基于ct和cbct融合数据的数字化咬合导板及其重建方法_3

文档序号:9586129阅读:来源:国知局
分割阔值选择 311-3071皿W及CBCT选择1080-3071皿重建)进行S维重建,在冠状位(Coronal)、矢状位 (Sagital)和水平位(Axial)窗口中,应用区域增长(RegionGrowing)和布尔运算(Boolean 化erations)功能,手动分割出每一个骨折块,生成对应的不同颜色表示的Mask,通过重建 功能(Calculate3D化omMask)重建出螺旋CTS维模型。再将CBCT的DICOM数据导入 =维编辑软件进行牙列的=维重建,按照骨折断端的位置,分割牙列,用不同颜色的不同骨 折段的牙列。然后分别把相同骨折段的骨折块及牙列的S化数据导入geomagicstudio软 件进行数据融合。依照此方法,融合所有的骨折段的骨块及牙列,然后把CBCT及螺旋CT融 合完成的数据导入=维编辑软件,获得最精确的头烦模型,方便进行下一步操作。
[0041] 除了体素因素外,图像分割时的皿值、伪影、管电压、管电流、周围组织、扫描视 野、扫描时间和软件的光滑效果等,也会影响CBCT结果的精确度。为了尽量减小上述影响 因素,统一采用华西口腔医院放射科的同一台机CBCT和螺旋CT机获取数据,确保实现同样 的管电压、管电流、体素和扫描视野,图像分割时采用同样的皿值。在阔值分割阶段,CT阔 值为311-3071皿,CBCT阔值为1080-3071皿(皿为housefieldUint的缩写,灰度值),由 于CBCT及CT的DICOM数据为点云数据,如果选择阔值过大则包含的点云数据减少,意味 着信息丢失,重建模型精确性降低;如果选择阔值过小则周围软组织的影像就会影响硬组 织重建结果,也会降低重建结果的精确性。CT分割阔值选择311-3071皿W及CBCT选择 1080-3071皿重建出S维模型,经数据融合后可获得目前最精确的头烦模型。
[0042] 目前软件设计,数据融合后的模型为一个整体,内部数据无法反向解析,不能返回 到刚导入的矢状、冠状、水平=个位置,不能再根据W上方法分割模型,进而无法精确辨析 骨缝位置和走向,影响骨块分割精确度,在本方法中采用先根据骨折区域进行对应的分割, 在融合数据的方式获取自由分离而又完整的模型。在geomagic软件中采用迭代最近点算 法(ICP),可将同一骨折区域的颂骨与牙列两个模型在空间上尽可能的拉近,然后去掉CT 来源模型上的牙列数据,替换上CBCT来源的牙列数据,则可获得最精确的模型。
[0043] 3.定位下颂骨 首先依照骨折断端的形态及颂骨升支形态复位裸突骨折,再根据关节结节和关节窝、 裸突头的位置和形态,初步确定裸突位置(牙尖交错位时,裸突正好位于颠下颂关节窝的 中央位置),分析裸突和关节窝之间的间隙是否符合要求,比如前带为1. 52 + 0. 33mm,中带 1. 00 + 0. 48mm,后带2. 12 + 0. 44mm,确定矢状面上的位置;然后测量眉间点到裸突中屯、的 距离,确定冠状位上的位置;再分析裸突内外径和关节窝走形中屯、线是否水平,确定水平面 上的位置;最后根据骨折断端和颂骨升支形态复位下颂骨的其他部分,测量眉间点到下颂 牙牙尖的距离,局部调整各个骨折块的位置恢复伤前下颂骨形态及位置,分析对称性验证 复位精确性,符合要求则进行下个步骤; 裸突参与构成颠下颂关节,其中骨性部分为裸突头和关节窝,两者中间为非骨性的关 节盘,两者在矢状向可将运个区域分为关节盘前带1/3、中带1/3、后带1/3 =个部分,通过 对颠下颂关节的斜矢状位、冠状位及横断位进行MRI扫描,并进行=维重建测量关节盘= 维数据,分别测得前带为1. 52 + 0. 33mm,中带1. 00 + 0. 48mm,后带2. 12 + 0. 44mm,并且测得 裸突长轴的冠状夹角为89. 98 + 1. 33°。W上数据辅助确定裸突在矢状方向的位置。
[0044] 上面两个位置都确定后,在进行横断面上的位置确定(旋转情况),主要是裸突的 内外径长轴与关节窝的走行中屯、线是否平行。裸突位置确定后,根据近屯、端骨折断端的位 置及形态复位下颂骨其他部位的骨块。其次测量眉间点到各对称牙尖的距离,判断两侧的 对称性(主要是长时间使用牙齿后,各功能尖磨耗,不在满足眉间点到牙列的10. 16cm,主要 是验证双侧的对称性)。
[0045] 4.定位上颂骨 首先根据上颂骨骨折断端对位情况初步定位上颂骨,然后确定牙合平面(上颂骨中切 牙切端近中到双侧第一磨牙近颊尖构成的平面),测量牙合平面与眶耳平面(化ankfOrt horizontalplane,FH)的夹角,局部调整使得两个平面夹角达约15°,再根据整个烦骨中 线对齐调整上颂骨中线,并与之对齐。对于陈旧性上颂骨骨折,分割骨折块后根据下颂骨位 置调整上颂骨位置,保证上颂骨的前伸程度。
[0046] 上颂骨旋转有=个方向位移量需要确定,分别为旋转(X)、偏斜(Y)及倾斜(Z)= 个方向,而"口腔解剖生理学教材"中眶耳平面与鼻翼耳屏线夹角约15°,其中鼻翼耳屏线 与牙合平面平行,故眶耳平面与牙合平面之间的夹角为15°,本发明中采用牙合=角(双侧 第六磨牙近中颊尖刀中切牙近中切角的连线构成的=角。其是牙合平面的一部分),只要两 者保持15°的夹角可W辅助确定上颂骨的偏斜(Y)及倾斜(Z),旋转(X)主要通过上颂骨中 垂面与烦颂面中垂面是否重叠进行判断确定位置,通过W上数据可确定上颂骨的=个旋转 位移量。
[0047] 上颂骨的平移主要是恢复它本身的前伸程度(也就是牙齿闭合时,上下牙之间的 水平距离),上颂骨的前伸情况主要是根据上颂窦表面的解剖复位情况及下颂牙列位置来 初步确定,待咬合关系检测阶段时根据咬合接触图像检测结果进一步调整上颂骨的位置。 [004引 5.咬合检测 首先运用"布尔运算"中的"合集(UWT)"运算,把上下颂骨分别融合成一个整体, 模拟开闭口运动,使得上下牙列接触接近于牙尖交错位,再运用"布尔运算"中的"交集 (Intersection)"运算,将上下颂牙列重叠的部分(Intersection)显示出来,然后分别比较Intersection部分与上下颂牙列功能尖及牙合面接触区的重叠情况,根据具体情况调整上 下颂骨的位置使得两者重叠程度达到最佳,即认为达到最好的咬合关系。再从口腔颂面部 X-nat数据库中查找近似患者,按照上述方法显示咬合接触区域,比较重建咬合关系接触区 与正常患者咬合接触区的匹配情况,验证重建咬合关系的精确性。
[0049] 为了提高精确性,本方法通过提取咬合接触图像进行匹配验证的方法的提高精确 性,在虚拟设计过程中,W裸突为中屯、,模拟下颂骨闭口运动至两个模型刚好接触(软件默 认为两个模型间的距离小于或等于0. 06mm,即可认为两个模型发生碰撞),将每个碰撞的区 域显示在一张图片上就是咬合接触图像。
[0050] 在理想的覆牙合覆盖情况下,前牙的接触主要位于切端,后牙的接触主要位于牙 合面的牙尖斜面。仔细观察正常人的牙齿可W发现牙尖斜面部分区域为小的平面,运是由 于萌出的牙列经过长时间的巧嚼功能磨耗之后,随着咬合关系趋于稳定,接触区的
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