專利名稱：用于從3d體積中建立記錄的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及從具有頜弓和牙齒的體積圖像數(shù)據(jù)的3D體積中建立記錄的方法。
背景技術(shù)：
由現(xiàn)有技術(shù)已知多種用于建立虛擬三維X射線記錄的方法。在所謂的數(shù)字體積X射線斷層成像技術(shù)(DVT)中，通過軸線相互連接的輻射器和傳感器在定義的平面上圍繞患者的頭部運(yùn)動(dòng)。從在旋轉(zhuǎn)軌道中的不同位置產(chǎn)生投影記錄并且在下一步驟中從這投影記錄中接著計(jì)算三維體積。然后該3D體積可以在用戶軟件中被顯示在顯示屏上。在所謂的計(jì)算機(jī)斷層成像技術(shù)(CT)中，圖像生成基于來自不同方向的投影的連續(xù)記錄。通常，所計(jì)算的3D重建由按照截面成像方法的一些單截面組成，這些單截面橫向穿過對象。由此，對于對象的每個(gè)體積元素一即所謂的體素，可以求得X射線吸收值。在DE 101 08 295 Al中公開了一種用于基于數(shù)字化的X射線記錄識別對象、尤其是牙齒的方法和裝置，在使用圖像處理算法的情況下通過分割和/或邊緣探測對包含在對象中的區(qū)域進(jìn)行限制并且將其與X射線設(shè)備的參數(shù)以及必要時(shí)特定于患者的參數(shù)在計(jì)算上進(jìn)行邏輯關(guān)聯(lián)。此外，公開了如下方法，其中手動(dòng)或者自動(dòng)地進(jìn)行對象的確定，其中在一個(gè)步驟中選擇為其應(yīng)當(dāng)存儲(chǔ)、調(diào)用或者刪除另外的信息的對象，并且在另一步驟中存放與該對象相關(guān)的參考，以便借助該參考確定將被顯示的信息。在數(shù)字化的X射線記錄的圖像數(shù)據(jù)中，計(jì)算機(jī)輔助地應(yīng)用邊緣查找和分割的方法并且借助所謂的簇形成對所求得的邊緣和片段進(jìn)行分組。專利US 5，179，579公開了一種用于顯示口腔內(nèi)部的X射線記錄的方法。口腔內(nèi)部的X射線記錄被檢測、數(shù)字化并且連同解剖結(jié)構(gòu)的一部分的符號一起被顯示，X射線記錄是從所述解剖結(jié)構(gòu)記錄的。解剖結(jié)構(gòu)的區(qū)域的記錄利用相應(yīng)的符號按照其正常的解剖結(jié)構(gòu)布置在顯示屏上顯示。該符號被用戶使用，以便選擇所述解剖結(jié)構(gòu)的區(qū)域的相應(yīng)的X射線記錄。作為符號也可以使用全副牙齒、牙列或者各個(gè)牙齒的縮小的圖像。在US 6，190，042 BI中公開了用于改善口腔內(nèi)部的X射線記錄的裝置。該裝置包括咬合塊、導(dǎo)向桿、目標(biāo)環(huán)和附加的環(huán)。該咬合塊包括膠片支架，其垂直于咬合塊的上側(cè)地設(shè)置。該導(dǎo)向桿在此與咬合塊連接。借助該裝置保證在膠片支架中的膠片和外部環(huán)之間的預(yù)先給定的距離。由現(xiàn)有技術(shù)已知的所述裝置和方法的缺點(diǎn)是，為了建立口腔內(nèi)部的記錄必須在患者的口腔中定位并且固定耗費(fèi)的裝置，其中該裝置為了固定通常具有咬合塊，并且作為記錄裝置在患者的口腔空間中的該裝置上設(shè)置X射線膠片或者數(shù)字X射線傳感器。該裝置的定位由于如下原因變得困難患者在咬合時(shí)該裝置相對上顎的相對位置改變并且記錄元件離牙齒的距離是未知的。在一系列多個(gè)口腔內(nèi)部的記錄情況下，可能出現(xiàn)由于不精確的定位在各個(gè)記錄之間形成空隙并且由此不完整地記錄患者的口腔空間。此外，關(guān)于在記錄方向上的牙齒的口腔內(nèi)部記錄的記錄體積不是已知的。
在DE 10 2008 008 733A1中，公開了用于建立層記錄的方法，其中由具有X射線吸收值的數(shù)字3D體積產(chǎn)生尤其是牙科X射線全景層記錄，其中3D體積作為要記錄的對象用虛擬的X射線源虛擬地透射并且利用虛擬探測器記錄虛擬形成的圖像。虛擬的X射線源和虛擬的探測器在形成具有模糊部分的清晰層的情況下從要記錄的對象旁虛擬地經(jīng)過。該虛擬探測器的寬度、虛擬輻射扇形的扇形展寬以及虛擬X射線源和虛擬探測器的模擬的旋轉(zhuǎn)速度是可變化的，以便影響所記錄的清晰層的厚度以及位置。在該實(shí)施方式中，從3D體積中選擇確定的子區(qū)域，其大小與清晰層的伸展相應(yīng)，其中在與子區(qū)域的走向垂直地虛擬透射過該子區(qū)域時(shí)，產(chǎn)生全景記錄。該方法的缺點(diǎn)在于，虛擬產(chǎn)生的全景記錄與口腔內(nèi)部的投影記錄相比顯示了整個(gè)頜弓的失真的圖像并且由此使得對特定檢查結(jié)果的診斷變得困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于，在定義的記錄體積情況下產(chǎn)生二維的投影記錄。發(fā)明描述
本發(fā)明的主題是用于從具有體積圖像數(shù)據(jù)的3D體積中創(chuàng)建虛擬的牙科記錄的方法。首先從3D體積中確定子體積。針對該子體積，通過計(jì)算機(jī)輔助地計(jì)算在特定透射方向上的體積圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生來自該透射方向的虛擬投影記錄。該3D體積可以是三維的X射線記錄，其借助任意的三維X射線記錄方法如DVT或CT產(chǎn)生，并且其中體積圖像數(shù)據(jù)可以由具有X射線吸收值的體素來構(gòu)成。3D體積也可以借助其它圖像形成方法如MRT來記錄。3D體積可以由具有牙齒的整個(gè)頜弓或者其一部分給出。3D體積的體積圖像數(shù)據(jù)可以由體素、矢量元素或者由體素和矢量元素的組合來構(gòu)建。體積圖像數(shù)據(jù)也可以由包含矢量元素的點(diǎn)云構(gòu)成。從該3D體積中，選擇具有任意基面和在透射方向上的特定深度的特定子區(qū)域。在另一步驟中，對于該選擇的子體積，通過計(jì)算在透射方向上的體積圖像數(shù)據(jù)如體素或矢量元素產(chǎn)生虛擬投影記錄。由此形成所選擇的子體積的虛擬投影記錄，該投影記錄相應(yīng)于頜弓的特定區(qū)域的口腔內(nèi)部的X射線記錄。在透射方向上計(jì)算體積圖像數(shù)據(jù)例如可以通過對在透射方向上各個(gè)連續(xù)布置的體積圖像數(shù)據(jù)如體素或矢量元素求和來進(jìn)行。體積圖像數(shù)據(jù)的計(jì)算也可以通過在對布置在透射方向上的體素應(yīng)用特定的函數(shù)之后積分來進(jìn)行。在計(jì)算體積圖像數(shù)據(jù)之前，可以將特定的函數(shù)應(yīng)用于體積圖像數(shù)據(jù)，以便對在透射方向上的體積圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)，使得特定的、對于分析重要的區(qū)域例如發(fā)生齲齒的區(qū)域被突出，并且其他的對于分析不重要的區(qū)域例如填充物被較小地加權(quán)。這種函數(shù)例如可以被應(yīng)用于體積圖像數(shù)據(jù)的各個(gè)元素的灰度值。3D體積可以由體素構(gòu)成，這些體素代表所記錄的對象的體積元素。作為3D體積，這里可以使用每個(gè)任意的三維牙科記錄，如三維X射線記錄，即具有體素的DVT記錄或CT記錄，這些體素包含灰度值形式的X射線吸收值，或者具有體素的MRT記錄，這些體素代表所記錄的組織的體積元素。3D體積也可是三維的超聲波記錄。在產(chǎn)生投影記錄的情況下，體積圖像數(shù)據(jù)通過在透射方向上的求和來完成，其中虛擬的透射方向在整個(gè)基面上是平行的，或者以錐形的扇形的形狀被構(gòu)成為虛擬X射線源的虛擬X射線的延長。在此，基面可以任意地構(gòu)型，例如以圓形、矩形或所記錄的對象的確定的輪廓的形狀。
該子體積也可以具有其他任意幾何基本形狀如四面體，或者具有所分割的子體積的形狀。優(yōu)化的投影記錄以矩形形狀的基面在平行的透射方向上產(chǎn)生，從而所選擇的子體積具有方形形狀。投影記錄應(yīng)當(dāng)在其尺寸上與借助牙齒膠片的傳統(tǒng)口腔內(nèi)部記錄的大小相應(yīng)，也即具有在15mm和30mm之間的寬度和在25mm和40mm之間的高度。優(yōu)點(diǎn)是，為了產(chǎn)生投影記錄不必再次照射患者。特定范圍的投影記錄一如口腔內(nèi)部X射線記錄一可以由已經(jīng)存在的、3D體積的三維圖像數(shù)據(jù)來產(chǎn)生。另外的優(yōu)點(diǎn)是，子體積可以計(jì)算機(jī)輔助地由用戶精確地確定并且例如可以產(chǎn)生單個(gè)牙齒的口腔內(nèi)部X射線記錄。另外的優(yōu)點(diǎn)在于，可以如此選擇子體積，使得感興趣的3D體積區(qū)域一如填充物一被虛擬地切除，以便無被切除區(qū)域地計(jì)算投影記錄。由此，例如可以診斷在填充物之下的繼發(fā)齲。特殊結(jié)構(gòu)的切除可以在填充物、牙質(zhì)層、牙齒熔體結(jié)構(gòu)等中進(jìn)行，它們在相應(yīng)的分割之后可以被虛擬地切除。有利地，具有體積圖像數(shù)據(jù)的3D體積是具有X射線吸收值的三維X射線記錄。由此，該虛擬投影記錄相應(yīng)于在特定透射方向上的二維X射線記錄。有利地，體積圖像數(shù)據(jù)的計(jì)算可以通過對沿著透射方向連續(xù)布置的體積圖像數(shù)據(jù)例如體素或矢量元素進(jìn)行求和來進(jìn)行。由此，例如可以通過對在透射方向上的體素關(guān)于灰度值求和來計(jì)算投影記錄的每個(gè)像素。有利地，體積圖像數(shù)據(jù)的計(jì)算通過在對在透射方向上布置的體積圖像數(shù)據(jù)元素應(yīng)用特定的函數(shù)之后積分來進(jìn)行。這是對于計(jì)算體積圖像數(shù)據(jù)的另外的代替方案，并且允許按照特定函數(shù)對元素進(jìn)行不同的加權(quán)。該函數(shù)可以被設(shè)計(jì)為使得特定的區(qū)域被消隱或者削弱并且對于診斷來說重要的區(qū)域被較強(qiáng)地加權(quán)。有利地，子體積的確定可以手動(dòng)地或者計(jì)算機(jī)輔助地自動(dòng)地進(jìn)行。子體積可以手動(dòng)地通過用戶在使用輸入裝置的情況下來確定。子體積的確定也可以計(jì)算機(jī)輔助地自動(dòng)借助計(jì)算機(jī)和用于處理圖像數(shù)據(jù)的軟件在使用傳統(tǒng)圖像處理方法的情況下進(jìn)行，所述傳統(tǒng)圖像處理方法如識別或分割特定的子對象如牙齒或頜骨。有利的，子體積可以自動(dòng)地借助分割出的子對象來確定，其中子體積的外輪廓相應(yīng)于分割出的子對象的外輪廓地被確定。 為了分割，可以使用傳統(tǒng)的用于模式識別的方法。由此，一個(gè)體積僅僅包括應(yīng)該被診斷的子對象，從而相鄰的組織如牙齦和頜骨不被考慮并且由此使得診斷變得容易。有利地，子體積可以以其外輪廓手動(dòng)地如此被確定，使得該子體積相應(yīng)于特征性子對象的外輪廓。由此，用戶在使用輸入裝置的情況下相應(yīng)于待診斷子對象一如牙齒或牙齒組一的外部形狀地手動(dòng)地確定子體積的外輪廓。有利的，可以從3D體積首先識別出牙齒和/或頜弓。接著，確定牙齒和/或頜弓在3D體積中的位置和定向，以便確定用于產(chǎn)生虛擬投影記錄的子體積和透射方向。
從3D體積中識別出牙齒和頜弓可以自動(dòng)地計(jì)算機(jī)輔助地或者手動(dòng)地通過用戶在使用諸如鼠標(biāo)和鍵盤的輸入裝置的情況下并且在使用諸如監(jiān)視器的顯示裝置的情況下進(jìn)行。在自動(dòng)地識別或者分割的情況下，使用用于模式識別的常見方法，在其中對象被分割出來，并且搜索對象之間的關(guān)聯(lián)。模式識別可以包括下面的步驟，即預(yù)處理、特征獲得、特征減少和特征分類。在預(yù)處理中，去掉圖像數(shù)據(jù)的不期望或者無關(guān)的組成部分。在特征獲得中，通過與數(shù)據(jù)庫一如特征性牙齒的數(shù)據(jù)庫一的已知模式的比較從圖像數(shù)據(jù)中獲得特定的特征。在應(yīng)用傳輸函數(shù)和比例放縮的情況下進(jìn)行自動(dòng)的比較，其中通過計(jì)算在來自圖像數(shù)據(jù)的模式和來自數(shù)據(jù)庫的期望模式之間的變化來計(jì)算比較因子。在特征減少中檢驗(yàn)，何種特征對于類別分離是重要的以及何種特征可以被去掉。尤其是，所獲得的牙齒和頜弓的模式對于該方法是重要的，其中所獲得的其余特征可以保持不被注意。在最后的分類步驟中，可以將重要的已知特征一如牙齒和特征性頜弓形狀結(jié)構(gòu)一劃分成同屬的類別，如門牙、磨牙、牙根和頜骨。在特征獲得中，應(yīng)用已知的方法，如柵格分析、簇分析和模式匹配。有利地，可以以具有任意基面和在透射方向上的特定厚度的棱柱形式確定子體積。子體積可以計(jì)算機(jī)輔助地自動(dòng)地借助特定的已識別對象一如牙齒或牙齒組一來被確定或者手動(dòng)地通過用戶輸入。首先，定義基面并且接著確定透射方向上的厚度。由此構(gòu)成幾何的棱柱，其中透射方向可以垂直于基面地布置。由此，可以這樣確定子體積，使得特定的對象如牙齒或牙齒組或者特定的頜骨部分被布置在子體積中。通過確定厚度，可以將子體積僅僅限制在要記錄的對象上，從而在透射方向上被布置在要記錄的對象之前或者之后的其他對象一如患者的臉頰一不包含在子體積中并且從而不會(huì)作為干擾偽影在計(jì)算的投影記錄中出現(xiàn)。有利地，虛擬投影記錄可以作為口腔內(nèi)部記錄被存放在用于牙科X射線圖像管理的用戶軟件中。在透射方向上的虛擬投影記錄相應(yīng)于口腔內(nèi)部記錄并且可以作為口腔內(nèi)部記錄存放在現(xiàn)有的用戶軟件中，其中所述投影記錄垂直于頜弓走向地向舌或者向顎地定向并且其子體積包括特定的牙齒。由此，計(jì)算的投影記錄一如傳統(tǒng)的口腔內(nèi)部記錄一被用于診斷。有利地，虛擬的投影記錄可以借助顯示裝置作為虛擬口腔內(nèi)部記錄顯示。由此，虛擬投影記錄可以借助諸如計(jì)算機(jī)顯示屏的顯示裝置在現(xiàn)有用戶軟件中如傳統(tǒng)的口腔內(nèi)部記錄那樣顯示。有利地，可以從具有不同透射方向的不同子體積中按照預(yù)先給定的略圖產(chǎn)生多個(gè)投影記錄。這些子體積可以任意地被構(gòu)造。它們可以具有不同的厚度和所選基面，或者在其外輪廓上相應(yīng)于分割出的子對象一如牙齒或牙齒組一地被確定。所產(chǎn)生的投影記錄也可以借助顯示裝置以相對彼此的特定布置來顯示。由此，可以產(chǎn)生患者整個(gè)口腔空間的一系列多個(gè)虛擬口腔內(nèi)部記錄。一系列虛擬口腔內(nèi)部記錄可以按照傳統(tǒng)的略圖來產(chǎn)生，如其在專利US 5，179，579的圖5A至5S中所示出并且在說明書的所屬部分所公開的一樣。
該系列的各個(gè)虛擬口腔內(nèi)部記錄可以包括單個(gè)或多個(gè)牙齒。多個(gè)牙齒的虛擬口腔內(nèi)部記錄也能夠?qū)崿F(xiàn)對牙齒之間區(qū)域的診斷。由此，可以產(chǎn)生單個(gè)牙齒或牙齒組的口腔內(nèi)部記錄，以便實(shí)現(xiàn)改善的診斷。由此，產(chǎn)生患者整個(gè)口腔空間的一系列口腔內(nèi)部記錄(完整的牙齒狀態(tài))。相對于傳統(tǒng)的口腔內(nèi)部記錄(其借助膠片或口腔內(nèi)部傳感器來進(jìn)行)，虛擬子體積的精確布置是可能的，從而在一系列記錄的情況下子體積可以無間隙地相對彼此來布置并且由此改善診斷可能性。有利地，每個(gè)子體積可包括帶有頜弓的單個(gè)牙齒或牙齒組的體積圖像數(shù)據(jù)的圖像數(shù)據(jù)，以便產(chǎn)生各個(gè)牙齒或各個(gè)牙齒組的單獨(dú)的投影記錄。由此，可以產(chǎn)生兩個(gè)頜弓的各個(gè)牙齒的一系列投影記錄。子體積也可以僅僅包括牙齒的子區(qū)域，如半個(gè)牙齒。子體積也可以包括一個(gè)牙齒和兩個(gè)牙空隙。有利地，對于每個(gè)子體積確定在朝著上顎的向顎方向上的透射方向或者在朝著舌頭的向舌方向上的透射方向，其中各個(gè)子體積彼此無空隙地連接或者部分地重疊，從而產(chǎn)生整個(gè)頜弓的一系列投影記錄。由此產(chǎn)生的投影記錄的透射方向相應(yīng)于口腔外部記錄的常見定向，從而所產(chǎn)生的系列一如一系列傳統(tǒng)口腔外部記錄一可以被用于診斷。有利地，對于每個(gè)子體積，可以在沿著牙齒軸線的咬合方向上確定透射方向，其中各個(gè)子體積相互無空隙地連接或者部分重疊，使得產(chǎn)生整個(gè)頜弓的一系列咬合的投影記錄。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)來自整個(gè)頜弓的牙齒的咬合方向上的診斷。有利地，由3D體積產(chǎn)生的虛擬投影記錄的自動(dòng)布置作為對口腔中布置的牙齒的完整檢測來進(jìn)行。由此，可以產(chǎn)生一系列口腔記錄(完整的牙齒狀態(tài)；全口系列)用于完整地檢測患者口腔。有利的，虛擬投影記錄可以相應(yīng)于用由X射線輻射器和圖像接收器構(gòu)成的口腔內(nèi)部記錄裝置一如口腔內(nèi)部傳感器一產(chǎn)生的口腔內(nèi)部記錄。在透射方向垂直于頜弓的定向的情況下，投影記錄相應(yīng)于頜弓的局部的傳統(tǒng)的口腔內(nèi)部記錄。虛擬的投影記錄也可以利用沿著頜弓的透射方向針對各個(gè)牙齒來產(chǎn)生。這種投影記錄可有利于診斷在近似平面上的牙齒間隙中的特定檢查結(jié)果。有利地，3D體積可以借助數(shù)字體積X射線斷層成像術(shù)(DVT)，借助計(jì)算機(jī)斷層成像術(shù)(CO、借助三維超聲方法或者借助磁共振斷層成像術(shù)(MRT)來記錄。由此，在高的記錄質(zhì)量的同時(shí)產(chǎn)生具有高分辨率的3D體積。有利地，傳統(tǒng)口腔內(nèi)部記錄的用于確定子體積的物理?xiàng)l件如散射、輻射器特性、X射線譜或者探測器相對于輻射器的相對布置被引入到虛擬投影記錄的產(chǎn)生中。這些因素可以例如計(jì)算機(jī)輔助地被模擬或者在考慮不同物理?xiàng)l件的情況下從具有針對不同布置的因素的數(shù)據(jù)庫中調(diào)用。由此，在物理?xiàng)l件方面模擬傳統(tǒng)的口腔內(nèi)部記錄，以便以傳統(tǒng)的方式和方法實(shí)現(xiàn)診斷。有利地，在對子體積進(jìn)行確定時(shí)可以從該子體積中切除特定的干擾性子對象一例如填充物或頜骨，或者在計(jì)算體積圖像數(shù)據(jù)時(shí)以較小的加權(quán)來考慮所述特定的干擾性子對象，以便改善例如由于懷疑繼發(fā)齲而對由子體積所包含的子對象如牙齒的檢查。由此尤其是可以更好地診斷繼發(fā)齲，其大多布置在填充物和牙齒基質(zhì)之間。有利地，在產(chǎn)生虛擬投影記錄時(shí)針對確定的子體積模擬傳統(tǒng)口腔內(nèi)部記錄的特定的系統(tǒng)特性，如探測器效率、一個(gè)探測器特性曲線或多個(gè)探測器特性曲線和/或在不同探測器中的探測器靈敏度，其中探測器的類型如存儲(chǔ)器箔系、不同靈敏度的牙齒膠片或者數(shù)字口腔內(nèi)部傳感器可以被虛擬地選擇。系統(tǒng)特性也可以從針對不同圖像數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫中調(diào)用。由此可以模擬特定探測器類型的系統(tǒng)特性，以便盡可能精確地模仿具有該探測器類型的傳統(tǒng)口腔內(nèi)部記錄。探測器類型的選擇可以虛擬地通過用戶在使用輸入裝置的條件下來進(jìn)行。


本發(fā)明的實(shí)施例在附圖中被示出。其中示出
圖1具有選擇的子體積的3D體積的草 圖2從一個(gè)子體積中產(chǎn)生的投影記錄的草 圖3患者的整個(gè)口腔空間的多個(gè)投影記錄的布置的草 圖4A具有平行輻射的子體積的草 圖4B以錐形扇形形狀的替換子體積的草 圖4C具有梯形基面的替換子體積的草 圖5具有多個(gè)選擇的子體積的略圖的草 圖6 3D體積的局部的草圖，該3D體積包括單個(gè)磨牙；
圖7 替換局部的草圖，該替換局部包括在兩個(gè)磨牙之間的填充物。
具體實(shí)施例方式圖1示出了 3D體積I的草圖，該3D體積是借助數(shù)字的體積斷層成像(縮寫DVT)或者借助計(jì)算機(jī)斷層成像(縮寫CT)記錄的。該3D體積I由具有特定X射線吸收值的體素構(gòu)成。該3D體積包括多個(gè)結(jié)構(gòu)，如前部的門牙2、側(cè)面的磨牙3和上部的頜弓4、下部的頜弓
5、上部的頜骨6以及下部的頜骨7。3D體積I在用戶軟件中被顯示在未示出的計(jì)算機(jī)顯示屏上。3D體積可任意地移動(dòng)并且旋轉(zhuǎn)，以便改變顯示的視向。在該方法的第一步驟中，具有特定基面9和在透射方向11上的特定厚度10的虛擬子體積8被確定。該子體積的確定可以自動(dòng)地計(jì)算機(jī)輔助或者手動(dòng)地通過用戶來確定。在自動(dòng)確定的情況下，借助傳統(tǒng)的用于模式識別的方法識別各個(gè)牙齒并且對其分類，其中子體積被如此確定，使得頜弓的特定區(qū)域被該子體積包括。在手動(dòng)確定的情況下，用戶可以首先借助輸入裝置定義基面9并且接著確定子體積的厚度。所確定的子體積8在用戶軟件中被相對3D體積I特別標(biāo)記地示出。具有基面13和厚度14的第二子體積12、具有基面16和厚度17的第三子體積15、以及具有基面19和厚度20的第四子體積18相應(yīng)地被確定。在確定子體積8、12、15和18時(shí)，厚度10、14、17、20被定向在透射方向上，該透射方向在朝著上顎的向顎方向上或者在朝著舌頭的向舌方向上垂直于下面的牙列的走向21地布置。各個(gè)子體積8、12、15和18彼此無間隙地連接。在本發(fā)明方法的第二步驟中，在使用算法的情況下計(jì)算機(jī)輔助地從所選擇的子體積中通過對在透射方向上的X射線吸收值求和產(chǎn)生二維的虛擬投影記錄，其相應(yīng)于在子體積內(nèi)部的頜弓的相應(yīng)區(qū)域的傳統(tǒng)口腔內(nèi)部記錄。子體積8、12、15和18的形狀相應(yīng)于具有基面9、13、16、19和厚度10、14、17和20的棱柱。所產(chǎn)生的投影記錄作為虛擬口腔內(nèi)部記錄被存放在傳統(tǒng)用戶軟件的數(shù)據(jù)庫中。圖2示出了從下部的頜弓5的后部的磨牙的第四子體積18中產(chǎn)生的投影記錄30的草圖。虛擬的投影記錄30相應(yīng)于傳統(tǒng)的口腔內(nèi)部記錄并在用戶軟件中借助計(jì)算機(jī)顯示屏被顯示，并且相應(yīng)地被存放在為此設(shè)置的數(shù)據(jù)庫中。圖3示出了圖1的下部頜弓5和上部頜弓6的患者的整個(gè)口腔空間的多個(gè)投影記錄的布置40的草圖。在左下方可以看到圖2的、所產(chǎn)生的投影記錄30。其余的投影記錄41相應(yīng)地由圖1中所示的其他子體積8、12、15以及由圖1中未示出的、上部頜弓6的其他子體積來產(chǎn)生。用于從圖3中產(chǎn)生投影記錄30、41的子體積部分地重疊。所產(chǎn)生的口腔內(nèi)部記錄30、41的、在圖3中所示的布置40按照預(yù)定的略圖被產(chǎn)生，即按照所謂的“全口系列(full mouth series) ”,德語“vollstjindiger Zahnstatus (完整牙齒狀態(tài))”。投影記錄30、41也可以按照另外的任意略圖來產(chǎn)生。在下部頜弓或上部頜弓6的走向21方向上產(chǎn)生投影記錄同樣是可能的，從而牙齒之間的區(qū)域被成像在這樣的投影記錄上。圖4A示出子體積18，該子體積完整地包括一個(gè)磨牙和部分地包括兩個(gè)鄰牙，其中基面19以圓形形狀構(gòu)成并且厚度20被確定為使得磨牙3完整地被子體積18檢測到。在從子體積18中產(chǎn)生投影記錄時(shí)，沿著虛擬透射方向進(jìn)行求和，該虛擬透射方向通過虛擬平行輻射50來表示。圖4B示出如圖4A的子體積18，具有如下不同輻射50以錐形扇形的形狀從虛擬X射線源51出發(fā)地布置，其中所確定的基面19是矩形。圖4C示出了帶有梯形基面19的子體積18的另一替換實(shí)施方式，其中透射方向通過平行的輻射50來表示。圖5示出了從上面看的下部頜弓5的略圖，具有圖1中的所選擇的子體積18、15、
12、8和另外的子體積60，這些子體積被布置在透射方向11上，所述透射方向垂直于下頜弓5的走向21地被定向。在產(chǎn)生各個(gè)投影記錄時(shí)，進(jìn)行如在圖4A或圖4C中所示的沿著平行虛擬輻射的求和。與圖1不同的是，各個(gè)子體積18、15、12、8重疊地被選擇，使得頜弓5的部分既被子體積包括又被其相鄰的子體積包括并且由此在從相鄰的子體積所產(chǎn)生的投影記錄中可看到頜弓5的同一部分。圖6示出了該3D體積I的局部的略圖，該3D體積I包括下頜弓5的單個(gè)磨牙3。該磨牙3由牙根70和牙冠71構(gòu)成，牙冠被設(shè)置有填充物72。牙根70布置在頜骨73中。在頜骨73上有牙齦74。在填充物72的背側(cè)75上，形成了待診斷的繼發(fā)齲76。子體積77通過用戶確定或計(jì)算機(jī)輔助自動(dòng)地確定，其中子體積77包括牙冠71并且干擾性子對象、SP填充物72被虛擬地切除。其余對于診斷不重要的子對象如牙根70、牙齦4、頜骨73同樣在確定子體積77時(shí)被去掉。體積77的虛擬的透射方向11沿著牙齒軸線78在咬合方向上垂直于咬合面79地延伸。通過虛擬地切除了填充物72，可以借助從子體積77在透射方向上產(chǎn)生的投影記錄來更好地診斷繼發(fā)齲76。填充物的切除也可以借助特定的函數(shù)來進(jìn)行。這種函數(shù)被構(gòu)造為，使得對于分析不重要的區(qū)域如填充物被消隱或者減弱，并且對于分析重要的區(qū)域如發(fā)生齲齒的區(qū)域被加強(qiáng)地示出。圖7示出了如圖6中的那樣的3D體積I的局部的略圖，具有如下不同填充物72布置在兩個(gè)磨牙3之間并且透射方向11在向舌方向上垂直于頜弓5的走向21地定向。在圖7中，示出了剖面80，其居中地劃分兩個(gè)磨牙3。子體積81通過剖面80和磨牙3的后側(cè)的外輪廓82構(gòu)成。由此，借助從子體積81在透射方向11上產(chǎn)生的投影記錄改善了填充物72的背側(cè)上的繼發(fā)齲78的診斷。附圖標(biāo)記表 I 3D體積
2前部的門牙 3側(cè)面的磨牙 4上部的頜弓 5下部的頜弓 6上部的頜骨 7下部的頜骨 8虛擬子體積 9 基面 10厚度 11透射方向
12第二子體積 13基面 14厚度
15第三子體積 16基面 17厚度 18第四子體積 19基面 20厚度 21走向 30投影記錄 40布置 41投影記錄 50輻射 60其他子體積
權(quán)利要求
1.一種用于從具有體積圖像數(shù)據(jù)的3D體積(I)中建立虛擬的牙科記錄(30，41)的方法，其特征在于，從3D體積(I)中確定子體積(8，12，15，18)并且針對該子體積(8，12，15，18)從特定的透射方向(11)通過計(jì)算機(jī)輔助地計(jì)算在該透射方向(11)上的體積圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生虛擬投影記錄(30，41)，其中在確定子體積(77)時(shí)在使用分割方法的情況下將特定的干擾性子對象從子體積(77)中切除或者在計(jì)算體積圖像數(shù)據(jù)時(shí)以較小的加權(quán)來考慮，以便改善對由子體積(77)所包含的子對象的檢查。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，具有體積圖像數(shù)據(jù)的3D體積(I)是具有X射線吸收值的三維X射線記錄(I )。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，計(jì)算體積圖像數(shù)據(jù)通過對沿著透射方向(11)連續(xù)布置的體積圖像數(shù)據(jù)的元素求和來進(jìn)行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，在計(jì)算體積圖像數(shù)據(jù)之前，將特定的函數(shù)應(yīng)用于在透射方向上的體積圖像數(shù)據(jù)，其中該函數(shù)被構(gòu)造為使得特定的、對于分析重要的區(qū)域被突出并且其他的對于分析不重要的區(qū)域被較小地加權(quán)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，所述子體積(8，12，15，18)的確定計(jì)算機(jī)輔助地自動(dòng)進(jìn)行。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，自動(dòng)地借助分割出的子對象(2，3)來確定子體積，其中子體積的外輪廓相應(yīng)于分割出的子對象的外輪廓地被確定。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，子體積以其外輪廓手動(dòng)地被確定為使得該子體積相應(yīng)于特征性子對象的外輪廓。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7之一所述的方法，其特征在于，從3D體積(I)中首先識別牙齒(2，3)和/或頜弓(6，7)，其中在3D體積(I)中確定牙齒(2，3)和/或頜弓(6，7)的位置和定向，以便確定用于產(chǎn)生虛擬投影記錄(30,41)的子體積(8,12,15,18)和透射方向(11)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8之一所述的方法，其特征在于，確定具有任意確定的基面(9，13，16，19)和在透射方向(11)上的特定厚度(10，13，17，19)的子體積(8，12，15，18)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9之一所述的方法，其特征在于，虛擬投影記錄(30，41)作為口腔內(nèi)部記錄被存放在用于管理牙科X射線圖像的用戶軟件中。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10之一所述的方法，其特征在于，虛擬投影記錄(30，41)借助顯示裝置作為口腔內(nèi)部記錄被顯示。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11之一所述的方法，其特征在于，從具有不同透射方向(11)的不同子體積(8，12，15，18)中按照預(yù)先給定的略圖產(chǎn)生多個(gè)投影記錄(30，41)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，每個(gè)子體積(8，12，15，18)包括帶有頜弓(6，7)的單個(gè)牙齒或牙齒組的體積圖像數(shù)據(jù)的圖像數(shù)據(jù)，以便產(chǎn)生各個(gè)牙齒(2，3)或各個(gè)牙齒組的單獨(dú)的投影記錄(30，41)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，對于每個(gè)子體積(8，12，15，18)在朝著上腭的向顎方向上或者朝著舌頭的向舌方向上確定透射方向(11)，其中各個(gè)子體積(8，12，15，18)彼此無空隙地連接或者部分地重疊，從而產(chǎn)生整個(gè)頜弓(6，7)的一系列投影記錄(30，41)。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，對于每個(gè)子體積，在沿著牙齒軸線(78)的咬合方向上確定透射方向(11)，其中各個(gè)子體積(8，12，15，18)相互無空隙地連接或者部分重疊，使得產(chǎn)生整個(gè)頜弓(6，7)的一系列咬合的投影記錄。
16.根據(jù)權(quán)利要求12至15之一所述的方法，其特征在于，由3D體積(I)產(chǎn)生的虛擬投影記錄(30，41)的自動(dòng)布置作為對口腔中布置的牙齒(2，3)的完整檢測來進(jìn)行。
17.根據(jù)權(quán)利要求1至16之一所述的方法，其特征在于，虛擬投影記錄(30，41)相應(yīng)于傳統(tǒng)的、用由X射線輻射器和圖像接收器構(gòu)成的口腔內(nèi)部記錄裝置、如口腔內(nèi)部傳感器產(chǎn)生的口腔內(nèi)部記錄。
18.根據(jù)權(quán)利要求1至17之一所述的方法，其特征在于，3D體積(I)借助數(shù)字體積X射線斷層成像術(shù)(DVT)、借助計(jì)算機(jī)斷層成像術(shù)(CO、借助三維超聲方法或者借助磁共振斷層成像術(shù)(MRT)來記錄。
19.根據(jù)權(quán)利要求1至18之一所述的方法，其特征在于，傳統(tǒng)口腔內(nèi)部記錄的用于確定的子體積的物理?xiàng)l件，即散射、輻射器特性、或者探測器相對于輻射器的相對布置被引入到虛擬投影記錄(30，41)的產(chǎn)生中。
20.根據(jù)權(quán)利要求1至19之一所述的方法，其特征在于，在產(chǎn)生虛擬投影記錄(30，41)時(shí)針對確定的子體積(8，12，15，18)模擬傳統(tǒng)口腔內(nèi)部記錄的特定系統(tǒng)特性，如探測器效率、探測器特性曲線和/或在不同探測器中的探測器靈敏度，其中探測器的類型，如存儲(chǔ)器箔系、不同靈敏度的牙齒膠片或者數(shù)字口腔內(nèi)部傳感器，能夠被虛擬地選擇。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于從具有體積圖像數(shù)據(jù)的3D體積(1)中建立虛擬的牙科記錄(30，41)的方法。首先從3D體積(1)中確定子體積(8，12，15，18)并且接著針對該子體積(8，12，15，18)從特定的透射方向(11)通過計(jì)算機(jī)輔助地計(jì)算在該透射方向上(11)的體積圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生虛擬投影記錄(30，41)。
文檔編號G06T11/00GK103069459SQ201180042330
公開日2013年4月24日 申請日期2011年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月1日
發(fā)明者J.烏爾里希 申請人:塞隆納牙科系統(tǒng)有限責(zé)任公司