一種三維數據牙齒冠根整合的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于口腔正畸領域的三維數據牙齒冠根融合方法，其特征是通過數字化技術將不同數據來源的牙冠和牙根合并，從而得到冠根銜接自然的整合模型。
【背景技術】
[0002]臨床上牙根位置對正畸醫生診斷、治療以及療效的評價至關重要。絕大多數正畸醫師通過治療中和治療完成階段的曲面體層X線片觀察牙根位置，但是已有大量研究證實，曲面體層X線片并不能準確反映牙根的真實位置。隨著計算機三維成像技術的發展，采用CT來源的牙齒與三維激光掃描數字化模型相結合建立帶有牙根信息的高精度牙頌模型成為國內外學者研究的重點，但目前研究所得模型或模型牙冠并未分開，或牙齦組織并未去除，冠根銜接都不理想。
【發明內容】
[0003]為了克服現有整合模型到冠根不能良好過渡的不足，本發明提供一種新的方法可使冠根銜接非常自然，從而獲得滿足臨床需要的既有高精度牙冠形態又有牙根信息且各牙齒彼此獨立的整合模型。
[0004]本發明解決其技術問題所采用的技術方案如下:
[0005]—種三維數據牙齒冠根整合的方法，其步驟包括:
[0006]I)拍攝大視野CBCT;
[0007]2)冠根數據的獲取；
[0008]3)激光掃描數據的獲取；
[0009]4)坐標系的配準；
[0010]5)冠根融合:
[0011 ] a)分割激光三維掃描模型，獲得牙冠數據；
[0012]b)將牙冠邊緣分割線根向移動Imm;
[0013]c)投影并分割錐形束CT牙齒重建數據；
[0014]d)合并，填充缺隙；
[0015]本發明的有益效果是:I)真正做到冠根融合。受CBCT圖像的質量和牙齒與周圍結構復雜性的影響，分割出的牙齒與激光三維掃描模型的精度相差較大，二者如何對接是模型整合最大的難點，相對于以往研究，本發明真正做到了二者的無縫對接。2)為三維虛擬排牙提供方法學基礎。目前無論是人工排牙，還是已商業化的計算機虛擬排牙，僅考慮牙冠的排列和咬合接觸，而缺少對牙根信息、牙槽骨限度及牙根與顱面骨骼關系的參照，難以保證其生物學的合理性。。本發明使得帶牙根的三維虛擬排牙成為可能。
【附圖說明】
[0016]圖1為CBCT冠根數據的獲取。
[0017]圖2為CBCT來源的牙齒與激光掃描模型坐標系的配準
[0018]圖3為激光掃描模型牙冠的分割。
[0019]圖4為牙冠邊緣分割線根向移動1mm。
[0020]圖5為牙冠邊緣分割線分別投影至錐形束CT牙齒重建數據。
[0021]圖6為獲得CBCT牙根數據。
[0022]圖7為將錐形束CT牙根數據與石膏模型激光三維掃描的牙冠數據逐一合并，填充缺隙
[0023]圖8為獲得三維數據牙齒冠根融合模型
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖對本發明進行說明:
[0025]受CBCT圖像的質量和牙齒與周圍結構復雜性的影響，分割出的牙齒與激光三維掃描模型的精度相差較大，二者如何對接是模型整合最大的難點。目前用于口腔正畸領域的冠根融合方法主要有兩大類:1、僅將CBCT數據與激光掃描模型配準，做到視覺上的冠根整合，或配準后用切割工具將CBCT牙冠大致切除，這種方法所得模型牙冠并未分開，或牙齦組織并未去除，冠根銜接都不理想;2、采用了徑向基函數方式，S卩CT牙模型根據激光掃描牙冠模型的形狀通過非剛性形變得到融合結果。這種方法冠根銜接非常自然，但是并沒有完全恢復牙冠的解剖形態。本發明針對上述方法的缺陷，運用數字化技術去除對接處牙頸部約Imm數據，再利用軟件的自動填充功能達到良好的冠根銜接。其步驟如下:
[0026]1.拍攝大視野CBCT:采用CBCT掃描機(EW00 DCT PRO型錐形束CT掃描機，威株式會社，韓國)獲取志愿者最大牙尖交錯位(ICP)時顱面部影像。掃描條件:電壓:90kv，電流7mA，體素0.4mm，掃描范圍大視野20X19cm，共475層，數據以DICOM格式保存輸出。
[0027]2.冠根數據的獲取:如圖1所示，將DI⑶M數據導入Amira5.5.3(Visage ImagingInc.,CA, USA)三維生物信息圖像處理軟件中，結合閾值分割法和手動分割法分割重建出28顆牙齒模型。
[0028]3.激光掃描數據的獲取:用娃橡膠印模材料(Affinis，Coltgne ffhaledent Inc.,Switzerland)獲取高精度的牙列陰模，用超硬石膏(IV型的高強度人造石，賀利氏古莎齒科有限公司)灌制上下頌模型。使用3shape三維激光掃描儀(R700，Copenhagen ,Denmark)分別對上下頌模型、咬合模型進行高精度(±0.02mm)掃描獲得表面數據，輸出為STL格式文件。
[0029]4.坐標系的配準:如圖2所示，由于CBCT來源的牙頌模型和三維激光掃描來源的數字化模型具有不同的參考系，要將三維數字化牙頌模型的牙冠來替換CBCT來源牙齒的牙冠，需要進行模型的配準。將CBCT分離得到的牙齒模型和恢復咬合關系的激光三維掃描模型導入逆向工程軟件Geomagic stud1 2013(Geomagic,Inc.NC,USA)，以CBCT牙齒為基準，按牙冠形態將模型與之進行配準，統一坐標系。
[0030]5.冠根融合:
[0031]I)如圖3所示，沿齦緣畫牙冠邊緣分割線分割激光三維掃描模型，獲得牙冠數據；
[0032I 2)如圖4所示，將牙冠邊緣分割線根向移動Imm;
[0033]3)如圖5所示，將移動后的分割線按牙位分別投影至CBCT牙齒重建數據；
[0034]4)如圖6所示，按投影線切割CBCT數據，去掉牙冠部分，保留所有牙根；
[0035]5)如圖7所示，將牙根與對應的模型的牙冠合并，并通過軟件的填充功能填補缺隙。
[0036]6)如圖6所示，獲得銜接自然的高精度三維數據牙齒冠根融合模型。這Imm僅為軟件操作需要，并無實質意義，且牙頸部精度對于正畸臨床應用也無影響。
【主權項】
1.一種三維數據牙齒冠根整合的方法，其特征是通過數字化技術將不同數據來源的牙冠和牙根合并，得到冠根銜接自然的整合模型，其步驟包括: 1)拍攝大視野CBCT; 2)冠根數據的獲取； 3)激光掃描數據的獲取； 4)坐標系的配準； 5)冠根融合: a)分割激光三維掃描模型，獲得牙冠數據； b)將牙冠邊緣分割線根向移動Imm; c)投影并分割錐形束CT牙齒重建數據； d)合并冠根圖像，填充缺隙。2.如權利要求1所示的三維數據牙齒冠根整合的方法，其特征在于:在步驟I)中采用CBCT掃描機獲取最大牙尖交錯位(ICP)時顱面部影像，并保存和輸出數據。3.如權利要求1所示的三維數據牙齒冠根整合的方法，其特征在于:在步驟2)中將CBCT掃描儀輸出的數據導入三維生物信息圖像處理軟件中，結合閾值分割法和手動分割法分割重建出28顆牙齒模型。4.如權利要求1所示的三維數據牙齒冠根整合的方法，其特征在于:在步驟3)中，用硅橡膠印模材料獲取高精度的牙列陰模，超硬石膏灌制上下頌模型。使用三維激光掃描儀分別對上下頌模型、咬合模型進行高精度土 0.02mm掃描獲得表面數據并輸出。5.如權利要求1所示的三維數據牙齒冠根整合的方法，其特征在于:在步驟4)中，將CBCT分離得到的牙齒模型和恢復咬合關系的激光三維掃描模型導入逆向工程軟件中，以CBCT牙齒模型為基準，按牙冠形態將激光掃描模型與之進行配準，統一坐標系。6.如權利要求1所示的三維數據牙齒冠根整合的方法，其特征在于:在步驟5)中，沿牙冠邊緣分離激光三維掃描模型，僅保留牙冠數據，將邊緣分割線根向移動Imm投影至CBCT牙齒重建模型，分割并去掉其牙冠部分，將余下的CBCT牙根數據與激光三維掃描模型牙冠數據合并，并將二者之間的間隙填充達到良好的冠根銜接。
【專利摘要】本發明涉及一種用于口腔正畸領域的三維數據牙齒冠根融合方法，其特征是通過數字化技術將不同數據來源的牙冠和牙根合并，得到冠根銜接自然的整合模型。其步驟包括：1、拍攝大視野CBCT；2、冠根數據的獲取；3、激光掃描數據的獲取；4、坐標系的配準；5、冠根融合：1)分割激光三維掃描模型，獲得牙冠數據；2)將牙冠邊緣分割線根向移動1mm；3)投影并分割錐形束CT牙齒重建數據；4)合并，填充缺隙。
【IPC分類】A61C19/00, A61C9/00, A61C7/00, A61B6/14
【公開號】CN105662608
【申請號】CN201510946681
【發明人】劉怡, 侯瑜琳, 溫馥嘉, 王斯維, 王勇, 趙一姣
【申請人】北京大學口腔醫學院
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2015年12月18日