用于使用运动学数据增强的牙植入手术的系统、方法和装置

通过引用任何优先申请并入

根据37 CFR 1.57，其中外国或本国优先权要求在与本申请一起提交的申请数据表中被识别出的任何和所有申请特此以引用的方式并入本文中。

本申请根据35 U.S.C.§119(e)要求2021年6月22日提交的标题为“用于使用运动学数据增强的牙植入手术的系统、方法和装置(SYSTEMS,METHODS,AND DEVICES FORAUGMENTED DENTAL IMPLANT SURGERY USING KINEMATIC DATA)”的第63/213607号美国临时申请的权益，且出于所有目的，本申请的全部内容在此以引用的方式并入本文中。

技术领域

本申请大体上涉及牙植入手术。

背景技术

牙植入手术可涉及用金属柱替换牙根和/或用人造牙齿(也称为植入牙帽)替换损坏或缺失的牙齿，所述人造牙齿的外形和作用如同实际牙齿一样，以提供对于假牙或齿桥的更持久和/或美观的替代方案。规划手术过程以放置植入体通常需要外科医生考虑患者生理上的若干变量。举例来说，当选择待使用的植入体的类型、大小、深度和/或角度定向时，可能想要考虑患者的骨结构、牙龈、周围牙齿和/或其它。

发明内容

本公开描述手术规划系统(在本文中被称作“系统”)及使用其进行牙植入手术的方法。具体地说，在一些实施例中，且更确切地说，涉及使用从捕捉患者颌部的运动导出的运动学数据增强的牙植入手术。在一些实施例中，系统包括连接到计算机系统的颌部运动跟踪子系统，所述计算机系统配置有手术规划软件。根据一些实施例，颌部运动跟踪系统可连接到计算机系统，所述计算机系统联网到配置有手术规划软件的远程计算机系统。在一些实施例中，颌部运动跟踪子系统包括检测器、具有跟踪标记器的可穿戴头戴装置以及经配置以记录来自检测器的数据的软件。在一些实施例中，运动跟踪系统可仅包括检测器。在一些实施例中，颌部运动跟踪系统用于捕捉患者颌部运动(例如，通过记录视频)且使用所捕捉运动来构造表示患者颌部的运动的运动学数据。在一些实施例中，所构造的运动学数据可用于呈现患者颌部的运动的视觉表示，以辅助外科医生选择和定位潜在植入目标。在一些实施例中，计算机系统可进一步经配置以计算用于植入体放置的优化参数，包含但不限于植入体的深度、相对于骨的角度、大小等。

在一些实施例中，计算机系统可经配置以输出可3D打印模型，所述可3D打印模型可用于制造用于引导手术的手术导板。在一些实施例中，计算机系统可直接或通过网络连接到3D打印机。在一些实施例中，计算机系统可经配置以输出用于与手术导航系统一起使用的经导航手术规划。在一些实施例中，计算机系统可直接或通过网络连接到手术导航系统。在一些实施例中，系统可与外部系统兼容以输出经导航手术规划。

出于此概述的目的，本文中描述了本发明的某些方面、优点和新颖特征。应理解，不一定可根据本发明的任何特定实施例实现所有此类优点。因此，举例来说，本领域的技术人员将认识到，本发明可按实现如本文所教示的一个优点或一组优点的方式实施或进行，而不必实现如本文中可能教示或表明的其它优点。

在一些方面，本文中所描述的技术涉及一种用于口腔手术规划的计算机实施方法，所述计算机实施方法包含：通过计算系统接收患者简档，其中患者简档包含：患者解剖数据，其中患者解剖数据包含患者的上颌骨或下颌骨的一个或多个模型；以及与患者的颌部的移动相关联的运动学数据；通过计算系统，至少部分地基于所接收的患者简档识别用于牙植入体的一个或多个候选位点；以及通过计算系统，至少部分地基于所识别的一个或多个候选位点和运动学数据产生一个或多个牙植入体参数。

在一些方面，本文中所描述的技术涉及一种计算机实施方法，其中患者简档包含骨体积、骨密度、相对骨密度、神经位置或窦位置中的一个或多个的任何组合。

在一些方面，本文中所描述的技术涉及一种计算机实施方法，其进一步包含：通过计算系统，确定所提出的牙冠几何形状；通过计算系统，至少部分地基于运动学数据确定函数锥的指示；通过计算系统，至少部分地基于患者简档和所提出的牙冠几何形状确定一个或多个牙冠接触点；通过计算系统，至少部分地基于一个或多个牙冠接触点产生约束图；通过计算系统，至少部分地基于约束图选择植入体模型；以及通过计算系统，至少部分地基于约束图和植入体模型产生修改后的植入体模型。

在一些方面，本文中所描述的技术涉及一种计算机实施方法，其进一步包含：通过计算系统，确定所提出的牙冠几何形状；通过计算系统，至少部分地基于运动学数据自动确定函数锥的指示；通过计算系统，至少部分地基于患者简档自动确定一个或多个牙冠接触点；以及通过计算系统，至少部分地基于牙冠接触点自动选择植入体模型。

在一些方面，本文中所描述的技术涉及一种计算机实施方法，其中产生修改后的模型包含最小化牙植入体上的一个或多个应力。

在一些方面，本文中所描述的技术涉及一种计算机实施方法，其中识别用于牙植入体的一个或多个候选位点包含将患者的上颌骨或下颌骨的一个或多个模型与一个或多个参考模型进行比较。

在一些方面，本文中所描述的技术涉及一种计算机实施方法，其中识别用于牙植入体的一个或多个候选位点包含自动分析患者的骨，以确定以下各项中的一个或多个的任何组合：牙弓、齿间间隔、骨体积和相对骨密度。

在一些方面，本文中所描述的技术涉及一种计算机实施方法，其中一个或多个牙植入体参数包含以下各项中的一个或多个的任何组合：牙植入体相对于骨表面的位置、植入体类型、植入体材料、埋深、相对于骨表面的植入体角度、植入体大小、牙冠大小和牙冠几何形状。

在一些方面，本文中所描述的技术涉及一种计算机实施方法，其中牙冠大小和牙冠几何形状中的至少一个至少部分地基于患者的假体投影、假体牙齿或现有牙齿。

在一些方面，本文中所描述的技术涉及一种计算机实施方法，其进一步包含：通过计算系统，基于患者简档确定一个或多个候选位点所具有的骨体积或骨密度不足以执行植入过程。

在一些方面，本文中所描述的技术涉及一种计算机实施方法，其中确定一个或多个牙植入体接触点包含至少部分地基于函数锥的指示和患者解剖结构确定在颌部运动的一个或多个阶段的接触，其中颌部运动包含所记录的运动、模拟运动或这两者。

在一些方面，本文中所描述的技术涉及一种计算机实施方法，其中选择植入体模型包含使用人工智能引擎从模型数据库选择预配置模型。

在一些方面，本文中所描述的技术涉及一种计算机实施方法，其中产生植入体参数包含：将患者数据提供到人工智能模型，所述人工智能模型经配置以产生植入体参数。

在一些方面，本文中所描述的技术涉及一种计算机实施方法，其进一步包含：通过计算系统，接收手术结果的指示；以及通过计算系统，使用所接收的手术结果的指示来重新训练人工智能模型。

在一些方面，本文中所描述的技术涉及一种计算机实施方法，其进一步包含：向用户提供用于修改一个或多个植入体参数的界面。

在一些方面，本文中所描述的技术涉及一种计算机实施方法，其进一步包含：产生手术导板，其中手术导板包含可在手术过程期间使用的导板的3D模型。

在一些方面，本文中所描述的技术涉及一种计算机实施方法，其进一步包含将手术导板提供到3D打印机。

在一些方面，本文中所描述的技术涉及一种计算机实施方法，其进一步包含产生手术导航规划。

在一些方面，本文中所描述的技术涉及一种计算机实施方法，其进一步包含提供可视化和交互界面。

在一些方面，本文中所描述的技术涉及一种口腔手术规划系统，其包含：计算系统，其包含：计算机可读存储媒体，其具有用其实施的程序指令；以及一个或多个处理器，其经配置以执行程序指令以使计算系统：接收患者简档，其中患者简档包含：患者解剖数据，其中患者解剖数据包含患者的上颌骨或下颌骨的一个或多个模型；以及与患者的颌部的移动相关联的运动学数据；至少部分地基于所接收的患者简档识别用于牙植入体的一个或多个候选位点；以及至少部分地基于所识别的一个或多个候选位点和运动学数据产生一个或多个牙植入体参数。

在一些方面，本文中所描述的技术涉及一种口腔手术规划系统，其中患者解剖数据包含患者的上颌骨或下颌骨的一个或多个模型。

在一些方面，本文中所描述的技术涉及一种口腔手术规划系统，其中患者简档包含骨体积、骨密度、相对骨密度、神经位置或窦位置中的一个或多个的任何组合。

在一些方面，本文中所描述的技术涉及一种口腔手术规划系统，其中程序指令进一步包含指令，所述指令在由一个或多个处理器执行时使计算系统：确定所提出的牙冠几何形状；至少部分地基于运动学数据确定函数锥的指示；至少部分地基于患者简档和所提出的牙冠几何形状确定一个或多个牙冠接触点；至少部分地基于一个或多个牙冠接触点产生约束图；至少部分地基于约束图选择植入体模型；以及至少部分地基于约束图和植入体模型产生修改后的植入体模型。

在一些方面，本文中所描述的技术涉及一种口腔手术规划系统，其中程序指令进一步包含指令，所述指令在由一个或多个处理器执行时使计算系统：确定所提出的牙冠几何形状；至少部分地基于运动学数据自动确定函数锥的指示；至少部分地基于患者简档自动确定一个或多个牙冠接触点；以及至少部分地基于牙冠接触点自动选择植入体模型。

在一些方面，本文中所描述的技术涉及一种口腔手术规划系统，其中产生修改后的模型包含最小化牙植入体上的一个或多个应力。

在一些方面，本文中所描述的技术涉及一种口腔手术规划系统，其中识别用于牙植入体的一个或多个候选位点包含将患者的上颌骨或下颌骨的一个或多个模型与一个或多个参考模型进行比较。

在一些方面，本文中所描述的技术涉及一种口腔手术规划系统，其中识别用于牙植入体的一个或多个候选位点包含自动分析患者的骨，以确定以下各项中的一个或多个的任何组合：牙弓、齿间间隔、骨体积和相对骨密度。

在一些方面，本文中所描述的技术涉及一种口腔手术规划系统，其中一个或多个牙植入体参数包含以下各项中的一个或多个的任何组合：牙植入体相对于骨表面的位置、植入体类型、植入体材料、埋深、相对于骨表面的植入体角度、植入体大小、牙冠大小和牙冠几何形状。

在一些方面，本文中所描述的技术涉及一种口腔手术规划系统，其中牙冠大小和牙冠几何形状中的至少一个至少部分地基于患者的假体投影、假体牙齿或现有牙齿。

在一些方面，本文中所描述的技术涉及一种口腔手术规划系统，其中程序指令进一步包含指令，所述指令在由一个或多个处理器执行时使计算系统：基于患者简档确定一个或多个候选位点所具有的骨体积或骨密度不足以执行植入过程。

在一些方面，本文中所描述的技术涉及一种口腔手术规划系统，其中确定一个或多个牙植入体接触点包含至少部分地基于函数锥的指示和患者解剖数据确定在颌部运动的一个或多个阶段的接触，其中颌部运动包含所记录的运动、模拟运动或这两者。

在一些方面，本文中所描述的技术涉及一种口腔手术规划系统，其中选择植入体模型包含使用人工智能引擎从模型数据库选择预配置模型。

在一些方面，本文中所描述的技术涉及一种口腔手术规划系统，其中程序指令进一步包含指令，所述指令在由一个或多个处理器执行时使计算系统：将患者数据提供到人工智能模型，所述人工智能模型经配置以产生植入体参数。

在一些方面，本文中所描述的技术涉及一种口腔手术规划系统，其中程序指令进一步包含指令，所述指令在由一个或多个处理器执行时使计算系统：接收手术结果的指示；以及使用所接收的手术结果的指示来重新训练人工智能模型。

在一些方面，本文中所描述的技术涉及一种口腔手术规划系统，其中程序指令进一步包含指令，所述指令在由一个或多个处理器执行时使计算系统：向用户提供用于修改一个或多个植入体参数的界面。

在一些方面，本文中所描述的技术涉及一种口腔手术规划系统，其中程序指令进一步包含指令，所述指令在由一个或多个处理器执行时使计算系统：产生手术导板，其中手术导板包含可在手术过程期间使用的导板的3D模型。

在一些方面，本文中所描述的技术涉及一种口腔手术规划系统，其中程序指令进一步包含指令，所述指令在由一个或多个处理器执行时使计算系统将手术导板提供到3D打印机。

在一些方面，本文中所描述的技术涉及一种口腔手术规划系统，其中程序指令进一步包含指令，所述指令在由一个或多个处理器执行时使计算系统产生手术导航规划。

在一些方面，本文中所描述的技术涉及一种口腔手术规划系统，其中程序指令进一步包含指令，所述指令在由一个或多个处理器执行时使计算系统提供可视化和交互界面。

在一些方面，本文中所描述的技术涉及一种口腔手术规划系统，其进一步包含：颌部运动跟踪头戴装置；以及颌部运动跟踪检测器。

所有这些实施例均意图在所公开的本发明的范围内。对于本领域的技术人员来说，这些和其它实施例将从参考附图的以下详细描述变得显而易见，本发明不限于所公开的任何特定实施例。

出于此概述的目的，本文中描述了本发明的某些方面、优点和新颖特征。应理解，不一定可根据本发明的任何特定实施例实现所有此类优点。因此，举例来说，本领域的技术人员将认识到，本发明可按实现如本文所教示的一个优点或一组优点的方式实施或进行，而不必实现如本文中可能教示或表明的其它优点。

附图说明

参考某些实施例的图式描述本发明的这些和其它特征、方面和优点，所述图式意图说明但不限制本公开。应理解，并入本说明书中且构成本说明书的一部分的附图是出于说明本文中所公开的概念的目的，且可不按比例绘制。

图1A展示植入体放置的实例而不考虑函数锥。

图1B展示根据一些实施例的植入体放置的实例，其中考虑函数锥。

图2展示根据一些实施例的函数锥以及考虑到函数锥进行的植入体的放置。

图3A为示出颌部运动跟踪系统和建模/规划系统的示例实施例的示意图。

图3B为示出颌部运动跟踪系统和建模/规划系统的示例实施例的示意图。

图3C为示出颌部运动模拟系统和建模/规划系统的示例实施例的示意图。

图4A为根据一些实施例的可用于捕捉颌部运动的跟踪头戴装置的实例。

图4B为根据一些实施例的跟踪摄像机系统的实例。

图5为示出使用运动学数据增强的牙植入手术的自动化建模和规划系统的示例实施例的示意图，所述示意图描绘系统的各种组件。

图6为示出使用运动学数据增强的牙植入手术的自动化建模和规划系统的植入体设计模块的示例实施例的示意图，所述示意图描绘系统的各种组件。

图7A为示出使用运动学数据增强的牙植入手术的系统的示例实施例的示意图，所述示意图描绘系统的各种组件。

图7B为示出使用运动学数据增强的牙植入手术的系统的示例实施例的示意图，所述示意图描绘经由网络操作的系统的各种组件。

图8为示出用于执行使用运动学数据增强的牙植入手术的示例实施例的概述的流程图。

图9为示出根据本文中的一些实施例的用于训练和使用AI引擎以提供参数化植入体建议的示例实施例的概述的流程图。

图10为示出根据一些实施例的用于训练人工智能或机器学习模型的程序的流程图。

图11A和11B为描绘根据本文中的一些实施例的特征确定的图像。

图12为描绘根据一些实施例的特征识别和植入位点确定的图像。

图13展示根据一些实施例的阻射率的示例图像和曲线图。

图14示出根据本文中的一些实施例的植入位点识别。

图15A和15B示出根据一些实施例的骨质心识别。

图16示出根据一些实施例的植入位置的识别。

图17为示出根据一些实施例的协作平台的图式。

图18为经配置以用于与用于使用运动学数据增强的牙植入手术的系统的示例实施例一起使用的示例计算机系统的图式。

具体实施方式

虽然下文公开若干实施例、实例和说明，但本领域的普通技术人员应理解，本文中所描述的本发明延伸到特定公开的实施例、实例和说明之外，且包含本发明和其显而易见的修改和等效物的其它用途。参考附图描述本发明的实施例，其中相同标号始终指代相同元件。本文中呈现的描述中所使用的术语并不意欲以任何局限性或限制性方式解释，这仅是因为所述术语结合本发明的一些具体实施例的详细描述而使用。此外，本发明的实施例可包括若干新颖特征，且无单个特征单独负责其合乎需要的属性或对实践本文中所描述的本发明是必要的。

如上文所论述，本文中所描述的一些实施例涉及使用描述患者颌部运动的运动学数据使牙植入手术自动化。举例来说，在一些实施例中，系统可经配置以利用从捕捉患者的颌部的运动导出的运动学数据来提供增强型牙植入手术。在不使用或考虑运动学数据的情况下，在一些实施例中，外科医生可能必须依赖于经验和猜测来判断植入体的适当参数，这可产生次佳手术结果；这可导致牙帽或牙冠的断裂或碎裂、植入体或柱周围的骨吸收(例如，由于横向力)、抵接部和/或植入体与抵接部之间的连接的断裂、患者的不适或不利健康事件或不美观的牙齿几何形状。在此类情况下，外科医生还可能需要更多时间来识别符合患者需求的植入体的参数。

本文中所描述的系统、方法和装置的一些实施例涉及解决这些技术缺点。确切地说，在本文中所描述的一些实施例中，外科医生可基于从患者颌部运动(其可捕捉和/或模拟)导出的运动学数据，利用植入体参数的自动化计算和产生来优化植入体参数，以节省时间并实现较好结果。

在一些实施例中，植入体可以是用于缺失牙齿的人造替代物，所述植入体包括附连或插入患者颌骨中的柱。在一些实施例中，牙帽或牙冠模拟可以永久地附接到植入体的牙齿的外观。在一些实施例中，可通过使用一个或多个检测器来捕捉运动学数据，以记录患者颌部的运动。在一些实施例中，可在患者正佩戴待用于将视频转换成运动学数据的一个或多个视觉标记器时记录运动数据。在一些实施例中，一个或多个检测器可附接到计算机，所述计算机经配置以接受运动学数据且将其导入一个或多个手术规划软件包中。在一些实施例中，运动学数据可用于呈现患者颌部的运动的视觉表示，以辅助外科医生选择和定位潜在植入目标。在一些实施例中，运动学数据可进一步用于计算函数锥。函数锥表示其界限已由下颌移动期间的点的位移确定的包络(envelope)。下颌移动可以是所记录的患者的实际移动，可以是通过将咀嚼系统模拟为机械系统产生的或这两者。函数锥可表示患者颌部的移动中所涉及的平均角度和应力。

图1A示出不考虑函数锥时植入体放置的实例。举例来说，植入体可以非理想角度放置，其可具有如本文所描述的若干非所要结果。图1B展示已考虑函数锥而定位的植入体的实例。相比于如本文所论述的图1A中的那些植入体，图1B中的植入体可具有若干优点。

图2展示根据一些实施例的函数锥以及考虑到函数锥进行的植入体的放置。如图2所示，函数锥具有出现点202、功能移动的3D包络204和边界移动的3D包络206。植入体208可接近于函数锥的质心放置。功能移动的3D包络204可对应于患者颌部在正常功能作用期间的移动范围。边界移动的3D包络可对应于颌部移动的最大范围。

在一些实施例中，计算机系统可进一步经配置以自动计算用于植入体放置的优化参数，包含但不限于植入体的深度、角度、大小和/或类型。在一些实施例中，函数锥可用于这些计算中以尤其确定抵抗咬合负荷、分散周围骨中的应力、避免过量骨吸收、在抵接部与植入体之间的连接处施加均匀(或接近均匀)的应力以及避免牙冠、抵接部破裂等的放置参数。举例来说，函数锥可用于确定最小化植入体上的剪应力、最小化周围骨组织上的应力和/或选择适当植入体类型和/或几何形状的角度。在这些实施例中，可基于将函数锥应用于定位的植入体从患者颌部出现的点来进一步确定植入位点。

如本文所论述，“牙植入体”被定义为包含任何类型的牙植入体，包含柱、植入体、牙桥、牙齿固定器、牙冠、假牙或任何其它牙齿紧固件。如本文所论述，“牙植入手术”被定义为包含用于规划、研发、建模、准备、创建、插入和/或附接前述牙植入体中的任何一个的任何治疗或过程。

颌部运动跟踪

如图3A所示，在一些实施例中，系统可包括颌部运动跟踪系统301，所述颌部运动跟踪系统可进一步包括检测器302(例如，颌部运动跟踪检测器)和运动跟踪头戴装置303。在一些实施例中，检测器可连接到建模和规划系统501。在一些实施例中，检测器可经由数据传送电缆、网络电缆或无线网络连接到建模和规划系统。检测器可以是能够记录患者的下颌骨随时间推移相对于其上颌骨的移动的任何装置或装置组合，例如，不具有深度感测能力的摄像机。在一些实施例中，摄像机系统可能够进行深度感测。举例来说，摄像机系统可使用立体视觉、结构光、飞行时间、光检测与测距(LIDAR)或其它深度感测原理。如图3B所示，在一些实施例中，运动跟踪头戴装置可进一步包括上颌标记器304和/或下颌标记器305。在一些实施例中，上颌和/或下颌标记器进一步包括基准标记器，所述基准标记器可以用于跟踪患者的下颌骨和/或上颌骨的相对运动。在一些实施例中，代替光学检测系统或除光学检测系统之外，惯性测量单元也可用于运动跟踪。举例来说，可使用加速度计、磁力计、陀螺仪等来监测移动。在一些实施例中，惯性测量单元可以是微机电系统(MEMS)装置。

在一些实施例中，代替颌部运动跟踪系统，或除使用颌部运动跟踪系统之外，颌部运动模拟系统还可用于模拟患者颌部的移动，例如通过将咀嚼系统视为机械系统。图3C描绘其中颌部运动模拟系统306与建模和规划系统501通信的示例实施例。在一些实施例中，颌部运动模拟系统306可从颌部运动跟踪系统301接收数据，例如可用于模拟患者的颌部运动的髁点、Bennet角等。在一些实施例中，建模和规划系统可仅使用颌部运动跟踪系统数据、仅使用颌部运动模拟系统数据或来自颌部运动跟踪系统和颌部运动模拟系统两者的数据的组合。

在一些实施例中，上颌标记器304可包括可附连、连接或与患者上颌骨有关的任何装置，所述装置可使检测器能够跟踪患者上颌骨的移动。在一些实施例中，下颌骨标记器305可包括可附连、连接或与患者下颌骨有关的任何装置，所述装置可使检测器能够跟踪患者下颌骨的移动。应理解，其它配置是可能的，其可使用额外或不同标记器。图4A描绘跟踪装置的示例实施例，所述跟踪装置包括附连到患者头部的头戴件(tiara)401和附连到患者下颌骨且随之移动的下颌骨标记器402。在一些实施例中，头戴装置可包含一个或多个传感器，所述一个或多个传感器使头戴装置能够直接跟踪运动(例如，而不使用外部检测器)。在一些实施例中，可一起使用外部检测器和头戴装置中包含的一个或多个传感器来跟踪患者的移动。图4B示出可用于捕捉患者运动的运动捕捉装置，例如，通过检测图4A的头戴件401和下颌标记器402的运动。运动捕捉装置可包含经配置以捕捉3D运动的立体摄像机系统403。在一些实施例中，运动捕捉装置可包含显示器404。显示器404可用于监测运动捕捉过程。

建模和规划系统

如图5所示，在一些实施例中，建模和规划系统501可包括植入体设计模块502、AI引擎503、手术导板产生器504、经导航手术规划器505和/或系统数据库513。在一些实施例中，建模和规划系统包括经配置以在计算机系统上运行的软件。

在一些实施例中，AI引擎503可包括机器学习算法、一个或多个神经网络、启发式引擎和/或随机模型。

在一些实施例中，手术导板产生器504可经配置以输出表示一个或多个手术导板的3D模型。在一些实施例中，手术导板可为附接到患者口部的装置，所述装置在手术期间辅助外科医生操纵一个或多个工具和/或植入体以改进手术结果。在一些实施例中，3D模型可经配置以可现场制造，或可由制造商使用一种或多种制造和/或3D打印技术制造。举例来说，在一些实施例中，建模和规划系统501可连接到3D打印机和/或铣床，而在其它实施例中，3D模型可例如使用网络文件传送协议、应用软件编程接口、电子邮件等传送到另一系统以用于生产。

在一些实施例中，经导航手术规划器505可经配置以输出一个或多个手术导航规划。在一些实施例中，手术导航规划可包括与一个或多个手术导航系统兼容的数据。在一些实施例中，为了产生手术导航规划，经导航手术规划器可经配置以将数据传输到外部经导航手术规划系统。一个或多个手术导航系统可包括计算机化系统，所述计算机化系统可包含传感器和/或指示器，以辅助外科医生在手术期间引导一个或多个工具和/或植入体以改进手术结果。

在一些实施例中，植入体设计模块502可经配置以允许外科医生和/或医务人员手动或自动产生牙植入体参数，且设计和/或重新配置参数。

在一些实施例中，系统数据库513可包括经配置以存储一个或多个患者简档、系统设置和/或使用信息的数据库引擎。在一些实施例中，一个或多个患者简档可各自包括患者病史、患者解剖结构的模型和/或医疗图像，例如牙科X射线，其可包含描述其现有天然牙齿、现有假体牙齿、虚拟假体投影、颌部、神经、骨和/或其它特征的数据。在一些实施例中，每一患者简档可进一步包括与由系统产生的规划手术、手术导板模型和/或手术导航规划有关的数据。在一些实施例中，系统设置可包括与图形用户界面的操作、到外部服务的连接和/或装置设置有关的设置。在一些实施例中，使用信息可包括关于使用软件(例如登录)、访问患者数据和/或描述各种系统活动的日志信息的统计数据。在一些实施例中，使用信息可进一步包括与访问控制相关的设置和数据，所述设置和数据可包括用户登录和口令信息、对患者数据的访问权限和/或描述系统上的用户活动的审核信息。

在一些实施例中，患者面部的图像和/或模型可导入建模和规划系统501中，且结合其它患者数据和模型显示，例如，以便为患者和/或外科医生或医务人员提供情境。

植入体设计模块

如图6所示，在一些实施例中，植入体设计模块502可包括植入位点识别符606、植入位点分析器607、颌部运动学分析器608、植入体几何形状分析器609、植入体几何形状产生器610和/或可视化和交互界面612。在一些实施例中，植入体设计模块可用于基于患者简档和/或由患者颌部运动构成的运动学数据自动产生植入体参数。在一些实施例中，用户可选择自动产生一个或多个参数。在一些实施例中，可用于产生参数的输入可由用户自定义。

在一些实施例中，植入位点识别符606可包括一组算法，所述一组算法经配置以接收患者上颌骨和/或下颌骨的一个或多个模型，且识别用于牙植入体的一个或多个候选位点。在一些实施例中，一个或多个模型可包括由X射线计算机断层扫描(CT)和/或其它医学成像方式获取的患者解剖结构的3D图像。在一些实施例中，植入位点的识别可基于患者上颌骨和/或下颌骨的模型与人体解剖结构的一个或多个所存储模型的比较，以识别缺失牙齿。一些实施例可进一步分析额外数据以确定植入位点，例如来自锥形束计算机断层扫描(CBCT)的x射线数据，例如以分析阻射率(例如，使用可以亨氏单位表示的线性衰减系数)。在一些实施例中，植入位点识别符606可区分相对较高密度和相对较低密度的区域。在一些实施例中，植入位点识别符606可确定和/或应用一个或多个密度阈值，所述一个或多个密度阈值可用于区分适合植入的骨段与不适合植入的骨段。在一些实施例中，植入位点的识别可基于自动化骨分析法。在一些实施例中，植入位点识别符可执行植入位点的3D重建以促进患者的骨体积和密度的计算。在这些实施例中，可确定植入位点以使植入体周围的平均骨密度最大化。在一些实施例中，植入位点识别符可不计算绝对骨密度值。在一些实施例中，植入位点识别符可比较相对骨密度。举例来说，植入位点识别符可以将相对高密度的区域(例如，牙根)与相对低密度的区域(例如，颌骨)进行比较。

在一些实施例中，可经由可视化和交互界面612将潜在植入位点的识别呈现给用户，且用户可移除、添加或编辑一个或多个所识别的植入位点。在一些实施例中，所识别的植入位点被存储为患者简档的一部分。

在一些实施例中，植入位点分析器607可包括一组算法，所述一组算法经配置以接收患者上颌骨和/或下颌骨的一个或多个模型和一组植入位点。植入位点分析器可使用各种方法来分析潜在植入位点。这些方法可包含例如用于计算牙弓、限定齿间间隔等的自动化方法。在一些实施例中，植入位点分析器607可进一步经配置以针对一个或多个植入位点中的每一个产生牙植入体的参数。在一些实施例中，植入体参数可包括相对于患者的骨表面的植入体位置、植入体类型、植入体材料、埋深、相对于骨表面的植入体角度、植入体大小、牙冠大小和/或植入牙帽的几何形状中的一个或多个。在一些实施例中，产生植入体参数可进一步包括基于例如局部骨体积和/或密度不足而识别对用以支撑植入体的骨移植物的需要。

在一些实施例中，产生植入体参数可包含考虑患者的一个或多个解剖特征。在一些实施例中，这些解剖特征可包含植入位点周围的骨体积、骨宽度、质量和密度、患者牙龈高于骨骼的高度、患者的窦、神经和颏孔的位置等；在一些实施例中，考虑这些参数中的一个或多个，可获得穿过牙龈的最优出现点。出现点可以是植入体的轴线(表征为直线)与骨表面或齿龈表面之间的相交点，对应于假体装置(例如，牙冠)与其植入体的连接区域。在一些实施例中，产生植入体参数可进一步考虑患者颌部的生物力学参数。在一些实施例中，生物力学参数可包括描述患者颌部运动的运动学数据。在一些实施例中，此运动学数据可以函数锥的形式接收。在一些实施例中，骨骼的生物力学行为可用于预测骨骼上的应力。

在一些实施例中，颌部运动学分析器608可包括经配置以从颌部运动跟踪系统接收原始颌部运动数据的一组算法。在这些实施例中，颌部运动学分析器608可分析原始数据且输出函数锥。在一些实施例中，函数锥可包括多个位移向量。在一些实施例中，函数锥可包括描述患者颌部的最大运动范围的一组数据。在一些实施例中，函数锥可进一步包括描述可由患者颌部在各种位置产生的应力的一组向量。举例来说，下颌骨的移位是沿多个轴线定向的各种肌肉的收缩和/或放松的结果。因为由肌肉产生的运动、位移向量和力是已知的或可估计的，所以颌部运动学分析器可确定在骨骼上产生的应力的量值和/或方向。在一些情况下，分析器可确定植入体和/或抵接部上的应力，例如当其生物力学行为是已知的或可估计时。有利地，如果植入体位于移动的质心处，那么植入体可吸收力而降低损坏风险。在一些实施例中，函数锥的一个或多个部分可作为输入提供到颌部运动学分析器608，且分析器可继续从所提供的数据导出函数锥的其余部分。

在一些实施例中，植入体几何形状分析器609可包括经配置以接收函数锥、患者下颌骨和/或上颌骨的模型和/或所提出的牙冠几何形状的一组算法。在一些实施例中，植入体几何形状分析器609可进一步经配置以基于患者的解剖结构和函数锥，在颌部运动的各个阶段产生所提出的植入牙冠与患者的其它特征(例如，其它牙齿、牙冠、植入体等)之间的接触的图。在一些实施例中，植入体几何形状分析器609可进一步经配置以基于函数锥(下文称为约束图)产生在先前所描述的接触点中的每一个处存在的应力的图。在一些实施例中，可相对于环绕一个或多个植入位点的一个或多个空间量产生约束图。在一些实施例中，植入体几何形状分析器可经配置以在产生植入体参数时遵循决策树。举例来说，决策树过程流程可通过确定边界条件(例如，神经、骨骼等的位置)而开始，且接着可基于额外信息(例如，骨密度、应力等)而精确植入体参数。在一些实施例中，可将所产生的数据的一个或多个部分提交到AI引擎503以用于修改。在一些实施例中，所产生的数据的一个或多个部分最初可由AI引擎503产生。

在一些实施例中，植入体几何形状产生器610可包括经配置以产生表示牙植入体的几何形状的一个或多个模型的一组算法。在一些实施例中，一个或多个模型的产生可基于由植入体几何形状分析器产生的约束图。在一些实施例中，一个或多个模型的产生可进一步经配置以产生最小化由患者颌部的运动产生的植入体上的剪应力的模型。在一些实施例中，一个或多个模型的产生可进一步经配置以产生最小化患者颌部的某些部分上的应力的模型。在一些实施例中，可通过修改存储于系统数据库513中的一个或多个预配置植入体模型来产生模型。在一些实施例中，一个或多个预配置植入体模型的选择可由AI引擎503执行。在一些实施例中，一个或多个预配置植入体模型的选择可由外科医生或医务人员执行，或可由植入体几何形状产生器610自动执行。在一些实施例中，一个或多个预配置植入体模型的选择可根据存储于系统数据库513中的一个或多个规则执行。

在一些实施例中，可视化和交互界面612包括图形用户界面。图形用户界面可进一步包括可显示2D和/或3D图像和/或文本的可视化窗口。可视化窗口可进一步经配置以例如在牙科手术过程之前、在牙科手术过程期间和/或在牙科手术过程之后显示表示解剖特征、植入体几何形状、颌部运动路径、统计数据和/或患者信息的数据。在一些实施例中，图形用户界面可进一步经配置以交互，从而允许用户操控所显示的数据。在一些实施例中，所启用的操控可包含例如出于规划目的而编辑植入体的参数和几何形状。在一些实施例中，图形用户界面可进一步经配置以允许用户基于所呈现的数据产生和/或输出图像和视频。

用于使用运动学数据增强的牙植入手术的集成系统

如图7A中所示，在一些实施例中，系统可包括颌部运动跟踪系统301、建模和规划系统501、操作员控制台708、3D打印机706和/或手术导航系统707。

在一些实施例中，颌部运动跟踪系统301可经配置以记录患者颌部的运动且将所述数据传输到建模和规划系统501。在一些实施例中，颌部运动跟踪系统301可在将数据传输到建模和规划系统之前对数据进行分析和/或格式化。在一些实施例中，颌部运动跟踪系统可存储数据或将数据传输到存储系统以供稍后使用。

在一些实施例中，建模和规划系统501可为经配置以从颌部运动跟踪系统301接收运动跟踪数据且将运动跟踪数据转换为运动学数据的计算机系统。在一些实施例中，建模和规划系统501可进一步经配置以接收一个或多个患者简档作为输入。在一些实施例中，建模和规划系统501可进一步经配置以自动确定可以手术方式植入在患者体内的一个或多个牙植入体的参数。在一些实施例中，建模和规划系统501可连接到3D打印机706，且可进一步经配置以输出可在3D打印机上打印的可3D打印的手术导板模型。在一些实施例中，额外或替代的计算机辅助制造硬件可连接到建模和规划系统501，例如铣削设备。在一些实施例中，建模和规划系统可连接到手术导航系统707和/或可进一步经配置以输出可由手术导航系统利用的一个或多个手术导航规划。

在一些实施例中，操作员控制台708可为经配置以为外科医生和/或手术人员提供用户界面以与建模和规划系统501交互的计算机系统。在一些实施例中，操作员控制台可包含显示器709和/或一个或多个输入装置710。在一些实施例中，建模和规划系统501和操作员控制台708可包括单个计算机系统。在一些实施例中，操作员控制台708可包括瘦客户端或可经由网络与建模和规划系统501交互的其它计算装置。

在一些实施例中，3D打印机706可连接到建模和规划系统501。在一些实施例中，3D打印机706可经配置以使用立体光刻、数字光处理、熔融沉积建模、选择性激光烧结、多射流熔融、polyjet、直接金属激光烧结和/或电子束熔化。在一些实施例中，建模和规划系统可经配置以与所连接的铣床交互。

用于使用运动学数据增强的牙植入手术的分布式系统

如图7B中所示，在一些实施例中，系统可包括颌部运动跟踪系统301、操作员控制台708、3D打印机706、手术导航系统707、AI引擎503和/或建模和规划系统501。在一些实施例中，建模和规划系统501可经由一个或多个计算机网络连接到其它模块。计算机网络721、722、723和724可包括无线和/或有线网络。

用于使用运动学数据使牙植入手术自动化的方法

图8为示出执行使用运动学数据增强的牙植入手术的示例实施例的概述的流程图。在一些实施例中，所述程序可偏离图8中所展示的程序。一些实施例可包含更多步骤、更少步骤和/或步骤可以与所展示的次序不同的次序执行。如图8所示，

在一些实施例中，在框802处，外科医生或医务人员可捕捉关于患者的静态物理数据。在一些实施例中，在框804处，外科医生或医务人员可将下颌标记器305和上颌标记器304和/或头戴装置303附接到患者。静态数据可包含来自CBCT或CT扫描的x射线、来自口内扫描仪或实验室扫描仪的牙齿的3D模型等。

在一些实施例中，检测器可在框806处识别附接到患者的基准标记器的位置，和/或在框808处捕捉运动图像数据。在一些实施例中，外科医生或医务人员可以指示患者在捕捉过程期间移动其颌部。

在一些实施例中，在框810处，颌部运动跟踪系统基于所捕捉的图像数据跟踪患者的颌部移动且将其传送到建模和规划系统。或者或另外，可以例如通过将咀嚼系统处理为机械系统来模拟患者的颌部移动。在一些实施例中，可至少部分地基于所记录的患者运动自定义模拟移动。举例来说，所记录的运动可具有各种缺陷或不完整，但仍可适用于确定一些参数，例如髁突斜度(condylar slop)、Bennett角等，这可有助于提高模拟移动的准确性。

在一些实施例中，在框812处，建模和规划系统501可基于所捕捉的颌部移动存储运动学数据，作为患者简档的一部分。在一些实施例中，建模和规划系统501可进一步识别植入目标且结合所捕捉的运动学数据对其进行分析。

在一些实施例中，可在框814处存取静态物理数据，且可在框816处使用运动学数据、患者简档和静态数据分析运动学数据和/或识别植入目标。在框818处，数据可由AI引擎503分析，可包含从模型数据库820接收数据和/或将数据提供到所述模型数据库。在框822处，AI分析可随后由建模和规划系统501利用以自动产生植入体大小、类型和/或放置参数。

在一些实施例中，在框824处，外科医生和/或手术人员可选择接受或修改由建模和规划系统501建议的植入体参数。如果外科医生和/或手术人员在824处拒绝所建议的参数，那么外科医生和/或手术人员可在框826处修改植入体设计。在一些实施例中，AI引擎503可接收修改且重新训练AI模型。举例来说，AI引擎503可确定修改哪个参数或哪些参数(例如，出现点、骨体积、应力图、植入体相对于函数锥的放置等)。举例来说，不同提供者可具有不同偏好，且AI引擎503可采用那些偏好。

在一些实施例中，建模和规划系统501可进一步经配置以在框828处产生手术导板模型和/或在框830处产生手术导航规划。

在一些实施例中，在框832处，可基于先前产生的手术导板模型制造一个或多个手术导板。在一些实施例中，在框834处，可基于先前建立的参数选择和/或制造一个或多个植入体。替代地，在一些实施例中，可从植入体库选择与先前建立的参数匹配的现有植入体。

在一些实施例中，在框836处，外科医生可借助于所产生的手术导板和/或导航规划执行植入手术。在一些实施例中，在框838处，外科医生可记录术后结果。

在一些实施例中，在框840处，AI引擎503可进一步经配置以基于患者简档和基于术后数据的手术结果更新其内部模型，所述手术结果可包含关于植入失败的数据。

用于使参数化植入体自动化的AI引擎

图9为示出训练且使用AI引擎来提供参数化植入体建议的示例实施例的概述的流程图。在一些实施例中，AI引擎503可包括一个或多个分析算法和模型数据库820。在一些实施例中，模型数据库820可含有一个或多个预配置模型。在一些实施例中，系统开发者或提供者可在框902处收集训练数据以在框904处执行AI引擎503的初始训练。在一些实施例中，训练数据可包括呈植入体对形式的关于过去手术的数据和具有对应手术结果数据的患者参数。在一些实施例中，植入体参数可包括相对于患者的骨表面的植入体位置、植入体类型、植入体材料、埋深、相对于骨表面的植入体角度、植入体大小(例如，长度、直径)、牙冠大小和/或牙冠几何形状中的一个或多个。在一些实施例中，患者参数可包括下颌骨和/或上颌骨几何形状、骨质量、骨密度、神经和颏孔位置、窦位置、颌部运动学数据和/或函数锥，和/或生平信息，例如年龄、性别和/或病史。在一些实施例中，手术结果数据可包括一个或多个围手术期并发症、植入体的术后寿命、与植入体相关的不利事件和/或患者满意度。

图10描绘根据一些实施例的用于训练人工智能或机器学习模型的流程图。在一些实施例中，图9的训练步骤904可实施与图10中所描绘的训练程序1000类似或相同的程序。在框1001处，系统可接收包含各种信息的数据集，例如患者简档信息、颌部运动信息等。在框1002处，可对所述数据执行一个或多个变换。举例来说，数据可能需要变换以符合预期的输入格式，例如以符合预期的日期格式化、以符合特定的牙齿编号系统(例如，通用编号系统、FDI世界牙科联盟或帕尔默记法)。在一些实施例中，数据可经历转换以准备用于训练AI或ML算法，所述算法通常使用已经历某一形式的归一化或其它更改的数据进行操作。举例来说，可按特定方式对分类数据进行编码。可使用独热编码、二进制编码、特征哈希或其它合适的编码方法对标称数据进行编码。可使用序数编码、多项式编码、Helmert编码等来对序数数据进行编码。数值数据可例如通过将数据按比例调整到最大值1和最小值0或-1来归一化。在框1003处，系统可根据所接收的数据集创建训练、调谐和测试/验证数据集。训练数据集1004可在训练期间用以确定用于形成预测模型的变量。调谐数据集1005可用于选择最终模型且防止或校正用训练数据集1004训练期间可发生的过度拟合，这是因为经训练模型应通常适用于广泛范围的患者，而非特殊的训练数据集(例如，在训练数据集偏向具有相对较高或相对较低的骨密度、宽或窄牙弓等的患者的情况下)。在训练和调谐之后，可使用测试数据集1006来评估模型。举例来说，测试数据集1006可用于检查模型是否被过度拟合到训练数据集。在训练循环1014中，系统可使用训练数据集1004训练模型1007。训练可以监督、无监督或部分监督方式进行。在框1008处，系统可根据一个或多个评估准则来评估模型。举例来说，评估可包含基于多种准则，例如接触点、剪应力、植入位点处的骨密度等确定植入建议适合患者的频率。在框1009处，系统可确定模型是否符合一个或多个评估准则。如果模型未通过评估，那么系统可在框1010处使用调谐数据集1005调谐模型，重复训练1007和评估1008直至模型在框1009处通过评估。一旦模型在1009处通过评估，系统就可退出模型训练循环1014。测试数据集1006可经过经训练模型1011，且在框1012处，系统可评估结果。如果在框1013处评估失败，那么系统可重新进入训练循环1014以进行额外训练和调谐。如果模型通过，那么系统可停止训练过程，产生经训练模型1011。在一些实施例中，可修改训练程序。举例来说，在一些实施例中，系统可不使用测试数据集1006。在一些实施例中，系统可使用单个数据集。在一些实施例中，系统可使用两个数据集。在一些实施例中，系统可使用多于三个数据集。

返回图9，在一些实施例中，在框906处，外科医生和/或医务人员可将患者简档提交到AI引擎(例如，AI引擎503)。在一些实施例中，患者简档可包括患者的下颌骨和/或上颌骨几何形状、骨质量、骨密度、神经和颏孔位置、窦位置、颌部运动学数据和/或函数锥、牙位置、要喝结构，和/或生平信息，例如年龄、性别和/或病史。在一些实施例中，患者简档可包含本文中未指明的其它参数。

在一些实施例中，在框908处，患者简档可由AI引擎503分析，且AI引擎503接着可产生所建议的植入体参数。在一些实施例中，AI分析可经配置以分析患者简档的子集。在一些实施例中，子集可包括患者下颌骨和上颌骨几何形状、骨质量、骨密度、神经和颏孔位置、窦位置、颌部运动学数据或函数锥、生平信息和/或手术史中的一个或多个。在一些实施例中，可使用数据的子集。举例来说，在一些实施例中，可仅使用颌部运动学数据的一部分。举例来说，在一些实施例中，可使用较少数据以便减少计算需求，或可排除一些数据，例如表示患者通常不会做出的极端动作的颌部运动学数据。在一些实施例中，AI引擎可分析现有假体、假体投影(例如，假体牙齿的模拟或未来形状)等的全部或部分。在一些实施例中，植入体可放置在虚拟地设计的牙齿下。在一些实施例中，外科医生和/或医务人员可在框910处调整所建议参数，且外科医生可在框912处基于所建议参数执行手术。

在一些实施例中，在手术之后，外科医生和/或医务人员可在框914处将手术和术后数据提交到AI引擎503。在一些实施例中，手术和/或术后数据可包括围手术期并发症、植入体的术后寿命、与植入体相关的不利事件和/或患者满意度的列表。在一些实施例中，所提交的数据可由AI引擎503用以在框916处更新模型数据库820中的模型。

如图7B中所示，在一些实施例中，AI引擎503可经由网络连接到建模和规划系统。在一些实施例中，AI引擎503可由商业服务提供者托管。在一些实施例中，AI引擎503可为经配置以在云端计算平台上运行的软件。在一些实施例中，AI引擎503可在第一计算系统上训练且部署在第一计算系统上。在一些实施例中，AI引擎503可在第一计算系统上训练且部署在第二计算系统上。举例来说，在模型训练期间具有大量计算资源可能是有利的，但此类计算能力可能不是部署所需的。类似地，网络带宽在训练期间可能相对不重要，而是在部署时更重要，使得AI引擎503能够处理传入请求。

使植入手术自动化的示例方法

本文中所描述的系统和方法可用于使牙科治疗和规划的各种方面，包含简单且复杂的治疗情形自动化。在一些实施例中，系统可经配置以通过提出一个或多个缺失牙齿的植入位置来确定牙齿的最终放置。这可包含捕捉运动学数据、捕捉口内扫描信息以确定患者现有牙齿和骨结构等的形状和放置。在一些情况下，患者可能不具有缺失牙齿，但可改为需要更换一个或多个现有牙齿，在此情况下，可捕捉与患者当前牙齿的形状、结构和/或定位有关的信息，使得可形成合适的替代物。系统可确定植入体的定位且提出导板，以辅助执行手术和/或用于执行经导航手术的规划。

在一些实施例中，患者可具有现有假体，且植入体可用于放入和/或紧固假体。在一些情况下，植入区域可位于假体牙齿的前方或后方。在这种情况下，用于自动确定植入体的放置的程序可包含考虑例如牙齿质心、骨体积、骨密度和/或函数锥等信息。在一些情况下，植入区域可使用患者现有假体和/或天然牙齿的自动化建模和/或分段来识别。在一些情况下，患者可具有可用固定假体替换的可移除假体。现有假体的形状可限定植入体的位置。

在一些实施例中，患者可能不具有现有假体和/或可能缺齿。在这种情况下，由于关于现有(天然或假体)牙齿的信息减少或消失，可使用更复杂的方法。在一些实施例中，一种方法可包括：识别牙弓；建立牙植入规划；确定用于植入的体积区域；执行骨重建；以及识别功能牙齿质心(其可根据函数锥确定)。函数锥可在植入体的出现点处居中，可确定植入体尺寸(例如，直径、长度、宽度、高度等)，且可识别所规划的植入或工作区域。

在一些实施例中，植入体和/或牙冠可选自一个或多个库。举例来说，库可包括来自不同制造商的植入体。在一些实施例中，提供者(例如，牙科医生)可选择制造商，且可接着至少部分地基于骨体积、假体位置、出现点、函数锥等中的一个或多个的组合而使用算法选择植入体的适当直径和/或长度。

在一些实施例中，可通过系统使用牙弓的3D模型、CBCT扫描、x射线或其它图像来识别牙弓。在一些实施例中，CBCT图像可含有使其不适合或不理想地用于识别牙弓的伪影。图11A示出牙弓1101的识别。在一些实施例中，可以部分地通过沿着如展示牙冠1102的图11B中所描绘的咬合平面重新定向至少一个模型来识别牙冠。

根据例如图11A的图像，可确定各种特征，如图12中所示。举例来说，图像可包含牙齿1201、缺失牙齿区域1202和牙间隙1203。在一些实施例中，可使用多个图像，或可进行多次测量以确定平均牙弓。

如图13中所示，一旦已识别出牙弓，就可分析垂直于所述牙弓的横截面以优化位置确定且识别理想的区域。举例来说，x射线或CT扫描上的灰阶可指示阻射率，且不同材料(例如，骨骼、齿根、软组织等)可具有不同的阻射率，在一些实施例中，所述阻射率可以亨氏单位进行测量。在一些实施例中，阻射率数据可有助于识别植入区域，如图14中所示。举例来说，系统可经配置以使用成像数据来确定骨密度、确定骨体积、确定牙齿位置、牙齿之间的边界区域等。在一些实施例中，通过例如选择具有相对较高骨体积的区域，可使用骨体积计算来确定植入体的定位中心。在一些实施例中，选择具有相对较大骨体积的区域可能不会产生理想植入结果。举例来说，可替代地选择相对较高骨密度的区域。在一些实施例中，系统可基于确定患者缺乏具有合适骨体积和密度的区域来执行植入过程而确定骨移植或其它过程将为有利的。

在一些实施例中，系统可识别可为骨体积的中心的骨质心，如图15A和15B所示。在不存在牙齿的情况下，骨质心可使得系统能够补偿牙弓中牙齿的不存在。在一些实施例中，系统可考虑牙脊的质心和顶部以校正用于放置植入体的轴线且获得出现点，如图16所示。因此，系统可以使得外科医生能够通过考虑生物力学数据和骨密度信息来改进规划。在一些实施例中，骨质心可实现确定考虑牙弓的功能牙质心。

在一些实施例中，系统可计算以出现点开始且应用移动(例如，从患者捕捉的运动学数据)的函数锥。因此，植入体可至少部分地通过考虑函数锥而定向。

在一些实施例中，可根据假体投影选择植入体，并且即使没有牙齿，牙弓的使用也可能已经充当假体投影。

协作平台

在一些实施例中，例如，如图7A所示，牙科医生可访问用于制备手术导板的现场设备。然而，在一些情况下，牙科医生可能不访问此类设备，且因此可将制造外包给第三方。类似地，牙科医生将常常使用外部实验室以提供植入体、牙冠等。因此，将有利的是，牙科医生和其它提供者能够容易地与实验室交互以促进植入体、牙帽、手术导板等的制备。

图17示出协作平台实现提供者与实验室之间的通信的示例实施例。举例来说，如图17中所描绘，牙科诊所1702、1704和1706以及牙科实验室1708、1710和1712可与云端服务器1714通信。云端服务器1714可与数据存储器1716通信。云端服务器1714可使得牙科诊所1702、1704、1706能够与牙科实验室1708、1710、1712通信。举例来说，牙科诊所可将数据发送到云端服务器1714，其中所述数据可存储于数据存储器1716中且可由牙科实验室访问。在一些实施例中，牙科实验室可将数据提供到云端服务器1714，所述数据随后可由牙科诊所中的一个或多个访问。在一些实施例中，牙科诊所和/或牙科实验室可使用智能手机、平板计算机、台式计算机、膝上型计算机或其它装置通信。举例来说，在一些实施例中，用于收集患者数据和/或规划过程的设备可具有在网络上通信的能力。

在一些实施例中，牙科诊所可提供牙科实验室可用于制备植入体、牙冠等以用于特定过程的相关参数和信息。牙科实验室可提供牙科诊所可认为有用的信息，例如可用的植入深度和直径、可用的材料、可用的牙冠形状和大小等。在一些实施例中，牙科诊所可将关于患者的信息，例如姓名、联系信息、保险信息、账单信息等提供给牙科实验室，例如在牙科实验室直接为患者和/或患者保险开账单的情况下。

在一些实施例中，不同牙科诊所可使用图17中所描绘的平台与彼此协作。举例来说，牙科诊所1702可能希望与牙科诊所1704和1706商量过程。使用所述平台，牙科诊所1702可使相关患者数据中的一些或全部可用于其它牙科诊所。

在一些实施例中，协作平台可包含用于保护数据和患者隐私的各种特征。举例来说，在一些实施例中，信息可以加密格式存储于数据存储器1716中。在一些实施例中，协作平台可具有使得平台的用户能够控制对信息的访问的用户权限系统。举例来说，平台的用户可向一些用户而非其它用户给予访问权，或用户可希望允许另一用户暂时地访问信息(例如，用于与另一牙科医生商量，或在一个牙科医生或提供者代替另一提供者时)。

在一些实施例中，平台的用户可上传用于由平台处理的信息。举例来说，存储运动学数据、存储患者简档、存储静态物理数据、识别植入目标、分析运动学数据、产生植入体参数、产生手术导板、产生手术导航规划、分析植入体参数等可全部在平台上运行。在一些实施例中，牙科规划程序的一些部分可在提供者自身的本地系统上运行，而其它部分可在远程运行。举例来说，可将例如运行和/或训练机器学习模型等计算密集型任务卸载到云端服务器。

计算机系统

在一些实施例中，本文中所描述的系统、程序和方法可使用一个或多个计算系统(例如，图18中所示出的计算系统)实施。示例计算机系统1802经由一个或多个网络1818与一个或多个计算系统1820、一个或多个便携式装置1815和/或一个或多个数据源1822通信。虽然图14示出计算系统1802的实施例，但应认识到，提供用于计算机系统1802的组件和模块中的功能性可组合成更少组件和模块，或进一步分离成额外组件和模块。

计算机系统1802可包括颌部运动跟踪和/或植入规划模块1814，所述模块执行本文中所描述的功能、方法、动作和/或程序。颌部运动跟踪和植入规划模块1814由下文进一步论述的中央处理单元1806在计算机系统1802上执行。

一般来说，如本文中所使用的词语“模块”是指体现于硬件或固件中的逻辑，或具有进入和退出点的软件指令的集合。以编程语言写入模块，所述编程语言如JAVA、C或C++、Python等。软件模块可编译且链接到可执行程序中，安装于动态链接库中，或可用如BASIC、PERL、LUA或Python的解释语言写入。软件模块可从其它模块或从本身调用，和/或可响应于检测到的事件或中断而调用。实施于硬件中的模块包含连接的逻辑单元，如栅极和触发器，和/或可包含可编程单元，如可编程门阵列或处理器。

一般来说，本文所述的模块是指逻辑模块，不管逻辑模块的物理组织或存储如何，所述逻辑模块均可与其它模块结合或划分成子模块。模块由一个或多个计算系统执行，且可存储于任何合适的计算机可读媒体上或内，或全部或部分地实施于特殊设计硬件或固件内。虽然可通过使用计算机来有助于上文所描述的方法、计算、过程或分析，但并非所有计算、分析和/或优化需要使用计算机系统。此外，在一些实施例中，可变更、重新布置、组合和/或省略本文中所描述的程序框。

计算机系统1802包含一个或多个处理单元(CPU)1806，所述一个或多个处理单元可包括微处理器。计算机系统1802进一步包含物理存储器1810，如用于暂时存储信息的随机存取存储器(RAM)、用于永久存储信息的只读存储器(ROM)和大容量存储装置1804，如后备存储器、硬盘驱动器、旋转磁盘、固态磁盘(SSD)、快闪存储器、相变存储器(PCM)、3DXPoint存储器、磁盘或光学媒体存储装置。替代地，大容量存储装置可实施于服务器阵列中。通常，计算机系统1802的组件使用基于标准的总线系统连接到计算机。总线系统可使用各种协议来实施，所述协议如外围组件互连(PCI)、微通道、SCSI、工业标准架构(ISA)和扩展ISA(EISA)架构。

计算机系统1802包含一个或多个输入/输出(I/O)装置和接口1812，如键盘、鼠标、触控板和打印机。I/O装置和接口1812可包含允许将数据视觉呈现给参与者的一个或多个显示装置，如监测器。更确切地说，例如，显示装置提供作为应用软件数据的GUI的呈现，和多媒体呈现。I/O装置和接口1812也可提供与各种外部装置的通信接口。举例来说，计算机系统1802可包括一个或多个多媒体装置1808，如扬声器、显卡、图形加速器和麦克风。

计算机系统1802可运行于各种计算装置上，如服务器、Windows服务器、结构查询语言服务器、Unix服务器、个人计算机、膝上型计算机等。在其它实施例中，计算机系统1802可运行于集群计算机系统、大型主机计算机系统和/或适合于控制和/或与大数据库通信、执行大批量交易处理和根据大数据库生成报告的其它计算系统上。计算系统1802一般由包含专属操作系统的操作系统软件控制和协调，所述操作系统软件如z/OS、Windows、Linux、UNIX、BSD、SunOS、Solaris、MacOS或其它兼容操作系统。操作系统控制且调度用于执行的计算机过程，执行存储器管理，提供文件系统、联网和I/O服务，且提供用户界面，如图形用户界面(GUI)，以及其它。

图18中所示出的计算机系统1802经由通信链路1816(有线、无线或其组合)耦合到网络1818，如LAN、WAN或因特网。网络1818与各种计算装置和/或其它电子装置通信。网络1818与一个或多个计算系统1820、一个或多个便携式装置1815和/或一个或多个数据源1822通信。颌部运动跟踪和植入规划模块1814可通过具有上网功能的用户访问点访问计算系统1820和/或数据源1822或可由所述计算系统和/或数据源访问。连接可以是直接物理连接、虚拟连接和其它连接类型。具有上网功能的用户访问点可包括浏览器模块，所述浏览器模块使用文字、图形、音频、视频和其它媒体呈现数据且允许经由网络1818与数据交互。

通过计算系统1820、便携式装置1815和/或数据源1822访问计算机系统1802的颌部运动跟踪和植入规划模块1814可通过具有上网功能的用户访问点，例如计算系统1820、便携式装置1815和/或数据源1822、个人计算机、蜂窝电话、智能手机、膝上型计算机、平板计算机、电子阅读器装置、音频播放器或能够连接到网络1818的其它装置。此类装置可具有浏览器模块，所述浏览器模块实施为使用文字、图形、音频、视频和其它媒体呈现数据且允许经由网络1818与数据交互的模块。

输出模块可实施为显示器可寻址的所有点的组合，所述显示器如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)、等离子显示器或其它类型和/或组合的显示器。可实施输出模块以与输入装置1812通信，且输出模块还包含具有适当界面的软件，所述界面允许用户通过使用程式化屏幕元素来访问数据，所述程式化屏幕元素如菜单、窗口、对话框、工具条和控件(例如，单选按钮、复选框、计算尺等)。此外，输出模块可与一组输入和输出装置通信以从用户接收信号。

输入装置可包括键盘、滚动球、笔和触控笔、鼠标、轨迹球、话音辨识系统或预先指定的开关或按钮。输出装置可包括扬声器、显示屏幕、打印机或语音合成器。另外，触摸屏可充当混合式输入/输出装置。在另一实施例中，用户可如通过连接到分数产生器的系统终端更直接地与系统交互，而不经由因特网、WAN或LAN或类似网络通信。

在一些实施例中，系统1802可包括已在远程微处理器与大型主机计算机之间建立的物理或逻辑连接以用于在线实时地上载、下载或查看交互式数据和数据库的明确目的。远程微处理器可由操作包含客户服务器系统或主服务器系统的计算机系统1802的实体操作，和/或可由数据源1822、便携式装置1815和/或计算系统1820中的一个或多个操作。在一些实施例中，终端仿真软件可在微处理器上用于参与微-大型主机链接。

在一些实施例中，在操作计算机系统1802的实体内部的计算系统1820可在CPU1806运行应用程序或程序时内部访问颌部运动跟踪和植入规划模块1814。

计算系统1802可包含一个或多个内部和/或外部数据源(例如，数据源1822)。在一些实施例中，上文所描述的数据存储库和数据源中的一个或多个可使用关系型数据库以及其它类型的数据库来实施，所述关系型数据库如DB2、Sybase、Oracle、CodeBase和

计算机系统1802还可访问一个或多个数据库1822。数据库1822可存储于数据库或数据存储库中。计算机系统1802可通过网络1818访问一个或多个数据库1822，或可通过I/O装置和接口1812直接访问数据库或数据存储库。存储一个或多个数据库1822的数据存储库可驻存在计算机系统1802内。

在一些实施例中，本文中所描述的系统、方法和装置的一个或多个特征可利用URL和/或cookie来例如存储和/或传输数据或用户信息。统一资源定位符(URL)可包含网址和/或对存储在数据库和/或服务器上的网页资源的参考。URL可指定计算机和/或计算机网络上的资源的位置。URL可包含用以检索网络资源的机制。网络资源的来源可接收URL，识别网页资源的位置，且将网页资源传输回请求者。URL可转换成IP地址，且域名系统(DNS)可查找URL和其对应的IP地址。URL可参考网页、文件传送、电子邮件、数据库访问和其它应用程序。URL可包含字符的序列，所述字符识别路径、域名、文件扩展名、主机名、查询、片段、方案、协议标识符、端口号、用户名、口令、旗标、对象、资源名称等。本文中所公开的系统可在URL上生成、接收、传输、应用、剖析、序列化、显现和/或执行动作。

cookie也称为HTTP cookie、网页cookie、因特网cookie和浏览器cookie，可包含从网站发送和/或存储在用户的计算机上的数据。在用户浏览时，这一数据可由用户的网页浏览器存储。cookie可包含用于网站的有用信息以记住先前浏览信息，如线上商店上的购物车、按钮的点击、登录信息和/或过去访问的网页或网络资源的记录。cookie还可包含用户输入的信息，如姓名、地址、密码、信用卡信息等。cookie也可执行计算机功能。举例来说，应用程序(例如，网页浏览器)可使用鉴定cookie来识别用户是否已登录(例如，到网站)。cookie数据可加密以为消费者提供安全性。跟踪cookie可用于编译个体的历史浏览历史。本文中所公开的系统可生成和使用cookie以访问个人的数据。系统也可生成和使用JSON网页令牌以存储可靠性信息、作为鉴定协议的HTTP鉴定、跟踪会话或标识信息的IP地址、URL等。

其它实施例

虽然已在某些实施例和实例的上下文中公开了本发明，但所属领域的技术人员应理解，本发明延伸超出专门公开的实施例到达其它替代实施例和/或本发明及其显而易见的修改及等效物的使用。此外，虽然已展示和详细地描述本发明的实施例的若干变化，但在本发明的范围内的其它修改将基于本公开而对本领域的技术人员显而易见。此外，预期可进行实施例的特定特征和方面的各种组合或子组合且仍然落入本发明的范围内。应理解，所公开实施例的各种特征和方面可彼此组合或替代彼此，以形成所公开的本发明的实施例的不同模式。本文所公开的任何方法不必按所叙述的顺序执行。因此，预期本文中所公开的本发明的范围不应受上文所描述的特定实施例限制。

除非另外特别陈述，或另外在如所使用的上下文内进行理解，否则条件性语言，诸如“可(can、could、might或may)”以及其它一般旨在传达某些实施例包含而其它实施例并不包含某些特征、元件和/或步骤。因此，此类条件性语言通常不旨在暗示特征、元件和/或步骤无论如何都是一个或多个实施例所需要的，或一个或多个实施例无论有或没有用户输入或提示都必然包含用于决定任何特定实施例中是否包含或将执行这些特征、元件和/或步骤的逻辑。本文中所使用的标题仅为读者方便，且不意味着用于限制本发明或权利要求书的范围。

此外，虽然本文描述的方法和装置可易有各种修改和替代形式，但其具体实例已在附图中展示且在本文中加以详细描述。然而，应理解，本发明不应限于所公开的特定形式或方法，而是相反，本发明应涵盖属于所描述的各种实施方案和所附权利要求书的精神和范围内的所有修改、等效物和替代方案。此外，结合实施方案或实施例的任何特定特征、方面、方法、性质、特性、质量、属性、要素等在本文中的公开内容可用于本文中所阐述的所有其它实施方案或实施例。本文所公开的任何方法不必按所叙述的顺序执行。本文所公开的方法包含参与者采取的某些动作；然而，所述方法也可包含任何第三方对这些动作的指示，无论是明示的还是暗示的。本文公开的范围还涵盖任何和所有重叠、子范围及其组合。如“至多”、“至少”、“大于”、“小于”、“在…之间”等语言包含所述的数目。在数字前存在的如“约”或“大致”的术语包含所述数字且应基于情况而解释(例如，在情况下尽可能准确，例如±5％、±10％、±15％等)。举例来说，“约3.5mm”包含“3.5mm”。在术语之前的词组，如“大体上”包含所列举的短语并且应基于情况(例如，在情况下尽可能合理地)解释。举例来说，“大体上恒定的”包含“恒定”。除非另外说明，否则所有测量都处于标准条件下，包含温度和压力。

如本文所使用，涉及项目列表中的“至少一个”的词组是指那些项目的任何组合，包含单一成员。例如，除非另外具体说明，否则“以下各项中的至少一个：A、B或C”意图涵盖：A、B、C、A和B、A和C、B和C，以及A、B和C。除非另外具体说明，否则如词组“X、Y和Z中的至少一个”的连接语言以如一般用以传达项目、术语等可为X、Y或Z中的至少一个的上下文以另外的方式理解。因此，此类连接语言通常并不预期暗示某些实施例要求至少一个X、至少一个Y和至少一个Z均要存在。