專利名稱：牙科成像設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求I的前序部分的牙科成像設(shè)備。
背景技術(shù)：
醫(yī)學(xué)X射線成像的歷史幾乎追溯到發(fā)現(xiàn)X輻射之時。對于許多先進(jìn)的成像方式，例如全景X射線成像在牙科領(lǐng)域的發(fā)展于約半個世紀(jì)前就已開始。尤其是在20世紀(jì)90年代數(shù)字成像的發(fā)展也將數(shù)字X射線成像裝置帶入牙科實(shí)踐。牙科領(lǐng)域中的最新發(fā)展是設(shè)計(jì)用于對顱部骨骼結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維成像的錐形束計(jì)算機(jī)斷層攝影設(shè)備的推廣。關(guān)于其提供的新的可能性，值得一提的是例如涉及植入物連接和其他治療計(jì)劃的應(yīng)用。
隨著照相機(jī)和信息技術(shù)(諸如計(jì)算機(jī)計(jì)算能力)的發(fā)展，已經(jīng)有可能創(chuàng)建不同表面的虛擬三維表面模型。在牙科領(lǐng)域，例如可以結(jié)合牙科正畸治療利用面部表面模型，這是因?yàn)檠揽普委熗瑯訒γ娌啃螤町a(chǎn)生影響。這種表面模型有時還與表面紋理信息(即表面/表面結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)的信息)相結(jié)合?，F(xiàn)有技術(shù)還包括在無需單獨(dú)創(chuàng)建表面三維形狀的模型的情況下創(chuàng)建虛擬三維紋理模型的技術(shù)。尤其地，對獲得用于特定成像目的的單獨(dú)裝置的需求已經(jīng)限制了面部紋理模型在牙科領(lǐng)域的使用。獲得單獨(dú)裝置不僅是成本問題，還涉及空間問題，因?yàn)槊總€裝置總是需要安裝和/或存儲和/或使其能被使用的空間。另一方面，每次單獨(dú)成像也總是占用一定的時間量。而且，就數(shù)據(jù)處理而言，也存在一定的布置的挑戰(zhàn)，在所述布置中，創(chuàng)建模型需要組合在不同時間獲取的圖像信息、由不同成像裝置獲取的圖像信息和/或獲取的已經(jīng)以不同方式定位以便于成像的解剖結(jié)構(gòu)的圖像信息。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的在于一種通用的牙科成像設(shè)備，借助該設(shè)備可以至少從關(guān)于患者顱骨結(jié)構(gòu)的X射線圖像信息以及進(jìn)一步的關(guān)于患者面部的顏色、疤痕、頭發(fā)、胎記的信息創(chuàng)建用于患者頭顱的虛擬三維建模。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備包括用于不僅產(chǎn)生X射線圖像還產(chǎn)生包括面部表面紋理的三維圖像的單元。優(yōu)選地，該設(shè)備被設(shè)置為能夠使用相同的患者定位和成像事件、關(guān)于面部軟組織表面形狀和表面紋理的信息創(chuàng)建顱骨結(jié)構(gòu)和/或牙的3D圖像。在所附專利權(quán)利要求中更詳細(xì)地限定了本發(fā)明的實(shí)質(zhì)特征。本發(fā)明提出了一種用于患者顱骨解剖結(jié)構(gòu)的通用建模的新布置。本發(fā)明尤其允許使用現(xiàn)有成像裝置并且避免對使用現(xiàn)有技術(shù)特定布置的需要，所述現(xiàn)有技術(shù)特定布置會降低牙醫(yī)采用虛擬3D模型提供的可能性的閾值。下面，還將參考所包括的附圖更為詳細(xì)地描述本發(fā)明及其優(yōu)選實(shí)施例。


圖I示出了根據(jù)本發(fā)明的一種成像設(shè)備，其基本結(jié)構(gòu)包括底部構(gòu)造和支持成像單元的臂部件。圖2示出了可應(yīng)用于根據(jù)圖I的設(shè)備中的圖像信息的接收器模塊。圖3示出了將來自根據(jù)圖2的模塊的激光束引導(dǎo)朝向定位于成像位置處的患者。圖4a和4b示出了根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實(shí)施例的信號路徑，該路徑從x射線檢測器和至少一個彩色相機(jī)經(jīng)幀接收器至計(jì)算機(jī)。圖5a_5c示出了各個虛擬三維面部模型的示例。圖6示出了根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實(shí)施例而用于控制該設(shè)備的特定操作的原理。
具體實(shí)施例方式圖I示出了根據(jù)本發(fā)明的一個成像設(shè)備。該設(shè)備包括垂直支持結(jié)構(gòu)(11)，從其上水平地延伸支持患者支持單元的臂(12)以及支持用于支持設(shè)備的成像單元的結(jié)構(gòu)(即臂部 件(14))的臂部件(13)。支持成像單元的臂部件(14)可被設(shè)置為可旋轉(zhuǎn)。支持成像單元的臂部件(14)上，布置有彼此相隔一定距離的X射線源(15)和X射線圖像信息接收器(21)，兩者關(guān)于患者支持單元(17)而定位在設(shè)備上，由此創(chuàng)建位于X射線源(15)和X射線圖像信息接收器單元(21)之間的設(shè)備的成像位置(18)，從而可以引導(dǎo)由X射線源(15)形成的波束通過所述成像位置(18)朝向X射線圖像信息接收器單元(21)。所述設(shè)備包括控制單元，圖I示出了其設(shè)置在支持構(gòu)造(11)上的控制面板(16)以及其中附屬的操作模式選擇單元
(19)。在根據(jù)圖I的設(shè)備中，X射線圖像信息接收器單元(21)被設(shè)置作為經(jīng)由線纜連接至計(jì)算機(jī)(30)的圖像信息接收器模塊(20)的一部分。在計(jì)算機(jī)中設(shè)有用于處理圖像信息的單元，以及呈現(xiàn)由計(jì)算機(jī)創(chuàng)建的圖像的顯示器(31)。圖2示出了可應(yīng)用于根據(jù)圖I的設(shè)備中的圖像信息接收器模塊(20)。該模塊包括兩個彩色照相機(jī)(22)，其水平地設(shè)置在X射線檢測器(21)的相對兩側(cè)并對準(zhǔn)成像位置(18)。而且，模塊(20)上設(shè)有優(yōu)選產(chǎn)生白光以照亮成像位置(18)的光源(23)和兩個激光器(24)。這些激光器基本上位于模塊(20)中部，并且實(shí)際上靠近模塊(20)的上下邊緣。激光器(24)被設(shè)置為在成像位置(18)處發(fā)射并引導(dǎo)狹窄的垂直平面扇形束，其在患者面部投射激光圖案。圖3示出了如何在成像位置(18 )處引導(dǎo)由圖2所示的兩個激光器(24 )產(chǎn)生的激光扇形束，以在垂直方向覆蓋患者面部，而不具有陰影區(qū)域。本發(fā)明可以采用相同顏色的兩個激光器(24)，或者它們可以具有不同的顏色，SP，第一激光器可被設(shè)置為產(chǎn)生第一顏色的激光，而另一激光器產(chǎn)生第二顏色的激光。當(dāng)使用相同顏色的激光器時，在實(shí)踐中該結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)可能具有挑戰(zhàn)，即激光器(24)產(chǎn)生精確重疊的波束。這從制造技術(shù)的觀點(diǎn)而言已經(jīng)非常困難，而且，在之后使用所述裝置時也可能出現(xiàn)對準(zhǔn)問題。至于不同顏色的激光器，可以將其設(shè)置為指向不同方向，并且例如可以由機(jī)器視覺基于對所述的色彩的圖像的搜索而在圖像中識別。如果在使用期間，不同顏色激光器的相互對準(zhǔn)改變，則作為重新對準(zhǔn)激光器(這可能需要在工廠進(jìn)行維護(hù))的代替，可通過重新校準(zhǔn)而解決該狀況。設(shè)在設(shè)備上的光源(23)也可被設(shè)置為產(chǎn)生除白色之外的其他一種或多種顏色的光。漫射箔可被設(shè)置在光源(23)之前(參考圖2中的表面(23))，由此光從更大的區(qū)域發(fā)射且基本均勻，并且目標(biāo)區(qū)域的照明將是均勻的。此外，光源(23)可以配備有偏光器(參考圖
2中的表面(23))，偏光器可以消除否則會在第二相機(jī)的圖像中可見的、因結(jié)合第一相機(jī)定位的光源所引起的并且反之亦然的、來自皮膚表面的鏡面反射。還可以在設(shè)備中設(shè)置兩個以上或僅一個彩色照相機(jī)(22)，而所述一個或多個照相機(jī)(22)可被設(shè)置為不僅作為照像機(jī)，還作為持續(xù)操作的視頻攝像機(jī)。引導(dǎo)至患者面部的光圖案可由除激光器外的一些其他光源產(chǎn)生，并且這一光圖案的顏色也可被設(shè)為可變，并且甚至在由激光器產(chǎn)生時，其顏色也可以是常規(guī)紅色以外的一些其他顏色，諸如尤其優(yōu)選為綠色。在支持根據(jù)圖I的設(shè)備的成像單元(14)的結(jié)構(gòu)被設(shè)置為可旋轉(zhuǎn)的情況下，一個或多個彩色照相機(jī)(22)可設(shè)在圖像信息接收器模塊(20)上，以從不同方向拍攝位于成像位置(18)的患者面部的圖像。于是，還可以用激光圖案掃描患者面部。當(dāng)使用例如根據(jù)圖2的其中照相機(jī)(22)和激光器(24)彼此相距一定距離定位的設(shè)置時，可以使用激光線掃描位于成像位置(18)的患者面部，同時以與激光束方向呈一定角度(小于90度的角度)拍攝面部圖像。根據(jù)如此獲取的圖像信息，可以產(chǎn)生患者面部形狀的三維表面模型。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例中，設(shè)備的控制系統(tǒng)配備有控制功能，以在掃描期間總是暫時關(guān)閉激光器達(dá)期望持續(xù)時間，在該持續(xù)時間內(nèi)，可以在沒有激光圖案的情況下拍攝患者面部的彩色圖像，并且根據(jù)由此獲取的圖像信息產(chǎn)生患者面部的紋理模型。然而，原理上也可以操作使得激光器始終不關(guān)閉，但是在對于程序化成像中產(chǎn)生的圖像信息進(jìn)行處理期間，從正形成 的紋理模型移除該激光線。圖4a示出了在本發(fā)明一個優(yōu)選實(shí)施例中使用的從圖像信息接收器模塊(20)至計(jì)算機(jī)(30)的信號路徑。由X射線檢測器(21)和一個或多個彩色照相機(jī)(22)檢測到的圖像信息至計(jì)算機(jī)(30)的信號路徑可被設(shè)置為共用的，從而從其獲取的圖像信息經(jīng)由同一幀接收器而被引導(dǎo)至計(jì)算機(jī)(30)。優(yōu)選地，信號路徑也可在所述設(shè)備中被設(shè)置為經(jīng)由與從照相機(jī)至計(jì)算機(jī)的信號路徑相同的以太網(wǎng)線纜，至少位于移動成像單元的控制單元和/或X射線源的控制單元與計(jì)算機(jī)之間。這可以例如借助于可設(shè)置在設(shè)備上的以太網(wǎng)開關(guān)部件或以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)集線器部件而實(shí)現(xiàn)。圖4b示出了用于在設(shè)備中設(shè)置信號路徑的另一優(yōu)選實(shí)施例，其也僅需要位于成像單元和計(jì)算機(jī)之間的一條以太網(wǎng)線纜。根據(jù)本發(fā)明，設(shè)在計(jì)算機(jī)(30)上的、用于處理對位于成像位置(18)處的患者面部進(jìn)行成像時所獲取的圖像信息的單元包括用于至少處理從X射線檢測器(21)獲取的圖像信息以及用于處理從一個或多個彩色照相機(jī)(22)獲取的圖像信息以創(chuàng)建患者面部的虛擬三維紋理模型的算法。紋理模型可以僅由從一個以上方向描繪患者面部的圖像信息產(chǎn)生，或者其產(chǎn)生可以利用例如在X射線成像患者時獲取的患者面部的軟組織的表面形狀的信息。在本發(fā)明一個優(yōu)選實(shí)施例中，該圖像處理單元包括用于根據(jù)在患者面部上引導(dǎo)激光線的圖像信息創(chuàng)建面部表面模型的單元，所述信息可被用于產(chǎn)生患者面部的三維紋理模型。優(yōu)選地，圖像處理單元包括可以產(chǎn)生同時以三維示出面部紋理以及患者顱部的牙和/或骨骼結(jié)構(gòu)的至少一部分的模型的單元。圖5a示出了使用根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備可實(shí)施的面部三維模型，其中在面部紋理模型中集成有患者顱部的骨骼結(jié)構(gòu)和牙的信息。圖5b再次示出了可使用根據(jù)本發(fā)明的上述設(shè)備產(chǎn)生的面部表面模型的一個示例，而圖5c是根據(jù)圖5b的模型的不同投影，其僅由可從患者面部上的激光線圖案獲取的信息產(chǎn)生。圖5b和5c的比較例示了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備可產(chǎn)生的面部紋理模型與純面部表面模型是如何不同。圖6示出了一個圖示，其例示了控制根據(jù)上述實(shí)施例的設(shè)備的特定操作的原理。在附圖中，假設(shè)同時使用X射線曝光或者其自身的成像來對患者面部進(jìn)行成像，從而使得支持成像單元的臂部件(14)旋轉(zhuǎn)，由此圖像信息接收器模塊(20)從患者面部一側(cè)至少180度地移動至另一側(cè)，諸如移動至少200度，諸如約260度。在該移動期間，通過規(guī)律地脈沖調(diào)制圖像信息接收器模塊(20)的光源(23)來照明患者面部，然而保持激光器光持續(xù)打開，但其在掃描期間被暫時關(guān)閉以便能夠在沒有激光圖案的情況下拍攝位于成像位置(18)的患者面部的圖像。設(shè)備的操作被同步以包括兩類時段，在第一時段，激光器光關(guān)閉，而在籍此照明患者面部的這類光脈沖序列期間拍攝面部圖像，而在第二時段，再次保持激光器光打開，籍此在支持成像單元的臂部件(14)旋轉(zhuǎn)時，激光線沿著患者面部移動，并且在因此沒有照明患者面部的這類光脈沖時段內(nèi)拍攝面部圖像。在成像采用根據(jù)上述本發(fā)明的兩個彩色照相機(jī)(22)時，關(guān)于圖6中所示的操作模式，實(shí)施如上所述的控制，從而第一和第二照相機(jī)(22)總是在連續(xù)的光脈沖期間拍攝圖像。在圖像信息沒有被集成的情況下，總是可以在這些光脈沖時段內(nèi)讀取由照相機(jī)(22 )集成的圖像信息。圖6的圖示因而示出了可應(yīng)用于本發(fā)明中的一個原理。然而，如果期望防止位于成像位置的患者感覺到由面部照明脈沖調(diào)制引起的光閃爍，必須將照明的脈沖頻率設(shè)置為 至少50-60HZ。當(dāng)以圖6所示的方式精確操作時，這樣的脈沖調(diào)制將導(dǎo)致并非實(shí)踐本發(fā)明實(shí)施所必須的大量圖像信息。上述原理確實(shí)可以應(yīng)用，例如諸如在上述時段內(nèi)，第一和第二照相機(jī)不在每次光脈沖單元而是僅例如以每十個脈沖一次的量級來拍攝圖像，籍此還存在有更多的時間以從照相機(jī)中讀取圖像信息。因而，在本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例中，照明患者面部的單元被控制以在短脈沖(優(yōu)選地至少頻率為50-60HZ)中照明患者面部，一個或多個激光器則被控制在患者面部上產(chǎn)生激光圖案，所述激光圖案本應(yīng)連續(xù)產(chǎn)生但卻在臂部件旋轉(zhuǎn)期間存在有其間沒有激光圖案被產(chǎn)生的多個時段(諸如，小于10個時段)，并且一個或多個彩色照相機(jī)被控制以在將激光圖案引導(dǎo)至面部上時以及用于照明患者面部的單元沒有照明面部時以第一脈沖步進(jìn)拍攝圖像，并且在沒有將激光圖案引導(dǎo)至面部上以及用于照明患者面部的單元的確照明面部時，以第二脈沖步進(jìn)拍攝圖像。實(shí)現(xiàn)根據(jù)上述操作的實(shí)踐模式的拍攝圖像的序列的一種實(shí)踐方式包括在移動成像單元期間將第一和最后時段實(shí)現(xiàn)作為在其間成像面部而沒有激光線的時段，并且對于所述移動的持續(xù)期間，這類時段被設(shè)為均勻間隔的共五個時段。根據(jù)本發(fā)明的這樣的實(shí)施例，患者面部的總計(jì)十幅彩色圖像于是會在沒有激光圖案的情況下從不同方向拍攝，并且成像單元從患者面部一側(cè)移動至另一側(cè)的角速度可被設(shè)為使得在落入這些時段之間的四個時段，使用引導(dǎo)至面部的激光線拍攝300幅量級的圖像。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言仍然顯見的是，例如并非必須以均勻間隔拍攝激光圖案的圖像，并且其數(shù)量以及拍攝激光線的圖像的位置可以例如根據(jù)表面構(gòu)造的期望水平分辨率而改變。同樣并非必須以均勻地間隔拍攝不具有激光線的照片，且其數(shù)量和位置也可以根據(jù)任何特定需要而改變，由此為從不同方向拍攝的局部面部圖像創(chuàng)建三維紋理模型實(shí)現(xiàn)合適的連接點(diǎn)和足夠的覆蓋。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備及其操作模式選擇開關(guān)(19)可被設(shè)置為使得X射線成像和對患者面部的成像能夠單獨(dú)地或在本發(fā)明一個優(yōu)選實(shí)施例中與相同的成像事件一起、甚至是同時發(fā)生。與X射線成像同時從不同方向?qū)γ娌颗恼障藢为?dú)成像的需要，因此尤其不再需要校準(zhǔn)一些其他成像裝置，并且無需將患者定位至該其他裝置而進(jìn)行單獨(dú)的面部成像。因而，在可以與X射線成像同時進(jìn)行面部成像的情況下，麻煩得以免除且時間得到節(jié)省。同樣地，如果希望集成以不同成像方式獲取的圖像信息，例如用于在同一三維模型中呈現(xiàn)，那么由于成像時已成像的解剖結(jié)構(gòu)已經(jīng)位于相同的位置并且位于根據(jù)相同成像裝置的坐標(biāo)系中，由此組合更為容易。該設(shè)備允許使用激光線以通過傳遞激光線位于面部上的位置、拍攝由面部表面上的激光線所產(chǎn)生的輪廓以及根據(jù)這些輪廓計(jì)算面部表面的形狀，而以更多的細(xì)節(jié)來增強(qiáng)面部形狀的顯現(xiàn)。如上，已經(jīng)參考所公開的附圖主要地描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明的實(shí)施例的所有上述細(xì)節(jié)并非必須，也并非是考慮實(shí)施本發(fā)明時的唯一方案。在設(shè)備中使用的彩色照相機(jī)的數(shù)量可以不是兩個，并且如果該設(shè)備允許改變照相機(jī)關(guān)于成像位置的定位，那么甚至可以使用一個照相機(jī)來從不同方向拍攝患者面部的圖像。在本發(fā)明一個優(yōu)選實(shí)施例中，該設(shè)備被設(shè)置為具有照明布置，其發(fā)射白光以照明患者面部，這對于考慮成像面部色彩是有利的，但是也可以認(rèn)為本發(fā)明在不具有集成在設(shè)備中的一個或多個白光光源并且還具有其他顏色的光的情況下仍是可利用的。而且，可以僅根據(jù)從不同方向?qū)γ娌空障喽@取用于產(chǎn)生三維面部紋理模型的適當(dāng)信息，但是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例也利用例如從X射線成像獲取的面部軟組織的形狀信息或者可從面部激光掃描獲取的面部表面形狀的信息。
可應(yīng)用于所述設(shè)備中的圖像信息接收器模塊根據(jù)上述實(shí)施例可包括從水平方向上看被設(shè)置為基本位于模塊中部的X射線圖像信息接收器(21)、兩個激光器(24)、以及被設(shè)置為基本位于模塊(20)相對兩端上的，一方面具有第一和第二彩色照相機(jī)(22)，而另一方面具有第一和第二照明結(jié)構(gòu)(23)。當(dāng)在垂直方向上觀察模塊(20)時，其可以包括如下布置所述激光器(24)被設(shè)置為基本位于圖像信息接收器模塊(20)的邊緣處，而所述照明設(shè)備(23)在成像位置(18)處從所述彩色照相機(jī)(22)之上和之下引導(dǎo)光。然而，可以認(rèn)為也可采用其他類型的布置而實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明用于對面部的至少部分進(jìn)行建模的功能，諸如采用使用兩條光線和僅一個照相機(jī)的布置。屬于根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的彩色照相機(jī)還可以用于除了上述目的之外的其他目的。一個或多個照相機(jī)可被設(shè)置為作為視頻攝像機(jī)進(jìn)行操作，由此可以例如在X射線成像之前和/或曝光期間監(jiān)視和/或保存患者的表情和可能的移動，其中合適的布置也是3D的。在上述實(shí)施例中，一個或多個彩色照相機(jī)位于支持成像單元的臂部件上，基本位于X射線檢測器的附近，但是該一個或多個彩色照相機(jī)也可被設(shè)置為例如基本位于X射線源附近。通常有利的是，將該一個或多個彩色照相機(jī)以及可能屬于該設(shè)備的一個或多個激光器定位在該設(shè)備的這樣的結(jié)構(gòu)上其出于設(shè)備進(jìn)行X射線成像的目的已被設(shè)置為關(guān)于成像位置可移動。屬于該設(shè)備的計(jì)算機(jī)沒有必要必須是與成像單元物理分開的裝置，而是該計(jì)算機(jī)也可被集成作為實(shí)際成像裝置的一部分。該設(shè)備的X射線成像單元優(yōu)選地允許計(jì)算機(jī)斷層攝影成像，尤其是已知用于牙科領(lǐng)域的錐形束計(jì)算機(jī)斷層攝影成像，在該設(shè)備中使用的支持X射線成像單元的臂部件的路徑典型地被設(shè)置為允許臂部件關(guān)于穿過成像位置的固定虛擬垂直軸旋轉(zhuǎn)，該運(yùn)動也可以直接用于產(chǎn)生圖像信息以創(chuàng)建三維面部紋理模型。成像設(shè)備的這一屬性使得尤其是面部激光束掃描的實(shí)施非常簡單，因?yàn)閄射線成像設(shè)備已經(jīng)包括實(shí)施可應(yīng)用于在激光掃描中使用的移動的單元。在許多情況下，與使用僅從面部的彩色照相獲取的信息相比，激光掃描顯著地便利了患者面部三維表面形狀的檢測。于是在本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例中，存在例如這樣一種設(shè)置其中所述X射線圖像信息接收器單元(21)包括檢測器，其接收圖像信息區(qū)域的尺寸至少是厘米量級，所述支持成像單元的結(jié)構(gòu)(14)被設(shè)置為關(guān)于穿過固定成像位置(18)的垂直虛擬旋轉(zhuǎn)軸可旋轉(zhuǎn)，使得X射線源(15)和X射線圖像信息接收器單元(21)在成像位置(18)的相對兩側(cè)上移動，其中該設(shè)備的控制系統(tǒng)包括控制例程，其一方面控制支持所述成像單元的結(jié)構(gòu)(14)、X射線源(15)和X射線圖像信息接收器單元(21)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動以產(chǎn)生圖像信息，能夠使用處理由X射線圖像信息接收器(21)檢測到的信息的單元(30)來重建三維X射線圖像，并且另一方面，至少控制所述彩色照相機(jī)(22)以在所述旋轉(zhuǎn)運(yùn)動期間拍攝位于成像位置(18)處的患者面部的彩色圖像，并且其中功能上屬于該設(shè)備的圖像信息處理單元(30)被設(shè)置為創(chuàng)建可在顯示器
(31)呈現(xiàn)的位于成像位置(18)處的患者的三維模型，該模型示出了患者顱部的骨骼結(jié)構(gòu)和/或牙的至少一部分，以及患者面部紋理的至少一部分。根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例，該設(shè)備包括用于實(shí)現(xiàn)成像從而使用約200度的旋轉(zhuǎn)角實(shí)施計(jì)算機(jī)斷層攝影成像，使用約260度的旋轉(zhuǎn)角實(shí)施照相的單元。在實(shí)踐中，這可被 隨后實(shí)施以使得進(jìn)行260度的操控，在此期間，在30度的移動之后開始X射線成像，并且相應(yīng)地早于照相而停止，或者通過在第一方向上約200度的操控期間首先拾取X射線圖像信息，在該第一方向上繼續(xù)移動至照相的起始位置，而后在相反方向上出現(xiàn)260度的操控期間進(jìn)行照相。后一種備選方案的優(yōu)點(diǎn)在于在純照相期間可以盡快地實(shí)施該運(yùn)動(即具有比X射線成像更高的角速度)，而不是限制角速度的計(jì)算機(jī)斷層攝影中所需的速度，這減少了在曝光期間患者表情改變或其他運(yùn)動的風(fēng)險(xiǎn)。
權(quán)利要求
1.一種牙科成像設(shè)備，該設(shè)備包括 一支持結(jié)構(gòu)(11、13)，用于對支持成像單元的結(jié)構(gòu)(14)進(jìn)行支持， 一至少一個成像位置(18)，用于將患者布置到該設(shè)備以供成像， 一在該設(shè)備中，成像單元包括至少一個X射線源(15)和用于接收X射線圖像信息的單元(21 )，它們已經(jīng)以如下方式關(guān)于所述成像位置(18)而被設(shè)置在設(shè)備中，即X射線源(15)和用于接收X射線圖像信息的單元(21)能被定位在成像位置(18)的相對兩側(cè)，使得由X射線源(15)產(chǎn)生的波束能夠?qū)?zhǔn)以穿過所述成像位置(18)并且朝向所述用于接收X射線圖像信息的單元(21)， 一控制系統(tǒng)，用于控制該成像設(shè)備的操作，以及 一與該成像設(shè)備集成或被設(shè)置為與該成像設(shè)備功能性連接的單元，用于處理在X射線圖像信息接收器(21)處檢測到的信息， 其特征在于 該設(shè)備包括用于在患者位于所述成像位置(18)時從至少兩個方向?qū)颊呙娌空障嗪?或用于產(chǎn)生患者面部的移動圖片的單元(22)，該單元包括關(guān)于所述成像位置的定位被設(shè)置為可改變的至少一個彩色照相機(jī)(22)和/或被設(shè)置為從不同方向?qū)ξ挥诨颊咧С治恢?18)的患者面部成像的至少兩個彩色照相機(jī)；以及 被設(shè)置為與所述至少一個彩色照相機(jī)(22)功能性連接的單元，用于 一處理當(dāng)成像患者面部時所采集的圖像信息，以創(chuàng)建患者面部的虛擬三維紋理模型，和/或用于 一將由所述至少一個彩色照相機(jī)(22)檢測到的圖像信息、或者根據(jù)其創(chuàng)建的三維紋理模型，與患者面部的表面模型組合，以創(chuàng)建患者面部的虛擬三維紋理模型。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的成像設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備包括用于創(chuàng)建虛擬模型的單元，所述虛擬模型包括與患者面部產(chǎn)生的所述虛擬三維紋理模型集成的、至少來自患者顱部的骨和/或牙的一部分的X射線圖像信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的成像設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備的控制系統(tǒng)包括用于同時和/或作為在一個成像事件期間發(fā)生的組合成像來實(shí)現(xiàn)X射線成像和對患者面部成像的單元， 和/或該設(shè)備的控制系統(tǒng)包括用于采用上述方式的至少一種來實(shí)現(xiàn)X射線成像和對患者面部成像、或者用于實(shí)現(xiàn)至少一種所述成像作為獨(dú)立成像的選擇單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項(xiàng)所述的成像設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備包括至少一個照明結(jié)構(gòu)(23)，用于對位于成像位置(18)處的患者面部進(jìn)行照明。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的成像設(shè)備，其特征在于，所述至少一個照明結(jié)構(gòu)(23)和/或至少一個彩色照相機(jī)(22)被設(shè)置在該設(shè)備上，從而在患者位于被設(shè)置用以X射線成像的所述成像位置(18)處時能夠從不同方向?qū)颊呙娌窟M(jìn)行照明和成像。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的成像設(shè)備，其特征在于，所述用于對患者面部(23)進(jìn)行照明的單元(23)被設(shè)置為包括照明結(jié)構(gòu)，該照明結(jié)構(gòu)基本上從所述至少一個彩色照相機(jī)(22)之上或之下引導(dǎo)光朝向被設(shè)置在成像位置(18)處的患者面部。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至6中任一項(xiàng)所述的成像設(shè)備，其特征在于，所述用于對患者面部進(jìn)行照明的單元(23)以及至少一個彩色照相機(jī)(22)被設(shè)置為基本位于所述X射線圖像信息接收器(21)附近。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至7中任一項(xiàng)所述的成像設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備包括至少兩個彩色照相機(jī)(22)，并且它們被設(shè)置為彼此水平相隔一定距離。
9.根據(jù)權(quán)利要求4至7中任一項(xiàng)所述的成像設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備的控制系統(tǒng)包括 用于控制所述用于對患者面部進(jìn)行照明的單元(23)產(chǎn)生白光從而產(chǎn)生脈沖調(diào)制的白光和/或產(chǎn)生不同顏色的光的單元。
10.根據(jù)權(quán)利要求I至8中任一項(xiàng)所述的成像設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備包括至少兩個彩色照相機(jī)(22)，與它們相連接地設(shè)置有照明結(jié)構(gòu)(23)，所述照明結(jié)構(gòu)(23)基本上將光從至少兩個彩色照相機(jī)(22)之上和之下引導(dǎo)朝向位于成像位置(18)處的患者面部，其中所述至少兩個彩色照相機(jī)(22)和與之相連接的所述照明結(jié)構(gòu)(23)彼此水平相隔一定距離地設(shè)置在所述X射線圖像信息接收器(21)的相對兩側(cè)。
11.根據(jù)權(quán)利要求4至10中任一項(xiàng)所述的成像設(shè)備，其特征在于，所述用于對患者面部進(jìn)行照明的單元(23)以及所述至少一個彩色照相機(jī)(22)被設(shè)置為與所述支持成像單元的結(jié)構(gòu)(14)相連接。
12.根據(jù)權(quán)利要求I至11中任一項(xiàng)所述的成像設(shè)備，其特征在于，所述支持成像單元的結(jié)構(gòu)(14)被設(shè)置為關(guān)于穿過患者支持位置的垂直虛擬軸或者一些其他虛擬垂直軸可旋轉(zhuǎn)。
13.根據(jù)權(quán)利要求I至12中任一項(xiàng)所述的成像設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備關(guān)于X射線成像的結(jié)構(gòu)、部件和控制單元被設(shè)置為允許牙科全景成像、牙科計(jì)算機(jī)斷層攝影成像和/或牙科錐形束計(jì)算機(jī)斷層攝影成像。
14.根據(jù)權(quán)利要求I至13中任一項(xiàng)所述的成像設(shè)備，其特征在于，所述支持成像單元的結(jié)構(gòu)(14)被設(shè)置為關(guān)于成像位置(18)可旋轉(zhuǎn)至少180度，而該設(shè)備的控制系統(tǒng)控制所述至少一個彩色照相機(jī)(22)而在所述角度范圍內(nèi)拍攝位于成像位置(18)處的患者面部的至少兩幅彩色圖像。
15.根據(jù)權(quán)利要求I至14中任一項(xiàng)所述的成像設(shè)備，其特征在于，由所述X射線圖像信息接收器(21)和至少一個彩色照相機(jī)(22)檢測到的信息被設(shè)置為引導(dǎo)至同一個幀接收器，和/或經(jīng)由同一以太網(wǎng)線纜而從成像裝置引導(dǎo)至用于處理圖像信息的物理上分開的單元(30)。
16.根據(jù)權(quán)利要求I至15中任一項(xiàng)所述的成像設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備包括集成在其內(nèi)或與其功能性連接的、用于創(chuàng)建患者面部的三維表面模型的單元。
17.根據(jù)權(quán)利要求I至16中任一項(xiàng)所述的成像設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備中設(shè)有被設(shè)置為將光圖案引導(dǎo)至位于成像位置(18)處的患者面部上的至少一個激光器(24)或者其他照明裝置。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的成像設(shè)備，其特征在于，所述用于創(chuàng)建患者面部的表面模型的單元包括在位于成像位置(18)處的患者面部上投射狹窄的垂直光圖案的、被置于所述支持成像單元的結(jié)構(gòu)(14)上的至少一個激光器或其他光源(24)，并且所述的支持成像單元的結(jié)構(gòu)(14)和所述成像位置(18)被設(shè)置為相對于彼此可移動，從而能夠在患者面部內(nèi)的不同位置處基本廣泛地弓I導(dǎo)所述光圖案。
19.根據(jù)權(quán)利要求16至18中任一項(xiàng)所述的成像設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備包括產(chǎn)生被設(shè)置為基本位于相同垂直虛擬軸上的光圖案的、關(guān)于成像位置(18)而被設(shè)置在該設(shè)備上的兩個激光器(24)或相應(yīng)光源，從而所述兩個激光器或相應(yīng)光源中位于上部的激光器或相應(yīng)光源從上方至少略傾斜地照明患者面部，而所述兩個激光器或相應(yīng)光源中位于下部的激光器或相應(yīng)光源則從下方至少略傾斜地進(jìn)行照明。
20.根據(jù)權(quán)利要求16至19中任一項(xiàng)所述的成像設(shè)備，其特征在于，在所述支持成像單元的結(jié)構(gòu)(14)上設(shè)有圖像信息的接收器模塊(20)，所述圖像信息的接收器模塊(20)則設(shè)有至少一些所述單元x射線圖像信息接收器(21)、至少一個彩色照相機(jī)(22)、用于照明面部的單元(23)以及用于產(chǎn)生激光或一些其他光圖案的單元(24)。
21.根據(jù)權(quán)利要求16至20中任一項(xiàng)所述的成像設(shè)備，其特征在于，所述支持成像單元的結(jié)構(gòu)(14)被設(shè)置為關(guān)于成像位置(18)可旋轉(zhuǎn)，所述光圖案根據(jù)所述支持成像單元的結(jié)構(gòu)(14)的運(yùn)動而移動，并且該設(shè)備的控制系統(tǒng)使用所述至少一個彩色照相機(jī)(22)在所述支持成像單元的結(jié)構(gòu)(14)的運(yùn)動區(qū)域的面積內(nèi)從不同方向拍攝數(shù)十或數(shù)百幅光圖案的圖像。
22.根據(jù)權(quán)利要求20或21所述的成像設(shè)備，其特征在于 一從水平方向上看，基本位于圖像信息的接收器模塊(20)的中部設(shè)置有x射線圖像信息的接收器(21)以及兩個激光器或相應(yīng)單元(24);而基本位于模塊(20)的相對兩端上設(shè)置有一方面為第一和第二彩色照相機(jī)(22)，而另一方面是第一和第二照明結(jié)構(gòu)(23)，并且 一從垂直方向上看，所述激光器或相應(yīng)單元(24)基本被設(shè)置在所述圖像信息的接收器模塊(20)的邊緣處，并且所述照明結(jié)構(gòu)(23)從所述彩色照相機(jī)(22)之上和之下引導(dǎo)光至成像位置(18)。
23.根據(jù)權(quán)利要求16至22中任一項(xiàng)所述的成像設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備的控制系統(tǒng)包括控制例程，受控于該控制例程的有 一支持成像單元的結(jié)構(gòu)(14)關(guān)于成像位置(18)旋轉(zhuǎn)，在該旋轉(zhuǎn)期間， 一用于照明患者面部的單元(23)被控制為以短脈沖、優(yōu)選以頻率為50Hz的短脈沖照明位于成像位置(18)處的患者面部， 一一個或多個激光器或相應(yīng)單元(24)被控制在患者面部上產(chǎn)生光圖案，所述光圖案本應(yīng)連續(xù)產(chǎn)生但卻在支持成像單元的結(jié)構(gòu)(14)旋轉(zhuǎn)期間存在有所述光圖案沒有被產(chǎn)生的時亥IJ，以及 一一個或多個彩色照相機(jī)(22)被控制以在將所述光圖案引導(dǎo)至面部上時以及用于照明患者面部的單元(23)沒有照明面部時以第一步進(jìn)拍攝圖像，并且在沒有光圖案被引導(dǎo)至面部以及用于照明患者面部的單元(23)照明面部時，以第二步進(jìn)拍攝圖像。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的成像設(shè)備，其特征在于，所述支持成像單元的結(jié)構(gòu)(14)被設(shè)置為關(guān)于成像位置(18)旋轉(zhuǎn)至少180度，并且根據(jù)所述控制例程，在所述旋轉(zhuǎn)期間存在有多個短時段，諸如小于10個時段，其間沒有光圖案被引導(dǎo)至患者面部且其間一個或多個彩色照相機(jī)(22)被控制以在用于照明患者面部的單元確實(shí)產(chǎn)生光脈沖的時相內(nèi)拍攝圖像。
25.根據(jù)權(quán)利要求I至24中任一項(xiàng)所述的成像設(shè)備，其特征在于，所述X射線圖像信息接收器單元(21)包括檢測器，該檢測器接收圖像信息區(qū)域的尺寸至少是厘米量級，所述支持成像單元的結(jié)構(gòu)(14)被設(shè)置為關(guān)于穿過固定成像位置(18)的垂直虛擬旋轉(zhuǎn)軸可旋轉(zhuǎn)，從而X射線源(15)和X射線圖像信息接收器單元(21)在成像位置(18)的相對兩側(cè)移動，其中該設(shè)備的控制系統(tǒng)包括控制例程，該控制例程一方面控制支持所述成像單元的結(jié)構(gòu)(14)、X射線源(51)和X射線圖像信息接收器單元(21)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動以產(chǎn)生圖像信息，該圖像信息能夠由所述用于處理由X射線圖像信息接收器(21)檢測到的信息的單元(30)使用以重建三維X射線圖像，該控制例程另一方面則至少控制所述彩色照相機(jī)(22)以在所述旋轉(zhuǎn)運(yùn)動期間拍攝位于成像位置(18)處的患者面部的彩色圖像，并且其中功能上屬于該設(shè)備的圖像信息處理單元(30)被設(shè)置為創(chuàng)建可在顯示器(31)呈現(xiàn)的位于成像位置(18)處的患者的三維模型，該模型示出了患者顱部的骨和/或牙的至少一部分以及患者面部紋理的至少一部分。
26.根據(jù)權(quán)利要求I至25中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備包括用于產(chǎn)生綠色激光或其他光芒并且將其引導(dǎo)朝向位于成像位置處的患者面部以在面部上形成基本垂直的窄光線的單元。
27.根據(jù)權(quán)利要求I至26中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備包括兩個激光器(24)，第一激光器被設(shè)置為產(chǎn)生具有第一顏色的激光，而第二激光器被設(shè)置為產(chǎn)生具有第二顏色的激光。
28.根據(jù)權(quán)利要求I至28中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備包括至少兩個光源(23)，其前部設(shè)置有漫射箔和/或偏光器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種牙科成像設(shè)備，其包括x射線成像單元，以及至少一個彩色照相機(jī)，用于對位于該設(shè)備的成像位置處的患者面部進(jìn)行照相，其中至少一個彩色照相機(jī)被設(shè)置為從不同方向?qū)ξ挥诨颊咧С治恢锰幍幕颊呙娌砍上?，該設(shè)備還包括被設(shè)置為與所述至少一個彩色照相機(jī)功能性連接以創(chuàng)建患者面部的虛擬三維紋理模型的單元。
文檔編號G06T15/04GK102811664SQ201180008041
公開日2012年12月5日 申請日期2011年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月2日
發(fā)明者K·奈豪姆, C·德戈德津斯基, J·科維斯圖 申請人:普蘭梅卡有限公司