專利名稱：用于導(dǎo)出形狀信息的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于評(píng)估顱骨和牙列形狀的方法，所述方法在正頜外科領(lǐng)域是具有實(shí)
用性的。
背景技術(shù)：
在上頜面部外科中，顱骨和牙列是被外科手術(shù)改型或修復(fù)。這種外科手術(shù)學(xué)科包含修復(fù)的外科手術(shù)的介入，尤其，頜骨相對(duì)的錯(cuò)位(mis-positioning)的外科手術(shù)的介入，被稱為正頜外科手術(shù)。典型地，正頜外科手術(shù)涉及上頜骨和/或下頜骨的截骨術(shù)，來(lái)相對(duì)于剩余的顱骨正確地復(fù)位這些骨塊，和造成一好的咬合。截骨術(shù)是外科手術(shù)，借此骨骼被切變短，變長(zhǎng)或改變它的排列。"咬合"意味著一種方式，在所述方式中，當(dāng)嘴閉上時(shí)，來(lái)自于上和下牙弓的牙齒會(huì)合。 如今用于準(zhǔn)備正頜外科手術(shù)的步驟主要由以下步驟組成 1. 2D頭影測(cè)量(c印halograms)的獲得和在它們上進(jìn)行的測(cè)量(后面的過(guò)程被稱為"描繪(tracing) 2D頭景j測(cè)量(c印halogram)")，
2.直接地在患者臉上測(cè)量臨界距離， 3.為了產(chǎn)生牙列的石膏模型，采用上和下齒弓的印模。采用蠟牙合法配準(zhǔn)(waxbite registration)，為了聯(lián)系于上和下牙列的石膏模型，為了了解患者的實(shí)際咬合，并為了在咬合架(咬合架)中安裝模型。 4.基于步驟1和2的結(jié)果，并基于患者的臨床評(píng)估導(dǎo)出的附加信息，為了優(yōu)化咬合，將石膏模型復(fù)位。在這個(gè)步驟中，石膏模型可以被切。 5.在描繪的(traced) 2D頭影測(cè)量(c印halogram)之上， 一種新型的側(cè)面神經(jīng)輪廓是被評(píng)估和提取。 6. —中丙烯酸外科夾板被手工地產(chǎn)生，為了在外科手術(shù)過(guò)程中能夠做齒弓的相同的復(fù)位。 3D技術(shù)的出現(xiàn)，進(jìn)行測(cè)量的方法實(shí)際上已經(jīng)在三維中被建立起來(lái)。作為一種數(shù)據(jù)輸入，最早應(yīng)用的是單或多層CT掃描。用于牙科應(yīng)用的錐束CT圖像(CBCT)的出現(xiàn)，3D掃描數(shù)據(jù)的獲得在領(lǐng)域內(nèi)變成了常識(shí)。 但是，還沒有系統(tǒng)是有效的，其使得患者的牙列以詳細(xì)的方式可視化，所述詳細(xì)的方式用一協(xié)議(protocol)，其是臨床可行的不需要扭曲面部神經(jīng)軟組織。這種系統(tǒng)會(huì)容許詳細(xì)的咬合設(shè)計(jì)，甚至可能包括涉及軟組織的預(yù)測(cè)和提供產(chǎn)生手術(shù)期間工具的可能性，來(lái)建立設(shè)計(jì)的解決方案和來(lái)術(shù)后地維持它。 W0 2006/000063描述了一種進(jìn)行硬和軟組織的3D頭部測(cè)量法的分析的方法和自動(dòng)導(dǎo)出復(fù)位骨塊的相關(guān)移動(dòng)的方法。它也提到了基于裝備有至少四個(gè)標(biāo)記(markers)的3D夾板，通過(guò)熔化石膏模型的掃描增強(qiáng)可視化的可能性。所述方法的一個(gè)重要的缺點(diǎn)是3D夾板總是扭曲面部神經(jīng)輪廓。 W0 03/028577描述了一種形成外科夾板的方法。在這個(gè)方法中關(guān)鍵的部分是一些標(biāo)記的使用，所述標(biāo)記涉及患者的牙列，其在數(shù)字牙齒計(jì)算機(jī)模型和計(jì)算斷層照相法計(jì)算機(jī)模型兩者中是可辨認(rèn)的，使得在細(xì)節(jié)上使患者的牙列可視化。配準(zhǔn)(registration)的方法是基于點(diǎn)為基礎(chǔ)的匹配。但是，這個(gè)方法具有作為基本的缺點(diǎn)，在患者掃描過(guò)程中標(biāo)記扭曲自然的面部表情。這種產(chǎn)生牙列的可視化的方法可以被看作在牙移植設(shè)計(jì)(見例如'Animage-guided planning system for endosseous oral implants' ， Verstreken等人.，IEEE Trans Med Imaging 1998， 17， pp. 842-852)領(lǐng)域內(nèi)的工作的筆直延伸。
US 6152731描述了一種用于在數(shù)字咬合架中使用數(shù)字牙科模型的方法。對(duì)于帶有石膏牙模型的傳統(tǒng)咬合架，它是數(shù)字模擬的。但是，這種方法具有基本的缺點(diǎn)，因?yàn)橹挥醒例X是可視的，與患者頭部的剖析(anatomy)的關(guān)系丟失了。
發(fā)明目的 本發(fā)明目的在于提供一種從加強(qiáng)的顱骨模型導(dǎo)出信息的方法，其提供牙列的詳細(xì)的可視化，借此，避免了標(biāo)記的使用。本發(fā)明的第二個(gè)方面的目的在于提供一種方法，用于導(dǎo)出正頜設(shè)計(jì)信息。本發(fā)明進(jìn)一步的目的在于提供一種方法，用于產(chǎn)生手術(shù)期間和手術(shù)后工具，其中應(yīng)用了用來(lái)導(dǎo)出信息的所述方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種用于導(dǎo)出人的顱骨和牙列形狀信息的方法，包括步驟
-采用人的牙列的印模，-采用人的頭部的第一掃描，同時(shí)人戴著印模，
-采用印模單獨(dú)的第二掃描，
-將掃描結(jié)合，-從結(jié)合的掃描中導(dǎo)出形狀信息。 本發(fā)明的方法的主要優(yōu)點(diǎn)是是其在臨床實(shí)踐中簡(jiǎn)便地可應(yīng)用的，并提供了軟組織在它們自然位置成像的可能性。甚至更重要的，本發(fā)明的方法避免了對(duì)于任何基準(zhǔn)標(biāo)記的需要(如在WO 03/028577中)，其產(chǎn)出的實(shí)質(zhì)上的優(yōu)點(diǎn)是在進(jìn)行方法的同時(shí)面部神經(jīng)軟組織沒有被扭曲。 較佳地，采用印模的步驟是用預(yù)先定義的咬合來(lái)進(jìn)行的。 在一較佳的實(shí)施例中，方法進(jìn)一步包括采用人的頭部單獨(dú)沒有印模的第三掃描的步驟。那樣的話，所述的采用第一掃面的步驟是用小余45iiSv的劑量進(jìn)行的。第三掃描包括人的復(fù)雜頜面部。第三掃描用預(yù)先定義的咬合和面部表情來(lái)進(jìn)行。 有利地，第二掃描是用所述印模來(lái)進(jìn)行，所述印模被放置于泡沫狀材料之上。采用印模的步驟較佳地用褐藻酸鹽或硅樹脂作為印模材料來(lái)進(jìn)行。印?？梢詰{借蠟咬模(wax-bite)來(lái)被采用。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，人的牙列的印模是有兩面的印模。較佳地，采用印模的步驟是在CT掃描儀中進(jìn)行的。 在較佳的實(shí)施例中，方法進(jìn)一步包括計(jì)算下頜自行旋轉(zhuǎn)的步驟。 在本發(fā)明的第二方面中，涉及一種方法，用于導(dǎo)出對(duì)于復(fù)位的骨塊的正頜設(shè)計(jì)信
息，其中人的顱骨和牙列的信息是用如前面所述的方法被導(dǎo)出的。 本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種方法，用于設(shè)計(jì)和制造外科手術(shù)期間的夾板，所述外科手術(shù)期間的夾板用于將設(shè)計(jì)的咬合轉(zhuǎn)移到外科領(lǐng)域，其中夾板根據(jù)從如上所建立的方法中導(dǎo)出的形狀信息而被設(shè)計(jì)。 本發(fā)明也涉及一種用于設(shè)計(jì)和制造固定結(jié)構(gòu)的方法，所述固定結(jié)構(gòu)用于連接上和下牙列，以至于設(shè)計(jì)的咬合可以被轉(zhuǎn)移，借此所述的固定結(jié)構(gòu)是根據(jù)導(dǎo)出自如所描述的用于導(dǎo)出形狀信息的方法來(lái)設(shè)計(jì)的。優(yōu)選的，固定結(jié)構(gòu)包括一套在上和下牙列上的牙齒支架(dental brackets)，和一種用于將所述支架連接在一起的結(jié)構(gòu)，這樣來(lái)將設(shè)計(jì)的咬合轉(zhuǎn)移。 而在本發(fā)明的另一個(gè)層面，涉及一種用于設(shè)計(jì)和制造定制化骨接合板的方法，其根據(jù)導(dǎo)出自如前面所描述的方法的形狀信息來(lái)設(shè)計(jì)的。 本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種方法，用于設(shè)計(jì)和制造用于保護(hù)手術(shù)而獲得的設(shè)置的手術(shù)后固位工具(retention tool)，借此應(yīng)用了形狀信息，所述形狀信息是通過(guò)如前面所描述的方法來(lái)導(dǎo)出的。 本發(fā)明也涉及一種軟件程序，其在可編程裝置上是可執(zhí)行的，所述可編程裝置含有指令的，當(dāng)所述指令被執(zhí)行時(shí)，進(jìn)行任何如所描述的方法。


圖1顯示了雙掃描步驟的數(shù)據(jù)流徑。
圖2顯示了三掃描步驟的數(shù)據(jù)流徑。
圖3顯示了雙面印模的一實(shí)施例。 圖4顯示了采用患者牙列掃描的步驟，同時(shí)他戴著印模。
圖5顯示了用于印模的高分辨率掃描的掃描建立。 圖6顯示了用于患者復(fù)雜頜面部的光學(xué)掃描的掃描建立，所述復(fù)雜頜面部帶有醫(yī)生想要檢查的咬合。 圖7顯示了蠟咬模(wax-bite)的一實(shí)施例。 圖8顯示了加強(qiáng)的模型的結(jié)果。圖8a顯示了患者掃描的數(shù)據(jù)。圖8b顯示了具有牙列的詳細(xì)表面的患者掃描的數(shù)據(jù)。圖8c顯示了具有質(zhì)地皮膚表面的圖8b的模型。
圖9顯示了通過(guò)頜骨的復(fù)位來(lái)優(yōu)化咬合的方法。 圖10顯示了基于在加強(qiáng)的模型上的設(shè)計(jì)，夾板的數(shù)字化設(shè)計(jì)。中間夾板可以用相似的方法來(lái)設(shè)計(jì)。 圖n顯示了制造的用于顯示在圖10設(shè)計(jì)中的夾板。
圖12顯示了制造的用于顯示在圖10設(shè)計(jì)中的夾板。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)設(shè)計(jì)，為了設(shè)計(jì)正頜外科手術(shù)和來(lái)進(jìn)行正頜外科手術(shù)，三個(gè)主要的臨床需求是明顯的 1.患者牙列的詳細(xì)可視化，其與頭部的圖像數(shù)據(jù)相結(jié)合，并可選地與圖像體積之外的分段的表面相結(jié)合。這種數(shù)據(jù)設(shè)定被稱為加強(qiáng)的模型。 2.簡(jiǎn)便快捷的用于優(yōu)化咬合，以及全體的骨骼關(guān)系和軟組織協(xié)調(diào)的設(shè)計(jì)工具。 3.進(jìn)行如設(shè)計(jì)的外科手術(shù)的有效外科手術(shù)期間的支持。 可能地，用來(lái)維持手術(shù)獲得的方案的手術(shù)后裝置可能是需要的。
為了滿足這些臨床需求，導(dǎo)出的技術(shù)需求是 1.圖像獲得協(xié)議(協(xié)議)容許用于牙列的詳細(xì)可視化，可選地沒有扭曲軟組織輪廓。 2.將骨塊移動(dòng)到正確咬合的適當(dāng)?shù)墓ぞ?，保護(hù)骨骼和軟組織協(xié)調(diào)。
3.對(duì)于患者理想的皮膚表面的設(shè)計(jì)和可視化的工具。這種理想的表面用于模擬 的目標(biāo)皮膚表面。用模擬軟組織變形的工具，基于骨塊的移動(dòng)、軟組織外科手術(shù)、骨塊雕刻 法(sculpting)和移入等。它被檢查理想的皮膚表面可以被近似到什么程度?；颍菈K的 移動(dòng)可以被計(jì)算來(lái)滿足理想的皮膚表面。 4.進(jìn)行如設(shè)計(jì)的外科手術(shù)的手術(shù)期間工具的產(chǎn)生，以及任意手術(shù)后的工具來(lái)維持 外科手術(shù)的結(jié)果。 因此，經(jīng)濟(jì)的需求被定義為 1.來(lái)獲得加強(qiáng)的模型的患者操作，應(yīng)該是直接的和快的(這意味著至少與采用的 傳統(tǒng)印模和石膏模型制造及操作一樣快)； 2.外科手術(shù)(和手術(shù)后的)工具的形成需要(半)自動(dòng)的且廉價(jià)的步驟。
本發(fā)明是以所有這些需求為特征的。 被提議的圖像獲得協(xié)議提供了加強(qiáng)的模型形成的可能性，在相當(dāng)簡(jiǎn)單和現(xiàn)實(shí)的臨
床設(shè)置中，沒有軟組織變形，不需要位置標(biāo)記。不再需要患者牙列石膏模型的使用了 。 設(shè)計(jì)的協(xié)議延伸到骨塊的解剖學(xué)上相關(guān)的活動(dòng)，所述骨塊基于加強(qiáng)的模型具有咬
合設(shè)計(jì)最佳化。任意地，它包括軟組織模擬和理想的3D軟組織輪廓的設(shè)計(jì)。 接下來(lái)，憑借計(jì)算機(jī)形成的外科夾板，或在上和下齒弓上的支架之間的錨定系統(tǒng)，
或通過(guò)定制化的骨接合板，這些設(shè)計(jì)結(jié)果被轉(zhuǎn)移到操作領(lǐng)域。 可能的手術(shù)后的工具被形成來(lái)保護(hù)外科手術(shù)的結(jié)果。 患者可以以兩種方式來(lái)成像沒有保留在自然靜止位置的軟組織(稱為雙掃描步 驟)(見圖1)，或具有保留在自然靜止位置的軟組織(稱為三掃描步驟)(見圖2)。
現(xiàn)在描述雙掃描步驟。首先，患者牙列的印模被產(chǎn)生(見圖1中的(l))。較佳地， 這種印模包含一雙面印模。它包含上和下齒弓的形狀信息。作為印模材料，所有的牙科印 模材料(諸如褐藻酸鹽，硅樹脂...其中之一 )更確切地說(shuō)蠟咬模(wax-bite)(可能地與 硫酸鋇相混合來(lái)增加CT-數(shù)(即灰度值))是有實(shí)用性的。印模材料可以被應(yīng)用于雙印模 托盤(見圖3)。蠟咬模(wax-bite)可以在它們自身上被模制(見圖7)。理想地，印模材 料的灰度值不同于軟組織的灰度值，則印?？梢詤^(qū)分于軟和硬組織。在雙面掃描步驟中，有 利的是，印模的咬合是很好控制的，且相應(yīng)于用于正頜外科設(shè)計(jì)的臨床期望的咬合。
接著，患者被掃描，同時(shí)戴著印模(見圖1中的(2))。患者頭部的重要部位被掃 描。理想地，采用印模的步驟(在圖1中的步驟1)是在CT掃描儀上進(jìn)行的。在這種情況 下，患者不需要在相同印模中疼痛兩次(因?yàn)?，在印模中在完全一樣的方式中，再次疼痛?變得困難)。應(yīng)該仔細(xì)檢查的是，印模完全地覆蓋所有牙齒的犬齒。 進(jìn)一步，獲得印模獨(dú)自的第二高分辨率掃描(見圖1中的步驟(4)和圖5中的圖 解)。由于分割的原因，在CT圖像數(shù)據(jù)上，印模應(yīng)該理想地顯示其本身，猶如其在空中飛。 為了完成這個(gè)，印模例如可以被放在泡沫狀的材料上，諸如紗布(sponge)。
各種各樣的掃描接著被結(jié)合于以下的方式中(圖1中的步驟(6)):
7
1.對(duì)于患者+印模掃描(2)的印模掃描(4)的體素基準(zhǔn)(Voxel-based)剛性配準(zhǔn) (即位置和方向的調(diào)整)。 2.對(duì)于復(fù)雜頜面部掃描的詳細(xì)掃描(4)的影像融合，來(lái)得到加強(qiáng)的模型。
體素基準(zhǔn)(Voxel-based)剛性配準(zhǔn)方法優(yōu)化了功能化的測(cè)量對(duì)于某些特征的所 有成幾何級(jí)數(shù)相應(yīng)的體素對(duì)的相似性。如在文獻(xiàn)"Multimodality imageregistration by maximization of mutual information" (Maes等人.，IEEE Trans. Medical Imaging, vol. 16， no. 2， pp. 187-198， 1997年4月)中解釋的，體素基準(zhǔn)(Voxel-based)剛性配準(zhǔn)方 法可以通過(guò)最大化交互信息來(lái)進(jìn)行。 用從這些掃描中取出的表面模型，或在圖像體積內(nèi)，或通過(guò)兩者的結(jié)合，可以進(jìn)行 掃描的影像融合。 在一較佳的實(shí)施例中，如上所開展的方法，包括一附加步驟，典型地，在圖1步驟 (2)和(4)之間被執(zhí)行。步驟(2)因此被些微地調(diào)整。接著得到圖2的數(shù)據(jù)流徑圖式。這 被稱為三掃描步驟。 目前步驟(1)之間，咬進(jìn)印模材料的同時(shí)咬合不是重要的，且可以隨機(jī)地選擇。技 術(shù)上來(lái)說(shuō)，單面印模也是可以被應(yīng)用的。但是，在下一步驟中，這會(huì)需要額外的患者掃描，從 臨床觀點(diǎn)出發(fā)需要盡可能地避免這樣。 步驟2是戴著印模的患者的掃描(見在圖2中的(2))。考慮到這種掃描僅產(chǎn)出 中間結(jié)果，牙列的非常低劑量掃描是足夠的(見圖4)。這種非常低劑量可以被理解為低于 45iiSv。理想地，在CT掃描儀中進(jìn)行采用印模的步驟(在圖2中步驟1)。在這種情況下， 患者不需要在相同印模中疼痛兩次。應(yīng)該仔細(xì)檢查的是，印模完全覆蓋所有牙齒的犬齒。
在附加步驟中，患者被再一次掃描，但是現(xiàn)在沒有印模(見在圖2中(3))。掃描頭 部的重要部位。這是典型復(fù)雜頜面部。特別關(guān)注于患者的咬合和面部表情。咬合需要咬合 到醫(yī)生所期望檢查的那樣。這在掃描過(guò)程中可以被內(nèi)科醫(yī)生直接控制?；蛑梢酝ㄟ^(guò)極小 的蠟咬模(wax bite)來(lái)控制，將患者導(dǎo)向正確的咬合。面部表情也需要表達(dá)到醫(yī)生所期望 分析的那樣。典型地，這是中間咬合和中性的，松弛的面部表情。 進(jìn)一步，用如圖1中步驟4相同的方式，獲得印模獨(dú)自的第二高分辨率掃描(見圖 2中的步驟(4)和圖5中的圖解)。 這些各種各樣的掃描接著被結(jié)合于以下的方式中 1.對(duì)于患者+印模掃描(2)的印模掃描的體素基準(zhǔn)(Voxel-based)剛性配準(zhǔn)；
2.對(duì)于在患者掃面(3)中的上頜骨，患者+印模掃描(2)的上頜骨的體素基準(zhǔn) (Voxel-based)剛性配準(zhǔn)； 3.對(duì)于在患者掃描(3)中的下頜骨，患者+印模掃描(2)的下頜骨的體素基準(zhǔn) (Voxel-based)剛性配準(zhǔn)， 4.詳細(xì)的印模掃描(4)的影像融合到復(fù)雜頜面部掃描內(nèi)，來(lái)得到加強(qiáng)的模型。
體素基準(zhǔn)(Voxel-based)剛性配準(zhǔn)方法優(yōu)化了功能化的測(cè)量對(duì)于某些特征的所 有成幾何級(jí)數(shù)相應(yīng)的體素對(duì)的相似性。如已經(jīng)提到的，體素基準(zhǔn)(Voxel-based)剛性配準(zhǔn) 方法可以通過(guò)交互信息的最大化進(jìn)行。 用從這些掃描中取出的表面模型，或在圖像體積內(nèi)，可以進(jìn)行掃描的影像融合。也 可以設(shè)想為兩者的結(jié)合。
在三掃描步驟中，患者被成像兩次(患者掃描和患者+印模掃描)。在那些掃描中，患者的嘴具有不同的張開。從這兩種掃描中，旋轉(zhuǎn)軸可以在3D空間內(nèi)評(píng)估，所述旋轉(zhuǎn)軸在初始嘴張開和閉合過(guò)程中限定了下頜骨的移動(dòng)。在例如正頜外科手術(shù)步驟的設(shè)計(jì)過(guò)程中，評(píng)估的旋轉(zhuǎn)軸可以被使用在上頜骨嵌塞外科手術(shù)之后，下頜骨將根據(jù)這個(gè)軸自己復(fù)位。為了計(jì)算這種頜骨的(mandibular)移動(dòng)，首先基于上頜骨的剖析(anaomy)，掃描的兩者都被調(diào)整。在第二步中，第二配準(zhǔn)(registered)掃描的下頜骨是用第一掃描的下頜骨來(lái)調(diào)整的。調(diào)整可以被用體素基準(zhǔn)(Voxel-based)配準(zhǔn)，標(biāo)記基準(zhǔn)配準(zhǔn)或表面基準(zhǔn)配準(zhǔn)來(lái)計(jì)算。得到的變化的變換矩陣(transformation matrix)描述了頜骨的(mandibular)移動(dòng)。這種變換矩陣之外，在3D空間內(nèi)計(jì)算旋轉(zhuǎn)軸。初始的嘴的張開/閉合是圍繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。
作為用于正頜外科設(shè)計(jì)的額外準(zhǔn)則，基于患者目前皮膚的表面，可以設(shè)計(jì)理想皮膚表面。 第一步，設(shè)計(jì)理想皮膚的表面是基于臨床相關(guān)參數(shù)的，包括功能性的和美學(xué)的參數(shù)，諸如(上下牙齒的)錯(cuò)位咬合或頭部測(cè)量法測(cè)量的程度，和/或身體性質(zhì)參數(shù)(諸如身體質(zhì)量指數(shù)，年齡，種族性質(zhì)，性別等等)。 第二步，設(shè)計(jì)理想皮膚的表面是基于皮膚表面的點(diǎn)的復(fù)位。這些點(diǎn)可能是重要的解剖學(xué)標(biāo)志?；谶@些點(diǎn)的新位置，計(jì)算出新的皮膚表面。 作為用于這些方法的計(jì)算策略，已建成了基于一大群人的皮膚表面延伸的數(shù)據(jù)庫(kù)的統(tǒng)計(jì)學(xué)模型。這些皮膚表面可以通過(guò)3D攝影術(shù)來(lái)獲得，或取自CT或MR造影。后者也容許包括體數(shù)據(jù)到統(tǒng)計(jì)模型內(nèi)。在這種情況下，對(duì)于骨結(jié)構(gòu)的關(guān)系，也可以包括在模型內(nèi)。對(duì)于第一步，根據(jù)所述的參數(shù)，參數(shù)化模型。根據(jù)參數(shù)值的變化，改變初始的皮膚表面。對(duì)于第二步，統(tǒng)計(jì)相關(guān)的皮膚表面被導(dǎo)出自初始的皮膚表面，所述初始的皮膚表面被適合于根據(jù)復(fù)位的點(diǎn)。 兩個(gè)步驟的結(jié)合也是可能的。 理想的皮膚表面可以被設(shè)置為用于外科手術(shù)設(shè)計(jì)的目標(biāo)。為了評(píng)估外科手術(shù)設(shè)計(jì)有多滿足于理想皮膚的表面，兩種皮膚之間的差別需要被可視化。這可以通過(guò)計(jì)算兩種表面之間的距離圖來(lái)進(jìn)行。理想地，這種距離圖是基于在解剖學(xué)相關(guān)點(diǎn)之間的距離。當(dāng)在理想皮膚表面和期望的皮膚表面兩者之間的差別為最小時(shí)，就得到了令人期望的外科手術(shù)設(shè)計(jì)。 iH頜外科手術(shù)設(shè)計(jì) 在虛擬截骨術(shù)后，骨塊需要被移動(dòng)到正確的位置。骨塊被關(guān)于其他骨骼的特征來(lái)移動(dòng)，來(lái)匹配期望的咬合和來(lái)獲得可接受的面部神經(jīng)皮膚表面。 典型地，用解剖學(xué)相關(guān)的方向，基準(zhǔn)面和解剖學(xué)標(biāo)志將骨塊(例如，上頜骨)或一組骨塊移動(dòng)到恰當(dāng)?shù)奈恢谩＝又?，骨塊被移動(dòng)來(lái)優(yōu)化牙科的咬合。在根據(jù)本發(fā)明的途徑中，骨塊通過(guò)彈力被移動(dòng)到一起，采用到判斷(account)碰撞。這種技術(shù)被稱為固體模擬。最后，可以進(jìn)行骨塊或其中的組的位置的進(jìn)一步調(diào)節(jié)。 當(dāng)進(jìn)行這些的時(shí)，用理想的皮膚表面，可以模擬和比較軟組織的變形。
外科手術(shù)期間的工具 可能通過(guò)許多途徑將虛擬設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)移到外科手術(shù)領(lǐng)域。用外科手術(shù)期間的工具，設(shè)計(jì)的咬合可以被轉(zhuǎn)移到患者。也可能是關(guān)于顱骨基的骨塊(如上頜骨)的正確位置和關(guān)于TMJ窩(TMJ指顳下頜的關(guān)節(jié))的下頜骨的上升支可以被轉(zhuǎn)移。 用于轉(zhuǎn)移虛擬設(shè)計(jì)的第一步是基于數(shù)字設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)制造外科夾板。從設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù) 中，設(shè)計(jì)夾板，并通過(guò)快速成型技術(shù)或銑削工藝(milling techniques)來(lái)產(chǎn)生(見圖10，11 和12)。這種步驟轉(zhuǎn)移正確的咬合。 第二步是來(lái)制造固定結(jié)構(gòu)，所述固定結(jié)構(gòu)連接上和下支架或弓形桿(archbars)，
所述弓形桿連接到牙齒，為了造成設(shè)計(jì)的咬合。這種步驟轉(zhuǎn)移正確的咬合。 第三步來(lái)產(chǎn)生個(gè)性化的骨接合板。當(dāng)骨接合板是在正確的位置并且骨塊相對(duì)于這
些板被固定時(shí)，在外科手術(shù)中獲得設(shè)計(jì)的骨塊位置?；诮馄蕦W(xué)的特征或基于骨錨，板進(jìn)入
正確的位置，所述骨錨在患者掃描之前被放置并從圖象數(shù)據(jù)中被分割，所述圖象數(shù)據(jù)從在
雙掃描方法中患者+印模掃描中獲得，或從在三掃描步驟中患者掃描中獲得。 財(cái)驢工H 為了穩(wěn)定和保護(hù)外科手術(shù)的結(jié)果，可能需要手術(shù)后的夾板。這種人性化的部分也 可以從設(shè)計(jì)軟件的結(jié)果中產(chǎn)生。 被提議的途徑的優(yōu)點(diǎn)可以被總結(jié)如下。因?yàn)閼?yīng)用了不同的配準(zhǔn)概念，不再需要石 膏模型，也不需要用帶有標(biāo)記的3D夾板。這實(shí)質(zhì)上增加了臨床的實(shí)用性。而且，本發(fā)明容 許具有結(jié)合于自然軟組織輪廓的牙齒的準(zhǔn)確可視化，其是用來(lái)改正軟組織變形預(yù)測(cè)的先決 條件。 同樣在設(shè)計(jì)方法的領(lǐng)域，這種改善的牙齒的可視化使得準(zhǔn)確的咬合設(shè)計(jì)和產(chǎn)生手 術(shù)中及手術(shù)后的工具是可行的。 雖然本發(fā)明已經(jīng)通過(guò)提及的特定實(shí)施例來(lái)解釋了，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō) 顯然的是，本發(fā)明不限于前述解釋的具體實(shí)施例的細(xì)節(jié)，且本發(fā)明在不離開其中的精神和 范圍下，可以用不同變化和改變來(lái)具體實(shí)施例化。因此認(rèn)為本實(shí)施例在所有方面作為解釋 的并且是非限制的，本發(fā)明的范圍由附屬的權(quán)利要求來(lái)制定，而不是通過(guò)前述的描述，且在 權(quán)利要求的相等的含義和范圍內(nèi)所有的變化，是其中有意被包括在其中的。換句話說(shuō)，預(yù)期 是覆蓋任何和所有的改變，變更或相等物，所述改變，變更或相等物落入基本潛在的原則的 精神和范圍內(nèi)，和落入那些實(shí)質(zhì)上的在這個(gè)專利申請(qǐng)中被權(quán)利要求的特征內(nèi)。進(jìn)一步被通 過(guò)這個(gè)專利申請(qǐng)的讀者來(lái)理解的是，詞"包括(comprising)"或"包括(comprise)"不排除 其它組成部分或步驟，詞"一個(gè)(a)"或"一個(gè)(an)"不排除多個(gè)，和單個(gè)組成部分，諸如一 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，一處理器，或可以達(dá)到在權(quán)利要求中提到的多個(gè)裝置的功能的其它集成的單 元。在權(quán)利要求書中的任何附圖標(biāo)記不能解釋為限制相關(guān)權(quán)利要求。術(shù)語(yǔ)"第一"，"第二"， "第三"，"a"，"b"，"c"等等，當(dāng)用于說(shuō)明書或權(quán)利要求書中，被引入在相似組成部分或步驟 之間進(jìn)行區(qū)分時(shí)，且不是必須描述有順序或時(shí)間順序。相似的，術(shù)語(yǔ)"頂部"，"底部"，"上"， "下"，等等被引入用來(lái)解釋目的，且不需要來(lái)表示相關(guān)位置。被認(rèn)為是，根據(jù)本發(fā)明在其它 順序中，或不同從在上述描述或解釋的方向中，在適當(dāng)和本發(fā)明的實(shí)施例是可以操作的的 情況下，所用的術(shù)語(yǔ)是可互換的。
權(quán)利要求
一種用于導(dǎo)出人的顱骨和牙列形狀信息的方法，包含步驟-采用所述人的牙列的印模，-采用人的頭部的第一掃描，同時(shí)人是戴著所述印模的，-采用所述印模單獨(dú)的第二掃描，-將所述掃描結(jié)合，-從所述結(jié)合的掃描中導(dǎo)出所述形狀信息。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)出形狀信息的方法，其中所述采用所述印模的步驟是用預(yù) 先定義的咬合進(jìn)行的。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的導(dǎo)出形狀信息的方法，進(jìn)一步包括采用所述人的頭部 單獨(dú)的沒有所述印模的第三掃描的步驟。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的導(dǎo)出形狀信息的方法，其中采用所述第一掃描的所述步驟是 用小于45iiSv劑量進(jìn)行的。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的導(dǎo)出形狀信息的方法，其中所述第三掃描包括所述人的 的復(fù)雜頜面部。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3 5中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)出形狀信息的方法，其中所述第三掃描用預(yù) 先定義的咬合和面部表情進(jìn)行。
7. 根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的導(dǎo)出形狀信息的方法，所述第二掃描是用被放置于 泡沫狀材料之上的所述印模進(jìn)行的。
8. 根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的導(dǎo)出形狀信息的方法，其中所述印模采用的步驟是 用褐藻酸鹽或硅樹脂作為印模材料來(lái)進(jìn)行的。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1 7中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)出形狀信息的方法，其中采用所述印模的步 驟是憑借蠟咬模(wax-bite)來(lái)進(jìn)行的。
10. 根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的導(dǎo)出形狀信息的方法，其中所述人的牙列的所述 印模是雙面印模。
11. 根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的導(dǎo)出形狀信息的方法，其中采用所述印模的所述 步驟是在CT掃描儀中進(jìn)行的。
12. 根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的導(dǎo)出形狀信息的方法，進(jìn)一步包括計(jì)算下頜自行 旋轉(zhuǎn)的步驟。
13. 用于復(fù)位骨塊的導(dǎo)出正頜設(shè)計(jì)信息的方法，其中人的顱骨和牙列的信息是根據(jù)權(quán) 利要求1 12中任一項(xiàng)所述的方法被導(dǎo)出。
14. 用于設(shè)計(jì)和制造用于將設(shè)計(jì)的咬合轉(zhuǎn)移到外科手術(shù)領(lǐng)域的外科手術(shù)期間的夾板的 方法，其中根據(jù)權(quán)利要求1 12中任一項(xiàng)所述的方法被導(dǎo)出的形狀信息設(shè)計(jì)所述夾板。
15. 用于設(shè)計(jì)和制造用于連接上和下牙列的固定結(jié)構(gòu)的方法，以至于設(shè)計(jì)的咬合可以 被轉(zhuǎn)移，借此根據(jù)從根據(jù)權(quán)利要求1 12中任一項(xiàng)所述的方法被導(dǎo)出的形狀信息設(shè)計(jì)所述 的固定結(jié)構(gòu)。
16. 用于設(shè)計(jì)和制造根據(jù)權(quán)利要求15所述的固定結(jié)構(gòu)的方法，其中所述固定結(jié)構(gòu)包括 一套在下和上牙列上的牙齒的支架(牙科支架)，和用于將所述支架連接到一起的結(jié)構(gòu)。
17. 用于設(shè)計(jì)和制造定制化骨接合板的方法，根據(jù)從權(quán)利要求1 12中任一項(xiàng)所述的 方法導(dǎo)出的形狀信息來(lái)設(shè)計(jì)所述定制化骨接合板。
18. 用于設(shè)計(jì)和制造用于保護(hù)手術(shù)獲得的設(shè)置的手術(shù)后的固位工具，借此應(yīng)用根據(jù)權(quán) 利要求1 12中任一項(xiàng)所述的方法導(dǎo)出的形狀信息。
19. 一種程序，在可編程的設(shè)備中可以被執(zhí)行，所述可編程的設(shè)備包括指令，當(dāng)所述指 令被執(zhí)行時(shí)，進(jìn)行根據(jù)權(quán)利要求1 18中任一項(xiàng)所述的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于導(dǎo)出人的顱骨和牙列的形狀信息的方法，包括步驟采用人的牙列的印模，采用人的頭部的第一掃描，同時(shí)人戴著印模，采用印模單獨(dú)的掃描，將掃描結(jié)合，從結(jié)合的掃描中導(dǎo)出形狀信息。優(yōu)選的是，方法進(jìn)一步包括采用人的頭部的沒有印模的第三掃描。
文檔編號(hào)A61B19/00GK101720204SQ200880020550
公開日2010年6月2日 申請(qǐng)日期2008年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月20日
發(fā)明者凱文·聚斯頓, 廷尼·范德爾姆, 彼得·德格勒伊夫, 格溫·斯文奈恩, 沃特·默勒曼斯, 納塞爾·納杰米, 菲利普·舒蒂瑟 申請(qǐng)人:麥迪西姆有限公司