用于牙齒修復(fù)物制造的印模掃描的制作方法

專利名稱：用于牙齒修復(fù)物制造的印模掃描的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于通過對牙印^t掃描和對齊而形成牙齒和咬合 三維模型的系統(tǒng)和方法。
在申請或者在本申請中引用的所有專利和非專利參考文獻也因此 通過全部參照而引入。
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及牙齒修復(fù)物制造領(lǐng)域，這些修復(fù)物例如為齒冠、齒橋、 對接件和植入物。當(dāng)患者需要牙齒修復(fù)物時，牙科醫(yī)生將制備牙齒，例 如研磨損壞的牙齒，直到形成牙冠粘合在其上的制品?？蛇x擇的治療是 把植入物(鈦螺釘)插入患者顎內(nèi)，并把齒冠或者齒橋安裝在植入物上。 在制備牙齒或者把才直入物插入后，牙科醫(yī)生通常在雙側(cè)盤(又名三盤) 上制作上顎、下顎和咬印的印?；蛘邌蝹€印模。
印模被送給實際上制造例如齒橋的修復(fù)物的牙科技師。制造修復(fù)物
的第一步是傳統(tǒng)上的分別由上下鄂印模鑄造上下牙齒模型。圖la和圖8 分別示出了牙齒模型和印模。模型通常由石膏制成，并經(jīng)常利用咬印對 齊在咬合架上。咬合架片莫擬真實的咬合和咀嚼運動。牙科技師在咬合架 內(nèi)形成牙齒修復(fù)物，以確保很好的外觀和咬合功能。在咬合架上鑄造的 正確對齊對于最終修復(fù)是關(guān)鍵的。
用于制造牙齒修復(fù)物的CAD技術(shù)迅速地促進改善品質(zhì)，降低成本以 及有助于能夠以吸引人但不容易得到的材料制造。在CAD制造過程中的 第一步是形成患者牙齒的3維模型。在傳統(tǒng)上這通過對牙齒的石膏模型中 一個或者兩者進行3D掃描而完成。牙齒的3維復(fù)制物引入CAD程序，整 個牙齒修復(fù)或者齒橋結(jié)構(gòu)在這里設(shè)計。最終的修復(fù)物3D設(shè)計然后利用磨
削機、3D打印機、快速樣品制造或者其他制造設(shè)備完成。用于牙齒修復(fù) 的精度要求非常高，否則牙齒修復(fù)將是視覺上不好看、不能嵌在牙齒上、 可能導(dǎo)致疼痛或者導(dǎo)致感染。
在理想的3D掃描儀和牙齒CAD / CAM方案中，牙科實驗室或者牙 科醫(yī)生不需要由印模形成石膏模型，而是直接掃描印模。這將使操作更 容易并且降低成本。此外，由于印模幾何形狀比修復(fù)物的切斷石膏復(fù)制 品更精確，因此修復(fù)也將更精確。就算印模掃描用CT或者MR掃描設(shè)備 完成，但這些掃描儀非常昂貴并且也不能提供要求的精度。相反，例如 激光或者白光3D掃描儀的光學(xué)掃描儀成本低，并提供較高的精度和清晰 度。光學(xué)表面掃描儀存在的問題是，這些掃描儀一般地不能有效地掃描 牙印模的狹窄腔。 一般地，掃描在印模深處狹窄部分將缺乏數(shù)據(jù)或者具 有較低精度。
印模掃描儀的替代方案是直接的在口腔內(nèi)的掃描儀。然而，印模掃 描與在口腔內(nèi)掃描儀相比具有大量優(yōu)點，包括在牙科診所沒有強制性設(shè) 備投資、對于取模實際上沒有培訓(xùn)、較短的就座時間、如果掃描存在問 題時物理模型可始終澆注或者用作物理基準、在口腔內(nèi)掃描儀中低精度、 患者口腔不需要磨粉，以及顯著地減少收集對合牙(antagonist)和較大 區(qū)域的困難，并且與在口腔內(nèi)掃描不同，印模具有明顯可見的界線。

發(fā)明內(nèi)容
如果代替石膏模型而掃描印模，則傳統(tǒng)的牙齒模型可能不在實驗室 被制作。如果牙科實驗室或者牙科醫(yī)生仍然需要傳統(tǒng)的牙齒模型，來檢 驗或者修改制造修復(fù)物的配合和設(shè)計，則這種模型可仍然通過轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù) 并增加有效基線或者其他特征然后適當(dāng)?shù)?D制造設(shè)備制造此;f莫型來由 印模掃描圖提供。
本發(fā)明提供一種用于直接掃描印模的技術(shù)方案，由此避免形成石膏 澆注件需要的長時間和高成本，仍然獲得最終修復(fù)的要求精度。因此發(fā) 明涉及一種用于獲得牙印才莫精確三維計算機模塑的方法，所述方法包括 的步驟是
1)掃描上顎印模和/或下顎印才莫的至少一部分，獲得印模掃描圖； 2) 評估印^^莫掃描圖的品質(zhì)，以及
3) 如果品質(zhì)不能用于精確的三維模型，則
用填料填充牙印模的一個或多個腔，以獲得所述腔的模型，并且掃 描所述才莫型獲得才莫型掃描圖，以及
把所述模型掃描圖和印模掃描圖對齊和組合，由此獲得三維模型。 和/或
再次掃描牙印沖莫的一個或多個相關(guān)區(qū)域，以及
把所述相關(guān)區(qū)域掃描圖和印模掃描圖對齊和組合，由此獲得三維相 關(guān)區(qū)域。
或者
4) 如果品質(zhì)能用于牙印才莫精確的三維;f莫型，貝'J 使用印模掃描圖，以獲得三維模型，由此獲得牙印模的精確三維模型。
在另一個方面，發(fā)明涉及用于獲得牙印模三維模型的方法，其中提 供掃描對齊以獲得正確的咬合。因此，發(fā)明還涉及一種用于獲得牙印模 精確三維計算機;漢型的方法，所述方法包括的步驟是
掃描雙側(cè)印模的上顎印模和下鄂印模，獲得雙側(cè)印模的掃描圖，
對齊雙側(cè)印模的上顎印模和下鄂印模，
由此獲得牙印才莫的三維;漠型。
顯然這兩種方法可組合，從而單側(cè)印模的掃描可通過用于獲得單側(cè) 牙印才莫的精確三維計算積4莫型的方法來進行。
在第三方面，發(fā)明涉及一種評估印;溪和/或制品品質(zhì)的方法，包括以 下步驟
a. 獲得所述待評估印4莫和/或制品的三維計算機模型，
b. 根據(jù)三維模型評估所述印模和/或制品。
通過這樣一個評估，可通過允許快速反々貴，同時患者仍然在牙醫(yī)室， 可節(jié)約大量成本和/或勞力。顯然的是，特別在與發(fā)明其他方面結(jié)合中，
這種評估可為牙科醫(yī)生提供有價值的信息。
在第四方面，發(fā)明涉及一種獲得包括至少一個牙齒和相鄰組織的三
維模型的方法，包括以下步驟
a. 掃描上顎印模和/或下顎印模和/或雙側(cè)印模的至少一部分，獲得 印模掃描圖，
b. 利用至少一個印模掃描圖來獲得三維預(yù)模型，
c. 4巴所述三維預(yù)模型與至少一部分CT和/或MR和/或X射線掃描圖 對齊，獲得新的三維模型。在此方面，發(fā)明特別適合于設(shè)計鉆頭引導(dǎo)件。
在第五方面，發(fā)明涉及一種制造齒冠至少一個部分的方法，包括以 下步驟
a. 通過掃描牙印模至少一部分獲得三維模型，其中該牙印模包括齒 冠所處位置的信息，
b. 在所述三維模型上和/或相對于所述三維模型施行該齒冠至少一 部分的CAD設(shè)計，獲得該齒冠至少一部分的計算機化模型，
c. 由獲得的計算機化^t型的至少一部分制造所述完整或者完全的齒 冠。在此方式中，當(dāng)前手動施行的至少一部分工作可利用電子操縱制造 設(shè)備來進行，提供了低成本和高精度的可能性。
在第六方面，發(fā)明涉及一種獲得至少一個牙齒植入物的取向和定位 的方法，包括以下步驟
a襲得印模，其中該印模包括至少一個與所述至少一個牙科植入物 對應(yīng)的固定印才莫對接件，
和/或
獲得印模，其中該印模包括至少一個牙科的植入物對應(yīng)的固定印模 對接件，其中在該植入物上，安裝掃描植入物/模擬物和/或
包括至少 一個才莫型植入物/;溪擬物的上顎和/或下顎的至少 一部分的 陽模型，其中取向和定位與牙科植入物的取向和定位對應(yīng)，
和/或
包括至少 一個模型植入物/模擬物的上顎和/或下顎的至少 一部分的 陽模型，其中取向和定位與在其上安裝掃描對接件的牙科植入物的取向
和定4立對應(yīng)，
b. 獲得印模對接件和/或掃描植入物/模擬物和/或模型植入物/模擬 物和/或掃描對接件的形狀和預(yù)先確定信息，
c. 掃描至少所述印模一部分，其中所述部分包括至少一個印模對接 件和/或掃描植入物/才莫擬物，由此獲得掃描數(shù)據(jù)，
和/或
掃描所述陽印模至少一部分，其中所述部分包括至少一個模型植入 物/模擬物和/或掃描對接件，由此獲得掃描數(shù)據(jù)，
根據(jù)所述預(yù)定信息和所述掃描數(shù)據(jù)確定牙科植入物的取向和定位。 發(fā)明的此方面能夠進行例如連接到所述植入物修復(fù)牙齒的CAD設(shè)計，因 為這需要植入物的精確位置取向。
在第七方面，發(fā)明涉及一種制造至少一部分上顎和/或下顎的牙齒模 型的方法，包括以下步驟
a.通過印模掃描；在口腔內(nèi)掃描；CT、 MR或者X射線掃描；陽模型 掃描或者其結(jié)合，獲得上顎和/或下顎至少所述一部分的三維^t型，
由獲得的三維模型制造牙科模型。由于只儲存數(shù)據(jù)以及如果需要的 話可制造物理模型，因此這種由獲得數(shù)據(jù)制造牙齒模型的方法能夠使牙 齒模型儲存更容易。還可利用這種才莫型，以省略在例如制造對接件的地 點和操縱模型和/或掃描地點之間運輸印模和/或才莫型的必需品。
在發(fā)明的第八方面，發(fā)明涉及包括計算機可讀取介質(zhì)的計算機程序 產(chǎn)品，所迷計算才幾可讀取介質(zhì)具有儲存在其中的計算機程序，所述程序 包括用于執(zhí)行發(fā)明其他方面步驟的指令。
在第九方面，發(fā)明涉及用于制造三維模型計算機模型和/或齒冠/齒 橋至少 一部分的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括具有儲存在其中的一個或多個計算 機指令的計算機可讀取存儲器，所述計算機指令包括用于執(zhí)行發(fā)明其他 方面步驟的指令。
在第十方面，發(fā)明涉及一種適合于獲得單側(cè)或者雙側(cè)牙印模的盤， 其特征在于，所述盤還包括把盤保持在三維掃描儀上的固定裝置。通過 此方面，就不需要對在掃描儀中另外固定裝置,同時掃描過程顯著地簡 化。
在第十一方面，發(fā)明涉及一種適合于獲得雙側(cè)牙印^t的盤，其特征 在于，所述盤通過由以下金屬、鋼和纖維合成物材料中至少之一增強而 機械穩(wěn)定。利用制造增強盤，可以省去對單側(cè)印才莫的需要。此外，發(fā)明 涉及一種用于獲得牙印模精確三維計算機模型的方法，其中印模利用一 個傳感器即攝像機和光源對印模掃描，其中在光源和攝像機之間具有角
度A，然后利用另一個傳感器對相關(guān)區(qū)域重新掃描，其中對于所述其他 傳感器，在光源和攝像機之間存在角度B，所述角度B小于所述角度A。 由此可以比只利用具有角度A的掃描儀能掃描更深的腔。發(fā)明還包括在 進行重復(fù)掃描前根據(jù)印模掃描圖確定角度B的步驟。優(yōu)選的是，角度B小 于角度A的9515/。、小于角度A的900/0、小于角度八的85%、小于角度A的 80%、小于角度A的70M、小于角度A的60yo、小于角度八的50%、小于角 度八的40%、小于角度八的30%、小于角度A的20M、小于角度A的100/。、 小于角度A的5。/0。
最后，發(fā)明涉及一種用于獲得牙印才莫精確三維計算枳4莫型的方法， 所述方法包括的步驟是
1 )利用在光源和攝像機之間角度A的三維傳感器，掃描上顎印模和 /或下顎印模的至少一部分，獲得印模掃描圖，
2) 評估印才莫掃描圖的品質(zhì)，以及
3) 如果品質(zhì)不能用于精確的三維模型，則
選擇在光源和攝像機之間具有角度B的另 一個三維傳感器，其中角 度B小于角度A，
再次利用所述選擇的傳感器掃描牙印模的一個或多個相關(guān)區(qū)域，以
及
把所述相關(guān)區(qū)域掃描圖和印模掃描圖對齊和組合，由此獲得三維模
型，或者
4)如果品質(zhì)能用于牙印模精確的三維模型，則 使用印模掃描圖以獲得三維模型， 由此獲得精確的牙印才莫的三維模型。


圖la:牙齒石膏才莫型 圖lb:單側(cè)印模的3D掃描圖 圖2:雙側(cè)印;f莫的3D掃描圖 圖3:雙側(cè)印模的3D掃描圖 圖4:用于對齊的典型部件 圖5:圖4的疊加對齊 圖6:用于對齊的典型部件 圖7:圖6的疊加對齊 圖8示出了牙齒的印才莫
圖9a示出了來自具有優(yōu)良品質(zhì)的圖8的印才莫掃描圖。 圖9b示出了圖9a掃描圖的轉(zhuǎn)化掃描圖。
圖9c示出了具有圖9b轉(zhuǎn)化掃描圖的單個牙齒(來自圖llb)的掃描 對齊實例。
圖9d示出了在圖9c中第 一次對齊完成后的對齊齒橋。
圖10a示出了來自圖8印4莫的掃描圖，其中，由于噪音1001和孔1000 精度較差而具有較差品質(zhì)。
圖10b示出了圖10a中掃描圖的轉(zhuǎn)化掃描圖，其中示出了噪音和孔的影響。
圖10c示出了具有圖10b轉(zhuǎn)化掃描圖的單個牙齒(來自圖llb)的掃 描對齊實例。
圖10d示出了在圖10c中第一次對齊完成后的對齊齒橋。 圖10e示出了在全部對齊后最終對齊齒橋。 圖lla示出了來自三個不同牙齒的印模沖模。 圖llb示出了圖lla的沖才莫掃描圖。
圖12:從患者口腔到牙齒模型的植入物位置與取向的傳統(tǒng)轉(zhuǎn)換。 圖13:安裝在印模對接件上以獲得植入物位置與取向的掃描模擬物。
圖14:編碼修復(fù)對接件(EHA)的印模掃描圖
圖15:通過旋轉(zhuǎn)和切掉多余表面而把印模(陰)變成模型(陽)。
圖16:從具有有效基線、修整、切斷件、銷釘和咬合架接口的印模 實際形成的模型。
圖17:具有用于定位銷釘?shù)膶嶋H形成的模型
圖18:實際形成的具有更先進切斷和定位裝置的模型。
圖19:安裝在咬合架上的3D印刷模型
定義
牙印模優(yōu)選的是在盤中制造的牙齒陰印模 牙齒模型由牙印模制成的牙齒陽復(fù)制物
具體實施例方式
發(fā)明的目的是提供用于掃描牙印模的改進掃描和對齊方法，其中該 牙印模用作牙齒修復(fù)物CAD制造的輸入，避免了牙齒石膏模型的高成本 和費時制造。由于傳統(tǒng)的鑄造過程和牙齒模型分割會帶來誤差，因此印 才莫掃描還提高了品質(zhì)。此外，印才莫掃描不會增加牙科醫(yī)生患者的就座時 間，對于牙科醫(yī)生沒有強制性的入帳成本，不需要牙科醫(yī)生培訓(xùn)，以及 總體制造時間降低，由此提高了患者滿意程度，并潛在地避免了臨時修 復(fù)。
主要由于缺少在腔內(nèi)的可視性，通過光學(xué)3D掃描儀對牙印模的掃描
非常復(fù)雜。傳統(tǒng)3D掃描將由此導(dǎo)致覆蓋范圍缺乏，即3D掃描可能帶有孔 或者失去沒有掃描的區(qū)域。本發(fā)明提供一種解決這個問題的方案。如上 所述， 一個技術(shù)方案是，選擇性地利用不同的掃描儀和/或不同的掃描儀 組合，對印模的一個或多個相關(guān)區(qū)域進行重復(fù)掃描，以提供具有良好品 質(zhì)的掃描，例如在相關(guān)區(qū)域具有更少的孔或者沒有孔。由此，術(shù)語掃描"品 質(zhì)"是指與掃描覆蓋范圍和精度有關(guān)的品質(zhì)。不充分的覆蓋范圍可通過表 面三角測量而自動地探測，然后對在表面上的孔定位。好的品質(zhì)在相關(guān) 區(qū)域不需要孔或者只有很少的孔。如果可接受某些孔，則這種孔的位置 與形成精確的三維模型不發(fā)生千涉。在實踐中，這意味著孔可能不在制 品區(qū)域上。制品區(qū)域可根據(jù)人工選擇或者優(yōu)選的是利用特征檢測而自動 地探測而被定位。在圖10中示出了在制品區(qū)域上關(guān)鍵孔1000的實例。
此外，噪音可導(dǎo)致較差精確度的掃描。由于腔形成巨大路徑以及半 阻塞噪音，則當(dāng)在如印模的腔內(nèi)掃描時，噪音是具體的主要問題。在 Curless和Levoy文章(1995 )中詳細描述了半阻塞噪音。在圖10中示出了 由于噪音1001導(dǎo)致的精度缺乏。半阻塞噪音和覆蓋范圍是印模掃描實際 應(yīng)用的主要限制，而確定掃描點是噪音點或者真實點對于牙齒修復(fù)的最 終品質(zhì)非常關(guān)鍵。因此自動地確定噪音和覆蓋范圍問題是非常關(guān)鍵的。 可利用從激光跟蹤、在捕獲處的表面定向、多角攝像機觀察、局部表面 統(tǒng)計、表面曲率、形狀統(tǒng)計或者反向光線蹤跡等導(dǎo)出的點品質(zhì)，來自動 地探測噪音點。
所謂術(shù)語"精確三維模型"是指具備這種精度的模型，其中該精度可 直接用于形成牙齒修復(fù)。
可從掃描即時得到的另 一個重要的品質(zhì)評估分別是印模和制品的 品質(zhì)。實際上通過牙科醫(yī)生制造的低品質(zhì)印模和不良制品是用于最終修 復(fù)的最大品質(zhì)問題中的兩個。然而，印才莫和制品的品質(zhì)可根據(jù)掃描評估， 例如通過咬邊探測、氣孔探測、噪音水平、印模材料評估、形狀評估或 者幾何測量。評估結(jié)果可在3D掃描圖上見到，以引導(dǎo)牙科醫(yī)生改進印模
或者制品。特別是如果掃描直接在牙科醫(yī)生診所進行，然后印模和制品 品質(zhì)評估可潛在地導(dǎo)致采用新印?；蛘吒倪M該制品。優(yōu)選的是，使用例
如3Shape D250掃描儀這樣的快速掃描儀，以便在患者等待同時進行評 估。這可通過除去在第二次會診中所包含的取回印模的延遲和工作量， 而顯著地改進修復(fù)品質(zhì)和/或減少患者不舒適程度以及成本。
也可評估影響修復(fù)最終結(jié)果的其他類型品質(zhì)。
描述的品質(zhì)評估也可在其他類型口腔區(qū)域掃描圖上進行，例如在石 膏模型的傳統(tǒng)3D掃描圖；直接在口腔掃描圖；CT、 MR或者X射線掃描 圖上進行。
利用價格竟爭優(yōu)勢的光掃描儀在如牙印模的腔內(nèi)掃描是一個挑戰(zhàn) 性問題。問題來源于具有這種光源的基本結(jié)構(gòu)，即光源把圖案投射到一 個或多個傳感器獲得投射圖案圖象的目標上。為了進行3D重建， 一般地 在光源和傳感器之間需要20 - 30度的角度。需要的角度以及傳感器與激 光需要同時在表面上看到相同點以形成3D重建，極大地限制了掃描儀掃 描腔室的能力。為了實現(xiàn)最佳結(jié)果，實際的觀察點變得很關(guān)鍵。具有至 少3軸的掃描儀，例如3Shape D200、 D250或者D300掃描儀可在3D上改 變目標方向，由此改變相對的觀察點。適應(yīng)性改變觀察點和掃描順序以 與個體目標匹配，可用于在如W02006/007855中描述的復(fù)雜牙印模中獲 得覆蓋范圍。
在一個實施例中，印模掃描的品質(zhì)通過選擇或者自動探測一個或多 個相關(guān)區(qū)域并且重復(fù)掃描這種相關(guān)區(qū)域而提高。重復(fù)掃描可利用在特定 相關(guān)區(qū)域上優(yōu)選掃描儀和/或掃描儀組合來進行。
可通過在最初3D數(shù)據(jù)集(dataset)中探測這些區(qū)域，然后計算印模 或者3D傳感器關(guān)于它們的相對位置的最佳機械定位，而重復(fù)掃描失去區(qū) 域，以便在另外的自動掃描期覆蓋失去區(qū)域。最優(yōu)化功能考慮探測孔精 確位置以及可能阻礙光源和/或攝像機觀察的周圍印模幾何形狀。
重復(fù)掃描還可通過利用另外的3D傳感器(攝像機和光源)或者一個 或多個在掃描儀中額外的攝像機來進行。這種附加傳感器應(yīng)該在光源和 攝像機之間具有較小角度，并由此將能夠以較高的深度-寬度比來觀察腔
室內(nèi)。在這種實施例中，以在光源和攝像機之間較大角度的攝象機和光 源組合可用于進行第一次掃描，然后具有相對于光源/攝像機較小角度的 另外的攝像機或者光源可用于覆蓋腔室最深區(qū)域。
重復(fù)掃描還可在切割印模后進行,以提高可視性。如果需要的切口破 壞具有需要信息的區(qū)域，則在切割前后的掃描圖可對齊，并組合形成完
整的3D模型。 一般地，未切割的掃描圖將包括限界線區(qū)域，該區(qū)域于是 將被切掉，以形成觀察到深腔內(nèi)的視野，相當(dāng)于把牙齒頂部印模保留。 然而，模型可切割成一次或者多次以實現(xiàn)精確掃描。模型在每一次切割 前被掃描，對應(yīng)的三維模型然后按順序或者同時對齊。
在另 一個實施例中，在掃描到腔內(nèi)的問題通過把填充物填充到腔內(nèi) 而形成腔模型來解決。然后腔模型可被掃描，掃描圖對齊并與印模掃描 圖組合。在一個實施例中，至少兩個腔，例如至少三個腔^皮填充。腔可 以是相鄰腔或者通過一個或多個未填充腔隔離的腔。
在圖0a和10b中示出了工藝，.其中兩個制品沒有覆蓋范圍1000,而 一個制品具有噪音問題1001，引起品質(zhì)問題。用于三個有問題的制品的 模型然后利用印模作為隔離石膏模型1100被灌注。這三個"陽"模型然后 被地掃描(1200 )，掃描圖對齊并合并(1103 )成印模中對應(yīng)的制品1102。 對齊可通過在兩個掃描圖上選擇相應(yīng)點1104來進行，然后ICP對齊(Besl 和McKay， 1992)。在又一個實施例中，通過把相關(guān)區(qū)域重新掃描圖和模 型掃描圖組合而解決掃描在腔內(nèi)的問題。在一些實施例中，優(yōu)選的是， 提供這樣的模型，其中該模型可手動地制備并例如明顯帶有限定牙齒的 線，以便掃描圖也包含清晰的線。
印模材料的視覺特性對于掃描品質(zhì)也是非常重要的。這對于其中交 互反射可引起圖像跟蹤軟件問題和顯著噪音的深或者薄牙齒特別如此。 在阻塞邊緣具有半阻塞噪音的問題還可形成明顯的掃描偽跡，這可通過 反向射線蹤跡算法排除。
例如通過用模型掃描圖或者相關(guān)區(qū)域掃描圖或者兩者的對應(yīng)部分 代替印^t掃描圖部分并把掃描圖公共表面合并，把對齊掃描圖組合。掃 描圖的對齊可關(guān)于包括咬合信息的三維模型而如下所述進行。
根據(jù)發(fā)明的方法，還包括在進行印模掃描前印模預(yù)掃描的步驟。借 助于從預(yù)掃描中獲得的信息，就可能調(diào)整掃描儀組合和掃描順序，包括 運動，用于形成更精確的印才莫掃描或者相關(guān)區(qū)域掃描。
根據(jù)基于精確三維模型而要進行的修復(fù)，整個印模掃描圖可用于提 供模型，或者只使用印模掃描圖的一個區(qū)域。因此，在一個實施例中， 印模掃描圖的區(qū)域在對齊前確定，而在另 一個實施例中對齊只對于所述 確定區(qū)域進行。在一個實施例中，對齊對于至少兩個牙齒，例如至少三 個牙齒進行。
通常，印模材料的反射率應(yīng)該盡可能小。在一個實施例中，印模材 料在掃描前涂層，例如涂有非反射涂層，由此改進掃描品質(zhì)。在另一個 實施例中，印模本身由具有很差或者沒有發(fā)射特性的材料制成。
上顎掃描圖和下顎掃描圖的對齊可通過任何適當(dāng)方法進行。在一個
實施例中，利用顎的CT掃描圖或者MR掃描圖進行對齊。 一個優(yōu)點可能 是，這種掃描圖還包括顎和神經(jīng)的信息。在另一個實施例中，利用例如 如下所述的雙側(cè)印才莫掃描進行上顎掃描圖和下顎掃描圖的對齊。
當(dāng)然，如果必要，則CT掃描圖和MR掃描圖可用于其他對齊目的。 CT或者MR掃描圖還可與印模掃描圖組合和/或?qū)R，例如用于植入物鉆 頭引導(dǎo)的設(shè)計，或者僅僅提供改進的三維模型。
包括咬合信息的三維才莫型
用于掃描的基礎(chǔ)是至少兩個牙印模。 一個印模是抓取上、下鄂和咬 合情況的雙側(cè)印才莫。令人遺憾的是，兩個盤可能缺少物理穩(wěn)定性，形成 較低品質(zhì)的印模，同時不能被許多牙科醫(yī)生接受。為了彌補這個問題， 還形成至少一個單側(cè)印才莫，由此只映射上或者下顎。單側(cè)印^^莫在傳統(tǒng)盤 中形成，具有較高的物理穩(wěn)定性，提供的高品質(zhì)的印模。
具有雙側(cè)印模的可能品質(zhì)問題可通過把雙側(cè)印模的掃描圖與 一 兩 個單側(cè)印模掃描圖對齊或者組合而得到解決。在制備牙齒區(qū)域的精度要 求是20微米，而咬合與對合牙只需要50-IOO微米。通過在制備區(qū)域進行
單側(cè)掃描，以及對于咬合和對合牙進行雙側(cè)掃描，精度要求得到滿足。 選擇性地，另外的單側(cè)掃描圖由對合牙側(cè)形成。
以下掃描需要以任何順序進行
1. 為修復(fù)而制備的單側(cè)印模的3D掃描圖100，參見圖la (選擇性地)
2. 雙側(cè)印模上端的3D掃描圖200，參見圖2
3. 雙側(cè)印模下端的3D掃描300，參見圖3
4. 在對合牙側(cè)單側(cè)印才莫的3D掃描(選擇性地)
注意制備牙齒IOI，正常的未制備相鄰牙齒201和對合牙牙齒301。
在掃描后下一步是進行單個印;^莫掃描圖與對應(yīng)的雙側(cè)掃描圖200的 區(qū)域?qū)R。令人遺憾的是，來源于兩個印模在制備線外部不同的事實的 非共用數(shù)據(jù)使對齊工藝明顯復(fù)雜。由于操作者需要修剪印模，以形成用 于掃描深牙齒的可^f見性，因此這特別屬實。在發(fā)明的一個實施例中，區(qū) 域400限定可存在公共高品質(zhì)的位置上。區(qū)域的確定可例如通過操作者或 者通過計算機自動地進行。在對齊工藝期間，只使用在該區(qū)域的數(shù)據(jù)。 對齊可例如利用ICP算法(Besl與Mckay， 1992)進行。在圖5中示出了 對齊的疊加結(jié)果。
兩個雙側(cè)印^t掃描圖的對齊需要一個盤，該盤便于公用數(shù)據(jù)的掃 描，例如盤垂直側(cè)600和T形601的專門對齊特征、點或者垂直線。當(dāng)公 用數(shù)據(jù)存在時，兩個掃描圖可利用例如ICP的標準對齊算法對齊。對齊的 初始化可例如通過計算^L或者通過用戶選擇兩個相應(yīng)點602來完成。在圖 7中示出了對齊的疊加結(jié)杲。盤可設(shè)計成這樣，即它直接嵌入到掃描儀中， 用于方便操縱。此外該盤可包括用于直接地連接到掃描儀上的夾持系統(tǒng)。 該盤或者印模還可包括水平的眼線，以與患者眼睛對齊，從而在設(shè)計期 間，修復(fù)牙齒的外觀可對齊在患者面部特征上面。顯而易見的是，優(yōu)選 的是，這種盤可與上述方法們和系統(tǒng)中任何之一組合。
在發(fā)明的另一個實施例中，雙側(cè)的盤可位于掃描固定件上，其中該 掃描固定件包含在兩個掃描中。于是只有固定件需要包含公用數(shù)據(jù)和對 齊特征。印?？勺詣拥匦D(zhuǎn)。
最后，例如通過用單側(cè)的掃描圖的對應(yīng)部分代替雙側(cè)的掃描圖并把 兩個雙側(cè)掃描圖公共表面合并，把對齊的掃描圖組合。
選擇性地，單側(cè)掃描圖還可在對合牙側(cè)進行并對齊以及以類似過程 與現(xiàn)有數(shù)據(jù)組合。
具有例如物理穩(wěn)定性和正確位映射等改進特性的雙側(cè)盤的開發(fā)可
潛在地使單側(cè)印;模過剩。在一個實施例中，通過增強物，例如金屬、鋼 和/或纖維合成增強物，雙側(cè)盤獲得提高的穩(wěn)定性。顯而易見的是，優(yōu)選 的是，這種盤可與如上所述盤的特征結(jié)合，而當(dāng)針對在此文件中描迷的 任何方法和系統(tǒng)獲得印才莫時，這些盤中任何盤都是優(yōu)選的。
盡管與包含咬合信息的三維模型有關(guān)的文本涉及牙印模的掃描，但 對于本領(lǐng)域技術(shù)人員很清楚的是，相同的方法和系統(tǒng)可用于掃描牙齒模 型。
如上所述，單側(cè)掃描可通過用于獲得牙印才莫精確三維^^莫型的方法來進行。
在另一個方面，發(fā)明涉及包括計算機可讀取介質(zhì)的計算機程序產(chǎn) 品，所述計算機可讀取介質(zhì)具有儲存在其中的計算機程序，所述程序用 于產(chǎn)生牙印模的三維模型，這種程序包括用于執(zhí)行上面限定方法步驟的 程序代碼。
在另一個方面，發(fā)明涉及用于產(chǎn)生三維模型的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 具有具有儲存在其中的一個或多個計算機指令的計算機可讀取存儲器， 所述計算機指令包括用于執(zhí)行上面限定方法步驟的指令。
齒冠的制造
與完整解剖牙冠CAD-沒計結(jié)合，印才莫掃描變得特別有意義，解剖牙 冠設(shè)計，然后是整個牙冠制造，兩者稱為齒冠。利用這樣一種方法，不 需要模型來完成設(shè)計和制造。然而，如果印模掃描只用于獲得設(shè)計，則 仍然需要沖莫型來完成該設(shè)計。全牙冠可以適當(dāng)?shù)闹圃爝^程來設(shè)計，例如 4ei殳計齒冠分隔成兩層或更多層，其中內(nèi)層對應(yīng)于頂部，而外層對應(yīng)于
陶瓷。頂部可利用已知的設(shè)備制造，例如研磨機、切削機、3D熱蠟打印 機或者燒結(jié)機。外層可通過用蠟、塑料、聚合物或者其他材料首先制造
復(fù)制品來制造，其中這些材料可利用研磨機或者3D打印機熔化。蠟復(fù)制 品然后安裝在頂部上，例如Ivoclars Impress的過擠壓技術(shù)可用于形成陶
植入物
在發(fā)明的另一個實施例中，牙齒的修復(fù)物為植入物1200，該植入物 一般為插入到齒齦1201和頜骨中的鈦或者氧化鋯"螺釘"。為了進行嵌入 在植入物上牙冠的CAD設(shè)計，需要從印模掃描圖中確定植入物精確位置 和取向。
傳統(tǒng)上，通過利用印模對接件1202，植入物1200的位置與取向從患 者口腔轉(zhuǎn)印到牙齒模型。在實踐中，轉(zhuǎn)印通過把印模對接件安裝在植入 物上進行。于是獲得牙印模1203,其中印模對接件固定在印模材料1204 中，而對接件從植入物中釋放。包括印模對接件1202的印模1203從患者 口腔中移開。然后模型植入物/類似物1205安裝在印模對接件上，而模型 1206從一般地為石膏的印模中澆注。最后步驟是當(dāng)模型硬化時去除印模 1203和印模對接件1202。在發(fā)明的一個實施例中，植入物的位置和取向 通過對澆注的陽才莫型掃描而獲得，其中掃描對接件安裝成便于由掃描數(shù) 據(jù)對才莫型植入物/類似物的位置與取向確定，由此確定植入物的位置和取 向。從由掃描對接件獲得的數(shù)據(jù)中確定所述取向和位置的一種方法是以 掃描對接件形狀的CAD數(shù)據(jù)來覆蓋對應(yīng)的模型數(shù)據(jù)。在這里，掃描對接 件可與印才莫對接件相同或者不同。
在發(fā)明的另 一個實施例中，植入的位置與取向直接由印才莫通過對安 裝在印模1203上的印模對接件1202掃描而確定，然后使用三維形狀和尺 寸例如CAD模型的知識。在實踐中，位置與取向可通過特征提取或者把 印模對接件的CAD對齊在掃描圖對應(yīng)部分上而獲得。
令人遺憾的是，印模對接件經(jīng)常被印模材料覆蓋或者幾乎沒有被印 模上面的表面覆蓋。在發(fā)明的又一個實施例中，可以把掃描模擬物1300安裝在印模對接件上。此模擬物然后作為印模掃描一部分被掃描，而例
如利用CAD;溪型的對齊或者特征提取，已知的形狀和尺寸可用于導(dǎo)出對 應(yīng)的植入物位置與取向。此操作可對于一個或者組合的更多植入物或者 以迭代過程進行。
現(xiàn)有技術(shù)(6， 790， 040)描述一種根據(jù)編碼修復(fù)對接件(EHA) 的替代方法，其中該方法用于根據(jù)掃描圖來確定植入物類型及其位置與 取向。
在發(fā)明的另一個實施例中，對于一些情況，還可以掃描印^t,或者 直接掃描植入物的陽澆注模型，并以與如上類似方式導(dǎo)出位置與取向。
在又一個實施例中，任何上述方法可通過包括來自口腔內(nèi)掃描數(shù)據(jù) 而得到改進。
此外，還可以根據(jù)如上所述方法制造定制的修復(fù)對接件。 模型的制造
如果牙科實驗室或者牙科醫(yī)生仍然將需要傳統(tǒng)牙齒模型，例如檢驗 或者修改4皮制造修復(fù)物的配合和外觀，則這種模型仍然可由印模掃描圖 制造。在圖1A中示出了傳統(tǒng)切斷的石膏模型。由掃描圖制成的實際才莫型 可利用典型的制造設(shè)備或更合適的快速成樣設(shè)備，例如研磨機或者3D打 印機來進行。模型可由任何恰當(dāng)?shù)牟牧现瞥?，例如塑料、聚合物、蠟?石膏或者陶瓷。
制造設(shè)備通常需要形成實心3D/不透水模型，參見圖1 A中傳統(tǒng)模型。 調(diào)用的印才莫掃描圖100只含有平面而非實心模型。為了形成牙科實驗室和 牙科醫(yī)生的吸引人的模型， 一個或多個以下虛擬步驟需要在掃描圖上進 行
-使平面從負到正轉(zhuǎn)化 -切掉額外的表面(材料) -形成有效基線 -修整
-切斷
-針銷或者其他定位裝置 -添力口咬合接口
-添加其他結(jié)構(gòu)，例如植入物^莫擬-接口
為了實現(xiàn)印模掃描技術(shù)的驗收，非常重要的是，能夠制造具有與用 于目前在牙科實驗室中石膏模型類似性能的模型，例如其中在該模型中，
牙齒位于基體上，同時制品被修整1A00、切斷1A01和定位。
為了從印模掃描圖1500 (負)向模型1501 (正)轉(zhuǎn)換，表面取向需 要顛倒。優(yōu)選的是，掃描圖還應(yīng)該旋轉(zhuǎn)，參見圖15。 一般地，下一步于 是將被切掉掃描平面(材料)不需要的一部分。切割可通過基于拼接的 切割工具1502、三角形選擇或者其他選擇/切割工具。
為了形成基本的實心模型，切割掃描平面可固定或者連接到有tt 線上。有效基線可通過把掃描平面與基體模型組合而形成，例如通過在 兩個表面之間形成連接面而把CAD基體與掃描表面組合。在圖16中示出 了工藝的變形，其中切割掃描表面1600與基體1601組合，其中該基體1601 通過把切斷面垂直延伸到公共表面內(nèi)而形成，在這種情況下公共表面平 面。在圖9a到9b以及10a到10b也示出了該工藝。這可看成由原始掃描圖 形成新的基體，其中該基體包括沒有定位在平面之間的材料。
為了修復(fù)目的，需要形成小顎(上部)和下顎(下部)模型?；叵?一下，乂人前面只十齊中已經(jīng)知道相對的物理正確位置。
有效基線重要的延伸是把咬合架接口 1605添加到實心模型上，從而 這種制造才莫型可插入和咬合在標準咬合架上。最佳的結(jié)果可通過利用校 準的咬合架而獲得。為了使制造模型成本最小，有益的是，把預(yù)制造接 口 1606插入在才莫型和咬合架之間。
如提及的是，首先進行固定基體的步驟，以便切割掃描平面成為實 心形狀一部分，這對于例如制造模型的物理表現(xiàn)是需要的。因此，可隨 后實際上或者在制造后由實心形狀切割部分或者全部基體。
制品的修整4姿傳統(tǒng)方式進行，以去除齒齦，并可接近限界線區(qū)域，
用于齒冠設(shè)計。注意，對于制品的傳統(tǒng)修整，沒有可獲得的信息，該信
息不存在于印^t中。從而修整可實際進行1202，由于受控環(huán)境導(dǎo)致均勻
改進品質(zhì)。虛擬修整可通過選擇在模型上裁減掉的區(qū)域來進行。進行此
選擇的一種方式是通過把例如云形(spline)的弧形設(shè)置在與限界線對應(yīng) 的表面部分上。修整然后通過在限界線去除表面并使人造表面1701、1802 把限界線連接到模型1802和/或制品1701其余部分上。在許多情況下，優(yōu) 選的是，還由形成用于制造模型的基體的相同模型制造齒冠和/或修復(fù)的 牙齒、齒橋等等。通過這種方式，牙齒可由三維才莫型制造，同時可在物 理上勘測交互作用。
模型1A01 —般地切斷為單獨的制品，以能夠使牙科醫(yī)師容易接近牙 冠并操作，參見圖la。切斷件的一體部分是安置系統(tǒng)，以便單獨的切斷 件可從模型中移開，并插回到模型中，保持原始位置。 一般地，定位裝 置是固定到切斷件上并且精確地嵌入到基體內(nèi)的銷釘。其他實例包括螺 釘、螺栓、帶有或者不帶螺紋的鉆孔以及按鈕。優(yōu)選的是，定位裝置裝 在由如下所述切斷而形成的任何切斷件中。
通過利用如圖16中示出的平面切口 ，虛擬切斷1603可復(fù)制傳統(tǒng)的鋸 開斷件。銷釘1700因此能被添加，投送利用CAD模型的布爾加減，形成 對應(yīng)孔1604。然而，例如利用布爾函數(shù)，虛擬方法能夠使形成更先進以 及可選擇的一體切斷和定位裝置1800。由于CAD設(shè)計過程的靈活性，幾 乎任何形狀都可用于切斷和定位，例如圓柱形、三角形、球體、圓錐體 1800或者這些形狀的組合。用于方便移去和定位的把手1801還可以利用 布爾函數(shù)形成。
在圖19中示出了安裝在標準咬合架1901上的制造模型1900的實例。 該模型利用3D印刷制造。
還可添加用于牙科項目的另外結(jié)構(gòu)。此結(jié)構(gòu)可以是完整或者局部的 牙科物品或者與牙科物品的接口 。 一個重要的實例是作為才莫型一部分直 接印刷植入物/才莫擬物，從而涉及的結(jié)構(gòu)，例如定制的對接件或者上部結(jié) 構(gòu)可直接安裝在才莫型上。對于困難的植入物結(jié)構(gòu)，或者由于材料要求， 可優(yōu)選地添加用于植入物/模擬物的接口，例如槽，從而在后面植入物/
模擬物可安裝在制造的^^莫型上。其他牙科物品的實例是固定件、鎖定系 統(tǒng)、其他齒冠/齒橋外觀支撐結(jié)構(gòu)。
盡管本文涉及牙印模掃描，然而對于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的 是，相同的方法和系統(tǒng)可用于其他類型口腔區(qū)域的掃描圖中，例如石膏 模型的傳統(tǒng)3D掃描圖，除了部分或者整個齒冠制造外，還可以根據(jù)如上 所述方法制造定制的修復(fù)對接件。
參考文獻
笫6， 579, 095號美國專利(配合部分掃描和配準方法)
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權(quán)利要求
1.一種用于獲得牙印模精確三維模型的方法，所述方法包括的步驟是1)掃描上顎印模和/或下顎印模的至少一部分，獲得印模掃描圖；2)評估印模掃描圖的品質(zhì)，以及3)如果品質(zhì)不能用于精確的三維模型，則用填料填充牙印模的一個或多個腔，以獲得所述腔的模型，并且掃描所述模型獲得模型掃描圖，以及把所述模型掃描圖和印模掃描圖對齊和組合，由此獲得三維模型，和/或再次掃描牙印模的一個或多個相關(guān)區(qū)域，以及把所述相關(guān)區(qū)域掃描圖和印模掃描圖對齊和組合，由此獲得三維模型，或者4)如果品質(zhì)不能用于牙印模的精確三維模型，則使用印模掃描圖，以獲得三維模型，由此獲得牙印模的精確三維模型。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在印模掃描進行前施行印模的預(yù)掃描。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中根據(jù)預(yù)掃描的結(jié)果進行調(diào)節(jié)掃描儀組合。
4. 根據(jù)前面權(quán)利要求任何之一的方法，其中步驟3)包括再次掃描的 步驟和對牙腔才莫型掃描的步驟。
5. 根據(jù)前面權(quán)利要求任何之一的方法，其中品質(zhì)評估包括覆蓋范圍 的評估。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中不充分的覆蓋范圍/孔由表面的三角 測量然后對在表面上孔定位自動探測。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或者6的方法，其中自動和/或手動評估不充分覆蓋 范圍的嚴重性。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5到7的方法，其中在制品區(qū)域不需要存在孔。
9. 如權(quán)利要求8的方法，其中通過手動選擇和/或特征檢測定位制品區(qū)域。
10. 根據(jù)前面權(quán)利要求任何之一的方法，其中品質(zhì)評估包括噪音評 估、例如跟蹤以及半阻塞噪音的評估。
11. 如權(quán)利要求10的方法，其中噪音點可利用從激光跟蹤、在捕獲處 的表面定向、多角攝像機觀察、局部表面統(tǒng)計、表面曲率、形狀統(tǒng)計或 者反向光線蹤跡等導(dǎo)出的點品質(zhì)來自動地探測。
12 j艮據(jù)前面^L利要求任何之一的方法，其中自動地施行品質(zhì)評估和 重復(fù)掃描判定。
13. 根據(jù)前面權(quán)利要求任何之一的方法，其中通過對齊參考點施行對齊。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中參考點是位于印模材料上的預(yù)定參考點。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14或14的方法，其中參考點是從在印模和圖像上的 代表性參考點選擇的。
16. 根據(jù)前面權(quán)利要求13到15任何之一的方法，其中印模位于掃描固 定件上，所述掃描固定件提供參考點。
17. 根據(jù)前面權(quán)利要求任何之一的方法，其中在對齊前限定印模掃描區(qū)域。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中只對于所述限定區(qū)域進行對齊。
19. 根據(jù)前面權(quán)利要求任何之一的方法，其中對于至少兩個牙齒、例 如至少三個牙齒施4于對齊。
20.根據(jù)前面權(quán)利要求任何之一的方法，其中利用具有至少三個軸線的三維掃描儀施^f于掃描。
21 .根據(jù)前面權(quán)利要求任何之一的方法，其中在掃描前切割印模以形 成可^f見性。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其中切割和掃描模型的過程重復(fù)一次或 多次。
23. 根據(jù)權(quán)利要求21或者22的方法，其中基于在切割前的掃描圖的一 個或多個三維才莫型與基于在所述切割后的掃描圖的一個或多個三維才莫型 對齊，以形成新的三維模型。
24. 根據(jù)權(quán)利要求22或者23的方法，其中三維模型從每個掃描圖中獲 得，而所述三維;溪型同時或者依次對齊，以形成新的三維模型。
25. 根據(jù)前面權(quán)利要求任何之一的方法，其中三維才莫型用于制造牙科 修復(fù)物，例如齒橋。
26. 根據(jù)前面權(quán)利要求任何之一的方法，其中對于顎的至少要進行修 復(fù)的部分而施行印才莫掃描。
27 .才艮據(jù)前面權(quán)利要求任何之一 的方法，其中對于顎至少一部分施行 印模掃描，其中該至少 一部分顎與要進行修復(fù)的顎相對。
28. 根據(jù)前面權(quán)利要求任何之一的方法，其中印模在掃描步驟前被涂 有非反射材料。
29. 根據(jù)前面權(quán)利要求任何之一的方法，其中所述掃描和所述重復(fù)掃 描包括通過一個傳感器即攝像機和光源對印模掃描，其中在光源和攝像 機之間具有角度A，以及如果需要評估品質(zhì)的話，通過利用另一個傳感 器對相關(guān)區(qū)域重新掃描，其中對于所述其他傳感器，在光源和攝像機之 間存在角度B，所述角度B小于所述角度A。
30. 如權(quán)利要求28的方法，其中角度B小于角度A的95。/c、小于角度A 的90%、小于角度八的85%、小于角度八的80%、小于角度A的70M、小于 角度A的60y。、小于角度A的50。/c、小于角度A的400/0、小于角度A的300/。、 小于角度A的20G/c、小于角度八的10%、小于角度八的5%。
31 —種用于獲得牙印才莫三維才莫型的方法，所述方法包括的步驟是 掃描雙側(cè)印模的上顎印模和下鄂印模，獲得雙側(cè)印模的掃描圖， 對齊雙側(cè)印模的上顎印模和下鄂印模， 由此獲得牙印模的三維模型。
32. 如權(quán)利要求31的方法，還包括的步驟是掃描上顎印模和/或下鄂印模的單側(cè)印模，獲得單側(cè)印模的掃描圖， 把單側(cè)印^t的至少一部分與雙側(cè)印;溪掃描圖的對應(yīng)部分對齊，以及 由此獲得牙印模的三維模型。
33. 根據(jù)權(quán)利要求3l或者32的方法，其中雙側(cè)印;l莫的上顎印模掃描圖 和下鄂印模掃描圖通過對齊參考點而對齊。
34. 根據(jù)權(quán)利要求31到33任何之一的方法，其中參考點是在印模材料 上的預(yù)定參考點。
35. 根據(jù)權(quán)利要求31到34任何之一的方法，其中參考點從印模和圖象 上典型參考點中選擇的參考點。
36. 根據(jù)前面權(quán)利要求31-35任何之一的方法，其中雙側(cè)印模位于掃 描固定件上，所述掃描固定件提供參考點。
37. 根據(jù)前面權(quán)利要求31 -36任何之一的方法，其中在對齊前限定出 印模掃描區(qū)域。
38. 根據(jù)權(quán)利要求37的方法，其中只對于所述限定區(qū)域進行對齊。
39. 根據(jù)前面權(quán)利要求31 -38任何之一的方法，其中將對齊的掃描圖 組合起來，從而對齊的單側(cè)印模掃描圖占據(jù)雙側(cè)印模掃描圖對應(yīng)部分的 位置。
40. 根據(jù)前面權(quán)利要求31 -39任何之一的方法，其中對于進行修復(fù)的 顎的至少部分而施行單側(cè)掃描。
41. 根據(jù)前面權(quán)利要求31 -40任何之一的方法，其中對于顎至少一部 分施行印才莫掃描，其中該至少一部分顎與要進行修復(fù)的顎相對。
42. 根據(jù)前面權(quán)利要求3141任何之一的方法，其中單側(cè)掃描圖的對齊對于至少兩個牙齒，例如至少三個牙齒施行。
43. 才艮據(jù)前面斥又利要求31 -42任何之一的方法，其中利用具有至少三 個軸線的三維掃描儀施行掃描。
44. 根據(jù)前面權(quán)利要求31-43任何之一的方法，其中利用雙側(cè)盤進行 雙側(cè)印才莫。
45. 根據(jù)前面權(quán)利要求31 -44任何之一的方法，其中在掃描前切割單 側(cè)印模以形成可視性。
46. 根據(jù)前面權(quán)利要求31 -45任何之一的方法，其中三維才莫型用于制 造牙科修復(fù)物，例如齒橋。
47. 根據(jù)前面權(quán)利要求31 - 46任何之一的方法，其中如在權(quán)利要求 l-22中限定那樣進行單側(cè)印才莫掃描。
48. 根據(jù)前面權(quán)利要求20 - 47任何之一的方法，其中如在權(quán)利要求 1 -22中限定那樣進行雙側(cè)印^t掃描中每一側(cè)的掃描。
49. 根據(jù)前面權(quán)利要求任何之一的方法，其中單側(cè)和/或雙側(cè)印模的 三維模型與CT和/或MR掃描圖對齊。
50. —種評估印模和/或制品品質(zhì)的方法，包括以下步驟a. 獲得所述待評估的印才莫和/或制品的三維計算機才莫型，b. 根據(jù)三維模型評估所述印模和/或制品。
51. 如權(quán)利要求50的方法，其中所述三維計算機模型通過一個或多個 以下方法獲得印才莫掃描；在口腔內(nèi)掃描；CT、 MR或者X射線掃描或者 其組合。
52. 如權(quán)利要求50的方法，其中所述評估通過以下至少一個施行咬 齒探測、氣泡探測、噪音水平估計、印模材料評估、形狀評估或者幾何 測量。
53. 如權(quán)利要求50或者52的方法，其中印模和/或三維模型通過應(yīng)用 權(quán)利要求1到49中任何特征而獲得。
54. 如權(quán)利要求50到53中任何之一的方法，其中在三維模型上可在視覺上看到評估結(jié)果，以引導(dǎo)牙科醫(yī)生改進印?；蛘咧破贰?br> 55. —種獲得包括至少一個牙齒和相鄰組織的三維模型的方法，包括 以下步驟a. 掃描上顎印模和/或下顎印模和/或雙側(cè)印模的至少 一部分，獲得印 模掃描圖，b. 利用至少一個印模掃描圖來獲得三維預(yù)模型，c. 把所述三維預(yù)模型與至少 一部分CT和/或MR和/或X射線掃描圖對 齊，獲得新的三維模型。
56. 如權(quán)利要求55的方法，其中獲得的三維模型適合于設(shè)計一個或多 個鉆頭引導(dǎo)件。
57. 如權(quán)利要求55或者56的方法，其中所述三維模型還與在口腔內(nèi)掃 描圖組合。
58. 如權(quán)利要求55的方法，其中所述三維模型根據(jù)權(quán)利要求l -54中 任何之一獲得。
59. —種制造齒冠至少一部分的方法，包括以下步驟a. 通過掃描牙印模至少一部分獲得三維模型，其中該牙印模包括齒 冠所處位置的信息，b. 在所述三維模型上和/或相對于所述三維模型施行該齒冠至少一 部分的CAD設(shè)計，獲得該齒冠至少一部分的計算機化模型，c. 由獲得的計算機化才莫型的至少一部分制造所述完整或者完全的齒冠。
60. 如權(quán)利要求59的方法，其中三維模型利用權(quán)利要求1到58中任何 之一方法獲《尋。
61. 如權(quán)利要求59或者60的方法，其中該齒冠至少一部分以兩層或者 更多層制造。
62. 如權(quán)利要求61的方法，其中內(nèi)層對應(yīng)于頂部，而外層對應(yīng)于陶瓷。
63. 如權(quán)利要求61或者62的方法，其中內(nèi)層通過以下研磨、3D印刷 和燒結(jié)中至少一個制造。
64. 如權(quán)利要求59到63任何之一的方法，其中外層首先通過用蠟、塑 料、聚合物或者其他材料制造復(fù)制品而，這些材料可利用研磨才幾或者3D 打印機熔化，把所述復(fù)制品安置在內(nèi)層上，并應(yīng)用擠壓技術(shù)，例如Ivoclars Impress,以形成陶瓷層。
65. —種獲得至少一個牙科植入物的取向和定位的方法，包括以下步驟a. 獲得印模，其中該印模包括至少一個與所述至少一個牙科植入物 對應(yīng)的固定印才莫對接件，和/或獲得印模，其中該印模包括至少一個與牙科的植入物對應(yīng)的固定印 模對接件，其中在該植入物上，安裝掃描植入物/模擬物和/或包括至少 一個才莫型植入物力漠?dāng)M物的上顎和/或下顎的至少 一部分的 陽才莫型，其中取向和定位與牙科植入物的取向和定位對應(yīng)，和/或包括至少 一個沖莫型植入物/才莫擬物的上顎和/或下顎的至少 一部分的 陽才莫型，其中取向和定位與在其上安裝掃描對接件的牙科植入物的取向 和定位對應(yīng)，b. 獲得印模對接件和/或掃描植入物/模擬物和/或模型植入物/4莫擬 物和/或掃描對接件的形狀和預(yù)先確定信息，c. 掃描至少所述印模一部分，其中所述部分包括至少一個印模對接 件和/或掃描植入物/4莫擬物，由此獲得掃描數(shù)據(jù)，和/或掃描所述陽印^t至少一部分，其中所述部分包括至少一個才莫型楨人 物/模擬物和/或掃描對接件，由此獲得掃描數(shù)據(jù)，d. 根據(jù)所述預(yù)先確定信息和所述掃描數(shù)據(jù)確定牙科植入物的取向和 定位。
66. 根據(jù)權(quán)利要求65的方法，還包括根據(jù)掃描數(shù)據(jù)獲得三維模型的步驟。
67. 如權(quán)利要求65或者66的方法，其中所述取向和定位還基于通過在 口腔內(nèi)掃描；CT、 MR或者X射線掃描或者其組合中一個或多個獲得的掃 描圖。
68. 根據(jù)權(quán)利要求65到67任何之一的方法，其中預(yù)先確定信息為 CAD模型。
69. 如權(quán)利要求66到68的方法，其中所述三維模型通過應(yīng)用權(quán)利要求 l到58中任何方法獲得。
70. 如權(quán)利要求65到69任何之一的方法，還包括根據(jù)如權(quán)利要求59 到64任何之一 的齒冠的至少 一部分的制造方法。
71 .如權(quán)利要求65到70的方法，其中所述掃描對接件為印模對接件， 其中該對接件在獲得陽模型過程中被利用。
72. 如權(quán)利要求65到71的方法，其中所述掃描對接件不是在獲得陽模 型過程中利用的印模對接件。
73. —種制造上顎和/或下顎至少一部分的牙科模型的方法，包括以 下步驟a. 通過印模掃描；在口腔內(nèi)掃描；CT、 MR或者X射線掃描；陽模型 掃描或者其組合，獲得上顎和/或下顎至少所述一部分的三維;漠型，b. 由獲得的三維模型制造牙科模型。.
74. 如權(quán)利要求73的方法，其中所述三維模型通過應(yīng)用如權(quán)利要求l 到72中任何之一方法獲得。
75. 如權(quán)利要求73或者74的方法，其中牙科模型通過快速樣品設(shè)備制 造，例如研磨機、3D打印機或者其組合。
76. 如權(quán)利要求73到75任何之一的方法，其中牙科模型至少部分地由 塑料、聚合物、蠟、石膏或者陶瓷制造。
77. 如權(quán)利要求73到76任何之一的方法，還包括在制造前把三維模型 表面取向顛倒的步驟。
78. 如權(quán)利要求73到77任何之一的方法，還包括在制造前把三維模型 旋轉(zhuǎn)的步驟。
79. 如權(quán)利要求73到78任何之一的方法，還包括在制造前把三維模型 切割的步驟。
80. 如權(quán)利要求79的方法，其中通過例如基于拼接的切割工具或者三 角形選擇的選擇/切割工具施行切割。
81 .如權(quán)利要求73到80任何之一的方法，還包括在制造前把三維模型 表面固定到基體，例如CAD基體上的步驟。
82. 如權(quán)利要求81的方法，其中所述通過把表面垂直地延伸到公共表 面而施4亍固定。
83. 如權(quán)利要求73到82任何之一的方法，還包括在制造前由三維模型 獲得實心模型的步驟。
84. 根據(jù)權(quán)利要求81到83任何之一的方法，其中從實心模型切除基體。
85. 如權(quán)利要求83或者88的方法，還包括把至少一個咬合架接口包含 在實心模型內(nèi)的步驟。
86. 如權(quán)利要求83到85任何之一的方法，還包括把預(yù)先制造接口 /基 體添加在實心模型中。
87. 如權(quán)利要求73到86任何之一的方法，還包括在制造前修整三維和 /或?qū)嵭牟拍偷牟襟E，這種^f務(wù)整在與制品對應(yīng)部分周圍進行。
88. 如權(quán)利要求73到87任何之一的方法，還包括在制造前切斷三維和 /或?qū)嵭哪Ｐ偷牟襟E。
89. 如權(quán)利要求73到88任何之一的方法，還包括在制造前把裝置定位 到獲得的模型上。
90. 如權(quán)利要求89的方法，其中所述定位裝置包括以下類型中至少一 個銷釘、螺栓、帶有或者不帶螺紋的鉆孔以及按鈕。
91. 如權(quán)利要求88到90任何之一的方法，其中定位裝置被裝在通過切 斷獲得的至少一個切斷件上。
92. 如權(quán)利要求91的方法，其中所述切斷和定位裝置允許制造的牙科 模型的一部分去除和重新插入，例如制品模型的去除和重新插入。
93. 如權(quán)利要求88到92任何之一的方法，其中通過平面切割施行切斷。
94. 如權(quán)利要求88到92中任何之一的方法，其中通過切割成圓柱形、 三角形、球體、圓錐體形狀或者這些形狀組合而施行切斷。
95. 如權(quán)利要求88到94任何之一的方法，其中至少一個把手位于至少 一個切斷件上。
96. 如權(quán)利要求88到94任何之一的方法，其中所述把手和/或固定裝 置通過布爾函數(shù)包含在i殳計過程中。
97. 如權(quán)利要求73到96任何之一的方法，其中制造上顎和下顎模型兩者。
98. 如權(quán)利要求73到97任何之一的方法，其中齒冠至少一部分根據(jù)相 同的三維才莫型制造。
99. 如權(quán)利要求98的方法，其中所述齒冠根據(jù)權(quán)利要求59到64中任何 之一制造。
100. 如權(quán)利要求73到99任何之一的方法，還包括把至少一個植入才莫 擬物裝在牙齒;f莫型的步驟。
101. 如權(quán)利要求100的方法，其中通過把槽設(shè)置在牙齒模型中而裝入 所述植入模擬物，其中在牙齒模型中可安裝所述模擬物。
102. 如權(quán)利要求1 OO或者101的方法，其中所述植入模擬物在設(shè)計過 程中裝入。
103. 如權(quán)利要求1 OO到102任何之一 的方法，其中所述植入模擬物作 為制造過程整體部分而被制造。
104. 如權(quán)利要求100到103任何之一的方法，其中所述植入模擬物與 牙齒模型以相同工藝被制造，例如三維印刷或者研磨。
105. 如權(quán)利要求100到104的方法，其中通過根據(jù)權(quán)利要求65到72任 何之一的獲得牙齒植入物定位和取向的任何方法，得到所述植入模擬物 的位置與取向。
106. 如權(quán)利要求IOO到105的方法，其中所述植入物的位置與取向通 過掃描修復(fù)對接件的印模和/或陽模型而得到。
107. 如權(quán)利要求106的方法，其中通過把來自所述掃描圖的數(shù)據(jù)與例 如CAD模型的修復(fù)對接件的預(yù)先確定信息對齊，得到所述植入物的位置 與取向。
108. 如權(quán)利要求106或者107的方法，其中所述修復(fù)對接件包括一個 或多個標記，允許對所述修復(fù)對接件或者所述修復(fù)對接件與之連接的植 入物的 一個或者多個特征標識。
109.—種用于獲得牙印模精確三維計算機模型的方法，其中印模利 用一個傳感器即攝像機和光源對印模掃描，其中在光源和攝像機之間具 有角度A,然后利用另一個傳感器對相關(guān)區(qū)域重新掃描，其中對于所述 其他傳感器，在光源和攝像機之間存在角度B,所述角度B小于所述角度 A。
110.如權(quán)利要求109的方法，其中角度B小于角度A的95。/0、小于角 度八的90%、小于角度八的85%、小于角度A的800/0、小于角度A的700/0、 小于角度A的60。/。、小于角度八的50%、小于角度八的40%、小于角度A的 30%、小于角度A的20。/0、小于角度八的10%、小于角度A的50/0。
111 .一種包括計算機可讀取介質(zhì)的計算機程序產(chǎn)品，所述計算機可 讀取介質(zhì)具有儲存在其中的計算機程序，所述程序用于產(chǎn)生牙印;f莫的三 維模型,這種程序包括用于執(zhí)行以任何如權(quán)利要求1-110限定方法步驟的 程序代碼。
112.—種用于制造三維計算機模型和/或齒冠/齒橋至少一部分的系 統(tǒng)，所述系統(tǒng)包含具有儲存在其中一個或多個計算機指令的計算機可讀 取存儲器的計算機，所述計算機指令包括用于執(zhí)行如權(quán)利要求1-110所限 定方法的步驟的指令。
113. —種適合于獲得單側(cè)或者雙側(cè)牙印模的盤，其特征在于，所述盤還包括把盤保持在三維掃描儀上的固定裝置。
114. 如權(quán)利要求113的盤，其中三維掃描儀為光學(xué)掃描儀。
115. 如權(quán)利要求113或者114的盤，還包括用于與從其中獲得印模的 人相貌預(yù)先和/或在后對齊的水平眼線。
116. 如權(quán)利要求113到115任何之一的盤，還包括例如T形、點或者垂 直線的對齊特征。
117. —種適合于獲得雙側(cè)牙印;漠的盤，其特征在于，所述盤通過由 以下金屬、鋼和纖維合成物材料中至少之一增強而機械穩(wěn)定。
118. 如權(quán)利要求117的盤，還包括用于與從其中獲得印模的人相貌預(yù) 先和/或在后對齊的水平眼線。
119. 如權(quán)利要求117或者118的盤，其中該盤還包括把盤保持在三維 掃描儀上的固定裝置。
120. 如權(quán)利要求119的盤，其中三維掃描儀為光學(xué)掃描儀。
121. 如權(quán)利要求117到120任何之一的盤，還包括例如T形、點或者 垂直線的對齊特征。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種獲得牙印模精確三維模型的方法，所述方法包括的步驟為掃描上顎印模和/或下顎印模至少一部分、獲得印模掃描圖、評估印模掃描圖品質(zhì)以及利用該印模掃描圖獲得三維模型，由此獲得牙印模精確的三維模型。
文檔編號A61C19/04GK101365396SQ200680051869
公開日2009年2月11日 申請日期2006年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月30日
發(fā)明者N·戴克曼, R·費斯克, T·克勞森, 布里厄·吉勒斯 申請人:3形狀股份有限公司