Procedimiento para digitalizar objetos dento-maxilofaciales.

Procedimiento para determinar, como mínimo, un parámetro de segmentación de datos de imagen volumétrica de un objeto dento-maxilofacial,

cuyo procedimiento comprende las siguientes etapas:

a. obtener datos de imagen volumétrica (11) de un objeto de calibración (3) que tiene un diseño de objeto de calibración (10) con el mismo protocolo de formación de imágenes utilizado para obtener dichos datos de imagen volumétrica de dicho objeto dento-maxilofacial;

b. determinar dicho, como mínimo, un parámetro de segmentación mediante:

- alinear en un espacio dicho diseño (10) de objeto de calibración y dichos datos de imagen volumétrica (11) de dicho objeto de calibración;

- medir valores de imagen en los datos (11) de imagen volumétrica del objeto de calibración en la superficie del diseño (14) del objeto de calibración alineado, almacenando los valores de imagen medidos y construyendo un histograma de los valores de imagen almacenados; y

- deducir los parámetros de segmentación utilizando un criterio de selección en combinación con dicho histograma.

Procedimiento para digitalizar objetos dento-maxilofaciales Sector de la invención La presente invención se refiere a un procedimiento para captar la forma de un objeto dento-maxilofacial a base de datos de la imagen volumétrica del objeto. Además, la presente invención se refiere a un procedimiento para determinar un parámetro a utilizar en la digitalización del objeto dento-maxilofacial.

Antecedentes de la invención Los tratamientos dento-maxilofaciales se relacionan con la dentición, el cráneo y los tejidos blandos faciales. El alcance de los tratamientos va desde tratamientos de la dentadura, tales como alineación, restauración de coronas, extracción, restauración incluyendo la raíz y la corona, tratamientos relacionados con el hueso tales como cirugía maxilofacial, comportando remodelado quirúrgico o restablecimiento del cráneo y de la dentición, adaptar las intervenciones quirúrgicas de reparación, en particular, de posicionamiento defectuoso de las mandíbulas entre sí, llamada cirugía ortognática, tratamientos de la unión temporomandibular (TMJ) , tratamientos sobre tejidos blandos faciales tales como esculpido de tejidos, "lifting", etc. Es importante en estos tratamientos la creación de una buena oclusión y línea de sonrisa. Con "oclusión" se designa la forma en la que los dientes del arco superior y del arco inferior se juntan cuando se cierra la boca.

Dado que los tratamientos dento-maxilofaciales son complejos y tienen un gran impacto sobre el aspecto externo facial del paciente, se requiere una planificación cuidadosa del tratamiento. Los sistemas de planificación dentomaxilofacial ayudados por ordenador se encuentran progresivamente a disposición a efectos de digitalizar el proceso de planificación para el tratamiento manual tradicional. Para poder optimizar el plan de tratamiento, es frecuentemente necesario incorporar en estos sistemas una versión digital de objetos dento-maxilofaciales tales como impresiones dentales, modelos dentales en piedra o prótesis desmontables, etc. Como consecuencia, existe la necesidad de posibilitar una digitalización precisa de objetos dento-maxilofaciales.

Los objetos dento-maxilofaciales, se caracterizan por una forma muy irregular que muestra varios rebajes y detalles pequeños. Estas características hacen la digitalización de la forma una tarea difícil.

Para la digitalización de objetos dento-maxilofaciales, se puede aplicar el escaneado superficial basado en estéreoimágenes, formación de imágenes de estructuras mediante luz, escaneado por láser, o entre otras, la holografía conoscópica. Estos procedimientos pueden facilitar escaneados muy detallados de la superficie de los objetos. Si bien algunas técnicas son más flexibles con respecto a la variedad de formas que pueden escanear, ciertas formas resultan difíciles de digitalizar.

Un procedimiento alternativo para digitalizar la forma del material dento-maxilofacial es la utilización de técnicas de imagen volumétricas, tales como escaneado destructivo o formación de imágenes tomográficas. La formación de imágenes tomográficas incluye todas las modalidades de imagen que generan imágenes tomográficas. Estas imágenes tomográficas pueden ser dispuestas en un volumen de imagen 3D.

Un ejemplo de esta formación de imágenes tomográficas es el escaneado CT. Con esta modalidad, se utilizan rayos X para digitalizar la forma del material dento-maxilofacial. Esto se hace de manera típica en un entorno industrializado basado en escáneres industriales CT o micro-escáneres CT. No obstante, este enfoque requiere una inversión significativa, y crea complicación logística. Por ejemplo, una impresión dental se deforma cuando se seca. Por lo tanto, es aconsejable digitalizar la impresión tan pronto como sea posible y controlar cuidadosamente el entorno en el que se almacena.

Si bien existen varias técnicas de formación de imágenes para escanear objetos, sigue existiendo el problema de que la captación del contorno exacto o la forma de dichos objetos a base de los datos de imagen volumétrica es muy difícil o inexacta. Además, esta toma de contorno o de forma se lleva a cabo usualmente de forma subjetiva. El proceso de toma del contorno se llama también frecuentemente segmentación de los datos de la imagen volumétrica.

Como consecuencia, existe la necesidad de un procedimiento preciso para captar la forma a base de datos de imagen volumétrica, tales como forma de materiales dento-maxilofaciales de manera más fiable.

En el documento WO00/19929 la técnica de formación de imágenes del volumen se describe con escaneado destructivo, de manera que se toman imágenes de secciones.

El documento US 7.123.767 describe técnicas para la segmentación de un modelo de dentición digital formando modelos de componentes individuales utilizando, por ejemplo, escáneres CT. Se describen varias técnicas de segmentación 3D, muchas de las cuales son asistidas por humanos. Otras técnicas implementadas por ordenador

tienen el inconveniente de que solamente se crean márgenes inter-proximales en vez de un valor umbral preciso. Este documento no se refiere, no obstante, a la exactitud de la segmentación de un modelo de dentición digital, aunque este es un factor crucial.

La publicación "Exactitud geométrica de tomografía de volumen digital y tomografía convencional computada" describe la comparación de la exactitud entre la toma de imágenes tomográfica de volumen digital con la de CT convencional. Un cubo de calibración con un modelo definido de tubos interiores ha sido escaneado utilizando CT y tomografía de volumen digital y se ha utilizado para determinar la desviación en cada imagen.

La patente publicada EP 1808129 describe un dispositivo de referencia posicionado en la boca que puede ser utilizado para la calibración de la distorsión en el momento de toma de imágenes CT.

Existe también la necesidad de ofrecer a los profesionales dentales la posibilidad de escanear materiales dentomaxilofaciales con técnicas de formación de imágenes de volumen, tales como formación de imágenes tomográficas, que sean fácilmente accesibles o de fácil instalación en el consultorio dental. Un ejemplo de este procedimiento de toma de imágenes tomográficas es escaneado CT con escáner médico estándar CT o escáner "Cone-Beam CT".

La toma de imágenes tomográficas crea un conjunto de datos de imagen volumétrica o incluso varios, de los que se necesita segmentar la superficie del objeto dento-maxilofacial. Dada la gran variedad de equipos de toma de imágenes tomográficas, se precisa un procedimiento fácil y altamente automatizado a efectos de permitir una digitalización conveniente, precisa de la forma de los objetos dento-maxilofaciales.

Objetivos de la invención La presente invención está destinada a proporcionar un procedimiento para generar un modelo general de la forma de un objeto dento-maxilofacial a base de un juego de imagen volumétrica, de manera que se supere los inconvenientes y limitaciones de la técnica anterior.

Características de la invención La presente invención se refiere a un procedimiento para determinar (es decir, calcular) , como mínimo, un parámetro de segmentación de datos de imagen volumétrica de un objeto dento-maxilofacial, de manera que el procedimiento comprende las etapas de: a) obtener datos de una imagen volumétrica de un objeto de calibración que tiene un diseño de objeto de calibración con el mismo protocolo de imagen utilizado para obtener dichos datos de imagen volumétrica de dicho objeto dento-maxilofacial, y b) determinar dicho, como mínimo, un parámetro de segmentación, alineando en un espacio dicho diseño de objeto de calibración y dichos datos de imagen volumétrica de dicho objeto de calibración; medir los valores de imagen en los datos de imagen volumétrica del objeto de calibración en la superficie del diseño del objeto de calibración alineado, almacenar los valores de imagen medidos y construir un histograma de los valores de imagen medidos; y deducir el parámetro de segmentación utilizando un criterio de selección en combinación con dicho histograma.

En una realización, dicho procedimiento comprende la etapa de calcular una medición de exactitud de la segmentación obtenida aplicando, como mínimo, un parámetro de segmentación.

En una realización específica, la alineación de la etapa a) es llevada a cabo por un registro basado en voxel o por un procedimiento de alineación basado en puntos.

En una realización preferente, los datos de imagen volumétrica son obtenidos por una técnica de toma de imágenes tomográfica que comprende escaneado CT.

En una realización, el objeto de calibración tiene... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para determinar, como mínimo, un parámetro de segmentación de datos de imagen volumétrica de un objeto dento-maxilofacial, cuyo procedimiento comprende las siguientes etapas:

a. obtener datos de imagen volumétrica (11) de un objeto de calibración (3) que tiene un diseño de objeto de calibración (10) con el mismo protocolo de formación de imágenes utilizado para obtener dichos datos de imagen volumétrica de dicho objeto dento-maxilofacial;

b. determinar dicho, como mínimo, un parámetro de segmentación mediante: -alinear en un espacio dicho diseño (10) de objeto de calibración y dichos datos de imagen volumétrica (11) de dicho objeto de calibración; -medir valores de imagen en los datos (11) de imagen volumétrica del objeto de calibración en la superficie del diseño (14) del objeto de calibración alineado, almacenando los valores de imagen medidos y construyendo un histograma de los valores de imagen almacenados; y -deducir los parámetros de segmentación utilizando un criterio de selección en combinación con dicho histograma.

2. Procedimiento, según la reivindicación 1, que comprende la etapa de calcular una medición de exactitud (12) de una segmentación obtenida aplicando dicho, como mínimo, un parámetro de segmentación.

3. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que dicha etapa de alineación es llevada a cabo por registro basado en voxel o por un procedimiento de alineación basado en puntos.

4. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dichos datos de imagen volumétrica son obtenidos por una técnica de formación de imágenes tomográficas que comprende escaneado CT.

5. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que dicho objeto de calibración (10) tiene propiedades de material sustancialmente iguales a las de dicho objeto dento-maxilofacial para dicho protocolo de formación de imagen.

6. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que dicho objeto de calibración (10) tiene una forma sustancialmente igual a la forma de dicho objeto dento-maxilofacial.

7. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que dicho objeto de calibración (10) tiene dimensiones sustancialmente iguales a las dimensiones de dicho objeto dento-maxilofacial.

8. Procedimiento para determinar, como mínimo, un valor de umbral óptimo de datos de imagen volumétrica de un objeto dento-maxilofacial, cuyo procedimiento comprende las siguientes etapas:

a. obtener datos de imagen volumétrica (11) de un objeto de calibración (3) que tiene un diseño de objeto de calibración (10) con el mismo protocolo de formación de imágenes utilizado para obtener dichos datos de imagen volumétrica de dicho objeto dento-maxilofacial;

b. determinar dicho, como mínimo, un valor de umbral óptimo mediante: -alinear los datos de imagen volumétrica del objeto de calibración con el diseño del objeto de calibración; -generar para cualquier valor umbral un mapa de distancias entre una superficie reconstruida de los datos de imagen volumétrica del objeto de calibración y una superficie virtual del diseño del objeto de calibración; y -deducir el valor de umbral óptimo basándose en los mapas de distancias calculados.

9. Procedimiento para la digitalización de un objeto dento-maxilofacial que comprende las siguientes etapas:

a. obtener datos de imagen volumétrica del objeto dento-maxilofacial;

b. determinar, como mínimo, un parámetro de segmentación de los datos de imagen volumétrica del objeto dento-maxilofacial de acuerdo con el procedimiento de la reivindicación 1 o determinar, como mínimo, un valor umbral óptimo de los datos de imagen volumétrica del objeto dento-maxilofacial de acuerdo con el procedimiento de la reivindicación 8;

c. aplicar una segmentación a los datos de imagen volumétrica del objeto dento-maxilofacial con el, como mínimo, un parámetro de segmentación o un valor de umbral óptimo obtenido de la etapa b.

10. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha segmentación consiste en la formación de umbrales.