专利名称：一种基于体图像处理的植牙手术导板的制作方法
一种基于体图像处理的植牙手术导板的制作方法技术领域
本发明属于植牙领域，具体涉及一种基于体图像处理的植牙手术导板的制作方法。
背景技术：
植牙，是指将人工牙根植入牙槽骨内，然后在人工牙根上方安装瓷牙，在功能和美观方面与天然牙齿完全一样的修复方式。植牙手术包括术前检查，植入人工牙根，安装基台，安装牙冠4项内容。在术前检查完之后，可以得到病人牙齿的石膏模型和CT数据，根据ct数据可以准确的了解病人牙齿的状况，制定植牙手术方案。在植牙手术辅助软件中，可以依据ct数据，正确设定种植体的位置。然后根据所有与牙齿、种植体相关信息生成手术辅助导板。
现有植牙手术往往仰赖医生的个人经验和临场判断，根据患者病历，计算机断层扫描图等进行钻孔和植牙位置的术前规划，只是认为粗估的判断，容易造成手术操作的误差，往往导致钻孔的位置不精确。
而依赖数字影像设计植牙方案，辅助植牙手术的技术，可以提高植牙手术的精确性。利用计算机断层扫描，得到患者口腔特征的数字数据，进行种植体定位规划，依靠规划加工植牙导板，可以精确地得到导板形状。并且通过软件设计，还可以预览导板加工效果，便于修改手术方案。
但是在生成植牙手术辅助导板的时候，由于人体口腔形貌非常复杂，植牙手术辅助导板既要能够顺利戴入牙齿，不被卡住，又要与牙齿尽量贴合，被患者戴上后不晃动，这就要求要对患者口腔数据进行一系列复杂处理。发明内容
本发明提供了一种基于体图像处理的植牙手术导板的制作方法，该制作方法制得的植牙手术导板能够帮助牙科医生在植牙手术时准确定位种植体应植入位置，深度和方向。
一种基于体图像处理的植牙手术导板的制作方法，包括以下步骤:
I)获得牙齿的石膏模型，扫描该石膏模型生成对应的石膏三维网格模型；
2)结合对应的口腔Ct模型，向所述石膏三维网格模型中放入模拟种植体；
3)对所述石膏三维网格模型进行`取样，生成对应的体图像(Volume Image)；
4)针对得到的体图像，对各个牙齿的凹处以及牙缝进行填充处理；
5)从填充处理后的体图像中获取初始牙齿导板的内、外表面，继而得到初始牙齿导板的三维网格模型；
6)读取所述模拟种植体的位置和型号，在所述初始牙齿导板的三维网格模型中生成对应的导板基台，得到全范围牙齿导板模型；
7)从所述全范围牙齿导板模型中根据预定的范围提取牙齿导板模型；
8)根据所述牙齿导板模型加工得到实体植牙手术导板。
本发明中，得到的植牙手术导板能够顺利戴入牙齿，不被卡住，同时又能与牙齿尽量贴合，被患者戴上后不晃动，并能根据植牙手术方案所提供的种植体信息，在导板上生成出方便医生定位种植体位置的手术基台，操作方便。
作为优选，步骤3)中，所述体图像的生成包括如下步骤:
3.1)预定义体图像的维度，阈值以及体素大小:以牙齿生长方向为体图像的Z轴方向，与其垂直的平面为XY平面；各个方向轴的定义域与石膏三维网格模型大小有关，保证其所有网格在定义域内；取XYZ轴三个方向上范围最大的定义域，用其定义域的范围值的N分之一作为体素的边长大小(本方法中N= 512)，在本专利中，所述体素的体素值的物理意义为该体素中心点到石膏三维网格表面的距离；
3.2)针对所述石膏三维网格模型，标记出与每一个网格相对应的相交体素，将该相交体素及其六邻域中的所有体素均作为当前网格的边界体素，将每个边界体素到对应网格表面的距离作为其体素值；
3.3)以一个在石膏三维网格模型内部的已知体素作为种子，对石膏三维网格模型的内部进行填充，将所述种子以及填充区域内的所有体素作为内部体素，并将所有内部体素的体素值设置为最大机器正数；
3.4)计算所有石膏三维网格模型外部的体素到网格表面的曼哈顿距离，作为其体素值；
所述的石膏三维网格模型外部的体素记为外部体素；
3.5)根据边界体素、内部体素和外部体素的体素值生成所述体图像。
作为优选，步骤3.2)中，所述的相交体素的标记包含以下步骤:
对石膏三维网格模型的每一个面片进行三维线性插值采样，计算得出采样点的坐标以及体素到该采样点的距离，取离采样点最近的体素，即为相交体素；
步骤3.2)中，计算边界体素的体素值时，若某个体素可能被多个面片采样到，在判断它的最终体素值时，采取如下 策略:
如果这个体素到某个面片的垂点在面片内部，则体素值取该体素到该面片的距离，如果有多个这样的面片，则取绝对值最小的距离值；
如果不存在这样的面片，则在计算完所有上一步可以确定的体素的值之后，把该体素的值设为它邻域所有边界体素的平均值。
为保证所有边界体素的六邻域内一定存在边界体素，则对上一步所有取样到的体素周围六邻域的体素计算到三维网格的距离，方法同上，并且标记为边界体素。
作为优选，步骤3.2)中，所述的边界体素到对应网格表面的距离的计算包括如下步骤:
a)计算出面片的法向:垂直于该面片，指向石膏三维网格模型的外部；
b)连接体素和面片任一顶点，计算得到从体素点指向顶点的向量，以该向量在面片法向上投影的长度作为距离的绝对值；
c)计算该向量和法向夹角，如果是锐角或直角，则说明该面片判定该体素在三维网格模型的内部，设定该距离值符号为正；否则设定该距离值为负。
作为优选，步骤3.3)中，所述的种子为一个距离种植体基台底部的中心点最近的体素，并将其体素值设为最大机器正数；
所述的填充进行时，对种子六邻域内的体素进行判断，如果某方向上的待填充体素已经标记为边界体素，则停止在这一方向上的填充；否则进行填充，即将该待填充体素的体素值设为最大机器正数，然后把完成填充的体素作为衍生种子，对衍生种子六邻域内体素进行本步骤同样的填充。
作为优选，步骤3.4)中，设定所述外部体素的体素值为负值，其绝对值为该外部体素到边界体素的曼哈顿距离，具体包括以下步骤:
a)搜索得到所有边界体素，存在一个队列Q中；
b)进行以下步骤循环，直到队列Q包含O个体素:
取出队列中第一个体素，标记为已处理，记录其值value，然后对其六邻域中的体素B做判断，如果既不是内部体素也不是边界体素，则标记为外部体素；如果体素B未被标记为已处理，则标记为已处理，并存入队列Q中，体素B的体素值为value-Ι ;如果该外部体素B已被处理过,则比较体素B的体素值与value-Ι,把绝对值小的值设置为该体素B的体素值。
作为优选，步骤4)中，对所述凹处进行填充处理，包括:
手动设置一个扫掠方向，沿着该方向，逐层处理体素；
如果一个体素比其上一层同样位置的体素的值小，则以上一层体素值对当前体素赋值；
所述体素包括边界体素、内部体素和外部体素。
作为优选，步骤4)中，对所述牙缝进行填充处理，包括:
4.1)找到并标记需要填充的牙缝体素，其中，所述牙缝体素符合以下条件:
(a)体素值在O到-1之间；
(b)预定义体图像的维度，并在当前体素的XY平面上，以r为半径的邻域中，正值体素个数/总体素个数> 阈值t, r取8, t取0.6 ;
4.2)改变牙缝体素的体素值:
(a)需要填充的牙缝体素一般连成一片，在三维空间中，找到相邻成一片的牙缝体素，以它们为中心区域 ，外扩一定距离rl，形成需要改变体素值的一片区域A ;
所述区域A为一个长方体；
(b)找到标记的牙缝体素中绝对值最大的值V，处在中心区域的牙缝体素的体素值加上Ivl ；
(c)对于区域A中的其他体素，值加上w|v|，w为一个权值，与当前体素到中心体素的曼哈顿距离有关，距离越大，权值越小；
尽量实现区域A与外部没有改变的体素之间，过渡平滑。
作为另外的优选，步骤4)中，对所述牙缝进行填充处理，包括:
4.1)找到并标记需要填充的牙缝体素，其中，所述牙缝体素符合以下条件:
(a)体素值在O到-1之间；
(b)预定义体图像的维度，在当前体素的XY平面上，以r为半径的邻域中，正值体素个数/总体素个数> 阈值t, r取8, t取0.6 ;
4.2)改变牙缝体素的体素值:
(a)需要填充的牙缝体素一般连成一片，在三维空间中，找到相邻成一片的牙缝体素，以它们为中心区域，外扩一定距离rl，形成需要改变体素值的一片区域A ;
所述区域A为一个长方体；
(b)以区域A的中心体素的为中心，体素区域A的最大边长为半径，对此范围内的体素做高斯平滑；
其中，中心体素位于长方体的中心。
作为优选，步骤6)中，所述导板基台的生成包括如下步骤:
对所述初始牙齿导板加上一个大圆柱，作为基台部分的外围；
在所述大圆柱中心减去一个小圆柱C,作为植入孔；
再减去所述大圆柱上、下方所有有可能挡住安装基台的部分；
在植入孔的上部，再减去一个小圆柱D，形成植入导引孔，得到所述导板基台；
所述小圆柱C和所述小圆柱D同轴且所述小圆柱D的直径大于小圆柱C的直径。
同现有技术相比，本发明的制作方法得到的植牙手术导板能够顺利戴入牙齿，不被卡住，同时又能与牙齿尽量贴合，被患者戴上后不晃动，同时根据植牙手术方案所提供的种植体信息，在导板上生成出方便医生定位种植体位置的手术基台，操作方便。
图1是生成本发明的带有基台的导板的流程图。
图2是牙齿的CT图像的界面图，各个界面显示口腔内部信息的各种界面。
图3是牙齿石膏三维模型。
图4是导板生成前所有数据状态，包括CT数据，与CT配准的牙齿石膏三维模型，种植体信息，扫掠方向线。
图5是已经计算出所有边界体素的体素值时的体图像的各个方向截图。
图6是已经填充了模型内部并区分出内外体素区域时的体图像的各个方向截图。
图7是对外部体素求其到模型边界的曼哈顿距离作为体素值时的体图像的各个方向截图。
图8是处理牙缝之后的体图像。
图9是进行填充凹洞之后的体图像。
图10是生成的初始牙齿导板的雏形。
图11是加了基台的导板成品。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详述。
由如图1所示的有基台的导板的生成流程图可知，带有基台的导板的制作方法如下:
I)获得牙齿的石膏模型，扫描该石膏模型生成对应的石膏三维网格模型，其中，图3是牙齿石膏三维模型 ，图3中a、b、C、d分别是不同方向观察的截图。
2)结合对应的口腔Ct模型，向所述石膏三维网格模型中放入模拟种植体，其中，图2是牙齿的CT图像，各个界面显示口腔内部信息的各种界面；另外，放完模拟种植体后，再导入与CT配准的牙齿石膏模型，并设置扫掠方向线，图4是导板生成前所有数据状态，包括CT数据，与CT配准的牙齿石膏三维模型，种植体信息，扫掠方向线。
3)对所述石膏三维网格模型进行取样，生成对应的体图像；
4)针对得到的体图像，对各个牙齿的凹处以及牙缝进行填充处理；
5)从填充处理后的体图像中获取初始牙齿导板的内、外表面，继而得到初始牙齿导板的三维网格模型；图10是生成的初始牙齿导板的雏形，图10中，(a)是牙齿石膏模型，(b)是初始导板戴在牙齿石膏模型的效果图，(C)是初始导板的内表面，(d)是初始导板的外表面。
6)读取所述模拟种植体的位置和型号，在所述初始牙齿导板的三维网格模型中生成对应的导板基台，得到全范围牙齿导板模型；
7)从所述全范围牙齿导板模型中根据预定的范围提取牙齿导板模型；
8)根据所述牙齿导板模型加工得到实体植牙手术导板。图11是加了基台的导板成品，图11中，(a)是导板成品的侧面效果图，(b)是导板成品的正面效果图。
步骤3)中，所述体图像的生成包括如下步骤:
3.1)得到牙齿石膏模型的三维网格模型在X，y, z轴上的定义域，适当放宽，设置为体图像在各轴上的定义域，确定适当的体素大小，得到一个空白的体图像；
3.2)针对所述石膏三维网格模型，标记出与每一个网格相对应的相交体素，将该相交体素及其六邻域中的所有体素均作为当前网格的边界体素，将每个边界体素到对应网格表面的距离作为其体素值；
3.3)以一个在石膏三维网格模型内部的已知体素作为种子，对石膏三维网格模型的内部进行填充，将所述种子以及填充区域内的所有体素作为内部体素，并将所有内部体素的体素值设置为最大机器正数；
3.4)计算所有石膏三维网格模型外部的体素到网格表面的曼哈顿距离，作为其体素值；
所述的石膏三维网格模型外部的体素记为外部体素；
3.5)根据边界体素、内部体素和外部体素的体素值生成所述体图像；图6是已经填充了模型内部并区分出内外体素区域时的体图像的各个方向截图，图6中，(a)是XY平面的体图像；(b)是YZ平面的体图像；(c)是XZ平面的体图像。
步骤3.2)中，所述的相交体素的标记包含以下步骤:
对石膏三维网格模型的每一个面片进行三维线性插值采样，计算得出采样点的坐标以及其周围体素到该采样点的距离，取离采样点最近的体素，即为相交体素；
步骤3.2)中，计算边界体素的体素值时，若某个体素可能被多个面片采样到，在判断它的最终体素值时，采取如下策略:
如果这个体素到某个面片的垂点在面片内部，则体素值取该体素到该面片的距离，如果有多个这样的面片，则取绝对值最小的距离值；
如果不存在这样的面片，则在计算完所有上一步可以确定的体素的值之后，把该体素的值设为它邻域所有边界体素的平均值。
为保证所有边界体素的六邻域内一定存在边界体素，则对上一步所有取样到的体素周围六邻域的体素计算到三维网格的距离，方法同上，并且标记为边界体素，图5是已经计算出所有边界体素的体素值时的体图像的各个方向截图，图5中，(a)是XY平面的体图像；(b)是YZ平面的体图像；(c)是XZ平面的体图像。
步骤3.2)中，所述的边界体素到对应网格表面的距离的计算包括如下步骤:
a)计算出面片的法向:垂直于该面片，指向石膏三维网格模型的外部；
b)连接体素和面片任一顶点，计算得到从体素点指向顶点的向量，以该向量在面片法向上投影的长度作为距离的绝对值；
c)计算该向量和法向夹角，如果是锐角或直角，则说明该面片判定该体素在三维网格模型的内部，设定该距离值符号为正；否则设定该距离值为负。
步骤3.3)中，所述的种子为一个距离种植体基台底部的中心点最近的体素，并将其体素值设为最大机器正数；
所述的填充进行时，对种子六邻域内的体素进行判断，如果某方向上的待填充体素已经标记为边界体素，则停止在这一方向上的填充；否则进行填充，即将该待填充体素的体素值设为最大机器正数，然后把完成填充的体素作为衍生种子，对衍生种子六邻域内体素进行本步骤同样的填充。
步骤3.4)中，设定所述外部体素的体素值为负值，其绝对值为该外部体素到边界体素的曼哈顿距离，具体包括以下步骤:
a)搜索得到所有边界体素，存在一个队列Q中；
b)进行以下步骤循环，直到队列Q包含O个体素:
取出队列中第一个体素，标记为已处理，记录其值value，然后对其六邻域中的体素B做判断，如果既不是内部体素也不是边界体素，则标记为外部体素；如果体素B未被标记为已处理，则标记为已处理，并存入队列Q中，体素B的体素值为value-Ι ;如果该外部体素B已被处理过,则比较体素B体素值与value-Ι,把绝对值小的值设置为该体素B的体素值。图7是对外部体素求其到模型边界的曼哈顿距离作为体素值时的体图像的各个方向截图，图7中，(a)是XY平面的体图像，(b)是YZ平面的体图像；(c)是XZ平面的体图像。
步骤4)中，对所述凹处进行填充处理，包括:
手动设置一个扫掠方向，沿着该方向，逐层处理体素；
如果一个体素比其上一层同样位置的体素的值小，则以上一层体素值对当前体素赋值；
所述体素包括边界体素、内部体素和外部体素，图9是进行填充凹洞之后的体图像，图9中，(a)是XY平面的体图像，(b)是YZ平面的体图像，(c)是XZ平面的体图像。
步骤4)中，对所述牙缝进行填充处理，包括:
4.1)找到并标记需要填充的牙缝体素，其中，所述牙缝体素符合以下条件:
(a)体素值在O到-1之间；
(b)预定义体图像的维度，并在当前体素的XY平面上，以r为半径的邻域中，正值体素个数/总体素个数> 阈值t, r取8, t取0.6 ;
4.2)改变牙缝体素的体素值:
(a)需要填充的牙缝体素一般连成一片，在三维空间中，找到相邻成一片的牙缝体素，以它们为中心区域，外扩一定距 离rl，形成需要改变体素值的一片区域A ;
所述区域A为一个长方体；
(b)找到标记的牙缝体素中绝对值最大的值V，处在中心区域的牙缝体素的体素值加上V I ；
(c)对于区域A中的其他体素，值加上w|v|，w为一个权值，与当前体素到中心体素的曼哈顿距离有关，距离越大，权值越小；
尽量实现区域A与外部没有改变的体素之间，过渡平滑。图8是处理牙缝之后的体图像。图8中，(a)是XY平面的体图像，(b)是YZ平面的体图像，(c)是XZ平面的体图像。
作为其他的实施方式，步骤4)中，对所述牙缝进行填充处理，还可以采用如下步骤:
4.1)找到并标记需要填充的牙缝体素，其中，所述牙缝体素符合以下条件:
(a)体素值在O到-1之间；
(b)预定义体图像的维度，在当前体素的XY平面上，以r为半径的邻域中，正值体素个数/总体素个数> 阈值t, r取8, t取0.6 ;
4.2)改变牙缝体素的体素值:
(a)需要填充的牙缝体素一般连成一片，在三维空间中，找到相邻成一片的牙缝体素，以它们为中心区域，外扩一定距离rl，形成需要改变体素值的一片区域A ;
所述区域A为一个长方体；
(b)以区域A 的中心体素的为中心，体素区域A的最大边长为半径，对此范围内的体素做高斯平滑；
其中，中心体素位于长方体的中心。
步骤5)中，获取初始牙齿导板的内、外表面的方法为从体图像中重建出距离原牙齿表面一定距离的两个等值面。
在面绘制的方法中构造等值面的方法很多，其中W.E.Lorensen和H.E.Cline提出的Marching Cubes algorithm(简称MC算法)是最具代表性的方法之一。MC算法通过线性插值的方法确定三角片顶点的位置，用大量的三角片表示等值面，然后用三角形网格来重建三维表面。它也被称为“等值面提取”(Isosurface Extraction),本质是将一系列两维的切片数据看做是一个三维的数据场，从中将具有某种域值的物质抽取出来，以某种拓扑形式连接成三角面片。本发明使用MC算法，从上步中重建的二值体数据图像中抽取出模型的内外分界面来，并对重建出的三角形网格等值面进行简化、光滑处理。
步骤6)中，所述导板基台的生成包括如下步骤:
对所述初始牙齿导板加上一个大圆柱，作为基台部分的外围；
在所述大圆柱中心减去一个小圆柱C,作为植入孔；
再减去所述大圆柱上、下方所有有可能挡住安装基台的部分；
在植入孔的上部，再减去一个小圆柱D，形成植入导引孔，得到所述导板基台；
所述小圆柱C和所述小圆柱D同轴且所述小圆柱D的直径大于小圆柱直径A的直径;
在上一步基础上，在基台底部合适位置，减去中心轴沿牙弓线的法向的一个小圆柱，作为导板的散热孔。
权利要求
1.一种基于体图像处理的植牙手术导板的制作方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)获得牙齿的石膏模型，扫描该石膏模型生成对应的石膏三维网格模型； 2)结合对应的口腔ct模型，向所述石膏三维网格模型中放入模拟种植体； 3)对所述石膏三维网格模型进行取样，生成对应的体图像； 4)针对得到的体图像，对各个牙齿的凹处以及牙缝进行填充处理； 5)从填充处理后的体图像中获取初始牙齿导板的内、外表面，继而得到初始牙齿导板的三维网格模型； 6)读取所述模拟种植体的位置和型号，在所述初始牙齿导板的三维网格模型中生成对应的导板基台，得到全范围牙齿导板模型； 7)从所述全范围牙齿导板模型中根据预定的范围提取牙齿导板模型； 8)根据所述牙齿导板模型加工得到实体植牙手术导板。
2.根据权利要求1所述的基于体图像处理的植牙手术导板的制作方法，其特征在于，步骤3)中，所述体图像的生成包括如下步骤: 3.1)预定义体图像的维度，阈值以及体素大小； 3.2)针对所述石膏三维网格模型，标记出与每一个网格相对应的相交体素，将该相交体素及其六邻域中的所有体素均作为当前网格的边界体素，将每个边界体素到对应网格表面的距离作为其体素值； 3.3)以一个在石膏三维网格模型内部的已知体素作为种子，对石膏三维网格模型的内部进行填充，将所述种子以及填充区域内的所有体素作为内部体素，并将所有内部体素的体素值设置为最大机器正数； 3.4)计算所有石膏三维网格模型外部的体素到网格表面的曼哈顿距离，作为其体素值； 所述的石膏三维网格模型外部的体素记为外部体素； 3.5)根据边界体素、内部体素和外部体素的体素值生成所述体图像。
3.根据权利要求2所述的基于体图像处理的植牙手术导板的制作方法，其特征在于，步骤3.2)中，所述的相交体素的标记包含以下步骤: 对石膏三维网格模型的每一个面片进行三维线性插值采样，计算得出采样点的坐标以及其周围体素到该采样点 的距离，取离采样点最近的体素，即为相交体素； 步骤3.2)中，计算边界体素的体素值时，若某个体素可能被多个面片采样到，在判断它的最终体素值时，采取如下策略: 如果这个体素到某个面片的垂点在面片内部，则体素值取该体素到该面片的距离，如果有多个这样的面片，则取绝对值最小的距离值； 如果不存在这样的面片，则在计算完所有上一步可以确定的体素的值之后，把该体素的值设为它邻域所有边界体素的平均值。
4.根据权利要求2所述的基于体图像处理的植牙手术导板的制作方法，其特征在于，步骤3.2)中，所述的边界体素到对应网格表面的距离的计算包括如下步骤: a)计算出面片的法向:垂直于该面片，指向石膏三维网格模型的外部； b)连接体素和面片任一顶点，计算得到从体素点指向顶点的向量，以该向量在面片法向上投影的长度作为距离的绝对值；c)计算该向量和法向夹角，如果是锐角或直角，设定该距离值符号为正；否则设定该距离值为负。
5.根据权利要求2所述的基于体图像处理的植牙手术导板的制作方法，其特征在于，步骤3.3)中，所述的种子为一个距离种植体基台底部的中心点最近的体素，并将其体素值设为最大机器正数； 所述的填充进行时，对种子六邻域内的体素进行判断，如果某方向上的待填充体素已经标记为边界体素，则停止在这一方向上的填充；否则进行填充，即将该待填充体素的体素值设为最大机器正数，然后把完成填充的体素作为衍生种子，对衍生种子六邻域内体素进行本步骤同样的填充。
6.根据权利要求2所述的基于体图像处理的植牙手术导板的制作方法，其特征在于，步骤3.4)中，设定所述外部体素的体素值为负值，其绝对值为该外部体素到边界体素的曼哈顿距离，具体包括以下步骤: a)搜索得到所有边界体素，存在一个队列Q中； b)进行以下步骤循环，直到队列Q包含O个体素: 取出队列中第一个体素，标记为已处理，记录其值value，然后对其六邻域中的体素B做判断，如果既不是内部体素也不是边界体素，则标记为外部体素；如果体素B未被标记为已处理，则标记为已处理，并存入队列Q中，体素B的体素值为value-Ι ;如果该外部体素B已被处理过，则比较当前B体素值与value-Ι,把绝对值小的值设置为该体素B的体素值。
7.根据权利要求1所述的基于体图像处理的植牙手术导板的制作方法，其特征在于，步骤4)中，对所述凹处进行填充处理，包括: 手动设置一个扫掠方向，沿着该方向，逐层处理体素； 如果一个体素比其上一层同样位置的体素的值小，则以上一层体素值对当前体素赋值； 所述体素包括边界体素、内部体素和外部体素。
8.根据权利要求1所述的基于体图像处理的植牙手术导板的制作方法，其特征在于，步骤4)中，对所述牙缝进行填充处理，包括: 4.1)找到并标记需要填充的牙缝体素，其中，所述牙缝体素符合以下条件: (a)体素值在O到-1之间； (b)预定义体图像的维度 ，并在当前体素的XY平面上，以r为半径的邻域中，正值体素个数/总体素个数> 阈值t, r取8, t取0.6 ; 4.2)改变牙缝体素的体素值: (a)在三维空间中，找到相邻成一片的牙缝体素，以它们为中心区域，外扩一定距离rl，形成需要改变体素值的一片区域A ； 所述区域A为长方体形状； (b)找到标记的牙缝体素中绝对值最大的值V，处在中心区域的牙缝体素的体素值加上 Ivl ； (c)对于A中的其他体素，值加上w|v|，w为权值。
9.根据权利要求1所述的基于体图像处理的植牙手术导板的制作方法，其特征在于，步骤4)中，对所述牙缝进行填充处理，包括:.4.1)找到并标记需要填充的牙缝体素，其中，所述牙缝体素符合以下条件: (a)体素值在O到-1之间； (b)预定义体图像的维度，在当前体素的XY平面上，以r为半径的邻域中，正值体素个数/总体素个数> 阈值t, r取8, t取0.6 ; .4.2)改变牙缝体素的体素值: (a)在三维空间中，找到相邻成一片的牙缝体素，以它们为中心区域，外扩一定距离rl，形成需要改变体素值的一片区域A ； 所述区域A为长方体形状； (b)以区域A的中心体素的为中心，体素区域A的最大边长为半径，对此范围内的体素做高斯平滑； 其中，中心体素位于长方体的中心。
10.根据权利要求1所述的基于体图像处理的植牙手术导板的制作方法，其特征在于，步骤6)中，所述导板基台的生成包括如下步骤: 对所述初始牙齿导板加上一个大圆柱，作为基台部分的外围； 在所述大圆柱中心减去一个小圆柱C，作为植入孔； 再减去所述大圆柱上 、下方所有有可能挡住安装基台的部分； 在植入孔的上部，再减去一个小圆柱D，形成植入导引孔，得到所述导板基台； 所述小圆柱C和所述 小圆柱D同轴且所述小圆柱D的直径大于小圆柱C的直径。
全文摘要
本发明公开了一种基于体图像处理的植牙手术导板的制作方法，包括以下步骤获得牙齿的石膏模型，扫描生成对应的三维网格模型，并且根据对应的口腔ct模型，精确制导放入模拟种植体；对牙齿石膏的三维网格模型进行取样，生成对应的体图像；体图像处理，填充牙齿的凹处，以及太狭窄的牙缝；提取初始牙齿导板的内、外表面；读取种植体的位置和型号，生成合适的导板基台；定义需要的导板范围，取出牙齿导板模型，根据牙齿导板模型加工得到实体植牙手术导板。采用该制作方法制得的植牙手术导板能够顺利戴入牙齿，不被卡住，同时又能与牙齿尽量贴合，被患者戴上后不晃动。
文档编号G06T19/00GK103156693SQ20131004418
公开日2013年6月19日 申请日期2013年1月31日 优先权日2013年1月31日
发明者童若锋, 施晓欣 申请人:浙江大学