專利名稱：能觸覺操作的齒科建模系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及用于齒科修復(fù)體的系統(tǒng)和工具。更具體地，在一些實施例中本 發(fā)明涉及基于計算機的設(shè)計應(yīng)用，配置為允許用戶對齒科修復(fù)體中常見的不規(guī)則、無定形 的三維結(jié)構(gòu)的直覺構(gòu)造。
背景技術(shù)：
美國的齒科修復(fù)行業(yè)(冠、橋、局部及全部義齒)是個很大的市場，當(dāng)前產(chǎn)生大于 七十億美元的收入(全世界達200億美元以上)。盡管規(guī)模大，然而齒科修復(fù)的設(shè)計和產(chǎn)生 主要表現(xiàn)為由地理分散的、零散的實驗室小規(guī)模執(zhí)行的低技術(shù)、手工過程。傳統(tǒng)的齒科實驗方法是勞動密集的、年代久遠的，并且需要極大的手工靈巧度，在 許多任務(wù)中需要藝術(shù)技能。制造冠或橋的傳統(tǒng)的過程(例如，形成蠟復(fù)制模，在石料中對蠟 熔模，熔出蠟，替代以熔化的金屬，從石料中移出，添加陶瓷或其它材料)最初由埃及人在 3000多年前提出。許多實驗室僅具有基本的固定設(shè)備，僅依靠簡單的混合器、烤爐以及其對 設(shè)計和齒科修復(fù)多年的訓(xùn)練和熟練度。一些數(shù)字式齒科制造商已經(jīng)引入了用于在數(shù)字環(huán)境下幫助實驗設(shè)計修復(fù)的系統(tǒng)， 希望更迅速和有效地生產(chǎn)高精度修復(fù)物，提高實驗室生產(chǎn)量、收益和質(zhì)量。許多經(jīng)銷商在競 爭市場份額，更是目前可獲得的系統(tǒng)都不能提供齒科實驗室的技工容易采用的方案。數(shù)字 修復(fù)的數(shù)量仍小于總數(shù)的10%，滲透率很低。在修復(fù)齒科中普遍采用數(shù)字化方案的一些關(guān)鍵障礙在于這樣的困難大多數(shù)技工 的經(jīng)驗是利用傳統(tǒng)的用于機械設(shè)計的計算機界面，并且缺乏以允許技工利用他們的經(jīng)驗和 專業(yè)技術(shù)的方式來修改修復(fù)體的數(shù)字模型的直觀工具。當(dāng)前的工業(yè)售品要求技工發(fā)展對抽 象汲取、復(fù)雜設(shè)計程序的精通，這與他們的經(jīng)驗和訓(xùn)練大相徑庭。此外，這些系統(tǒng)對設(shè)計齒 科彌補術(shù)的高器官性自然狀態(tài)的處理不完善。需要一種齒科專業(yè)人員歡迎的一目了然、易于使用、并且易于學(xué)習(xí)的數(shù)字齒科系 統(tǒng)。數(shù)字齒科系統(tǒng)必須能產(chǎn)生高器官性形狀，并且允許用戶容易地、直觀地修改這些形狀， 就像他們用手在蠟?zāi)Ｉ喜僮饕粯印?br>
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實施例提供了一種數(shù)字齒科系統(tǒng)，使用觸覺界面，并且特征在于基于計 算機的設(shè)計應(yīng)用，該設(shè)計應(yīng)用被配置為允許齒科修復(fù)體中常見的不規(guī)則、無定形的三維結(jié) 構(gòu)的直覺構(gòu)造?；鼘嵤├峁┝擞糜谧詣拥?、半自動地或手動地修改修復(fù)體的各種三維 虛擬表示法的虛擬工具，允許有經(jīng)驗的技術(shù)進入輸入和調(diào)節(jié)。
在一些實施例中，系統(tǒng)為齒科實驗室在形成齒科修復(fù)體的業(yè)務(wù)中提供了廣泛 的數(shù)字解決方案，利用通過觸覺界面裝置(例如Woburn，Massachusetts的knsAble Technologies, Inc.制造的knsAble PHANTOM(TM)觸覺裝置)提供的接觸感覺，所述齒科 修復(fù)體例如是局部構(gòu)架、冠、頂蓋、橋構(gòu)架、植入體等。在一些實施例中，齒科實驗室系統(tǒng)為包括局部構(gòu)架、冠、頂蓋、橋構(gòu)架、植入體等的 齒科修復(fù)體提供了整體解決方案。例如，在一個實施例中，系統(tǒng)包括可選的3D掃描儀、3D設(shè) 計軟件、觸覺(力反饋界面裝置)、系統(tǒng)集成軟件、網(wǎng)絡(luò)和計算機硬件，并且在一些封裝結(jié)構(gòu) 中，包括快速成型(RP)裝置或鉆孔機構(gòu)用于制造齒科修復(fù)體。在其它的結(jié)構(gòu)中，齒科修復(fù) 體可以在加工中心制造，并且修復(fù)體可以被運到齒科實驗室用于最終配合和完善。一般地，本發(fā)明的一個方面包括一種用于建立與三維齒科修復(fù)體對應(yīng)的虛擬蠟對 象的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括與用戶界面通信的設(shè)計應(yīng)用。所述設(shè)計應(yīng)用包括一個或多個虛擬 上蠟工具，所述虛擬上蠟工具配置為根據(jù)用戶通過所述用戶界面的輸入將與三維齒科修復(fù) 體對應(yīng)的虛擬蠟對象建立到虛擬耐火模型上。在不同的實施例中，所述虛擬蠟對象是基于體單元占主導(dǎo)的，并且具有靠近邊緣 線的邊界表示法幾何形。所述虛擬上蠟工具包括從虛擬網(wǎng)孔工具、虛擬脊工具、虛擬扣鉤工 具、虛擬終止線工具和虛擬舌頸工具構(gòu)成的組中選擇的一個或多個組件。所述一個或多個 虛擬上蠟工具包括虛擬網(wǎng)孔工具。所述虛擬網(wǎng)孔工具以最小變形在虛擬耐火模型的表面的 任意的用戶識別區(qū)域內(nèi)建立虛擬蠟對象的三維圖案化網(wǎng)孔部分。所述虛擬網(wǎng)孔工具將配合 到所述虛擬耐火模型的表面的用戶限定的封閉環(huán)曲線分成四個邊界曲線，NURBS修補配合 在所述邊界曲線內(nèi)。并且與所述三維圖案化的網(wǎng)孔部分一起進一步建立用戶限定厚度的空 間體。在不同的實施例中，所述一個或多個虛擬上蠟工具包括虛擬脊工具。所述虛擬脊 工具建立長的擠出蠟圖案，所述擠出蠟圖案具有適于形成局部構(gòu)架中圍繞網(wǎng)孔區(qū)域的終止 線和扣鉤的端部錐形特征和輪廓。所述虛擬脊工具接收用戶確定的作為輸入的一個或多個 引導(dǎo)曲線、一個或多個橫截面輪廓和一個或多個端部錐形參數(shù)。所述一個或多個弓丨導(dǎo)曲線、 一個或多個橫截面輪廓和一個或多個端部錐形參數(shù)由用戶從系統(tǒng)寬度參數(shù)選擇數(shù)據(jù)庫中 選擇。所述用戶界面是配置為向用戶提供力反饋的觸覺界面裝置，并且其中，所述虛擬脊工 具包括由所述觸覺界面裝置傳遞到用戶的一個或多個觸覺輔助，以幫助用戶形成并且/或 編輯所述一個或多個弓I導(dǎo)曲線、一個或多個橫截面輪廓或這兩者。所述一個或多個觸覺輔 助包括與引導(dǎo)曲線的多個點中的每個對應(yīng)的觸覺吸合，方便用戶用于調(diào)節(jié)選擇所述引導(dǎo)曲 線的一個或多個點。所述一個或多個觸覺輔助包括二維限制平面，方便輪廓點的選擇和調(diào) 節(jié)以及/或?qū)σ粋€或多個橫截面輪廓的處理。在不同的實施例中，所述一個或多個虛擬上蠟工具包括虛擬扣鉤工具。所述虛擬 扣鉤工具基于一個或多個用戶選擇的引導(dǎo)曲線、輪廓和限制端部錐形條件的參數(shù)建立簡單 的環(huán)形扣鉤、J形扣鉤或T形扣鉤。所述一個或多個虛擬上蠟工具包括虛擬終止線工具。所 述一個或多個虛擬上蠟工具包括虛擬舌頸工具。所述用戶界面是配置為向用戶提供力反饋 的觸覺界面裝置，并且其中，所述觸覺界面裝置包括觸針界面。所述用戶界面是配置為向用 戶提供力反饋的觸覺界面裝置，并且其中，所述觸覺界面裝置具有至少六個自由度。所述齒 科修復(fù)體是局部構(gòu)架、冠和橋、植入體、飾面、夜間護罩、咬住夾板或正畸。
對本發(fā)明的其它方面的實施例的元件的描述也可以被用于本發(fā)明的這個方面。一般地，本發(fā)明的另一方面包括一種用于設(shè)計三維齒科修復(fù)體的方法，所述方法 包括以下步驟根據(jù)患者的嘴的壓印制成的齒科石料的掃描形成原始3D計算機模型，或者 根據(jù)患者的嘴的直接掃描形成原始3D計算機模型；自動地、手動地或半自動地向所述原 始3D計算機模型添加虛擬擋出蠟；連接所述原始3D計算機模型和添加的所述虛擬擋出蠟 (例如，經(jīng)由聯(lián)合操作)，從而形成虛擬耐火模型。該方法還包括將虛擬設(shè)計蠟添加到所述 虛擬耐火模型上以限定所述齒科修復(fù)體的最終3D計算機模型；以及，可選擇地，使用所述 齒科修復(fù)體的所述最終3D計算機模型制造所述三維齒科修復(fù)體。在不同的實施例中，所述方法還包括自動地識別用戶可調(diào)節(jié)的邊緣線。在形成虛 擬耐火模型時，在添加虛擬擋出蠟之前或之后，例如將虛擬釋放蠟添加至原始3D計算機模 型，或者虛擬釋放蠟被直接添加至虛擬耐火模型，但在任何情況下均在制造步驟之前。虛擬 釋放蠟可以自動或手動添加。所述虛擬釋放蠟校正齒科石料的掃描中的一個或多個掃描誤 差并且/或防止在齒科修復(fù)體的鑄造的過程中可能出現(xiàn)的一個或多個配合誤差。所述一個 或多個掃描誤差由所述齒科石料中的氣泡和/或洞引起，所述一個或多個配合誤差由所述 齒科石料中的高頻和/或硬角引起。可使用配置為向用戶提供力反饋的觸覺界面裝置執(zhí)行 至少一個步驟。所述觸覺界面裝置可包括觸針或至少六個自由度。所述方法還包括至少部 分基于所述3D計算機模型的幾何形和所述三維齒科修復(fù)體的插入方向，向所述原始3D計 算機模型自動地添加虛擬擋出蠟。將虛擬設(shè)計蠟添加到所述虛擬耐火模型上以限定所述齒 科修復(fù)體的最終3D計算機模型可包括使用從包括克隆工具、主連接器工具、網(wǎng)孔工具、脊 工具、扣鉤工具、終止工具和舌頸工具的組合中選擇的一個或多個虛擬上蠟工具。所述最終 3D計算機模型可包括基于體單元的表示法和邊界表示法。所述邊界表示法可提高被識別的 邊緣線和接合間隙(cement gap)的精度。對本發(fā)明的其它方面的實施例的元件的描述也可以被用于本發(fā)明的這個方面。一般地，本發(fā)明的另一個方面包括一種用于在三維齒科修復(fù)體的設(shè)計中制備虛擬 耐火模型的設(shè)備，所述設(shè)備包括存儲器，存儲限定指令組的編碼；以及處理器，執(zhí)行所述 指令。從而處理器根據(jù)齒科石料或患者情形的掃描形成模型，向所述模型添加虛擬擋出蠟 以充填所述模型的咬邊部分、所述模型的缺陷部分，更新模型以基于用戶命令合并添加的 所述虛擬擋出蠟和虛擬釋放蠟，從而制備虛擬耐火模型，所述虛擬耐火模型上可以建立與 所述三維齒科修復(fù)體對應(yīng)的虛擬蠟對象。在不同的實施例中，模型是包括基于體單元的表示法和邊界表示法的多表示法模 型。在添加虛擬擋出蠟的步驟之前，所述處理器執(zhí)行所述指令，以通過雕刻或平滑氣泡偽跡 或通過對制備牙齒挖溝改變所述模型，并且/或選擇地以向所述齒科石料的掃描與/或所 述齒科石料的掃描形成的模型添加虛擬釋放蠟來校正由掃描與/或鑄造所述齒科石料引 起的一個或多個誤差。虛擬釋放蠟可以被自動地或手動地添加。誤差由齒科石料中的氣泡、 洞、高頻和/或硬角引起。所述三維齒科修復(fù)體是從包括局部構(gòu)架、冠、頂蓋、橋構(gòu)架、植入 體、飾面、夜間護罩、咬住夾板和正畸的組合中選擇的組件。所述虛擬耐火模型包括與齒科 石料或患者情形對應(yīng)的第一體構(gòu)件和與添加到所述模型的虛擬擋出蠟的體對應(yīng)的第二獨 立體構(gòu)件。所述處理器執(zhí)行所述指令以進一步形成與所述三維齒科修復(fù)體對應(yīng)的虛擬蠟對 象。所述虛擬蠟對象被建立在所述虛擬耐火材料上。所述虛擬蠟對象是包括基于體單元的表示法和邊界表示法的多表示法的模型。所述用戶指令包括按鈕的激活。在不同的實施例中，所述處理器執(zhí)行所述指令以至少部分基于用戶選擇的插入路 徑自動地識別并在圖形界面上圖形地顯示模型的咬邊部分，從而將所述模型的咬邊部分與 非咬邊部分區(qū)別開。咬邊部分基于咬邊的度以對照的顏色被顯示。所述處理器執(zhí)行所述指 令以隨著用戶通過用戶界面添加虛擬擋出蠟實時地顯示所述模型，其中，咬邊部分的減少 隨著用戶添加虛擬擋出蠟實時地向用戶顯示。所述處理器執(zhí)行所述指令以向咬邊部分自動 地添加虛擬擋出蠟。所述處理器執(zhí)行所述指令以在原始耐火模型中形成不齊的下結(jié)構(gòu)，所 述處理器執(zhí)行所述指令以基于用戶指定的一個或多個參數(shù)向原始耐火模型提供一組參數(shù) 選擇。所述一個或多個參數(shù)包括或?qū)?yīng)于在齒科修復(fù)體中使用的患者數(shù)據(jù)與/或材料。對本發(fā)明的其它方面的實施例的元件的描述也可以被用于本發(fā)明的這個方面。一般地，本發(fā)明的另一個方面包括一種用于在三維齒科修復(fù)體的設(shè)計中制備虛擬 耐火模型的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括用戶界面，配置為接收來自用戶的輸入；與所述用戶界面 通信的設(shè)計應(yīng)用。所述設(shè)計應(yīng)用配置為使用與石料或患者情形對應(yīng)的掃描數(shù)據(jù)形成原始虛 擬耐火模型。所述設(shè)計應(yīng)用包括虛擬擋出蠟工具，所述虛擬擋出蠟工具配置為通過將虛擬 擋出蠟添加到所述原始虛擬耐火模型的用戶指定的區(qū)域上以充填一個或多個洞并且/或 平滑所述原始虛擬耐火模型的表面上的不規(guī)則，對所述原始虛擬耐火模型進行修改，其中， 所述設(shè)計應(yīng)用配置為更新所述虛擬耐火模型以基于用戶命令包含被添加的虛擬擋出蠟。在不同的實施例中，所述設(shè)計應(yīng)用進一步配置為基于通過所述用戶界面的用戶輸 入形成與所述三維齒科修復(fù)體對應(yīng)的虛擬蠟對象，其中，所述虛擬蠟對象被建立在更新的 虛擬耐火模型上。所述設(shè)計應(yīng)用將修補配合到用戶指定區(qū)域內(nèi)的原始虛擬耐火模型的表 面，所述修補在不配合到凹特征的同時與凸表面特征松配合。所述虛擬擋出蠟工具配置為 將虛擬擋出蠟添加到所述原始虛擬耐火模型的用戶指定的區(qū)域上以對抽出帶來的孔進行 補償。所述三維齒科修復(fù)體是局部構(gòu)架，并且其中，所述虛擬擋出蠟工具配置為將虛擬擋出 蠟添加到所述原始虛擬耐火模型的用戶指定的區(qū)域上以對嘴缺陷進行補償。所述三維齒科 修復(fù)體包括舌桿，并且其中，所述虛擬擋出蠟工具配置為將虛擬擋出蠟添加到所述原始虛 擬耐火模型的用戶指定的區(qū)域上以對下腭不規(guī)則進行補償。在不同的實施例中，所述虛擬擋出蠟工具配置為將虛擬擋出蠟添加到所述原始虛 擬耐火模型的用戶指定的區(qū)域上以對石料偽跡進行補償，從所述石料偽跡獲得用于形成所 述原始虛擬耐火模型的掃描數(shù)據(jù)。所述用戶界面是配置為向用戶提供力反饋的觸覺界面裝 置，并且其中，所述觸覺界面裝置包括觸針界面。所述用戶界面是配置為向用戶提供力反饋 的觸覺界面裝置，并且其中，所述觸覺界面裝置具有至少六個自由度。所述用戶界面包括鼠 標(biāo)與/或控制球。所述設(shè)計應(yīng)用還包括配置為在所述原始虛擬耐火模型形成不齊的下結(jié)構(gòu) 的切割區(qū)域減少工具，并且/或還包括配置為基于用戶指定的一個或多個參數(shù)向所述原始 耐火模型提供一組參數(shù)選擇的參數(shù)選擇工具。所述一個或多個參數(shù)包括或?qū)?yīng)于在齒科修 復(fù)體中使用的患者數(shù)據(jù)與/或材料。對本發(fā)明的其它方面的實施例的元件的描述也可以被用于本發(fā)明的這個方面。一般地，本發(fā)明的另一個方面包括一種用于建立與三維齒科修復(fù)體對應(yīng)的虛擬蠟 對象的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括用戶界面，配置為接收來自用戶的輸入；以及與所述用戶界面 通信的設(shè)計應(yīng)用。所述設(shè)計應(yīng)用包括虛擬上蠟工具，所述虛擬上蠟工具配置為根據(jù)用戶通過所述用戶界面的輸入將一層虛擬蠟施加到虛擬耐火模型上，以建立與三維齒科修復(fù)體對 應(yīng)的虛擬蠟對象，所述虛擬蠟層自動地從耐火模型的表面偏移達用戶指定的厚度。在不同的實施例中，所述三維齒科修復(fù)體是局部構(gòu)架。所述用戶界面是配置為向 用戶提供力反饋的觸覺界面裝置；所述虛擬上蠟工具通過所述觸覺界面裝置沿著所述虛擬 耐火模型的表面被用戶引導(dǎo)。所述虛擬上蠟工具具有確定虛擬蠟的輸出層的范圍的體取樣 形狀，從而確保所述輸出層的連續(xù)性。所述體取樣形狀是球形，并且所述體取樣形狀的直徑 可以大于被施加的虛擬蠟的所述戶指定的厚度。所述虛擬耐火模型包括在對所述虛擬蠟層 建模中使用的體單元數(shù)據(jù)。所述用戶界面是配置為向用戶提供力反饋的觸覺界面裝置，所 述觸覺界面裝置包括觸針；所述虛擬上蠟工具配置為由用戶根據(jù)所述觸針的運動交互地將 一層虛擬蠟實時地涂到所述虛擬耐火模型上。在不同的實施例中，所述虛擬上蠟工具配置為在所述虛擬耐火模型的表面上的區(qū) 域內(nèi)施加所述虛擬蠟層，所述區(qū)域通過所述用戶界面被用戶識別。所述虛擬蠟層被施加到 以所述虛擬耐火模型的表面上由用戶通過所述用戶界面繪制的封閉曲線環(huán)為邊界的區(qū)域 內(nèi)。所述虛擬蠟層被施加到由用戶通過所述用戶界面繪制到所述虛擬耐火模型的表面上的 區(qū)域。所述設(shè)計應(yīng)用將NURBS修補配合到所述虛擬耐火模型的表面上的區(qū)域，將NURBS修 補偏移到指定距離，并且將所述修補的上表面轉(zhuǎn)換為體單元表示法。所述設(shè)計應(yīng)用通過放 松所述區(qū)域內(nèi)的點的二維網(wǎng)格以產(chǎn)生理想的光滑度來將NURBS修補配合到所述區(qū)域。所述 設(shè)計應(yīng)用通過鑲嵌所述修補以形成多網(wǎng)孔表示法并將所述多網(wǎng)孔表示法轉(zhuǎn)換為體單元表 示法，將所述修補的上表面轉(zhuǎn)換為體單元表示法。在不同的實施例中，所述用戶界面是配置為向用戶提供力反饋的觸覺界面裝置， 并且其中，所述觸覺界面裝置包括觸針界面。所述用戶界面是配置為向用戶提供力反饋的 觸覺界面裝置，并且其中，所述觸覺界面裝置具有至少六個自由度。所述用戶界面包括鼠標(biāo) 與/或控制球。對本發(fā)明的其它方面的實施例的元件的描述也可以被用于本發(fā)明的這個方面。一般地，本發(fā)明的另一個方面包括一種用于改變?nèi)S齒科修復(fù)體的模型以用于快 速成型機器的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括用戶界面，配置為接收來自用戶的輸入；以及與所述用 戶界面通信的設(shè)計應(yīng)用。所述設(shè)計應(yīng)用配置為接收包括邊緣線的三維齒科修復(fù)體的模型。 所述設(shè)計應(yīng)用包括刀口厚度工具，所述刀口厚度工具配置為將所述邊緣線處的模型厚度增 大到根據(jù)所述快速成型機器的一個或多個限制選擇的最小值。在不同的實施例中，所述快速成型機器的所述一個或多個限制包括分辨率。所述 齒科修復(fù)體包括頂蓋與/或飾面。所述邊緣線處的增大的模型厚度包括與所述三維齒科修 復(fù)體的模型的表面垂直的架。所述最小值約0.2mm。對本發(fā)明的其它方面的實施例的元件的描述也可以被用于本發(fā)明的這個方面。一般地，本發(fā)明的另一個方面在于一種用于設(shè)計三維齒科修復(fù)體的系統(tǒng)，所述系 統(tǒng)包括觸覺界面裝置，配置為向用戶提供力反饋并接收來自用戶的輸入；圖形界面，配置 為向用戶提供圖像反饋；以及與所述觸覺界面裝置和所述圖形界面通信的設(shè)計應(yīng)用。所述 設(shè)計應(yīng)用包括工作流模塊，所述工作流模塊配置為響應(yīng)于用戶輸入來通過所述圖形界面向 用戶顯示對話框，所述對話框包括階式列表的指令，用于引導(dǎo)用戶經(jīng)過預(yù)定的工作流來使 用所述觸覺界面裝置、所述圖形界面和所述設(shè)計應(yīng)用進行三維齒科修復(fù)體設(shè)計。
在不同的實施例中，所述工作流模塊配置為向用戶顯示一系列對話框，其中，一系 列中的每個對話框包括階式列表的指令以執(zhí)行上述的工作流的子任務(wù)。所述三維齒科修復(fù) 體是從包含局部體、局部構(gòu)架、橋、頂蓋、飾面、多單元橋、咬合齒、咬合多齒、橋體、植入體、 植入橋臺和植入桿的組中選取的組件。所述對話框包括一個或多個鏈接，用于激活上述工 作流中的一個或多個相應(yīng)的功能。所述一個或多個相應(yīng)的功能包括至少一項功能用于使 用具有力反饋的所述觸覺界面裝置執(zhí)行類似蠟的建模任務(wù)。所述觸覺界面裝置觸針界面。 所述對話框是從包含模型對話框、非模型對話框、窗口模型對話框和應(yīng)用模型對話框的組 中選取的組件。在不同的實施例中，系統(tǒng)還包括圖形用戶界面，所述圖形用戶界面包括多個圖標(biāo)， 所述多個圖標(biāo)代表在上述工作流中被執(zhí)行的功能以及選擇性的一個或多個附加功能。所述 設(shè)計應(yīng)用配置為顯示或高亮度表示圖像用戶界面中與被選擇的上述工作流執(zhí)行的功能對 應(yīng)的特別的圖標(biāo)組，以及可選擇地被配置為隱藏或移去不與被選擇的上述工作流執(zhí)行的功 能對應(yīng)的任意的圖標(biāo)。所述工作流模塊包括撤銷功能，所述撤銷功能通過用戶激活來取消 用戶執(zhí)行的實施上述工作流的一個或多個步驟的行為，消除用戶在實施所述一個或多個被 取消的步驟中引起的對三維齒科修復(fù)體設(shè)計的任何效果，從而允許用戶重復(fù)或忽略所述一 個或多個被取消的步驟。所述觸覺界面裝置具有至少六個自由度。對本發(fā)明的其它方面的實施例的元件的描述也可以被用于本發(fā)明的這個方面。一般地，本發(fā)明的另一個方面包括一種用于設(shè)計三維齒科修復(fù)體的系統(tǒng)。所述系 統(tǒng)包括觸覺界面裝置，配置為向用戶提供力反饋并接收來自用戶的輸入；圖形界面，配置 為向用戶提供圖像反饋；以及與所述觸覺界面裝置和所述圖形界面通信的設(shè)計應(yīng)用。所述 設(shè)計應(yīng)用包括圖形用戶界面(GUI)，所述圖形用戶界面包括多個圖標(biāo)，所述多個圖標(biāo)代表使 用所述觸覺界面裝置、所述圖形界面和所述設(shè)計應(yīng)用進行三維齒科修復(fù)體設(shè)計中被執(zhí)行的 功能，并且其中，至少一個所述功能包括在用戶選擇之前建立的默認(rèn)設(shè)置。 在不同的實施例中，所述默認(rèn)設(shè)置包括尺寸、一個或多個蠟?zāi)Ｐ?。所述設(shè)計應(yīng)用配 置為在用戶對功能進行激活的基礎(chǔ)上顯示對話框，其中，所述對話框顯示與用戶激活的功 能對應(yīng)的所述默認(rèn)設(shè)置。所述默認(rèn)設(shè)置通過實驗室寬度情形管理系統(tǒng)被設(shè)定，并且可獲得 作為用于所述設(shè)計應(yīng)用的輸入。所述默認(rèn)設(shè)置通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)被設(shè)定，并且可獲得作為用于 所述設(shè)計應(yīng)用的輸入。 所述圖標(biāo)代表與多個工作流中被執(zhí)行的功能對應(yīng)的工具，并且其中，所述圖標(biāo)被 設(shè)置在GUI中使得代表在具體的工作流中指定使用的工具的圖標(biāo)在空間上鄰近。代表用于 設(shè)計局部構(gòu)架、頂蓋和/或橋的工具的所述圖標(biāo)被組合在一起。代表繪制工具、類似蠟建模 工具或兩者的所述圖標(biāo)被組合在一起。所述三維齒科修復(fù)體包括從以下組中選擇的多個組 件，所述組包含局部體、局部構(gòu)架、橋、頂蓋、飾面、多單元橋、咬合齒、咬合多齒、橋體、植入 體、植入橋臺和植入桿。所述設(shè)計應(yīng)用配置為顯示或高亮度表示圖像用戶界面中與用戶選 擇的工作流中執(zhí)行的功能對應(yīng)的特別的圖標(biāo)組，以及可選擇地被配置為隱藏或移去不與用 戶選擇的工作流中執(zhí)行的功能對應(yīng)的任意的圖標(biāo)。所述工作流模塊包括撤銷功能，所述撤 銷功能通過用戶激活來取消用戶執(zhí)行的實施上述工作流的一個或多個步驟的行為，消除用 戶在實施所述一個或多個被取消的步驟中引起的對三維齒科修復(fù)體設(shè)計的任何效果，從而 允許用戶重復(fù)或忽略所述一個或多個被取消的步驟。
對本發(fā)明的其它方面的實施例的元件的描述也可以被用于本發(fā)明的這個方面。—般地，本發(fā)明的另一個方面包括一種用于在三維齒科修復(fù)體的設(shè)計中提取邊緣 線的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括觸覺界面裝置，配置為向用戶提供力反饋并接收來自用戶的輸 入；圖形界面，配置為向用戶提供圖像反饋；以及與用戶界面通信的設(shè)計應(yīng)用。所述設(shè)計應(yīng) 用配置為根據(jù)石料或患者情形的掃描形成模型，并且其中，所述設(shè)計應(yīng)用包括配置為識別 模型的邊緣線的邊緣線檢測模塊，所述邊緣線檢測模塊可選地使用來自用戶的觸覺輸入來 識別所述邊緣線。在不同的實施例中，所述邊緣線檢測模塊配置為自動地從模型檢測初始邊緣線， 使得所述初始邊緣線可以通過所述用戶界面由用戶進行調(diào)節(jié)，或者可以不進行調(diào)節(jié)而被用 戶接受。在掃描以強調(diào)用于自動檢測的所述邊緣線之前，所述石料被修改(例如，溝渠)。 所述邊緣線檢測模塊配置為使用基于曲率的機構(gòu)與/或二維輪廓檢測機構(gòu)識別所述邊緣 線。所述邊緣線檢測模塊配置為使用算法通過所述用戶界面跟隨用戶對所述邊緣線位于其 上的幾何形帶的選擇識別所述邊緣線，以檢測代表所述邊緣線的封閉環(huán)。所述幾何形帶由 用戶使用所述觸覺界面裝置被繪制選取。與所述觸覺界面裝置通信的所述設(shè)計應(yīng)用向用戶 提供力反饋，以在用戶對所述幾何形帶的繪制選取的過程中將所述觸覺界面裝置限制到所 述模型的表面。在不同的實施例中，所述邊緣線檢測模塊使用視圖明顯的輪廓尋找算法來檢測表 示所述輪廓線的封閉環(huán)。所述邊緣線檢測模塊檢測被限定的所述幾何形帶內(nèi)的頂部和底部 多線環(huán)。所述邊緣線檢測模塊包括觸針界面。所述觸覺界面裝置具有至少六個自由度。所 述用戶界面包括鼠標(biāo)與/或控制球。對本發(fā)明的其它方面的實施例的元件的描述也可以被用于本發(fā)明的這個方面。一般地，本發(fā)明的另一個方面包括一種用于在齒科修復(fù)體的三維模型上設(shè)置支撐 特征的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括用戶界面，配置為接收來自用戶的輸入；以及與所述用戶界面 通信的設(shè)計應(yīng)用，其中，所述設(shè)計應(yīng)用配置為分析所述模型的特性并確定所述支撐特征的 放置點。在不同的實施例中，所述齒科修復(fù)體是局部構(gòu)架、冠、頂蓋、橋構(gòu)架、植入體、飾面、 夜間護罩、咬住夾板以及/或正畸。所述支撐特征是冒口與/或支撐桿。所述設(shè)計應(yīng)用進 一步被配置為自動地將所述支撐特征放置在所述三維模型上。所述設(shè)計應(yīng)用還包括詢問用 戶移除被放置的支撐特征的對話框，以及/或所述設(shè)計應(yīng)用包括用于分組命令的模板，所 述模板包括用于分析所述三維模型并且用于確定所述支撐特征的放置的步驟。對本發(fā)明的其它方面的實施例的元件的描述也可以被用于本發(fā)明的這個方面。一般地，本發(fā)明的另一個方面包括一種用于建立基于體單元表示法的三維齒科修 復(fù)體的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括用戶界面，配置接收來自用戶的輸入；以及與所述用戶界面通 信的設(shè)計應(yīng)用。所述設(shè)計應(yīng)用配置為根據(jù)石料或患者情形的掃描形成模型，并且所述設(shè)計 應(yīng)用包括結(jié)合間隙模塊，所述結(jié)合間隙模塊配置為形成基于體單元的表示法的三維齒科修 復(fù)體，允許基于體單元的表示法和所述模型之間的結(jié)合間隙。結(jié)合間隙偏移由用戶指定。對本發(fā)明的其它方面的實施例的元件的描述也可以被用于本發(fā)明的這個方面。


參照以下描述的示意圖以及權(quán)利要求，可以更好地理解本發(fā)明的實施例的各方面 的目的和特征。附圖不一定是按照比例的，而重點主要在于示出本發(fā)明的原理。在圖中，相 似的附圖標(biāo)記一般指不同視圖中的相同部分。在以下描述中，本發(fā)明的不同實施例參照以 下附圖被描述，其中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的工作流向?qū)У慕仄粒粓D2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的板面組的截屏；圖3a_;3b示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的設(shè)置參數(shù)選擇的截屏；圖4a_4b示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的掃描模型的截屏；圖fe-恥示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的頂蓋掃描的截屏；圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的齒科修復(fù)體的截屏；圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的工作流向?qū)У慕仄?；圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的克隆工具操作的截屏；圖9a_9c示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的設(shè)計模型的截屏；圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的充填工具的的橫截面配合；圖Ila-Ilb示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的耐火模型的表面的截屏；圖12a_12b示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的網(wǎng)孔和蠟釋放區(qū)域的截屏；圖13示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的下拉菜單的截屏；圖14示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的虛擬蠟輸出的截屏；圖15示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的脊工具的截屏；圖16示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的扣鉤參數(shù)的對話框的截屏；圖17示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的終止線參數(shù)的對話框的截屏；圖18示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的邊緣線選項的對話框的截屏；圖19示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的頂蓋設(shè)定的對話框的截屏；圖20a-20d示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的邊緣線形成的截屏；圖21示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的插入路徑的截屏；圖22a_22b示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的旋轉(zhuǎn)窗口的截屏；圖23示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的頂蓋的刀口的截屏；圖M示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的飾面設(shè)計的刀口的截屏；圖25示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的邊緣厚度對話框的截屏；圖沈示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的完成的飾面的截屏；圖27a_27c示出了根據(jù)本發(fā)明的混合表示法用法的截屏；圖觀示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的具有體單元偏移的頂蓋的截屏；圖四示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的參數(shù)選擇對話框的截屏；并且圖30示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的附件庫的截屏。
具體實施例方式在說明書中，過程、系統(tǒng)、方法和設(shè)備被描述為具有、包括或包含具體的步驟與/ 或組件，另外，預(yù)期的是根據(jù)本發(fā)明的過程、系統(tǒng)、方法和裝置包括或本質(zhì)包括所述的步驟與/或組件。此外，應(yīng)理解對系統(tǒng)、方法或設(shè)備的原理的描述互換地適用于所有相應(yīng)的系 統(tǒng)、方法和設(shè)備。應(yīng)理解，只要本發(fā)明可操作，步驟的順序或執(zhí)行某動作的順序是非本質(zhì)的。此外， 兩個或以上的步驟或動作可以同時進行。本發(fā)明的實施例可以與以下的專利與/或申請中實施的方法和系統(tǒng)使用，這 里通過全文引用引入包含其公開內(nèi)容Steingart等的題為〃 Systems for Haptic Design of Dental Restorations"的未決美國專利申請 No. 11/998，457、Faken 等的題 為“Systems for Hybrid Geometric/Volumetric Representation of 3D Objects " 的未決美國專利申請 No. 11/998,877、Berger 等的題為〃 Apparatus and Methods for Modifying a Model of an Object to Enforce Compliance with a Manufacturing Constraint"的美國專利 No. 7，149，596、Jennings，Jr.等的題為〃 Systems and Methods for Three-Dimensional Modeling"的美國專利 No. 6，958，752、Payne 的題為〃 Systems and Methods for Voxel Warping"的美國專利 No. 6，867，770、Shih 等的題為〃 Systems and Methods for Interacting With Virtual Objects in A Haptic Virtual Reality Environment"的美國專利No. 6，421，048和Zilles等的題為〃 Method and Apparatus for Determining Forces to be Applied to a User Through a Haptic Interface“的美國 專利 No. 6, 111, 577。為了易于閱讀提供以下的標(biāo)題，不旨在限制對本發(fā)明的原理的限制。如本文中使用的，以下術(shù)語一般理解為具有以下含意解剖學(xué)頂蓋(copings)或冠(crowns)——該冠配合制備牙并且表現(xiàn)出完整的咬 合面(即，與對顎上相應(yīng)的牙齒嚙合的牙齒外表面)；橋臺(Abutment)——配合在制備牙上的橋構(gòu)架中的頂蓋狀結(jié)構(gòu)；堵塞——將蠟施 加到石料以固定咬邊，從而可以使牙齒修復(fù)體被順利地插入；橋構(gòu)架(Bridge framework)——橋修復(fù)體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，一般包括一個或多個橋臺 以及任選的一個或多個橋體。橋臺和橋體通過被稱為連接器的物理結(jié)構(gòu)連接?？坫^(Clasp)——與現(xiàn)有牙齒連接的局部橋中的彈簧狀金屬保持件；連接器(Connector)——連接橋構(gòu)架中相鄰的橋臺和橋體的物理結(jié)構(gòu)；頂蓋(Coping)——正好配合在制備牙上的冠的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。一般的頂蓋用作為下層 結(jié)構(gòu)并且加上陶瓷；壓印(Impression)—在牙醫(yī)辦公室取得的患者的嘴的陰模；舌頸(Lingual collar)——頂蓋或橋臺底部處的可選擇的凸緣或脊，用作為將要 在頂蓋或橋臺的頂部形成的陶瓷的結(jié)構(gòu)支撐；主連接器(Major Connector)——用于與腭接觸的上顎的局部橋的部分；邊緣線(Margin line)——頂蓋交切制備牙處的線；網(wǎng)孔區(qū)域(mesh area)——接受丙烯酸牙齒修復(fù)體的局部構(gòu)架中的網(wǎng)孔狀結(jié)構(gòu)；咬合表面(Occlusional surface)——牙齒或牙齒修復(fù)體的實際外表面；局部構(gòu)架(Partial framework)——連接到現(xiàn)有牙齒的具有扣鉤的可移動金屬構(gòu) 架，特征為用于支撐義齒的網(wǎng)孔表面；
插入路徑(Path of insertion)——零件、頂蓋或橋被插入患者口中的方向橋體(Pontic)——橋中用于缺失牙齒的齒修復(fù)體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；制備線(ft·印aration line)——參見邊緣線；耐火(refractory)模型——在局部構(gòu)架設(shè)計中，這指的是其中用蠟固定咬邊的閉 塞石料的復(fù)制。該耐火模型一般由圍模料制成；壓鑄硫化(spue)——可以將植入物連接到患者的頌骨的金屬柱；石料(Stone)——患者的嘴的幾何學(xué)的陽模，一般由石膏材料制成。石料可以由壓 印制成，或可以使用硅樹脂成型過程由另一個石料復(fù)制；測量(Survey)——研究需要局部修復(fù)的患者的被掃描的石料以及確定局部修復(fù) 體插入的最佳路徑的過程；咬邊(Undercuts)——懸于患者的幾何學(xué)上方的區(qū)域，可能導(dǎo)致牙齒修復(fù)體插入 失敗或一旦插入后不可移動。在一些實施例中，齒科實驗室系統(tǒng)包括以下模塊病歷管理模塊——患者病歷管 理系統(tǒng)集成在系統(tǒng)中以在每一次工作基礎(chǔ)上跟蹤信息；掃描模塊一將患者的嘴的幾何學(xué) 的物理表示轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式的機構(gòu)。掃描模塊可以通過具有力反饋的6自由度輸入裝置 操作，例如PHANTOM觸覺裝置；設(shè)計模塊——為齒科專業(yè)人員設(shè)計的軟件系統(tǒng)，允許他們使 用如PHANTOM觸覺裝置的裝置迅速并容易地創(chuàng)作具有接觸感覺的齒科修復(fù)體；以及建造模 士夬——由設(shè)計模塊的輸出產(chǎn)生物理修復(fù)體的機構(gòu)。該機構(gòu)可以包括基于RP的熔模鑄造過 程、碾磨蠟?zāi)＿^程、RP為金屬部件過程或例如碾磨陶瓷、合成物或金屬部件的過程。本文以及2007年11月觀日遞交的共同未決美國專利申請No. 11/998, 457中公開 了這些模塊的細(xì)節(jié)，這里通過全文引用包含其內(nèi)容。這個文獻中詳細(xì)描述設(shè)計模塊的實施例。設(shè)計樽塊這里描述的示例齒科實驗室系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)計模塊包括軟件系統(tǒng)，為齒科專業(yè)人員提 供了容易使用并透明的用戶界面。在一些實施例中，軟件系統(tǒng)包括工作流向?qū)Аぷ?流向?qū)峭ㄟ^提供簡短文字描述以及至相關(guān)工具的鏈接將用戶引導(dǎo)到工作流的每一步的 窗口 ；GUI中面向工作流的工具組織——工具按照其對于每個被支持的工作流的相關(guān)被分 組，包括局部、冠和橋、種植等。用戶可以選擇僅看到與目前工作流相關(guān)的工具；系統(tǒng)寬參數(shù) 選擇——齒科實驗室常常具有具體的竅門，使其可重復(fù)地制作齒科修復(fù)體。該系統(tǒng)提供能 夠用于在實驗室范圍的基礎(chǔ)上加強對尺寸、虛擬蠟?zāi)５鹊膮?shù)選擇的工具，從而無論做設(shè) 計的實際技工是誰都可以獲得相同的結(jié)果；虛擬耐火模型和擋出——在傳統(tǒng)過程中，局部 構(gòu)架設(shè)計者必需將蠟加到石料來擋出咬邊，并隨后在開始對局部設(shè)計上蠟之前用圍模料復(fù) 制該石料。該系統(tǒng)提供“虛擬耐火模型”的概念，原始未更改的石料在這里被掃描，并且提 供軟件工具來施加虛擬“擋出”蠟。這可以手工完成，如用這里描述的充填工具，或者通過 虛擬測量過程，其中“插入路徑”在彩色映射的咬邊觀察儀的協(xié)助下被選擇并且被自動地?fù)?出。對冠和橋工作流也有類似的規(guī)定；虛擬上蠟工具——示例系統(tǒng)提供了不同的虛擬上蠟 工具，用具有觸覺反饋的6D0F (6自由度)輸入裝置工作，具有觸筆界面，允許用戶通過觸覺 用手添加和移除蠟、平滑過渡及執(zhí)行其它類蠟的建模任務(wù)；觸覺窗口——示例系統(tǒng)提供不 同的觸覺窗口以幫助提供透明且易于使用的界面；工作流具體工具——示例系統(tǒng)提供用于 設(shè)計局部構(gòu)架、冠、頂蓋和橋以及其它未來的工作流的具體特征集。
有一些現(xiàn)有的用于頂蓋和橋構(gòu)架的CAD/CAM系統(tǒng)。這些都不能支持局部構(gòu)架的數(shù) 字加工，也不是觸覺有效的。以下內(nèi)容列出本發(fā)明的示例實施例的設(shè)計模塊的組成。1.工作流向?qū)纠O(shè)計模塊引入工作流的概念。工作流向?qū)峭ㄟ^提供簡短文字描述以及到相 關(guān)工具的鏈接將用戶引到工作流中的每一步的窗口。在一個實施例中，工作流向?qū)Э梢詫嵤轭愃茖υ捒蚰Ｊ剑芟馱indows安裝向 導(dǎo)。每一步被清楚地限定，并且用戶被以預(yù)定的方式引導(dǎo)到工具。當(dāng)完成每步后，可以按下 “Next”按鍵來前進到下一步。該實施例最佳地用于一般不從標(biāo)準(zhǔn)路徑偏移的良好限定的工 作流。在第二實施例中，工作流向?qū)Э梢詫嵤榫哂械较嚓P(guān)工具的鏈接的一組改進的幫 助文件(可以實施為例如html或xml的標(biāo)記語言)。用戶可以點擊文本的標(biāo)題以在工作流 中移動，并且相應(yīng)的工具和目標(biāo)將被激活。通過順序地點擊任務(wù)，用戶可以從開始到結(jié)束完 成設(shè)計。工作流向?qū)У拿總€步驟/部分應(yīng)該列出在工作流的這個步驟中做什么，清楚地表 示出激活適當(dāng)?shù)墓ぞ呋驁?zhí)行適當(dāng)?shù)墓δ芑蚝甑逆溄印D1示出了該改進的幫助文件方法，其中用于局部構(gòu)架100的工作流向?qū)г谄聊?右側(cè)。在該第二實施例中，向?qū)П辉O(shè)計為自由的并且可以根據(jù)目的來選擇。初級用戶或 進行可重復(fù)工作流的用戶可以在制作齒科修復(fù)體的設(shè)計中選擇跟隨工作流。高級用戶可以 選擇走在設(shè)置在向?qū)е械囊龑?dǎo)之前并且如需要可以直接訪問齒科設(shè)計工具。用戶可以隨時 關(guān)閉向?qū)Ф挥绊懰麄兊墓ぷ鳌Ｔ谝恍嵤├校脩艨梢赃x擇構(gòu)造其自己的工作流向?qū)碇С肿钸m于他們所需 的工作流。自由式向?qū)У氖纠梢允褂脩敉ㄟ^用于部分工作流的以下步驟(1)測量工具 選擇插入路徑并固定草案；(2)繪制曲線草繪出扣鉤、網(wǎng)孔區(qū)域、主連接器和其它主要特 征；C3)充填充填或消除任意表面缺陷或掃描偽跡；(4)網(wǎng)孔以可選的偏移產(chǎn)生網(wǎng)孔區(qū) 域，具有組織止擋；( 主連接器形成主連接器；(6)終止線形成用于網(wǎng)孔區(qū)域的終止 線；(7)扣鉤通過軟件輔助錐形和其它設(shè)計特征產(chǎn)生扣鉤；(8)克隆采用涂料狀界面來 添加虛擬蠟以將局部構(gòu)架的主區(qū)域彼此連接；(9)涂抹通用虛擬上蠟工具以使過渡平滑。 這些步驟僅是部分工作流的一個示例，向?qū)Э梢员硎境霾煌ぞ呋蚬ぞ叩牟煌樞?。在一些情況中，向?qū)Э梢栽试S更高級的結(jié)構(gòu)。例如整個橋結(jié)構(gòu)具有三個不同的階 段橋臺、橋體和連接器，這些階段的每個可以具有自己的子向?qū)?。頂級橋向?qū)Э梢员硎灸?正處于什么階段的概覽、更高級的導(dǎo)航顯示。這可以是基于文本或可以包括圖形的使用，以 示出過程中的當(dāng)前步驟。對于第二實施例，用戶總可以通過直接使用圖形用戶界面(⑶I)訪問任何工具。 用戶可以在任意時間繼續(xù)使用向?qū)РⅫc擊向?qū)ф溄右曰氐较驅(qū)е赶虻纳弦徊健?.面向工作流的工具組織在一個實施例中，通過工作流的工具的一個可能分組總結(jié)如下。應(yīng)注意僅是示例； 許多其它分組也是可以的，并且工具可以加入每個工作流或從其中去掉。表示這些功能性
22虛擬工具的圖標(biāo)在圖1的GUI中的左側(cè)繪出，并且在每組中從左到右、從上到下列出局部 (Partials)構(gòu)架工具(102)測量(Survey)、網(wǎng)孔 / 冒口(Mesh/Riser)、主連接器(Major connector)、克隆(Clone)、扣鉤(Clasp)、終止線(Finish Line)和充填(Filler)；頂蓋 和橋(Coping/Bridges)工具(104)邊緣線(Margin Line)、頂蓋測量(Coping Survey) (固定咬邊(Fix Undercuts))、產(chǎn)生頂蓋 / 橋臺工具(Generate Coping/Abutment Tool), 橋體(Pontic)、連接器(Connector)和聯(lián)合(Combine)(產(chǎn)生橋構(gòu)架(Generate Bridge Framework))；繪制(draw) (106)選取Gelect)、在虛擬耐火模型上繪曲線(Draw Curve on Virtual Refractory Model)、分裂(Split)、結(jié)合(Join)和顯示 / 隱藏曲線(Show/ Hide Curves)；蠟工具(wax tools) (108)涂抹(Smudge)、平滑(Smooth)、平滑區(qū)域 (Smooth Area)、脊(Ridge)、浮飾區(qū)域(Emboss Area)、拖拉(Tug)、加蠟(Add Wax)、牙 膏(Toothpaste)和管(Pipe)；效果(utilities) (110)修剪掃描(Trim Scan)、測量賭 (Measure Wax)、加到耐火(Add to Refractory)、用球選擇蠟(Select Wax with Ball)、選 擇蠟塊(Select Lump of Wax)、掩模(Mask)、示出涂料顏色(Show Paint Colors)、激活上 一(Activate Previous Piece) URW^T^i^ (Activate Next Piece)。這里更詳細(xì)地描述這些虛擬工作的作用。關(guān)于蠟工具108，涂抹增加或移除材料， 取決于由用戶施加的觸覺力(例如，從模型內(nèi)部“拉”時增加材料，從外側(cè)“涂抹”時移除材 料)。平滑區(qū)域用于在所選的區(qū)域中降低高點并升高低點。平滑基于由用戶施加的觸覺力 的量交互地降低高點并升高低點，而平滑區(qū)域不使用觸覺交互來確定平滑的程度。拖拉基 于與用戶的觸覺交互使(虛擬)蠟的表面變形。用戶選取開始拖拉的點，并且基于工具尺 寸和觸覺交互，蠟被“拖拉”以使之變形。根據(jù)用戶的觸覺輸入，牙膏向模型添加蠟股(類 似于擠壓牙膏的管)。管用于沿用戶指定的三維曲線添加泥柱。關(guān)于效果110，用球選擇蠟使用球形的虛擬工具選擇蠟區(qū)域，用于輸入到另一操 作。選擇蠟塊選擇與用戶接觸的點連接的所有蠟。如果當(dāng)時有多個不連接的蠟塊，僅選擇 與用戶所接觸的點連接的蠟。掩模指定避免受到其它工具(例如平滑和涂抹)的修改的蠟 的區(qū)域。分型線顏色/脫模角顏色工具示出或隱藏蠟上的顏色，基于當(dāng)前的插入路徑(拉 力方向)顯示咬邊將在哪發(fā)生。顯示可以是多顏色的，以示出給定區(qū)域中的咬邊量。測量 蠟示出幾個模式中蠟的厚度?？梢越换サ仫@示耐火模型上的蠟的厚度或蠟上被選兩點之間 的距離。此外，測量蠟工具可以基于最小和最大厚度給蠟著色，例如，在蠟比最小距離薄處 示出藍色，并且在蠟比最大距離厚處示出紅色。將工具組合在一起的一種可能的方法是通過將它們放置在圖2所示的分離的板 200 中。用戶也可以產(chǎn)生其自己“最喜愛(Favorites)”的工具組204，其中以選取順序限 定認(rèn)為是最有用的工具。類似地，用戶可以產(chǎn)生可編程的工作流宏或模板以將共同的步驟 組合起來。步驟例如可以是工具使用、命令或操作，或者是其它的用戶輸入。用戶隨后可以 執(zhí)行編程的工作流宏來作為一個動作執(zhí)行系列步驟，而不用單獨地執(zhí)行步驟。針對一個工作流的工具在其它工作流工作時不需要可見。在一個實施例中，在工 作信息進入階段過程中用戶選擇的工作流用于控制工具在設(shè)計階段的可見性。例如，指定 為局部構(gòu)架的工作將驅(qū)動設(shè)計模塊的⑶I僅顯示普通工作(繪圖工具、上蠟工具和效果) 和局部工具，而不顯示頂蓋和橋工具，反之亦然。
2. 1結(jié)構(gòu)布置工作流基于解剖學(xué)與/或設(shè)計的里程碑，宏或模板可以用于限定冒口與/或支撐桿布置 的一般位置。冒口基于模型的特性(例如塑料/蠟的厚度與/或到例如扣鉤的特定末端的 距離)可以自動地設(shè)置在用于鑄造的塑料或蠟?zāi)Ｉ?。該方法可以基于設(shè)計規(guī)則自動地確定 冒口的最佳布置點，從而產(chǎn)生使氣孔、短鑄和其它鑄造缺陷最小化的鑄造模型。冒口的布置 可以用于許多齒科修復(fù)體，包括局部構(gòu)架、冠/橋子結(jié)構(gòu)和上結(jié)構(gòu)。該技術(shù)可以用于自動地 放置支撐桿以防止印制件的扭曲和變形。2. 2自動的切割區(qū)域設(shè)計前牙的設(shè)計可以自動地包括鋸齒的牙的樣式。美學(xué)上好看的前牙的設(shè)計不僅需要 牙齒的整個解剖學(xué)外部的設(shè)計，還需要一些底層結(jié)構(gòu)。例如，在切割區(qū)域，下牙可能看來具 有不齊的下結(jié)構(gòu)，在切割邊緣具有更透明的上結(jié)構(gòu)。在一個實施例中，減少的切割區(qū)域被自 動地設(shè)計，從而消除了對用于形成鋸齒狀下結(jié)構(gòu)的石料或金剛石研磨工具的需要。該方法 作為初始設(shè)計過程的一部分可以節(jié)約時間并形成看起來更自然的前牙。3.系統(tǒng)寬度參數(shù)在大部分齒科實驗室中，使用大量的知識和經(jīng)驗來能可重復(fù)的過程建造齒科修復(fù) 體，產(chǎn)生始終如一的產(chǎn)品質(zhì)量。典型地，這包括對從供應(yīng)商購買的蠟?zāi)Ｐ偷木唧w選擇，對于 典型的特征尺寸的具體知識(例如，扣鉤的厚度和錐度特征以及連接器和網(wǎng)孔的厚度)。這 是確保操作人員之間的一致性的方法。為了支持實驗室寬度公差和設(shè)計參數(shù)，我們提供的機構(gòu)在設(shè)計階段對所有關(guān)鍵參 數(shù)的關(guān)鍵參數(shù)選擇在組織階段過程中的事件管理應(yīng)用等級進行限定。實驗室所有者從而可 以將標(biāo)準(zhǔn)的方法強加于實驗室中的所有用戶。參數(shù)選擇作為對每個特征的默認(rèn)設(shè)定反應(yīng)在 設(shè)計模型中，通常以尺寸、蠟?zāi)Ｐ偷倪x取的形式。用戶可以改變這些設(shè)定以適應(yīng)具體的用戶 情形，但是默認(rèn)值在用戶之間的一致的。圖3a是通過組織(ktup)對話框300可以在實驗室寬度等級設(shè)定的參數(shù)選擇 的類型的截屏，圖北是從實驗室寬度參數(shù)得到其默認(rèn)的關(guān)鍵參數(shù)的特征的示例；這里在 "Settings l_HalfRound”對話框 302 中示出。4.虛擬耐火材料或石料以及虛擬擋出在用于形成局部構(gòu)架傳統(tǒng)的齒科實驗室工作流中，通過從壓印材料澆注石膏石 料、用蠟將其擋出以對咬邊和其它問題進行校正、然后用石膏圍模料復(fù)制該擋出的石料來 形成“耐火模型”。形成的產(chǎn)品稱為“耐火模型”，并且是所有后續(xù)手控上蠟以形成局部構(gòu)架 的基礎(chǔ)。該復(fù)制通過硅樹脂模形成，有無意地扭曲新的耐火模型的幾何形狀的風(fēng)險。這里描述的示例系統(tǒng)引入“虛擬耐火”的概念，消除了該耗時且不精確的步驟。代 替用真實蠟擋出咬邊，原始石料被掃描，并且軟件可以被用于設(shè)定插入方向并隨后基于那 個方向自動地固定所有咬邊。執(zhí)行該“擋出”步驟之后的技術(shù)基于2006年12月12日出版 的美國專利No. 7，149，596 (Berger等)中教導(dǎo)的裝置，通過引用包含于此。此外，掃描過程中形成的STL網(wǎng)孔文件非常大并且是整體的。為了在齒科系統(tǒng)中 進一步處理，通常按照需要將網(wǎng)孔分為較小的分段(對應(yīng)于單個牙齒)。在一個示例中，這 可以手工完成，通過讓用戶根據(jù)描繪或平面選擇，選擇網(wǎng)孔上的三角的一個范圍，并隨后基 于該手工輸入形成分段。
自動分割需要與被分段的牙齒的中心對應(yīng)的一套輸入的水平的χ和y的位置(單 位為毫米)。這些位置由掃描裝置指定，并在掃描過程中由用戶輸入。利用該輸入，系統(tǒng)通 過沿-ζ方向向下的投射光線計算每個χ、y處的豎直的ζ位置以找到網(wǎng)孔的ζ插入點。形 成的xyz點隨后用作為網(wǎng)孔三角的“滿溢充填”選擇的種子點。在滿溢充填中，從起點所有 相鄰連接的三角形在迭代過程中被選擇。選擇傳播由指定距離(從種子點沿-ζ方向向下 測量)處的下中止平面和多邊形的中止數(shù)量限制，防止沿χ和y方向過多的選擇、滿溢。每 個選擇區(qū)域表示一個牙齒，隨后成為獨立的網(wǎng)孔掃描段?？梢暬夹g(shù)(例如從特殊的拉力方向觀察向咬邊施加色彩圖)可以用于幫助用戶 找到齒科修復(fù)體的最佳插入路徑。這代表生產(chǎn)力相對于齒科實驗室中采取的傳統(tǒng)成就的顯
者提尚。圖如示出了使用來源“掃描模型” 400a以顯出咬邊402。在一個實施例中，彩色 圖可以用于表示咬邊402。圖4b示出了該模型的咬邊用虛擬擋出蠟404充填以形成“虛擬 耐火”模型404b。當(dāng)用傳統(tǒng)的工作流形成頂蓋或橋構(gòu)架時，通常沒有耐火模型步驟，但是仍有典型 地由手充填的咬邊。再一次，該過程不精確并且容易發(fā)生人為誤差。本公開描述的虛擬耐火模型可以延擴展到冠、頂蓋和橋構(gòu)架工作流。掃描模型可 以由終端用戶評定；插入路徑可以在多種可視化技術(shù)的幫助下選取，例如咬邊量的顏色編 碼。此外，咬邊可以隨后基于插入路徑被自動地固定。圖fe和圖恥分別示出了用虛擬蠟自動充填咬邊之前和之后的頂蓋掃描500a、 500b。在圖如中，咬邊502在線504以下的區(qū)域中被示出。這些區(qū)域在圖恥的掃描500b 中用虛擬蠟506被充填。在一個實施例中，虛擬耐火模型作為兩個獨立的體組件被存儲。一個體組件表示 被掃描的患者數(shù)據(jù)，另一個體組件表示算法和用戶產(chǎn)生的“擋出”內(nèi)容。這兩個體形成“虛 擬耐火模型”。用戶形成的對齒科修復(fù)體的后續(xù)設(shè)計工作被存儲在“虛擬蠟”對象體中，其被維持 為耐火體和設(shè)計蠟的合成物。在工作流末端，將執(zhí)行體積布爾減運算以將虛擬耐火體積從 虛擬蠟體積移除。結(jié)構(gòu)是可制造的虛擬蠟部件，精確地適合患者掃描數(shù)據(jù)，并且計算出擋出 以滿足理想的插入路徑和用戶限定的平滑。因此，橋構(gòu)架可以由多個獨立部件構(gòu)成，每個具有其各自的掃描、擋出和蠟體。這 些部件能通過體結(jié)合操作以適當(dāng)?shù)姆绞浇M合以產(chǎn)生連續(xù)整體，可以從其中減去耐火體以產(chǎn) 生可制造的虛擬蠟橋部件。4. 1 虛擬的釋放蠟(relief wax)在制造齒科修復(fù)體之前自動、半自動或手工添加釋放蠟可以優(yōu)化修復(fù)體在以下區(qū) 域中的配合，例如區(qū)域中有高頻或硬角出現(xiàn)在石料或患者情況中。使用傳統(tǒng)修復(fù)方法的設(shè) 計人員可能基于適合于修補的自身經(jīng)驗和知識向石料與/或由石料掃描形成的模型手工 添加釋放蠟。本發(fā)明的實施例也包括用于自動地確定需要虛擬的釋放蠟的模型區(qū)域、自動 地施加虛擬的釋放蠟從而使形成的鑄模恰當(dāng)?shù)嘏浜系姆椒ǎ棺罱K鑄模的手工用戶研磨和 表面修飾最小化。虛擬的釋放蠟可以自動地、手工地或半自動地施加到石料與/或模型的 形成孔的區(qū)域，孔例如由患者的唾液引起的泡沫形成。圖6示出了在一個實施例中的齒科修復(fù)體的模型600。釋放蠟602被添加到一些區(qū)域，并且該方法自動地確定釋放蠟在其它區(qū) 域604中可能是有益的。5.虛擬上蠟工具在實際中，用戶習(xí)慣蠟堆積的過程，其中蠟被添加并隨后被雕刻以形成用于齒科 修復(fù)體的理想的特征。這里描述的示例設(shè)計模型提供了被稱為虛擬上蠟工具的一類工具， 遠遠比手工上蠟的觸覺和感覺得心應(yīng)手。虛擬上蠟工具包括5. 1克隆工具——以恒定的厚度交互式蠟添加克隆工具是主要用于制作局部構(gòu)架而創(chuàng)造的工具，但是可以用于其它工作流。圖 7示出了用于順序復(fù)制命令的克隆工具操作。交互作用包括通過觸覺裝置接觸并感覺虛擬 模型700。在按壓觸針的同時前后移動模型700將在蠟的層702上繪制，層702從耐火模型 700的表面704自動地偏移至用戶指定的厚度。這形成模仿在耐火模型上敷設(shè)一片蠟的效 果的交互式工具。對標(biāo)準(zhǔn)的工具的改進是厚度可以被明確控制而不依賴于用戶的“眼睛”。 應(yīng)注意，球形刷706的直徑可以大于可被指定為數(shù)字參數(shù)的施加的蠟702的厚度?？寺」ぞ咴?005年3月15日出版的中出版的美國專利No. 6，867，770 (Payne)的 Freei^orm中的體積工具操作構(gòu)架內(nèi)實現(xiàn)，這里通過全文引用引入其內(nèi)容。這是沿參考體 R(耐火模型)的等值面由3D位置軌道引導(dǎo)的交互式操作，克隆操作的軌道基于用戶通過觸 覺界面裝置跟蹤參考體積表面、由2002年7月16日出版的美國專利No. 6，421，048 (Shih et al)和2000年8月29日出版的美國專利No. 6，111，577 (Zilles等)(這里通過全文引 用引入其內(nèi)容)教導(dǎo)的表面接觸點算法產(chǎn)生?？寺〔僮鞯妮敵霎a(chǎn)生一致的對象體V?？寺?操作被處理為來自R的局部體積復(fù)制的順序，被轉(zhuǎn)變并合并成V。應(yīng)注意，鑒于本公開的目的，沿著耐火模型的3D位置軌道，R，也可以由非觸覺裝 置產(chǎn)生；例如由鼠標(biāo)輸入或由獨立的計算機程序自動產(chǎn)生?？寺」ぞ卟僮魍ㄟ^將輸入的3D軌道分解為順序的線段來操作，如圖8所示。每個 線段由體坐標(biāo)系中的開始位置Ptl e R3和末端位置P1 e R3描述。線段用于掃掠用于確定克隆 輸出的邊界的體積取樣形狀S。該過程的掃掠本質(zhì)確保輸出體積的連續(xù)。在優(yōu)選的實現(xiàn)中， 該體積取樣形狀是球形，由半徑r e R描述，并且以位置軌道為中心。表面法線^ =-VA(A1) 基于每段的開始位置Ptl處參考體的負(fù)梯度被取樣，并且用于整體的段方式操作。此外，在 優(yōu)選實施中，在體單元(voxel)坐標(biāo)系中設(shè)置克隆的厚度δ e R0厚度和法線提供了從參 考體到對象體的用于克隆體單元數(shù)據(jù)的局部偏移向量ν= - δΑ。在取樣形狀S內(nèi)的每個輸 出對象體位置q e V，克隆樣品可以由參考體獲得并通過表達式V(q) =max(V(q),R(q+v)) 合成為對象體。在圖8中，示出了三個離散的克隆體操作802，每個具有各自的克隆偏移向量804。 點線806表示輸出對象體的表面，作為參考體的局部偏移被獲得。從參考體的局部偏移復(fù) 制生產(chǎn)對象體的這個過程接近體偏移，但是沒有維持距離場或距離詢問數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的存儲和
計算機管理。5. 2主連接器工具——將恒定的蠟層施加到模型上的標(biāo)記區(qū)域主連接器工具的目的是允許用戶以批操作向模型施加恒定的蠟層。目前的技工施 加預(yù)先形成的蠟層并將其向下按壓到耐火模型。目的是數(shù)字地模仿該操作，從而技工將在 提供輸出用于計算機控制加工或快速成型的文件的能力的同時具有對所需步驟更深的理
在圖9a_9c中所示的示例設(shè)計模塊中，用戶可以用涂料狀的范例或繪制封閉的曲 線環(huán)902以包圍模型900上的區(qū)域904來標(biāo)出耐火模型900上的區(qū)域。一旦邊界902被標(biāo) 出，NURBS修補可以寬松地配合到在下面的模型。NURBS修補然后偏移到指定距離，并且通 過鑲嵌到多網(wǎng)孔表示法中，然后從多網(wǎng)孔表示法轉(zhuǎn)換為體單元，該修補的上表面轉(zhuǎn)換回體 單元表示法。邊界的自動平滑通過施加影響算法區(qū)域以將邊界附近的多邊形平滑為在下的 體單元模型來實現(xiàn)。NURBS至體單元裝置在2005年10月25日出版的美國專利 No. 6，958，752 (Jennings等)中被教導(dǎo)，通過全文引用引入其內(nèi)容。主連接器特征基于耐火模型900的表面908和封閉的環(huán)邊界曲線904計算虛擬蠟 的加厚的層906。獲得該加厚的層的一種方法是通過使用封閉的環(huán)區(qū)域內(nèi)的三角形耐火模 型表面的“表面法線浮飾(surface normal emboss) ”。然而，形成的浮飾表面復(fù)制原始耐火 模型幾何學(xué)的所有不規(guī)則細(xì)節(jié)，從而對于主連接器期望具有平滑的上表面。此外，用于高分 辨率數(shù)據(jù)的三角表面浮飾的處理既可以是存儲加強的也可以是計算加強的，尤其對于大的 表面區(qū)域。因此，被主連接器使用的改變步驟是將NURBS修補配合到接近耐火模型的表面 并且隨后加厚修補，既提供了理想的平滑特性又使處理更有效。將NURBS修補配合到體數(shù) 據(jù)被Freei^orm中的一些特征所有，包括用包裝的圖像浮飾(Emboss With Wrapped Image), 由共同未決的美國專利20050128211 (Berger等)教導(dǎo)。用于將光滑NURBS修補充填到接近致密取樣表面的技術(shù)最初由 Krishnamurthy (Krishnamurthy等)研究，用于施加到密集多邊形網(wǎng)孔。這些技術(shù)之后用 在kns Able FreeR)rm軟件中用于將NURBS修補配合到密集體單元體的等值面。配合算 法以兩個階段執(zhí)行。首先，通過在有界區(qū)域內(nèi)配合并松弛2D網(wǎng)格點來獲得等值面的常規(guī)取 樣。點使用虛擬彈力迭代地松弛，虛擬彈力抑制點均勻地分開并跟隨平行以及垂直于修補 邊界的平滑的等輪廓線。在每個松弛迭代之后，點通過沿體梯度投影重新配合到等值面。 一旦網(wǎng)格點被充分地松弛并配合到等值面，點可以接近使用最少的正方形網(wǎng)格數(shù)據(jù)充填算 法。網(wǎng)格點的數(shù)量和修補表面中相關(guān)的控制點的數(shù)量控制從等值面取樣并由修補表示的細(xì) 節(jié)的量。這可以通過試探確定或由用戶控制，以實現(xiàn)充分地平滑裝配到耐火模型表面。主連接器通過鑲嵌NURBS修補被計算，并且然后由鑲嵌的修補的復(fù)制計算“表面 法線浮飾”。這兩個表面形成主連接器的上表面和下表面。這些表面的邊界與一條三角形 連接以形成封閉的三角邊界表面。該封閉的邊界表面然后分為臨時體單元體并隨后與對象 體合并。圖9a和9b示出了標(biāo)記要被平滑的區(qū)域的兩種方法，圖9c示出了在限定的區(qū)域內(nèi) 施加的虛擬蠟的層902。5. 3充填工具——平滑模型上的標(biāo)記區(qū)域中的表面?zhèn)污E充填工具的目的是表明在形成局部構(gòu)架或其它齒科修復(fù)體時對于手工地向虛擬 耐火添加“擋出”蠟的不同的客戶需求，例如，按照以下步驟。1.對由提取形成的孔進行充 填。有時，患者經(jīng)歷提取后進行壓印，為了在提取孔被完全修補并用組織充填之前調(diào)整修復(fù) 體。形成的石料將在提取處具有深的凹痕，之后隨著口腔修補用組織充填。2.平滑多年受 吸煙的持續(xù)損害的患者口中的缺陷。吸煙者可能在上腭上具有多個凹痕，不能被局部構(gòu)架的下側(cè)反應(yīng)。3.制備光滑表面以與舌形桿接觸。用于下部分的舌形桿需要具有光滑的表 面，而不是反應(yīng)下腭上的每個塊和紋理。4.平滑可能包括在灌注石料復(fù)制過程中產(chǎn)生的偽 跡的石膏石料的表面。現(xiàn)在的齒科實驗室的技工應(yīng)對這些問題的方式是使用一些熱蠟來平滑石料本身。 蠟滴到裂縫和孔中，并且在頂部形成很好的光滑表面。該上蠟?zāi)Ｐ腿缓笥糜谥匦妈T造新的 石膏耐火模型。用于設(shè)計齒科修復(fù)體的后續(xù)的上蠟任務(wù)隨后在該“潤色的(touched up)” 石料上被執(zhí)行。這里描述的觸覺激活的齒科建模系統(tǒng)的優(yōu)勢是可以以很簡單并且被控制的方式 將數(shù)字蠟添加到原始的數(shù)字耐火模型。該改進的模型隨后可以按照要求立即變成新的耐火 模型。為了模仿以上列出的過程，虛擬充填工具允許用戶通過用觸覺裝置接觸模型來標(biāo) 記要被平滑的區(qū)域，例如通過以下步驟。1.通過用觸覺裝置接觸模型來繪制選擇一個區(qū)域， 并且通過在上下移動觸覺裝置的同時按壓按鍵來在其表面上繪制。2.例如用鼠標(biāo)通過2D 操作繪制。3.繪制封閉的曲線環(huán)以標(biāo)記模型的要被平滑的區(qū)域。為了實施(3)，充填工具平滑由封閉的曲線環(huán)限定的區(qū)域內(nèi)的耐火模型表面。平滑 通過用修補替換耐火模型表面的區(qū)域來實現(xiàn)，該修補已經(jīng)與規(guī)定的對象配合。耐火模型表 面通過使用邊界曲線環(huán)將表面分裂并且用鑲嵌的NURBS修補表面替換內(nèi)部區(qū)域來被修改。 該被修改的表面通過2005年10月25日出版的美國專利No. 6，958，752 (Jennings，Jr.等) 中教導(dǎo)的技術(shù)可能符合耐火模型體的表示，在這里通過全文引用引入其內(nèi)容。將NURBS修補配合到耐火模型表面的過程使指定的對象最優(yōu)化，以松弛地配合到 凸表面特征而不配合到凹表面特征。充填工具的橫截面配合的示例性示例1000在圖10中 示出。耐火模型1002在上表面1006上包含缺陷1004。充填添加粘土 1008以形成平滑表 面1010，包括毛刺的或混合的邊緣1012。該方法執(zhí)行為5. 2中的主連接器所描述的修補配合方法的改變。配合取決于建立 使用2D網(wǎng)格點接近的表面的常規(guī)取樣。點被初始地松弛為均勻間隔以均一地表示耐火模 型表面的識別區(qū)域的形狀和細(xì)節(jié)。每個點基于局部曲率被分級，并且僅在一維或二維具有 凹曲率的點被考慮。平滑處理然后用于替代地修改這些2D網(wǎng)格的凹點。在每個迭代處，至 少一維的最凹曲率的點基于相鄰點的加權(quán)平均被修改并移動到新的位置。邊界處的點不允 許被改變。該平滑處理的限制導(dǎo)致僅添入邊界表面點的完全平滑表面。然而，用戶可以通 滑動控制網(wǎng)格的識別和平滑量這兩者以實現(xiàn)在消除凹缺陷的同時配合到耐火的理想平衡。圖Ila示出了在施加平滑操作前耐火模型1100的表面。圖lib中的封閉包括如 上所述平滑過的區(qū)域1102。5. 4網(wǎng)孔工具——施加虛擬蠟圖案以形成用于局部修復(fù)體的網(wǎng)孔區(qū)域該工具提供了用于可移動局部構(gòu)架建模工作流的形成網(wǎng)孔和釋放蠟區(qū)域的改進 方法，如圖1 和12b所示?！搬尫畔瀰^(qū)域” 1202是耐火模型上的升高區(qū)域，確保局部構(gòu)架 上的替代齒某種程度上浮在患者的牙齦上方。網(wǎng)孔1204是局部構(gòu)架的保持替代牙齒的部 分，并且包括圖案化的圓形或正方形孔的網(wǎng)孔，當(dāng)替代牙齒粘到局部構(gòu)架中時捕獲環(huán)氧物。釋放蠟區(qū)域1202僅在形成網(wǎng)孔1204時必需，因此本發(fā)明將兩項的形成結(jié)合為一 個工作流并且省去用戶的一些看似重復(fù)的步驟。
例如，在一個實施例中，執(zhí)行以下五個步驟以數(shù)字地設(shè)計局部構(gòu)架的網(wǎng)孔部分 1.將選擇的、用戶繪制的曲線環(huán)作為輸入。2.用戶可以設(shè)定用于釋放蠟和網(wǎng)孔的參數(shù)，包 括釋放蠟的厚度和網(wǎng)孔從釋放蠟邊緣的偏移(因為網(wǎng)孔區(qū)域從釋放蠟區(qū)域插入)。3.通過 缺省，從系統(tǒng)寬度參數(shù)選擇得到最常用的網(wǎng)孔。用戶也可以從列出的其它標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)孔圖案中 選擇，或者可以進一步通過改變厚度、孔的尺寸、頻率、形狀和其它類似參數(shù)來定制當(dāng)前的 網(wǎng)孔圖案。4.出現(xiàn)網(wǎng)孔圖案的預(yù)覽，如圖1 所示。孔尺寸通過數(shù)字控制由用戶指定。用 戶然后使用允許用戶自由地轉(zhuǎn)動和并調(diào)整圖案大小的觸覺的(例如3D)或2D窗口(例如 觸覺或非觸覺鼠標(biāo)或跟蹤球)調(diào)整網(wǎng)孔圖案預(yù)覽。5.當(dāng)完成時，網(wǎng)孔工具產(chǎn)生偏移“釋放 蠟”以添加到具有恰當(dāng)高度的耐火模型(參見圖12b)；并且將新的網(wǎng)孔添加到表示局部構(gòu) 架的當(dāng)前的蠟。在實施步驟G)，應(yīng)注意用于無變形地將網(wǎng)孔施加到由封閉的曲線環(huán)限定的區(qū)域 的機構(gòu)基于2005年6月16日出版的共同未決美國專利申請No. 2005/0128211 (Berger等)， 在此通過全文引用引入其內(nèi)容。網(wǎng)孔工具執(zhí)行對現(xiàn)有的用包裝的圖像浮飾(Emboss With Wrapped Image)設(shè) 備(EffffI)延伸。該操作使用配合到對象體表面的封閉環(huán)曲線作為輸入。該曲線被自 動地分成四個修補邊界曲線，并且隨后NURBS修補被配合到該區(qū)域內(nèi)。對象體的表面 被這些邊界曲線分開，并且內(nèi)部區(qū)域由修補表面的鑲嵌代替。由共同未決美國專利申請 No. 2005/0128211 (Berger等)教導(dǎo)的EVVVVI處理提供了 NURBS修補表面內(nèi)的正投影UV映 射，用于使紋理圖案傾斜而不變形。網(wǎng)孔工具執(zhí)行基于該修補、UV映射和鑲嵌執(zhí)行額外的 處理以產(chǎn)生理想厚度Ss的間隔(釋放蠟)體和具有厚度δm的圖案化網(wǎng)孔體。間隔(釋放蠟)體通過沿平均表面法線偏移鑲嵌的修補表面達δ s產(chǎn)生。沿邊界 的鑲嵌點沒有偏移。間隔體的底面通過對象體分裂由省略一部分的內(nèi)部區(qū)域獲得。這些鑲 嵌的表面被結(jié)合并被柵格化以產(chǎn)生被添加到數(shù)字耐火體的體單元體間隔。圖案化的網(wǎng)孔體作為“EWWI浮飾”的改變被形成。首先，鑲嵌的修補表面沿平均表 面法線偏移達\。修補邊界附近的鑲嵌點的偏移基于線性斜坡下降函數(shù)被削弱。這確保 了圖案化的網(wǎng)孔體的邊界從間隔(釋放蠟)體的邊界略被插入。每個頂點在被浮飾紋理圖 案調(diào)整的同時又沿其各自的表面法線偏移達Sm。修補邊界附近的鑲嵌點的“浮飾”也基于 線性斜坡下降函數(shù)被削弱。下降函數(shù)進一步確保圖案化的網(wǎng)孔的邊界從間隔(釋放蠟)體 的邊界充分地被插入。此外，假定該浮飾和偏移的鑲嵌表面的邊界沒有移動，從而對象體表 面可以仍被評價為固體。基于2005年10月25日出版的美國專利6，958，752 (Jennings， Jr.等)教導(dǎo)，該鑲嵌的表面被柵格化以產(chǎn)生被修改的對象體，這里通過全文引用引入其內(nèi) 容。最后，當(dāng)耐火體隨后從蠟對象體中減去時，圖案化的網(wǎng)孔體將以理想間隔距離δ s 和理想網(wǎng)孔厚度δω自由浮動。5. 5脊工H族一一系歹I丨齒禾443掠/懸梓等工H在局部構(gòu)架和頂蓋/橋構(gòu)架工作流中，有許多修復(fù)體上的物理特征基于長的擠壓 蠟圖案。例如，例如CMP和Bego的許多經(jīng)銷商出售標(biāo)準(zhǔn)的蠟圖案，具有適于在局部構(gòu)架中 的網(wǎng)孔區(qū)域周圍形成扣鉤和終止線的不同輪廓和端部錐形特性。對于頂蓋和橋構(gòu)架，舌頸 通常由蠟自由形式地形成，但是頸仍類似設(shè)置在蠟頂蓋的表面上的橫截面變化的突出。
在這里描述的示例設(shè)計模塊中，可以通過使用這里稱為“脊”的虛擬工具族來實現(xiàn) 這類特征。脊工具族接受一個或多個引導(dǎo)曲線；以及可以由系統(tǒng)寬度參數(shù)選擇數(shù)據(jù)庫得到 的一個或多個橫截面輪廓和附加的端部錐形特征。這些輸入被用于沿著在一端或兩端具有 可選錐形端的引導(dǎo)曲線形成掃掠或懸掛輪廓。支持的內(nèi)部機制是基于使用描述載荷形狀并且隨著用戶編輯引導(dǎo)曲線而交互地 校正的臨時NURBS修補，改變輪廓的尺寸或方向，編輯每個懸掛輪廓的形狀?；蚋淖兿薅ǘ?點處的錐形條件的參數(shù)。一旦用戶接受該預(yù)覽，激勵連接器和充填工具(參見上文)的相 同的機制被用于首先鑲嵌NURBS修補，然后將形成的多網(wǎng)孔轉(zhuǎn)變?yōu)樘摂M蠟。圖13 屏幕底部的下拉菜單1300示出了用于不同類型用于脊的工具的典型的橫 截面輪廓(例如，HalfRound或Domesharp)，用于脊的工具包括環(huán)扣鉤(Ring clasps)、J 扣鉤(J—clasps)、T扣鉤(T-clasps)、終止線(Finish lines)、用于主連接器的加強支柱， 和用于頂蓋和橋的舌頸。圖14示出了使用這些不同輪廓的虛擬蠟輸出1400。觸覺輔助用于幫助用戶形成和編輯橫截面輪廓的引導(dǎo)曲線。通過接觸虛擬耐火模型的表面上的點繪制引導(dǎo)曲線。在這些編輯點之間，曲線跟 隨輪廓配合到表面。一旦形成，引導(dǎo)曲線可以通過將編輯點拖到表面上新的位置被更改，或 通過添加或移除點被更改。當(dāng)編輯點被更改時，曲線被自動地重新配合到表面。為了幫助 編輯點選擇，每個點具有“觸覺吸合”，當(dāng)接近時較小的力吸引并將觸覺裝置鎖定到點。通過在二維平面上操作一系列連接的線和曲線來編輯輪廓。觸覺裝置的運動被限 制到χ和y，并且給出接觸平板的物理感覺。對于引導(dǎo)曲線編輯點，觸覺吸合輔助輪廓點的 選擇和移動，以及把手的操縱，以在那些點處控制曲線切向。圖15示出了脊工具用于編輯輪廓的屏幕，示出了二維平面1506上的線1502和曲 線 1504。提供進一步的觸覺控制以調(diào)節(jié)輪廓在沿引導(dǎo)曲線掃掠時的對準(zhǔn)和尺寸。旋轉(zhuǎn)窗口 沿圓形軌跡鎖止觸覺裝置的移動，允許圍繞引導(dǎo)曲線的軸的輪廓的法線方向被設(shè)定。尺寸 窗口將觸覺裝置的移動鎖止到直線軌跡，允許輪廓的寬度或高度被設(shè)定。具體地，有幾個對于局部構(gòu)架設(shè)計人員尤其有用的工作流具體交互作用。5. 5. 1扣鉤工具類似所有這里描述的示例，扣鉤工具接受一個或多個引導(dǎo)曲線、兩個輪廓和限定 端部錐形條件的參數(shù)。引導(dǎo)曲線由用戶通過點擊以在虛擬耐火模型的表面上繪制曲線來輸 入。輪廓從系統(tǒng)寬度參數(shù)選擇得到并且也可以用于定制由用戶編輯。沿引導(dǎo)曲線的輪廓的錐形可以被指定為掃掠輪廓的終點寬度(End Width)，可以 大于或小于相應(yīng)的起點寬度(Mart Width)。引導(dǎo)曲線寬度(Width)從起點到終點線性地 衡量。輪廓的高度(Height)(厚度(Thickness))與寬度成比例被衡量。錐形可以為扣鉤 的每個構(gòu)件單獨地設(shè)定。為了使形成的錐形的末端變圓，增加端帽。這通過將輪廓旋轉(zhuǎn)到 圍繞端點的表面來形成。被支撐的扣鉤的類型包括簡單環(huán)形(Simple Ring)扣鉤、J形扣鉤和T形扣鉤。簡 單環(huán)形扣鉤連在一端上接到主連接器，并且在另一端上為錐形?？坫^工具接受單獨的引導(dǎo) 曲線作為該類扣鉤的輸入。對于該扣鉤類型有單套錐形參數(shù)。J形扣鉤具有兩個支架?；?br> 30礎(chǔ)支架連接到主連接器。基礎(chǔ)支架的另一端略為錐形。該末端然后連接到具有尖銳過渡的 短支架。對于該扣鉤類型有兩個單套錐形參數(shù)。T形扣鉤具有三個支架。基礎(chǔ)支架連接到 主連接器。基礎(chǔ)支架的另一端略為錐形。該末端然后連接到每個都比基礎(chǔ)支架呈更顯著的 錐形的兩個短支架。對于該扣鉤類型扣鉤工具接收兩個或三個曲線作為輸入，取決于用戶 是否將短支架繪制為一個或兩個曲線。對于該扣鉤類型有單套錐形參數(shù)?？坫^一般需要引導(dǎo)曲線位于虛擬耐火模型上。形成的懸掛幾何形根據(jù)用戶的選擇 可以依靠于耐火模型或從其偏移。圖16是示出限定每種扣鉤的典型參數(shù)的對話框1600。5. 5. 2 終Ih線工具終止線工具的目的是在形成局部構(gòu)架時向由網(wǎng)孔工具產(chǎn)生的幾何形提供邊界。典 型地，終止線使用三角形狀的輪廓，并且得到的懸掛的形狀被形成為使得輪廓沿引導(dǎo)曲線 被自由地掃掠，而使掃掠輪廓的方向不受下方的耐火模型的表面法線的影響。圖17是示出限定每種終止線的典型參數(shù)的對話框1700。5. 5. 3舌頸工具舌頸工具在形成頂蓋和橋構(gòu)架時使用。金屬頂蓋上的舌頸的目的是為了為將要被 筑建在金屬頂蓋的頂部的陶瓷的提供結(jié)構(gòu)支撐。一般地，頂蓋可能沒有舌頸，有局部舌頸， 或有整體舌頸。圖18示出了示例用戶界面中對于頂蓋的這三種舌頸選擇1800。對于頂蓋，舌頸通常被限定為使得其平滑地彎曲為邊緣線。對于橋構(gòu)架，舌頸通常 被設(shè)計為平滑地流動到連接器。舌頸因此由掌控頸的底部的至少一個引導(dǎo)曲線限定。可選 擇地，可以提供另外的引導(dǎo)曲線來表示舌頸的頂部。舌頸的橫截面跟隨由用戶輸入?yún)?shù)定 制的標(biāo)準(zhǔn)形狀。局部舌頸的端部向下彎曲以遇到底部引導(dǎo)曲線，但是急劇地沿底部引導(dǎo)曲 線以形成臺階。圖19示出了頂蓋設(shè)定對話框，示出了限定舌頸所需要的參數(shù)。5. 6用于頂蓋和橋的觸覺輔助自動邊緣線提取對于頂蓋和橋，首先要限定的最重要的特征是邊緣線，是跟隨制備牙齒上的制備 線的封閉環(huán)。一般地，引入的表示“溝渠”模型，指是的石膏石料用手被修改以強調(diào)軟件應(yīng)用使 用的制備線。在該事件中，邊緣線將清楚地可發(fā)覺。然而，有些情況下溝渠可能粗糙或不完 整，這種情況下邊緣線必需通過觀察手動地察覺。5. 6. 1對邊緣線的可能輸入在一個實施例中，當(dāng)可得到溝渠模型時，整個掃描可以用于范圍特征線檢測算法， 可以基于插入路徑、牙體解剖學(xué)知識或一些其它機制使用基于曲率的機制或2D輪廓檢測 算法以從掃描數(shù)據(jù)獲得邊緣線。在另一個實施例中，用戶可以使用觸覺裝置以繪制選擇邊緣線位于其上的小條的 幾何形。該簡單的、非解剖學(xué)的幾何形然后由算法使用以檢測表示邊緣線的封閉環(huán)。在第三實施例中，用戶可以使用觸覺裝置以繪制最終的邊緣線。一個方式是在接 觸掃描模型的同時點擊邊緣線上的點以輸入樣本點。NURBS曲線然后可以通過被點擊的點 配合，使用最小平方配合機制以接近地表示掃描模型上的幾何學(xué)。將曲線緊密地配合到規(guī)定公差可以是迭代的，并且可以占用較長時間?？梢允褂酶鞣N竅門來提高該步驟的迭代，包 括在初始定義狀態(tài)中使用松弛配合曲線用于粗配合，并且在離開邊緣線定義階段前進行精 配合作為成批過程。5. 6. 2自動邊緣線檢測方法在一個實施例中，邊緣線可以由明顯視圖的輪廓決定算法。給定插入路徑和適當(dāng) 的溝渠模型，以及靠近制備線被分段的模型，整個邊緣線應(yīng)該作為輪廓線可見。標(biāo)準(zhǔn)的輪廓 檢測算法可以用于該模型的2D視圖以找到邊緣線。在另一個實施例中，使用環(huán)的幾何形作為輸入，可以通過在幾個取樣角處取得存 儲的模型橫截面(平面通過連接兩個多線環(huán)的重心的線，兩個多線環(huán)限定多網(wǎng)孔幾何形的 頂和底)確定邊緣線。橫截面的輪廓點對于每個平面是相同的，并且這些點代表模型上的 取樣點，隨后可用作NURBS曲線配合算法的輸入以產(chǎn)生緊密配合曲線?；蛘撸B接這些輪廓 點的多線可以被用作為邊緣線?；蛘?，可以產(chǎn)生NURBS曲線然后投影回初始模型以找到位 于掃描模型的面上的多線。5. 6. 3用于確定邊緣線的示例件技術(shù)用于確定邊緣線的示例技術(shù)首先由用戶用觸覺裝置手工地“掃掠”感興趣的理想 3D區(qū)域，隨后通過分析形成的表面曲線算法地確定邊緣線。用戶用觸覺裝置感覺邊緣線，通過觸覺裝置的輸入在包含邊緣線的耐火模型的等 值面上產(chǎn)生帶?；谟脩舻募夹g(shù)，在掃描數(shù)據(jù)中帶在邊緣線周圍具有變化的寬度。由于解剖學(xué)表面形狀，以及系統(tǒng)觸覺地將掃掠(例如繪制選擇)工具限制到理想 區(qū)域的能力，系統(tǒng)提供了指定包含邊緣線的帶的有效的方式。為了自動地檢測并提取邊緣線，運用5. 6. 2中描述的執(zhí)行“兩個環(huán)”的方法。通過包含邊緣線的多邊形“掃掠帶”，稱為質(zhì)心軸的參考向量和指定的原點形成并 被存儲。這是基于帶頂和帶底的邊界的質(zhì)心。稱為質(zhì)心的原點是帶頂和帶底的邊界的質(zhì)心 的中點。質(zhì)心軸通過取得帶頂?shù)馁|(zhì)心和帶底的質(zhì)心的差向量獲得。Z軸是另一個潛在的質(zhì) 心軸。在這對向量上使用加權(quán)判定算法以限定帶的法線。該軸稱為貝它(beta)。根據(jù)beta產(chǎn)生一組平面。這些平面圍繞質(zhì)心軸被均勻地參數(shù)化。這組平面用于 對帶取樣以改善改良的質(zhì)心和質(zhì)心軸的后續(xù)選擇。在圖20a中，示出質(zhì)心軸2000，帶2004的頂2002和帶2004的底2006用虛線標(biāo)記。根據(jù)平均間隔的平面組，產(chǎn)生具有等值面的每個平面的交叉。對于每個平面，與具 體的平面相交的邊緣形成多線并以其連通性排為表面上的三角的邊緣。通過該排序，中間 的頂點或頂點對與包圍這些點的帶被識別并被收集。新的頂和頂?shù)亩嗑€通過這組頂和底中 間頂點形成。新的質(zhì)心通過對每個平面取返回的中間頂點的中點的質(zhì)心形成，該曲線被稱 為“臨時邊緣線(PML) ”。新的質(zhì)心軸通過中間頂點的新的上帶和下帶形成。通過新的質(zhì)心軸和質(zhì)心，用更大的平面的集合對帶取樣。帶被故意地過采樣。平 面的數(shù)量和間隔由頂環(huán)和底環(huán)(來自PML結(jié)構(gòu)前產(chǎn)生的原始環(huán))中的邊緣的數(shù)量和改變確 定，并且頂環(huán)和底環(huán)產(chǎn)生用于PML。每個平面與帶和臨時邊緣線分割，稱該點為PML點。該平面與帶的交點由其在平 面上的位置按照以前被安排。
對于Z軸和質(zhì)心軸兩者，通過對PML點和沿的Z軸及質(zhì)心軸的質(zhì)心的差進行投影 計算局部質(zhì)心。使用這些點作為原點形成局部構(gòu)架。根據(jù)這些點，計算排列好的交點的幾 何特征。這包括相對于局部構(gòu)架的凹度。并且，法線切平面到交叉多線中的點處的表面的改變被近似。成倍技術(shù)用于形成 該近似。這包括用NURBS曲線近似多線并提取曲線的作為結(jié)構(gòu)的幾何信息，特別是多線中 的點處的Frenet構(gòu)架。此外，分析多線的弦偏離的變化。加權(quán)判定算法使用被收集的幾何信息用于在通過將平面與帶2004交叉產(chǎn)生的交 叉點2008中選擇最佳的適當(dāng)點，如圖20b所示。取樣點2008通過局部密度的加權(quán)重要性抽樣和多線上的點的算法的變化減到較 小的數(shù)量，如圖20c中較少數(shù)量的點2010所示。然后，用多線加權(quán)重要性抽樣和NURBS結(jié)點插入對曲線平滑，使該更小的點2010 的組被精練。這些操作的結(jié)果是邊緣線2010，如圖20d所示。一旦被限定，邊緣線也可以被用戶編輯。觸覺裝置可以利用觸覺重力井被吸引到 曲線上的被點擊的編輯點。用戶然后可以點擊按鍵并且托動以移動該點，并且/或者向曲 線添加或移除點以改變曲線的形狀?？刂魄€配合的其它參數(shù)也可以被改變，包括控制點 的數(shù)目、配合的公差、結(jié)點向量是否均勻地間隔或被適應(yīng)性地確定等。6觸覺交互工具觸覺向?qū)Ш图s束作為生產(chǎn)力增強輔助來說是無價的。可以使用例如線、面約束的 觸覺向?qū)Ш图s束。此外，這里介紹齒科專用的觸覺繪制窗口以實現(xiàn)齒科應(yīng)用軟件的直接和 透明的用戶界面。這包括6. 1使用虛擬觸覺控制球詵擇插入路徑對于幾乎所有的修復(fù)體，需要選擇插入路徑，即修復(fù)體插入患者口中所沿的方向。 對于局部，齒科專業(yè)人員常使用稱為“Ney (TM) Surveyor”的裝置，本質(zhì)上是具有移動平臺的 桌面型裝置。垂直方向是插入的期望路徑。用戶將患者的嘴的石膏鑄件放在平臺上，然后 在從側(cè)面觀察鑄件的同時略微轉(zhuǎn)動平臺。一旦用戶找到使咬邊最小的插入路徑，使用具有 石墨尖的工具標(biāo)記輪廓的高度用于進一步處理。在這里描述的示例性系統(tǒng)中，觸覺測量工具提供了 Ney Surveyor的類似物。在圖 21中，插入路徑由白箭頭2100和線2102表示。該路徑默認(rèn)到掃描方向的Z軸。為了用觸 覺裝置改變插入路徑，用戶首先接觸石膏鑄件的掃描模型上或其周圍的空間中的點，從模 型中心限定半徑，然后以球面運動拖拉。以該方式，觸覺裝置移動被限制到球殼，給予虛擬 觸覺控制球(Virtual Haptic Tradiball)的球形的感覺，允許模型在所有軸上精確地轉(zhuǎn) 動。隨著模型被轉(zhuǎn)動，插入路徑相對于視圖保持被固定，但是相對于模型改變。作為結(jié)構(gòu)的 效果非常像Ney Surveyor的行為。應(yīng)注意，該虛擬觸覺控制球界面可以被一般地用于準(zhǔn)確地指定任意計算機模型3D 轉(zhuǎn)動并且不限于該具體內(nèi)容。應(yīng)進一步注意，描述的“虛擬齒科測量”系統(tǒng)也可以實現(xiàn)2D輸入，例如從鼠標(biāo)或?qū)?字板輸入。類似的交互作用用于選擇頂蓋和橋的插入路徑。在該類型的工作流中，齒科專業(yè) 人員通常選擇向下直視插入路徑使得頂蓋或橋臺的邊緣線清楚地可見。然而，觸覺交互仍是相同的——用戶首先接觸點然后移動觸覺裝置以利用虛擬觸覺控制球技術(shù)實現(xiàn)模型圍 繞其中心的轉(zhuǎn)動。圖21示出了作用中的轉(zhuǎn)動窗口，用于選擇局部構(gòu)架2104的插入路徑。6. 2用于橋體布置的平移、轉(zhuǎn)動和比例窗口為了形成橋構(gòu)架修復(fù)體，缺失的牙齒被橋體替換，并且相鄰的頂蓋和橋體通過連 接器連接。在物理世界中，齒科專業(yè)人員使用標(biāo)準(zhǔn)的蠟橋體和融化的蠟手工制作這些連接器。在這里描述的示例性系統(tǒng)中，提供了虛擬橋體和連接器的庫，形狀基于所涉及的 具體牙齒。此外，提供了觸覺窗口，允許用戶通過與其接觸、按壓按鍵并以x-y-z平移模式、 旋轉(zhuǎn)模式或6自由度(DOF)模式拖動，移動或重新定向單個橋體或連接器。圖2 示出了用于橋體2200的平移/旋轉(zhuǎn)窗口。X軸2202、y軸2204和ζ軸2206 示出了局部x-y-z系統(tǒng)，并且交叉點2208示出了局部旋轉(zhuǎn)原點。此外，放置的橋體2200和連接器工件可能需要被調(diào)整大小或拉伸。示例性系統(tǒng)提 供了觸覺窗口，其中用戶接觸工件后開始拖拉。按照接觸工件的位置和用戶移動的方向，工 件可以沿χ-y-z坐標(biāo)的三個局部方向的一個被不均勻地縮放。當(dāng)工件被接觸時，縮放的方向基于表面法向量被選擇。法線對齊最靠近的任何主 局部軸成為縮放軸。隨著觸覺裝置被移動，鎖定到沿縮放軸的直線軌跡。為了更好的縮放 控制，自動推桿器修正器相對于觸覺裝置的移動減慢縮放動作。圖22b示出了用于橋體2200的比例窗口。在該情況下，在面對X方向的一側(cè)接觸 工件，因此箭頭2210繪制為平行于χ軸2202。6. 3觸覺向?qū)в|覺理論可以用于檢查外科手術(shù)向?qū)В缬糜诓迦胛锖蜅U的對齊，以幫助設(shè)定 鉆角，并且/或者產(chǎn)生用于外科手術(shù)固定設(shè)備的向?qū)Ч潭ㄔO(shè)備。本發(fā)明的實施例描述通過共邊地構(gòu)成針對患者的修復(fù)的向?qū)Ч潭ㄔO(shè)備或外科手 術(shù)設(shè)計，用于提高齒科程序的執(zhí)行的系統(tǒng)和方法。該向?qū)Ч潭ㄔO(shè)備或外科手術(shù)設(shè)計可以用 作為使齒科醫(yī)生優(yōu)化修復(fù)在患者中的最終布置的指令。觸覺界面然后可以用于確定患者情 況和設(shè)計的修復(fù)之間的向?qū)У膶R。此外，觸覺界面可以用于直接確定患者情況和設(shè)計的 修復(fù)之間的匹配。以與齒科醫(yī)生通過用手指推動修復(fù)體并感覺形成的運動來測試局部構(gòu)架 或冠的配合大致相同的方式，可以編排觸覺界面以在虛擬安裝中提供這樣的交互。此外，如果外科手術(shù)設(shè)計(例如植入物的鉆孔路徑)沿針對患者的植入物形成時， 可以直接用觸覺向?qū)嵤┩饪剖中g(shù)設(shè)計，其中齒科醫(yī)生的手被其工具直接引導(dǎo)以沿正確路 徑鉆孔。本發(fā)明的一個實施例是改變典型的齒科醫(yī)生的鉆孔以包括致動器(例如電動機) 或制動器來在每個結(jié)點限制鉆移動的范圍；譯碼器或其它位置傳感器使得鉆末端的位置在 3D空間中可知(稱該改變的鉆為6D0F觸覺鉆)；以及患者登記步驟，其中鉆、患者和外科手 術(shù)設(shè)計之間的3D關(guān)系被限定?；颊叩怯浛梢酝ㄟ^以下來完成通過用患者情況的鉆接觸外科手術(shù)計劃中可得到 的分界點；通過清楚引入在外科手術(shù)中可獲得的附于患者的基準(zhǔn)點；或通過“實時方法”， 其中使用鉆的端部附近的傳感器和匹配的軟件以得到傳感器數(shù)據(jù)和要執(zhí)行的外科手術(shù)設(shè) 計之間的通信。
通過移去對設(shè)計的修復(fù)構(gòu)件的要求可以使該觸覺向?qū)Ц拍顢U大。在植入外科手術(shù) 中，齒科醫(yī)生選擇現(xiàn)有的植入物并且執(zhí)行適當(dāng)?shù)耐饪剖中g(shù)設(shè)計以使可獲得的骨組織在顎內(nèi) 的利用最優(yōu)化的技術(shù)是最重要的。在這種情況下，6D0F觸覺鉆(Haptic Drill)通過“靜止 形成”控制策略可以幫助執(zhí)行植入的外科醫(yī)生通過觸覺地加強鉆方向沿具體路徑的對齊并 通過提供用于鉆末端的穿過深度的信息，執(zhí)行必要的鉆操作“靜止形成”控制策略使用觸覺裝置被開發(fā)(例如knsAble制造的I^remium 6D0F 觸覺裝置，其中鉆末端概念地位于觸覺界面點處)，并且是重力補償?shù)慕Y(jié)合并在裝置被釋放 時維持用戶的操作方向。一般的自由空間運動被允許，直到預(yù)排程序的限制、觸覺壁或其它 引導(dǎo)路徑被接近。觸覺向?qū)Э梢杂糜谘例X制備、植入和其它齒科外科手術(shù)過程。這些向?qū)Э梢圆捎?兩種形式在過程進行前被放到患者口中的引導(dǎo)固定結(jié)構(gòu)，或作為觸覺向?qū)?，其中典型的齒 科醫(yī)生的鉆孔被改變?yōu)榘?1)致動器或制動器來限制鉆移動的范圍；( 譯碼器或其它 位置傳感器使得鉆末端的位置在3D空間中可知；以及/或C3)患者登記步驟，其中鉆和患 者之間的3D關(guān)系被限定。通過使用鉆的端部附近的傳感器和匹配的軟件以得到傳感器數(shù) 據(jù)和要執(zhí)行的外科手術(shù)設(shè)計之間的通信，患者登記可以實時發(fā)生。觸覺向?qū)н€可以被用于咬合登記。許多良好配合的齒科修復(fù)體，例如對于冠/橋， 需要用于適當(dāng)閉塞的方法，其中上頌骨和下顎上的牙齒相對。用于咬合登記的觸覺引導(dǎo)可 以允許實驗室技工在感覺對手的同時對冠/橋進行建模。例如，實驗室技工可以在感覺對 手的同時使用工具來使其設(shè)計的牙齒上的尖端變形，從而將尖端與相對的牙尖窩或用戶限 定的其它接觸點接觸。該方法可以提供用于該設(shè)計的非常直觀和快速的界面。體單元和/或觸覺反饋也可以用于動態(tài)咬合。許多齒科修復(fù)體使用物理咬合器被 設(shè)計并被測試，其中上顎和下顎可能彼此作用，允許實驗室技工提供具有適當(dāng)閉塞或配合 的設(shè)計。使用觸覺，用戶可以以模擬物理模型和咬合的形式相對于上顎操縱下顎以物理地 感覺虛擬配合。此外，傳感器可以用于測量患者的物理咬合與/或顎移動。這些傳感器可以測量 移動，并且還可以在患者將牙齒閉牢時測量定時和力。該信息然后可以被用于自動地改變 用于動態(tài)咬合的修復(fù)體設(shè)計。例如，在冠和橋中，“高速路”是在牙齒設(shè)計中提供的允許自然 咀嚼、突出、散開和其它移動的額外的空間。使用具有體單元和/或觸覺的動態(tài)咬合，實驗 室技工首次可以以齒科醫(yī)生最小的研磨和調(diào)整設(shè)計配合到患者口中的冠或橋。7.多種表示法以平衡精度與可量測性使虛擬耐火和虛擬蠟建模成為可能的基于體單元的3D表示法具有固有的強項和 弱點。強項包括通過使用測定體積的結(jié)合、插入和布爾減、混合和變形操作容易地仿效現(xiàn)實 世界建模過程的能力。然而，不像真實世界材料，體單元表示法具有固有的空間分辨率限 制，影響表面位置的精度和最小特征尺寸兩者。記憶和處理代表性地隨分辨率增大而指數(shù) 增大。相比之下，例如多邊形表面或樣條表面邊界表示法(B-Mp)可以通過相對較小的記 憶和處理要求表示任意小特征和精確的表面位置兩者，但是不提供與用于仿效真實世界建 模過程的體單元表示法相同的容易性。頂蓋和橋建模過程的重要部分包括實現(xiàn)與邊緣線的精確配合。體單元表示法將需 要以很高的精度被取樣以滿足邊緣線所需要的10微米尺度的制造公差。使用這種高精度將禁止齒科技工提供交互式和時間有效的建模經(jīng)驗。相比之下，示例性系統(tǒng)使用多種表示 法。這允許用于體單元體的足夠準(zhǔn)確的空間分辨率，以在用靠近邊緣線的更準(zhǔn)確的邊界表 示法幾何補充表面表示法的同時表示法多數(shù)設(shè)計部分。該過程的輸出是三角形的表面，其 中許多表面基于從虛擬蠟體的等值面提取，并且通過從我們的虛擬耐火模型去除掃描的患 者幾何形，僅靠近邊緣的被設(shè)計被的內(nèi)表面上的三角形被獲得?？蛇x擇地，鑲嵌的樣條表面 可以被用于限定邊緣附近的外表面。用于制備、去除和縫合虛擬蠟的過程可以如下執(zhí)行。可以用于頂蓋或橋的一個或 多個邊緣線連接以及局部掃描數(shù)據(jù)。該過程的輸入是用于具有相應(yīng)的被精確限定的邊緣 線曲線的每個頂蓋的三角形患者掃描數(shù)據(jù)。作為制備步驟，邊緣線曲線用于去除三角患者 掃描數(shù)據(jù)以形成干凈并且精確的表面邊界。邊緣以下從掃描數(shù)據(jù)超過的幾何形被描述。此 外，耐火體從蠟體中減掉以形成頂蓋或橋的單獨的蠟部分。不保證邊緣附近的表面部分平 滑并且沒有拓?fù)淙毕?。因此，與插入路徑垂直的小突出表面采用向下掃掠以開關(guān)體的邊緣 線形成。該體從蠟部分減去，以消除邊緣附近的偏離的幾何形并且形成用于去除的干凈表 面。此外，體積注滿充填選擇被執(zhí)行以識別并移除與蠟部分不連接的虛擬蠟的所有偏離部 分。—旦虛擬蠟和掃描數(shù)據(jù)幾何被制備，去除過程用于將邊緣附近的幾何形部分從虛 擬蠟和掃描數(shù)據(jù)分離。去除表面基于掃掠環(huán)輪廓由邊緣環(huán)形成。環(huán)輪廓的半徑基于理想尺 寸以及三角體單元數(shù)據(jù)和三角掃描數(shù)據(jù)之間過渡區(qū)域被選擇，典型地是多個多邊形寬度的 尺寸。掃掠環(huán)輪廓表面被計算為之后被鑲嵌的懸掛NURBS表面。去除表面用于修飾和從三 角蠟等值面的提取消除缺陷，同時還去除患者掃描數(shù)據(jù)以為更精確的內(nèi)部邊緣區(qū)域形成更 精確的表面數(shù)據(jù)的帶。相同的去除表面用于表面的兩者，以確保結(jié)果的一致和連續(xù)。三角 注滿充填用于聚合外部和內(nèi)部去除表面，同時去掉邊緣附近的虛擬蠟表面的部分。此外，注 滿充填用于從最靠近邊緣環(huán)的掃描數(shù)據(jù)聚合表面帶。處理的最后階段是將去除的外部和內(nèi)部虛擬蠟表面縫合到掃描數(shù)據(jù)表面以形成 要被加工的部分的密封的兩層三角邊界表示法。來自內(nèi)部、外部和掃描數(shù)據(jù)帶的邊界多線 基于接近被識別并組合。然后這些成對的多線邊界使用三角帶被連接。7. 1邊緣厚度另外的參數(shù)化和幾何結(jié)構(gòu)被執(zhí)行以更好地利用用于齒科設(shè)計的快速成型(RP)的 能力?？梢灾苯哟蛴∪S部件的RP機器例如由3DSyStemS、Objet和其它公司制造。因為 這些RP機器具有有限的精度量，小的、薄的特征以及/或刀口設(shè)計(邊緣薄到零厚度)可 能呈現(xiàn)設(shè)計部分和快速成型機器的實際產(chǎn)出之間的不配合。頂蓋和飾面可能終止在這樣的 刀口，邊緣在這里理想地薄到零厚度。圖23示出了頂蓋2302中的刀口 2300。類似地，圖 M示出了飾面設(shè)計對02中的刀口 2400。在頂蓋和飾面的兩種情況中，刀口的位置可以由牙齒的解剖學(xué)邊緣線限定。用于 “邊緣厚度”的另一個參數(shù)可能被添加，在圖M所示的邊緣線M04處構(gòu)成幾何形“架”，可 能具有.2mm的寬度。該值可以是可變的以與不同RP機器的分辨率和齒科設(shè)計中的任意其 它限制匹配。圖25示出了具有新的參數(shù)邊緣厚度的結(jié)構(gòu)對話框2500。最后，圖沈示出了具有.2mm的邊緣厚度沈02的完成的飾面沈00。因為在設(shè)計軟 件中可獲得大范圍的縮放，架虛擬地看起來很大，而實際的物理尺寸可能小于毫米。架可能定向為大體上垂直于被設(shè)計的飾面的原始表面。此外，盡管以上對本發(fā)明的描述以設(shè)計頂蓋和飾面的形式，然而應(yīng)理解對具有另 外的邊緣厚度參數(shù)的邊緣線的這種利用也可以用于其它齒科修復(fù)體或植入物的幾何結(jié)構(gòu)。圖27a至27c示范了混合表示法使用，并且示出了邊緣線和接合間隙的精度。圖 27a示出了用于基于頂蓋出口 2700的體單元的邊緣(參見出口 2700的邊緣附近的區(qū)域 2702，示出了與制備牙齒的不一致)。圖27b示出了用于掃描數(shù)據(jù)縫合的頂蓋出口 2704的 邊緣(示出了邊緣2708附近的區(qū)域2706非常精確)。圖27c示出體單元表示法2710準(zhǔn)確 地表現(xiàn)了 100微米的接合間隙2712。8.制備用于頂蓋的牙齒通過接合、脫水或結(jié)合間隙，制備的牙齒的樁可以被包殼以形成配合在制備牙齒 上的頂蓋或橋結(jié)構(gòu)。體單元表示法可以用于形成具有脫水間隙的頂蓋或橋結(jié)構(gòu)。體單元偏移可以用于解剖學(xué)頂蓋，如圖觀所示。體單元可以用于從全輪廓牙齒設(shè) 計自動地得到解剖學(xué)頂蓋觀00。解剖學(xué)頂蓋可以在用戶指定的偏移處獲得。解剖學(xué)頂蓋可 以選擇性地包括用于不透明層的用戶指定的間隔(通常是淺顏色材料以掩飾深色的頂蓋， 使得陶瓷的上層結(jié)構(gòu)看起來自然而沒有暗點)。不像樣品，套管狀的頂蓋，解剖學(xué)頂蓋可以 提供更強的下層結(jié)構(gòu)，并且允許施加均勻的陶瓷上層結(jié)構(gòu)厚度，可以降低應(yīng)力破碎和破裂。9.技工輔助設(shè)計技工可以根據(jù)由具體的牙科醫(yī)生放置的順序選擇參數(shù)。系統(tǒng)可以提供用戶限定的 參數(shù)至通常使用的參數(shù)組。這些參數(shù)可以設(shè)定到用戶、實驗室與/或齒科醫(yī)生。當(dāng)為具體 的患者開始新的病例時，適當(dāng)?shù)膮?shù)隨后可以自動地施加以影響最終的修復(fù)體設(shè)計。例如， 齒科醫(yī)生可能選擇一定輪廓和尺寸的扣鉤或具有緊或松配合的修復(fù)體。當(dāng)用于齒科醫(yī)生的 一個患者的修復(fù)被設(shè)計時，這些參數(shù)可以被自動地繼承。技工可以根據(jù)在齒科修復(fù)體中使用哪種材料進行參數(shù)選擇四00，如圖四所示。如 上所述，系統(tǒng)可以使用用于修復(fù)體的目標(biāo)材料的知識來自動地改變設(shè)計和設(shè)計參數(shù)。例如， 半精度的頂蓋可能是XX mm厚，而精確的金頂蓋可能是yy mm厚，并且系統(tǒng)可以自動地分配 這些厚度。在另一個示例中，用于按壓的陶瓷層可以有不同賣主并且具有彼此不同的材料 表述，再一次，系統(tǒng)可以自動地補償這些不同的制造技術(shù)，例如，添加的RP樹脂、激光燒結(jié)、 鋯/其它陶瓷/金屬的研磨。10.附件庫圖30示出了附件實驗室3000的一個實施例，包括固定到現(xiàn)有牙齒結(jié)構(gòu)的第一元 件以及第二元件。第二元件可以被技工選擇，被加到局部構(gòu)架設(shè)計，作為可塑樹脂被輸出， 并隨后鑄造。并不是提供配對，本發(fā)明的實施例提供單性附件系統(tǒng)，其中一個部件被指定為 虛擬設(shè)計蠟。附件部分可以被存儲在虛擬部件庫中。這些部分可以被放置在系統(tǒng)中以自動地與 插入路徑或其它任意方向排列以確保適當(dāng)?shù)膶R。用戶可以將兩個或多個附件平行地對 齊，從而允許修復(fù)體被插入以及移出而沒有捆綁。使用觸覺，虛擬附件部分可以自動地被限 制到理想的方向，例如插入路徑，以加速設(shè)計和完成的修復(fù)體的精確性。等同盡管具體選擇實施例具體地示出并描述了本發(fā)明，然而本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，只要不背離權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍，在這里可以進行各種形式和細(xì)節(jié)的改 變。目前這只是臨時申請，申請人的發(fā)明在權(quán)利要求范圍內(nèi)所考慮的不一定被限制到實施 例。
權(quán)利要求
1.一種用于設(shè)計三維齒科修復(fù)體的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括觸覺界面裝置，配置為向用戶提供力反饋并接收來自用戶的輸入；圖形界面，配置為向用戶提供圖像反饋；以及與所述觸覺界面裝置和所述圖形界面通信的設(shè)計應(yīng)用，其中，所述設(shè)計應(yīng)用包括工作 流模塊，所述工作流模塊配置為響應(yīng)于用戶輸入來通過所述圖形界面向用戶顯示對話框， 所述對話框包括階式列表的指令，用于引導(dǎo)用戶經(jīng)過預(yù)定的工作流來使用所述觸覺界面裝 置、所述圖形界面和所述設(shè)計應(yīng)用進行三維齒科修復(fù)體設(shè)計。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述工作流模塊配置為向用戶顯示一系列對話 框，其中，一系列中的每個對話框包括階式列表的指令以執(zhí)行上述的工作流的子任務(wù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述三維齒科修復(fù)體是從包含局部體、局部構(gòu) 架、橋、頂蓋、飾面、多單元橋、咬合齒、咬合多齒、橋體、植入體、植入橋臺和植入桿的組中選 取的組件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述對話框包括一個或多個鏈接，用于激活上述 工作流中的一個或多個相應(yīng)的功能。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述一個或多個相應(yīng)的功能包括至少一項功能 用于使用具有力反饋的所述觸覺界面裝置執(zhí)行類似蠟的建模任務(wù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述觸覺界面裝置觸針界面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述對話框是從包含模型對話框、非模型對話 框、窗口模型對話框和應(yīng)用模型對話框的組中選取的組件。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括圖形用戶界面，所述圖形用戶界面包括多個圖 標(biāo)，所述多個圖標(biāo)代表在上述工作流中被執(zhí)行的功能以及選擇性的一個或多個附加功能。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述設(shè)計應(yīng)用配置為顯示或高亮度表示圖像用 戶界面中與被選擇的上述工作流執(zhí)行的功能對應(yīng)的特別的圖標(biāo)組，以及可選擇地被配置為 隱藏或移去不與被選擇的上述工作流執(zhí)行的功能對應(yīng)的任意的圖標(biāo)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述工作流模塊包括撤銷功能，所述撤銷功能 通過用戶激活來取消用戶執(zhí)行的實施上述工作流的一個或多個步驟的行為，消除用戶在實 施所述一個或多個被取消的步驟中引起的對三維齒科修復(fù)體設(shè)計的任何效果，從而允許用 戶重復(fù)或忽略所述一個或多個被取消的步驟。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述觸覺界面裝置具有至少六個自由度。
12.一種用于設(shè)計三維齒科修復(fù)體的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括觸覺界面裝置，配置為向用戶提供力反饋并接收來自用戶的輸入；圖形界面，配置為向用戶提供圖像反饋；以及與所述觸覺界面裝置和所述圖形界面通信的設(shè)計應(yīng)用，其中，所述設(shè)計應(yīng)用包括圖形 用戶界面(GUI)，所述圖形用戶界面包括多個圖標(biāo)，所述多個圖標(biāo)代表使用所述觸覺界面裝 置、所述圖形界面和所述設(shè)計應(yīng)用進行三維齒科修復(fù)體設(shè)計中被執(zhí)行的功能，并且其中，至 少一個所述功能包括在用戶選擇之前建立的默認(rèn)設(shè)置。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，所述默認(rèn)設(shè)置包括尺寸、一個或多個蠟?zāi)Ｐ突?包括兩者。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述設(shè)計應(yīng)用配置為在用戶對功能進行激活的基礎(chǔ)上顯示對話框，其中，所述對話框顯示與用戶激活的功能對應(yīng)的所述默認(rèn)設(shè)置。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，所述默認(rèn)設(shè)置通過實驗室寬度情形管理系統(tǒng) 被設(shè)定，并且可獲得作為用于所述設(shè)計應(yīng)用的輸入。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，所述默認(rèn)設(shè)置通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)被設(shè)定，并且可獲 得作為用于所述設(shè)計應(yīng)用的輸入。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，所述圖標(biāo)代表與多個工作流中被執(zhí)行的功能 對應(yīng)的工具，并且其中，所述圖標(biāo)被設(shè)置在GUI中使得代表在具體的工作流中指定使用的 工具的圖標(biāo)在空間上鄰近。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，代表用于設(shè)計局部構(gòu)架、頂蓋和/或橋的工具 的所述圖標(biāo)被組合在一起。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，代表繪制工具、類似蠟建模工具或兩者的所述 圖標(biāo)被組合在一起。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，所述三維齒科修復(fù)體包括從以下組中選擇的 多個組件，所述組包含局部體、局部構(gòu)架、橋、頂蓋、飾面、多單元橋、咬合齒、咬合多齒、橋 體、植入體、植入橋臺和植入桿。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，所述設(shè)計應(yīng)用配置為顯示或高亮度表示圖像 用戶界面中與用戶選擇的工作流中執(zhí)行的功能對應(yīng)的特別的圖標(biāo)組，以及可選擇地被配置 為隱藏或移去不與用戶選擇的工作流中執(zhí)行的功能對應(yīng)的任意的圖標(biāo)。
22.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，所述工作流模塊包括撤銷功能，所述撤銷功能 通過用戶激活來取消用戶執(zhí)行的實施上述工作流的一個或多個步驟的行為，消除用戶在實 施所述一個或多個被取消的步驟中引起的對三維齒科修復(fù)體設(shè)計的任何效果，從而允許用 戶重復(fù)或忽略所述一個或多個被取消的步驟。
23.一種用于設(shè)計三維齒科修復(fù)體的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括觸覺界面裝置，配置為向用戶提供力反饋并接收來自用戶的輸入；圖形界面，配置為向用戶提供圖像反饋；以及與用戶界面通信的設(shè)計應(yīng)用，其中，所述設(shè)計應(yīng)用配置為根據(jù)石料或患者情形的掃描 形成模型，并且其中，所述設(shè)計應(yīng)用包括配置為識別模型的邊緣線的邊緣線檢測模塊，所述 邊緣線檢測模塊可選地使用來自用戶的觸覺輸入來識別所述邊緣線。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中，所述邊緣線檢測模塊配置為自動地從模型檢 測初始邊緣線，使得所述初始邊緣線可以通過所述用戶界面由用戶進行調(diào)節(jié)，或者可以不 進行調(diào)節(jié)而被用戶接受。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中，在掃描以強調(diào)用于自動檢測的所述邊緣線之 前，所述石料被修改。
26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中，所述邊緣線檢測模塊配置為使用基于曲率的 機構(gòu)與/或二維輪廓檢測機構(gòu)識別所述邊緣線。
27.根據(jù)權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中，所述邊緣線檢測模塊配置為使用算法通過所 述用戶界面跟隨用戶對所述邊緣線位于其上的幾何形帶的選擇識別所述邊緣線，以檢測代 表所述邊緣線的封閉環(huán)。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其中，所述幾何形帶由用戶使用所述觸覺界面裝置被繪制選取。
29.根據(jù)權(quán)利要求觀所述的系統(tǒng)，其中，與所述觸覺界面裝置通信的所述設(shè)計應(yīng)用向 用戶提供力反饋，
30.以在用戶對所述幾何形帶的繪制選取的過程中將所述觸覺界面裝置限制到所述模 型的表面。
31.根據(jù)權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中，所述邊緣線檢測模塊使用視圖明顯的輪廓尋 找算法來檢測表示所述輪廓線的封閉環(huán)。
32.根據(jù)權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其中，所述邊緣線檢測模塊檢測被限定的所述幾何 形帶內(nèi)的頂部和底部多線環(huán)。
33.根據(jù)權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中，所述邊緣線檢測模塊包括觸針界面。
34.根據(jù)權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中，所述觸覺界面裝置具有至少六個自由度。
35.一種用于建立與三維齒科修復(fù)體對應(yīng)的虛擬蠟對象的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 用戶界面，配置為接收來自用戶的輸入；圖形界面，配置為向用戶提供圖像反饋；以及與所述用戶界面通信的設(shè)計應(yīng)用，其中，所述設(shè)計應(yīng)用包括一個或多個虛擬上蠟工具， 所述虛擬上蠟工具配置為根據(jù)用戶通過所述用戶界面的輸入將與三維齒科修復(fù)體對應(yīng)的 虛擬蠟對象建立到虛擬耐火模型上。
36.根據(jù)權(quán)利要求34所述的系統(tǒng)，其中，所述虛擬蠟對象是基于體單元占主導(dǎo)的，并且 具有靠近邊緣線的邊界表示法幾何形。
37.根據(jù)權(quán)利要求34所述的系統(tǒng)，其中，所述虛擬上蠟工具包括從虛擬網(wǎng)孔工具、虛擬 脊工具、虛擬扣鉤工具、虛擬終止線工具和虛擬舌頸工具構(gòu)成的組中選擇的一個或多個組 件。
38.根據(jù)權(quán)利要求34所述的系統(tǒng)，其中，所述一個或多個虛擬上蠟工具包括虛擬網(wǎng)孔工具。
39.根據(jù)權(quán)利要求37所述的系統(tǒng)，其中，所述虛擬網(wǎng)孔工具以最小變形在虛擬耐火模 型的表面的任意的用戶識別區(qū)域內(nèi)建立虛擬蠟對象的三維圖案化網(wǎng)孔部分。
40.根據(jù)權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其中，所述虛擬網(wǎng)孔工具將配合到所述虛擬耐火模 型的表面的用戶限定的封閉環(huán)曲線分成四個邊界曲線，NURBS修補配合在所述邊界曲線內(nèi)。
41.根據(jù)權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其中，所述虛擬網(wǎng)孔工具與所述三維圖案化的網(wǎng)孔 部分一起進一步建立用戶限定厚度的空間體。
42.根據(jù)權(quán)利要求34所述的系統(tǒng)，其中，所述一個或多個虛擬上蠟工具包括虛擬脊工具。
43.根據(jù)權(quán)利要求41所述的系統(tǒng)，其中，所述虛擬脊工具建立長的擠出蠟圖案，所述擠 出蠟圖案具有適于形成局部構(gòu)架中圍繞網(wǎng)孔區(qū)域的終止線和扣鉤的端部錐形特征和輪廓。
44.根據(jù)權(quán)利要求41所述的系統(tǒng)，其中，所述虛擬脊工具接收用戶確定的作為輸入的 一個或多個引導(dǎo)曲線、一個或多個橫截面輪廓和一個或多個端部錐形參數(shù)。
45.根據(jù)權(quán)利要求43所述的系統(tǒng)，其中，所述一個或多個引導(dǎo)曲線、一個或多個橫截面 輪廓和一個或多個端部錐形參數(shù)由用戶從系統(tǒng)寬度參數(shù)選擇數(shù)據(jù)庫中選擇。
46.根據(jù)權(quán)利要求41所述的系統(tǒng)，其中，所述用戶界面是配置為向用戶提供力反饋的觸覺界面裝置，并且其中，所述虛擬脊工具包括由所述觸覺界面裝置傳遞到用戶的一個或 多個觸覺輔助，以幫助用戶形成并且/或編輯所述一個或多個引導(dǎo)曲線、一個或多個橫截 面輪廓或這兩者。
47.根據(jù)權(quán)利要求45所述的系統(tǒng)，其中，所述一個或多個觸覺輔助包括與引導(dǎo)曲線的 多個點中的每個對應(yīng)的觸覺吸合，方便用戶用于調(diào)節(jié)選擇所述引導(dǎo)曲線的一個或多個點。
48.根據(jù)權(quán)利要求46所述的系統(tǒng)，其中，所述一個或多個觸覺輔助包括二維限制平面， 方便輪廓點的選擇和調(diào)節(jié)以及/或?qū)σ粋€或多個橫截面輪廓的處理。
49.根據(jù)權(quán)利要求34所述的系統(tǒng)，其中，所述一個或多個虛擬上蠟工具包括虛擬扣鉤 工具。
50.根據(jù)權(quán)利要求48所述的系統(tǒng)，其中，所述虛擬扣鉤工具基于一個或多個用戶選擇 的引導(dǎo)曲線、輪廓和限制端部錐形條件的參數(shù)建立簡單的環(huán)形扣鉤、J形扣鉤或T形扣鉤。
51.根據(jù)權(quán)利要求34所述的系統(tǒng)，其中，所述一個或多個虛擬上蠟工具包括虛擬終止線工具。
52.根據(jù)權(quán)利要求34所述的系統(tǒng)，其中，所述一個或多個虛擬上蠟工具包括虛擬舌頸工具。
53.根據(jù)權(quán)利要求34所述的系統(tǒng)，其中，所述用戶界面是配置為向用戶提供力反饋的 觸覺界面裝置，并且其中，所述觸覺界面裝置包括觸針界面。
54.根據(jù)權(quán)利要求34所述的系統(tǒng)，其中，所述用戶界面是配置為向用戶提供力反饋的 觸覺界面裝置，并且其中，所述觸覺界面裝置具有至少六個自由度。
55.根據(jù)權(quán)利要求34所述的系統(tǒng)，其中，所述齒科修復(fù)體是局部構(gòu)架、冠和橋、植入體、 飾面、夜間護罩、咬住夾板或正畸。
56.一種用于設(shè)計三維齒科修復(fù)體的方法，所述方法包括以下步驟(a)根據(jù)患者的嘴的壓印制成的齒科石料的掃描形成原始3D計算機模型，或者根據(jù)患 者的嘴的直接掃描形成原始3D計算機模型；(b)自動地、手動地或半自動地向所述原始3D計算機模型添加虛擬擋出蠟；(c)連接所述原始3D計算機模型和添加的所述虛擬擋出蠟，從而形成虛擬耐火模型；(d)將虛擬設(shè)計蠟添加到所述虛擬耐火模型上以限定所述齒科修復(fù)體的最終3D計算 機模型；以及，可選擇地，(e)使用所述齒科修復(fù)體的所述最終3D計算機模型制造所述三維齒科修復(fù)體。
57.根據(jù)權(quán)利要求55所述的方法，還包括添加虛擬釋放蠟的步驟。
58.根據(jù)權(quán)利要求56所述的方法，其中，所述虛擬釋放蠟被自動地添加。
59.根據(jù)權(quán)利要求56所述的方法，其中，所述虛擬釋放蠟被手動地添加。
60.根據(jù)權(quán)利要求56所述的方法，其中，所述虛擬釋放蠟校正齒科石料的掃描中的一 個或多個掃描誤差并且/或防止在齒科修復(fù)體的鑄造的過程中可能出現(xiàn)的一個或多個配 合誤差，并且其中，所述一個或多個掃描誤差由所述齒科石料中的氣泡和/或洞引起，所述 一個或多個配合誤差由所述齒科石料中的高頻和/或硬角引起。
61.根據(jù)權(quán)利要求55所述的方法，包括自動地識別用戶可調(diào)節(jié)的邊緣線。
62.根據(jù)權(quán)利要求55所述的方法，其中，使用配置為向用戶提供力反饋的觸覺界面裝 置執(zhí)行至少一個步驟。
63.根據(jù)權(quán)利要求61所述的方法，其中，所述觸覺界面裝置包括觸針。
64.根據(jù)權(quán)利要求61所述的方法，其中，所述觸覺界面裝置包括至少六個自由度。
65.根據(jù)權(quán)利要求55所述的方法，其中，包括至少部分基于所述3D計算機模型的幾何 形和所述三維齒科修復(fù)體的插入方向，向所述原始3D計算機模型自動地添加虛擬擋出蠟。
66.根據(jù)權(quán)利要求55所述的方法，其中，步驟(d)包括使用從包括克隆工具、主連接器 工具、網(wǎng)孔工具、脊工具、扣鉤工具、終止工具和舌頸工具的組合中選擇的一個或多個虛擬 上蠟工具。
67.根據(jù)權(quán)利要求55所述的方法，其中，所述最終3D計算機模型包括基于體單元的表 示法和邊界表示法。
68.根據(jù)權(quán)利要求66所述的方法，其中，所述邊界表示法提高了被識別的邊緣線和接 合間隙的精度。
69.一種用于在三維齒科修復(fù)體的設(shè)計中制備虛擬耐火模型的設(shè)備，所述設(shè)備包括(a)存儲器，存儲限定指令組的編碼；以及(b)處理器，執(zhí)行所述指令，從而(i)根據(jù)齒科石料或患者情形的掃描形成模型；( )向所述模型添加虛擬擋出蠟以充填所述模型的咬邊部分、所述模型的缺陷部分或 這兩者；(iii)更新模型以基于用戶命令合并添加的所述虛擬擋出蠟和虛擬釋放蠟，從而制備 虛擬耐火模型，所述虛擬耐火模型上可以建立與所述三維齒科修復(fù)體對應(yīng)的虛擬蠟對象。
70.根據(jù)權(quán)利要求68所述的設(shè)備，其中，在步驟(ii)的添加虛擬擋出蠟之前，所述處理 器執(zhí)行所述指令，以通過雕刻或平滑氣泡偽跡或通過對制備牙齒挖溝改變所述模型。
71.根據(jù)權(quán)利要求68所述的設(shè)備，其中，在步驟(iii)的更新所述模型之前，所述處理 器執(zhí)行所述指令，以向所述齒科石料的掃描與/或所述齒科石料的掃描形成的模型添加虛 擬釋放蠟來校正由掃描與/或鑄造所述齒科石料引起的一個或多個誤差。
72.根據(jù)權(quán)利要求68所述的設(shè)備，其中，所述處理器執(zhí)行所述指令以自動地添加虛擬 釋放蠟。
73.根據(jù)權(quán)利要求68所述的設(shè)備，其中，所述處理器執(zhí)行所述指令以使用戶能手動地 添加虛擬釋放蠟。
74.根據(jù)權(quán)利要求68所述的設(shè)備，其中，所述一個或多個誤差由齒科石料中的氣泡、 洞、高頻和/或硬角引起。
75.根據(jù)權(quán)利要求68所述的設(shè)備，其中，所述模型是包括基于體單元的表示法和邊界 表示法的多表示法的模型。
76.根據(jù)權(quán)利要求68所述的設(shè)備，其中，所述三維齒科修復(fù)體是從包括局部構(gòu)架、冠、 頂蓋、橋構(gòu)架、植入體、飾面、夜間護罩、咬住夾板和正畸的組合中選擇的組件。
77.根據(jù)權(quán)利要求68所述的設(shè)備，其中，所述虛擬耐火模型包括與齒科石料或患者情 形對應(yīng)的第一體構(gòu)件和與添加到所述模型的虛擬擋出蠟的體對應(yīng)的第二獨立體構(gòu)件。
78.根據(jù)權(quán)利要求76所述的設(shè)備，其中，所述處理器執(zhí)行所述指令以進一步形成與所 述三維齒科修復(fù)體對應(yīng)的虛擬蠟對象，其中，所述虛擬蠟對象被建立在所述虛擬耐火材料 上。
79.根據(jù)權(quán)利要求77所述的設(shè)備，其中，所述虛擬蠟對象是包括基于體單元的表示法 和邊界表示法的多表示法的模型。
80.根據(jù)權(quán)利要求68所述的設(shè)備，其中，所述用戶指令包括按鈕的激活。
81.根據(jù)權(quán)利要求68所述的設(shè)備，其中，所述處理器執(zhí)行所述指令以至少部分基于用 戶選擇的插入路徑自動地識別并在圖形界面上圖形地顯示模型的咬邊部分，從而將所述模 型的咬邊部分與非咬邊部分區(qū)別開。
82.根據(jù)權(quán)利要求80所述的設(shè)備，其中，咬邊部分基于咬邊的度以對照的顏色被顯示。
83.根據(jù)權(quán)利要求80所述的設(shè)備，其中，所述處理器執(zhí)行所述指令以隨著用戶通過用 戶界面添加虛擬擋出蠟實時地顯示所述模型，其中，咬邊部分的減少隨著用戶添加虛擬擋 出蠟實時地向用戶顯示。
84.根據(jù)權(quán)利要求80所述的設(shè)備，其中，所述處理器執(zhí)行所述指令以向咬邊部分自動 地添加虛擬擋出蠟。
85.根據(jù)權(quán)利要求68所述的設(shè)備，其中，所述處理器執(zhí)行所述指令以在原始耐火模型 中形成不齊的下結(jié)構(gòu)。
86.根據(jù)權(quán)利要求68所述的設(shè)備，其中，所述處理器執(zhí)行所述指令以基于用戶指定的 一個或多個參數(shù)向原始耐火模型提供一組參數(shù)選擇。
87.根據(jù)權(quán)利要求85所述的設(shè)備，其中，所述一個或多個參數(shù)包括或?qū)?yīng)于在齒科修 復(fù)體中使用的患者數(shù)據(jù)與/或材料。
88.一種用于在三維齒科修復(fù)體的設(shè)計中制備虛擬耐火模型的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括用戶界面，配置為接收來自用戶的輸入；與所述用戶界面通信的設(shè)計應(yīng)用，其中，所述設(shè)計應(yīng)用配置為使用與石料或患者情形 對應(yīng)的掃描數(shù)據(jù)形成原始虛擬耐火模型，并且其中，所述設(shè)計應(yīng)用包括虛擬擋出蠟工具，所 述虛擬擋出蠟工具配置為通過將虛擬擋出蠟添加到所述原始虛擬耐火模型的用戶指定的 區(qū)域上以充填一個或多個洞并且/或平滑所述原始虛擬耐火模型的表面上的不規(guī)則，對所 述原始虛擬耐火模型進行修改，其中，所述設(shè)計應(yīng)用配置為更新所述虛擬耐火模型以基于 用戶命令包含被添加的虛擬擋出蠟。
89.根據(jù)權(quán)利要求87所述的設(shè)備，其中，所述設(shè)計應(yīng)用進一步配置為基于通過所述用 戶界面的用戶輸入形成與所述三維齒科修復(fù)體對應(yīng)的虛擬蠟對象，其中，所述虛擬蠟對象 被建立在更新的虛擬耐火模型上。
90.根據(jù)權(quán)利要求87所述的設(shè)備，其中，所述設(shè)計應(yīng)用將修補配合到用戶指定區(qū)域內(nèi) 的原始虛擬耐火模型的表面，所述修補在不配合到凹特征的同時與凸表面特征松配合。
91.根據(jù)權(quán)利要求87所述的設(shè)備，其中，所述虛擬擋出蠟工具配置為將虛擬擋出蠟添 加到所述原始虛擬耐火模型的用戶指定的區(qū)域上以對抽出帶來的孔進行補償。
92.根據(jù)權(quán)利要求87所述的設(shè)備，其中，所述三維齒科修復(fù)體是局部構(gòu)架，并且其中， 所述虛擬擋出蠟工具配置為將虛擬擋出蠟添加到所述原始虛擬耐火模型的用戶指定的區(qū) 域上以對嘴缺陷進行補償。
93.根據(jù)權(quán)利要求87所述的設(shè)備，其中，所述三維齒科修復(fù)體包括舌桿，并且其中，所 述虛擬擋出蠟工具配置為將虛擬擋出蠟添加到所述原始虛擬耐火模型的用戶指定的區(qū)域 上以對下腭不規(guī)則進行補償。
94.根據(jù)權(quán)利要求87所述的設(shè)備，其中，所述虛擬擋出蠟工具配置為將虛擬擋出蠟添 加到所述原始虛擬耐火模型的用戶指定的區(qū)域上以對石料偽跡進行補償，從所述石料偽跡 獲得用于形成所述原始虛擬耐火模型的掃描數(shù)據(jù)。
95.根據(jù)權(quán)利要求87所述的設(shè)備，其中，所述用戶界面是配置為向用戶提供力反饋的 觸覺界面裝置，并且其中，所述觸覺界面裝置包括觸針界面。
96.根據(jù)權(quán)利要求87所述的設(shè)備，其中，所述用戶界面是配置為向用戶提供力反饋的 觸覺界面裝置，并且其中，所述觸覺界面裝置具有至少六個自由度。
97.根據(jù)權(quán)利要求87所述的設(shè)備，其中，所述用戶界面包括鼠標(biāo)與/或控制球。
98.根據(jù)權(quán)利要求M所述的設(shè)備，其中，所述設(shè)計應(yīng)用還包括配置為在所述原始虛擬 耐火模型形成不齊的下結(jié)構(gòu)的切割區(qū)域減少工具。
99.根據(jù)權(quán)利要求87所述的設(shè)備，其中，所述設(shè)計應(yīng)用還包括配置為基于用戶指定的 一個或多個參數(shù)向所述原始耐火模型提供一組參數(shù)選擇的參數(shù)選擇工具。
100.根據(jù)權(quán)利要求98所述的設(shè)備，其中，所述一個或多個參數(shù)包括或?qū)?yīng)于在齒科修 復(fù)體中使用的患者數(shù)據(jù)與/或材料。
101.一種用于建立與三維齒科修復(fù)體對應(yīng)的虛擬蠟對象的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括用戶界面，配置為接收來自用戶的輸入；以及與所述用戶界面通信的設(shè)計應(yīng)用，其中，所述設(shè)計應(yīng)用包括虛擬上蠟工具，所述虛擬上 蠟工具配置為根據(jù)用戶通過所述用戶界面的輸入將一層虛擬蠟施加到虛擬耐火模型上，以 建立與三維齒科修復(fù)體對應(yīng)的虛擬蠟對象，所述虛擬蠟層自動地從耐火模型的表面偏移達 用戶指定的厚度。
102.根據(jù)權(quán)利要求100所述的系統(tǒng)，其中，所述三維齒科修復(fù)體是局部構(gòu)架。
103.根據(jù)權(quán)利要求100所述的系統(tǒng)，其中，所述用戶界面是配置為向用戶提供力反饋 的觸覺界面裝置，并且其中，所述虛擬上蠟工具通過所述觸覺界面裝置沿著所述虛擬耐火 模型的表面被用戶引導(dǎo)。
104.根據(jù)權(quán)利要求100所述的系統(tǒng)，其中，所述虛擬上蠟工具具有確定虛擬蠟的輸出 層的范圍的體取樣形狀，從而確保所述輸出層的連續(xù)性。
105.根據(jù)權(quán)利要求103所述的系統(tǒng)，其中，所述體取樣形狀是球形。
106.根據(jù)權(quán)利要求103所述的系統(tǒng)，其中，所述體取樣形狀的直徑大于被施加的虛擬 蠟的所述戶指定的厚度。
107.根據(jù)權(quán)利要求103所述的系統(tǒng)，其中，所述虛擬耐火模型包括在對所述虛擬蠟層 建模中使用的體單元數(shù)據(jù)。
108.根據(jù)權(quán)利要求103所述的系統(tǒng)，其中，所述用戶界面是配置為向用戶提供力反饋 的觸覺界面裝置，所述觸覺界面裝置包括觸針，并且其中，所述虛擬上蠟工具配置為由用戶 根據(jù)所述觸針的運動交互地將一層虛擬蠟實時地涂到所述虛擬耐火模型上。
109.根據(jù)權(quán)利要求100所述的系統(tǒng)，其中，所述虛擬上蠟工具配置為在所述虛擬耐火 模型的表面上的區(qū)域內(nèi)施加所述虛擬蠟層，所述區(qū)域通過所述用戶界面被用戶識別。
110.根據(jù)權(quán)利要求108所述的系統(tǒng)，其中，所述虛擬蠟層被施加到以所述虛擬耐火模 型的表面上由用戶通過所述用戶界面繪制的封閉曲線環(huán)為邊界的區(qū)域內(nèi)。
111.根據(jù)權(quán)利要求108所述的系統(tǒng)，其中，所述虛擬蠟層被施加到由用戶通過所述用戶界面繪制到所述虛擬耐火模型的表面上的區(qū)域。
112.根據(jù)權(quán)利要求108所述的系統(tǒng)，其中，所述設(shè)計應(yīng)用將NURBS修補配合到所述虛擬 耐火模型的表面上的區(qū)域，將NURBS修補偏移到指定距離，并且將所述修補的上表面轉(zhuǎn)換 為體單元表示法。
113.根據(jù)權(quán)利要求111所述的系統(tǒng)，其中，所述設(shè)計應(yīng)用通過放松所述區(qū)域內(nèi)的點的 二維網(wǎng)格以產(chǎn)生理想的光滑度來將NURBS修補配合到所述區(qū)域。
114.根據(jù)權(quán)利要求111所述的系統(tǒng)，其中，所述設(shè)計應(yīng)用通過鑲嵌所述修補以形成多 網(wǎng)孔表示法并將所述多網(wǎng)孔表示法轉(zhuǎn)換為體單元表示法，將所述修補的上表面轉(zhuǎn)換為體單 元表示法。
115.根據(jù)權(quán)利要求100所述的系統(tǒng)，其中，所述用戶界面是配置為向用戶提供力反饋 的觸覺界面裝置，并且其中，所述觸覺界面裝置包括觸針界面。
116.根據(jù)權(quán)利要求100所述的系統(tǒng)，其中，所述用戶界面是配置為向用戶提供力反饋 的觸覺界面裝置，并且其中，所述觸覺界面裝置具有至少六個自由度。
117.根據(jù)權(quán)利要求100所述的系統(tǒng)，其中，所述用戶界面包括鼠標(biāo)與/或控制球。
118.一種用于改變?nèi)S齒科修復(fù)體的模型以用于快速成型機器的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括用戶界面，配置為接收來自用戶的輸入；以及與所述用戶界面通信的設(shè)計應(yīng)用，其中，所述設(shè)計應(yīng)用配置為接收包括邊緣線的三維 齒科修復(fù)體的模型，并且其中，所述設(shè)計應(yīng)用包括刀口厚度工具，所述刀口厚度工具配置為 將所述邊緣線處的模型厚度增大到根據(jù)所述快速成型機器的一個或多個限制選擇的最小值。
119.根據(jù)權(quán)利要求117所述的系統(tǒng)，其中，所述快速成型機器的所述一個或多個限制包括分辨率。
120.根據(jù)權(quán)利要求117所述的系統(tǒng)，其中，所述齒科修復(fù)體包括頂蓋與/或飾面。
121.根據(jù)權(quán)利要求117所述的系統(tǒng)，其中，所述邊緣線處的增大的模型厚度包括與所 述三維齒科修復(fù)體的模型的表面垂直的架。
122.根據(jù)權(quán)利要求117所述的系統(tǒng)，其中，所述最小值約0.2mm。
123.—種用于在齒科修復(fù)體的三維模型上設(shè)置支撐特征的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 用戶界面，配置為接收來自用戶的輸入；以及與所述用戶界面通信的設(shè)計應(yīng)用，其中，所述設(shè)計應(yīng)用配置為分析所述模型的特性并 確定所述支撐特征的放置點。
124.根據(jù)權(quán)利要求122所述的系統(tǒng)，其中，所述齒科修復(fù)體是局部構(gòu)架、冠、頂蓋、橋構(gòu) 架、植入體、飾面、夜間護罩、咬住夾板以及/或正畸。
125.根據(jù)權(quán)利要求122所述的系統(tǒng)，其中，所述支撐特征是冒口與/或支撐桿。
126.根據(jù)權(quán)利要求122所述的系統(tǒng)，其中，所述設(shè)計應(yīng)用進一步被配置為自動地將所 述支撐特征放置在所述三維模型上。
127.根據(jù)權(quán)利要求125所述的系統(tǒng)，其中，所述設(shè)計應(yīng)用還包括詢問用戶移除被放置 的支撐特征的對話框。
128.據(jù)權(quán)利要求122所述的系統(tǒng)，其中，所述設(shè)計應(yīng)用包括用于分組命令的模板，所述模板包括用于分析所述三維模型并且用于確定所述支撐特征的放置的步驟。
129.—種用于建立基于體單元表示法的三維齒科修復(fù)體的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括用戶界面，配置接收來自用戶的輸入；以及與所述用戶界面通信的設(shè)計應(yīng)用，其中，所述設(shè)計應(yīng)用配置為根據(jù)石料或患者情形的 掃描形成模型，并且所述設(shè)計應(yīng)用包括結(jié)合間隙模塊，所述結(jié)合間隙模塊配置為形成基于 體單元的表示法的三維齒科修復(fù)體，允許基于體單元的表示法和所述模型之間的結(jié)合間 隙。
130.據(jù)權(quán)利要求1 所述的系統(tǒng)，其中，結(jié)合間隙偏移由用戶指定。
131.一種用于觸覺地引導(dǎo)對患者執(zhí)行的齒科過程的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括存儲介質(zhì)，用于存儲外科手術(shù)計劃或患者身體的部分的三維表示法；傳感器，用于檢測外科手術(shù)工具的位置；致動器，用于限制所述外科手術(shù)工具的移動；以及處理器，用于從所述傳感器接收與所述外科手術(shù)工具的位置對應(yīng)的信號，將所述位置 與所述三維表示法進行比較，并且進行響應(yīng)向所述致動器發(fā)出信號以限制所述外科手術(shù)工 具的運動。
132.根據(jù)權(quán)利要求130所述的系統(tǒng)，其中，所述外科手術(shù)工具包括齒科鉆。
133.根據(jù)權(quán)利要求130所述的系統(tǒng)，其中，所述患者身體的部分包括牙齒。
134.根據(jù)權(quán)利要求130所述的系統(tǒng)，其中，所述處理器實時地將所述位置與所述三維 模型進行比較。
135.一種用于設(shè)計三維齒科修復(fù)體的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括觸覺界面裝置，配置為向用戶提供力反饋并接收來自用戶的輸入；圖形界面，配置為向用戶提供圖像反饋；以及與所述觸覺界面裝置和所述圖形界面通信的設(shè)計應(yīng)用，其中，所述設(shè)計應(yīng)用包括用于 修改所述三維齒科修復(fù)體的計算機模型的虛擬上蠟工具，并且其中，所述虛擬上蠟工具包 括通過所述觸覺界面裝置傳遞到用戶的一個或多個觸覺輔助，以幫助用戶確定所述三維齒 科修復(fù)體的閉塞點。
136.根據(jù)權(quán)利要求134所述的系統(tǒng)，其中，所述閉塞點包括尖端。
137.根據(jù)權(quán)利要求134所述的系統(tǒng)，其中，所述齒科修復(fù)體是冠或橋。
138.—種用于測試咬合的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括觸覺界面裝置，配置為向用戶提供力反饋并接收來自用戶的輸入；圖形界面，配置為向用戶提供圖像反饋；以及與所述觸覺界面裝置和所述圖形界面通信的設(shè)計應(yīng)用，其中，所述設(shè)計應(yīng)用包括患 者嘴的模型，所述模型包括三維齒科修復(fù)體、上顎、下顎；咬合模塊，用于打開和閉合所述下 顎；以及閉塞模塊，用于測試所述三維齒科修復(fù)體關(guān)于所述上顎和下顎的至少一者的配合。
139.根據(jù)權(quán)利要求137所述的系統(tǒng)，其中，還包括用于監(jiān)測患者的顎運動的傳感器。
140.根據(jù)權(quán)利要求138所述的系統(tǒng)，其中，所述設(shè)計應(yīng)用還包括修改模塊，以基于所述 患者的顎運動自動地修改所述三維齒科修復(fù)體。
141.根據(jù)權(quán)利要求137所述的系統(tǒng)，其中，所述三維齒科修復(fù)體包括體單元。
142.一種用于設(shè)計三維齒科修復(fù)體的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括原始建模模塊，用于根據(jù)患者的嘴的壓印制成的齒科石料的掃描形成原始3D計算機 模型，或者根據(jù)患者的嘴的直接掃描形成原始3D計算機模型；擋出模塊，用于自動地、手動地或半自動地向所述原始3D計算機模型添加虛擬擋出蠟；合并模塊，用于連接所述原始3D計算機模型和添加的所述虛擬擋出蠟，從而形成虛擬 耐火模型；最終建模模塊，用于將虛擬設(shè)計蠟添加到所述虛擬耐火模型上以限定所述齒科修復(fù)體 的最終3D計算機模型；以及，可選擇地，制造模塊，使用所述齒科修復(fù)體的所述最終3D計算機模型制造所述三維齒科修復(fù)體。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種數(shù)字齒科系統(tǒng)，使用觸覺界面，并且特征在于基于計算機的設(shè)計應(yīng)用，該設(shè)計應(yīng)用被配置為適當(dāng)?shù)乩糜脩舻脑O(shè)計技能允許齒科修復(fù)體中常見的不規(guī)則、無定形的三維結(jié)構(gòu)的直覺構(gòu)造。在一些實施例中，系統(tǒng)為齒科實驗室在形成齒科修復(fù)體的業(yè)務(wù)中提供了廣泛的數(shù)字解決方案，利用通過觸覺界面裝置提供的觸覺，所述齒科修復(fù)體例如是局部構(gòu)架、冠、頂蓋、橋構(gòu)架、植入體等。
文檔編號A61C19/045GK102083387SQ200980110530
公開日2011年6月1日 申請日期2009年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月23日
發(fā)明者喬·威斯奇, 亞寇·艾浦勒鮑姆, 伊萊恩·陳, 卡特·羅勒, 大衛(wèi)·子-為·陳, 布蘭登·伊特科伍茲, 布萊恩·庫珀, 布萊恩·詹姆斯, 戴夫·吉拉德, 文卡特蕾海文·古力杉卡, 文森特·M·哈蒙, 斯科特·戴維森, 泰瑞·林格倫, 艾貝·J·科恩, 邁克·塌巴茲維奇, 鮑伯·斯坦加特 申請人:森瑟博科技有限公司