[發明專利]一種CBCT牙齒自動定位使用方法

在審

• 申請號: 202210171145.2
• 申請日: 2022-02-23
• 公開（公告）號: CN114549356A
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 陳閩峰;葉強
• 申請（專利權）人: 深圳市菲森科技有限公司
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T7/11;G06T7/13;G06T7/66;G06T15/00;G06T15/04;G06T15/08
• 代理公司: 深圳市育科知識產權代理有限公司 44509
• 代理人: 吳應永

1.一種CBCT牙齒自動定位使用方法，其特征在于：包括以下步驟：

S01、歸檔CT數據；

S02、計算AI，生成AI結果；

S03、客戶進入CT閱片；

S04、下載、加載CT數據；

S05、開放牙齒透鏡功能；

S06、在牙位表中選擇對應牙位；

S07、三維牙齒渲染模式。

2.根據權利要求1所述的一種CBCT牙齒自動定位使用方法，其特征在于：根據步驟S01中所提出的，在使用支持“牙齒透鏡”的CT閱片之前，先要歸檔患者的CT數據，并生成唯一的用于標識該CT數據的ID。

3.根據權利要求1所述的一種CBCT牙齒自動定位使用方法，其特征在于：根據步驟S02中所提出的，AI計算程序將啟動任務，開始計算AI結果，提取出牙齒解剖結構及位置、口腔內與頜骨關系坐標信息，并將提取出的數據同樣歸檔到CT數據的同級目錄下。

4.根據權利要求1所述的一種CBCT牙齒自動定位使用方法，其特征在于：根據步驟S03中所提出的，客戶打開軟件，選擇患者數據，進入CT閱片。

5.根據權利要求1所述的一種CBCT牙齒自動定位使用方法，其特征在于：根據步驟S04中所提出的，進入軟件時，軟件根據所選CT數據的ID，從歸檔處索引出該數據，并將其加載至內存中。

6.根據權利要求1所述的一種CBCT牙齒自動定位使用方法，其特征在于：根據步驟S05中所提出的，CT數據加載完成后，軟件遍歷查找CT數據的同級目錄，查看是否存在AI生成的結果數據，并包含兩種情況，具體如下：

第一種、存在：“牙齒透鏡”按鈕將變成可點擊狀態，開放“牙齒透鏡”功能；

第二種、不存在：“牙齒透鏡”按鈕將變成禁用狀態。

7.根據權利要求1所述的一種CBCT牙齒自動定位使用方法，其特征在于：根據步驟S06中所提出的，點擊“牙齒透鏡”功能按鈕，在左側牙位表中選擇對應牙位，軟件讀取CT數據歸檔目錄下的AI結果數據，通過AI提取到的牙齒位置信息、與頜骨關系坐標信息，將冠狀面、矢狀面、水平面定位到該牙齒所在的位置。

8.根據權利要求1所述的一種CBCT牙齒自動定位使用方法，其特征在于：根據步驟S07中所提出的，三維窗口中將會顯示對應牙位的牙齒，該牙齒的渲染有三種模式，具體如下：

1)、牙體表面模式；

2)、根管透視模式；

3)、立體透視模式。

9.根據權利要求8所述的一種CBCT牙齒自動定位使用方法，其特征在于：三種模式渲染的具體實現如下：

1)、牙體表面模式，即為單顆牙齒渲染：

基于步驟S02中的AI計算結果，獲取CT相同尺寸大小數據區域，AI位置[x，y，z]與原CT位置[x，y，z]對應，AI結果還包括分牙列表，牙齒區域信息，據此信息分離出指定編號的牙齒數據區域，其算法流程具體如下：

①、數據預處理：載入數據包括牙齒AI分割結果和CT兩部分，根據牙齒編號從整個AI結果里分離出對應的數據，其數據形式為三維數組([width，height，depth])，AI結果在數據空間與其CT值一一對應，基于AI分割結果而分離出對應的CT數據，基于分牙數據中的有效信息(非0值)可以將CT中的干擾數據去除，從而獲得完整的牙齒輪廓形態；

②、邊界平滑：根據AI分牙結果分離出的牙齒CT在牙表面出現了“鋸齒”現象，產生“鋸齒”主要是分割結果精度引起，因此在渲染之前需對其表面進行平滑處理，采用高斯模糊算法減少噪聲和降低細節層次，其算法具體步驟如下：

一、首先需篩選出邊界區域：

以任意位置[x，y，z]為中心，邊長為2的立方體區域內對應AI值存在0值即判定為邊界區域；

二、對邊界CT區域進行模糊處理，模糊核大小3*3*3是最為合理尺寸，模糊中心位置[x，y，z]的CT值由周圍27個值共同決定，每個位置CT貢獻度由其與模糊中心距離length決定，貢獻因子為exp(-length)；

③、渲染：將平滑后的牙齒CT數據寫入GPU，并最終渲染出圖像；

2)、根管透視模式，即為最小密度投影：

最小密度投影是在經光線投射的體數據所獲得的采樣點中，選擇最小值并以此渲染成像的過程，最小密度投影算法如下：

①、數據預處理：最小密度投影的數據預處理流程和單顆牙齒表面渲染的預處理流程一致；

②、邊緣平滑去噪：MIP處理的核心兩部分就是排除表面噪聲干擾和消除“鋸齒”現象，CT的值域范圍是[0，1.0]，牙齒表面的值域范圍約〉＝0.3，噪聲的值域范圍約為[0，0.1]，基于此關系通過對外層表面區域CT區域進行“值抬升”操作可以消除表面區域噪聲，根據AI結果，將無效值0區域對應的CT數據區域賦最大值1.0，再參考步驟S01中對牙齒表面進行高斯模糊，模糊后表面區域的CT值提升，不再會對獲取路徑上最小值產生干擾，同時保證了牙齒區域的值低于1.0，“值抬升”在使牙齒表面CT值整體提高時，渲染結果牙齒邊緣會生成“高亮”區域，解決“高亮”現象的方法是拷貝一份“值抬升”前的CT數據，同樣對該數據進行“值抬升”操作，對其賦值0.5而非1.0，消除表面的噪聲，但無法分離出牙齒區域，將前面的1.0“值抬升”作為此數據的掩碼信息，即可分離出消除“鋸齒”的CT數據；

③、渲染：將平滑去噪后的兩份CT數據寫入GPU，再根據渲染流程渲染出最終最小密度投影效果；

3)、立體透視模式，即為等值面渲染：

等值面渲染的整個實現算法流程如下：

①、數據預處理：

等值面渲染的數據預處理流程和單顆牙齒表面渲染的預處理流程一致；

②、邊界平滑：

等值面渲染的邊界平滑流程和單顆牙齒表面渲染的平滑流程一致；

③、渲染：

體數據繪制是由光投射路徑上所有采樣點的顏色(r，g，b)和透明度(alpha)按照公式累計得到，其中顏色和透明度是通過采樣CT值通過紋理映射獲得，據此設計了控制透明度的函數來實現特定CT值域渲染的方法，其核心內容是根據梯度分布信息生成透明度的控制函數，首先對于牙齒區域內的任一CT值f(x，y，z)計算其梯度值Δf，再選定的特定“等值面”值fx，CT值f(x，y，z)對應的原透明度alpha1，根據基于梯度Δf和特定“等值面”C值fx的控制函數：alpha2＝f(Δf，fx)*alpha1；經處理后得到新的透明度值，將alpha2作新透明度進行體繪制，即可得到特定“等值面”fx區域附近的渲染效果。