或量的可视化(例如，热图覆盖图(heatmap overlay))。因此，本技术可以通过优化牙齿移动、提高修复物放置的可靠性并减少所使用的牙齿质量修改量来提高正畸修复治疗规划的功效。

可以使用任何合适的系统或装置来执行方法1300。在一些实施例中，方法1300的一些或所有过程被实现为计算机可读指令(例如，程序代码)，该计算机可读指令被配置为由计算装置的一个或多个处理器执行。例如，方法1300的一些或全部过程可以由图1的系统100的一个或多个部件(诸如，数据输入部件102、治疗规划部件104和/或治疗可视化部件106执行)。

方法1300在框1302处开始，其中接收初始牙齿排列的数字表示。框1302的过程可以与图2的方法200的框202的过程相同或大体上类似。例如，数字表示可以是在开始正畸修复治疗程序之前患者牙齿的3D模型。

在框1304处，方法1300可以包括确定包括牙齿质量变化的目标牙齿排列。框1304的过程可以与图2的方法200的框204的过程相同或大体上类似。例如，可以通过以下方式来确定目标牙齿排列：标识初始牙齿排列中存在的一个或多个适应症(indications)(例如，咬合不正、畸形、受损和/或缺失的牙齿)，然后确定将矫正一些或全部适应症的一个或多个牙齿的位置和/或形状的变化。目标牙齿排列可以包括改变至少一个牙齿的质量。例如，目标牙齿排列可以包括具有增加牙齿的总质量的修复对象(诸如牙冠、贴面、复合物等)的至少一个牙齿。作为另一示例，目标牙齿排列可以包括替换缺失的牙齿的至少一个修复对象(例如，假体)。在另外的示例中，目标牙齿排列可以包括已经经受质量减少的至少一个牙齿，例如以实现期望的形状、准备牙齿以用于接收修复对象、形成空间以为另一牙齿上的修复对象提供空间、形成空间以为正畸移动提供空间等。

在一些实施例中，至少部分地基于患者的面部解剖结构来确定目标牙齿排列。例如，可以使用一条或多条面部线(例如，微笑线)作为参考来设计目标牙齿排列。如先前关于图3的方法300所描述的，可以从患者面部的一个或多个图像自动生成面部线，并且面部线可以定义根据患者的面部特征可能被认为是美学上令人愉悦的目标微笑的特征。在这样的实施例中，框1304的过程可以包括调整一个或多个牙齿的位置和/或形状以符合面部线。例如，再次参考图9A，可以调整一个或多个牙齿的形状和/或位置，使得在目标牙齿排列中：(1)牙齿关于面部中线902大体上对称；(2)犬齿之间的距离基本上等于由ICW线904定义的ICW(例如，在10％以内)；(3)前齿(例如，切牙、犬齿)的上部和下部分别大体上与牙龈线906和切缘线908对准；(4)中切牙的下部大体上与水平线910对准；和/或(5)牙齿的尺寸和形状大体上符合牙齿轮廓线912的尺寸和形状。

目标牙齿排列可以由用户(例如，临床医生、技术人员)手动确定，由计算装置(例如，使用由图1的治疗规划部件104实现的软件算法)自动确定或以其合适的组合确定。在目标牙齿排列由用户确定的实施例中，用户可以参考包括用于指引的一条或多条面部线(例如，微笑线)的可视化，如先前结合图3的框312所描述的。

在框1306处，方法1300可以包括生成一系列的中间牙齿排列。该系列的中间牙齿排列可以被配置为将患者的牙齿从初始牙齿排列朝向目标牙齿排列调整。如本文其他地方所描述的，每个中间牙齿排列可以对应于要利用相应的正畸器具实现的正畸治疗阶段。

在框1310处，方法1300可以包括确定目标排列与至少一个其他牙齿排列之间的牙齿质量差，在本文中也称为“牙齿质量分析”。其他牙齿排列可以是初始牙齿排列或中间牙齿排列。可选地，框1310的过程包括对初始牙齿排列和所有中间牙齿排列执行牙齿质量分析。

可以以各种方式执行牙齿质量分析。例如，牙齿质量分析可以涉及针对其他牙齿排列中的每个牙齿(“原始牙齿”)标识目标牙齿排列中的对应牙齿(“目标牙齿”)。目标牙齿可以是与原始牙齿相同的牙齿，除了已经经由正畸重新定位和/或牙齿质量修改来调整目标牙齿。然后可以将原始牙齿的位置和/或形状与目标牙齿的位置和/或形状进行比较，以标识(1)原始牙齿与目标牙齿相比具有增加的质量的位置，(2)原始牙齿与目标牙齿相比具有减少的质量的位置，和/或(3)原始牙齿的质量与目标牙齿的质量相同的位置。可以使用视觉指示符(例如，不同的颜色、纹理、不透明度、边界、标签)来标记这些位置，以提供牙齿质量分析结果的可视化，如下面进一步讨论的。

图14A至图14E是根据本技术的实施例的用于牙齿质量分析的过程的部分示意图。首先参考图14A，原始牙齿1402(例如，初始牙齿排列或中间牙齿排列中的牙齿)可以具有与目标牙齿1404(例如，目标牙齿排列中的对应牙齿)不同的几何形状。该不同的几何形状可能由牙齿重新定位、牙齿质量增加(例如，施加修复对象)、牙齿质量减少或其组合产生。

接下来参考图14B，为了确定牙齿质量的变化，可以将原始牙齿1402的表面与目标牙齿1404的表面进行比较，以标识指示牙齿质量增加和/或减少的差。例如，在所示实施例中，原始牙齿1402的表面在第一区域1406和第二区域1408处与目标牙齿1404的表面不同。在第一区域1406处，原始牙齿1402的表面相对于目标牙齿1404的表面凹陷，从而指示将在第一区域1406处发生牙齿质量增加。在第二区域1408处，原始牙齿1402的表面相对于目标牙齿1404的表面突出，从而指示在第二区域1408处将发生牙齿质量减少。在第三区域1410处，原始牙齿1402的表面可以与目标牙齿1404的表面对准，从而指示在第三区域1410处不会发生牙齿质量的变化。

接下来参考图14C，可以在多个位置处测量原始牙齿1402和目标牙齿1404的表面之间的距离。例如，正距离值(“增加等级”)可以表示将发生牙齿质量增加的位置，负距离值(“减少等级”)可以表示将发生牙齿质量减少的位置，零可以表示牙齿质量不会发生变化的位置。可选地，可以定义热图比例(scale)，其中热图的不同颜色对应于不同的距离值。在一些实施例中，距离值可以被分类为离散的等级，例如，第一颜色用于高达0.5mm的牙齿质量增加，第二颜色用于大于0.5mm且高达1mm的牙齿质量增加，第三颜色用于大于1mm且高达2mm的牙齿质量增加等。

如图14D所示，原始牙齿1402的表面上的每个位置可以根据原始牙齿1402的表面与该位置处的目标牙齿1404的表面之间的测量距离用对应的颜色进行标记。因此，如图14E所示，牙齿质量分析可以作为覆盖在原始牙齿1402上的彩色热图显示给用户，其示出了实现目标牙齿1404的几何形状将发生的牙齿质量修改的量和位置。

再次参考图13，在框1310处，方法1300可以包括输出牙齿质量差的可视化。可视化可以提供牙齿质量分析结果的图形表示，以辅助用户评估目标牙齿排列与其他(例如，初始或中间)牙齿排列之间的牙齿质量差。例如，如以上所讨论的，可视化可以包括覆盖在其他牙齿排列上的热图，该热图描绘了用于实现目标牙齿排列的牙齿质量减少和/或增加的量和位置。可替代地或组合地，可视化可以使用任何其他合适的格式(诸如表格、图形、图表、动画等)来呈现牙齿质量分析结果。

图15A至图15D示出了根据本技术的实施例的牙齿质量分析结果的可视化的代表性示例。首先参考图15A，该实施例示出了仅减少模式下的可视化1500a。可视化1500a可以包括患者牙齿排列的一个或多个数字表示，诸如来自咬合视角的患者的牙弓的第一3D模型1502，以及来自正面视角的患者的牙弓的第二3D模型1504。可选地，用户可以诸如通过平移、旋转、放大、缩小等操纵(一个或多个)数字表示。可视化1500a包括覆盖在(一个或多个)数字表示上的热图1506，以示出所显示的牙齿排列上相对于目标牙齿排列的牙齿质量减少的量和位置。可视化1500a还可以包括图例1508，该图例1508指示热图1506的不同颜色如何与牙齿质量减少的不同等级相关。

图15B示出了增加和减少模式下的可视化1500b。可视化1500b可以大体上类似于图15A的可视化1500a，除了可视化1500b示出了牙齿质量增加和牙齿质量减少二者之外。例如，可视化1500b可以包括患者牙齿排列的一个或多个数字表示，诸如上述第一3D模型1502和第二3D模型1504。可视化1500b可以包括覆盖在(一个或多个)数字表示上的热图1510，以示出所显示的牙齿排列上相对于目标牙齿排列的牙齿质量减少和牙齿质量增加的量和位置。可视化1500b还可以包括图例1512，该图例1512指示热图1510的不同颜色如何与牙齿质量减少和增加的不同等级相关。

图15C示出了包括修复表面覆盖物1514的可视化1500c的一部分。可视化1500c可以包括牙齿排列的数字表示1516和覆盖在数字表示1516上的热图1518，类似于图15A和图15B的实施例。修复表面覆盖物1514可以描绘目标牙齿排列的表面，并且可以覆盖在数字表示1516上，因此用户可以在视觉上评估目标牙齿排列与当前显示的牙齿排列之间的差异。在所示实施例中，修复表面覆盖物1514具有比数字表示1516更低的不透明度，以使用户更容易看到当前牙齿排列。可选地，修复表面覆盖物1514的不透明度可以是可调整的(例如，从0％到100％)，因此用户可以在查看当前牙齿排列与目标牙齿排列之间交替。

图15D示出了包括工具提示1520的可视化1500d的一部分。当用户选择牙齿的数字表示上的位置或悬停在牙齿的数字表示上的位置上时，可视化1500d可以显示工具提示1520以示出该位置处的牙齿质量增加或减少的量。

再次参考图13的框1310，可视化可以用于辅助用户例如基于诸如侵入性、治疗时间、治疗复杂性、临床医生偏好、患者偏好等因素来确定用于患者的适当的正畸修复治疗计划。在一些实施例中，目标牙齿排列与其他牙齿排列之间的牙齿质量差与需要增加和/或移除以从其他牙齿排列直接实现目标牙齿排列的牙齿质量相关。换句话说，牙齿质量分析可以向用户表明需要多少牙齿质量修改以在该治疗阶段实现目标牙齿排列，而无需任何进一步的正畸重新定位。因此，可视化可以帮助用户确定将最佳地实现患者的治疗目标的正畸重新定位和牙齿质量修改的组合。例如，不是让患者完成所有规划的正畸治疗阶段，而是用户可以选择在中间治疗阶段终止正畸治疗，并且使用牙齿质量减少和/或增加来直接从该中间治疗阶段实现目标牙齿排列。相反，用户可以决定使患者完成更多的正畸治疗阶段，以减少或最小化实现目标牙齿排列所需的牙齿质量减少和/或增加的量。

在框1312处，方法1300可以可选地包括接收修改至少一个牙齿排列的用户输入，例如以调整正畸修复治疗计划。例如，用户可以经由可视化提供输入以通过诸如以下方式来修改目标牙齿排列：调整一个或多个牙齿的位置、向一个或多个牙齿增加一个或多个修复对象、从一个或多个牙齿移除一个或多个修复对象、调整牙齿上的修复对象的位置和/或形状等。随后，可以更新框1308的牙齿质量分析和/或框1310的可视化，以反映目标牙齿排列的变化。可以重复该过程以基于用户反馈迭代地更新治疗计划。

在一些实施例中，一旦治疗计划被批准，方法1300还可以包括生成用于制造正畸器具、修复对象和/或被配置为实现治疗计划的其他装置的制作指令。例如，基于牙齿质量分析，用户可以选择旨在作为用于重新定位患者牙齿的最终治疗阶段的牙齿排列(例如，中间牙齿排列)。然后，方法1300可以确定(1)被配置为将牙齿从初始牙齿排列重新定位到所选的牙齿排列的一系列正畸器具，和/或(2)被配置为补偿所选的牙齿排列与目标牙齿排列之间的任何质量差的一个或多个修复程序。例如，如果所选的牙齿排列包括相对于目标牙齿排列的缺失的牙齿质量，则可以规定一个或多个修复对象来填充缺失的牙齿质量。作为另一示例，如果所选的牙齿排列包括相对于目标牙齿排列过量的牙齿质量，则可以规定牙齿质量减少。制作指令可以被发送到制造系统，该制造系统被配置为生产正畸器具和/或修复对象，如本文其他地方所描述的。

方法1300可以以许多不同的方式变化。例如，可以省略图13中所示的一些过程(例如，框1312的过程)和/或方法1300可以包括图13中未示出的附加过程。方法1300可以与本文描述的任何其他方法组合。例如，方法1300的一些或全部过程可以作为图2的方法200的框204和/或206的过程的一部分来执行。另外，框1304和/或1310的过程可以并入使用图3的方法300确定的一条或多条面部线。

本文所述的牙齿质量分析技术可以用于为正畸修复治疗规划的许多不同方面提供指导。例如，牙齿质量分析可以用于估计要在治疗计划中使用的一个或多个修复对象(包括临时修复体和永久修复体二者)的位置和几何形状。另外，牙齿质量分析技术可以用于在开始任何实际的牙科工作之前估计用于容纳修复对象的任何牙齿预备体(例如，牙齿质量减少)的量和位置。牙齿质量分析结果的可视化可以提供关于在修复牙齿之前移动牙齿的益处的指导。在一些实施例中，可视化提供了用于保持健康的天然牙齿结构的微创方法的图形表示，从而允许用户在做出决定之前看到所提议的治疗的效果。可视化还可以将初始咬合与实现面部驱动的美学微笑设计目标所需的正畸治疗后牙齿质量减少和/或增加进行比较。

图16A至图16O示出了根据本技术的实施例的用于正畸修复治疗规划的UI 1600的代表性示例。UI 1600可以由图1的系统100(例如，由治疗规划部件104和/或治疗可视化部件106)实现的软件平台或任何其他合适的计算系统或装置生成。软件平台可以为用于正畸和修复应用的组合视觉治疗规划提供单个生态系统。例如，平台可以提供集成的修复工具，诸如修复特定的3D修改、覆盖在牙齿上的修复物的多层可视化、实时治疗规划、和/或患者/医生菜单，如下面详细描述的。UI 1600可以与本文描述的任何方法(诸如，图2的方法200、图3的方法300和/或图13的方法1300)结合使用。

首先参考图16A，UI 1600示出了包括合成图像的面部内可视化1602，其中患者牙齿的3D模型1604(“第一牙齿模型1604”)被叠加到患者面部的2D图像1606(“患者图像1606”)上。UI 1600还示出了牙齿模型可视化1608，其描绘了患者的一个或两个牙弓的3D模型1610(“第二牙齿模型1610”)。面部内可视化1602的第一牙齿模型1604可以以与牙齿模型可视化1608的第二牙齿模型1610相同的布置示出牙齿。例如，牙齿可以处于治疗之前的初始牙齿排列、表示治疗计划的目标的目标牙齿排列、或者对应于治疗计划的特定阶段的中间牙齿排列。UI 1600可以包括导航面板1612，其允许用户选择当前显示哪个牙齿排列。

UI 1600还可以包括具有各种工具的工具栏1614，这些工具允许用户通过操纵牙齿模型可视化1608中所示的第二牙齿模型1610来审查和/或修改治疗计划，如下面更详细地描述的。如下面所讨论的，还可以经由修改面板1616进行修改。面部内可视化1602的第一牙齿模型1604可以与牙齿模型可视化1608的第二牙齿模型1610一起动态更新，从而允许用户经由面部内可视化1602来评估变化对患者微笑的影响。可选地，UI 1600还可以包括评论面板1618和历史面板1620，该评论面板1618允许用户向另一用户(例如，负责最终确定(finalize)治疗计划的技术人员)提供书面注释，该历史面板1620列出已经对治疗计划进行的任何修改。

图16B是根据本技术的实施例的图16A的UI 1600的面部内可视化1602的特写视图。如图16B所示，用户可以选择用于面部内可视化1602的各种显示模式。例如，用户可以选择“叠加”显示模式，其中患者图像1606的不透明度是可调整的。在一些实施例中，用户可以降低患者图像1606的不透明度，使得能够更清楚地可视化第一牙齿模型1604的特征，从而允许更详细地审查所显示的牙齿排列。

可选地，用户可以选择“自然”显示模式，其中面部内可视化1602示出具有所选的牙齿排列的模拟患者微笑。在自然显示模式中，牙齿的第一牙齿模型1604可以用模仿牙齿的自然外观的照明(lighting)、着色、不透明度等来显示。另外，可以隐藏第一牙齿模型1604将被患者的唇部和面部遮挡的部分。自然显示模式可以允许用户评估牙齿的整体美学以及患者的面部特征。

图16C示出了根据本技术的实施例的UI 1600的面部线工具。如图16C所示，用户可以例如通过选择工具栏1614上的“线”按钮1622来选择显示覆盖在面部内可视化1602的患者图像1606上的一条或多条面部线1624(例如，面部中线、ICW线、牙龈线、切缘线、水平线、牙齿轮廓线)。如先前结合图3的方法300所描述的，可以从患者面部的图像数据(例如，患者图像1606)自动生成面部线。在一些实施例中，面部线1624是定义要通过正畸修复治疗实现的目标微笑的微笑线。因此，用户可以在查看和/或修改治疗计划时将面部线1624视为参考。

图16D示出了根据本技术的实施例的UI 1600的面部线修改工具。用户可以选择修改面部线1624中的一些或全部，以经由正畸修复治疗计划调整要实现的目标微笑。在一些实施例中，用户可以在审查模式与修改模式之间切换，该审查模式用于查看叠加在面部内可视化1602上的面部线1624，该修改模式用于对面部线1624中的一条或多条进行调整。面部线1624的颜色可以改变以指示对应的模式，例如，白色用于查看模式(不允许修改)，蓝色用于修改模式。可选地，当前正在修改后的面部线1624可以以与其他面部线1624不同的颜色示出。

如图16D所示，UI 1600可以包括面部线修改面板1626，其具有允许用户查看、隐藏和/或修改任何面部线1624的工具。例如，用户可以直接选择和修改面部内可视化1602中的每条面部线1624的位置、取向和/或形状。可替代地或组合地，用户可以经由面部线修改面板1626和/或面部内可视化1602中所示的控件(例如，滑块、按钮、文本输入框等)来修改面部线1624。在一些实施例中，基于面部线1624的变化自动更新目标微笑的牙齿比例(例如，侧切牙与中切牙的宽度的比率、中切牙高度与宽度的比率、犬齿与侧切牙的宽度的比率)，和/或反之亦然。

可以对面部线1624进行的改变的代表性示例包括但不限于以下中的任何一个：

·面部中线：左移，右移，旋转；

·切缘线：减小左切缘线曲率，增大左切缘线曲率，减小右切缘线曲率，增大右切缘线曲率，旋转，一起调整左右切缘线，独立调整左右切缘线；

·牙龈线：减小左牙龈线曲率，增大左牙龈线曲率，减小右牙龈线曲率，增大右牙龈线曲率，旋转，一起调整左右牙龈线，独立调整左右牙龈线；

·水平线：上移，下移，旋转；

·ICW线：减小ICW，增加ICW；和/或

·牙齿比例：调整侧切牙与中切牙的宽度的比率，调整中切牙高度与宽度的比率，调整犬齿与侧切牙的宽度的比率。

在一些实施例中，面部线1624的变化不会自动产生治疗计划的牙齿排列的任何对应变化。而是，在用户手动调整治疗计划的一个或多个牙齿排列时，将修改后的面部线1624用作视觉参考。然而，在其他实施例中，可以基于修改后的面部线1624自动更新牙齿排列中的一些或全部。例如，可以调整目标牙齿排列中的一个或多个牙齿的位置和/或形状，使得所得到的微笑符合由修改后的面部线1624定义的目标微笑；随后，可以相应地调整中间牙齿排列中的一些或全部，以考虑目标牙齿排列的变化。

图16E和图16F示出了根据本技术的实施例的UI 1600的修复物覆盖工具。参考图16E，当用户(例如，通过选择工具栏1614上的“修复物”按钮1628)激活修复物覆盖工具时，UI 1600可以在面部内可视化1602和/或牙齿模型可视化1608中显示由治疗计划规定的牙齿质量修改。例如，UI 1600可以(例如，经由诸如牙冠、贴面、边缘粘结体、复合物、假体等修复对象)显示牙齿质量增加和/或牙齿质量减少的位置和量，以实现目标微笑和/或目标牙齿排列，如本文其他地方所描述的。

在所示实施例中，当修复物覆盖工具被激活时，UI 1600显示覆盖在牙齿模型可视化1608中的第二牙齿模型1610和/或面部内可视化1602中的第一牙齿模型1604上的至少一个修复对象的模型1630(“修复物模型1630”)。修复物模型1630可以描绘在已经施加了(一个或多个)修复对象之后牙齿的表面和/或体积。可选地，用户可以选择显示仅覆盖在第一牙齿模型1604上的修复物模型1630、仅覆盖在第二牙齿模型1610上的修复物模型1630或者覆盖在第一牙齿模型1604第二牙齿模型1610二者上的修复物模型1630。

在一些实施例中，用户可以调整UI 1600中所示的修复物模型1630的不透明度。例如，在100％不透明度下(图16E)，修复物模型1630可以被描绘为完全不透明并且具有与第一牙齿模型1604和/或第二牙齿模型1610中的牙齿相同的颜色。因此，用户可以在施加修复对象之后查看牙齿的最终形状和位置。在较低的不透明度设置(例如，25％、50％、75％)下，修复物模型1630可以是部分不透明的和/或具有与第一牙齿模型1604和/或第二牙齿模型1610中的牙齿不同的颜色，例如，如图16F中的虚线所示。因此，用户可以将当前显示的牙齿排列中的牙齿的形状和位置与施加了修复对象的牙齿的形状和位置进行比较。在0％不透明度下，修复物模型1630可以被隐藏，从而允许用户仅查看当前牙齿排列。

图16G示出了根据本技术的实施例的UI 1600的牙齿质量分析工具。当用户(例如，通过选择工具栏1614上的“质量”按钮1632)激活牙齿质量分析工具时，UI 1600可以在牙齿模型可视化1608的第二牙齿模型1610上显示热图覆盖图1634，其示出当前显示的牙齿排列与目标牙齿排列之间的任何质量差。如先前关于图13的方法1300所描述的，可以通过将当前牙齿排列中的牙齿的位置和形状与目标牙齿排列中的牙齿的位置和形状进行比较来确定质量差。热图覆盖图1634可以仅描绘牙齿质量减少的位置和量(例如，当选择“减少模式”时)，或者可以描绘牙齿质量减少和增加的位置和量(当选择“减少和增加模式”时)。UI1600还可以显示图例1636，该图例1636指示热图覆盖图1634的不同颜色如何与牙齿质量减少和/或增加的量相关。可选地，当用户选择第二牙齿模型1610的一部分或悬停在第二牙齿模型1610的一部分上时，UI 1600可以显示工具提示1638，其量化该部分处的牙齿质量减少和/或增加的量。

图16H示出了根据本技术的实施例的UI 1600的正畸修改工具。用户可以选择修改当前显示的牙齿排列(例如，中间牙齿排列或目标牙齿排列)中的一些或全部牙齿的位置，以调整正畸修复治疗计划的对应正畸治疗阶段。如图16H所示，UI 1600可以包括具有工具的正畸修改面板1640，这些工具允许用户对所显示的牙齿排列进行各种正畸调整，诸如侵入、挤出、旋转、扭矩、近中化、远中化等。用户还可以在牙齿模型可视化1608中直接操纵第二牙齿模型1610的牙齿。在一些实施例中，动态地重新计算牙齿质量分析，并且自动更新热图覆盖图1634以反映对所显示的牙齿排列的修改。

图16I至图16N示出了根据本技术的实施例的UI 1600的修复体修改工具。用户可以选择修改当前显示的牙齿排列(例如，中间牙齿排列或目标牙齿排列)中的至少一个修复对象的位置和/或形状，以调整要经由正畸修复治疗实现的目标微笑和/或牙齿排列。

首先参考图16I，UI 1600可以包括修复体修改面板1642，其具有允许用户对所显示的(一个或多个)修复对象进行各种调整的工具。例如，用户可以向牙齿增加修复对象或从牙齿移除修复对象(或者，在用于替换缺失的牙齿的修复对象的情况下，向患者的牙弓增加修复对象或从患者的牙弓移除修复对象)。当用户增加修复对象时，UI 1600可以在面部内可视化1602的第一牙齿模型1604和/或牙齿模型可视化1608的第二牙齿模型1610中的对应位置处显示修复物模型1630。可选地，可以利用与不包括任何修复对象的牙齿1646不同的视觉外观(例如，不同的颜色，由图16I中的阴影线表示)来描绘包括修复对象的牙齿1644。

接下来参考图16J，修复体修改工具可以允许用户改变修复对象的几何形状。可以通过以下方式进行改变：通过修复物形状控制面板1648(例如，经由滑块、按钮、文本输入框或其组合)直接选择和操纵牙齿模型可视化1608中所示的对应修复物模型1630。面部内可视化1602和/或牙齿质量分析结果(例如，热图覆盖图1634(未示出))可以实时更新以反映所做的改变。

可以对修复对象的几何形状进行的改变的代表性示例包括但不限于以下任何一种：

·调整修复对象的比例(例如，近中/远中/颊侧/舌侧、挤出)；

·调整修复对象的尺寸(例如，近中/远中、颊侧/舌侧、挤出)；和/

或

·调整修复对象的形状(例如，上三分之一(近中/远中)、上三分之一(颊侧/舌侧)、中三分之一(近中/远中)、中三分之一(颊侧/

舌侧)、下三分之一(近中/远中)、下三分之一(颊侧/舌侧)、挤出/侵入)。

接下来参考图16K，修复体修改工具可以允许用户改变修复对象的位置。可以通过以下方式来进行改变：通过修复物移动控制面板1650(例如，经由滑块、按钮、文本输入框或其组合)直接选择和操纵牙齿模型可视化1608中所示的对应修复物模型1630。面部内可视化1602和/或牙齿质量分析结果(例如，热图覆盖图1634(未示出))可以实时更新以反映所做的改变。

可以对修复对象的位置进行的改变的代表性示例包括但不限于以下任何一种：

·挤出/侵入；

·平移(例如，颊侧/舌侧、近中/远中)；

·旋转(例如，近中铰接旋转、远中铰接旋转)；

·牙冠角度(例如，近中/远中)；

·牙根扭矩(例如，颊侧/舌侧)；和/或

·牙冠尖端(例如，颊侧/舌侧)。

接下来参考图16L，修复体修改工具可以包括图库菜单1652，其允许用户经由一个或多个修复对象调整牙齿的整体形状以符合预设形状轮廓。例如，如图16L所示，预设形状轮廓可以包括平均(average)形状轮廓、圆形轮廓、方形轮廓和/或三角形轮廓。可以实时更新面部内可视化1602、牙齿模型可视化1608和/或牙齿质量分析结果(例如，热图覆盖图1634(未示出))以反映所选的形状轮廓。

接下来参考图16M，修复体修改工具可以包括“镜像牙齿”工具1654，其生成至少一个修复对象1656，当施加到现有牙齿(或当用于替换缺失的牙齿时，施加到牙弓中的位置)时，该至少一个修复对象1656自动镜像对应(例如，对侧)牙齿1658的形状。该技术对于快速创建一般跨面部中线对称的目标微笑可以是有利的。修复对象1656可以叠加在牙齿模型可视化1608的第二牙齿模型1610上，因此用户可以预览修复对象1656的形状和位置。另外，可以实时更新面部内可视化1602和/或牙齿质量分析结果(例如，热图覆盖图1634(未示出))以反映增加的修复对象1656。

接下来参考图16N，修复体模型工具可以包括“牙龈边缘”工具1660，其允许用户调整目标牙齿排列的牙龈边缘。如图16N所示，用户可以直接操纵定义牙齿模型可视化1608的第二牙齿模型1610上的牙龈边缘1662的一个或多个点。可以实时更新面部内可视化1602以反映牙龈边缘1662的变化。牙龈边缘工具1660可以允许用户结合本文所描述的正畸修复治疗程序，预览牙龈切除术和/或其他软组织/骨骼建模程序的结果。

图16O示出了根据本技术的实施例的UI 1600的计划比较工具。计划比较工具可以允许用户在视觉上比较和评估多个治疗计划之间的差异。在所示实施例中，计划比较工具同时显示多个面部内可视化：示出牙齿处于初始排列的患者面部的图像的第一面部内可视化1670、示出与第一治疗计划的排列(例如，中间排列或目标排列)中的牙齿的模型组合的患者面部的合成图像的第二面部内可视化1672、以及示出与第二治疗计划的排列(例如，中间排列或目标排列)中的牙齿的模型组合的患者面部的合成图像的第三面部内可视化1674。面部内可视化可以以并排格式显示，以便于视觉比较和审查。可选地，所显示的面部内可视化中的一些或全部可以包括覆盖在患者面部的图像上的一条或多条面部线。

第一治疗计划可以关于以下中的任何一个与第二治疗计划不同：治疗模式(例如，仅正畸、仅修复、正畸修复)、治疗阶段的数量、待重新定位的牙齿、牙齿移动(例如，移动类型、移动方向、移动速度)、牙齿质量增加(例如，量、位置)、牙齿质量减少(例如，量、位置)和/或其他治疗参数(例如，牙龈线的变化)。例如，如图16O所示，第二面部内可视化1672示出了用于仅正畸治疗计划的牙齿排列，第三面部内可视化1674示出了用于正畸修复治疗计划的牙齿排列。

在其他实施例中，第二面部内可视化1672和第三面部内可视化可以各自独立地选自以下中的任何一个：仅正畸治疗计划、仅修复治疗计划或正畸修复治疗计划。可选地，计划比较工具可以用于比较单个治疗计划的不同阶段，例如，第二面部内可视化1672可以示出治疗计划的第一阶段，并且第三面部内可视化1674可以示出治疗计划的第二阶段。另外，计划比较工具可以以不同的格式示出治疗计划和/或阶段。例如，除了面部内可视化之外或作为面部内可视化的替代，计划比较工具还可以示出不同治疗计划和/或阶段的3D牙齿模型。

图17A是示出了根据本技术的实施例的用于规划和/或监测治疗程序的方法1700的流程图。如下面详细描述的，方法1700可以用于将不同类型的患者数据资产组合成单个统一模型，从而允许用户(例如，临床医生或技术人员)在彼此的环境中和/或随时间可视化所有相关患者数据。该方法可以使用户在规划治疗程序时更容易地审查来自多个模式的数据。另外，本文描述的技术可以用于基于患者的特定颅颌面解剖结构提供自动治疗规划和/或进展跟踪能力。

可以使用任何合适的系统或装置来执行方法1700。在一些实施例中，方法1700的一些或全部过程被实现为计算机可读指令(例如，程序代码)，该计算机可读指令被配置为由计算装置的一个或多个处理器执行。例如，方法1700的一些或全部过程可以由图1的系统100的一个或多个部件(诸如，数据输入部件102、治疗规划部件104和/或治疗可视化部件106)执行。

方法1700在框1702处开始，其中接收患者数据。患者数据可以包括与患者牙齿的治疗程序(例如，正畸治疗程序、修复治疗程序或正畸修复治疗程序)相关的任何数据。例如，患者数据可以描绘患者的颅颌面区域的硬组织和/或软组织，诸如牙齿、牙龈、一个或两个牙弓、口腔、颌、面部等。患者数据可以包括多种数据类型的组合，诸如以下中的一种或多种的组合：照片、视频、扫描数据(例如，口内和/或口外扫描)、MRI数据、射线照相数据(例如，咬翼x射线数据、全景x射线数据、头影测量x射线数据、CT数据、CBCT数据、荧光透视数据)和/或运动数据。可选地，患者数据可以包括2D数据、3D数据和/或4D数据的任何合适的组合。

在框1704处，方法1700可以包括基于患者数据标识患者的一个或多个解剖界标。解剖界标可以包括软组织界标(例如，面部界标，诸如图8A中描绘的面部界标)、硬组织界标(例如，颅骨界标)或其组合。可以使用任何合适的技术(诸如，由用户手动、由计算装置(例如，图1的治疗规划部件104)自动或其合适的组合)从患者数据中检测解剖界标。例如，可以使用计算机视觉技术和/或机器学习算法(例如，CNN、RNN、回归技术和/或其他深度学习技术)从图像、扫描和/或类似数据类型中检测解剖界标，如本文其他地方所描述的。

在框1706处，方法1700可以包括基于标识出的解剖界标生成组合解剖模型。组合解剖模型可以是患者的颅颌面解剖结构的数字表示，其包含多种数据类型(例如，2D、3D和/或4D数据)。例如，不同的数据类型(例如，使用不同模式获得的图像数据，诸如照片、扫描、x射线数据、MRI数据、运动捕获数据)可以被呈现为组合解剖模型的不同层。可以选择性地对不同层进行显示、隐藏、操纵等，以促进可视化。组合解剖模型可以是静态模型(例如，示出处于单个姿势的患者解剖结构的2D或3D模型)或动态模型(例如，示出处于多个姿势(诸如微笑、说话、移动颌等时)的患者解剖结构的动画模型)。可以以许多不同的方式生成组合解剖模型。例如，在一些实施例中，通过跨不同数据资产标识和匹配对应的解剖界标来生成模型。然后可以基于匹配的界标将不同的数据资产彼此对准、合并或以其他方式组合。例如，CBCT数据可以描绘患者的颅颌面解剖结构的硬组织和软组织二者，并且因此可以(例如，经由硬组织界标的匹配)与患者牙齿的模型和/或扫描以及(例如，经由软组织界标的匹配)与患者面部的图像数据对准。

图17B和图17C示出了根据本技术的实施例配置的组合解剖模型1720。在所示实施例中，模型1720包括两层：示出患者的外部解剖结构(例如，颅颌面特征)的第一层1722以及示出患者的内部解剖结构(例如，硬组织和/或软组织)的第二层1724。第一层1722可以从患者面部的照片、视频、扫描等生成，而第二层1724可以从x射线数据(例如，CBCT数据)、口内扫描数据、MRI数据和/或用于捕获内部解剖结构的其他合适的成像模式生成。可选地，组合解剖模型1720的第二层1724可以是复合层，其中处于规划的排列(例如，治疗计划的初始排列、中间排列或目标排列)的患者牙齿的数字表示1726与解剖结构的剩余部分(例如，颌、头部)的图像数据组合。可替代地，牙齿的数字表示1726可以呈现在模型1720的其自身的单独层上。此外，模型1720可以包括对应于其他类型的数据的附加层。

当规划和/或审查治疗计划时，用户可以与组合解剖模型1720交互，如本文其他地方所描述的。例如，可以独立地调整层1722、1724的外观(例如，颜色、不透明度)以促进可视化。在所示实施例中，图17B示出了处于100％不透明度的第一层1722，而图17C示出了处于降低的不透明度的第一层1722，因此第二层1724是可见的。可选地，牙齿的数字表示1726可以由用户操纵以修改治疗计划，和/或牙齿的数字表示1726可以包括热图覆盖图或由治疗计划规定的牙齿质量变化的其他图形表示，如本文其他地方所描述的。

再次参考图17A，在框1708处，方法1700可以继续输出组合解剖模型的可视化。例如，可视化可以显示在由合适的计算系统或装置(诸如，图1的系统100的治疗规划部件104)产生的UI上。可视化可以显示给用户(例如，临床医生、技术人员、患者)以提供用于规划治疗程序的视觉指引，如本文其他地方所描述的。例如，可视化可以示出患者的颅颌面解剖结构的初始状态(例如，治疗之前的当前解剖结构)、解剖结构的目标状态(例如，一旦实现了治疗目标就模拟解剖结构)和/或中间状态(例如，在治疗的中间阶段模拟解剖结构)。根据本文其他地方描述的技术，用户可以与可视化交互以审查和/或修改治疗计划。

在框1710处，方法1700可选地包括基于组合解剖模型生成治疗计划。治疗计划可以是正畸治疗计划、修复治疗计划或正畸修复治疗计划。例如，治疗计划可以包括(1)重新定位一个或多个牙齿和/或(2)改变一个或多个牙齿的质量，如本文其他地方更详细描述的。在一些实施例中，框1710的过程包括分析组合解剖模型以自动检测一个或多个患者特征，诸如面部类型、种族、性别和/或牙齿和骨骼类别。患者特征可以用作自动治疗规划的基础，例如，治疗计划可以在确定患者的治疗目标时考虑不同的种族、性别、面部类型等。可替代地或组合地，在框1704中标识出的解剖界标也可以用作自动治疗规划的输入。例如，如前所述，解剖界标可以用于计算定义目标微笑和/或目标牙齿排列的面部线。

在框1712处，方法1700可选地包括基于附加患者数据来更新组合解剖模型。在一些实施例中，附加患者数据包括在治疗程序已经开始之后描绘患者的解剖结构的一个或多个数据资产(例如，更新的照片、扫描、x射线等)。可以将附加患者数据并入到组合解剖模型中，因此模型描绘患者的解剖结构的最近状态。例如，可以基于界标匹配将附加患者数据与模型合并，如先前关于框1704和1706所描述的。

可以向用户显示更新的组合解剖模型(“更新的模型”)，以提供用于治疗监测和进展跟踪的视觉指引。例如，用户可以审查更新的模型的可视化以评估已经发生的任何变化，诸如正畸变化(例如，手术和非手术)、修复物变化、正颌变化、面部变化(例如，面部对称性的变化)、软组织变化(例如，手术和非手术，诸如唇部支撑)等。可替代地或组合地，可以通过例如使用计算机视觉技术、机器学习算法和/或其他合适的方法将更新的模型中的解剖界标与原始模型中的对应解剖界标进行比较来自动检测变化。

方法1700可以以许多不同的方式变化。例如，可以省略图17A中所示的一些过程(例如，框1708、1710和/或1712的过程)和/或方法1700可以包括图17A中未示出的附加过程。此外，方法1700可以与本文描述的任何其他方法组合。例如，方法1700的一些或全部过程可以作为图2的方法200的框204和/或206的过程的一部分来执行。另外，方法1700可以实现关于图3的方法300所描述的任何技术。

图18是示出了根据本技术的实施例的用于规划修复治疗程序的方法1800的流程图。如下面详细描述的，方法1800可以用于评估牙齿预备体是否具有足够的牙齿质量减少以容纳期望的修复对象(例如，牙冠或其他假体)。可以使用任何合适的系统或装置来执行方法1800。在一些实施例中，方法1800的一些或所有过程被实现为计算机可读指令(例如，程序代码)，该计算机可读指令被配置为由计算装置的一个或多个处理器执行。例如，方法1800的一些或全部过程可以由图1的系统100的一个或多个部件(诸如，数据输入部件102、治疗规划部件104和/或治疗可视化部件106)执行。

方法1800在框1802处开始，其中接收患者的目标牙齿排列的数字表示。目标牙齿排列可以是牙齿的规定的排列，该规定的排列被配置为实现患者的期望的美学和/或功能治疗目标(例如，目标微笑)，并且可以使用本文其他地方描述的任何技术来确定目标牙齿排列。在一些实施例中，目标牙齿排列包括用至少一个修复对象修改的至少一个牙齿。

在框1804处，方法1800可以继续确定牙齿质量减少量以容纳至少一个修复对象。可以规定牙齿质量减少以在现有牙齿上产生适配修复对象的安装表面。适当的牙齿质量减少量可以取决于各种因素，诸如修复对象的尺寸、修复对象的形状、用于修复对象的材料的类型、用于修复对象的材料的厚度要求、现有牙齿的形状、现有牙齿的位置(例如，正畸重新定位之后的初始位置和/或最终位置)、相邻牙齿的形状、相邻牙齿的位置(例如，正畸重新定位之前和/或之后)、咬合等。

在一些实施例中，框1804的过程涉及接收描绘牙齿的初始几何形状的第一数字表示，然后生成第二数字表示，该第二数字表示描绘一个或多个部分被移除以容纳修复对象的牙齿(“目标牙齿预备体”)。目标牙齿预备体中牙齿质量减少的量和位置可以基于上述因素中的任一个来估计，并且可以使用临床数据、临床方案、模拟、经训练的机器学习算法或其合适的组合来确定。

在框1806处，方法1800可以包括接收牙齿预备体的数字表示。牙齿预备体可以是患者的实际牙齿，该实际牙齿已经经受牙齿质量减少以容纳由目标牙齿排列规定的(一个或多个)修复对象。数字表示可以包括描绘牙齿预备体的几何形状的任何合适的数据。例如，数字表示可以包括经由口内扫描仪生成的牙齿预备体的扫描数据和/或表面形貌数据。可替代地或组合地，数字表示可以从其他类型的患者数据(诸如，照片、x射线数据等)产生。

在框1808处，方法1800可以包括分析牙齿预备体是否包括足够的牙齿质量减少以容纳至少一个修复对象。该过程可以涉及将在框1806中接收到的实际牙齿预备体的数字表示与在框1804中生成的目标牙齿预备体的数字表示进行比较。可以使用上面结合图13的方法1300描述的牙齿质量分析技术来执行比较。例如，可以将实际牙齿预备体的表面与目标牙齿预备体的表面进行比较，以标识以下位置：(1)实际牙齿预备体与目标牙齿预备体相比具有增加的质量的位置，(2)实际牙齿预备体与目标牙齿预备体相比具有减少的质量的位置，和/或(3)实际牙齿预备体的质量与目标牙齿预备体的质量相同的位置。然后可以使用比较结果来标识实际牙齿预备体应该进一步减小的位置，诸如实际牙齿预备体中相对于目标牙齿预备体的增加的质量的量超过预定阈值的任何位置。

可选地，在框1810处，方法1800包括输出框1808的分析结果的可视化。可视化可以提供实际牙齿预备体与目标牙齿预备体之间的质量差的图形表示，并且因此可以辅助用户标识附加的牙齿质量减少可能是有益的或必要的位置。例如，可视化可以包括叠加在实际牙齿预备体的数字表示(例如，包括牙齿预备体的患者的当前牙齿排列的3D模型)上的热图，其图形地显示牙齿质量差，类似于上面结合图13的方法1300描述的可视化。可视化可以包括指示符，该指示符标记可能需要附加的牙齿质量减少的任何位置和/或任何其他潜在问题。在一些实施例中，可视化允许用户在多个维度(例如，3D)中查看分析结果，从而提供牙齿预备体的实时分析，以用于评估对应修复体的可制造性。该方法能够避免由于材料厚度不足、牙齿准备不充分和/或其他问题而导致的修复失败，以及减少稍后调整修复体和/或牙齿预备体所花费的时间。

方法1800可以以许多不同的方式变化。例如，可以省略图18中所示的一些过程和/或方法1800可以包括图18中未示出的附加过程。此外，方法1800可以与本文描述的任何其他方法组合。例如，方法1800的一些或全部过程可以作为图2的方法200的框204和/或206的过程的一部分来执行。另外，方法1800可以实现关于图13的方法1300所描述的任何技术。II.正畸器具和相关联的方法

图19A示出了根据本技术的实施例配置的牙齿重新定位器具1900的代表性示例。可以使用本文所述的任何系统、方法和装置来制造和后处理器具1900。器具1900(在本文中也称为“矫治器”)能够由患者佩戴，以实现颌中的各个牙齿1902的增量重新定位。器具1900可以包括具有牙齿容纳腔的壳体(例如，连续聚合物壳体或分段壳体)，该牙齿容纳腔接收且弹性地重新定位牙齿。可以使用牙齿的物理模型间接制作器具1900或其部分。例如，可以使用牙齿的物理模型和合适的聚合物材料层片来形成器具(例如，聚合物器具)。例如，在一些实施例中，使用快速原型制造技术从器具的数字模型直接制造物理器具。

器具1900能够适配在上颌或下颌中存在的所有牙齿上，或者适配在少于所有牙齿的牙齿上。器具1900能够专门设计成容纳患者的牙齿(例如，牙齿容纳腔的形貌与患者牙齿的形貌匹配)，并且可以基于通过印模、扫描等生成的患者牙齿的阳模(positive mold)或阴模(negative mold)来制造。可替代地，器具1900可以是被配置为容纳牙齿的通用器具，但不一定成形为匹配患者牙齿的形貌。在一些情况下，仅由器具1900容纳的某些牙齿由器具1900重新定位，而其他牙齿能够提供基部或锚定区域，用于在器具1900对重新定位目标的一个或多个牙齿施加力时将器具保持就位。在一些情况下，一些、大多数或甚至所有牙齿能够在治疗期间的某个点处被重新定位。被移动的牙齿还可以用作用于在患者佩戴器具时保持器具的基部或锚定件。在优选实施例中，不提供用于将器具1900保持在牙齿上的适当位置的线或其他装置。然而，在一些情况下，可能期望或必要的是在牙齿1902上提供单独的附接件1904或其他锚定元件，其具有在器具1900中的对应的容纳部1906或孔，使得器具1900能够在牙齿上施加选定的力。在阿莱恩技术有限公司的许多专利和专利申请(包括例如在美国专利No.6,450,807和No.5,975,893中)中以及在万维网上可访问的公司的网站上(例如，参见url“invisalign.com”)描述了器具的代表性示例，包括在系统中使用的那些器具。适合与正畸器具一起使用的安装在牙齿上的附接件的示例也在阿莱恩技术有限公司的专利和专利申请中有所描述，包括例如美国专利No.6,309,215和No.6,830,450。

图19B示出了根据本技术的实施例的包括多个器具1912、1914、1916的牙齿重新定位系统1910。本文描述的任何器具能够被设计和/或提供为牙齿重新定位系统中使用的一组多个器具的一部分。每个器具可以被配置为使得牙齿容纳腔具有与旨在用于器具的中间或最终牙齿排列相对应的几何形状。通过将一系列增量位置调整器具放置在患者的牙齿上，能够将患者的牙齿从初始牙齿排列渐进地重新定位到目标牙齿排列。例如，牙齿重新定位系统1910可以包括：第一器具1912，对应于初始牙齿排列；一个或多个中间器具1914，对应于一个或多个中间排列；以及最终器具1916，对应于目标排列。目标牙齿排列可以是在所有规划的正畸治疗结束时为患者的牙齿选择的规划的最终牙齿排列。可替代地，目标排列可以是在正畸治疗过程期间用于患者牙齿的一些中间排列中的一个，其可以包括各种不同的治疗场景，包括但不限于推荐手术的情况、邻间去釉(IPR，interproximal reduction)是适当的情况、安排进度检查的情况、锚定件放置最佳的情况、期望腭扩张的情况、涉及修复牙科(例如，嵌体、高嵌体、牙冠、牙桥、植入物、贴面等)等。因此，应当理解，目标牙齿排列可以是遵循一个或多个增量重新定位阶段的患者牙齿的任何规划的结果排列。同样地，初始牙齿排列可以是患者牙齿的任何初始排列，其之后是一个或多个增量重新定位阶段。

图19C示出了根据本技术的实施例的使用多个器具的正畸治疗的方法1920。可以使用本文所述的任何器具或器具组来实践方法1200。在框1922中，将第一正畸器具应用于患者的牙齿，以便将牙齿从第一牙齿排列重新定位到第二牙齿排列。在框1924中，将第二正畸器具应用于患者的牙齿，以便将牙齿从第二牙齿排列重新定位到第三牙齿排列。可以根据需要使用任何合适数量的顺序器具和顺序器具的组合来重复方法1920，以便将患者的牙齿从初始排列增量地重新定位到目标排列。器具可以全部在同一阶段或成组地或成批地(例如，在治疗阶段的开始时)生成，或者器具可以一次制造一个，并且患者可以佩戴每个器具，直到不再能够感觉到每个器具在牙齿上的压力或者直到已经实现了该给定阶段的最大量的表达的牙齿移动为止。在患者佩戴多个器具中的任何器具之前，可以设计甚至制造多个不同的器具(例如，一组)。在佩戴器具适当的时间段之后，患者可以用系列中的下一个器具替换当前器具，直到不再有器具。器具通常不固定到牙齿，并且患者可以在该程序期间的任何时间放置和更换器具(例如，患者可移除的器具)。该系列中的最终器具或多个器具可以具有被选择为过度矫正牙齿排列的一个或多个几何形状。例如，一个或多个器具可以具有将(如果完全实现)使各个牙齿移动超出已经被选择为“最终”的牙齿排列的几何形状。这样的过度矫正可能是期望的，以便在重新定位方法已经终止之后抵消潜在的复发/退回(例如，允许各个牙齿朝向它们的矫正前位置移动)。过度矫正也可以有益于加快矫正速率(例如，具有定位为超出期望的中间或最终位置的几何形状的器具可以以更大的速率将各个牙齿朝向该位置移动)。在这种情况下，能够在牙齿到达由器具定义的位置之前终止器具的使用。此外，为了补偿器具的任何不准确或限制，可以有意地应用过度矫正。

图20示出了根据本技术的实施例的用于设计正畸器具的方法2000。方法2000可以应用于本文描述的正畸器具的任何实施例。方法2000的步骤中的一些或全部可以由任何合适的数据处理系统或装置(例如，配置有合适指令的一个或多个处理器)执行。

在框2002中，确定将一个或多个牙齿从初始排列移动到目标排列的移动路径。初始排列可以例如使用蜡咬合法、直接接触扫描、x射线成像、断层成像、超声成像以及用于获得关于牙齿、颌、牙龈和其他正畸相关组织的位置和结构的信息的其他技术从患者牙齿或口腔组织的模具或扫描来确定。可以从获得的数据导出表示患者牙齿和其他组织的初始(例如，治疗前)排列的数字数据集。可选地，处理初始数字数据集以将组织成分彼此分割。例如，可以产生数字地表示各个牙冠的数据结构。有利地，可以产生整个牙齿的数字模型，包括测量或推断的隐藏表面和根结构以及周围的骨骼和软组织。

牙齿的目标排列(例如，正畸治疗的期望和预期的最终结果)可以以处方的形式从临床医生接收，可以根据基本正畸原理计算，和/或可以根据临床处方计算地推断。通过指定牙齿的期望最终位置和牙齿本身的数字表示，可以指定每个牙齿的最终位置和表面几何形状，以在期望的治疗结束时形成牙齿排列的完整模型。

具有每个牙齿的初始位置和目标位置两者，可以为每个牙齿的运动定义移动路径。在一些实施例中，移动路径被配置为以最快的方式用最少量的往返移动牙齿，以将牙齿从其初始位置带到其期望的目标位置。可以可选地分割(分段)牙齿路径，并且可以计算分段，使得分段内的每个牙齿的运动保持在线性平移和旋转平移的阈值极限内。以这种方式，每个路径分段的端点可以构成临床上可行的重新定位，并且分段端点的集合可以构成临床上可行的牙齿位置序列，使得在序列中从一个点移动到下一个点不会导致牙齿碰撞。

在框2004中，确定产生一个或多个牙齿沿着移动路径的移动的力系统。力系统可以包括一个或多个力和/或一个或多个扭矩。不同的力系统可以导致不同类型的牙齿移动，诸如倾斜、平移、旋转、挤出、侵入、牙根移动等。生物力学原理、建模技术、力计算/测量技术等(包括正畸中常用的知识和方法)可以用于确定要施加到牙齿上以实现牙齿移动的适当的力系统。在确定要施加的力系统时，可以考虑来源，包括文献、通过实验或虚拟建模确定的力系统、基于计算机的建模、临床经验、不需要的力的最小化等。

力系统的确定可以包括对允许的力的约束，例如，对允许的方向和量级以及由所施加的力引起的期望运动的约束。例如，在制造腭扩张器时，不同的患者可能需要不同的移动策略。例如，分离腭所需的力的量可以取决于患者的年龄，因为非常年轻的患者可能没有完全形成的缝。因此，在没有完全闭合的腭缝的青少年患者和其他人中，腭扩张可以以较低的力大小完成。较慢的腭移动还可以帮助生长骨以填充膨胀的缝。对于其他患者，可能需要更快速的扩张，这可以通过施加更大的力来实现。可以根据需要结合这些要求来选择器具的结构和材料；例如，通过选择能够施加大的力以使腭缝破裂和/或引起腭的快速扩张的腭扩张器。随后的器具阶段可以被设计成施加不同量的力，诸如首先施加大的力以破坏缝，然后施加较小的力以保持缝分离或逐渐扩张腭和/或牙弓。

力系统的确定还可以包括对患者的面部结构(诸如颌和腭的骨骼结构)进行建模。例如，腭和牙弓的扫描数据(诸如X射线数据或3D光学扫描数据)可以用于确定患者口腔的骨骼和肌肉系统的参数，以便确定足以提供腭和/或牙弓的期望扩张的力。在一些实施例中，腭中缝的厚度和/或密度可以由治疗专业人员测量或输入。在其他实施例中，治疗专业人员可以基于患者的生理特征选择适当的治疗。例如，也可以基于诸如患者年龄的因素来估计腭的特性，例如，年幼的青少年患者会比老年患者需要更小的力来扩张缝，因为缝尚未完全形成。

在框2006中，确定用于被配置为产生力系统的正畸器具的设计。该设计可以包括器具几何形状、材料组成和/或材料特性，并且可以以各种方式确定，诸如使用治疗或力施加模拟环境。模拟环境可以包括例如计算机建模系统、生物力学系统或器械等。可选地，可以产生器具和/或牙齿的数字模型，诸如有限元模型。可以使用可从各种供应商获得的计算机程序应用软件来创建有限元模型。为了创建实体几何模型，可以使用计算机辅助工程(CAE)或计算机辅助设计(CAD)程序，诸如可从加利福尼亚州圣拉菲尔的Autodesk公司获得的软件产品。为了创建有限元模型并对其进行分析，可以使用来自多个供应商的程序产品，包括来自宾夕法尼亚州卡农斯堡的ANSYS公司的有限元分析包，以及来自马萨诸塞州沃尔瑟姆的Dassault Systèmes公司的SIMULIA(Abaqus)软件产品。

可选地，可以选择一个或多个设计用于测试或力建模。如上所述，能够标识期望的牙齿移动以及引发期望的牙齿移动所需或期望的力系统。使用模拟环境，可以分析或建模候设计，以确定由使用候选器具产生的实际力系统。能够可选地对候选器具进行一个或多个修改，并且能够如所描述的那样进一步分析力建模，例如，以便迭代地确定产生期望的力系统的器具设计。

在框2008中，生成用于制造包含设计的正畸器具的指令。指令可以被配置为控制制造系统或装置，以便生产具有指定的设计的正畸器具。在一些实施例中，指令被配置用于根据本文提出的各种方法使用直接制造(例如，立体光刻、选择性激光烧结、熔融沉积建模、3D打印、连续直接制造、多材料直接制造等)来制造正畸器具。在替代实施例中，指令可以被配置为用于间接制造器具，例如通过热成型。

尽管上述步骤示出了根据一些实施例的设计正畸器具的方法2000，但是本领域普通技术人员将认识到基于本文描述的教导的一些变型。一些步骤可以包括子步骤。可以根据需要频繁地重复一些步骤。方法2000的一个或多个步骤可以用任何合适的制造系统或装置(诸如本文描述的实施例)来执行。一些步骤可以是可选的，并且步骤的顺序可以根据需要改变。

图21示出了根据实施例的用于数字规划器具的正畸治疗和/或设计或制造的方法2100。方法2100可以应用于本文所述的任何治疗程序，并且可以由任何合适的数据处理系统执行。

在框2102中，接收患者牙齿的数字表示。数字表示可以包括患者口腔内(包括牙齿、牙龈组织等)的表面形貌数据。表面形貌数据可以通过使用合适的扫描装置(例如，手持扫描仪、台式扫描仪等)直接扫描口腔、口腔的物理模型(阳或阴)或口腔的印模来生成。

在框2104中，基于牙齿的数字表示生成一个或多个治疗阶段。治疗阶段可以是正畸治疗过程的增量重新定位阶段，其被设计为将患者的牙齿中的一个或多个从初始牙齿排列移动到目标排列。例如，可以通过确定由数字表示指示的初始牙齿排列、确定目标牙齿排列、以及确定实现目标牙齿排列所需的初始排列中的一个或多个牙齿的移动路径来生成治疗阶段。可以基于最小化移动的总距离、防止牙齿之间的碰撞、避免更难以实现的牙齿移动或任何其他合适的标准来优化移动路径。

在框2106中，基于所生成的治疗阶段制造至少一个正畸器具。例如，能够制造一组器具，每个器具根据由治疗阶段中的一个治疗阶段指定的牙齿排列而成形，使得器具能够由患者顺序地佩戴以将牙齿从初始排列增量地重新定位到目标排列。器具组可以包括本文所述的一个或多个正畸器具。器具的制造可以涉及创建器具的数字模型，以用作计算机控制的制造系统的输入。根据需要，可以使用直接制造方法、间接制造方法或其组合来形成器具。

在一些情况下，各种排列或治疗阶段的分阶段对于器具的设计和/或制造可能不是必需的。如图21中的虚线所示，正畸器具的设计和/或制造以及可能的特定正畸治疗可以包括使用患者牙齿的表示(例如，包括接收患者牙齿的数字表示(框2102))，然后基于由所接收的表示表示的排列中的患者牙齿的表示来设计和/或制造正畸器具。

本文描述的技术可以用于直接制造牙科器具，诸如具有牙齿容纳腔的矫治器和/或一系列矫治器，其被配置为根据治疗计划将人的牙齿从初始排列朝向目标排列移动。矫治器可以包括下颌重新定位元件，诸如在以下文献中描述的那些下颌重新定位元件：2015年11月30日提交的题为“Dental Appliances with Repositioning Jaw Elements(具有重新定位颌元件的牙科器具)”的美国专利No.10,912,629；2014年9月19日提交的题为“Dental Appliances with Repositioning Jaw Elements(具有重新定位颌元件的牙科器具)”的美国专利No.10,537,406；以及2014年2月21日提交的题为“Dental Applianceswith Repositioning Jaw Elements(具有重新定位颌元件的牙科器具)”的美国专利No.9,844,424；这些美国专利的全部公开内容通过全文引用并入本文。

本文使用的技术还可以用于制造附接件制作模板，例如，用于根据治疗计划的一个或多个方面将预制附接件定位在人的牙齿上的器具。附接件制作模板的示例至少可以在以下文献中找到：2021年2月24日提交的题为“Flexible 3D Printed Orthodontic Device(柔性3D打印正畸装置)”的美国申请No.17/249,218；2019年3月27日提交的题为“DentalAttachment Placement Structure(牙科附接件放置结构)”的美国申请No.16/366,686；2017年8月11日提交的题为“Devices and Systems for Creation of Attachments(用于创建附接件的装置和系统)”的美国申请No.15/674,662；2017年6月14日提交的题为“Dental Attachment Placement Structure(牙科附接件放置结构)”的美国专利No.11,103,330；2015年12月9日提交的题为“Dental Attachment Placement Structure(牙科附接件放置结构)”的美国申请No.14/963,527；2015年11月12日提交的题为“DentalAttachment Placement Structure(牙科附接件放置结构)”的美国申请No.14/939,246；2015年11月12日提交的题为“Dental Attachment Formation Structures(牙科附接件形成结构)”的美国申请No.14/939,252；以及2014年8月22日提交的题为“AttachmentStructure(附接件结构)”的美国专利No.9,700,385；这些美国申请/专利的全部公开内容通过全文引用并入本文。

本文描述的技术可以用于制造增量腭扩张器和/或一系列增量腭扩张器，该增量腭扩张器和/或该系列增量腭扩张器用于根据治疗计划的一个或多个方面从初始位置朝向目标位置扩张人的腭。增量腭扩张器的示例至少可以在以下文献中找到：2019年4月10日提交的题为“Releasable Palatal Expanders(能释放的腭扩张器)”的美国申请No.16/380,801；2018年6月28日提交的题为“Devices,Systems,and Methods for Dental ArchExpansion(用于牙弓扩张的装置、系统和方法)”的美国申请No.16/022,552；2018年6月8日提交的题为“Palatal Expander with Skeletal Anchorage Devices(具有骨骼锚定装置的腭扩张器)”的美国专利No.11,045,283；2017年12月4日提交的题为“Palatal Expandersand Methods of Expanding a Palate(腭扩张器和扩张腭的方法)”的美国申请No.15/831,159；2017年12月4日提交的题为“Methods and Apparatuses for Customizing aRapid Palatal Expander(用于定制快速腭扩张器的方法和设备)”的美国专利No.10,993,783；以及2003年8月7日提交的题为“Systemand Method for Palatal Expansion(用于腭扩张的系统和方法)”的美国专利No.7,192,273；这些美国申请/专利的全部公开内容通过全文引用并入本文。

示例

包括以下示例以进一步描述本技术的一些方面，并且不应用于限制本技术的范围。

1.一种方法，包括：

接收治疗计划，所述治疗计划包括目标牙齿排列和多个中间牙齿排列，所述多个中间牙齿排列被配置为将患者的牙齿从初始牙齿排列朝向所述目标牙齿排列调整，其中，所述目标牙齿排列包括至少一个牙齿的质量变化；以及

输出包括所述治疗计划的可视化的图形用户界面，其中，所述可视化包括：

多个数字模型，每个数字模型表示所述多个中间牙齿排列中对应的中间牙齿排列，以及

覆盖在所述多个数字模型中的至少一个数字模型上的热图，其中，

所述热图示出所述目标牙齿排列与所述至少一个数字模型的对应的至少一个中间牙齿排列之间的牙齿质量差。

2.根据示例1所述的方法，其中，所述至少一个牙齿的质量变化包括牙齿质量增加、牙齿质量减少或其组合。

3.根据示例1或2所述的方法，其中，所述目标牙齿排列包括施加到所述至少一个牙齿的至少一个修复对象。

4.根据示例3所述的方法，其中，所述至少一个修复对象包括以下中的一个或多个：牙冠、贴面、边缘粘结体、复合物、植入物或假体。

5.根据示例3或4所述的方法，其中，所述可视化包括覆盖在所述至少一个数字模型上并表示所述至少一个修复对象的修复物模型。

6.根据示例5所述的方法，还包括：接收调整所述修复物模型的不透明度的用户输入。

7.根据示例1至6中任一项所述的方法，其中，所述热图示出齿质量减少的位置和量。

8.根据示例1至7中任一项所述的方法，其中，所述热图示出牙齿质量增加的位置和量。

9.根据示例1至8中任一项所述的方法，其中，所述热图包括表示所述至少一个中间牙齿排列的表面与所述目标牙齿排列的表面之间的距离的多个颜色。

10.根据示例9所述的方法，其中，所述多个颜色包括表示牙齿质量减少等级的第一组颜色和表示牙齿质量增加等级的第二组颜色。

11.根据示例1至10中任一项所述的方法，其中，所述热图示出所述多个中间牙齿排列中的每一个与所述目标牙齿排列之间的牙齿质量差。

12.根据示例1至11中任一项所述的方法，还包括：

接收指示对所述治疗计划的修改的用户输入，以及

基于所述修改更新所述热图。

13.根据示例12所述的方法，其中，所述修改包括以下中的一个或多个：调整牙齿的位置、向牙齿增加修复对象、从牙齿移除修复对象、调整修复对象的位置、调整修复对象的形状或调整牙龈缘。

14.根据示例1至13中任一项所述的方法，其中，所述可视化包括患者图像。

15.根据示例14所述的方法，其中，所述可视化示出覆盖在所述患者图像上的一条或多条微笑线。

16.根据示例15所述的方法，其中，所述一条或多条微笑线表示所述患者的目标微笑的参数。

17.根据示例15或16所述的方法，其中，所述一条或多条微笑线包括以下中的一个或多个：面部中线、犬齿间宽度线、牙龈线、切缘线、水平线或牙齿轮廓线。

18.根据示例15至17中任一项所述的方法，还包括：接收修改所述一条或多条微笑线的用户输入。

19.根据示例1至18中任一项所述的方法，其中，所述可视化包括合成图像，所述合成图像包括覆盖在患者面部的图像上的所述至少一个数字模型。

20.根据示例19所述的方法，还包括：

接收指示对所述治疗计划的修改的用户输入，以及

基于所述修改来更新所述合成图像。

21.一种用于规划对患者牙齿的治疗的系统，所述系统包括：

一个或多个处理器；以及

存储器，可操作地耦接到所述一个或多个处理器并且存储指令，所述指令在由所述一个或多个处理器执行时使所述系统执行操作，所述操作包括：

接收治疗计划，所述治疗计划包括目标牙齿排列和多个中间牙齿排列，所述多个中间牙齿排列被配置为将患者的牙齿从初始牙齿排列朝向所述目标牙齿排列调整，其中，所述目标牙齿排列包括至少一个牙齿的质量变化，以及

输出包括所述治疗计划的可视化的图形用户界面，其中，所述可视化包括：

多个数字模型，每个数字模型表示所述多个中间牙齿排列中对应的中间牙齿排列，以及

覆盖在所述多个数字模型中的至少一个数字模型上的热图，其中，所述热图示出所述目标牙齿排列与所述至少一个数字模型的对应的至少一个中间牙齿排列之间的牙齿质量差。

22.一种包括指令的非暂时性计算机可读存储介质，所述指令在由计算系统的一个或多个处理器执行时使所述计算系统执行操作，所述操作包括：

接收治疗计划，所述治疗计划包括目标牙齿排列和多个中间牙齿排列，所述多个中间牙齿排列被配置为将患者的牙齿从初始牙齿排列朝向所述目标牙齿排列调整，其中，所述目标牙齿排列包括至少一个牙齿的质量变化，以及

输出包括所述治疗计划的可视化的图形用户界面，其中，所述可视化包括：

多个数字模型，每个数字模型表示所述多个中间牙齿排列中对应的中间牙齿排列，以及

覆盖在所述多个数字模型中的至少一个数字模型上的热图，其中，所述热图示出所述目标牙齿排列与所述至少一个数字模型的对应的至少一个中间牙齿排列之间的牙齿质量差。

23.一种方法，包括：

接收表示患者牙齿的初始牙齿排列的输入数据；

确定所述患者牙齿的目标牙齿排列，其中，所述目标牙齿排列包括至少一个牙齿的质量变化；

生成多个中间牙齿排列，所述多个中间牙齿排列被配置为将所述患者牙齿从所述初始牙齿排列朝向所述目标牙齿排列调整；以及

生成指令以输出可视化，所述可视化示出所述多个中间牙齿排列中的至少一个中间牙齿排列与所述目标牙齿排列之间的牙齿质量差。

24.根据示例23所述的方法，其中，所述至少一个牙齿的质量变化包括增加修复对象以调整现有牙齿的形状或替换缺失的牙齿。

25.根据示例24所述的方法，其中，所述修复对象包括临时修复体或永久修复体。

26.根据示例24或25所述的方法，其中，所述修复对象包括牙冠、贴面、边缘粘结体、复合物、植入物或假体。

27.根据示例23至26中任一项所述的方法，其中，所述至少一个牙齿的质量变化包括移除现有牙齿的一部分。

28.根据示例23至27中任一项所述的方法，其中，确定所述目标牙齿排列包括：

确定要通过正畸重新定位实现的牙齿排列；以及

通过对所述牙齿排列施加一个或多个修复调整来生成所述目标牙齿排列。

29.根据示例28所述的方法，其中，所述一个或多个修复调整包括改变所述牙齿排列中的牙齿的形状。

30.根据示例28或29所述的方法，其中，基于患者的独特面部特征来确定所述一个或多个修复调整。

31.根据示例28至30中任一项所述的方法，其中，基于定义患者的目标微笑的多条面部线来确定所述一个或多个修复调整。

32.根据示例23至31中任一项所述的方法，还包括：将所述至少一个中间牙齿排列与所述目标牙齿排列进行比较，以确定所述牙齿质量差。

33.根据示例32所述的方法，其中，所述比较包括测量所述至少一个中间牙齿排列的表面与所述目标牙齿排列的表面之间的距离。

34.根据示例32或33所述的方法，其中，所述比较包括标识所述至少一个中间牙齿排列中的牙齿的区域，所述区域相对于所述目标牙齿排列中的牙齿的对应区域突出或凹陷。

35.根据示例23至34中任一项所述的方法，其中，所述可视化包括热图覆盖图。

36.根据示例23至35中任一项所述的方法，还包括：

接收指示对所述目标牙齿排列的修改的用户输入，

基于所述修改生成修改后的目标牙齿排列，以及生成指令以更新所述可视化，以示出所述至少一个中间牙齿排列与所述修改后的目标牙齿排列之间的牙齿质量差。

37.根据示例36所述的方法，其中，所述修改包括以下中的一个或多个：调整牙齿的位置、向牙齿增加修复对象、从牙齿移除修复对象、调整修复对象的位置、调整修复对象的形状或调整牙龈缘。

38.根据示例23至37中任一项所述的方法，还包括：生成用于制造多个正畸器具的指令，所述多个正畸器具被配置为将患者牙齿从初始牙齿排列朝向目标牙齿排列调整。

39.根据示例38所述的方法，其中，所述多个正畸器具包括多个聚合物壳体矫治器。

40.根据示例23至39中任一项所述的方法，还包括：生成用于施加或制造对应于至少一个牙齿的质量变化的修复对象的指令。

41.根据示例23至40中任一项所述的方法，还包括：

接收指示所述多个中间牙齿排列中所选的中间牙齿排列的用户输入，以及

生成所述患者的治疗计划，其中，所述治疗计划包括：(1)多个正畸器具，被配置为将所述患者的牙齿从所述初始牙齿排列朝向所述所选的中间牙齿排列重新定位，以及(2)一个或多个修复程序，被配置为补偿所述所选的中间牙齿排列与所述目标牙齿排列之间的牙齿质量差。

42.根据示例41所述的方法，其中，所述治疗计划包括：(1)与其中所述患者的牙齿从所述初始牙齿排列朝向所述目标牙齿排列重新定位的替代治疗计划相比，更短的持续时间，以及(2)与所述替代治疗计划相比，所述至少一个牙齿的更大的质量变化。

43.根据示例23至42中任一项所述的方法，还包括：

接收患者面部的图像数据，

基于所述图像数据确定一条或多条面部线，以及

基于所述一条或多条面部线生成所述目标牙齿排列。

44.根据示例43所述的方法，其中，所述图像数据包括单个图像。

45.根据示例43所述的方法，其中，所述图像数据包括多个图像。

46.根据示例45所述的方法，其中，所述多个图像包括视频的图像帧。

47.根据示例45或46所述的方法，还包括：从所述多个图像中选择至少一个图像，其中，使用所述至少一个图像来确定所述一条或多条面部线。

48.根据示例47所述的方法，其中，基于以下标准中的一个或多个来选择所述至少一个图像：患者头部的位置、患者嘴部的位置、患者面部的可见性、患者牙齿的可见性、患者嘴部的清晰度、患者嘴部的分辨率或患者眼睛是否睁开。

49.根据示例43至48中任一项所述的方法，还包括：在确定所述一条或多条面部线之前将所述图像数据调整到竖直取向。

50.根据示例43至49中任一项所述的方法，其中，确定所述一条或多条面部线包括：

标识所述图像数据中的多个面部界标，以及

基于所述多个面部界标确定所述一条或多条面部线。

51.根据示例43至50中任一项所述的方法，其中，所述一条或多条面部线定义所述患者的目标微笑。

52.根据示例43至51中任一项所述的方法，其中，所述一条或多条面部线包括以下中的一个或多个：面部中线、犬齿间宽度线、切缘线、牙龈边缘线、水平线或牙齿轮廓线。

53.根据示例43至52中任一项所述的方法，其中，所述可视化包括所述一个或多条面部线。

54.根据示例53所述的方法，其中，所述可视化覆盖在所述患者面部的所述图像数据上。

55.根据示例53或54所述的方法，还包括：接收指示对所述一条或多条面部线的修改的用户输入。

56.根据示例23至55中任一项所述的方法，其中，所述输入数据包括以下中的一个或多个：图像、视频、扫描数据、MRI数据、CT数据、CBCT数据或运动数据。

57.根据示例23至56中任一项所述的方法，其中，所述输入数据包括以下中的一个或多个：2D数据、3D数据或4D数据。

58.根据示例56或57所述的方法，还包括：基于所述输入数据生成组合解剖模型，其中，所述可视化包括所述组合解剖模型。

59.根据示例58所述的方法，其中，所述组合解剖模型包括多个层，并且其中，使用不同的数据类型来生成所述多个层中的至少一些层。

60.根据示例58或59所述的方法，其中，所述组合解剖模型是静态模型。

61.根据示例58或59所述的方法，其中，所述组合解剖模型是动态模型。

62.根据示例56至61中任一项所述的方法，还包括：基于所述输入数据生成所述初始牙齿排列的数字表示。

63.根据示例56至62中任一项所述的方法，还包括：基于所述输入数据确定一个或多个颅颌面界标。

64.根据示例63所述的方法，还包括：基于所述一个或多个颅颌面界标来确定目标微笑。

65.根据示例23至64中任一项所述的方法，其中，所述输入数据包括从视频自动选择的患者图像。

66.根据示例23至65中任一项所述的方法，其中，所述输入数据包括使用经训练的机器学习算法自动选择的患者图像。

67.一种用于规划对患者牙齿的治疗的系统，所述系统包括：

一个或多个处理器；以及

存储器，可操作地耦接到所述一个或多个处理器并且存储指令，所述指令在由所述一个或多个处理器执行时使所述系统执行操作，所述操作包括：

接收表示所述患者牙齿的初始牙齿排列的输入数据，

确定所述患者牙齿的目标牙齿排列，其中，所述目标排列包括至少一个牙齿的质量变化，

生成多个中间牙齿排列，所述多个中间牙齿排列被配置为将所述患者牙齿从所述初始牙齿排列朝向所述目标牙齿排列调整，以及生成指令以输出可视化，所述可视化示出所述多个中间牙齿排列中

的至少一个中间牙齿排列与所述目标牙齿排列之间的牙齿质量差。68.一种包括指令的非暂时性计算机可读存储介质，所述指令在由计算系统的一个或多个处理器执行时使所述计算系统执行操作，所述操作包括：

接收表示患者牙齿的初始牙齿排列的输入数据；

确定所述患者牙齿的目标牙齿排列，其中，所述目标牙齿排列包括至少一个牙齿的质量变化；

生成多个中间牙齿排列，所述多个中间牙齿排列被配置为将所述患者牙齿从所述初始牙齿排列朝向所述目标牙齿排列调整；以及

生成指令以输出可视化，所述可视化示出所述多个牙齿排列中的至少一个中间牙齿排列与所述目标牙齿排列之间的牙齿质量差。

69.一种方法，包括：

接收患者面部的图像；

使用所述患者面部的图像确定多条面部线，其中，所述多条面部线表示患者的目标微笑；以及

输出包括覆盖在合成图像上的所述多条面部线的可视化，其中，所述合成图像包括与所述患者牙齿的数字模型组合的所述患者面部的图像，并且其中，所述数字模型表示治疗计划的牙齿排列，以将所述患者牙齿从初始排列朝向与所述目标微笑相对应的目标牙齿排列调整。

70.根据示例69所述的方法，还包括：从所述患者面部的多个图像中选择所述图像。

71.根据示例70所述的方法，其中，所述多个图像包括视频的图像帧。

72.根据示例70或71所述的方法，其中，使用机器学习算法选择所述图像。

73.根据示例70至72中任一项所述的方法，其中，基于以下标准中的一个或多个来选择所述图像：患者头部的位置、患者嘴部的位置、患者面部的可见性、患者牙齿的可见性、患者嘴部的清晰度、患者嘴部的分辨率或患者眼睛是否睁开。

74.根据示例69至73中任一项所述的方法，还包括：在确定所述多条面部线之前调整所述图像。

75.根据示例74所述的方法，其中，调整所述图像包括将所述图像旋转到竖直取向。

76.根据示例75所述的方法，其中，将所述图像旋转到所述竖直取向包括：

标识所述图像中成组的第一面部界标，

生成包括成组的第二面部界标的镜像图像，

通过旋转所述镜像图像或平移所述镜像图像中的一个或多个将每个第一面部界标与对应的第二面部界标匹配，

确定所述镜像图像的匹配角度，以及

将所述图像旋转所述匹配角度将所述图像旋转所述匹配角度。

77.根据示例69至76中任一项所述的方法，其中，确定所述多条面部线包括：

标识所述图像中的多个面部界标，以及

基于所述多个面部界标确定所述多条面部线。

78.根据示例77所述的方法，其中，确定所述多条面部线包括：

确定患者的面部类型，

基于所述面部类型计算一个或多个正畸参数，以及基于所述一个或多个正畸参数来确定所述面部线中的至少一些面部线。

79.根据示例78所述的方法，其中，使用连续函数来计算所述一个或多个正畸参数，所述连续函数将所述一个或多个正畸参数的值与所述患者的面部类型相关联。

80.根据示例69至79中任一项所述的方法，其中，所述多条面部线包括以下中的一个或多个：面部中线、犬齿间宽度线、切缘线、牙龈边缘线、水平线或牙齿轮廓线。

81.根据示例69至80中任一项所述的方法，还包括：接收指示对至少一条面部线的修改的用户输入。

82.根据示例69至81中任一项所述的方法，其中，所述可视化包括表示多个中间牙齿排列的多个数字模型，所述多个中间牙齿排列被配置为将患者的牙齿从所述初始牙齿排列朝向所述目标牙齿排列调整。

83.根据示例82所述的方法，其中，所述目标牙齿排列包括至少一个牙齿的质量变化。

84.根据示例83所述的方法，其中，所述至少一个牙齿的质量变化包括牙齿质量增加或牙齿质量减少中的一个或多个。

85.根据示例83或84所述的方法，其中，所述至少一个牙齿的质量变化包括增加修复对象以调整现有牙齿的形状或替换缺失的牙齿。

86.根据示例85所述的方法，其中，所述修复对象包括牙冠、贴面、边缘粘结体、复合物、植入物或假体。

87.根据示例82至86中任一项所述的方法，其中，所述合成图像与所述多个数字模型中的至少一个数字模型同时显示。

88.根据示例82至87中任一项所述的方法，还包括：接收指示对所述目标牙齿排列的修改的用户输入，其中，基于所述多条面部线生成所述修改。

89.一种用于规划对患者牙齿的治疗的系统，所述系统包括：

处理器；以及

存储器，可操作地耦接到所述处理器并且存储指令，所述指令在由所述处理器执行时使所述系统执行操作，所述操作包括：

接收患者面部的图像，

使用所述患者面部的图像确定多条面部线，其中，所述多条面部线表示患者的目标微笑，以及

输出包括覆盖在合成图像上的所述多条面部线的可视化，其中，所述合成图像包括与所述患者牙齿的数字模型组合的所述患者面部的图像，并且其中，所述数字模型表示治疗计划的牙齿排列，以将所述患者牙齿从初始排列朝向与所述目标微笑相对应的目标牙齿排列调整。

90.一种包括指令的非暂时性计算机可读存储介质，所述指令在由计算系统的一个或多个处理器执行时使所述计算系统执行操作，所述操作包括：

接收患者面部的图像；

使用所述患者面部的图像确定多条面部线，其中，所述多条面部线表示患者的目标微笑；以及

输出包括覆盖在合成图像上的所述多条面部线的可视化，其中，所述合成图像包括与所述患者牙齿的数字模型组合的所述患者面部的图像，并且其中，所述数字模型表示治疗计划的牙齿排列，以将所述患者牙齿从初始排列朝向与所述目标微笑相对应的目标牙齿排列调整。

91.一种方法，包括：

接收患者牙齿的目标牙齿排列的数字表示，其中，所述目标牙齿排列包括用至少一个修复对象修改的至少一个牙齿；

确定针对所述至少一个牙齿的目标牙齿预备体以容纳所述至少一个修复对象；

接收所述至少一个牙齿的实际牙齿预备体的数字表示；以及

输出可视化，所述可视化示出所述目标牙齿预备体与所述实际牙齿预备体之间的牙齿质量差。

92.根据示例91所述的方法，其中，所述至少一个修复对象包括临时修复体或永久修复体。

93.根据示例91或92所述的方法，其中，所述至少一个修复对象包括牙冠、贴面、边缘粘结体、复合物、植入物或假体中的一个或多个。

94.根据示例91至93中任一项所述的方法，其中，所述目标牙齿预备体包括牙齿质量减少以容纳所述至少一个修复对象。

95.根据示例94所述的方法，其中，所述牙齿质量减少被配置为在所述至少一个牙齿上为所述至少一个修复对象产生安装表面。

96.根据示例91至95中任一项所述的方法，其中，确定所述目标牙齿预备体包括：

接收第一数字表示，所述第一数字表示描绘所述至少一个牙齿的初始几何形状，

生成第二数字表示，所述第二数字表示描绘一个或多个部分被移除以容纳所述至少一个修复对象的所述至少一个牙齿。

97.根据示例91至96中任一项所述的方法，其中，所述实际牙齿预备体的数字表示包括口内扫描数据。

98.根据示例91至97中任一项所述的方法，还包括：通过将所述目标牙齿表示的数字表示与所述实际牙齿预备体的数字表示进行比较来确定牙齿质量差。

99.根据示例98所述的方法，其中，所述比较包括测量所述实际牙齿预备体的表面与所述目标牙齿预备体的表面之间的距离。

100.根据示例98或99所述的方法，其中，所述比较包括标识所述实际牙齿预备体中的所述至少一个牙齿的区域，所述区域相对于所述目标牙齿预备体中的所述至少一个牙齿的对应区域突出或凹陷。

101.根据示例91至100中任一项所述的方法，其中，所述可视化包括示出牙齿质量差的热图覆盖图。

102.根据示例101所述的方法，其中，所述热图包括表示所述实际牙齿预备体的表面与所述目标牙齿预备体的表面之间的距离的多个颜色。

103.根据示例91至102中任一项所述的方法，还包括：标识所述实际牙齿预备体中规定附加的牙齿质量减少的一个或多个位置。

104.根据示例103所述的方法，其中，所述一个或多个位置包括相对于所述目标牙齿预备体的超过预定阈值的增加的质量。

105.根据示例103或104所述的方法，其中，所述可视化包括标记所述一个或多个位置的一个或多个指示符。

106.一种用于规划对患者牙齿的治疗的系统，所述系统包括：

处理器；以及

存储器，可操作地耦接到所述处理器并且存储指令，所述指令在由所述处理器执行时使所述系统执行操作，所述操作包括：

接收所述患者牙齿的目标牙齿排列的数字表示，其中，所述目标牙齿排列包括用至少一个修复对象修改的至少一个牙齿，

确定针对所述至少一个牙齿的目标牙齿预备体以容纳所述至少一个修复对象，

接收所述至少一个牙齿的实际牙齿预备体的数字表示，以及

输出示出所述目标牙齿预备体与所述实际牙齿预备体之间的牙齿质量差的可视化。

107.一种包括指令的非暂时性计算机可读存储介质，所述指令在由计算系统的一个或多个处理器执行时使所述计算系统执行操作，所述操作包括：

接收患者牙齿的目标牙齿排列的数字表示，其中，所述目标牙齿排列包括用至少一个修复对象修改的至少一个牙齿；

确定针对所述至少一个牙齿的目标牙齿预备体以容纳所述至少一个修复对象；

接收所述至少一个牙齿的实际牙齿预备体的数字表示；以及

输出可视化，所述可视化示出所述目标牙齿预备体与所述实际牙齿预备体之间的牙齿质量差。

结论

尽管上面关于用于正畸修复治疗规划的系统、装置和方法描述了许多实施例，但是该技术适用于其他应用和/或其他方法，诸如其他类型的牙科治疗(例如，仅正畸治疗、仅修复治疗)或应用于患者的颅颌面区域的其他类型的治疗(例如，正颌治疗、整形手术、美容)。此外，除了本文描述的那些实施例之外的其他实施例也在本技术的范围内。另外，本技术的若干其他实施例可以具有与本文描述的那些实施例不同的配置、部件或程序。因此，本领域普通技术人员将相应地理解，该技术可以具有带有附加元素的其他实施例，或者该技术可以具有没有上面参考图1至图21示出和描述的若干特征的其他实施例。

本文描述的各种过程可以使用程序代码部分地或完全地实现，该程序代码包括能够由计算系统的一个或多个处理器执行的指令，用于实现过程中的特定逻辑功能或步骤。程序代码可以存储在任何类型的计算机可读介质上，诸如包括磁盘或硬盘驱动器的存储装置。包含代码或部分代码的计算机可读介质可以包括本领域中已知的任何适当介质，诸如非暂时性计算机可读存储介质。计算机可读介质可以包括以用于存储和/或传输信息的任何方法或技术实现的易失性和非易失性介质、可移除和不可移除介质，包括但不限于随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、闪存或其他存储器技术；光盘只读存储器(CD-ROM)、数字视频光盘(DVD)或其他光学存储装置；磁带盒、磁带、磁盘存储装置或其他磁存储装置；固态驱动器(SSD)或其他固态存储装置；或者可以用于存储期望信息且可以由系统装置访问的任何其他介质。

对本技术的实施例的描述并非旨在穷举或将本技术限制于上面公开的精确形式。在上下文允许的情况下，单数或复数术语也可以分别包括复数或单数术语。尽管以上出于说明性目的描述了本技术的具体实施例和示例，但是如相关领域的技术人员将认识到的，在本技术的范围内各种等同修改是可能的。例如，虽然以给定顺序呈现步骤，但是替代实施例可以以不同的顺序执行步骤。还可以组合本文描述的各种实施例以提供另外的实施例。

如本文所使用的，术语“大体上”、“基本上”、“约”和类似术语用作近似术语而不是程度术语，并且旨在解释本领域普通技术人员将认识到的测量值或计算值的固有变化。

此外，除非词语“或”明确地限于仅意指单个项目，排除了关于两个或更多个项目的列表的其他项目，否则在这样的列表中使用“或”应被解释为包括(a)列表中的任何单个项目，(b)列表中的所有项目，或(c)列表中项目的任何组合。如本文所使用的，如在“A和/或B”中的短语“和/或”是指单独的A、单独的B、以及A和B两者。另外，术语“包括”在全文中用于表示至少包括所述(一个或多个)特征，使得不排除任何更多数量的相同特征和/或附加类型的其他特征。

如果通过引用并入本文的任何材料与本公开冲突，则以本公开为准。

还应当理解，本文已经出于说明的目的描述了具体实施例，但是可以在不脱离本技术的情况下进行各种修改。此外，虽然已经在那些实施例的上下文中描述了与本技术的某些实施例相关联的优点，但是其他实施例也可以表现出这样的优点，并且并非所有实施例都必须表现出这样的优点以落入本技术的范围内。因此，本公开和相关联的技术可以涵盖本文未明确示出或描述的其他实施例。

Claims (107)

1.一种方法，包括：

接收治疗计划，所述治疗计划包括目标牙齿排列和多个中间牙齿排列，所述多个中间牙齿排列被配置为将患者的牙齿从初始牙齿排列朝向所述目标牙齿排列调整，其中，所述目标牙齿排列包括至少一个牙齿的质量变化；以及

输出包括所述治疗计划的可视化的图形用户界面，其中，所述可视化包括：

多个数字模型，每个数字模型表示所述多个中间牙齿排列中对应的中间牙齿排列，以及

覆盖在所述多个数字模型中的至少一个数字模型上的热图，其中，所述热图示出所述目标牙齿排列与所述至少一个数字模型的对应的至少一个中间牙齿排列之间的牙齿质量差。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个牙齿的质量变化包括牙齿质量增加、牙齿质量减少或牙齿质量增加和牙齿质量减少的组合。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述目标牙齿排列包括施加到所述至少一个牙齿的至少一个修复对象。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述至少一个修复对象包括以下中的一个或多个：牙冠、贴面、边缘粘结体、复合物、植入物或假体。

5.根据权利要求3或4所述的方法，其中，所述可视化包括修复物模型，所述修复物模型覆盖在所述至少一个数字模型上并表示所述至少一个修复对象。

6.根据权利要求5所述的方法，还包括：接收调整所述修复物模型的不透明度的用户输入。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，所述热图示出牙齿质量减少的位置和量。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，所述热图示出牙齿质量增加的位置和量。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，所述热图包括多个颜色，所述多个颜色表示所述至少一个中间牙齿排列的表面与所述目标牙齿排列的表面之间的距离。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述多个颜色包括表示牙齿质量减少等级的第一组颜色和表示牙齿质量增加等级的第二组颜色。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中，所述热图示出所述多个中间牙齿排列中的每一个与所述目标牙齿排列之间的牙齿质量差。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，还包括：

接收指示对所述治疗计划的修改的用户输入，以及

基于所述修改更新所述热图。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述修改包括以下中的一个或多个：调整牙齿的位置、向牙齿增加修复对象、从牙齿移除修复对象、调整修复对象的位置、调整修复对象的形状或调整牙龈缘。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，其中，所述可视化包括患者图像。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述可视化示出覆盖在所述患者图像上的一条或多条微笑线。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述一条或多条微笑线表示所述患者的目标微笑的参数。

17.根据权利要求15或16所述的方法，其中，所述一条或多条微笑线包括以下中的一个或多个：面部中线、犬齿间宽度线、牙龈线、切缘线、水平线或牙齿轮廓线。

18.根据权利要求15至17中任一项所述的方法，还包括：接收修改所述一条或多条微笑线的用户输入。

19.根据权利要求1至18中任一项所述的方法，其中，所述可视化包括合成图像，所述合成图像包括覆盖在患者面部的图像上的所述至少一个数字模型。

20.根据权利要求19所述的方法，还包括：

接收指示对所述治疗计划的修改的用户输入，以及

基于所述修改来更新所述合成图像。

21.一种用于规划对患者牙齿的治疗的系统，所述系统包括：

一个或多个处理器；以及

存储器，可操作地耦接到所述一个或多个处理器并且存储指令，所述指令在由所述一个或多个处理器执行时使所述系统执行操作，所述操作包括：

接收治疗计划，所述治疗计划包括目标牙齿排列和多个中间牙齿排列，所述多个中间牙齿排列被配置为将患者的牙齿从初始牙齿排列朝向所述目标牙齿排列调整，其中，所述目标牙齿排列包括至少一个牙齿的质量变化，以及

输出包括所述治疗计划的可视化的图形用户界面，其中，所述可视化包括：

多个数字模型，每个数字模型表示所述多个中间牙齿排列中对应的中间牙齿排列，以及

覆盖在所述多个数字模型中的至少一个数字模型上的热图，其中，所述热图示出所述目标牙齿排列与所述至少一个数字模型的对应的至少一个中间牙齿排列之间的牙齿质量差。

22.一种包括指令的非暂时性计算机可读存储介质，所述指令在由计算系统的一个或多个处理器执行时使所述计算系统执行操作，所述操作包括：

接收治疗计划，所述治疗计划包括目标牙齿排列和多个中间牙齿排列，所述多个中间牙齿排列被配置为将患者的牙齿从初始牙齿排列朝向所述目标牙齿排列调整，其中，所述目标牙齿排列包括至少一个牙齿的质量变化，以及

输出包括所述治疗计划的可视化的图形用户界面，其中，所述可视化包括：

多个数字模型，每个数字模型表示所述多个中间牙齿排列中对应的中间牙齿排列，以及

覆盖在所述多个数字模型中的至少一个数字模型上的热图，其中，所述热图示出所述目标牙齿排列与所述至少一个数字模型的对应的至少一个中间牙齿排列之间的牙齿质量差。

23.一种方法，包括：

接收表示患者牙齿的初始牙齿排列的输入数据；

确定所述患者牙齿的目标牙齿排列，其中，所述目标牙齿排列包括至少一个牙齿的质量变化；

生成多个中间牙齿排列，所述多个中间牙齿排列被配置为将所述患者牙齿从所述初始牙齿排列朝向所述目标牙齿排列调整；以及

生成指令以输出可视化，所述可视化示出所述多个中间牙齿排列中的至少一个中间牙齿排列与所述目标牙齿排列之间的牙齿质量差。

24.根据权利要求23所述的方法，其中，所述至少一个牙齿的质量变化包括增加修复对象以调整现有牙齿的形状或替换缺失的牙齿。

25.根据权利要求24所述的方法，其中，所述修复对象包括临时修复体或永久修复体。

26.根据权利要求24或25所述的方法，其中，所述修复对象包括牙冠、贴面、边缘粘结体、复合物、植入物或假体。

27.根据权利要求23至26中任一项所述的方法，其中，所述至少一个牙齿的质量变化包括移除现有牙齿的一部分。

28.根据权利要求23至27中任一项所述的方法，其中，确定所述目标牙齿排列包括：

确定要通过正畸重新定位实现的牙齿排列；以及

通过对所述牙齿排列施加一个或多个修复调整来生成所述目标牙齿排列。

29.根据权利要求28所述的方法，其中，所述一个或多个修复调整包括改变所述牙齿排列中的牙齿的形状。

30.根据权利要求28或29所述的方法，其中，基于患者的独特面部特征来确定所述一个或多个修复调整。

31.根据权利要求28至30中任一项所述的方法，其中，基于定义患者的目标微笑的多条面部线来确定所述一个或多个修复调整。

32.根据权利要求23至31中任一项所述的方法，还包括：将所述至少一个中间牙齿排列与所述目标牙齿排列进行比较，以确定所述牙齿质量差。

33.根据权利要求32所述的方法，其中，所述比较包括测量所述至少一个中间牙齿排列的表面与所述目标牙齿排列的表面之间的距离。

34.根据权利要求32或33所述的方法，其中，所述比较包括标识所述至少一个中间牙齿排列中的牙齿的区域，所述区域相对于所述目标牙齿排列中的牙齿的对应区域突出或凹陷。

35.根据权利要求23至34中任一项所述的方法，其中，所述可视化包括热图覆盖图。

36.根据权利要求23至35中任一项所述的方法，还包括：

接收指示对所述目标牙齿排列的修改的用户输入，

基于所述修改生成修改后的目标牙齿排列，以及

生成用于更新所述可视化的指令以示出所述至少一个中间牙齿排列与所述修改后的目标牙齿排列之间的牙齿质量差。

37.根据权利要求36所述的方法，其中，所述修改包括以下中的一个或多个：调整牙齿的位置、向牙齿增加修复对象、从牙齿移除修复对象、调整修复对象的位置、调整修复对象的形状或调整牙龈缘。

38.根据权利要求23至37中任一项所述的方法，还包括：生成用于制造多个正畸器具的指令，所述多个正畸器具被配置为将所述患者牙齿从所述初始牙齿排列朝向所述目标牙齿排列调整。

39.根据权利要求38所述的方法，其中，所述多个正畸器具包括多个聚合物壳体矫治器。

40.根据权利要求23至39中任一项所述的方法，还包括：生成用于施加或制造对应于所述至少一个牙齿的质量变化的修复对象的指令。

41.根据权利要求23至40中任一项所述的方法，还包括：

接收指示所述多个中间牙齿排列中所选的中间牙齿排列的用户输入，以及

生成所述患者的治疗计划，其中，所述治疗计划包括：(1)多个正畸器具，被配置为将所述患者牙齿从所述初始牙齿排列朝向所述所选的中间牙齿排列重新定位，以及(2)一个或多个修复程序，被配置为补偿所述所选的中间牙齿排列与所述目标牙齿排列之间的牙齿质量差。

42.根据权利要求41所述的方法，其中，所述治疗计划包括：(1)与其中所述患者牙齿从所述初始牙齿排列朝向所述目标牙齿排列重新定位的替代治疗计划相比，更短的持续时间，以及(2)与所述替代治疗计划相比，所述至少一个牙齿的更大的质量变化。

43.根据权利要求23至42中任一项所述的方法，还包括：

接收患者面部的图像数据，

基于所述图像数据确定一条或多条面部线，以及

基于所述一条或多条面部线生成所述目标牙齿排列。

44.根据权利要求43所述的方法，其中，所述图像数据包括单个图像。

45.根据权利要求43所述的方法，其中，所述图像数据包括多个图像。

46.根据权利要求45所述的方法，其中，所述多个图像包括视频的图像帧。

47.根据权利要求45或46所述的方法，还包括：从所述多个图像中选择至少一个图像，其中，使用所述至少一个图像来确定所述一条或多条面部线。

48.根据权利要求47所述的方法，其中，基于以下标准中的一个或多个来选择所述至少一个图像：患者头部的位置、患者嘴部的位置、患者面部的可见性、患者牙齿的可见性、患者嘴部的清晰度、患者嘴部的分辨率或患者眼睛是否睁开。

49.根据权利要求43至48中任一项所述的方法，还包括：在确定所述一条或多条面部线之前将所述图像数据调整到竖直取向。

50.根据权利要求43至49中任一项所述的方法，其中，确定所述一条或多条面部线包括：

标识所述图像数据中的多个面部界标，以及

基于所述多个面部界标确定所述一条或多条面部线。

51.根据权利要求43至50中任一项所述的方法，其中，所述一条或多条面部线定义所述患者的目标微笑。

52.根据权利要求43至51中任一项所述的方法，其中，所述一条或多条面部线包括以下中的一个或多个：面部中线、犬齿间宽度线、切缘线、牙龈边缘线、水平线或牙齿轮廓线。

53.根据权利要求43至52中任一项所述的方法，其中，所述可视化包括所述一条或多条面部线。

54.根据权利要求53所述的方法，其中，所述可视化覆盖在所述患者面部的所述图像数据上。

55.根据权利要求53或54所述的方法，还包括：接收指示对所述一条或多条面部线的修改的用户输入。

56.根据权利要求23至55中任一项所述的方法，其中，所述输入数据包括以下中的一个或多个：图像、视频、扫描数据、MRI数据、CT数据、CBCT数据或运动数据。

57.根据权利要求23至56中任一项所述的方法，其中，所述输入数据包括以下中的一个或多个：2D数据、3D数据或4D数据。

58.根据权利要求56或57所述的方法，还包括：基于所述输入数据生成组合解剖模型，其中，所述可视化包括所述组合解剖模型。

59.根据权利要求58所述的方法，其中，所述组合解剖模型包括多个层，并且其中，使用不同的数据类型来生成所述多个层中的至少一些层。

60.根据权利要求58或59所述的方法，其中，所述组合解剖模型是静态模型。

61.根据权利要求58或59所述的方法，其中，所述组合解剖模型是动态模型。

62.根据权利要求56至61中任一项所述的方法，还包括：基于所述输入数据生成所述初始牙齿排列的数字表示。

63.根据权利要求56至62中任一项所述的方法，还包括：基于所述输入数据确定一个或多个颅颌面界标。

64.根据权利要求63所述的方法，还包括：基于所述一个或多个颅颌面界标来确定目标微笑。

65.根据权利要求23至64中任一项所述的方法，其中，所述输入数据包括从视频自动选择的患者图像。

66.根据权利要求23至65中任一项所述的方法，其中，所述输入数据包括使用经训练的机器学习算法自动选择的患者图像。

67.一种用于规划对患者牙齿的治疗的系统，所述系统包括：

一个或多个处理器；以及

存储器，可操作地耦接到所述一个或多个处理器并且存储指令，所述指令在由所述一个或多个处理器执行时使所述系统执行操作，所述操作包括：

接收表示患者牙齿的初始牙齿排列的输入数据，

确定所述患者牙齿的目标牙齿排列，其中，所述目标排列包括至少一个牙齿的质量变化，

生成多个中间牙齿排列，所述多个中间牙齿排列被配置为将所述患者牙齿从所述初始牙齿排列朝向所述目标牙齿排列调整，以及

生成指令以输出可视化，所述可视化示出所述多个中间牙齿排列中的至少一个中间牙齿排列与所述目标牙齿排列之间的牙齿质量差。

68.一种包括指令的非暂时性计算机可读存储介质，所述指令在由计算系统的一个或多个处理器执行时使所述计算系统执行操作，所述操作包括：

接收表示患者牙齿的初始牙齿排列的输入数据；

确定所述患者牙齿的目标牙齿排列，其中，所述目标牙齿排列包括至少一个牙齿的质量变化；

生成多个中间牙齿排列，所述多个中间牙齿排列被配置为将所述患者牙齿从所述初始牙齿排列朝向所述目标牙齿排列调整；以及

生成指令以输出可视化，所述可视化示出所述多个牙齿排列中的至少一个中间牙齿排列与所述目标牙齿排列之间的牙齿质量差。

69.一种方法，包括：

接收患者面部的图像；

使用所述患者面部的图像确定多条面部线，其中，所述多条面部线表示患者的目标微笑；以及

输出包括覆盖在合成图像上的所述多条面部线的可视化，其中，所述合成图像包括与患者牙齿的数字模型组合的所述患者面部的图像，并且其中，所述数字模型表示治疗计划的牙齿排列，以将所述患者牙齿从初始排列朝向与所述目标微笑相对应的目标牙齿排列调整。

70.根据权利要求69所述的方法，还包括：从所述患者面部的多个图像中选择所述图像。

71.根据权利要求70所述的方法，其中，所述多个图像包括视频的图像帧。

72.根据权利要求70或71所述的方法，其中，使用机器学习算法选择所述图像。

73.根据权利要求70至72中任一项所述的方法，其中，基于以下标准中的一个或多个来选择所述图像：患者头部的位置、患者嘴部的位置、患者面部的可见性、患者牙齿的可见性、患者嘴部的清晰度、患者嘴部的分辨率或患者眼睛是否睁开。

74.根据权利要求69至73中任一项所述的方法，还包括：在确定所述多条面部线之前调整所述图像。

75.根据权利要求74所述的方法，其中，调整所述图像包括将所述图像旋转到竖直取向。

76.根据权利要求75所述的方法，其中，将所述图像旋转到所述竖直取向包括：

标识所述图像中成组的第一面部界标，

生成包括成组的第二面部界标的镜像图像，

通过旋转所述镜像图像或平移所述镜像图像中的一个或多个将每个第一面部界标与对应的第二面部界标匹配，

确定所述镜像图像的匹配角度，以及

将所述图像旋转所述匹配角度。

77.根据权利要求69至76中任一项所述的方法，其中，确定所述多条面部线包括：

标识所述图像中的多个面部界标，以及

基于所述多个面部界标确定所述多条面部线。

78.根据权利要求77所述的方法，其中，确定所述多条面部线包括：

确定患者的面部类型，

基于所述面部类型计算一个或多个正畸参数，以及

基于所述一个或多个正畸参数来确定所述面部线中的至少一些面部线。

79.根据权利要求78所述的方法，其中，使用连续函数来计算所述一个或多个正畸参数，所述连续函数将所述一个或多个正畸参数的值与所述患者的面部类型相关联。

80.根据权利要求69至79中任一项所述的方法，其中，所述多条面部线包括以下中的一个或多个：面部中线、犬齿间宽度线、切缘线、牙龈边缘线、水平线或牙齿轮廓线。

81.根据权利要求69至80中任一项所述的方法，还包括：接收指示对至少一条面部线的修改的用户输入。

82.根据权利要求69至81中任一项所述的方法，其中，所述可视化包括表示多个中间牙齿排列的多个数字模型，所述多个中间牙齿排列被配置为将所述患者牙齿从所述初始牙齿排列朝向所述目标牙齿排列调整。

83.根据权利要求82所述的方法，其中，所述目标牙齿排列包括至少一个牙齿的质量变化。

84.根据权利要求83所述的方法，其中，所述至少一个牙齿的质量变化包括牙齿质量增加或牙齿质量减少中的一个或多个。

85.根据权利要求83或84所述的方法，其中，所述至少一个牙齿的质量变化包括增加修复对象以调整现有牙齿的形状或替换缺失的牙齿。

86.根据权利要求85所述的方法，其中，所述修复对象包括牙冠、贴面、边缘粘结体、复合物、植入物或假体。

87.根据权利要求82至86中任一项所述的方法，其中，所述合成图像与所述多个数字模型中的至少一个数字模型同时显示。

88.根据权利要求82至87中任一项所述的方法，还包括：接收指示对所述目标牙齿排列的修改的用户输入，其中，基于所述多条面部线生成所述修改。

89.一种用于规划对患者牙齿的治疗的系统，所述系统包括：

处理器；以及

存储器，可操作地耦接到所述处理器并且存储指令，所述指令在由所述处理器执行时使所述系统执行操作，所述操作包括：

接收患者面部的图像，

使用所述患者面部的图像确定多条面部线，其中，所述多条面部线表示患者的目标微笑，以及

输出包括覆盖在合成图像上的所述多条面部线的可视化，其中，所述合成图像包括与所述患者牙齿的数字模型组合的所述患者面部的图像，并且其中，所述数字模型表示治疗计划的牙齿排列，以将所述患者牙齿从初始排列朝向与所述目标微笑相对应的目标牙齿排列调整。

90.一种包括指令的非暂时性计算机可读存储介质，所述指令在由计算系统的一个或多个处理器执行时使所述计算系统执行操作，所述操作包括：

接收患者面部的图像；

使用所述患者面部的图像确定多条面部线，其中，所述多条面部线表示患者的目标微笑；以及

输出包括覆盖在合成图像上的所述多条面部线的可视化，其中，所述合成图像包括与所述患者牙齿的数字模型组合的所述患者面部的图像，并且其中，所述数字模型表示治疗计划的牙齿排列，以将所述患者牙齿从初始排列朝向与所述目标微笑相对应的目标牙齿排列调整。

91.一种方法，包括：

接收患者牙齿的目标牙齿排列的数字表示，其中，所述目标牙齿排列包括用至少一个修复对象修改的至少一个牙齿；

确定针对所述至少一个牙齿的目标牙齿预备体以容纳所述至少一个修复对象；

接收所述至少一个牙齿的实际牙齿预备体的数字表示；以及

输出可视化，所述可视化示出所述目标牙齿预备体与所述实际牙齿预备体之间的牙齿质量差。

92.根据权利要求91所述的方法，其中，所述至少一个修复对象包括临时修复体或永久修复体。

93.根据权利要求91或92所述的方法，其中，所述至少一个修复对象包括牙冠、贴面、边缘粘结体、复合物、植入物或假体中的一个或多个。

94.根据权利要求91至93中任一项所述的方法，其中，所述目标牙齿预备体包括牙齿质量减少以容纳所述至少一个修复对象。

95.根据权利要求94所述的方法，其中，所述牙齿质量减少被配置为在所述至少一个牙齿上为所述至少一个修复对象产生安装表面。

96.根据权利要求91至95中任一项所述的方法，其中，确定所述目标牙齿预备体包括：

接收第一数字表示，所述第一数字表示描绘所述至少一个牙齿的初始几何形状，

生成第二数字表示，所述第二数字表示描绘一个或多个部分被移除以容纳所述至少一个修复对象的所述至少一个牙齿。

97.根据权利要求91至96中任一项所述的方法，其中，所述实际牙齿预备体的数字表示包括口内扫描数据。

98.根据权利要求91至97中任一项所述的方法，还包括：通过将所述目标牙齿表示的数字表示与所述实际牙齿预备体的数字表示进行比较来确定所述牙齿质量差。

99.根据权利要求98所述的方法，其中，所述比较包括测量所述实际牙齿预备体的表面与所述目标牙齿预备体的表面之间的距离。

100.根据权利要求98或99所述的方法，其中，所述比较包括标识所述实际牙齿预备体中的所述至少一个牙齿的区域，所述区域相对于所述目标牙齿预备体中的所述至少一个牙齿的对应区域突出或凹陷。

101.根据权利要求91至100中任一项所述的方法，其中，所述可视化包括示出所述牙齿质量差的热图覆盖图。

102.根据权利要求101所述的方法，其中，所述热图包括多个颜色，所述多个颜色表示所述实际牙齿预备体的表面与所述目标牙齿预备体的表面之间的距离。

103.根据权利要求91至102中任一项所述的方法，还包括：标识所述实际牙齿预备体中规定附加的牙齿质量减少的一个或多个位置。

104.根据权利要求103所述的方法，其中，所述一个或多个位置包括相对于所述目标牙齿预备体超过预定阈值的增加的质量。

105.根据权利要求103或104所述的方法，其中，所述可视化包括标记所述一个或多个位置的一个或多个指示符。

106.一种用于规划对患者牙齿的治疗的系统，所述系统包括：

处理器；以及

存储器，可操作地耦接到所述处理器并且存储指令，所述指令在由所述处理器执行时使所述系统执行操作，所述操作包括：

接收所述患者牙齿的目标牙齿排列的数字表示，其中，所述目标牙齿排列包括用至少一个修复对象修改的至少一个牙齿，

确定针对所述至少一个牙齿的目标牙齿预备体以容纳所述至少一个修复对象，

接收所述至少一个牙齿的实际牙齿预备体的数字表示，以及

输出可视化，所述可视化示出所述目标牙齿预备体与所述实际牙齿预备体之间的牙齿质量差。

107.一种包括指令的非暂时性计算机可读存储介质，所述指令在由计算系统的一个或多个处理器执行时使所述计算系统执行操作，所述操作包括：

接收患者牙齿的目标牙齿排列的数字表示，其中，所述目标牙齿排列包括用至少一个修复对象修改的至少一个牙齿；

确定针对所述至少一个牙齿的目标牙齿预备体以容纳所述至少一个修复对象；

接收所述至少一个牙齿的实际牙齿预备体的数字表示；以及

输出可视化，所述可视化示出所述目标牙齿预备体与所述实际牙齿预备体之间的牙齿质量差。