DE112014001417T5

DE112014001417T5 - Verfahren und Vorrichtung zur Formanalyse, zum Speichern und Abrufen von 3D-Modellen mit Anwendung im automatischen Zahnrestaurationsdesign

Info

Publication number: DE112014001417T5
Application number: DE112014001417.6T
Authority: DE
Inventors: Sergei Azernikov; Sergey Vladimirovich Nikolskiy
Original assignee: James R Glidewell Dental Ceramics Inc
Current assignee: James R Glidewell Dental Ceramics Inc
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2014-03-14
Publication date: 2016-05-25
Anticipated expiration: 2034-03-15
Also published as: US20140278279A1; WO2014144373A9; US20140278278A1; DE112014001417B4; US10157330B2; WO2014144373A1; US10248885B2

Abstract

Ein Verfahren für die kompakte und beschreibende Darstellung von Zahn- bzw. anderen Formen hinsichtlich charakteristischer Kurven und deren Anwendung zum Erstellen von automatischen Designs innerhalb dentaler CAD-Software bzw. anderer Software wird bereitgestellt. In einer Ausführungsform enthält ein Verfahren das Erfassen der Zahnform durch ein Netzwerk charakteristischer Kurven, wie in etwa Randlinien. In einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren kompaktes Codieren von Kurven als Zeichenketten, die dann auf der Grundlage der Ähnlichkeit indiziert und effizient durchsucht werden können. In einer Ausführungsform enthält das Verfahren das Abrufen von qualitativ hochwertigen Kronendesignvorschlägen aus einem Fallarchiv auf der Grundlage der Ähnlichkeit von Randlinien.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung mit der laufenden Nummer 61/799,110, angemeldet am 15. März 2013, und der US-Patentanmeldung mit der laufenden Nummer 14/211,607, angemeldet am 14. März 2014, deren Inhalte hier hiermit durch Bezugnahme aufgenommen werden.
GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf Verfahren zur Formanalyse, auf das Codieren von Kurven, auf das Speichern und Abrufen von 3D(dreidimensionalen)-Modellen und auf Anwendungen von solchen Verfahren, einschließlich Anwendungen zum Automatisieren von Zahn-CAD.
HINTERGRUND
Rechnerunterstütztes Konstruieren (CAD; „computer-aided design”) und rechnerunterstützte Fertigung (CAM; „computer-aided manufacturing”) werden im zahnärztlichen Gebiet verwendet, um eine Palette an Produkten, einschließlich Kronen, Verblendungen, Einlage- und Kuppelfüllungen, festsitzende Brücken, Zahnimplantationsrestaurationen und Regulierungsapparaturen, bereitzustellen. Typischerweise beginnt eine Zahn-CAD-Session mit einer generischen Bibliothek oder mit Schablonen, um einen Designvorschlag für eine Restauration zu erstellen. Es kann oft der Fall sein, dass eine Bibliothek, die lokal auf einem Computer gespeichert ist, nur eine einzelne generisch repräsentative Zahnschablone für eine vorgegebene Zahnbezeichnung, von der ein Restaurationsdesign erstellt wird, enthält. Aufgrund der großen anatomischen Variabilität wird vom Designtechniker eine große Deformation des Restaurationsdesigns abverlangt, um die endgültige Zahnform herzustellen.
Es ist wünschenswert, ein Verfahren, das automatisch Vorschläge, die viel näher an der endgültigen Form einer akzeptablen Zahnrestauration sind, erstellt, zu haben.
KURZDARSTELLUNG
Ein Verfahren für die kompakte und beschreibende Darstellung von Formen, wie zum Beispiel Zahnformen, durch Formdeskriptoren, wie etwa charakteristische Kurven, und die Anwendung des Verfahrens zum Erstellen von automatischen Designs innerhalb von Zahn-CAD-Software oder anderer Software wird bereitgestellt. In einer Ausführungsform können Formen von Formdeskriptoren, die dazu verwendet werden, Aspekte der Gesamtform eines Objekts zu charakterisieren, und deren Aufsuchen effizienter als das direkte Aufsuchen der Form ist, erfasst werden. In einer Ausführungsform kann die Zahnform originalgetreu von einem Netzwerk von charakteristischen Kurven, wie etwa Randlinien, erfasst werden. Charakteristische Kurven sind Formdeskriptoren, die Merkmale, die in bestimmten Formen ausgeprägt sind, aufweisen und dazu verwendet werden können, Aspekte der Gesamtform des Objekts, wie etwa die Form eines Zahns, zu charakterisieren. Die charakteristischen Kurven können derart abgetastet und codiert werden, dass das lokalisierte Kurvenverhalten erfasst wird. In einer Ausführungsform werden die charakteristischen Kurven kompakt als Zeichenketten codiert, die dann auf der Grundlage der Ähnlichkeit indiziert und effizient durchsucht werden können.
In einer weiteren Ausführungsform können qualitativ hochwertige Kronendesignvorschläge, die für eine Restauration geeignet sind, von einem Fallarchiv von zuvor designten Fällen auf der Grundlage der Ähnlichkeit zwischen den Fallrandlinien und der Randlinie einer Präparation des Restaurationszahns abgerufen werden. Es hat sich herausgestellt, dass Randlinien charakteristische Kurven sind, die Informationen hinsichtlich der Zahngesamtform bereitstellen können. Daher kann ein Designvorschlag für einen Zahn, der eine Gesamtform, die für die Bezahnung eines Patienten geeignet ist, aufweist, erstellt werden, indem eine zuvor designte Restauration, die eine Randlinie, die der Randlinie der Präparation ähnlich ist, aufweist, von einem Fallarchiv ausgewählt wird. Durch Unterstützung von einer großen Anzahl an zuvor fertiggestellten Zahndesignrestaurationen, die codierte charakteristische Kurven aufweisen, und die durchsucht und indiziert werden können, können Vorschläge für eine Zahnrestauration erstellt werden, die viel näher an einer akzeptablen endgültigen Form sind, als durch herkömmliche Designverfahren möglich ist. In manchen Ausführungsformen wird eine Cloud-Architektur verwendet, um effizientes Speichern, Durchsuchen, Abrufen und/oder eine automatische Vorschlagserstellung auf der Grundlage der Formdeskriptoren bereitzustellen.
In einer Ausführungsform wird ein Verfahren zum Erstellen von Designvorschlägen bereitgestellt, das den Schritt des Erfassens der Form eines zu restaurierenden Objekts von einer Formkennung, die die Gesamtform des Objekts charakterisiert, umfasst. Das Verfahren umfasst ferner das Zugreifen auf ein Fallarchiv von ähnlichen zuvor designten Restaurationsfällen, wobei jeder Fall ein digitales 3D-Modell einer Form und Daten, die eine Darstellung einer Formkennung der Form umfassen, umfasst. Die Formdeskriptoren können indiziert und effizient aufgesucht werden, indem die Ähnlichkeit zwischen der Formkennung der Form des zu restaurierenden Objekts und den Formdeskriptoren der zuvor designten Restaurationsfälle gemessen wird. Designvorschläge können erstellt werden, indem digitale 3D-Modelle von zuvor designten Restaurationen vom Fallarchiv auf der Grundlage des Ähnlichkeitsmaßes als Designvorschläge abgerufen werden.
In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren zum Erstellen von Zahndesignvorschlägen einen oder mehrere der folgenden Schritte: (1) Erfassen einer Zahnform, indem ein Netzwerk von charakteristischen Kurven identifiziert wird; (2) kompaktes Codieren der Kurven als Zeichenketten, die dann auf der Grundlage der Ähnlichkeit indiziert und effizient durchsucht werden können; und (3) Abrufen von qualitativ hochwertigen Designvorschlägen, wie z. B. Kronen, von einem Fallarchiv auf der Grundlage der Ähnlichkeit von charakteristischen Kurven. In einer Ausführungsform können Verfahren das Erstellen von Restaurationsvorschlägen durch das Aufsuchen von ähnlichen Fällen in einer Datenbank und das Verwenden des nächsten fertiggestellten Designs als Vorschlag umfassen.
In einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Erstellen von Kronendesignvorschlägen das Erfassen einer Zahnform von Randlinien; das Codieren von Randlinien, um Kettencodes, die auf der Grundlage der Ähnlichkeit indiziert und effizient durchsucht werden können, zu erhalten; und das Abrufen von qualitativ hochwertigen Kronendesignvorschlägen für eine Zahnrestauration von einem Fallarchiv auf der Grundlage der Ähnlichkeit von Randlinien. In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren das Aufsuchen von ähnlichen Fällen in einem Fallarchiv und das Verwenden der nächsten fertiggestellten Krone als den Designvorschlag.
Es ist zu würdigen, dass so eine Vorrichtung in vielen anderen Anwendungen nützlich sein kann, einschließlich Anwendungen außerhalb des zahnärztlichen Bereichs, wie zum Beispiel 3D-Suchmaschinen, Echtzeiterkennung und -verfolgung von 3D-Objekten usw.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Darstellung eines Zahns.
2 stellt eine Ausführungsform eines Verfahrens zur automatischen Vorschlagserstellung dar.
3 stellt eine Ausführungsform eines Systems, wie es hier beschrieben wird, dar.
4a stellt einen Scan einer Zahnpräparation dar.
4b zeigt eine Ausführungsform, in der Randlinien auf der Zahnpräparation und einer Restaurationskrone markiert sind.
5 zeigt ein Beispiel eines Abtastungssystems.
6 zeigt ein Bild einer Zahnpräparation.
7 zeigt eine Ausführungsform eines Systems zum Liniieren eines Randes einer Zahnpräparation.
8 zeigt ein Bild einer Zahnpräparation und einer Randlinie.
9 zeigt ein Bild einer Zahnpräparation und einer Randlinie.
10 zeigt ein Kurvencodierungsalphabet, das in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung verwendet wird.
11 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Bilden eines Kettencodes.
12a, 12b, und 12c stellen eine Ausführungsform eines Kurvencodierungsprozesses dar.
13 stellt einen Krümmungsradius einer Randlinie und oskulierende Kreise dar.
14a und 14b stellen einen Prozess zum Codieren einer charakteristischen Kurve gemäß einer Ausführungsform dar.
15 zeigt Beispiele von Datenbanksuchergebnissen nach Randlinienähnlichkeit.
16 zeigt eine Ausführungsform eines automatisch erstellten Vorschlags.
17 zeigt ein Arbeitsflussdiagramm zur Erstellung von Restaurationsvorschlägen.
18 zeigt ein Computersystem und Netzwerkverbindungen.
Während die zuvor identifizierten Zeichnungen hier offenbarte Ausführungsformen darlegen, werden auch andere Ausführungsformen in Erwägung gezogen, wie es in der ausführlichen Beschreibung angemerkt wird. Diese Offenbarung stellt illustrative Ausführungsformen als Beispiele und nicht als Beschränkung dar. Zahlreiche andere Modifikationen und Ausführungsformen, die innerhalb des Wesens und Schutzbereichs der Grundlagen der vorliegenden Offenbarung fallen, können vom Fachmann entwickelt werden.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Beispielhafte Ausführungsformen von Verfahren und Systemen zur Formanalyse, zum Codieren von Kurven, zum Speichern und Abrufen von digitalen 3D(dreidimensionalen)-Modellen und Anwendungen von solchen Verfahren, einschließlich Anwendungen zum Automatisieren von Zahn-CAD, werden bereitgestellt.
In einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren zur Erstellung von Designvorschlägen für eine Restauration: (1) Erfassen einer Form eines zu restaurierenden Objekts von einer Formkennung; (2) Zugreifen auf ein Fallarchiv von ähnlichen zuvor designten Restaurationsfällen, wobei jeder Fall ein digitales 3D-Modell einer Form und eine Formkennung, die auf der Grundlage der Ähnlichkeit indiziert und effizient durchsucht werden können, umfasst; und (3) Abrufen von digitalen 3D-Modellen von zuvor designten Restaurationen vom Fallarchiv als Designvorschläge auf der Grundlage der Ähnlichkeit der Formkennung des zu restaurierenden Objekts und der Formdeskriptoren der zuvor designten Restaurationen. Charakteristische Kurven, Begrenzungsrahmen, Grenzdarstellungen und Punktemengen sind Beispiele von Formdeskriptoren, die dazu verwendet werden können, Aspekte der Form zu erfassen und eine vereinfachte Darstellung einer Form bereitzustellen.
In einer Ausführungsform kann ein Verfahren für die kompakte und beschreibende Darstellung von Zahnformen und zur Erstellung von automatischen Designs innerhalb vom CAD einen oder mehrere der folgenden Schritte umfassen: (1) Erfassen einer Zahnform von einem Netzwerk von charakteristischen Kurven; (2) kompaktes Codieren der charakteristischen Kurven als Zeichenketten; und (3) Abrufen von qualitativ hochwertigen Designvorschlägen von einem Fallarchiv. 1 veranschaulicht charakteristische Kurven eines Zahns, die – entweder einzeln oder als Netzwerk – Informationen hinsichtlich der Gesamtform eines Zahns bereitstellen können. In einer Ausführungsform wird eine Randlinie (101) als charakteristische Kurve zum Erfassen der Zahnform verwendet und Randlinien können als eine Zeichenkette von den hier beschriebenen Verfahren codiert werden. Zusätzliche charakteristische Kurven umfassen Fissuren, wie etwa die zentrale (102), distobukkale (103), mesiobukkale (104) und linguale (105) Entwicklungsfissur, und Erhebungen, einschließlich der distalen Rand(106)-, distobukkalen Höcker(107)-, mesiobukkalen Höcker(108)- mesiolingualen Höcker(109)- und distolingualen Höcker(110)-Erhebung.
2 stellt einen automatisches Vorschlagserstellungsarbeitsablauf (200) für eine Ausführungsform einer hier beschriebenen Zahnrestauration dar. Ein neuer Fall eines Zahns, der eine Restauration braucht, (201) wird erhalten. Der Arbeitsablauf kann das Codieren einer Randlinie der Zahnpräparation (202); das Durchsuchen eines Fallarchivs von zuvor designten Zahnrestaurationsfällen mit codierten Randlinien (203) für die gleiche Zahnbezeichnung wie die Zahnpräparation; und das Abrufen von wenigstens einem Designvorschlag vom Fallarchiv auf der Grundlage von Ähnlichkeitsmessungen zwischen den codierten Randlinien von den zuvor designten Restaurationsfällen und der codierten Randlinie der Zahnpräparation (204) umfassen.
In einer Ausführungsform wird ein Fallarchiv, wie es in 3 (301) veranschaulicht ist, erhalten, das zuvor designte Zahnrestaurationsfälle (z. B. 302 und 303) umfasst. In einer Ausführungsform umfasst das Fallarchiv Fälle von zuvor designten Restaurationen, wie etwa Kronen (z. B. 306, 307), mit charakteristischen Kurven, wie etwa Randlinien, die codiert wurden, um einen Kettencode (d. h. einen Randliniencode) zu bilden. Eine Datenbank (308) kann mit dem Fallarchiv, das Metadaten, die die Kettencodes für die zuvor designten Restaurationen umfasst, umfasst, assoziiert werden. Ein Verfahren zur Erstellung eines Designvorschlags für eine Zahnrestauration, wie etwa eine Krone, umfasst das Erhalten von Daten für eine Zahnpräparation, die einen Kettencode für eine codierte charakteristische Kurve der Zahnpräparation, wie etwa die Randlinie, umfasst; das Zugreifen auf ein Fallarchiv von zuvor designten Zahnrestaurationsfällen, wobei jeder Fall Daten, die Kettencodes für codierte charakteristische Kurven umfassen, und ein digitales 3D-Modell einer Restauration umfasst; das Durchsuchen des Fallarchivs, indem eine Ähnlichkeit zwischen den Kettencodes der codierten charakteristischen Kurven von zuvor designten Zahnrestaurationsfällen und dem Kettencode der codierten charakteristischen Kurven von der Präparation gemessen wird; und das Abrufen von mehreren digitalen 3D-Modellen vom Fallarchiv als Designvorschläge auf der Grundlage der Ähnlichkeitsmessungen der charakteristischen Kurven der Zahnpräparation und der zuvor designten Zahnrestaurationsfälle. In einer Ausführungsform können die charakteristischen Kurven kompakt als Zeichenketten, die von Ähnlichkeitsmessungen durchsucht werden können, codiert werden.
Formdeskriptoren, wie etwa charakteristische Kurven, können dazu verwendet werden, die Gesamtform einer Restauration, wie etwa einer Krone oder einer Brücke, darzustellen. Formdeskriptoren können ausgeprägt sein, um Zähne durch spezielle Zahnbezeichnungen zu identifizieren. Es wurde festgestellt, dass Formdeskriptoren, wie etwa charakteristische Kurven, Informationen hinsichtlich der Gesamtform eines Zahns, die bei der Erstellung von Designvorschlägen für einzelne Restaurationen verwendet werden können, bereitstellen können.
Wie in 4a und 4b veranschaulicht ist, ist eine Randlinie (400, 400') eine Kontaktfläche zwischen einer Präparation (401, 401') und einer Restauration, wie etwa einer Krone (402), bzw. einer anderen Prothese. Es wurde in vielen Fällen herausgefunden, dass die Randlinie eines Zahns eine gleichbleibende Charakterisierung der Gesamtform eines Zahns bereitstellt. Daher können Restaurationsvorschläge, die durch Randlinienvergleiche erstellt wurden, gut innerhalb der bestehenden Bezahnung des Patienten passen. Ein hohes Maß an Ähnlichkeit zwischen der Randlinie einer Zahnpräparation und den Randlinien von zuvor designten Fällen kann Designvorschläge erstellen, die eine Zahngesamtform, die geeigneter für die Verwendung als Zahnrestauration als Vorschläge mit einem niedrigeren Maß an Randlinienähnlichkeit ist, aufweisen.
Ein Verfahren zum Erhalten der Randlinie eines Zahns bzw. einer Randlinie einer Präparation eines zu restaurierenden Zahns wird bereitgestellt. Klare Randlinien können nützlich für das Erreichen eines guten Sitzes der Krone sein. Ein 3D-Modell (404') einer Präparation (401'), wie in 4b gezeigt, kann anhand von Bildern, die durch intraorale Abtastung bzw. eine Abtastung eines physikalischen Abdrucks des Munds des Patienten erhalten werden, erstellt werden. Mit Bezug auf 5 umfasst ein typisches intraorales Abtastungssystem (500), das für das Abtasten einer Zahnpräparation geeignet ist, eine Basiseinheit (501), die als Gehäuse für einen Mikroprozessor oder Computer dient, eine Abtastungsvorrichtung (502) und eine Benutzerschnittstelle, zum Beispiel in der Form eines Berührungsschirms (503). Das Abtastungssystem (500) kann auch eine Benutzereingabevorrichtung (504), zum Beispiel einen Stylus, der mit dem Berührungsschirm (503) koppelt, damit der Benutzer mit dem Abtastungssystem (500) interagieren kann, aufweisen. Die Abtastungsvorrichtung (502) kann einen Lesestift (505) mit einer Sonde, die ein Profil und eine Größe, die einen genügenden klinischen Zugriff zum Erhalten von geeigneten intraoralen Bildern eines Patienten zum Identifizieren einer Präparation bereitstellen, aufweist, aufweisen. Der Lesestift kann durch ein Kabel (506) mit dem Computer verbunden werden und das Abtastungssystem (500) kann eine Basisstation (507) zum Halten der Abtastungsvorrichtung (502) aufweisen.
Intraorale bildgebende Technologien und Produkte sind derzeit zur Verwendung beim Abtasten des Munds eines Patienten zum Designen einer Restauration erhältlich. Beispiele umfassen FastScan^® (IOS Technologies, Inc.), CEREC^® (Sirona), E4D (D4D Technologies), True Definition Scanner (3M ESPE), Trios^® (3Shape), und iTero^TM (Cadent/Align Technologies, Inc.). Die intraoralen Scanner können eine genaue Erfassung und Übertragung der oralen Bildinformation des Patienten vom Zahnarztsessel zum Restaurationsdesigner bereitstellen. Alternativ kann ein Abdruck der zu restaurierenden Präparation durch herkömmliche in der Zahnrestauration verwendete abdruckerstellende Prozesse, einschließlich des Bildens eines Abdrucks durch die Verwendung von Schalen, erhalten werden. Der Abdruck kann direkt abgetastet werden, zum Beispiel durch einen Tischplatten- oder Kasten-Scanner. Alternativ kann der Abdruck dazu verwendet werden, ein Hartgipsmodell zu bilden, das dann in der gleichen Weise abgetastet werden kann.
Mehrere Scans können erhalten werden, um ein geeignetes Bild der oralen Anatomie des Patienten zu bilden. Zum Beispiel können okklusale, linguale und bukkale Scans der Präparation und des gegenüberliegenden Kiefers gemacht werden. In manchen Ausführungsformen können interproximale Scans gemacht werden, um die Kontaktflächen von benachbarten Zähnen zu erfassen. Ein Abtastungssystem kann dazu verwendet werden, die mehreren Scans in einem digitalen Modell (600) der Zahnpräparation (601) und der Umgebung (602, 603) und von gegenüberliegenden Zähnen (604) zusammenzufügen, wie es beispielsweise in 6 gezeigt ist. Ein Modell der oralen Anatomie eines Patienten, das Randlinieninformationen bereitstellt, kann für die Verwendung in den hier beschriebenen Verfahren entweder lokal oder entfernt gespeichert werden, beispielsweise in einem .stl-Format.
Damit ein Rand identifiziert und liniiert wird, wird ein abgetastetes Modell einer Patientenakte erhalten und auf einem Bildschirm als 3D-Bild dargestellt, wie es in 7 (700) gezeigt ist. Die virtuelle Darstellung der Zahnpräparation (701) kann das umgebende Zahnfleisch (702), benachbarte Zähne (703, 704) und gegebenenfalls (nicht gezeigte) gegenüberliegende Zähne darstellen. In einer Ausführungsform kann ein Zahndesignprogramm, das ausführbare Programmbefehle umfasst, zum Liniieren eines Randes wie folgt verwendet werden. Der Rand (705) der Zahnpräparation wird am Modell identifiziert und ein Startpunkt (707) zum Liniieren des Randes der Präparation (701) wird manuell durch eine Benutzerschnittstelle oder automatisch auf der Grundlage von Befehlen, die von einem Computerprogramm bereitgestellt werden, ausgewählt. Ein Bildschirm eines Computersystems kann dazu verwendet werden, die Benutzerschnittstelle des Programms anzuschauen, um den Startpunkt auszuwählen oder um Merkmale der Präparation vor dem Liniieren des Randes zu modifizieren. Falls der Rand manuell liniiert wird, kann ein Benutzer einen Cursor eines Designsystems durch eine Benutzerschnittstellenvorrichtung, wie etwa einer Maus, über einen Punkt auf dem Rand (705) platzieren, wodurch ein erster Punkt (707) auf dem Rand (705) platziert wird. Computerausführbare Befehle werden bereitgestellt, um der Kontur eines Randes (705) vom Startpunkt aus zu folgen, um eine Randlinie (706) um den Rest des Randes herum bereitzustellen, wie in 8 veranschaulicht ist, um eine Randlinie (801) bereitzustellen. Gegebenenfalls kann ein Benutzer die Randlinie (801) am Bild (800) mittels Benutzerschnittstellenvorrichtungen verändern oder bewegen. Wie in 9 veranschaulicht ist, können ein neuer oder mehrere neue Punkte (901, 902 und 903) auf den bestehenden Rand (904) platziert werden, um die Randlinie (903) um die Präparation (900) herumzuleiten. Artefakte, die einen klaren Rand verdecken, können auch manuell von einem Benutzer mittels Benutzerschnittstellenwerkzeugen entfernt werden bzw. automatisch von computerausführbaren Befehlen erkannt und entfernt werden. Softwareprogramme zum Identifizieren von Rändern, Liniieren von Rändern und/oder Entfernen von Artefakten können am Markt erhältlich sein und können FastDesign^TM-Software (IOS Technologies) oder 3Shape^TM-Zahndesignsoftwareprodukte umfassen.
Die sich ergebenden Randlinien können durch einen Kurvencodierungsprozess zur Verwendung in den hier beschriebenen Designvorschlagserstellungsverfahren codiert werden.
Das direkte Suchen von allgemeinen 3D-Kurven in großen Fallarchiven ist eine rechnerisch aufwendige Aufgabe. Ein oft verwendeter Ansatz ist das adaptive Abtasten der Kurve und das Arbeiten mit den sich ergebenden spärlichen polygonalen Linien. Jedoch kann ein dichtes Abtasten notwendig sein, um große Krümmungen und/oder kleine Merkmale darzustellen. Daher werden hier Verfahren zum Codieren von charakteristischen Kurven, wie in etwa Randlinien, und der Designvorschlagserstellung beschrieben. In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird ein Kurvencodierungsprozess beschrieben, wobei eine Kurvenform mittels eines vordefinierten Alphabets (1000) codiert wird, wie es in 10 gezeigt ist. Jeder Buchstabe im Alphabet stellt ein bestimmtes lokales Verhalten (1001, 1002, 1003, 1004 und 1005) der diskretisierten Kurve dar.
11 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Codieren einer Randlinie einer Restauration, das die Schritte des Definierens einer Randlinie (1100), zum Beispiel durch Linieren des Randes einer Zahnpräparation; des Abtastens der Randlinie (1101) mit einer konstanten Dichte; des Detektierens von lokalisiertem Verhalten eines Teiles der Kurve und des Zuweisen einer Kennzeichnung auf der Grundlage eines vordefinierten Kennzeichnungssystems (1102); und des Zusammenfügens der Kennzeichnungen zum Bilden eines aufsuchbaren Kettencodes bzw. einer aufsuchbaren Zeichenkette (1103) umfasst.
In einer Ausführungsform, die in 12a, 12b und 12c dargestellt ist, wird die Randlinie (1200) von einer stetigen Linie in eine polygonale Linie mit in etwa gleichmäßig verteilten Eckpunkten (12b) umgewandelt. Die vorgegebene parametrische Kurve kann durch computerausführbare Befehle mit konstanter Dichte, zum Beispiel 0,5 mm, abgetastet werden. In einer Ausführungsform wird ein Startpunkt (zum Beispiel 12b, Punkt 1) zum Abtasten der Randlinie auf der bukkalen Oberfläche eines Zahns oder einer Präparation ausgewählt. Der Startpunkt kann manuell mittels eines Benutzerschnittstellenwerkzeugs, durch das ein Benutzer einen Startpunkt auf die Randlinie setzt, ausgewählt werden; alternativ kann ein Startpunkt für die Abtastung automatisch mittels computerausführbarer Befehle identifiziert oder ausgewählt werden, vorausgesetzt es gibt Anweisungen in Bezug auf den Ort eines geeigneten Startpunkts. In einer Ausführungsform, wie sie in 12a, 12b und 12c veranschaulicht wird, umfasst ein Verfahren das gerichtete Abtasten der Randlinie 1200, durch zum Beispiel Anfangen am Punkt 1 auf einer bukkalen Oberfläche und Abtasten der Randlinie in der bukkalen Richtung über die Länge der Randlinie.
Konstante Dichte bezieht sich auf eine Abtastungsrate zum Identifizieren von Punkten auf einer Kurve, wobei die Abtastungsrate während des gesamten Kurvenabtastungsprozesses in etwa gleich bleibt. Die Kurve kann mit irgendeiner Dichte, die zum Detektieren von einem lokalisierten Verhalten, das eine eindeutige Charakterisierung der Gesamtform des zu codierenden Objekts identifiziert, geeignet ist, abgetastet werden. Falls die Dichte oder Abtastungsdistanz zu groß bzw. zu klein für eine vorgegebene Kurve ist, ist es möglich, dass das spezielle Kurvenverhalten, das eine Gesamtform charakterisiert oder erfasst, nicht identifiziert wird. 13 stellt ein Beispiel einer Randlinie (1300) mit oskulierenden Kreisen (1301, 1302, 1303), die den lokalen Krümmungsradius andeuten, dar. In einer Ausführungsform, in der eine Randlinie einen minimalen Krümmungsradius von in etwa 0,5 mm aufweist, kann eine Abtastungsdichte von in etwa 0,5 mm genügend Informationen über das Verhalten der Kurve bereitstellen, sodass die Gesamtform des Zahns identifiziert werden kann.
Das Verfahren zum Codieren einer charakteristischen Kurve umfasst ferner das Assoziieren einer Kennzeichnung mit einem Abtastungspunkt auf der Grundlage des lokalisierten Verhaltens der Kurve im Bereich des Abtastungspunkts. In einer Ausführungsform, wie es in 12b und 12c veranschaulicht wird, kann das Verhalten über einer Menge von drei Punkten (z. B. Punkte 1, 2 und 3) detektiert werden und eine Kennzeichnung, wie in etwa A, B, C, D, oder E, die das Verhalten darstellt, kann mit Punkt 1 (12b, bei 1201) assoziiert werden. Das Verhalten einer weiteren Menge an abgetasteten Punkten (z. B. Punkte 2, 3 und 4) wird detektiert und eine Kennzeichnung, die dieses Verhalten identifiziert, wird mit einem Abtastungspunkt assoziiert. Das Verfahren des Detektierens des Verhaltens und des Assoziierens einer Kennzeichnung für das Verhalten kann in ähnlicher Weise für den Rest der Kurve fortgesetzt werden (zum Beispiel bis Punkt 61, wobei Kennzeichnungen, z. B. 1202, 1203, 1204 und bis 1261, assoziiert werden). Das Codieren kann in einer Richtung mit dem oder gegen den Uhrzeigersinn um eine Kurve herum durchgeführt werden. Alternativ kann eine vorgegebene Kurve zweimal codiert werden, sowohl in der Richtung mit dem Uhrzeigersinn als auch in der Richtung gegen den Uhrzeigersinn.
Das Flussdiagramm von 14a und 14b stellt ein Beispiel eines Verfahrens zum Detektieren des lokalisierten Verhaltens einer Kurve und Assoziieren einer Kennzeichnung auf der Grundlage des Verhaltens, wie es durch die Kennzeichnungen in 10 veranschaulicht wird, dar. Computerausführbare Befehle können bereitgestellt werden, wodurch Winkel einer Kurve berechnet (1400) werden, um das lokalisierte Verhalten zu bestimmen (1401). In diesem Beispiel wird der Buchstabe A (1404) mit einem Abtastungspunkt, bei dem das lokalisierte Verhalten der Kurve im Wesentlichen glatt ist und die Winkel (Alpha (1411) und Beta (1412)) unter einem vorbestimmten Schwellenwert (1402, 1403) liegen, assoziiert. Gleichermaßen wird B (1405) mit einem Abtastungspunkt assoziiert, wo der Winkel einer Kurve (Alpha) unter einem definierten Schwellenwert (1402) für einen Teil des Abtastungsbereichs ist und wo der Winkel Beta (1403) über einem Schwellenwert, mit einer Drehung, in einem weiteren Teil der Kurve, ist. Der Buchstabe C (1407) stellt ein lokalisiertes Verhalten einer Kurve dar, die eine erste Drehung oder einen ersten Winkel (Alpha), die bzw. der größer als ein definierter Schwellenwert ist, gefolgt von keinem detektierbaren Winkel bzw. keiner detektierbaren Kurve (1406) aufweist. Der Buchstabe D (1409) kann dazu verwendet werden, eine Fläche der Kurve über eine Menge von Abtastungspunkten darzustellen, wobei das lokalisierte Verhalten einen ersten detektierbaren Winkel bzw. eine erste detektierbare Drehung in einer ersten Richtung und einen zweiten detektierbaren Winkel bzw. eine zweite detektierbare Drehung in einer zweiten Richtung, die sich von der ersten unterscheidet, (1408) umfasst; und der Buchstabe E (1410) kann dazu verwendet werden, ein lokalisiertes Verhalten mit einem ersten detektierbaren Winkel oder einer ersten detektierbaren Drehung in einer ersten Richtung und einen zweiten Winkel oder eine zweite Drehung in einer ähnlichen Richtung darzustellen. 14b stellt Verhaltensrechnungen (1413) für die Alpha- und Beta-Winkel dar. Falls sie zusammen verknüpft sind, stellen diese Kennzeichnungen, wie sie in 10c dargestellt sind, einen Kettencode dar, wobei der Kettencode als Zeichenketten dargestellt, in einem durchsuchbaren Format gespeichert und mit einer Datei, die Informationen über die Restauration umfasst, verknüpft werden kann.
Ein Fachmann wird verstehen, dass andere Kennzeichnungen die alphabetischen Symbole von 10 ersetzen können und dass Verhalten, die sich von den Verhalten, die in 10, 12a, 12b und 12c sowie 14a und 14b beschrieben und veranschaulicht werden, unterscheiden, dazu verwendet werden können, ein lokalisiertes Verhalten der Kurve zu charakterisieren.
Computerausführbarer Code oder Programme zur Verwendung im Codierungsprozess können zum Beispiel in .NET bzw. C++ bereitgestellt werden. In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren das Bereitstellen von computerausführbaren Befehlen, die Regeln oder Code zum Abtasten einer Kurve umfassen, das Detektieren des Verhaltens mehrerer Mengen an Punkten auf der Kurve, das Assoziieren des Verhaltens einer Menge an Punkten mit einer Kennzeichnung und das Verknüpfen von Kennzeichnungen zum Bilden eines Kettencodes.
Nachdem die charakteristischen Kurven codiert wurden, können die Kettencodes als Zeichenketten dargestellt werden und es ist möglich, bestens bekannte Verfahren zum Durchsuchen und Vergleichen von Zeichenketten anzuwenden. In einer Ausführungsform wird die Levenshtein-Distanz dazu verwendet, Ähnlichkeiten zwischen den Kettencodezeichenketten zu messen. Dieses Maß zeigt an, wie viele Bearbeitungsschritte auf eine Zeichenkette angewandt werden müssen, um diese einer anderen gleichzusetzen. Mathematisch wird die Levenshtein-Distanz zwischen zwei Zeichenketten a, b durch die folgende rekursive Formel gegeben:
wobei
die Indikatorfunktion, die gleich 0 ist, wenn a_i = b_j, und sonst gleich 1 ist, ist. Es wurde herausgefunden, dass diese Metrik in vielen Gebieten, einschließlich Rechtschreibprüfern, Suchmaschinen und DNS-Abgleichen, effektiv ist. Die Levenshtein-Distanz kann dazu verwendet werden, das Ähnlichkeitsmaß zwischen zwei Zeichenketten a und b wie folgt zu definieren:
wobei lev_a,b die Levenshtein-Distanz zwischen Zeichenketten a und b und length_a die Anzahl an Zeichen in der Zeichenkette a sind. Die Ähnlichkeit wird nur 1 gleichen, wenn die zwei Zeichenketten identisch sind.
In einer Ausführungsform wird ein Verfahren zur Erstellung eines Vorschlags für eine Restauration beschrieben, wobei das Verfahren das Durchsuchen eines Fallarchivs von zuvor designten Fällen auf der Grundlage einer Ähnlichkeit mit einer codierten charakteristischen Kurve einer Präparation, wie in etwa mit einer codierten Randlinie, und das Abrufen von Designvorschlägen von der Datenbank auf der Grundlage der Ähnlichkeitsmessung umfasst. Das Verfahren kann das Indizieren der Zeichenketten der zuvor designten Fälle auf der Grundlage von Ähnlichkeitsmessungen für das effiziente Abrufen von Designvorschlägen umfassen. In einer Ausführungsform kann das Verfahren das Abrufen von digitalen 3D-Modellen der zuvor designten Restaurationen, die die größten Ähnlichkeitsmessungen aufweisen, als Designvorschläge umfassen. In einer weiteren Ausführungsform umfasst der Schritt des Abrufens von Designvorschlägen das Abrufen von Zahnrestaurationsvorschlägen, die eine Schwellenwertähnlichkeitsmessung erreichen.
Ein Verfahren zum Erstellen eines Fallarchivs von zuvor designten Restaurationsfällen wird bereitgestellt. In einer Ausführungsform umfasst das Fallarchiv zuvor designte Zahnrestaurationsfälle (z. B. 302, 303) und Informationen, wie z. B. elektronische Scandaten der zuvor designten Zahnrestaurationen, 3D-Modelle, Kronen (306, 307), Randliniendaten (304, 305), Präparationsscans und okkusale Scans und dergleichen, können erstellt oder erhalten werden. Eine Datenbank (308), die Metadaten, die den Fällen entsprechen und die mit den 3D-Objekten assoziiert sind, umfasst, kann erstellt werden. Metadaten können Randlinienkettencodes, Zeichenketten, Begrenzungsrahmeninformationen und die Anzahl an Eckpunkten umfassen. Eine Datenbank kann fallspezifische oder Projekt-Informationen, die mit speziellen Fällen assoziiert sind, umfassen.
Ein Fallarchiv mit einer großen Anzahl an zuvor designten Restaurationen kann dazu verwendet werden, Designvorschläge für eine neue Zahnpräparation, die hohe Ähnlichkeitsmessungen der charakteristischen Kurven aufweisen, und entsprechende digitale 3D-Modelle, die eine kleinere Modifikation benötigen, um als Restaurationsdesign nützlich zu sein, zu erstellen. In einer Ausführungsform kann ein Fallarchiv wenigstens zehntausende zuvor designte Fälle pro Zahnbezeichnung umfassen. In einer weiteren Ausführungsform kann das Fallarchiv mehr als eine Million zuvor designter Restaurationsfälle umfassen. In einer Ausführungsform ist das Fallarchiv dynamisch und stellt sofortigen Zugriff auf ein aktualisiertes Fallarchiv bereit, zum Beispiel können neudesignte Zahnrestaurationen sofort und kontinuierlich im Archiv enthalten sein. Ferner können qualitativ minderwertige Restaurationsfälle leicht entfernt werden. Wie in 2 dargestellt ist, wird ein Verfahren bereitgestellt, wobei eine neudesignte Restauration zum Fallarchiv zur weiteren Verwendung in nachfolgenden Restaurationen hinzugefügt werden kann, nachdem der Zahnvorschlagserstellungsprozess abgeschlossen wurde. In einer Ausführungsform kann eine neudesignte Restauration automatisch in das Fallarchiv hinzugefügt werden, nachdem der Restaurationsvorschlag fertiggestellt wurde. In anderen Ausführungsformen können neudesignte Restaurationen hinzugefügt werden, falls der Designvorschlag eine wesentliche Modifizierung vor der Abnahme als endgültiger Restaurationsvorschlag benötigte. In einer weiteren Ausführungsform kann die neudesignte Restauration zum Fallarchiv hinzugefügt werden, wenn das Durchsuchen nach Restaurationdesignvorschlägen weniger als eine spezielle Anzahl (z. B. weniger als 10) an Designvorschlägen, die ein Ähnlichkeitsmaß über einen Schwellenwert (z. B. mehr als 0,9) aufweisen, erstellte bzw. wenn der abgerufene Vorschlag eine wesentliche Modifizierung vor der Abnahme als endgültiger Restaurationsvorschlag benötigt. Neudesignte Restaurationsfälle können einem automatischen oder manuellen Qualitätskontrolle-Überprüfungsverfahren unterzogen werden, bevor die neudesignte Restauration im Fallarchiv aufgenommen wird, wodurch die Qualität der Fälle im Fallarchiv gesichert wird.
Um das vorgeschlagene Ähnlichkeitsmaß zu testen, wie in 15 dargestellt ist, wurden Datenbanken von verschiedenen Zahnbezeichnungen erstellt, die tausende zuvor designter Fälle umfassen (z. B. 14.000 Fälle für Zahn #19; 10.000 Fälle für Zahn #31; 10.000 Fälle für Zahn #14; und 4500 Fälle für Zahn #4, wobei die Zahnbezeichnungen auf der UNI-Zahnbezeichnungszuweisung basieren). Eine zufällige Krone wurde für jede Zahnbezeichnung (d. h. #19, #31, #14 und #4) ausgewählt und der ähnlichste, aber unterschiedliche, vorgeschlagene Fall wurde von der Datenbank extrahiert, wenn dieser automatisch vom hier beschriebenen Designabrufprozess und der Kurvencodierung generiert wurde. Wie in 15 ersichtlich ist, haben die abgerufenen Fälle ähnliche Randlinien (1504, 1505, 1506 und 1507) und Gesamtformen (1500, 1501, 1503 und 1503), wenn diese mit den zufällig ausgewählten Kronen verglichen wurden, wie durch die überlappenden Randlinien und durch die Ähnlichkeit mit den überlagerten 3D-Modellen der Kronen ersichtlich ist.
16 veranschaulicht einen automatisch erstellten Vorschlag (1601) für einen Zahn #4 (UNI), wie er auf der Präparation des Zahns (1600) dargestellt ist. In dieser Ausführungsform wurden nur Randlinieninformationen verwendet, um einen Vorschlag zu erstellen, wobei eine gute Anpassung erreicht wurde. In einem weiteren Schritt kann eine zusätzliche Modifizierung des Vorschlags, wie etwa mit Bezug auf die Kronenhöhe, erwünscht sein, was zum Beispiel durch Dentalprothesendesignsoftwareprogramme bewerkstelligt werden kann.
In 17 wird in einem Arbeitsflussdiagramm ein Verfahren zum Designen einer Zahnrestauration für einen Patienten dargestellt. Das Verfahren umfasst die Schritte des Erhaltens einer elektronischen Bilddatei einer Bezahnung des Patienten, wobei die Bilddatei einen Scan durch intraorales Abtasten, das vom Zahnarzt durchgeführt wird, von wenigstens einer Zahnpräparation (1701) bzw. einen Scan eines physikalischen Modells einer Präparation enthält. Das Verfahren umfasst ferner das Erhalten einer Randlinie von wenigstens einer Präparation von den Scandaten (1702); das Codieren einer Randlinie (1703); das Durchsuchen eines Fallarchivs (3) von zuvor designten Restaurationen für Designvorschläge, die auf Ähnlichkeitsmessungen mit der Randlinie der Präparation (1704) basieren; ggf. das Indizieren der zuvor designten Restaurationen durch Ähnlichkeitsmessung für das effiziente Abrufen eines Vorschlags oder mehrerer Vorschläge; das Abrufen wenigstens eines Designvorschlags, der ein 3D-Bild des Vorschlags umfasst; das Ausrichten des Designvorschlags mit dem 3D-Bild des Präparationsmodells (1705); das Anpassen des Designvorschlags, damit dieser innerhalb des Präparationsmodells passt (1706); und ggf. das Bereitstellen eines Qualitätskontrolle-Überprüfungsverfahren (1707), durch Beurteilung der Eignung des endgültigen Designvorschlags und dadurch Bilden eines Restaurationsvorschlags. Nachdem der endgültige Restaurationsvorschlag erhalten wurde, kann das Verfahren ferner den Schritt des Bildens einer physikalischen Zahnrestauration vom Restaurationsvorschlag umfassen, zum Beispiel durch einen rechnerunterstützten Fertigung(CAM)-Prozess (1708) zum Fräsen von Restaurationen. Es ist zu würdigen, dass alternative Ausführungsformen des Verfahrens, das in 17 beschrieben wird, in Erwägung gezogen werden können und innerhalb des Schutzbereichs dieses Verfahrens liegen. Zudem müssen Prozesse, die in den Blöcken beschrieben wurden, nicht notwendigerweise in der dargestellten Reihenfolge durchgeführt werden und manche Prozesse können gleichzeitig durchgeführt bzw. gegebenenfalls ausgelassen werden und zusätzliche Prozesse können hinzugefügt werden.
18 veranschaulicht ein Computersystem, das zur Verwendung beim Durchführen einiger oder aller Aspekte der Verfahren gemäß des Flussdiagramms nach 17 geeignet ist. Ein Computersystem (1800) kann eine Vorrichtung wie einen Personal Computer (309), einen Laptop (310), eine mobile Vorrichtung (312) oder eine Workstation (312) umfassen, wobei die Vorrichtung einen Hauptprozessor (CPU) (1801), einen Systemarbeitsspeicher (1802) und einen Systembus (1803), der den Arbeitsspeicher (1802) mit der CPU (1801) koppelt, umfassen kann. Der Computer kann auch eine Speichervorrichtung (1804) zum Speichern von einem oder mehreren Programmen (1806) und Datenbanken (1807) umfassen. Beispiele von Programmen (1806) können Befehle zur Verwendung beim Vervollständigen von Arbeitsschritten, die von Modulen, die durch die Flussdiagramme von 17 (d. h. Blöcke 1701–1708) dargestellt werden, beschrieben werden. Die Speichervorrichtung (1804) und deren zugehörige Computerspeichermedien können nichtflüchtigen Speicher für das Computersystem (1800) bereitstellen.
Obwohl sich die hier enthaltene Beschreibung der Computerspeichermedien auf eine Speichervorrichtung, wie in etwa eine Festplatte oder CD-ROM, bezieht, wird es ein Fachmann zu würdigen wissen, dass Computerspeichermedien irgendwelche verfügbaren Speichermedien, auf die das Computersystem (1800) zugreifen kann, sein können. Computerspeichermedien können flüchtige und nichtflüchtige, entfernbare und nichtentfernbare Medien, die in irgendeinem Verfahren oder mit irgendeiner Technologie für die nichtvorübergehende Speicherung von Informationen, wie in etwa Computerspeicherbefehlen, Datenstrukturen, Programmmodulen oder anderen Daten, implementiert sind, aufweisen. Zum Beispiel umfassen Computerspeichermedien RAM, ROM, EPROM, EEPROM, Flashspeicher oder andere Festkörperarbeitsspeichertechnologie, CD-ROM, Digital-Versatile-Disc (DVD), HD-DVD, BLU-RAY oder andere optische Speichermedien, magnetische Kassetten, Magnetbänder, magnetische Plattenspeichervorrichtungen oder irgendein anderes Medium, das dazu verwendet werden kann, die gewünschten Informationen zu speichern und auf das das Computersystem (1800) zugreifen kann, ohne hierauf beschränkt zu sein.
In einer Ausführungsform wird ein computerlesbares Medium, auf dem computerausführbare Befehle, die die Computervorrichtung bei deren Ausführung dazu bringen, Funktionen zum Durchführen der hier beschriebenen Verfahren durchzuführen, gespeichert sind, bereitgestellt. Computerausführbare Befehle zum Durchführen der Prozesse, die in jedem Block des Arbeitsflussdiagramms nach 17 beschrieben sind, können ein Modul, ein Segment oder ein Teil eines Programmcodes, der einen oder mehrere Befehle, die durch einen Prozessor oder eine Computervorrichtung zur Implementierung von speziellen logischen Funktionen zum Ausführen von Schritten in den hier beschriebenen Prozessen ausführbar sind, aufweist, umfassen. Die Befehle können auf irgendeiner Art von computerlesbarem Medium, das für das Computersystem, das zum Durchführen der Verfahrensschritte verwendet wird, geeignet ist, gespeichert werden. Prozesse, die im Flussdiagramm nach 17 beschrieben sind, können lokal mittels Computersystemen durchgeführt werden, wobei die Computersysteme Programme, die computerausführbare Befehle umfassen, CPUs zum Ausführen von Befehlen, die in den Programmen enthalten sind, und Arbeitsspeicher, die geeignet zur Verwendung beim Speichern von elektronischen Dateien und Programmen, wie sie zum Durchführen der beschriebenen Prozesse notwendig sind, sind, umfassen. Alternativ können ein oder mehrere der Programme, die zur Durchführung der Prozesse, die im Flussdiagramm nach 17 enthalten sind, notwendig sind, in einem Cloud-Computing-System durchgeführt werden.
Wie zuvor angedeutet wurde, kann wenigstens ein Teil der hier beschriebenen Verfahrensschritte in einem Cloud-Computing-System passieren. Cloud-Computing, wie es hier verwendet wird, kann sich auf Computerarchitekturen beziehen, in denen Daten und Programme zwischen einer oder mehreren Computervorrichtungen und/oder Servervorrichtungen fast in Echtzeit geteilt werden, wodurch dynamischer Zugriff oder Lieferung von Daten und/oder Programmmodulen bereitgestellt wird. Für die Zwecke hier kann sich Cloud-Computing-System im Allgemeinen auf eine vernetzte Computerarchitektur beziehen, in der zumindest ein Teil der Ausführung von Programmen oder Anwendungen und/oder das Speichern von Daten und Softwareprogrammen über ein Computernetzwerk bereitgestellt werden kann, im Gegensatz zu einem lokalen Computersystem, in dem sowohl Daten als auch Software vollständig auf dem Computer bzw. der Computervorrichtung des Benutzers enthalten sind.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Computersystem (1800) in einer vernetzten Umgebung unter Verwendung von logischen Verbindungen zu entfernten Computern durch z. B. dem Netzwerk (1810) betrieben werden. Ein Computersystem (1800) kann durch eine Netzwerkschnittstelleneinheit (1811), die mit dem Bus (1803) verbunden ist, mit dem Netzwerk (1810) verbunden werden. Die Netzwerkschnittstelleneinheit (1811) kann das Computersystem mit anderen Netzwerken und entfernten Computersystemen, wie etwa CAM-Systemen (1708) zur Vorbereitung der physikalischen Restaurationen von einem digitalen Restaurationsvorschlag, verbinden. Das Computersystem (1800) kann auch eine Eingabe/Ausgabe-Steuerung (1812) zum Empfangen und Bearbeiten von Eingaben von mehreren (nicht gezeigten) Eingabevorrichtungen, einschließlich einer Tastatur, einer Maus, eines Mikrofons und eines Spielecontrollers, aufweisen. Gleichermaßen kann die Eingabe/Ausgabe-Steuerung (1812) auch eine Ausgabe für eine Anzeige oder eine andere Art von Ausgabevorrichtung bereitstellen. Der Bus (1803) kann es der CPU (1801) ermöglichen, Code und/oder Daten zu/von der Speichervorrichtung (1804) oder anderen Computerspeichermedien zu lesen.
Die Programmmodule (1806) können Softwarebefehle aufweisen, die, wenn sie in die CPU (1801) geladen und ausgeführt werden, das Computersystem (1800) dazu bringen, zumindest manche der Schritte des Arbeitsflussdiagramms nach 17 in einem Cloud-Computing-System durchzuführen. Die Programmmodule (1806) können auch Werkzeuge oder Techniken bereitstellen, durch die das Computersystem (1800) innerhalb der Gesamtsysteme oder Bearbeitungsumgebungen teilnehmen kann. In einer Ausführungsform können Programmmodule (1806) Schnittstellen zur Bereitstellung von Kommunikation zwischen lokalen Computersystemen eines Zahnarzts oder eines zahnärztlichen Labors (bei 309–312 in 3) und Leistungen und Prozessen, die in einem Cloud-Computing-System arbeiten, implementieren.
Prozesse, die in einem Cloud-basierten Computersystem durchgeführt werden, können hier dazu verwendet werden, sich auf einen Prozess, Prozesse oder einen Teil eines Prozesses, der über ein Netzwerk (1810) (z. B. das Internet) durch Zahnärzte oder zahnärztliche Labors durchgeführt wird, zu beziehen. Cloud-Computing-Systeme ermöglichen es mehreren Benutzer, Zugriff auf Computerressourcen, wie zum Beispiel Netzwerke, Server, Speicher und Datenbanken, Anwendungen und Dienste, zu haben. Mehrere Computersysteme können gleichzeitig mit einem Cloud-Computing-System in Verbindung treten und Zugriff auf die gleichen Computerressourcen, wie in etwa Computerleistung, Speicher, Daten und Anwendungen, die Befehle zum Durchführen der Prozesse nach dem Flussdiagramm nach 17 umfassen, haben. Zum Beispiel können mehrere Benutzer gleichzeitig Zugriff auf ein Fallarchiv von zuvor designten Restaurationen (301) und eine assoziierte Datenbank (308), die sich innerhalb eines Cloud-Computing-Systems (300) befindet, haben und diese Durchsuchen bzw. Programmmodule zum Modifizieren von abgerufenen Vorschlägen designen. In einer Ausführungsform umfasst das Cloud-Computing-System ein elastisches Computersystem, in dem Ressourcen, wie zum Beispiel Computerleistung, automatisch auf der Grundlage von z. B. der Anzahl an gleichzeitigen Verbindungen von Computervorrichtungen zum Zugreifen auf die Ressourcen und Prozesse, die hier offenbart sind, hinzugefügt oder entfernt werden können.
In einer Ausführungsform können Patientendateien auf einen entfernten Server anstatt lokal auf einem Speichermedium gespeichert werden. Cloud-Computing-Anwendungen können Kopien von Daten und/oder ausführbaren Programmen auf entfernten Servervorrichtungen speichern, wodurch Benutzer wie etwa Zahnärzte oder zahnärztliche Labors zumindest einen Teil dieser Daten herunterladen oder darauf zugreifen können bzw. die Logik, wie benötigt, programmieren können, damit sie mindestens einen Teil der hier beschriebenen Prozesse mittels Personal Computern, Tablets, mobilen Vorrichtungen und computerbetriebenen Maschinen und Vorrichtungen durchführen können.
In einer Ausführungsform kann das Cloud-Computing-System mehrere Computersysteme und Vorrichtungen, die dergestalt gekoppelt oder ausgelegt sind, dass sie mit Komponenten der Cloud kommunizieren können, umfassen. Zum Beispiel können ein Computersystem (1800), ein Host-System, ein Abtastungssystem und ein CAM-System alle mit dem Cloud-Computing-System gekoppelt sein. Der Host kann irgendeine Art von Computervorrichtung oder Sender, z. B. ein Computer, ein Laptopcomputer, eine Mobilvorrichtung und dergleichen, sein, der dazu ausgestaltet ist, Daten zu der Cloud zu senden. Kommunikationsverknüpfungen zwischen den Computervorrichtungen und den Cloud-Computing-Systemen können drahtgebundene Verbindungen, wie etwa ein serieller oder paralleler Bus, oder drahtlose Verknüpfungen, wie etwa Bluetooth, IEEE 802.11 (einschließlich dessen Ergänzungen) und dergleichen, sein. Das System kann ferner Zugriffspunkte, wie etwa drahtlose Zugriffspunkte oder einen drahtlosen Router, eine Basisstation in einem Mobilfunknetzwerk, die eine Internetverbindung bereitstellt, und dergleichen, umfassen, durch die Computervorrichtungen mit der Cloud kommunizieren können.
In einer Ausführungsform wird ein Verfahren zum Erstellen eines Designvorschlags für eine Zahnrestauration bereitgestellt, umfassend computerimplementierte Schritte zum

a. Erhalten von Daten für eine Zahnpräparation, die einen Kettencode für eine codierte Randlinie einer Zahnpräparation umfassen;
b. Zugreifen auf ein Fallarchiv von zuvor designten Zahnrestaurationsfällen, wobei jeder Fall einen Kettencode für eine codierte Randlinie und ein digitales 3D-Modell einer Restauration umfasst;
c. Durchsuchen des Fallarchivs, durch Messen einer Ähnlichkeit zwischen dem Kettencode der Zahnpräparation und den Kettencodes der zuvor designten Zahnrestaurationen, und Indexieren wenigstens eines Teils der zuvor designten Zahnrestaurationen durch Ähnlichkeitsmessungen;
d. Abrufen von mehreren digitalen 3D-Modellen der zuvor designten Zahnrestaurationen als Designvorschläge für die Zahnpräparation auf der Grundlage der Ähnlichkeitsmessungen der Kettencodes; und
e. Auswählen eines Designvorschlags als Zahnrestaurationsvorschlag.

In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner den Schritt des Liniierens eines Randes der Zahnpräparation zum Bilden der Randlinie, der in einem Cloud-Computing-System durchgeführt werden kann. In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner das Codieren der Randlinie der Zahnpräparation und der Schritt des Codierens der Randlinie kann in einem Cloud-Computing-System durchgeführt werden. In einer weiteren Ausführungsform kann das Fallarchiv in einem Cloud-Computing-System gespeichert werden. In noch einer weiteren Ausführungsform kann das Durchsuchen des Fallarchivs in einem Cloud-Computing-System durchgeführt werden. In einer weiteren Ausführungsform können Ähnlichkeitsmessungen in einem Cloud-Computing-System durchgeführt werden. In einer weiteren Ausführungsform kann das Auswählen eines Vorschlags in einem Cloud-Computing-System durchgeführt werden. In noch einer weiteren Ausführungsform kann das Modifizieren des Designvorschlags, damit dieser an die Präparation angepasst ist, in einem Cloud-Computing-System durchgeführt werden. In einer Ausführungsform können alle oder manche der Prozessschritte in einem Cloud-Computing-System durchgeführt werden.
Ein System zum Erhalten eines Designvorschlags wird auch bereitgestellt; es umfasst eine oder mehrere Computervorrichtungen, von denen wenigstens eine dazu ausgelegt ist, in einem Cloud-Computing-System betrieben zu werden, und mehrere Programmmodule mit Befehlen, die von der einen oder den mehreren Computervorrichtungen ausführbar sind und die Befehle zum Durchführen von Prozessschritten zum Erhalten eines Designvorschlags bereitstellen. Programmmodule, die zur Verwendung in diesem System geeignet sind, umfassen eines oder mehrere von: a) Erhalten eines digitalen 3D-Modells einer Zahnpräparation, umfassend einen Formdeskriptor, und digitaler Daten, die eine Darstellung des Formdeskriptors der Zahnpräparation umfassen; b) Zugreifen auf ein Fallarchiv, das im Cloud-Computing-System gespeichert ist und mehrere zuvor fertiggestellte Zahnrestaurationsfälle umfasst, jeder Fall umfassend i) ein 3D-digitales Modell der fertiggestellten Zahnrestauration, umfassend einen Formdeskriptor, und ii) digitale Daten, die eine Darstellung des Formdeskriptors der zuvor fertiggestellten Zahnrestauration umfassen; c) Durchsuchen der digitalen Daten nach Ähnlichkeit zwischen dem Formdeskriptor der Zahnpräparation und den Formdeskriptoren der zuvor fertiggestellten Restaurationsfälle; d) Abrufen mehrerer 3D-Digitalmodelle der zuvor fertiggestellten Restaurationsfälle, die Formdeskriptoren, die den Formdeskriptoren der Zahnpräparation am ähnlichsten sind, aufweisen, als Designvorschläge; und e) Auswählen eines Vorschlags als Restaurationsvorschlag.
In einer Ausführungsform umfasst das System eine erste Computervorrichtung, die dazu ausgelegt ist, in einem Cloud-Computing-System betrieben zu werden, und eine zweite Computerverrichtung, die mit der ersten Computervorrichtung durch eine Internetverbindung verbunden ist. In einer weiteren Ausführungsform umfasst die zweite Computervorrichtung ein Anzeigenmodul zum Besichtigen des Designvorschlags und gegebenenfalls können mehrere Prozessschritte über Programmmodule, die an einem Ort, der von der zweiten Computervorrichtung entfernt ist, gespeichert oder ausgeführt werden, in einem Cloud-Computing-System durchgeführt werden. In einer weiteren Ausführungsform umfasst die zweite Computervorrichtung eine CPU, einen Arbeitsspeicher und wenigstens ein Programmmodul zum Durchführen wenigstens eines Prozessschritts zum Erhalten eines Designvorschlags, wobei mehrere der Programmmodule auf der zweiten Computervorrichtung ausgeführt werden können und nur ein oder ein paar Prozessschritte in der Cloud durchgeführt werden. In einer weiteren Ausführungsform umfasst die zweite Computervorrichtung mindestens ein Programmmodul mit ausführbaren Befehlen zum Abrufen der 3D-Digitalmodelle, die den Designvorschlägen entsprechen, Auswählen eines Designvorschlags und ggf. Modifizieren des Designvorschlags zum Bilden eines Restaurationsvorschlags, und die Prozesse werden auf der zweiten Computervorrichtung durchgeführt.
Zusätzlich zu Zahnanwendungen können die hier offenbarten Verfahren Anwendungen in anderen Gebieten als der Zahnkunde aufweisen. Eine effiziente Formcodierung und Suche kann in Systemen wie etwa 3D-Suchmaschinen (z. B. Google 3D Warehouse), Echtzeitnachführungssystemen (z. B Microsoft Kinect) und anderen verwendet werden. Es ist zu verstehen, dass die hier beschriebenen Anordnungen nur als Beispiel dienen. Als solches werden es Fachmänner zu schätzen wissen, dass andere Anordnungen und andere Elemente, wie etwa Maschinen, Schnittstellen, Funktionen, Ordnungen, und Gruppierungen von Funktionen und dergleichen, verwendet werden können. Ferner können Elemente, die als funktionale Elemente beschrieben sind, als diskrete Komponenten oder in Kombination mit anderen Komponenten implementiert werden. Verschiedene Alternativen, Modifikationen, Variationen oder Verbesserungen von diesen können nachträglich von Fachmännern gemacht werden, die alle innerhalb des Schutzbereichs und Wesens der Prinzipien der vorliegenden Offenbarung fallen.

Claims

Verfahren zum Erstellen eines Designvorschlags für eine Zahnrestauration, umfassend computerimplementierte Schritte zum a. Erhalten von Daten für eine Zahnpräparation, umfassend einen Kettencode für eine codierte Randlinie einer Zahnpräparation; b. Zugreifen auf ein Fallarchiv von zuvor designten Zahnrestaurationsfällen, wobei jeder Fall einen Kettencode für eine codierte Randlinie und ein digitales 3D-Modell einer Restauration umfasst; c. Durchsuchen des Fallarchivs, durch Messen einer Ähnlichkeit zwischen dem Kettencode der Zahnpräparation und den Kettencodes der zuvor designten Zahnrestaurationen, und Indexieren wenigstens eines Teils der zuvor designten Zahnrestaurationen durch Ähnlichkeitsmessungen; d. Abrufen von mehreren digitalen 3D-Modellen der zuvor designten Zahnrestaurationen als Designvorschläge für die Zahnpräparation auf der Grundlage der Ähnlichkeitsmessungen der Kettencodes; und e. Auswählen eines Designvorschlags als Zahnrestaurationsvorschlag.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend den Schritt des Liniierens eines Randes der Zahnpräparation zum Bilden der Randlinie.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend den Schritt des Codierens der Randlinie der Zahnpräparation.
Verfahren nach Anspruch 1, umfassend den Schritt des Durchführens von Ähnlichkeitsmessungen zwischen den Kettencodes der Zahnpräparation und den zuvor designten Zahnrestaurationen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren ferner das Ausrichten des Designvorschlags und einer 3D-Bilddatei der Zahnpräparation zum Erhalten eines endgültigen Designs umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend den Schritt des Modifizierens des Designvorschlags zum Anpassen an die Präparation.
Verfahren nach Anspruch 1–6, wobei der Schritt in einem Cloud-Computing-System durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Kettencode als Zeichenkette gespeichert und durchsucht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend die Schritte: a. Codieren einer Randlinie einer Zahnpräparation, umfassend i. Erhalten eines 3D-Modells einer Präparation eines zu restaurierenden Zahns, wobei die Präparation einen Rand umfasst; ii. virtuelles Markieren des Randes der Präparation zum Bilden einer Randlinie; iii. Codieren der Randlinie von einem Kurvencodierungsprozess umfassend: Abtasten der Randlinie an Abtastungspunkten mit konstanter Dichte; Identifizieren eines lokalen Verhaltens über einen Satz von benachbarten Abtastungspunkten; und Zuweisen einer Kennzeichnung zu einem Abtastungspunkt, die das Verhalten identifiziert; und iv. Verknüpfen der Kennzeichnungen zum Bilden eines Kettencodes; b. Modifizieren des digitalen 3D-Modells zum Anpassen an die Zahnpräparation.
Verfahren zum Erhalten eines Designvorschlags, umfassend die Schritte a. Erhalten i) eines digitalen 3D-Modells einer Zahnpräparation, umfassend einen Formdeskriptor, und ii) digitaler Daten, die den Formdeskriptor der Präparation darstellen; b. Bereitstellen eines Fallarchivs, umfassend mehrere zuvor fertiggestellte Zahnrestaurationsfälle, wobei jeder Fall umfasst: i. ein digitales 3D-Modell einer fertiggestellten Zahnrestauration, umfassend einen Formdeskriptor, und ii. digitale Daten, die den Formdeskriptor der fertiggestellten Zahnrestauration darstellen; c. Durchsuchen der Datenbank, durch Messen der Ähnlichkeit zwischen dem Formdeskriptor der Zahnpräparation und den Formdeskriptoren der zuvor fertiggestellten Restaurationsfälle; und d. Abrufen digitaler 3D-Modelle von mehreren zuvor fertiggestellten Zahnrestaurationsfällen als Designvorschläge auf der Grundlage der Ähnlichkeit zwischen den Formdeskriptoren der zuvor fertiggestellten Restaurationsfälle und dem Formdeskriptor der Zahnpräparation.
Verfahren nach Anspruch 10, ferner umfassend das Auswählen eines Designvorschlags als Restaurationsvorschlag.
Verfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend das Modifizieren des ausgewählten Designvorschlags zum Bilden eines Restaurationsvorschlags.
System zum Durchführen des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend: eine oder mehrere Computervorrichtungen, von denen wenigstens eine dazu ausgelegt ist, in einem Cloud-Computing-System betrieben zu werden, und mehrere Programmmodule mit Befehlen, die von der einen oder den mehreren Computervorrichtungen ausführbar sind und die Befehle zum Durchführen von Prozessschritten des Verfahrens nach Anspruch 1, 2, 3, 5, 6, 9, 10, 11 oder 12 bereitstellen.
System nach Anspruch 13, wobei eine erste Computervorrichtung dazu ausgelegt ist, in einem Cloud-Computing-System betrieben zu werden, und eine zweite Computerverrichtung mit der ersten Computervorrichtung durch einer Internetverbindung verbunden ist.
System nach Anspruch 13, wobei die zweite Computervorrichtung ein Anzeigenmodul zum Ansehen des Restaurationsvorschlags umfasst.
System nach Anspruch 13, wobei die zweite Computervorrichtung eine CPU, einen Arbeitsspeicher und wenigstens ein Programmmodul zum Durchführen wenigstens eines Prozessschritts zum Erhalten eines Designvorschlags umfasst.
System nach Anspruch 16, wobei die zweite Computervorrichtung mindestens ein Programmmodul mit ausführbaren Befehlen zum Abrufen der 3D-Digitalmodelle, die den Designvorschlägen entsprechen, Auswählen eines Designvorschlags und ggf. Modifizieren des Designvorschlags zum Bilden eines Restaurationsvorschlags umfasst.
Verfahren zum Codieren einer Zahnform, umfassend die Schritte: a. Erfassen einer Zahnform von einem Netzwerk von charakteristischen Kurven und b. Codieren der charakteristischen Kurven als Zeichenketten durch einen Kurvencodierungsprozess, der die Schritte des Abtastens der Kurve und des Assoziierens einer Kennzeichnung mit jeder Probe der Kurve umfasst, wobei die Kennzeichnung ein bestimmtes lokales Verhalten der Kurve darstellt.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei der Kurvencodierungsprozess das Abtasten der Kurven mit einer konstanten Dichte umfasst.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Kennzeichnungen zusammen verknüpft werden, um einen Kettencode zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Kennzeichnung auf dem vordefinierten Alphabet mit Buchstaben, die das Verhalten der Kurve darstellen, basiert.
Nichtvorübergehendes computerlesbares Medium, das ausführbare Computerprogrammbefehle zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 9, 10, 11, 12, 18, 19, 20 oder 21 speichert.