一种基于物联网的3D根管治疗计划控制系统的制作方法

本发明属于医学技术领域，尤其涉及一种基于物联网的3D根管治疗计划控制系统。

背景技术：

根管治疗仪是牙科医生在为有牙患的病人进行钻孔的主要工具，包括控制主机和与控制主机相接的钻孔手柄，在钻孔手柄的端头接有机头，在机头上安装有扩大针。操作时利用控制主机驱动钻孔手柄内的转动轴旋转，转动轴带动扩大针转动，使扩大针旋转进入病牙内部，钻入的深度根据病牙情况由牙科医生确定，当需要进入的深度确定后，就必须严格控制扩大针的进入深度，如果过深会对患者口腔造成伤害，过浅又达不到要求。目前确定扩大针进入的深度是利用浮标进行显示的，即在扩大针上套装有一个浮标，浮标到扩大针端头的距离等于要钻孔的深度。这种方式定位不准确，因扩大针渐渐进入牙体内浮标随之移动，当达到深度要求时浮标接触到牙端后并不能明显察觉到，完全凭操作人员的观察极易出现误判，有时浮标还相对于扩大针有一定量的窜动。

综上所述，现有技术存在的问题是：现有根管治疗计划不能对定位、钻孔深度进行有效控制，仅凭人为控制，自动化程度低，对患者不能进行安全保护。

技术实现要素：

为解决现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于物联网的3D根管治疗计划控制系统。

本发明是这样实现的，一种基于物联网的3D根管治疗计划控制系统，所述基于物联网的3D根管治疗计划控制系统包括：

用于扫描根管治疗计划部位的3D射线源；

通过3D射线源探测扩大针深度的3D射线探测单元；

用于获取3D射线探测单元扫描采集的投影数据的数据采集单元；

用于对所述数据采集模块采集的数据信息进行处理的处理器单元；

用于根据所述投影数据进行迭代处理，以获取目标图像的目标图像获取单元；

用于对所述目标图像进行非负处理，获取所述目标图像的非负图像的非负图像获取单元；

用于对所述非负图像进行线性分解，获取主成分图像和次成分图像的分解单元；

用于对第一非负图像和第二非负图像进行稀疏化处理，获取满足预定条件的最优化稀疏解的稀疏化处理单元；

用于根据所述最优化稀疏解获取3D重建图像的重建单元。

进一步，所述目标图像获取单元还用于基于3D图像的成像，获得依据所述投影数据计算目标图像的迭代模型，所述迭代模型的公式表示为：

其中，S为所述目标图像，M 为系统矩阵，G为所述投影数据，i表示迭代次数，表示第 i次迭代后得的迭代结果 ；λ表示收敛系数，且λ∈(0,1)，MT表示对矩阵 M 的转置；设置所述目标图像的初始值，并根据预先设置的迭代次数利用所述迭代模型对所述目标图像中的每个像素点进行迭代更新，获取最终的目标图像，所述迭代模型中的像素点的当前灰度值与前次迭代的灰度值一致逼近。

进一步，所述稀疏化处理单元包括：图像块提取模块，用于从所述第一非负图像和所述第二非负图像中提取可以部分重叠的多个图像块；

稀疏系数获取模块，用于获取所述多个图像块对应的稀疏系数；最优化求解模块，用于对对所述第一非负图像和所述第二非负图像进行最优化求解，得到满足所述目标函数的最优化稀疏解。

进一步，所述非负图像获取单元还用于将所述目标图像中灰度值小于 0 的像素点置零。

进一步，所述基于物联网的3D根管治疗计划控制系统还包括预处理单元，所述预处理单元用于对3D扫描获取的投影图像序列集进行预处理以获取所述投影数据

本发明提供的基于物联网的3D根管治疗计划控制系统，

传统扫描的实现是基于X光机和高能加速器等X射线源对受检物体进行照射，并在对应的探测器采集数据，在扫描过程中通过扫描系统的旋转架等的旋转平移等而使X射线在不同角度下穿过受检物体，从而得到受检物体不同位置的光强数据（也即扫描数据，又可称为投影数据），利用所得到的扫描数据可以重建出受检物体的断层图像。传统扫描系统需要精确地控制扫描过程中受检物体和加速器以及探测器的相对位置，以满足对断层图像重建所需的数据条件。这种传统的扫描和成像方法，耗时较长，对人体仍存在一定程度的辐射危害，本发明则很好的解决了上述问题。

本发明通过对目标图像进行非负处理，获取目标图像的非负图像，然后对非负图像进行非线性分解，获取第一非负图像和第二非负图像，最后对第一非负图像和第二非负图像进行稀疏化处理，获取最优化稀疏解，根据该最优化稀疏解实现3D图像重建，降低了运算过程中的图像矩阵的维数，提高了图像重建的效率。

附图说明

图1是本发明实施例提供的基于物联网的3D根管治疗计划控制系统示意图；

图中：1、 3D射线源；2、3D射线探测单元；3、数据采集单元；4、处理器单元；5、目标图像获取单元；6、非负图像获取单元；7、分解单元；8、稀疏化处理单元；9、重建单元。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细描述。

如图1所示，本发明实施例提供的基于物联网的3D根管治疗计划控制系统，所述基于物联网的3D根管治疗计划控制系统包括：

用于扫描根管治疗计划部位的3D射线源1；

通过3D射线源探测扩大针深度的3D射线探测单元2；

用于获取3D射线探测单元扫描采集的投影数据的数据采集单元3；

用于对所述数据采集模块采集的数据信息进行处理的处理器单元4；

用于根据所述投影数据进行迭代处理，以获取目标图像的目标图像获取单元5；

用于对所述目标图像进行非负处理，获取所述目标图像的非负图像的非负图像获取单元6；

用于对所述非负图像进行线性分解，获取主成分图像和次成分图像的分解单元7；

用于对第一非负图像和第二非负图像进行稀疏化处理，获取满足预定条件的最优化稀疏解的稀疏化处理单元8；

用于根据所述最优化稀疏解获取3D重建图像的重建单元9。

进一步，所述目标图像获取单元还用于基于3D图像的成像，获得依据所述投影数据计算目标图像的迭代模型，所述迭代模型的公式表示为：

其中，S为所述目标图像，M 为系统矩阵，G为所述投影数据，i表示迭代次数，表示第 i次迭代后得的迭代结果 ；λ表示收敛系数，且λ∈(0,1)，MT表示对矩阵 M 的转置；设置所述目标图像的初始值，并根据预先设置的迭代次数利用所述迭代模型对所述目标图像中的每个像素点进行迭代更新，获取最终的目标图像，所述迭代模型中的像素点的当前灰度值与前次迭代的灰度值一致逼近。

进一步，所述稀疏化处理单元包括：图像块提取模块，用于从所述第一非负图像和所述第二非负图像中提取可以部分重叠的多个图像块；

稀疏系数获取模块，用于获取所述多个图像块对应的稀疏系数；最优化求解模块，用于对对所述第一非负图像和所述第二非负图像进行最优化求解，得到满足所述目标函数的最优化稀疏解。

进一步，所述非负图像获取单元还用于将所述目标图像中灰度值小于 0 的像素点置零。

进一步，所述基于物联网的3D根管治疗计划控制系统还包括预处理单元，所述预处理单元用于对3D扫描获取的投影图像序列集进行预处理以获取所述投影数据

本发明提供的基于物联网的3D根管治疗计划控制系统，

传统扫描的实现是基于X光机和高能加速器等X射线源对受检物体进行照射，并在对应的探测器采集数据，在扫描过程中通过扫描系统的旋转架等的旋转平移等而使X射线在不同角度下穿过受检物体，从而得到受检物体不同位置的光强数据（也即扫描数据，又可称为投影数据），利用所得到的扫描数据可以重建出受检物体的断层图像。传统扫描系统需要精确地控制扫描过程中受检物体和加速器以及探测器的相对位置，以满足对断层图像重建所需的数据条件。这种传统的扫描和成像方法，耗时较长，对人体仍存在一定程度的辐射危害，本发明则很好的解决了上述问题。

本发明通过对目标图像进行非负处理，获取目标图像的非负图像，然后对非负图像进行非线性分解，获取第一非负图像和第二非负图像，最后对第一非负图像和第二非负图像进行稀疏化处理，获取最优化稀疏解，根据该最优化稀疏解实现3D图像重建，降低了运算过程中的图像矩阵的维数，提高了图像重建的效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。