[發明專利]一種牙齒模型中牙冠的自動分割方法

無效

• 申請號: 200910219206.2
• 申請日: 2009-11-27
• 公開（公告）號: CN101706971A
• 公開（公告）日: 2010-05-12
• 發明（設計）人: 李占利;寧小娟
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: G06T15/00
• 分類號: G06T15/00;G06T17/20;A61C7/00
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 譚文琰

技術領域

本發明屬于牙齒模型圖像處理技術領域，尤其是涉及一種牙齒模型中牙冠的自動分割方法。

背景技術

近年來，隨著計算機圖形學與虛擬現實仿真技術的不斷完善和發展，計算機科學和信息技術日益與現代醫學及其相關技術相互整合并相互滲透。同時，隨著計算機軟硬件技術、圖像采集與處理技術、三維數字化成像技術等在口腔醫學領域地飛速發展，已使得計算機技術成為口腔醫學教育、臨床、科研以及基礎建設中的一個重要組成部分。而口腔正畸學作為口腔醫學領域的一個分支，主要研究牙頜、面、顱三維結構的生長發育以及各種原因所造成的畸形，如今對牙頜畸形的矯治正面臨著一場數字化的革命，尤其是隨三維數字化成像與測量技術在口腔正畸診斷、設計、治療和療效預測中越來越廣泛的應用，使得口腔正畸學越來越朝著計算機化的方向發展，且有很好地發展前景。

口腔疾病是一種常見的多發性疾病，據世界衛生組織統計，錯頜畸形已經成為三大口腔疾病(齲齒、牙周病和錯頜畸形)之一。在我國錯頜畸形的發病率高達49％。錯頜畸形往往是由多種因素共同作用而成的。通常，錯頜畸形的病因分為環境因素和遺傳因素，各種因素妨礙了口腔骨骼和肌肉的正常生長，從而造成錯頜畸形。當前，口腔正畸學已被認為是口腔保健治療中的一個必不可少的重要部分。

今年來，市場上出現了一種技術先進、操作簡便且使用效果好、舒適的隱形牙齒矯治器，其先借助當今先進的層析掃描技術可以將獲得的口腔陰模或石膏陽模進行三維數據錄入，進行模型的三維重建；重建后的數字化模型可直接在計算機上進行各個方位的旋轉觀測、放大縮小，可對牙齒、牙弓、基骨等測量項目進行自動測量；在此研究的基礎上，結合可視化三維圖象處理及三維激光快速成形技術，可以模擬臨床矯治設計和牙齒的移動方式與步驟，進行可視化三維牙頜畸形的矯治，并將每個矯治階段的三維牙齒模型進行三維快速激光成形，再在成形的母模上制作每個階段的透明壓模隱形矯治器。上述隱形矯治器相對于已經出現了一百多年以及目前主要在臨床使用的各種傳統固定矯治器而言，具有無托槽、舒適、透明、美觀、可摘、高效、衛生及患者復診次數少等特點，并可實現三維可視化矯治效果的預測及與現有的固定矯治器配合進行綜合治療。與傳統固定矯治器相比，無托槽隱形矯治器有以下優點：1)美觀方便：矯治器采用透明高分子材料制成，矯治過程中不影響患者的形象，同時方便摘戴，對日常生活影響小；2)安全可靠：矯治器設計過程中借助于計算機輔助設計技術對矯治力和矯治量進行嚴格控制，確保了矯治的安全性；3)省時省力：由于矯治器配戴簡單且矯治量在矯治器的加工過程中已確定，醫生的操作時間、患者復診時間和復診次數均明顯減少；4)清潔衛生：口腔衛生易于維護，避免了牙齦炎、牙齒脫礦以及變色等常見矯治并發癥的出現；5)矯治結果明確預測：借助于計算機輔助設計技術在矯治器設計中的應用，可以在矯治進行前了解并告訴患者整個矯治過程和矯治結果，有利于矯治方案的修改、確定，以及醫生和患者交流；6)便于遠程醫療資源共享。

綜上，通過計算機實時模擬牙齒矯正過程中牙冠與牙齦分割的隱形牙齒矯正系統，把病人的牙齒模型讀入到系統中，對牙齒的形狀、各項參數進行記錄、保存。并且，在計算機上模擬該患者的整個矯正治療過程，記錄每個階段牙齒的位置變化，根據這些數據設計各個不同階段的隱形矯正器，患者只要按照設計程序，在不同時期戴上不同的透明矯正器，便可使上顎或下顎的牙齒依照預定的設計移動，最終使牙齒變整齊。患者還可以在治療前就看到虛擬的治療過程，預先了解矯正結果。這樣既可以讓患者提前了解矯正治療效果，又方便醫生的操作、管理。這種自動從牙齒圖像和治療模擬中獲取診斷參數，在治療應用之前模擬其作用效果，是非常吸引人的一項技術。總之，上述隱形牙齒矯正系統主要包括四大模塊：模塊一是對牙齒數字模型的數據導入；模塊二是牙冠與牙齦的分割；模塊三牙齒的整齊裝配；模塊四牙齒移動的動畫制作。其中，牙冠和牙齦分割是重要且關鍵的一個部分，其主要目的就是將單個牙冠從牙齦中提取出來，并且實現牙冠和牙冠之間分離，最終實現對不同單個牙齒進行靈活操作的目的，為后序的對牙齒進行移動、排列以及碰撞檢測等工作奠定基礎。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種牙齒模型中牙冠的自動分割方法，其設計新穎合理、實現方便且運行速度快、數據處理精度高、分割效果好，能實現多個復雜結構之間的精確分割且適用范圍廣。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種牙齒模型中牙冠的自動分割方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

步驟一、根據臨床獲取的牙頜實物模型獲取患者的牙齒數字化模型，其過程如下：