CN102084365A - 用于牙设计的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供用于具有颅口空间的患者的牙修复程序和/或用于所述牙修复程序的至少一个牙部件的计算机-基的设计的方法，所述方法包括：确定牙修复体的第一牙单元在颅口空间中的第一边界表面的第一空间位置；确定所述牙修复体的第二牙单元在远离所述第一边界表面的所述颅口空间中的第二边界表面的第二空间位置；和确定与所述第一和第二空间位置中的至少一个有关的所述至少一个牙部件的至少一部分的第三空间位置。

Description

用于牙设计的方法和系统
技术领域
本发明总体上属于牙科学领域。更具体地，本发明涉及用于设计牙修复程序并且用于制备牙修复体和/或涉及所述牙修复程序的牙部件的方法和系统。
背景背景
牙植入物和牙修复体设计基于经训练的牙科医生的专门技能和经验，并且迄今是手工作业。尽管已知在显现虚拟的颅骨和牙模型的基于软件的计算机环境中进行设计，但是牙科医生手工地进行设计。基于此手工设计，制备牙修复体及其相关的产品，例如钻导子(drill guide)。这种系统例如公开于与本申请相同申请人的国际申请WO02/053056和WO2005/055856中。然而，这些系统取决于人的因素并且通过基于软件的设计系统可能检测不到有缺陷的设计。
因此，能够减小人的因素的影响，用于设计患者的牙修复程序和/或设计用于所述牙修复程序的至少一个牙部件的改进的系统将是有利的。
发明内容
因此，本发明的实施方案通过提供一种方法、系统、计算机程序产品、计算机可读介质、医疗工作站和图形接口而优选寻求缓解、减轻或消除单独或以任何组合形式的例如以上确定的现有技术中的一个或多个不足、缺点或问题，所述方法、系统、计算机程序产品、计算机可读介质、医疗工作站和图形接口用于设计患者的牙修复程序和/或用于设计至少一种牙修复体和/或与所述牙修复程序相关的产品。
在后附独立专利权利要求中叙述了本发明的不同方面。
根据本发明的一个方面，提供了一种方法，其中所述方法用于具有颅口空间(craniooral space)的患者的牙修复程序的计算机-基设计，和/或用于所述牙修复程序的至少一个牙部件的计算机-基设计。所述方法包括：确定牙修复体的第一牙单元在颅口空间中的第一边界表面的第一空间位置；确定所述牙修复体的第二牙单元在远离所述第一边界表面的颅口空间中的第二边界表面的第二空间位置；和确定与所述第一和第二空间位置中的至少一个有关的、所述至少一个牙部件的至少一部分的第三空间位置。
根据本发明的第二方面，提供一种用于具有颅口空间的患者的牙修复程序和/或用于所述牙修复程序的至少一个牙部件的计算机-基设计的系统。所述系统包括：第一单元，其用于确定牙修复体的第一牙单元在颅口空间中的第一边界表面的第一空间位置；第二单元，其用于确定所述牙修复体的第二牙单元在远离所述第一边界表面的颅口空间中的第二边界表面的第二空间位置；和第三单元，其用于确定与所述第一和第二空间位置中的至少一个有关的、所述牙部件的至少一部分的第三空间位置。
根据本发明的第三方面，提供一种由计算机处理的计算机程序。所述计算机程序用于具有颅口空间的患者的牙修复程序和/或用于所述牙修复程序的至少一个牙部件的计算机-基设计。所述计算机程序包括：第一代码段，其用于确定牙修复体的第一牙单元在颅口空间中的第一边界表面的第一空间位置；第二代码段，其用于确定所述牙修复体的第二牙单元在远离所述第一边界表面的颅口空间中的第二边界表面的第二空间位置；和第三代码段，其用于确定与所述第一和第二空间位置的至少一个有关的所述牙部件的至少一部分的第三空间位置。
计算机程序可以体现在计算机可读介质上。
根据本发明的又一个方面，提供一种用于牙设计的图形用户接口。所述图形用户接口包括将根据本发明的所述第一方面的方法可视化的部件。
根据本发明的再一个方面，提供一种医疗工作站，所述医疗工作站通过运行本发明的上述另一方面的计算机程序以进行本发明的上述方面的方法。所述医疗工作站可以执行本发明的上述又一方面的图形用户接口。
本发明的其它实施方案在从属权利要求中限定，其中本发明的第二以及随后方面的特征是对于第一方面加以必要的变更。
本发明的某些实施方案允许自动调整桥框架的形状、牙镶面的形状，并且因而乃至桥结构，即具有镶面的桥框架，以及牙植入物的位置。
某些实施方案允许了在不需要制备患者口腔的石膏模型或CT扫描假体以提供用于设计牙修复程序的患者数据的情况下，手术前设计牙修复程序以及制备牙修复体和/或与所述牙修复程序相关的产品。
本发明的某些实施方案允许了在不需要任何种类的物理患者模型的情况下的牙修复体的虚拟设计。
本发明的某些实施方案允许了牙修复程序以及用于其的产品的更快和/或更可靠的设计，因为完全或在大的程度上避免了手工设计和制备工作。
本发明的某些实施方案允许了牙修复程序以及用于其的产品的设计过程中的误差的减小的可能性，因为提供完全计算机-基设计。
本发明的某些实施方案允许了具有颅口空间的患者的牙修复程序和/或用于所述牙修复程序的至少一个牙部件的完全虚拟的计算机-基建议(suggestion)。
本发明的某些实施方案允许了具有颅口空间的患者的牙修复程序和/或用于所述牙修复程序的至少一个牙部件的完全自动建议，其中所述建议基于颅口空间的患者数据。
本发明的某些实施方案允许了在用于牙修复程序的产品的制备过程中减少的转移步骤数量，原因在于，仅需要输入原始患者数据，而设计方法的剩余部分可以完全虚拟地进行。
本发明的某些实施方案允许了牙修复程序和用于其的产品的灵活设计，因为可以提供用于虚拟操纵的用户输入或在最终安置之前的虚拟牙修复体的自动安置的用户接收。
本发明的某些实施方案允许了在牙修复程序和用于其的产品的设计过程中的患者牙境况的早期诊断。
本发明的某些实施方案允许了对患者具有减少的不便和疼痛的导向牙科手术(guided dental surgery)，因为提供了牙修复体的最佳匹配。例如，通过在不需要再扫描具有假体的患者的情况下虚拟设计最终的牙修复体，可以减少治疗次数以及总的治疗时间。此外，可以在单个自动程序中从相同的输入数据同时提供最终牙修复体和相关产品，例如钻导子。
应当强调，当术语“包含(括)(comprises)/包含(括)(comprising)”在本说明书中使用时，其用于规定所述的特征、整数、步骤或部件的存在，而不排除一种或多种其它的特征、整数、步骤、部件或它们的组的存在或添加。
附图说明
从对本发明的实施方案的下列描述，参考附图，本发明的实施方案的这些和其它的方面、特征和益处将能够变得显然并且被阐明，在所述附图中：
图1中是用于虚拟设计牙修复体的方法的一个实施方案的流程图；
图2、3和4分别是前视图、侧视图和仰视图形式的、基于通过CT扫描得到的患者数据的无牙上颌骨的可视化图(visualization)的一个实例的示意图；
图4A-4H是用于解释基于解剖学固定参比点定位牙的根据Staub的方法的示意图；
图5是无牙上颌骨的以仰视图形式的示意图，其显示切牙管；
图6是无牙上颌骨的以仰视图形式的示意图，其显示用第一标记物标记的切牙管；
图7是无牙上颌骨的以仰视图形式的示意图，其显示翼突；
图8是无牙上颌骨的以仰视图形式的示意图，其显示分别用第二标记物和第三标记物标记的翼突；
图9是无牙上颌骨的以仰视图形式的示意图，其显示第一、第二和第三标记物以及计算的咬合线；
图10是上颌骨的以仰视图形式的示意图，其显示计算的咬合线以及在咬合线和上颌骨之间自动排列的标准牙；
图11是上颌骨的以仰视图形式的示意图，其显示计算的咬合线和上颌骨中的植入物11a-11f；
图12a是无牙上颌骨的以仰视图形式的示意图，其显示计算的咬合线、植入物的位置和方向以及自动排列的标准牙；
图12b是在具有覆盖的植入物的牙位置21通过图12a中所示的平面的横截面图；
图13a是上颌骨的以仰视图形式的示意图，其显示计算的咬合线、植入物的位置和方向以及在六个植入物上的12单元植入物桥框架；
图13b是在具有覆盖的植入物的牙位置21通过图13a中所示的平面13b的横截面图；
图14a是上颌骨的以仰视图形式的示意图，其显示计算的咬合线、植入物的位置和方向，和在六个植入物上的12单元植入物桥框架，以及自动排列的牙，从而提供桥框架和涂敷的镶面的桥结构设计；
图14b是在具有覆盖的植入物的牙位置21以及包括桥框架和镶面的桥结构通过图14a中所示的平面14b的横截面图，其中显示了在这些单元之间通过界面连接的边界表面；
图14c是对应于图14b的横截面放大图；
图15是以侧视图形式的上颌骨和软组织的示意图；
图16是以侧视图形式的上颌骨和软组织以及植入物桥框架的示意图；
图17是上颌骨和具有钻导孔(drill guiding bore)的外科钻导子的示意图；
图18是以透视图形式的桥框架、植入物和咬合线的示意图；
图19是以透视图形式的桥框架、植入物、文库虚拟牙(library virtualteeth)和咬合线的示意图；
图20是以放大的透视图形式的图18的桥框架、植入物和咬合线的细节的示意图；
图21是以仰视透视图形式的图18的桥框架、植入物和咬合线的细节的示意图；
图22是以仰视透视图形式的图20的桥框架、植入物、文库虚拟牙和咬合线的示意图；
图23是通过颌骨组织中的虚拟设计的牙修复体和牙植入物的横截面图，其示出了出口孔；
图24是通过图23的牙修复体和牙植入物的横截面图，其中对牙植入物的位置进行更改，使得出口孔移动到牙修复体的后面；
图25是通过牙修复体和牙植入物的横截面图，其中固定牙植入物的位置，并且在包括桥框架和镶面的桥结构的自动调整的情况下，虚拟更改牙修复体；
图26A-26C是图示用于改进牙修复体的渐变(morphing)技术的横截面图；
图27A-27C是图示缺失两个牙的患者颌、自动设计的两个植入物桥结构，以及具有自动调整的桥框架、镶面和植入物的牙修复体的手工校正位置的示意图；
图28是与患者的解剖学现有牙相关的牙的自动建议位置的示意图；
图29是基于患者的现有牙预备体(preparation)的虚拟设计牙修复体的示意图；
图30A-30C分别是在拔出牙时，在拔出的牙位置的愈合的颌骨组织中植入牙植入物时，以及基于现有牙植入物虚拟设计牙修复体时，在颌骨组织中植入牙植入物的示意图；
图31是本发明的系统的一个实施方案的示意图；和
图32是根据本发明的一个实施方案的具有包含于其上的计算机程序的计算机可读介质的示意图。
具体实施方式
现在将参考附图描述本发明的具体实施方案。然而，本发明可以以许多不同的形式体现并且不应当被解释为限于本文中所阐述的实施方案；更确切的是，这些实施方案的提供使得本公开内容将彻底和完全，并且将充分地将本发明的范围传达给本领域的技术人员。在附图中所示例的实施方案的详细描述中使用的术语不意在限制本发明。在所述图中，相似的数字是指相似的元件。
下列描述集中于可应用于设计在上颌骨(maxilla)(上颌骨(upper jawbone))中的包括桥框架的牙修复体，并且具体地，应用于牙植入物，以及包括具有桥框架、牙镶面构造的桥结构本发明的一个实施方案。然而，将理解的是，本发明不限于此应用，而是可以应用于许多其它的牙修复体，包括例如，具有或不具有间隔区和附着冠的单个的植入物，并且可以对于其它植入物位置使用，例如在下颌骨(mandibula)(下颌骨(lower jaw bone))中。
“牙修复体”包括牙单元，例如牙植入物、桥框架、桥结构、顶盖、桥基、冠、镶面、用于接收顶盖的处理的现有牙等。
“牙部件”包括牙修复体的一个或多个单元，以及在至少部分的牙修复体的安装过程中使用的部件，例如外科模板。
“颅口空间”包括其中要安装牙修复体的口腔和邻近软组织以及骨组织。
在图1中，提供了流程图，其目的是举例说明设计牙修复程序和制备牙修复体和/或与所述牙修复程序有关的产品、以及自动或半自动地准备用于其的数据的改进方法的一个实施方案。方法1可以包括下列步骤：
100获得患者数据；
110从获得的患者数据确定解剖学固定参比点；
120基于确定的解剖学固定参比点进行牙设计；
130计算一个或多个植入物的位置和取向；
140植入物桥框架的自动调整；
150最终修复体的逼近(approximation)；
160外科模板制备；和
170牙修复体制备。
然后可以以牙科医生本身已知的方式将植入物和牙修复体安装在患者中。
现在参考图2至30，将更详细地阐明以上略述的方法的许多实施方案。
在一个实施方案中，虚拟设计用于无牙患者的牙修复体和牙修复程序以及相应的产品，现在对其进行详细描述。
100获得患者数据
要用于随后的虚拟牙设计方法的患者数据可以以多种方法获得。
患者的颅口空间可以通过各种数据产生形式或仪器扫描。例如，可以制备患者的口腔或其一部分的牙印模。成像方法，例如CT和MR或X-射线，可以用于提供关于患者的较深解剖学区域的数据，所述数据通过基于表面的数据获得技术不能得到。可以将探针用于绘制患者口腔中的软组织。另外，可以将来自几个输入源的数据结合或合并，以对随后的牙设计方法提供起输入数据作用的患者数据。
经常将牙印模用于产生例如牙和颌的邻近部分如齿状结构(toothformation)、牙龈的轮廓等的印记或负的相似物。而且，对于无牙患者，仅牙龈的印模可以被取得。该印模被预先制成缺失牙结构的牙修补体(repair)或修复体(restoration)。牙印模提供关于患者口腔的形貌的数据。
牙印模可以直接经由三维(3D)扫描仪系统扫描。患者数据还可以从3D扫描由这种牙印模制备的石膏模型获得。获得患者数据的其它方法包括：MR扫描患者的颅口空间；口内3D表面扫描；使用表面探针确定口腔中的软组织厚度；等。
如上所提及的，可以将从几个不同的输入源获得的患者数据匹配，以提供组合的患者数据。用于设计牙修复体并且制备这些牙修复体以及有关产品的数据获得和匹配方法及系统，详细描述于在2007年1月17日提交的与本专利申请相同申请人的共同未决专利申请PCT/EP2007/050426中，所述专利申请PCT/EP2007/050426因此通过引用而全文结合在此。
有时不能直接获得患者的咬合线，例如对于无牙患者，不能提供用于获得咬合线的咬合定位板(bite index)。然而，对于本方法和系统的某些实施方案，这不是必需的。从在获得的患者数据中识别的解剖学固定参比点可以重建咬合线。
图2、3和4是分别以前视图、侧视图和仰视图形式的基于通过CT扫描得到的患者数据的无牙上颌骨200的可视化图的一个实例的示意图。在一个实施方案中，将上颌骨的CT扫描数据输入到计算机基软件如
Figure G2008800174627D00081
软件中。
110从获得的数据确定解剖学固定参比点
在所述方法的步骤110中，牙设计在一个实施方案中从确定解剖学固定参比点开始。从这些解剖学固定参比点开始，基于与解剖学固定参比点有关的牙的限定数学关系确定沿牙弓的一颗或多颗牙的有利位置。例如，沿颌的牙弓确定犬齿(前角齿)的天然位置。通过沿口腔中的咬合线的咀嚼(masticating)(咀嚼(chewing))表面分别界定犬齿的每一颗。这意味着，在口腔中的牙间隙中虚拟地确定了某个牙(这里为犬齿)的实际位置。以此方式，确定牙的每一颗的第一边界表面，即，在沿咬合线的限定空间位置的牙的边界表面。具有限定的空间位置的表面在空间中具有限定的位置。从具有空间位置的此第一边界表面，可虚拟地确定此牙的牙修复体的其余部件的边界表面的空间位置。犬齿之间的牙间隔可以用来自牙文库(teeth library)的模板前牙自动填充。牙文库例如是以数据库中的数字形式提供的，其包括关于在上颌骨和下颌骨中的每一颗牙的至少一个三维虚拟模板牙对象。
以类似的方法，可确定某些磨牙(后牙)的位置。在确定位置的牙之间的间隙自动填充其它牙，例如来自牙文库的模板牙。这将在以下参考所述方法的步骤120至140进一步阐述。
紧接着，描述从获得的数据确定解剖学固定参比点。图5是无牙上颌骨200的以仰视图形式的示意图，其显示切牙管。上颌骨200的虚拟模型例如基于获得的CT数据。图6是无牙上颌骨200的以仰视图形式的示意图，其显示用第一标记物600标记的切牙管500。第一标记物600用于限定第一解剖学固定参比点，并且可以通过例如基于几何形状检测、表面识别的适当的检测算法来自动检测。备选地，这些解剖学固定参比点可以手工识别并且标记为以上那些。
在标记第一解剖学固定参比点以后，标记其它的解剖学固定参比点。这示例在图7和8中。
图7是如由CT扫描所获得的、无牙上颌骨200的以仰视图形式的示意图，其显示左和右翼突700。图8是图7的无牙上颌骨200的以仰视图形式的示意图，其显示分别用第二标记物800和第三标记物810标记的翼突700。第一标记物600、第二标记物800和第三标记物810可用于限定至少一颗牙的位置，而不需要在该位置的区域中的在先存在的解剖学天然牙的位置的信息。
其它的解剖学固定参比点可以自动检测或以类似的方式手工标记。然而，三个点就足以限定空间中的平面，并且足以自动设计至少一颗牙对于所述平面的位置和方向。
从由第一、第二和第三标记物标记的三个解剖学固定位置，通过数学计算确定图9中所示的咬合线900。另外，从解剖学固定位置确定沿牙弓的虚拟牙的空间位置。从牙的位置和/或咬合线的空间位置，确定至少一个牙植入物的位置。在知道在咀嚼(masticating)(咀嚼(chewing))表面即咬合线的牙的位置以及植入物的空间位置的情况下，可确定插入的结构。以此方式，确定例如桥框架，其分别与植入物和镶面的具有空间位置的边界表面之间的连接界面配合。
定位牙的天然位置的一种方法据所知例如公开于Karl Heinz Staub的WO98/20807中，所述专利通过引用全文结合在此。该方法更详细地描述于“Das StaubTM-Cranial-System-
Figure G2008800174627D00101
der Messpunkte zurRekonstruktion der Zahnstellung im zahnlosen Kiefer”，PanagiotisLampropoulos，Freiburg，2003，所述文献全文结合在此。口软组织中的点用作解剖学固定参比点。通过使用这些解剖学固定参比点，通过数学计算可确定在上颌和/或下颌中的单颗牙或多颗牙的位置。然而，Staub方法基于牙印模、石膏浇注体以及对石膏浇注体的手工测量。另外，手工测量基于软组织中的点，或更精确地，在其基于牙印模的石膏浇注体中的相应点。然后将手工测量值转移到计算牙修复体中的牙的位置的软件中，所述位置非常类似于在缺失所述牙之前的患者中的天然位置。因此，通过根据这些测量值和数学计算制备的牙修复体实现良好的咬合。以此方式，可提供高精确和可预知的牙修复体。解剖学固定参比点在解剖学上是稳定的并且存在于每个患者中。
以下参考图4A-4G提供确定上颌骨的解剖学固定参比点的实施例。在图4H中示出了下颌骨的示意性实施例，其具有可应用于牙位置计算的解剖学固定参比点及其几何关系。
根据Staub方法的解剖学固定参比点彼此对称布置。将特定的点称为方向点(Direction points)、归纳点(Induction points)和结论线(Conclusionline)。
方向点在精确确定在翼突钩的弯曲方向上的变化的嵴连接线上的点上。它具有稳定的形貌并且存在于上颌骨的两侧上。
归纳点在乳突的后轮廓的交叉点上，并且上颌骨的中轴产生后归纳点。前归纳点被定义为乳突的后轮廓与上颌骨的中轴的交叉点。它是仅有的解剖学不稳定的颅点。
与方向点类似，结论线存在于两侧上并且是解剖学稳定的。它形成可移动和不可移动的粘膜之间的边界并且确定在唇黏膜襞的弯曲位置中的变化。结论线处于唇黏膜襞的凹入至凸出形式的转变处。
连接两个方向点A和B与两个归纳点C和C1之间的线，导致两个等腰三角形，其中两个方向点作为每一个等腰三角形的斜边。这些参数用于计算五元区域(penta area)，其被定义为正颅(orthocranial)咬合平面的基础。五元区域用于与上颌骨切点相关地定位牙。
上颌骨切点的位置在重建人牙列时是非常重要的。它的位置对于发音和美观是至关重要的。与下颌骨切点的精确位置一起，它使得能够将垂直维度的咬合重建至它的精确位置。
两个等腰三角形A-B-C和A-B-C1如上所述确定。确定从右犬齿顶点至左犬齿顶点的距离。牙槽嵴、腭襞等任何解剖学条件对此位置没有影响。对于计算所需的参数在形貌上是稳定的并且使得犬齿的患者-特定和颌-特定定位成为可能。
在图4B中，显示了下列点：A＝右方向点，B＝左方向点，C1＝后归纳点，C＝前归纳点，I＝切点，F＝右犬齿点，G＝左犬齿点，D＝右磨牙点，E＝左磨牙点，FG＝犬齿之间的距离，DF＝磨牙的右延伸部，EG＝磨牙的左延伸部，DE＝磨牙延伸的横向限制线。
为了确定由图4B中的点DFIGE界定的五元区域，确定下列点和距离：切点I，犬齿的距离FG，磨牙的距离DE。
为了提供在无牙颌中的天然牙位置的重建，确定切点I的两个维度的位置。为此目的，将距离BC旋转90度并且定位在上颌骨的中轴上，从而得到距离NI。距离NI的起始点对应于中轴与距离AB的交叉点，参见图4D。导致等式NI＝BC。
犬齿之间的距离FG的计算如下，参见图4E：FG＝2BC/3
这假设，FG平行于AB并且FG＜AB。距离FG具有通过门牙乳突中心的延伸部。
现在，计算磨牙的延伸部。点D和E分别是距离FD和GE的后部点。这些距离提供了沿五元区域中的磨牙延伸部的牙修复体的颊咬合点的位置，参见图4B。距离DE在点X垂直延伸通过中轴，参见图4F。为了计算距离PX，应用下列等式：PX＝BCx0.55。磨牙延伸部的横向限制线DE由距离XD和XE的总和产生，其中这些距离的长度是同样的，参见图4G。
当[XD＝((BC/2)+2mm)]并且DE＝2XD时，导致DE＝2x(BC/2)+2mm)，即DE＝BC+4mm。其中常数2mm以经验为主地确定。
点D、F、I、G、E的三维关系导致五元区域的位置。
将数学常数值分别分配给上颌骨和下颌骨中的五元区域。该常数值确定在三维空间中的切点。该常数被定义为离结论线的距离，并且在上颌骨中等于19mm而在下颌骨中等于17mm。再次以经验为主地确定这些值。在上颌骨中，常数19mm与点N和Z相关，并且与数学确定的五元区域组合确定在空间的切点，参见4C。距离NY＝5mm，对应于从上颌骨中的左或右方向点分别至相对的下颌骨的距离。下颌骨的17mm常数被定义为从下颌骨的结论线中心至其切点的距离。
如上所述，Staub确定方向点、归纳点和结论线。方向点A和B对应于图8中的第二标记物800和第三标记物810。归纳点C1在乳突的后轮廓的交叉点上，并且上颌骨的中轴产生后归纳点，其对应于图6中的第一标记物600的下边界。连接两个方向点A和B与归纳点C1之间的线，导致等腰三角形，其具有作为等腰三角形的斜边的两个方向点。这些参数用于虚拟地计算牙修复体的牙的位置。
图9是无牙上颌骨200的以仰视图形式的示意图，其显示第一、第二和第三标记物，以及计算的咬合线900。
牙在下颌中的定位也可以根据类似的原理自动进行。在图4H中，示例了解剖学固定参比点A’、B’和C’。从这些参比点，计算下颌骨的五元区域并且相应地定位牙。
为了检查以这样的自动方式设计的牙的位置是否正确，可以将牙定位在虚拟咬合架中。如果在虚拟咬合架中检测到牙的未对准(misalignment)，则可以自动调节有关的牙的位置和方向。
例如，在要设计单颗牙修复体的情况下，可以与其它的牙相关地检查根据以上原理定位的牙的正确咬合。在例如来自CT扫描、牙印模或几种数据源的组合的所获得的患者数据中提供了关于其余牙的数据。
根据Staub的方法基于作为解剖学固定参比点的可在口部软组织中识别的解剖学点。本发明的某些实施方案基于作为解剖学固定参比点的可在骨组织中识别的解剖学点。在使用这些基于骨组织的解剖学固定参比点时，根据Staub的方法仍可适用于某些实施方案。例如，在如上所述的计算中，可以考虑归因于覆盖骨组织的软组织的厚度的偏置(offset)。该偏置可以基于软组织厚度的实际测量值或在骨组织中的解剖学固定参比点的位置的偏置。备选地，可以使用固定的偏置，例如基于以经验为根据的患者数据。
指出的是，用于重建牙的位置的根据Staub的方法仅是可以在本发明实施方案范围内应用的许多可能方法中的一种。例如，以上引用的Panagiotis Lampropoulos的出版物(其特别通过引用结合在此)的第5.2章(“Rekonstruktion von Zahnpositionen”)列出了各种出版物，根据这些出版物可以从解剖学固定点计算咬合线位置以及重建牙假体的牙位置。
许多备选方法中的一种是，例如，通过使用商购产品AcculinerTM从钩状切迹(haulers notches)或颞骨计算咬合面。钩状切迹或颞骨是颅中稳定的界标，定义为所谓的HIP平面，AcculinerTM通过该HIP平面三维地确定咬合面。
咬合面还可以根据下列文献通过颅测标准(cepaholometric criteria)确定：Augsburger RH(1953)，关于面部类型的咬合面关系(Occlusal planerelation to facial type)，J Prosthet Dent 3：755-770；L′Estrange PR，Vig PS(1975)，有牙和无牙受试者的咬合面的比较性研究(A comparative study ofthe occlusal plane in dentulous and edentulous subjects)，J Prosthet Dent33：495-503；Monteith BD(1985)，用于确定无牙患者中的倾角和咬合面的颅测方法(A cephalometric method to determine the angulation of the occlusalplane in edentulous patients)；J Prosthet Dent 54：81-87；Monteith BD(1985)，颅测编程的可调平面：关于完全义齿患者的咬合面取向的新概念(Cephalometrically programmed adjustable plane：a new concept in occlusalplane orientation for complete-denture patients)，J Prosthet Dent 54：388-394；Sinobad D(1988)，具有不同骨骼颌关系的有牙受试者中的咬合面的位置(The position of the occlusal plane in dentulous subjects with various skeletaljaw-relationships)，J Oral Rehabil 15：489-498；Kollmar U(1990)；
Figure G2008800174627D00131
der prothetischen Rehabilitation zahnloser Patienten mit Hilfedes
Figure G2008800174627D00132
ZWR 99：451-457。
确定咬合面的其它方法基于与解剖学固定坎珀面(Camper plane)，也称为Ala-Tragus线的几何关系，参见例如：以上引用的参考文献Monteith(1985)；Karkazis HC，Polyzois GL，Zissis AJ(1986)，ala-tragus线与天然咬合面之间的关系，在义齿口腔修复学中的暗示(Relationship betweenala-tragus line and natural occlusal plane，Implications in dentureprosthodontics)，Quintessence Int 17：253-255；Karkazis HC，Polyzois GL(1987)，在完全义齿构造中的咬合面取向的研究(A study of the occlusalplane orientation in complete denture construction)，J Oral Rehabil14：399-404；Kazanoglu A，Unger JW(1992)，用坎珀面指示器确定咬合面(Determining the occlusal plane with the Camper′s plane indicator)，J ProsthetDent 67：499-501；Santana-Penin UA，Mora MJ(1998)，咬合面指示器：一种用于确定咬合面的倾斜的新装置(The occlusal plane indicator：a newdevice for determining the inclination of the occlusal plane).J Prosthet Dent80：374-375。坎珀面由人头颅中的三个解剖学固定点限定，三个解剖学固定点即鼻棘前部以及在左和右颅侧上的骨听觉通道(耳屏点(tragion))的上边缘。坎珀面平行于咬合线虚拟取向，但是可以用限定的角校正。当例如根据下列文献制备牙假体时，坎珀面是有用的：Maschinski G.Hasenau T，Illig U(2000)，Lexikon Zahnmedizin Zahntechnik，München，Urban &Fischer，第123、560、581页；或Preti G，Koller MM，Bassi F(1992)，一种用于定位上颌骨前弓、取向咬合面，以及确定咬合的垂直尺寸的新方法(Anew method for positioning the maxillary anterior arch，orienting the occlusalplane，and determining the vertical dimension of occlusion)，Quintessence Int23：411-414。
在使用解剖学固定参比点的方法的情况下，不必制备患者的咬合定位板以提供具有高精确度的设计。
解剖学固定参比点还可以是解剖学固定界标。
120基于确定的解剖学固定参比点的牙设计
图10是上颌骨200的以仰视图形式的示意图，其显示了计算的咬合线900以及在咬合线900和上颌骨200之间自动排列的模板牙10a-10m。
模板牙自动或手工选自虚拟模板牙的文库，取决于上颌骨200的当前尺寸、由上述数学计算确定的牙的位置、至咬合线900的距离、骨密度，各自在各个牙位置，等。而且，在从牙文库选自适合的模板牙时，考虑邻近的牙以及可用的总的牙弓。
根据参考方法步骤110所述的原理，例如依照根据Staub的方法，可以定位和导向虚拟模板牙。
例如，可以计算咀嚼表面，即，在每一单颗牙的咬合线的边界表面。因此，参考咬合线限定每一颗牙的空间位置。因而可以计算沿咬合线的边界咀嚼表面的线。因此，可以根据解剖学固定参比点计算牙的布置(set-up)。
以此方式，可以确定一颗虚拟模板牙或几颗虚拟模板牙的位置，并且可以进行咬合线和上颌骨之间的标准牙的自动排列。
另外，可以手工调整一颗或多颗虚拟模板牙的位置，这在例如设计之下的用于牙修复程序的其它部件，例如牙植入物、桥框架、外科模板等的定位的连续自动设计之前进行。
在设计陶瓷替换牙的情况下，具有空间位置的一个边界表面在咬合线处。替换牙可以包括要附着到桥框架上以形成桥结构的外部牙镶面。牙镶面具有拥有空间位置的内边界表面，所述内边界表面起朝向桥框架的具有空间位置的相配边界表面的连接界面的作用(参见图14c)。例如相对于桥框架，内边界表面具有限定的空间位置。牙镶面的内边界表面可以从它的CAD数据提供。因此，可以将具有空间位置的桥框架的边界表面确定为与具有空间位置的牙镶面的内边界表面的相配连接界面。两个边界表面在连接界面邻接。
130计算植入物位置和方向
图11是上颌骨200的以仰视图形式的示意图，其显示计算的咬合线900以及在上颌骨200中的多个植入物11a-11f。
可以自动确定在所示例的实施例中的一个或多个牙植入物，例如多个牙植入物11a-11f的位置的建议。此建议可以基于由如上讨论的虚拟牙的设计位置提供的数据。
现在将更详细地描述植入物位置自动确定的实施方案。
借助于虚拟牙的设计位置，可以将下列方法用于确定牙植入物在患者骨组织中的位置。
虚拟牙的设计位置提供了它们在颅口空间中的限定的、确定的位置。虚拟设计牙的设计位置基于咬合线，即，虚拟牙的顶端从而是限定的。而且，牙具有沿牙弓的确定的位置，以及在颅口空间中的限定的取向。
与具有天然牙的患者的天然颌骨组织相比，在例如无牙患者的拔除或缺失的牙的位置的颌骨组织随着时间的过去而改变。颌骨组织收缩，但是可以通过骨诱导方法(osseoinductive method)再生。当将牙植入物定位在虚拟设计牙的虚拟根通道的区域中时，牙植入物可能定位得离现有颌骨组织过远。
因此，可以由虚拟设计牙限定其中可以将牙植入物植入到可用骨组织中的限定的空间。限定的空间可以具有圆柱状形式并且在垂直方向上限定可以沿其将植入物定位的边界。在纵向上，例如取决于如从患者数据提供的剩余的解剖学骨组织，植入物的位置可以改变。因而，限定了限定用于定位牙植入物的自由度的空间。
根据基于在距其边界的限定距离、以剩余的骨组织中的牙植入物的重心为中心的方法，可以将牙植入物定位在此空间内。因而，提供充分的骨组织以保证牙植入物在剩余的骨组织中的可靠固定。备选地，如果检测到没有充分的骨组织可用，则可以选择备选的植入物尺寸。
以剩余的骨组织中的牙植入物的重心为中心可以如下进行。通过表面匹配，检测颌骨组织的形式。例如通过表面发现算法(surface findingalgorithm)，检测颌骨组织的顶点。在距该顶点一定垂直距离在横向上检测骨组织的表面上的其它的点。
然后与这三个限定的点相关地确定牙植入物的位置。例如，将重心定位在两个横向点之间的线上并且在纵向上在顶点之下。因而保证了距颌骨组织表面的限定的距离并且将牙植入物可靠地锚固在颌骨组织中。
另一种方法可以是，沿限定的径迹从牙植入物重心朝向骨组织表面投射多个矢量。如此进行是为了保证相对于植入物的位置发现骨表面，或保证使植入物正确地定位或距骨组织的边界充分远。
矢量的长度可以选择为植入物重心至植入物顶部的距离。将植入物的顶部有利地定位在颌骨组织的顶点或嵴。
所述多个矢量沿其行进的限定的径迹可以具有与重心的最初点不同的形式，例如圆柱性、圆锥形，在一个或多个平面中。可以如此进行是为了例如保证距解剖学结构和/或其它的牙修复体或植入物部件的限定的距离。
可以适应性地限定矢量。例如，在40度方向上发出第一矢量，并且在135度方向上发出第二矢量。然后保证这些矢量达到骨表面并且具有基本上相同的长度。
虚拟颌骨组织的表面可以由多个多边形限定。虚拟颌骨组织可以由这些多边形模拟成3D物体。
在径迹的矢量达到或穿过这种多边形的情况下，可以将此信息用于在设计过程中将骨组织中的植入物虚拟地再定向。植入物因而可以例如在可用的解剖学颌骨组织中居于中心。
因而，可以保证，植入物在充分的骨组织包围的情况下定位。
因此，植入物的自动定位可以基于物体或表面。
基于在咬合线具有空间位置的镶面的第一边界表面，以及从识别的解剖学固定参比点计算的牙的空间位置或其边界表面的数据，可以对建议植入物的位置提供充分的数据。可以考虑的其它参数例如为在植入部位的颌骨组织的骨密度、神经和血管的伸展等。
图12a是无牙上颌骨200的以仰视图形式的示意图，其显示了计算的咬合线900、植入物11a-11f的位置和方向以及自动排列的标准牙10a-10m。植入物11a-11f由穿过各个植入物的中心纵轴的虚拟标记物211a-211f示例。植入物本身分别在相应的植入物位置隐藏在示例的标准牙以下。虚拟标记物211a-211f示例了这样的方向，在所述方向上，将对外科模板提供用于在颌骨组织中精确钻孔的钻导孔，在所述颌骨组织中，要在用于外科手术程序的牙部件的虚拟设计和制备以后、在外科手术程序期间安装植入物。
图12b是在上颌骨骨组织200中具有覆盖的植入物11d的牙位置2-1(EU)的通过图12a中所示的平面12b的横截面图。
例如，确定上颌骨骨组织的表面并且将植入物的冠状末端的位置定位在上颌骨的嵴上。此外，可以考虑可用的骨组织体积、骨组织质量、现有植入物等。如上所讨论的，依据牙的设计位置将植入物定位在骨组织中。
可以基于计算机进行手术前设计。可以使得所述设计自动地或以与用户交互的方式进行。在后一种情况下，牙修复体的设计可以以由用户输入操纵的交互式方式在医疗工作站，例如在以下参考图31所述的系统的显示器上可视地进行。例如，在使其中要进行牙修复的颌骨结构可视化的显示器上，虚拟地显现牙植入物在颌骨中的位置和方向。在设计过程中必须当心的是，例如不伤害神经或将牙植入物定位在尽可能致密的骨中，以保证牙植入物的成功外科安装。因此，在最终安置之前，用户可以虚拟地操纵或接受牙植入物的安置。与最终的牙修复体有关的植入物位置、倾角、植入物类型、长度可以以交互的方式手工地精确调节。
在定位植入物时，确定植入物的固定外边界表面或附着到植入物的桥基的边界表面。现在，将提供植入物和镶面的中间结构，以完成牙修复体的设计。
140植入物桥框架的自动产生；
在此阶段，限定牙修复体的空间位置(步骤120)并且限定植入物的空间位置(步骤130)。镶面和植入物的边界表面及其空间位置是确定且已知的。现在虚拟设计在镶面和植入物之间的结构。这是相对于植入物和剩余的牙修复体的空间位置进行的，即，计算植入物和镶面之间的界面，然后可以手工地精细调节虚拟组装的结构。
为此目的，使用镶面和植入物的具有空间位置的边界表面。
图13a是上颌骨200的以仰视图形式的示意图，其显示了计算的咬合线900以及在6个植入物11a-11f上的12单元植入物桥框架20。
图13b是在具有覆盖的植入物11d的牙位置2-1(EU)通过图13a中所示的平面13b的横截面图。
图14a是上颌骨200的以仰视图形式的示意图，其显示计算的咬合线900、植入物11a-11f的位置和方向，和在六个植入物11a-11f上的12单元植入物桥框架20，以及自动排列的标准牙10a-10m。
图14b是在具有覆盖的植入物11d的牙位置21以及桥框架20通过图14a中所示的平面14b的横截面图，其中显示的是，边界表面彼此通过界面连接，并且其具有空间位置。
如上所述，镶面具有在咬合线900拥有空间位置的外边界表面，以及具有空间位置的内边界表面，所述内边界表面起在镶面10g和桥框架20的具有空间位置的外边界表面之间的连接界面210g的作用。同时，桥框架20具有另外的边界表面，所述另外的边界表面具有空间位置，朝向植入物11d取向，起与所述植入物11d的连接界面的作用。植入物11d具有顶部边界表面，所述顶部边界表面具有空间位置，起与桥框架20的另外的边界表面的连接界面215d的作用。所述边界表面和连接界面示例于图14c中所示的放大示意图中。
当在此阶段精细调节植入物或镶面的位置时，进行牙修复体的剩余部分的自动调整。例如，当手工地精细调节牙植入物的位置时，通过再计算相应的桥框架20的边界表面来自动调整连接界面215d。此外，使在与镶面内边界表面的连接界面210g处的桥框架20的相对面上的边界表面自动适应植入物位置的手工诱导的精细调节。因而，将桥结构自动调整。牙修复体的其它部分的手工精细调节导致其剩余单元的边界表面的相应的自动变化。
图18至22进一步示例了关于无牙患者的情况的虚拟设计。
图18是以透视图形式的虚拟设计的桥框架20、植入物11a-11f和咬合线900的示意图。图18示例了桥框架20的假牙颈(collar)225。假牙颈225分别邻接牙植入物的顶部表面布置。假牙颈225的顶部表面和牙植入物的顶部表面的每一个具有空间位置。当组装时，两个空间位置在两个牙单元之间的连接界面处邻接。此外，假牙颈225提供了对软组织厚度的调节。植入物11a-11e提供有用于螺纹地安装到颌骨组织中的预制孔中的螺纹。虚拟标记物211a-211f更详细地显示于图18和图19中，分别指出了每一个植入物的中心纵轴。图20是以放大透视图形式的图18的桥框架20、植入物11a、11b和咬合线900的细节的示意图。
在图19中，对示意图增加了模板牙，其中出于清楚目的，仅牙10a提供有附图标记。模板牙用虚线表示。
图21是以仰视透视图形式的图18的桥框架、植入物和咬合线的细节的示意图。在图22中，将来自虚拟牙文库的模板牙增加到示意图，其中它显示了牙如何相对于咬合线900定位。
150最终修复体的近似
图14b显示了在牙位置2-1(EU)的包括桥框架20和镶面的桥结构。
图23是通过在颌骨组织200中的包括牙植入物11d的虚拟设计的牙修复体的横截面图，其示出了通过桥框架20和模板牙10g的出口孔230。出口孔的方向由虚拟标记物231指出，所述出口孔在随后的牙修复体安装过程中用于将桥框架附着到植入物的保持螺钉的进入。虚拟标记物231沿牙植入物11d的纵轴延伸，并且虚拟标记物231的位置可以由用户输入更改，例如，通过由鼠标交互作用拖曳在标记物231末端的所示例的点。在所示例的情况下，图23中所示的出口孔自动设计并且在牙10g的颊侧在视觉上定位。用户可能由于美观原因而期望隐藏此出口孔。为此目的，用户操纵可能导致如图24中所示的牙修复体的更改的虚拟模型。
图24是通过图23的包括牙植入物11d的牙修复体的横截面图，其中对牙植入物11d的位置进行更改，使得出口孔230移动到牙10g的舌侧。桥框架20的空间位置和在咬合线的牙10g的顶部位置未改变。然而，现在植入物11d在骨组织200中成角度，从而使得沿牙植入物11d的纵轴的出口孔230移动到隐藏位置，即，当将最终产品植入到患者中并且患者微笑时，所述孔不可见。植入物11d的顶部表面未改变，但是对其在骨组织200中的空间位置的改变导致桥框架设计的自动调整，还有相应镶面的自动调整，以适应新的情形。更准确地，在咬合线的牙10g的顶部位置限定第一边界表面，其第一空间位置被确定。植入物11d的顶部表面是第二边界表面，其第二空间位置被确定。将这两个锁定的边界表面之间的牙镶面的设计和桥框架的设计自动调整以在两个边界表面之间配合，同时保持其它的需要，例如至邻近牙的距离等。桥20和牙镶面之间的边界表面的空间位置是与第一和第二空间位置相关地确定的。
一旦用户确认这些变化，牙修复体和钻导子的制备就将基于此新的数据。
牙镶面可以由可用数据自动制备。
此外，镶面的着色可以自动进行。可以在屏幕上虚拟设计各种陶瓷粉末。这种技术详细描述于在2005年9月23日提交的与本申请相同申请人的国际专利申请PCT/SE2005/001406中，所述国际专利申请PCT/SE2005/001406通过引用而全文结合在此。
因此，该系统可以用于牙修复体的完全自动生成。可以进行对特定患者情形的手工调整、可选自牙修复体部件文库的选择，或其它的用户愿望。
160外科模板制备
图15是以侧视图形式的上颌骨200和软组织210的示意图。如上所述，参考步骤100，获得包含骨组织和软组织的患者数据的方法包括：MR扫描患者的颅面部分；使用表面探针确定口腔中的软组织的厚度；通过适当的阙值处理算法(thresholding algorithm)可以从CT扫描数据分离出软组织；可以将来自几个输入源的输入数据匹配；等。给出的上颌骨骨组织200和软组织210的示意图的实例显示于图15中。在示例的实例中，患者的上颌骨是无牙的。软组织210，如图15和16中所示，可以由单次CT扫描确定。基于获得的软组织和获得的空气之间的差别，在此情况下可以将软组织从这样的CT数据分离。
图16是以侧视图形式的上颌骨200和软组织210以及植入物桥框架20的示意图。这里，植入物桥框架20的最终检查是虚拟进行的。用户呈现了桥框架20和用标记物211a-211f标记的植入物的位置以及软组织210的可视化图。桥框架20在形成连接界面的各个边界表面处邻接植入物11a-11f。桥框架20还倚靠在软组织上，并且在将数据用于制备非虚拟牙部件之前，在此阶段可以虚拟地进行针对特定患者情形的最终校正。当进行最终的手工校正时，可以制备外科模板。
图17是上颌骨200和具有钻导孔31的外科模板30的示意图。在将牙修复体根据已知方法植入到患者口腔中的牙修复程序过程中，外科模板30起钻导子作用。外科模板从在此阶段可获得的最终牙修复体数据虚拟地设计。示意性地示出了用于导引钻头的导向套筒32。外科模板30的导向套筒32用于引导钻头通过软组织并且进入到患者的颌骨组织中。导向套筒32具有符合相关牙植入物的虚拟设计的位置的限定的方向。此外，导向套筒32的顶部表面被布置为具有用于钻头的停止肩(stop shoulder)的假牙颈，并且以距要植入到由钻头钻制的孔中的牙植入物的顶部表面的限定的距离布置。因而，通过提供进入到导向套筒中直至邻接停止肩的适当的钻头，可以控制孔的深度。停止肩的顶部表面是边界表面。因而，对将在骨组织中具有限定的取向和位置的牙植入物的随后植入提供了精确的孔。
在进行手术前设计时，可以进行牙修复体和/或与所述手术前设计有关的产品例如外科模板的制备。例如，将软组织表面和植入物位置转化成要在外科植入程序过程中使用的钻导子的制备数据。
基于上述自动或手工精细调节的虚拟手术前设计，可以制作外科模板，例如使用快速原型制作技术。外科模板用于以已知的方法产生适当的孔，所述孔用于安装牙植入物，牙修复体以设计的位置和设计的取向固定于所述牙植入物。
用于通过立体石印制备的产品如外科模板的数据可以以适当的格式如STL存储。STL(标准镶嵌语言)文件可以通过多种软件包输入和输入。STL文件尤其适于快速原型制作。此格式将固体模型的表面近似成用于快速原型制作的三角形。可以备选地执行适于制备牙修复体和有关产品的除STL以外的其它数据格式。快速原型制作从计算机辅助设计(CAD)取得虚拟设计，将它们转换成仍是虚拟的横截面，然后相继地在物理空间中产生每一个横截面，直至完成模型。
这样制备的外科模板提供了具有高精确度的良好的患者匹配。
170牙修复体制备
在本方法的步骤170中，基于提供的数据制备牙修复体。
如果需要，可以从由虚拟设计提供的数据制备物理患者模型。患者模型可以例如在期望手工进行镶面的情况下用于镶面。患者模型和咬合架的制备描述于本申请的同一申请人提交的瑞典专利申请SE 0602271-9和SE0602273-5中，所述专利申请通过引用而全文结合在此。然而，此步骤可以省略，原因在于由上述自动虚拟设计提供的可用数据对手术前设计以及外科模板和牙修复体的制备提供了充分的精确度。
在本发明的步骤170中，从由手术前设计提供的所述数据直接制备牙修复体。
牙修复体的镶面可以以常规方法进行。为此目的，可以使用物理患者模型。在另一个实施方案中，最终修复体的设计基于以上方法步骤虚拟地进行，从而手工镶面不再必要。
最后，将牙修复体安装在患者中。更精确地，将如上所述制备的外科模板用于提供一个或多个各自接收牙植入物的孔。由于制备外科模板的高精确度，牙植入物被非常精确地装配到颌骨组织中。因而，对随后以已知的方式附着到牙植入物上的牙修复体提供了充分的基础。
通过使用以上所述的方法，就不需要石膏模型的模塑、剖截或销连接。这允许了在设计并进行牙修复程序时的较快周转时间。
因此，以非常经济和省时的方式提供了非常精确安置的牙修复体。
桥框架可以完全自动地设计和制备。
在一些处理中，甚至连外科模板也不再必需。例如，当制备例如用于冠、桥框架或桥结构的要附着到牙预备体(dental preparation)上的顶盖时，可以基于自动虚拟手术前设计过程中的边界表面和连接界面计算而直接制备顶盖。
在其它的实施方案中，虚拟设计用于部分无牙患者的牙修复体和牙修复程序以及相应的产品，现在将参考图25至30对其进行详细描述。
图25是通过包括预先植入到患者的颌骨组织256中的牙植入物250的牙修复体25的横截面图。牙植入物250愈合在颌骨组织256中。关于牙植入物的位置的数据，可以例如由适合的医学成像方法提供，和/或由登记牙植入物250的冠状末端257的口腔的牙印模提供，和/或是或许可以从关于牙植入物250的之前牙设计得到的数据。因而，对于牙修复体25的虚拟设计，固定了牙植入物250的位置并且锁定了冠状表面257的位置。在此情况下，桥框架251和镶面252的自动设计导致了如由点线255所示的它们的建议位置。沿牙植入物250的纵轴253存在孔。在图25中，示意的是，如何在图25中所示的箭头方向上，例如通过诸如经由鼠标交互地拖曳设计线254，从而基于来自用户的输入，将要恢复并固定到牙植入物250上的牙的取向虚拟地动态更改至备选位置。由于患者的局部牙情形，用户可能期望该更改。再计算的牙修复体25的结果，在用户操作输入以后，由桥框架251和镶面252的连续线示例。由于冠状表面257的位置被锁定，并且为了促进桥框架或桥结构对牙植入物250的附着，其中朝向牙植入物的孔的位置未改变。因而通过包括桥框架251和镶面252的桥结构的自动调整，虚拟地更改牙修复体25。
通过虚拟地使牙修复体元件的两个边界表面的空间位置渐变(morphing)，可以控制用于发现最终连接界面的程序。参考图26A至26C，现在更详细地解释受控渐变的使用。渐变是一种内插(interpolation)技术，该技术用于从源物体至靶物体产生一系列中间物体，所述中间物体连续变化以进行从源物体至靶物体的平滑转变。渐变是例如通过改变三维像素的值，或通过转变三维模型的几何形状并且产生全部作为清楚限定的三维物体的中间物体，而以三维形式进行的。在此上下文中，可以通过渐变将牙修复体的两个单元之间的连接界面虚拟地优化。在图26A中示例了牙修复体26a。牙修复体26a具有包括顶盖261和冠262的已知结构，其附着到牙修复体元件260上。牙修复体元件260可以是现有牙的牙预备体，参见图29，或牙植入物的盖，参见图30C。如图26A中所示，顶盖261具有在与牙修复体元件260的第一连接界面261a处的内表面，以及在与冠262的第二连接界面261b处的外表面。顶盖261的外表面从第一连接界面261a偏置定位，即，第二连接界面261b与在连接界面261a的牙修复体元件260的外表面平行地延伸。在给出第二连接界面261b的几何形状的情况下，冠262的内表面具有在第二连接界面261b、在顶端限定的几何形状。冠262的外表面处于由咬合而呈冠状地限定并且由邻近牙横向地限定的几何限制之下。通过以所述的偏置形式提供顶盖，冠262的瓷料可能没有被顶盖261最佳地支持，从而导致冠262的不规则分布的咀嚼应力。
图26B中所示，通过使第二连接界面261b朝向冠262的外表面渐变，可以改善此状况。牙修复体26b具有改进的第二连接界面263b。通过使用渐变技术，源物体为第二连接界面261b并且靶物体为冠262的外表面，计算一系列中间物体，以在它们之间形成平滑的转变。将改善的第二连接界面263b作为渐变过程的中间物体之一进行选择，从而对冠264提供更好的支持。冠264具有匹配改善的第二连接界面263b的内表面。冠264的外表面还由口腔中的周围结构的相同要求限定，或通过更改建议的修复体而限定。
在图26C中，由这样的渐变技术限定牙修复体元件265的外部形状，从而省略分离的顶盖。更详细地，使牙修复体元件260的冠状外表面渐变至冠262的外表面，并且选择中间物体形状以提供更加有利的冠266的支持。因而限定了单一的连接界面265b，并且提供了改进的牙修复体元件265和冠266。
在任何的情况下，应当注意到，在确定连接界面时保持最小的材料强度。例如通过在模板牙的任意点具有预定的最小材料厚度，可以对虚拟牙文库中的上述模板牙进行调整以耐受这种操纵。
在其它的实施方案中，其它的牙修复体元件可以被最优化或通过渐变技术限定，例如桥框架。与渐变相类似的技术已知为翘曲(warping)。
图27A-27C是缺失两颗牙的患者的示意图。在两颗缺失牙的位置处的患者的牙弓中已经形成了缝隙271。余下的是牙270a-d。在图27B中，示例了包括两个植入物274a、274b，桥框架273a和镶面272a的自动设计牙修复体27a的建议。桥框架273a和镶面272a具有用于分别对牙植入物274a和275a进行安装的两个孔276、277。牙修复体27a的自动设计建议基于来自牙文库的两颗模板牙，所述模板牙用于沿患者的牙弓填充缝隙271，并且用于匹配如从牙弓中的剩余牙计算并且还任选从解剖学固定参比点计算的咬合线。由于患者的局部情形，或由于美观原因，可能期望手工地调节牙修复体27a的建议的设计。这可以例如由于美学原因。在一些实施方案中，当在其中自动交互配合文库牙时，可能期望允许具有比缝隙271更大的牙。手工更改设计的结果显示于图27C中，其显示了包括调节的牙植入物274b、275b，调节的桥框架273b和镶面272b的更改的虚拟设计牙修复体27b。自动设计和建议的牙修复体27a的手工校正的位置可以基于由上述牙修复体27a的自动设计建议提供的模板牙的按比例缩放(scaling)。备选地或另外地，手工校正的位置可以基于不同尺寸的、较大或较小的来自牙文库的模板牙。基于期望更改位置的用户输入和调节的牙修复体27b的扩展，可以自动选自调整的桥框架273b，镶面272b和植入物274b、275b。被固定的锁合表面是相邻牙270a和270c的外表面。当移动虚拟牙通过牙弓的咬合线时，自动设计考虑可能存在于相对颌中的牙，使得提供对于患者而言舒适的咬合。
可以提供允许剩余牙的口腔正畸或外科校正以及牙修复体对于这种校正的牙位置的自动调整的诊断。在没有牙修复体的情况下，基于来自解剖学固定参比点的牙的自动计算位置，还可以进行剩余牙的口腔正畸或外科校正。
图28是患者下颌骨的牙弓28的示意图。解剖学现有牙280以连续线示例。关于这些解剖学现有牙280的位置的数据可以根据上述方法提供，所述方法是指例如医学成像方法、转化成3D数据的牙盘印模或口内3D扫描方法。基于此数据，可以计算与患者的解剖学现有牙280有关的虚拟设计牙281的自动建议的位置。虚拟设计牙281以虚线显示。此情形在医疗工作站的数据监控器上的可视化允许了对解剖学现有牙280的不规则形的校正的设计。在示例的非限制性实施例中，邻近犬齿284、285的两颗前磨牙282、283相当大地偏离虚拟设计牙281的自动建议的位置。可以将此偏离为了可视化目的而用颜色编码，以允许快速估计患者的牙状况以及其校正的可能性。基于此分析，可以设计牙校正。牙校正可以包括现有牙的外科拔除和/或某些牙的位置的口腔正畸校准。通过在由虚拟设计牙281的建议位置导引的情况下移动解剖学现有牙280的代表物(representation)，可以虚拟地设计牙修复程序。用户可以例如逐一地锁定牙的位置。在为了牙状况的校正而设计牙修复体的情况下，这些可以基于例如相邻牙和咬合的锁定的表面而自动计算。当虚拟设计牙状况的期望校正时，可以自动计算牙植入物、桥框架、镶面或顶盖和冠的位置。如上所述，这样提供的数据可以用于制备牙修复体和与其有关的产品。在用户最终接受该设计以前，可以对牙修复体进行手工校正。
图29是基于患者的解剖学现有牙290的预备体的虚拟设计的牙修复体29的示意图。准备邻近两颗牙292、293的牙290，如图29的上部图示所示。这样提供的牙290具有用于附着牙修复体的预备体表面291。用于虚拟设计牙修复体的数据由例如3D扫描的牙印模或口内扫描仪提供。在牙修复体29的自动设计中，将预备体表面291以及相邻牙292、293的表面锁定。此外，可以将咬合线锁定，所述咬合线可以从如上所述的解剖学固定参比点确定，或任选从咬合定位板确定。备选地，可以将虚拟咬合架用于提供虚拟设计的具有有利咬合的牙修复体。基于这些锁定的表面，设计牙修复体。镶面295的外表面基于由锁定的表面提供的抑制物确定。从分别朝向预备体和镶面的连接界面自动计算中间顶盖294。中间顶盖可以通过渐变最优化，如上所解释的。自动设计的牙修复体29可以在医疗工作站上由用户手工校正。备选地，虚拟设计的牙修复体29可以在没有用户认可的情况下直接制备。然后，根据已知方法，例如通过使用牙粘固粉或粘合，可以将制备的牙修复体固定到牙290的预备体上。
图30A是在拔除牙300后，牙植入物在颌骨组织308中的植入的示意图。牙300的拔除在两颗邻近牙301、302之间留下缝隙303。在拔除牙300后，缝隙303延伸到颌骨组织308中。经由钻导子304，可以在此位置安置孔以植入牙植入物305。牙植入物可以安置有愈合盖306，从而导致拔除部位愈合时周围软组织与牙龈的同时成形的精确同位。在图30A的最下方示意图中，植入物307与在随后的愈合阶段期间形成的新的骨组织307骨整合。植入物307现在为完全的牙修复体的虚拟设计做好了准备，这将在以下参考图30C描述。
图30B是牙植入物312在邻近牙315、316之间的牙缝隙310的位置处、在愈合的颌骨组织314中的植入的示意图。经由钻导子311，可以安置孔以接收牙植入物312，所述钻导子311的位置可以由邻接缝隙310的牙315、316控制，或由软组织支持。备选地或另外地，软组织的形式和形貌可以用于提供用于在制备过程中形成钻导子的内部的数据。牙植入物312可以安置有愈合盖313。在图30B的最下方示意图中，植入物313与骨组织314骨整合。植入物307现在为完全的牙修复体的虚拟设计做好了准备。
图30C是考虑在患者的解剖学中已有的牙植入物320的牙修复体的虚拟设计的示意图。牙植入物320安置在邻近牙322、323之间的缝隙321中的患者的颌骨组织327中。可以在牙植入物320上布置距离324。如上所指出的，提供用于牙修复体30的虚拟设计的数据，例如通过3D扫描的牙印模。牙植入物320或距离324的顶部表面是最终的并且在设计过程中不能更改，即，它对于虚拟设计而言是锁定的。
通过表面识别方法，可以识别现有的解剖学结构、牙、牙植入物或颅口空间的其它牙修复体，以用于在牙修复体的自动设计中考虑。例如，现有牙植入物可以由于其特征形状和尺寸而在来自牙印模的数据中识别。备选地，例如获得的CT扫描的洪斯菲尔德值(Hounsfield value)的密度阙值可以帮助识别颅口空间的患者数据中的物体。为了模拟这种物体，可以对例如软组织和骨组织或牙进行分段。当识别解剖学现有物体时，可以为了牙修复体的虚拟设计而将它们的外表面锁定。另一方面，自动虚拟设计考虑这些锁定的表面。例如，在与牙植入物的连接界面处的牙桥框架的外部形状可以自动成形为匹配所述牙植入物的相应的锁定的顶部表面。备选地，当重建的牙的顶部表面也被确定为处于最终的空间位置时，牙桥框架的顶部表面可以自动成形为匹配镶面的相应的内表面。
返回到图30C，牙修复体30被自动虚拟设计为匹配到牙植入物320的顶部表面上或其附着的距离上。与现有邻近牙322、323和期望的咬合相关地确定此处为冠326的重建的牙的外部形状，即，冠326的最上方冠状位置。基于这些限制物，顶盖自动成形为在冠的内表面和牙植入物320的顶部表面或距离324之间相配地配合。可以对在冠326的内表面处的连接界面进行设计，使得有利地满足牙修复体30的结构强度要求。
总之，基于来自上述自动设计方法的数据，可以提供半成品或成品。在虚拟设计过程中可以进行动态更改，从而考虑解剖学现有牙或牙修复体。半成品例如为牙植入物和相关的牙桥框架，牙科技师可以为其手工制备牙修复体的最终镶面。当提供成品时，甚至连镶面也可以自动提供。此外，可以制备用于插入虚拟设计和制备的牙修复体的必需工具。例如，可以制备钻孔用外科模板以及相应的钻头。
在图31中图示地示例了用于进行上述方法的系统的一个实施方案。
系统1900提供了具有颅口空间的患者的牙修复程序和/或用于所述牙修复程序的至少一个牙部件的计算机-基的设计。系统1900具有：第一单元1922，其用于确定牙修复体的第一牙单元在所述颅口空间中的第一边界表面的第一空间位置；第二单元1924，其用于确定所述牙修复体的第二牙单元在远离所述第一边界表面的所述颅口空间中的第二边界表面的第二空间位置；和第三单元，其用于确定与所述第一和第二空间位置中的至少一个有关的所述牙部件的至少一部分的第三空间位置。
医疗工作站1910包括通常的计算机部件如中央处理器(CPU)1920、存储器、接口等。而且，它配备有适当的软件，所述适当的软件用于处理从数据输入源接收的数据，例如从CT扫描或3D扫描得到的数据。该软件可以例如存储在可由医疗工作站1910访问的计算机可读介质1930上。计算机可读介质1930可以包含以计算机程序1940形式的软件，所述计算机程序1940包含用于设计患者的牙修复程序和用于设计与牙修复程序相关的牙部件的适当的代码段190、191。医疗工作站1910还包括例如用于显示绘制的可视化图的监控器，以及例如除由软件提供的别的方式以外，用于手工精细调节自动设计的适当的人界面装置如键盘、鼠标等。医疗工作站可以是用于设计患者的牙修复程序并且用于设计与其相关的牙部件的系统1900的一部分。医疗工作站还可以提供用于制备牙修复体和与牙修复程序有关的产品的至少一种的数据。
为了设计，将例如来自CT扫描的患者数据输入到例如在医疗工作站1910上运行的用于牙修复程序的手术前设计的软件中。医疗工作站1910可以具有图形用户接口，所述图形用户接口用于具有颅口空间的患者的牙修复程序和/或用于所述牙修复程序的至少一个牙部件的计算机-基的设计。该图形用户接口可以包括用于将以上在本说明书中描述或在后附权利要求中陈述的方法可视化的部件。
当进行手术前设计时，可以进行牙修复体和/或与所述手术前设计有关的产品例如外科模板的制备。在一个实施方案中，对于具有颅口空间的患者的牙修复程序和/或用于所述牙修复程序的至少一个牙部件例如桥框架、镶面、外科模板等的计算机-基的设计，计算机程序1940是有用的。所述计算机程序包括第一代码段190，其用于确定牙修复体的第一牙单元如镶面、桥框架或牙植入物在患者的颅口空间中的第一边界表面的第一空间位置。提供第二代码段191，其用于确定所述牙修复体的第二牙单元在远离所述第一边界表面定位的第二边界表面的第二空间位置。第二牙单元与所述第一牙单元不同，并且可以包括镶面、桥框架或牙植入物。所述计算机程序可以进一步包括第三代码段，其用于确定与所述第一和第二空间位置的至少一个有关的所述牙部件的至少一部分的第三空间位置。所述牙部件可以例如是镶面、桥框架或牙植入物、或外科模板。例如，第一空间位置是在咬合线的牙的顶部表面的空间位置，第二空间位置是牙植入物的顶部表面的空间位置，而第三空间位置是在桥框架和镶面之间的连接界面的空间位置。该计算机程序可以使得能够进行以上在本说明书中描述或在后附权利要求中陈述的方法。计算机程序可以体现在计算机可读介质上。如以上提及的，该计算机程序可以在医疗工作站或适用于虚拟计算和设计目的类似的计算装置上执行。
如本文中所使用的，除非另外清楚地陈述，单数形式“一个(a)”、“一个(an)”和“所述(the)”意欲还包括复数形式。另外将理解的是，术语“包括(includes)”、“包含(comprises)”、“包括(including)”和/或“包含(comprising)”当用于本说明书中时，规定了陈述的特征、整数、步骤、操作、元件，和/或部件的存在，但是不排除一种或多种其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件，和/或它们的组的存在或添加。将理解的是，当将元件称为“连接”或“耦合”至另一个元件时，可以将它直接连接或耦合至其它元件或可以存在居间元件。此外，如在本文中所使用的“连接”或“耦合”可以包括无线连接或耦合。如本文中所使用的，术语“和/或”包括相关联的罗列项目的一项或多项的任意和全部组合。
本领域中的技术人员将意识到，本发明可以具体体现为装置、系统、方法或计算机程序产品。因此，本发明可以采用完全硬件实施方案、软件实施方案或结合软件和硬件方面的实施方案的形式。
此外，本发明可以采用在计算机可用存储介质上的计算机程序产品的形式，所述计算机可用存储介质具有包含在该介质中的计算机可用程序编码。可以利用任何适当的计算机可读介质，包括硬盘、CD-ROM、光学存储装置、传送介质如支持因特网或内联网的那些，或磁性存储装置。
在本文中通过参考流程图和/或框图描述了本发明的实施方案。将理解的是，示例的区块(block)中的一些或全部可以通过计算机程序指令实施。可以将这些计算机程序指令提供给通用计算机、专用计算机或用于产生机器的其它可编程的数据处理设备的处理器，使得借助于计算机或其它可编程的数据处理设备的处理器实施的所述指令产生用于执行在流程图和/或一个或多个框图区块中规定的功能/作用的手段。
还可以将这些计算机程序指令存储在计算机可读存储器中，所述计算机可读存储器可以指引计算机或其它可编程的数据处理设备以具体的方式起作用，使得存储在计算机可读存储器中的指令产生包括指令手段的制造物品，所述指令手段执行在流程图和/或一个或多个框图区块中规定的功能/作用。还可以将计算机程序指令装入计算机或其它可编程的数据处理设备中，以促使在计算机或其它可编程的设备上进行一系列操作步骤，从而产生计算机执行程序，使得计算机或其它可编程的设备上实施的指令提供用于执行在流程图和/或一个或多个框图区块中规定的功能/作用的步骤。
应当理解，图中注释的功能/作用可以在操作说明中注释的顺序以外的情况下发生。例如，取决于涉及的功能性/作用，接连显示的两个区块实际上可以基本上同时实施，或所述区块有时可以以相反的顺序实施。尽管所述图的一些包括在通信途径上的箭头以显示通信的主要方向，但是应当理解，可以在与所绘箭头相反的方向上发生通信。
以上已经通过参考具体实施方案描述了本发明。然而，除以上描述以外的其它实施方案同等地可以在本发明的精神和范围之内。在本发明的范围之内，可以提供与上述那些通过硬件或软件进行本方法的方法步骤不同的方法步骤。可以以与所述的那些不同的其它组合将本发明的不同特征和步骤组合。本发明的范围仅由后附专利权利要求书限制。

Claims (25)

1.一种方法(1)，其用于具有颅口空间的患者的牙修复程序的计算机-基的设计，和/或用于所述牙修复程序的至少一个牙部件的计算机-基的设计，所述方法包括：
确定牙修复体的第一牙单元在所述颅口空间中的第一边界表面的第一空间位置；
确定所述牙修复体的第二牙单元在远离所述第一边界表面的所述颅口空间中的第二边界表面的第二空间位置；和
确定与所述第一和第二空间位置中的至少一个有关的所述至少一个牙部件的至少一部分的第三空间位置。
2.根据权利要求1所述的方法，所述方法包括将所述第一和第二空间位置中的至少一个确定为其最终空间位置。
3.根据权利要求1或2所述的方法，所述方法包括依靠调节所述第一和第二空间位置中的至少一个而调节所述第三空间位置。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述牙部件为桥框架(20)，具有在第一连接界面处在顶端布置的第一外表面，以及在第二连接界面处呈冠状地布置的第二外表面。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述第一牙单元是具有在所述第一连接界面呈冠状地布置的所述第一边界表面的牙植入物，而所述第二牙单元是具有朝向所述患者的咬合线取向的第一外表面以及在所述第二连接界面处的第二外表面的镶面。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述方法包括：
确定所述第一空间位置作为其最终空间位置，从而将所述第一连接界面建立为最终第一连接界面，和
确定与所述最终第一连接界面有关的所述第三空间位置，从而将所述第二连接界面建立为最终第二连接界面。
7.根据权利要求4所述的方法，其中所述第一牙单元是镶面，所述镶面具有在所述患者的咬合线呈冠状地布置的所述第一边界表面以及在所述第二连接界面布置的第二外表面，并且其中所述第二牙单元是具有在所述第一连接界面呈冠状地取向的第一外表面的牙植入物。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述方法包括确定所述牙植入物的位置和倾角，从而将所述第一连接界面建立为最终第一连接界面。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其中所述方法包括：
确定与所述第一边界表面的所述第一空间位置有关的所述桥框架的所述第二外表面的所述第三空间位置，从而将所述第二连接界面建立为最终第二连接界面。
10.根据权利要求5或6所述的方法，所述方法包括手工地精细调节所述牙植入物的位置或所述镶面，并且自动调整所述牙修复体的剩余牙单元的相应连接界面。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法包括：
在从所述患者得到的颅口数据组中识别至少三个在解剖学上稳定的解剖学固定参比点，和
从所述解剖学固定参比点确定具有所述第一空间位置和第二空间位置中的一项的至少一颗牙的在空间的位置。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述牙部件是外科模板，其中所述牙植入物的顶部表面是所述第二边界表面，并且其中所述外科模板的所述部分是钻导子，所述钻导子具有与所述牙植入物的所述确定的第二位置有关的所述第三空间位置。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法包括通过渐变技术确定所述第三空间位置。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法还包括基于从所述确定的空间位置得到的数据制备桥框架。
15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法还包括基于从所述确定的空间位置得到的数据制备牙镶面。
16.根据权利要求1-13中任一项所述的方法，所述方法还包括基于从所述确定的空间位置得到的数据制备包括桥框架和镶面的桥结构，并且将所述镶面附着到所述桥框架上。
17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法还包括基于从所述确定的空间位置得到的数据制备包括至少一个钻导子的外科模板。
18.根据权利要求5所述的方法，所述方法包括自动调整桥框架的形状、牙镶面的形状以及牙植入物的位置。
19.一种系统(1900)，其用于具有颅口空间的患者的牙修复程序的计算机-基的设计，和/或用于所述牙修复程序的至少一个牙部件的计算机-基的设计，所述系统包括：
第一单元(1922)，用于确定牙修复体的第一牙单元在所述颅口空间中的第一边界表面的第一空间位置；
第二单元(1924)，用于确定所述牙修复体的第二牙单元在远离所述第一边界表面的所述颅口空间中的第二边界表面的第二空间位置；和
第三单元，用于确定与所述第一和第二空间位置中的至少一个有关的所述牙部件的至少一部分的第三空间位置。
20.一种计算机程序(1940)，其用于具有颅口空间的患者的牙修复程序的计算机-基的设计，和/或用于所述牙修复程序的至少一个牙部件的计算机-基的设计，所述计算机程序包括：
第一代码段(190)，用于确定牙修复体的第一牙单元在所述颅口空间中的第一边界表面的第一空间位置；
第二代码段(191)，用于确定所述牙修复体的第二牙单元在远离所述第一边界表面的所述颅口空间中的第二边界表面的第二空间位置；和
第三代码段，用于确定与所述第一和第二空间位置的至少一个有关的所述牙部件的至少一部分的第三空间位置。
21.权利要求20的计算机程序，其使得能够进行根据权利要求1所述的方法。
22.一种计算机可读介质(1930)，所述计算机可读介质(1930)上包含权利要求20或21所述的计算机程序。
23.一种图形用户接口，其用于具有颅口空间的患者的牙修复程序的计算机-基的设计和/或用于所述牙修复程序的至少一个牙部件的计算机-基的设计，所述图形用户接口包括用于将根据权利要求1的方法可视化的部件。
24.一种医疗工作站(1910)，所述医疗工作站(1910)用于通过运行权利要求20所述的计算机程序进行权利要求1所述的方法。
25.根据权利要求24所述的医疗工作站(1910)，所述医疗工作站(1910)执行权利要求23的所述图形用户接口。
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