用于获取牙科对象的方法与流程

本发明涉及一种利用对象体积获取患者的牙科对象的方法，所述牙科对象具体地说是颅骨、上颌和/或下颌的至少一部分。

背景技术：

根据目前先进技术已知多种用于制作牙科对象，具体地说，颅骨的至少一部分的MRI图像的方法。

根据一种已知方法，借助于常规MRI机取得个别MRI断层图像，其包括例如正中矢状平面或上颌或下颌的一部分。接着，个别MRI断层图像表示穿过患者的颅骨的经界定断层平面。

此方法的一个缺点是个别MRI断层图像的手动规划极其耗时。个别MRI断层图像是不连续的，从而使得诊断分析难以进行。

在另一方法中，可以记录多个平行MRI断层图像，从而允许根据个别MRI断层图像生成整个颅骨的三维MRI整体图像。

此方法的一个缺点是个别MRI断层图像的测量需要大量测量时间。此方法的另一缺点是测量整个颅骨，连同其中包含的所有解剖结构，且患者颅骨中的特定结构可能更加难以进行诊断分析。

因此，本发明的任务是提供一种获取牙科对象的方法，其中缩短了记录时间且改进了待记录的特定结构的图像质量。

技术实现要素：

本发明涉及一种利用对象体积获取患者的牙科对象的方法，所述牙科对象具体地说是颅骨、上颌和/或下颌的至少一部分。为了实施所述方法，在对象体积中界定多个区段体积范围，其中区段体积范围最多部分重叠，并且区段体积范围的优选方向彼此不平行，其中借助于MRI机在MRI机的测量体积内记录区段体积范围的图像数据，其中以计算机辅助方式，通过将个别区段体积范围的图像数据投影到目标平面上而从图像数据生成二维合成图像，其中目标平面安置成平行于颅骨的经界定正中矢状平面或对应于正中矢状平面，其中第一区段体积范围至少部分地包括颅骨的正中矢状平面。

牙科对象可为颅骨、下颌和/或上颌的至少一部分。所述对象还可含有特定解剖结构，例如下颌关节、牙槽弓、下巴、前颅底和/或下颌边缘。

MRI机（磁共振成像机）是用于测量颅骨的常规MRI机。 MRI机包括测量体积，其中对象的对象体积被布置在测量体积内以便测量所述对象。根据本方法，在对象体积内界定多个区段体积范围。

区段体积范围可具有任何所要形状，并且可例如包括长方体几何结构。区段体积范围还可包括弯曲形状，在此情况下，使用可以记录此类弯曲区段体积范围的特殊MRI机。在此类MRI机中，例如，可以一种使得梯度场的等值线弯曲的方式布置梯度线圈。

接着，借助于MRI机记录区段体积范围的图像数据。在第一替代方案中，通过记录整个对象的单个三维MRI整体图像，并从三维MRI整体图像中切出并存留（carry over）个别区段体积范围的图像数据来记录区段体积范围的图像数据。在第二替代方案中，通过借助于MRI机记录多个MRI区段获取物，即至少两个MRI区段获取物，来记录区段体积范围的图像数据，所述MRI区段获取物显示相应的经界定区段体积范围。此替代方案的优点在于整个测量的持续时间减少，这是因为仅单独地一个接一个地测量区段体积范围。

以一种使得区段体积范围最多仅部分重叠的方式界定区段体积范围。因此，区段体积范围并不完全含有彼此。

例如，可通过最长侧边缘界定长方体区段体积范围的优选方向。在具有任意形状的区段体积范围的情况下，优选方向还可界定为此区段体积范围的最大内径。

第一区段体积范围至少部分地包括颅骨的正中矢状平面，以使得极其重要的解剖结构，例如颅底、下巴和/或前牙，在其中显示出来。

正中矢状平面是一种将患者的头部划分成两个对称半部的矢状平面（即一种在垂直检视方向上示出了物体的侧视图的平面）。

以计算机辅助方式，通过将个别区段体积范围的图像数据投影到目标平面上而从图像数据生成二维合成图像，所述目标平面安置成平行于颅骨的经界定正中矢状平面或对应于正中矢状平面。

还可利用经界定加权因数对个别区段体积范围的图像数据进行加权，并将其投影到目标平面上。加权因数可为例如个别区段体积范围中的解剖结构的分界或对比度的函数。加权因数可作为解剖结构的函数进行动态计算，或它们可以进行静态定义。由于个别区段体积范围的不同加权，所以当在合成图像中叠加时，不同区段体积范围的解剖结构可以与彼此形成足够的对比度从而清楚地显示出来。加权因数可例如具有值0.5。

因此，通过这种方式产生对应于或复制常规X线头影测量片（远程射线照片）的合成图像，并且可将其，具体来说，用于头影测量分析。由于图像数据平行投影到目标表面上，所以经界定解剖结构，例如前颅底、下巴、下颌关节、下颌和/或上颌之间的本质距离在头影测量合成图像中并未失真，且可以进行精确测量。头影测量诊断分析特别适用于界定牙合平面、牙合高度和/或牙合曲率。接着，所确定的测量变量可用于修复，以在磨损的情况下设计重构或设计由多个牙齿组成的全口义齿。这是因为头影测量诊断分析提供了关于个别牙齿和颌相对于颅骨的定位，具体地说关于下颌关节的宝贵信息。

本方法的一种优点是不用测量整个颅骨；而是相反地，界定含有相关解剖结构，例如上颌、下颌、前颅底、下巴和/或下颌关节的经设定区段体积范围。因此，所生成的对应于常规X线头影测量片的二维合成图像仅含有相关区段体积范围的投影，以使得颅骨的其余中间区域隐藏起来。这有助于诊断分析和确定相关解剖结构。

在常规MRI机中，通过将选定信号分配到个别体积元（体素）来执行测量体积的体素的空间编码，其中利用与位置线性相关的磁场（梯度场）来生成空间编码。这利用了以下事实：对于一个特定粒子来说，拉莫尔频率取决于磁通量密度（垂直于粒子的角动量的方向的场分量越大，拉莫尔频率越高）。

第一梯度在激励期间存在，且确保人体的仅一个片层具有适当的拉莫尔频率，即此片层的自旋偏转（片层选择梯度）。

横向于第一梯度的第二梯度在激励之后短暂接通，并且以一种使得自旋进动在每一行图像中具有不同相位位置的方式实现自旋的受控散相（相位编码梯度）。

在测量期间切换到与其它两个梯度成直角的第三梯度；它确保每一列图像的自旋具有不同进动速度，即传输不同拉莫尔频率（读出梯度、频率编码梯度）。

由此，三个梯度一起在三个空间平面中产生信号的编码。接收信号属于人体的特定片层，且含有频率和相位编码的组合，计算机可利用傅里叶变换将所述组合转换成二维图像。

可有利地界定包括上颌和/或下颌的至少一部分的第二区段体积范围，其中通过投影到目标平面上而从第一区段体积范围和第二区段体积范围生成二维合成图像。

因此，为了生成二维合成图像，将具有正中矢状平面的第一区段体积范围和具有上颌和/或下颌的至少一部分的第二区段体积范围投影到目标平面上。通过这种方式，例如，上颌和/或下颌的左半部分可包含于第二区段体积范围中。然后，这允许相对于第一区段体积范围的正中矢状平面中的解剖结构进行上颌或下颌的左半部分的头影测量诊断分析。利用常规头影测量图像是不可能进行此类型的诊断分析的，因为左颌和右颌区域的结构始终重叠。第二区段体积范围还可包括上颌和/或下颌的右半部分，以使得右半部分的头影测量诊断分析是可能的。

第二区段体积范围可有利地包括上颌和/或下颌的左侧，其中额外界定第三区段体积范围，其包括上颌和/或下颌的右侧，其中通过投影到目标平面上而从第一区段体积范围、第二区段体积范围和第三区段体积范围生成二维合成图像。

因此，通过这种方式，具有正中矢状平面的第一区段体积范围的图像数据、具有左侧的第二区段体积范围的图像数据和具有右侧的第三区段体积范围的图像数据通过投影叠加，并生成二维合成图像。理想的是，左侧的左下颌关节应该与右侧的右下颌关节叠加，以使得两个下颌关节之间的轴线安置成垂直于目标平面（如果不存在双面不对称的话）。

因此，本方法相比于常规X线头影测量片的一种特定优点是甚至可以相对于正中矢状平面显示出颅骨左侧和颅骨右侧之间的不对称性。

可基于相应患者的预设，或基于对象的初始图像，就每一区段体积范围在MRI机的测量体积内的位置和定向而有利地界定每一区段体积范围。

患者相对于MRI机的定位可例如借助于定位装置来执行，所述定位装置例如头部固定器和/或夹持器（bite holder）。接着，具有正中矢状平面的第一区段体积范围就其相对于MRI机和相对于定位装置的位置和定向而界定。取决于患者颅骨的大小，上颌和/或下颌的两侧安置成更远离或更接近正中矢状平面。 MRI机的预设可例如允许患者选择不同程序，例如儿童程序或成人程序。为了做到这一点，以一种使得儿童或成人的头部模板的颌刚好放入的方式设定具有颌的左侧的第二区段体积范围和颌的第三区段体积范围。如果相应的患者的颌的轮廓和构造已知，那么还可针对患者执行预设。还可根据患者的初始图像确定颌的轮廓和构造，其中初始图像可为例如横向平面中的二维图像，或为三维图像。初始图像可为射线照片或MRI图像。

区段体积范围的深度可有利地在0.5 mm和30 mm之间，优选地在1 mm和15 mm之间。

因此，上颌和/或下颌完全包含在区段体积范围内，从而全部显示为合成图像中的投影。

区段体积范围可有利地为长方体或具有弯曲的细长形状。

区段体积范围的几何结构受MRI机的构造影响，具体地说，受MRI机的梯度线圈影响。

在常规MRI机中使用三个梯度线圈，它们沿着患者开口的x、y、z轴线生成线性梯度场。因此，通过叠加梯度场，在空间中可任意旋转的平面或非弯曲表面可获得唯一共振频率。借助于常规1D脉冲激励的区域是沿着三个表面轴线挤压的受激励平面表面，且因此表示在空间中任意定向的长方体。

合成图像可有利地对应于常规X线头影测量片（远程射线照片），其中合成图像的目标平面对应于安置成平行于X线头影测量片中X射线检测器的检测器表面的平面。

因此，所生成的合成图像允许进行患者的头影测量诊断分析。然而，相比于常规X线头影测量片，所生成的合成图像的优点在于区段体积范围之间的结构并不进行投影，且因此不显示在合成图像中。

可借助于MRI机，通过利用对象体积记录牙科对象的单个三维MRI整体图像并存留来自三维MRI整体图像的个别区段体积范围的图像数据来有利地记录区段体积范围的图像数据。

在此实施例中，记录例如患者的整个颅骨的MRI整体图像，其中从MRI整体图像中切出并存留具有正中矢状平面的第一区段体积范围、具有颌的左侧的第二区段体积范围和具有颌的右侧的第三区段体积范围。

可借助于MRI机，通过借助于MRI机记录显示经界定区段体积范围的多个MRI区段获取物来有利地记录区段体积范围的图像数据。

在此替代实施例中，单独测量个别区段体积范围，从而针对每一区段体积范围生成MRI区段获取物。为了做到这一点，以一种使得获取且在MRI区段获取物中显示相应区段体积范围内的仅一个体积的方式设定MRI机。

可有利地借助于MRI机逐渐地一个接一个地测量个别MRI区段获取物。

因此，对于每一MRI区段获取物，重置MRI机以便测量相应的区段体积范围。由此，例如通过根据空间编码设定相位编码梯度来一个接一个地读出MRI区段获取物的个别片层。

有利的是，可基于多片层激励方法，借助于特殊MRI机同时测量至少两个MRI区段获取物。

特殊MRI机可因此同时记录MRI区段获取物，其中此类MRI机允许激励对象体积中的多个片层，并且是基于如以下技术性文章（贝内迪克特A.波泽，“通过并行传输的同时多片层激励（Simultaneous multislice excitation by parallel transmission）”，《医学磁共振（Magn Reson Med）》，2014年4月；71(4)：第1416到1427页）中所描述的所谓的多脉冲激励方法。

还可通过混合激励信号和读出信号，同时地或以交错方式记录多个区段体积范围。

每一MRI区段获取物可有利地由一个单个MRI片层图像组成，或它可由多个MRI片层的堆叠图像组成。

因此，MRI区段获取物可由多个MRI片层图像的单个堆叠形成，以使得借助于MRI机以一个步骤，或以多个连续步骤记录MRI区段获取物。

堆叠的MRI片层图像可有利地安置成在相应的区段体积范围内彼此平行。

由此连续地一个片层接着一个片层地测量MRI片层图像。

可有利地通过借助于定位装置相对于MRI机定位患者，或通过取得患者颅骨的初始图像，并基于所述初始图像由使用者手动地或借助于计算机自动地确定正中矢状平面和/或个别区段体积范围的位置和定向来界定颅骨的正中矢状平面。

由此借助于定位装置或借助于初始图像确定正中矢状平面和/或个别区段体积范围的位置和定向，以使得平行于正中矢状平面的目标平面和包括正中矢状平面的第一区段体积范围的布置可被定位为所确定的正中矢状平面的位置的函数。

通过在共同投影方向上将个别区段体积范围的图像数据投影到目标平面上，可以计算机辅助的方式，通过图像数据到目标平面上的投影而从个别区段体积范围的图像数据中有利地生成合成图像，其中投影方向被布置成垂直于目标平面。

因此，以垂直于目标平面且因此沿着投影方向垂直于正中矢状平面的方式投影区段体积范围的图像数据。理想的是，左下颌关节和右下颌关节在合成图像中叠加显示。由于可以精确地测量相关解剖结构之间的距离，所以此类型的合成图像使得患者的精确头影测量诊断分析有可能。

在获取对象体积中的个别区段体积范围之前，可有利地由使用者界定区段体积范围相对于MRI机的位置和/或定向，其中借助于显示装置示意性地显示具有上颌模板和/或下颌模板的头部模板，其中区段体积范围和其相对于头部模板的布置以图形方式显示。

这以图形方式向使用者示出了区段体积范围和经界定目标平面相对于头部模板的位置。这使得使用者更易于评估所生成的合成图像。

可借助于显示装置有利地显示所生成的合成图像。

可由此借助于显示装置，例如显示器，显示合成图像，以使得使用者更易于进行合成图像的诊断分析。

有利的是，除了合成图像之外，借助于显示装置还可显示至少一个区段体积范围的图像数据。

因此，使用者还可使用区段体积范围的图像数据来进行诊断分析。这是有帮助的，因为第二区段体积范围中仅示出例如颌的左侧，而第三区段体积范围中仅示出颌的右侧。

区段体积范围的图像数据可为三维图像数据或二维图像数据。因此，在每一情况下，记录对象体积的一个三维区域，即相应区段体积范围的一个体素。因此，二维图像数据仅由沿着相应区段体积范围的轴线中的一个轴线的一个体素层组成，而三维图像数据由沿着相应区段体积范围的所有轴线的多个体素组成。然而，在这两种情况下都以相同方式执行投影，即通过沿着投影方向将区段体积范围的现有体素（一个层或多个层）投影到目标平面上并聚集，所述投影方向可被布置成垂直于目标平面。来自相应区段体积范围的不同层的体素可因此投影到目标平面上。

附图说明

参考图式阐释本发明。所述图式示出：

图1 是用于说明本方法的简图，

图2 是示意性流程图，

图3 是具有多个合成图像的简图。

具体实施方式

图1示出了用于说明本方法的简图，本方法用于借助于MRI机5获取牙科对象1，具体地说，颅骨2、上颌3和/或下颌4的至少一部分。界定第一区段体积范围，其至少部分地包括由点划线表示的正中矢状平面7。第二区段体积范围8包括上颌3和/或下颌4的左侧9。第三区段体积范围10包括上颌3和/或下颌4的右侧11。区段体积范围6、8和10是长方体，且具有由长方体区段体积范围的最长边缘界定的优选方向。第一区段体积范围6的第一优选方向12、第二区段体积范围8的第二优选方向13和第三区段体积范围10的第三优选方向14彼此不平行。区段体积范围6、8和10仅部分重叠。在第一实施例中，从整个头部1的MRI整体图像中切出区段体积范围6、8和10的图像数据。在第二实施例中，通过执行相应区段体积范围6、8和10的个别MRI区段获取来生成个别区段体积范围6、8和10的图像数据。在MRI机的测量体积15内记录的图像数据从MRI机5传输到计算机16。借助于计算机16，通过将个别区段体积范围6、8和10的图像数据投影到目标平面上而从图像数据生成二维合成图像17，其中目标平面安置成平行于经界定正中矢状平面7。可借助于定位装置，例如头部固定器或夹持器，相对于MRI机5定位患者或通过分析患者的初始图像来界定颅骨的正中矢状平面7。借助于显示装置18，例如显示器，可以图形方式显示所生成的合成图像17。除了合成图像17之外，还可以图形方式显示第一区段体积6的第一图像数据19、第二区段体积8的第二图像数据20和第三区段体积10的第三图像数据21。在示意性表示22中，可以图形方式显示具有上颌模板23和/或下颌模板24的头部模板以及经界定区段体积范围6、8和10。可同样地以图形方式显示目标平面25相对于经界定区段体积范围6、8和10的布置和投影方向26。示意性表示22便于使用者进行合成图像17和图像数据19、20和21的诊断分析。例如键盘27和鼠标28的输入构件连接到计算机16，并使得虚拟工具能够通过光标29进行操作，例如以手动界定个别区段体积范围6、8和10的位置和定向或正中矢状平面7或目标平面25的位置。合成图像17对应于用于进行头影测量诊断分析的常规X线头影测量片。在合成图像17中显示重要的解剖结构，例如前颅底的点30、骨质下巴32的点31、左下颌关节34的左下颌关节轴线33、右下颌关节36的右下颌关节轴线35。在本合成图像17中，左下颌关节轴线33对应于右下颌关节轴线。可在头影测量诊断分析中确定所述点30、31、33和35之间的距离。

图2示出了用于说明本方法的实施例的示意性流程图。在第一步骤40中，相对于MRI机界定区段体积范围6、8和10。在第二步骤41的第一替代方案中，借助于MRI机5，通过记录患者的头部1的MRI整体图像并从三维MRI整体图像中切出区段体积范围6、8和10的图像数据来记录区段体积范围6、8和10的图像数据。在第二步骤42的第二实施例中，通过借助于MRI机5连续测量个别MRI区段获取物来记录区段体积范围6、8和10的图像数据。在第三步骤43中，借助于计算机16通过投影到目标平面25上来显示区段范围6、8和10的图像数据19、20和21，并生成合成图像17。

图3示出了多种合成图像的简图。如在图1中，通过将第一区段体积6的第一图像数据19、第二区段体积8的第二图像数据20和第三区段体积10的第三图像数据21投影到目标平面25上来生成第一合成图像50。

与图1相比，患者呈现出双面不对称性，使得在合成图像50中，左下颌关节34的左下颌关节轴线33不同于右下颌关节36的右下颌关节轴线35。用实线指示的颌9的左侧的牙齿51同样与用短划线指示的颌11的右侧的牙齿52显著不同。

通过将第一区段体积6的第一图像数据19和颌9的左侧的第二区段体积8的第二图像数据20投影到目标平面25上来生成第二合成图像53。因此，仅显示左下颌关节34和颌9的左侧的牙齿51。

通过将第一区段体积6的第一图像数据19和颌11的右侧的第三区段体积10的第三图像数据21投影到目标平面25上来生成第三合成图像54。因此，仅显示右下颌关节36和颌11的右侧的牙齿52。

通过将第一区段体积6的第一图像数据19投影到目标平面25上来生成第四合成图像55。因此，仅可看见解剖结构30、31，且可至少部分地看见第一区段体积范围6的门牙56，以及正中矢状平面7。

为了使使用者能够进行更好的诊断分析，可借助于显示装置18，紧挨着彼此同时或同样一个接一个地显示个别合成图像50、53、54和55。

参考符号

1 头部

2 颅骨

3 上颌

4 下颌

5 MRI机

6 第一区段体积范围

7 正中矢状平面

8 第二区段体积范围

9 颌的左侧

10 第三区段体积范围

11 颌的右侧

12 第一优选方向

13 第二优选方向

14 第三优选方向

15 测量体积

16 计算机

17 合成图像

18 显示装置

19 第一图像数据

20 第二图像数据

21 第三图像数据

22 示意性表示

23 上颔模板

24 下颔模板

25 目标平面

26 投影方向

27 键盘

28 鼠标

29 光标

30 前颅底的点

31 骨质下巴的点

32 下巴

33 左下颌关节轴线

34 左下颌关节

35 下颌关节轴线

36 右下颌关节

40 第一步骤

41 第二步骤

42 第二步骤

43 第三步骤

50 第一合成图像

51 颌的左侧的牙齿

52 颌的右侧的牙齿

53 第二合成图像

54 第三合成图像

55 第四合成图像

56 门牙。