[發明專利]一種基于人工智能的正畸手術方案生成系統

在審

• 申請號: 202011226510.2
• 申請日: 2020-11-04
• 公開（公告）號: CN112201349A
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發明（設計）人: 程俊鑫;田而慷;吳曉悅;張詩詠;王雙成;陳玥;劉洪源;林慧珊;王昕玥;詹美均;周秀蓉;靳蘊瑤;程偉;趙啟軍;廖文
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: G16H50/20
• 分類號: G16H50/20;G16H30/20;G06K9/34;G06F16/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種基于人工智能的正畸手術方案交互模擬及評估系統，屬于全手術期交互性模擬及評估平臺，解決現有手術操作難以得到直觀預期手術成果、直觀硬組織改變程度等問題。本發明創新性地將傳統放射影像技術、虛擬現實技術、人工智能分析相結合，醫生通過其構建的三維模型進行虛擬手術操作和設計并追蹤手術過程中的影像變化，通過自身交互性手術模擬平臺的相應算法，根據醫生的操作映射出一系列硬組織的改變，再將軟組織覆蓋在硬組織上，最終得到直觀的預計手術成果。本發明也將依托專家決策系統對病歷難度、操作方案評分、操作實際效果評分，通過虛擬手術效果對醫師自身的方案進行修改，大幅提高手術的可控性與效果，可用于臨床和科研分析。

技術領域

本發明屬于人工智能領域，一種基于人工智能、虛擬現實的正畸手術交互模擬及評估系統。

背景技術

具有較高口腔美學水平的治療方案設計目前非常依賴醫生豐富的臨床工作經驗，主要取決于醫生自身對于錯合畸形的了解，對生物力學知識的儲備等情況。例如，由于正畸中存在較多的不可靠因素，而且目前正畸醫生的專業水平差異較大，存在正畸術后結果差異較大的情況。原始的排牙實驗在石膏模型上進行，幫助醫生在一定程度上預測治療結果。但這種方法在分割牙齒的過程中不可避免地破壞了牙齒的鄰接點，不同程度上縮短了牙弓應有的長度，并且人為因素影響較大，精度不足、操作步驟繁瑣、缺少對牙根的定位。基于人工智能的術前交互性平臺，創新性地將傳統放射影像技術與虛擬現實技術及人工智能分析相結合，讓醫生得以通過其構建的三維彩色模型進行虛擬手術操作和設計。

發明內容

本發明基于一個口腔硬組織三維圖像結構化數據庫，通過人工標注輔助計算機對二維CBCT影像像進行圖像語義分割，從而得到口腔硬組織三維模型，存入口腔硬組織三維圖像結構化數據庫。并用其訓練人工智能，最終設計出一套能智能識別的算法，從而可以在分秒之間從患者的CBCT影像得到三維交互性模型數據。醫生通過構建的三維交互性模型進行虛擬手術操作和設計。同時，本發明通過自身交互性正畸模擬平臺的相應算法，依托專家決策系統對病歷難度、操作方案評分、操作實際效果評分，再將軟組織覆蓋在硬組織上，最終得到直觀的預計手術成果。醫生可以根據虛擬手術效果對自身的方案進行修改，大幅提高的手術的可控性與效果。

將數據按照正畸治療方法、治療效果等方面進行數據分類，將牙列重構問題看做是模型擬合問題，模型參數(即線性組合系數和相機參數)進行了優化，以便產生二維投影的三維模型最好符合輸入二維圖像的位置(和紋理)的一組注釋面部標記。基于塊劃分的形狀差異度量方法,把樣本曲面從歐氏空間的三維坐標轉化為基于塊距離矢量形式，根據低分辨率曲面型值點矩陣建立統計特征。

所基于數據庫基于AI圖像識別系統提供所需要的口腔硬組織三維圖像及相關信息。數據庫目前已包含影像學信息、計算機可識別的結構化信息、人工標注模型信息等，同時針對醫生所面臨的不同患者口腔情況對數據進行了科學分類。

將數據按照正畸治療方法、治療效果等方面進行數據分類，將牙列重構問題看做是模型擬合問題，模型參數(即線性組合系數和相機參數)進行了優化，以便產生二維投影的三維模型最好符合輸入二維圖像的位置(和紋理)的一組注釋面部標記。基于塊劃分的形狀差異度量方法,把樣本曲面從歐氏空間的三維坐標轉化為基于塊距離矢量形式，根據低分辨率曲面型值點矩陣建立統計特征。本發明的目的在于將傳統放射影像技術與虛擬現實技術及人工智能分析相結合，讓醫生得以通過其構建的三維彩色模型進行虛擬手術操作和設計模擬。本發明技術方案如下：

一種人工智能的正畸手術方案自動生成系統，包括：

數據庫建立模塊，用于建立CBCT數據庫，所述CBCT數據庫中存儲有的大量脫敏病例CBCT數據；

CBCT圖像自動識別模塊，用于將輸入系統的CBCT數據進行結構化處理，自動配對分組；

人工標注模塊，用于對CBCT結構化的CBCT數據進行標點處理，標注重要解剖結構；