[發(fā)明專利]一種基于體圖像處理的植牙手術(shù)導(dǎo)板的制作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310044186.6
• 申請日: 2013-01-31
• 公開（公告）號: CN103156693A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 童若鋒;施曉欣
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: A61C8/00
• 分類號: A61C8/00;G06T19/00
• 代理公司: 杭州天勤知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于植牙領(lǐng)域，具體涉及一種基于體圖像處理的植牙手術(shù)導(dǎo)板的制作方法。

背景技術(shù)

植牙，是指將人工牙根植入牙槽骨內(nèi)，然后在人工牙根上方安裝瓷牙，在功能和美觀方面與天然牙齒完全一樣的修復(fù)方式。植牙手術(shù)包括術(shù)前檢查，植入人工牙根，安裝基臺，安裝牙冠4項內(nèi)容。在術(shù)前檢查完之后，可以得到病人牙齒的石膏模型和CT數(shù)據(jù)，根據(jù)ct數(shù)據(jù)可以準(zhǔn)確的了解病人牙齒的狀況，制定植牙手術(shù)方案。在植牙手術(shù)輔助軟件中，可以依據(jù)ct數(shù)據(jù)，正確設(shè)定種植體的位置。然后根據(jù)所有與牙齒、種植體相關(guān)信息生成手術(shù)輔助導(dǎo)板。

現(xiàn)有植牙手術(shù)往往仰賴醫(yī)生的個人經(jīng)驗和臨場判斷，根據(jù)患者病歷，計算機(jī)斷層掃描圖等進(jìn)行鉆孔和植牙位置的術(shù)前規(guī)劃，只是認(rèn)為粗估的判斷，容易造成手術(shù)操作的誤差，往往導(dǎo)致鉆孔的位置不精確。

而依賴數(shù)字影像設(shè)計植牙方案，輔助植牙手術(shù)的技術(shù)，可以提高植牙手術(shù)的精確性。利用計算機(jī)斷層掃描，得到患者口腔特征的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，進(jìn)行種植體定位規(guī)劃，依靠規(guī)劃加工植牙導(dǎo)板，可以精確地得到導(dǎo)板形狀。并且通過軟件設(shè)計，還可以預(yù)覽導(dǎo)板加工效果，便于修改手術(shù)方案。

但是在生成植牙手術(shù)輔助導(dǎo)板的時候，由于人體口腔形貌非常復(fù)雜，植牙手術(shù)輔助導(dǎo)板既要能夠順利戴入牙齒，不被卡住，又要與牙齒盡量貼合，被患者戴上后不晃動，這就要求要對患者口腔數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列復(fù)雜處理。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種基于體圖像處理的植牙手術(shù)導(dǎo)板的制作方法，該制作方法制得的植牙手術(shù)導(dǎo)板能夠幫助牙科醫(yī)生在植牙手術(shù)時準(zhǔn)確定位種植體應(yīng)植入位置，深度和方向。

一種基于體圖像處理的植牙手術(shù)導(dǎo)板的制作方法，包括以下步驟：

1)獲得牙齒的石膏模型，掃描該石膏模型生成對應(yīng)的石膏三維網(wǎng)格模型；

2)結(jié)合對應(yīng)的口腔ct模型，向所述石膏三維網(wǎng)格模型中放入模擬種植體；

3)對所述石膏三維網(wǎng)格模型進(jìn)行取樣，生成對應(yīng)的體圖像(Volume?Image)；

4)針對得到的體圖像，對各個牙齒的凹處以及牙縫進(jìn)行填充處理；

5)從填充處理后的體圖像中獲取初始牙齒導(dǎo)板的內(nèi)、外表面，繼而得到初始牙齒導(dǎo)板的三維網(wǎng)格模型；

6)讀取所述模擬種植體的位置和型號，在所述初始牙齒導(dǎo)板的三維網(wǎng)格模型中生成對應(yīng)的導(dǎo)板基臺，得到全范圍牙齒導(dǎo)板模型；

7)從所述全范圍牙齒導(dǎo)板模型中根據(jù)預(yù)定的范圍提取牙齒導(dǎo)板模型；

8)根據(jù)所述牙齒導(dǎo)板模型加工得到實體植牙手術(shù)導(dǎo)板。

本發(fā)明中，得到的植牙手術(shù)導(dǎo)板能夠順利戴入牙齒，不被卡住，同時又能與牙齒盡量貼合，被患者戴上后不晃動，并能根據(jù)植牙手術(shù)方案所提供的種植體信息，在導(dǎo)板上生成出方便醫(yī)生定位種植體位置的手術(shù)基臺，操作方便。

作為優(yōu)選，步驟3)中，所述體圖像的生成包括如下步驟：

3.1)預(yù)定義體圖像的維度，閾值以及體素大小：以牙齒生長方向為體圖像的Z軸方向，與其垂直的平面為XY平面；各個方向軸的定義域與石膏三維網(wǎng)格模型大小有關(guān)，保證其所有網(wǎng)格在定義域內(nèi)；取XYZ軸三個方向上范圍最大的定義域，用其定義域的范圍值的N分之一作為體素的邊長大小(本方法中N＝512)，在本專利中，所述體素的體素值的物理意義為該體素中心點(diǎn)到石膏三維網(wǎng)格表面的距離；

3.2)針對所述石膏三維網(wǎng)格模型，標(biāo)記出與每一個網(wǎng)格相對應(yīng)的相交體素，將該相交體素及其六鄰域中的所有體素均作為當(dāng)前網(wǎng)格的邊界體素，將每個邊界體素到對應(yīng)網(wǎng)格表面的距離作為其體素值；

3.3)以一個在石膏三維網(wǎng)格模型內(nèi)部的已知體素作為種子，對石膏三維網(wǎng)格模型的內(nèi)部進(jìn)行填充，將所述種子以及填充區(qū)域內(nèi)的所有體素作為內(nèi)部體素，并將所有內(nèi)部體素的體素值設(shè)置為最大機(jī)器正數(shù)；

3.4)計算所有石膏三維網(wǎng)格模型外部的體素到網(wǎng)格表面的曼哈頓距離，作為其體素值；

所述的石膏三維網(wǎng)格模型外部的體素記為外部體素；

3.5)根據(jù)邊界體素、內(nèi)部體素和外部體素的體素值生成所述體圖像。

作為優(yōu)選，步驟3.2)中，所述的相交體素的標(biāo)記包含以下步驟：

對石膏三維網(wǎng)格模型的每一個面片進(jìn)行三維線性插值采樣，計算得出采樣點(diǎn)的坐標(biāo)以及體素到該采樣點(diǎn)的距離，取離采樣點(diǎn)最近的體素，即為相交體素；

步驟3.2)中，計算邊界體素的體素值時，若某個體素可能被多個面片采樣到，在判斷它的最終體素值時，采取如下策略：

如果這個體素到某個面片的垂點(diǎn)在面片內(nèi)部，則體素值取該體素到該面片的距離，如果有多個這樣的面片，則取絕對值最小的距離值；