非均质牙颌组织有限元模型生成方法及装置与流程

本申请实施例涉及口腔生物，尤其涉及一种非均质牙颌组织有限元模型生成方法及装置。

背景技术：

1、在口腔生物力学分析中，有限元分析法是一种重要的研究手段，它广泛应用于口腔正畸、颌骨修复和牙齿种植等领域。在利用有限元分析法研究口腔生物力学问题之前，首先应依据患者的实际牙颌组织结构，建立其相对应的牙颌组织有限元模型，包括牙齿、牙周膜和牙槽骨等。有限元模型应尽可能的与患者实际牙颌组织相接近，实现患者牙颌组织高质量的数字化、模型化，降低因有限元模型不精确而引起的分析结果误差。

2、现有的牙颌组织有限元模型构建方法有很多，大多数是基于患者的ct或cbct图像数据，但是都存在一个问题，牙颌组织有限元模型构建方法效率较低，会花费大量的建模时间。其中在对三角面片网格模型进行nurbs曲面拟合时，涉及复杂的曲面网格优化处理，会在一定程度上简化模型。另外，对于牙颌组织网格模型的材料赋值需要通过有限元软件进行，对牙齿、牙周膜或者牙槽骨等部件进行整体赋值。然而，对于同一牙颌组织部件其力学特性在不同位置存在明显差异性。例如牙槽骨可根据不同骨组织的力学特性分为皮质骨和松质骨，皮质骨骨质致密，位于牙槽骨表层；松质骨骨质疏松，位于牙槽骨内部，松质骨与皮质骨生物力学特性差异很大。而且，即便同样是松质骨或者皮质骨，不同位置的骨组织其力学特性也存在一定差异。因此，对牙颌组织部件通过有限元软件进行统一材料赋值的方式是不合理的，很大程度降低了有限元模型精度。

技术实现思路

1、本申请实施例提供一种非均质牙颌组织有限元模型生成方法及装置，解决现有的牙颌组织有限元模型构建方法建模效率较低、模型简化严重、无法依据牙颌组织生物力学特性实现非均匀材料赋值，以及模型精度不高的问题。

2、在第一方面，本申请实施例提供了一种非均质牙颌组织有限元模型生成方法，所述方法包括以下步骤：

3、获取口腔的牙颌组织ct图像；

4、根据预设的分割规则对所述牙颌组织ct图像进行分割处理，得到二维牙颌组织ct图像；

5、叠加所述二维牙颌组织ct图像，生成三维牙颌组织的三角面片网格模型；

6、进行所述三角面片网格模型的处理并将其转化为体网络模型；

7、基于预设的训练规则对所述体网络模型进行训练，获得非均质的牙颌组织体网格模型；

8、进行非均质的牙颌组织体网格模型的有限元处理，得到非均质牙颌组织有限元模型。

9、进一步的，所述获取口腔的牙颌组织ct图像，包括：

10、通过ct或cbct扫描设备对患者口腔进行扫描，获取患者口腔的牙颌组织ct图像。

11、进一步的，所述根据预设的分割规则对所述牙颌组织ct图像进行分割处理，得到二维牙颌组织ct图像，包括：

12、将所述牙颌组织ct图像导入医学影像处理软件；

13、根据不同牙颌组织生物特性设置ct图像的灰度值范围，通过手工擦除多余组织方式逐层分割出需要的牙颌组织的ct图像，得到二维牙颌组织ct图像。

14、进一步的，所述进行所述三角面片网格模型的处理并将其转化为体网络模型，包括：

15、将所述三角面片网格模型导入网格模型处理软件，对其表面的三角面片网格进行优化处理，使模型表面的三角面片边长介于预设范围之间，三角形内角在预设角度之间，转化得到体网络模型。

16、进一步的，所述对其表面的三角面片网格进行优化处理，包括：

17、通过细化三角网格、均匀网格尺寸、减少三角面片数量对其表面的三角面片网格进行优化处理。

18、进一步的，所述基于预设的训练规则对所述体网络模型进行训练，获得非均质的牙颌组织体网格模型，包括：

19、将所述体网络模型导入医学影像处理软件；

20、建立材料参数与ct图像灰度值之间的函数关系；

21、依据模型体网格所处的ct图像灰度值分别赋予不同特性的材料参数，以获得非均质的牙颌组织体网格模型。

22、进一步的，所述进行非均质的牙颌组织体网格模型的有限元处理，得到非均质牙颌组织有限元模型，包括：

23、将非均质的牙颌组织体网格模型导入有限元分析软件，进行有限元分析，得到非均质牙颌组织有限元模型。

24、在第二方面，本申请实施例还提供一种非均质牙颌组织有限元模型生成装置，包括：

25、图像获取模块，用于获取口腔的牙颌组织ct图像；

26、分割处理模块，用于根据预设的分割规则对所述牙颌组织ct图像进行分割处理，得到二维牙颌组织ct图像；

27、图像叠加模块，用于叠加所述二维牙颌组织ct图像，生成三维牙颌组织的三角面片网格模型；

28、第一生成模块，用于进行所述三角面片网格模型的处理并将其转化为体网络模型；

29、第二生成模块，用于基于预设的训练规则对所述体网络模型进行训练，获得非均质的牙颌组织体网格模型；

30、第三生成模块，用于进行非均质的牙颌组织体网格模型的有限元处理，得到非均质牙颌组织有限元模型。

31、在第三方面，本申请实施例还提供一种计算机设备，包括：存储器以及一个或多个处理器；

32、所述存储器，用于存储一个或多个程序；

33、当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如上述的一种非均质牙颌组织有限元模型生成方法。

34、在第四方面，本申请实施例还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如上述的一种非均质牙颌组织有限元模型生成方法。

35、本申请实施例获取口腔的牙颌组织ct图像；根据预设的分割规则对所述牙颌组织ct图像进行分割处理，得到二维牙颌组织ct图像；叠加所述二维牙颌组织ct图像，生成三维牙颌组织的三角面片网格模型；进行所述三角面片网格模型的处理并将其转化为体网络模型；基于预设的训练规则对所述体网络模型进行训练，获得非均质的牙颌组织体网格模型；进行非均质的牙颌组织体网格模型的有限元处理，得到非均质牙颌组织有限元模型；有效提高牙颌组织有限元建模效率，避免建模中涉及到的nurbs复杂曲面拟合处理，降低模型简化程度，提高有限元模型建模精确度。

技术特征：

1.一种非均质牙颌组织有限元模型生成方法，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的非均质牙颌组织有限元模型生成方法，其特征在于，所述获取口腔的牙颌组织ct图像，包括：

3.根据权利要求1所述的非均质牙颌组织有限元模型生成方法，其特征在于，所述根据预设的分割规则对所述牙颌组织ct图像进行分割处理，得到二维牙颌组织ct图像，包括：

4.根据权利要求1所述的非均质牙颌组织有限元模型生成方法，其特征在于，所述进行所述三角面片网格模型的处理并将其转化为体网络模型，包括：

5.根据权利要求4所述的非均质牙颌组织有限元模型生成方法，其特征在于，所述对其表面的三角面片网格进行优化处理，包括：

6.根据权利要求1所述的非均质牙颌组织有限元模型生成方法，其特征在于，所述基于预设的训练规则对所述体网络模型进行训练，获得非均质的牙颌组织体网格模型，包括：

7.根据权利要求1所述的非均质牙颌组织有限元模型生成方法，其特征在于，所述进行非均质的牙颌组织体网格模型的有限元处理，得到非均质牙颌组织有限元模型，包括：

8.一种非均质牙颌组织有限元模型生成装置，其特征在于，

9.一种计算机设备，其特征在于，包括：存储器以及一个或多个处理器；

10.一种包含计算机可执行指令的存储介质，其特征在于，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如权利要求1-7任一所述的一种非均质牙颌组织有限元模型生成方法。

技术总结
本申请实施例公开了一种非均质牙颌组织有限元模型生成方法及装置，所述方法包括：获取口腔的牙颌组织CT图像；根据预设的分割规则对所述牙颌组织CT图像进行分割处理，得到二维牙颌组织CT图像；叠加所述二维牙颌组织CT图像，生成三维牙颌组织的三角面片网格模型；进行所述三角面片网格模型的处理并将其转化为体网络模型；基于预设的训练规则对所述体网络模型进行训练，获得非均质的牙颌组织体网格模型；进行非均质的牙颌组织体网格模型的有限元处理，得到非均质牙颌组织有限元模型；本申请实施例有效提高牙颌组织有限元建模效率，避免建模中涉及到的NURBS复杂曲面拟合处理，降低模型简化程度，提高有限元模型建模精确度。

技术研发人员：仵健磊,郭泾,孙建锋,徐良伟
受保护的技术使用者：宁波口腔医院集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4