一种基于数字化动态引导的牙髓诊疗协助方法及系统

1.本技术涉及医疗设备技术领域，具体涉及一种基于数字化动态引导的牙髓诊疗协助方法及系统。


背景技术：

2.牙髓病和根尖周病是口腔科临床中常见的多发病，根管治疗是治疗这类疾病的有效方法。根管治疗包括开髓、根管预备、根管冲洗、根管充填等步骤，每一步都会影响到根管治疗的质量，髓腔进入和根管预备是根管治疗的首要步骤，也是取得治疗成功的关键技术环节。由于根管常发生数目和结构等解剖变异，牙髓钙化等使得根管口定位困难，根管难以疏通，增加了根管预备的难度，从而影响根管治疗的成功率。当根管治疗或根管再治疗失败时，患牙存在严重根管解剖变异，或需要通过探查手术明确诊断等时，往往需要采用根尖外科手术，即通过去除根尖周病变组织并切除根尖感染，切除部分感染根尖组织，清理并封闭根尖区，以促进根尖周病愈合。
3.目前临床对根管系统和根尖周组织解剖结构的判断主要依靠根尖片、曲面体层片以及cbct的辅助检查，医生凭借经验对影像学检查提供的二维或三维的图像进行抽象立体构建和认知，结合到患者真实口腔环境。
4.虽然cbct以及牙科显微镜的应用提高了牙体牙髓疾病治疗的成功率，但个人临床经验差距和三维结构认知能力的局限性，医生对根管系统和根尖周组织解剖结构的认知依然存在不确定性。对于疑难病例、医生经验不足或者牙体结构变异等情况下，需要一种方法对患牙进行有效的实时引导来直接指导操作，实时对患牙根管以及根尖进行清晰地全面的定位。
5.因此，为满足实际使用需求，现提供一种基于数字化动态引导的牙髓诊疗协助技术。


技术实现要素：

6.本技术提供一种基于数字化动态引导的牙髓诊疗协助方法及系统，基于cbct、口腔扫描仪以及口腔显微镜，进行口腔模型的三维重建，对三维透视模型不同区域进行颜色划分，或利用导航仪对患者口腔以及术者器械进行配准标定，实时定位手术器械，以便医护人员能够较准确的掌握手术器械所处区域，从而协助医护人员进行牙髓诊疗。
7.第一方面，本技术提供了一种基于数字化动态引导的牙髓诊疗协助方法，所述方法包括以下步骤：
8.基于患者口腔对应的cbct三维重建数据以及口腔扫描仪三维模型数据，获得整合配准后三维模型数据；
9.获取患者口腔对应的口腔显微镜数字扫描图像；
10.基于患者口腔对应的cbct三维重建数据以及术前设计手术路径，获取手术器械位置信息以及术区相对位置信息；
11.基于所述整合配准后三维模型数据、所述口腔显微镜数字扫描图像、所述手术器械位置信息以及所述术区相对位置信息，获得诊疗协助图像，并基于所述诊疗协助图像进行牙髓诊疗协助。
12.具体的，基于所述整合配准后三维模型数据、所述口腔显微镜数字扫描图像、所述手术器械位置信息以及所述术区相对位置信息，获得诊疗协助图像，并基于所述诊疗协助图像进行牙髓诊疗协助，包括以下步骤：
13.基于所述整合配准后三维模型数据、所述口腔显微镜数字扫描图像、所述手术器械位置信息以及所述术区相对位置信息，获得对应的诊疗协助图像；
14.利用显示设备展示所述诊疗协助图像。
15.具体的，所述显示设备为裸眼3d显示器。
16.具体的，基于所述整合配准后三维模型数据、所述口腔显微镜数字扫描图像、所述手术器械位置信息以及所述术区相对位置信息，获得诊疗协助图像，并基于所述诊疗协助图像进行牙髓诊疗协助，包括以下步骤：
17.基于所述整合配准后三维模型数据、所述手术器械位置信息以及所述术区相对位置信息，进行图像叠加，获得对应的整合配准后三维光学图像；
18.基于所述整合配准后三维光学图像以及所述口腔显微镜数字扫描图像，获得对应的诊疗协助图像；
19.利用显微镜目镜观察所述诊疗协助图像。
20.具体的，所述显微镜目镜被配置成头戴ar显示设备形式。
21.具体的，所述cbct三维重建数据为cbct设备在牙髓诊疗前对患者口腔进行检测获得；
22.所述口腔扫描仪三维模型数据为口腔扫描仪在牙髓诊疗前对患者口腔进行检测获得。
23.第二方面，本技术提供了一种基于数字化动态引导的牙髓诊疗协助系统，所述系统包括：
24.cbct设备，其用于检测获得患者口腔对应的cbct三维重建数据；
25.口腔扫描仪，其用于检测获得患者口腔对应的口腔扫描仪三维模型数据；
26.口腔显微镜，其用于检测获取患者口腔对应的口腔显微镜数字扫描图像；
27.图像整合装置，其用于基于患者口腔对应的cbct三维重建数据以及口腔扫描仪三维模型数据，获得整合配准后三维模型数据；
28.导航仪，其可用于检测获取手术器械位置信息与术区相对位置信息；
29.所述图像整合装置还用于基于所述整合配准后三维模型数据、所述口腔显微镜数字扫描图像、所述手术器械位置信息以及术区相对位置信息，获得诊疗协助图像；
30.图像展示装置，其用于展示所述诊疗协助图像。
31.具体的，所述图像展示装置为裸眼3d显示器。
32.具体的，所述图像展示装置为所述显微镜目镜；
33.所述显微镜目镜被配置成头戴ar显示设备形式。
34.具体的，所述cbct三维重建数据为cbct设备在牙髓诊疗前对患者口腔进行检测获得；
35.所述口腔扫描仪三维模型数据为口腔扫描仪在牙髓诊疗前对患者口腔进行检测获得。
36.本技术提供的技术方案带来的有益效果包括：
37.本技术基于cbct、口腔扫描仪以及口腔显微镜，进行口腔模型的三维重建，对三维透视模型不同区域进行颜色划分，或利用导航仪对患者口腔以及术者器械进行配准标定，实时定位手术器械，以便医护人员能够较准确的掌握手术器械所处区域，从而协助医护人员进行牙髓诊疗。
附图说明
38.术语解释：
39.cbct：cone beam computer tomography，口腔颌面锥形束ct；
40.ar：augmented reality，增强现实。
41.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
42.图1为本技术实施例中提供的基于数字化动态引导的牙髓诊疗协助方法的步骤流程图；
43.图2为本技术实施例中提供的基于数字化动态引导的牙髓诊疗协助方法中的口腔显微镜操作示意图；
44.图3为本技术实施例中提供的基于数字化动态引导的牙髓诊疗协助方法的操作示意图；。
45.图4为本技术实施例中提供的基于数字化动态引导的牙髓诊疗协助方法的显示设备观察效果示意图；
46.图5为本技术实施例中提供的基于数字化动态引导的牙髓诊疗协助系统的结构框图；
47.图6为本技术实施例中提供的基于数字化动态引导的牙髓诊疗协助系统的导航仪及显示器示意图；
48.图7为本技术实施例中提供的基于数字化动态引导的牙髓诊疗协助系统的配准参考板示意图；
49.图8为本技术实施例中提供的基于数字化动态引导的牙髓诊疗协助系统的导航仪实时引导手术操作示意图。
具体实施方式
50.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
51.以下结合附图对本技术的实施例作进一步详细说明。
52.本技术实施例提供一种基于数字化动态引导的牙髓诊疗协助方法及系统，基于cbct、口腔扫描仪以及口腔显微镜，进行口腔模型的三维重建，对三维透视模型不同区域进行颜色划分，或利用导航仪对患者口腔以及术者器械进行配准标定，实时定位手术器械，以便医护人员能够较准确的掌握手术器械所处区域，从而协助医护人员进行牙髓诊疗。
53.为达到上述技术效果，本技术的总体思路如下：
54.一种基于数字化动态引导的牙髓诊疗协助方法，该方法包括以下步骤：
55.s1、基于患者口腔对应的cbct三维重建数据以及口腔扫描仪三维模型数据，获得整合配准后三维模型数据；
56.s2、获取患者口腔对应的口腔显微镜数字扫描图像；
57.s3、基于患者口腔对应的cbct三维重建数据以及术前设计手术路径，获取手术器械位置信息以及术区相对位置信息；
58.s4、基于整合配准后三维模型数据、口腔显微镜数字扫描图像、手术器械位置信息以及术区相对位置信息，获得诊疗协助图像，并基于诊疗协助图像进行牙髓诊疗协助。
59.以下结合附图对本技术的实施例作进一步详细说明。
60.第一方面，参见图1～4所示，本技术实施例提供一种基于数字化动态引导的牙髓诊疗协助方法，该方法包括以下步骤：
61.s1、基于患者口腔对应的cbct三维重建数据以及口腔扫描仪三维模型数据，获得整合配准后三维模型数据；
62.s2、获取患者口腔对应的口腔显微镜数字扫描图像；
63.s3、基于患者口腔对应的cbct三维重建数据以及术前设计手术路径，获取手术器械位置信息以及术区相对位置信息；
64.s4、基于所述整合配准后三维模型数据、所述口腔显微镜数字扫描图像、所述手术器械位置信息以及所述术区相对位置信息，获得诊疗协助图像，并基于所述诊疗协助图像进行牙髓诊疗协助。
65.需要说明的是，基于患者口腔对应的cbct三维重建数据以及口腔扫描仪三维模型数据，具体可利用标定配准以及导航仪技术，获取患者口腔以及手术器械位置信息。
66.本技术实施例的技术方案包括以下两种情况：
67.第1种cbct，口腔扫描仪以及显微口镜下的牙体图像进行三维重建图像配准，形成三维透视图像，并用不同颜色区分组织不同区域；
68.图像信息可通过3d裸眼显示屏、显微镜目镜以及vr眼镜显示；
69.此情况下不需要对手术器械进行定位。
70.第2种，基于患者口腔对应的cbct三维重建数据，术前进行路径设计，利用标定配准以及导航仪技术，获取患者口腔术区以及手术器械位置信息；其中，
71.位置信息可通过3d裸眼显示屏、显微镜目镜以及vr眼镜显示。
72.本技术实施例中，基于cbct、口腔扫描仪以及口腔显微镜，进行口腔模型的三维重建，并配合手术器械定位技术，以便医护人员能够较准确的掌握手术器械所处区域，从而协助医护人员进行牙髓诊疗。
73.具体的，基于所述整合配准后三维模型数据、所述口腔显微镜数字扫描图像、所述手术器械位置信息以及所述术区相对位置信息，获得诊疗协助图像，并基于所述诊疗协助
图像进行牙髓诊疗协助，包括以下步骤：
74.基于所述整合配准后三维模型数据、所述口腔显微镜数字扫描图像、所述手术器械位置信息以及所述术区相对位置信息，获得对应的诊疗协助图像；
75.利用显示设备展示所述诊疗协助图像。
76.优选的，所述显示设备为裸眼3d显示器。
77.具体的，基于所述整合配准后三维模型数据、所述口腔显微镜数字扫描图像、所述手术器械位置信息以及所述术区相对位置信息，获得诊疗协助图像，并基于所述诊疗协助图像进行牙髓诊疗协助，包括以下步骤：
78.基于所述整合配准后三维模型数据、所述手术器械位置信息以及所述术区相对位置信息，进行图像叠加，获得对应的整合配准后三维光学图像；
79.基于所述整合配准后三维光学图像以及所述口腔显微镜数字扫描图像，获得对应的诊疗协助图像；
80.利用显微镜目镜观察所述诊疗协助图像。
81.优选的，所述显微镜目镜被配置成头戴ar显示设备形式。
82.具体的，所述cbct三维重建数据为cbct设备在牙髓诊疗前对患者口腔进行检测获得；
83.所述口腔扫描仪三维模型数据为口腔扫描仪在牙髓诊疗前对患者口腔进行检测获得。
84.基于本技术实施例的技术方案，给出一种实施情况，具体如下：
85.第一点，接收患者的口腔cbct影像图像即cbct三维重建数据与口腔扫描仪数据即口腔扫描仪三维模型数据，利用预设的信号处理装置进行分析，通过图像处理算法，进行生物特征对比，通过特征点进行整合和配准，获得目标对象口腔的精确三维可透视模型图像，即整合配准后三维模型数据；
86.其中，口腔cbct影像图像具有立体可透视、分辨率相对低的特点，而口腔扫描仪数据则具有立体不可透视、分辨率相对高的特点。
87.第二点，通过口腔显微镜对镜下光学图像进行采集获得三维数字图像，即获得口腔显微镜数字扫描图像，并通过头戴ar显示设备或裸眼3d显示器进行观察，或者直接通过显微镜目镜以光学图像的形式显示在操作者的视野中；
88.佩戴ar显示设备或裸眼3d显示器，可以自由活动头部，不再受限于手术显微镜的位置，可同时观察显微镜的镜下放大视野和镜外正常视野，手术器械的位置连续可见，能够由镜外准确地移入镜下指定位置；
89.如图4所示，该镜下放大视野即ar，裸眼3d显示器以及目镜内显示模块显示区域，镜外正常视野即非显示模块显示的现实图像显示区域；
90.可同时观察到镜外的患者状态或对护士进行指导，确认器械或材料正确无误；
91.采用图像分屏显示模块将上述各种信息叠加显示在头戴ar显示设备,裸眼3d显示器，或目镜显示设备中，各显示窗口可开关、大小、位置均可调节，必要时可生成四个视图，分别为三个方向截面的平面视图和一个立体透视图，多角度展示手术器械与目标对象的相对位置信息，医生可在此模型上标记虚拟定位点，如根管口位置，髓腔入路，开窗位置及去除范围等各种标记，从而引导各种操作。
92.其中，引导方式可通过以下两种方法：
93.方法一，对术区不同组织进行颜色划分，使操作者在通过头戴ar、裸眼3d显示器以及显微镜目镜下实时观察到器械操作位置；
94.方法二，术前对操作路径在提前进行标识设计，再进行三维透视模型配准，术前规划路径可通过头戴ar、裸眼3d显示器等显示设备显示，以引导操作者术中操作。
95.其中，术前对操作路径在提前进行标识设计，对口腔组织以及手术器械进行配准标定，通过导航仪追踪手术器械术区对应位置，术前规划路径可通过头戴ar、裸眼3d显示器等显示设备显示，以引导操作者术中操作。
96.本技术实施例将牙科显微镜下的光学图像以光学图像的形式展示在操作者的视野中，医生的操作空间不再受显微镜位置影响，同时可以观察到患者的状态并对其他手术人员进行指导；
97.整合配准后三维模型数据能够与口腔显微镜数字扫描图像重合显示，并在手术器械中设置定位导航检测装置获取口腔显微镜数字扫描图像，引导手术操作准确到位，实现口腔显微镜下三维数字化引导的微创、精准可控和直观高效的牙体牙髓操作。
98.第二方面，参见图5至8所示，本技术实施例在第一方面提及的基于数字化动态引导的牙髓诊疗协助方法的技术基础上，提供一种基于数字化动态引导的牙髓诊疗协助系统，该系统包括：
99.cbct设备，其用于检测获得患者口腔对应的cbct三维重建数据；
100.口腔扫描仪，其用于检测获得患者口腔对应的口腔扫描仪三维模型数据；
101.口腔显微镜，其用于检测获取患者口腔对应的口腔显微镜数字扫描图像；
102.图像整合装置，其用于基于患者口腔对应的cbct三维重建数据以及口腔扫描仪三维模型数据，获得整合配准后三维模型数据；
103.导航仪，其可用于检测获取手术器械位置信息与术区相对位置信息；
104.所述图像整合装置还用于基于所述整合配准后三维模型数据、所述口腔显微镜数字扫描图像、所述手术器械位置信息以及术区相对位置信息，获得诊疗协助图像；
105.图像展示装置，其用于展示所述诊疗协助图像。
106.如说明书附图的图6～8所示，利用导航仪、手术器械以及术区追踪定位装置，其可用于检测获取手术器械与术区相对位置位置信息.
107.本技术实施例中，基于cbct、口腔扫描仪以及口腔显微镜，进行口腔模型的三维重建，并配合手术器械定位技术，以便医护人员能够较准确的掌握手术器械所处区域，从而协助医护人员进行牙髓诊疗。
108.优选的，所述图像展示装置为裸眼3d显示器。
109.优选的，所述图像展示装置为所述显微镜目镜；
110.所述显微镜目镜被配置成头戴ar显示设备形式。
111.具体的，所述cbct三维重建数据为cbct设备在牙髓诊疗前对患者口腔进行检测获得；
112.所述口腔扫描仪三维模型数据为口腔扫描仪在牙髓诊疗前对患者口腔进行检测获得。
113.基于本技术实施例的技术方案，给出一种实施情况，具体如下：
114.第一点，接收患者的口腔cbct影像图像即cbct三维重建数据与口腔扫描仪数据即口腔扫描仪三维模型数据，利用预设的信号处理装置进行分析，通过图像处理算法，进行生物特征对比，通过特征点进行整合和配准，获得目标对象口腔的精确三维可透视模型图像，即整合配准后三维模型数据；
115.其中，口腔cbct影像图像具有立体可透视、分辨率相对低的特点，而口腔扫描仪数据则具有立体不可透视、分辨率相对高的特点。
116.第二点，通过口腔显微镜对镜下光学图像进行采集获得三维数字图像，即获得口腔显微镜数字扫描图像，并通过头戴ar显示设备或裸眼3d显示器进行观察，或者直接通过显微镜目镜以光学图像的形式显示在操作者的视野中；
117.佩戴ar显示设备或裸眼3d显示器，可以自由活动头部，不再受限于手术显微镜的位置，可同时观察显微镜的镜下放大视野和镜外正常视野，手术器械的位置连续可见，能够由镜外准确地移入镜下指定位置；
118.该镜下放大视野即ar，裸眼3d显示器以及目镜内显示模块显示区域，镜外正常视野即非显示模块显示的现实图像显示区域；
119.可同时观察到镜外的患者状态或对护士进行指导，确认器械或材料正确无误；
120.采用图像分屏显示模块将上述各种信息叠加显示在头戴ar显示设备,裸眼3d显示器，或目镜显示设备中，各显示窗口可开关、大小、位置均可调节，必要时可生成四个视图，分别为三个方向截面的平面视图和一个立体透视图，多角度展示手术器械与目标对象的相对位置信息，医生可在此模型上标记虚拟定位点，如根管口位置，髓腔入路，开窗位置及去除范围等各种标记，从而引导各种操作。
121.其中，引导方式可通过以下两种方法：
122.方法一，对术区不同组织进行颜色划分，使操作者在通过头戴ar、裸眼3d显示器以及显微镜目镜下实时观察到器械操作位置；
123.方法二，术前对操作路径在提前进行标识设计，再进行三维透视模型配准，术前规划路径可通过头戴ar、裸眼3d显示器等显示设备显示，以引导操作者术中操作。
124.其中，术前对操作路径在提前进行标识设计，对口腔组织以及手术器械进行配准标定，通过导航仪追踪手术器械术区对应位置，术前规划路径可通过头戴ar、裸眼3d显示器等显示设备显示，以引导操作者术中操作。
125.本技术实施例将牙科显微镜下的光学图像以光学图像的形式展示在操作者的视野中，医生的操作空间不再受显微镜位置影响，同时可以观察到患者的状态并对其他手术人员进行指导；
126.整合配准后三维模型数据能够与口腔显微镜数字扫描图像重合显示，并在手术器械中设置定位导航检测装置获取口腔显微镜数字扫描图像，并直观观察到术区不同组织的信息；或术前对操作路径在提前进行标识设计，对口腔组织以及手术器械进行配准标定，通过导航仪追踪手术器械术区对应位置，引导手术操作准确到位，实现口腔显微镜下三维数字化引导的微创、精准可控和直观高效的牙体牙髓操作。
127.需要说明的是，在本技术中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意
在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
128.以上仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。