一種建立三維牙頜融合模型的方法
【專利摘要】一種建立三維牙頜融合模型的方法，通過在咬合狀態(tài)下進行數(shù)據(jù)采集，對頭顱CT圖像的重建及對石膏咬合模型激光掃描的數(shù)字化處理，基于逆向工程軟件Geomagic Studio的圖像處理及圖像匹配功能，在逆向工程軟件中利用基于點配準的方法與迭代算法相結(jié)合，將石膏牙列咬合模型與CT重建牙列進行配準，并替代不清晰的CT重建牙列，最終將CT重建頜骨模型與石膏牙列咬合模型融為一體的咬合狀態(tài)下配準的三維牙頜融合模型，減小由于口內(nèi)金屬物造成的CT成像偽影及咬合狀態(tài)下上下頜牙列重疊造成融合模型中咬合關(guān)系與實際口內(nèi)咬合位置的誤差，從而提高計算機輔助設(shè)計的精準度和治療的效果。
【專利說明】
-種建立Ξ維牙領(lǐng)融合模型的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于數(shù)字建模技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種建立Ξ維牙頌融合模型的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] Ξ維牙頌融合模型，是在Ξ維空間中，包含牙列、咬合及頌面骨骼等組織結(jié)構(gòu)，由 至少兩種不同成像技術(shù)組合而成的數(shù)字化模型。
[0003] 當金屬修復(fù)體和正崎托槽存在時，CT圖像顯示條紋狀物體并阻礙牙齒形態(tài)的精確 識別。牙列需要用優(yōu)化模擬的上下頌咬合關(guān)系代替，并完成治療計劃。傳統(tǒng)的石膏模型被用 來呈現(xiàn)準確的牙列及制備外科用固定夾板。大量的研究報告了頌面骨模型和數(shù)字牙模型的 整合方法，使骨骼、牙齒和咬合可同時ΚΞ維的方式呈現(xiàn)。Gateno等人W、UecM等人W和 Nairn等人W所使用基準標記的方法，如鐵球、陶瓷球、軟化牙膠、丙締酸或日外弓等形成了 一種精確的方法取代扭曲的牙齒圖像，而無需計算有缺陷的CBCT成像效果。Swennen等人W 用W改良蠟咬合片和牙膠作為標記來做兩次CBCT，得到具有精確牙齒表面的Ξ維頭煩模 型，運樣就不必用石膏牙模型W及面部軟組織不變形，避免了唇部的形態(tài)和使用鐵球定位 時姿勢的失真。Swennen等人[iD]還提出Ξ次CBCT掃描方法，即當參與者經(jīng)歷了不止一次的 CT掃描時，標記對于登記就不必要了。然而，運種方法的缺陷是額外的福射暴露。Nkenke等 人W3、Kim等人和Noh等人提出的不同表面采用的迭代最近點算法，即通過評估基于 相應(yīng)的區(qū)域手動選擇的兩個原始圖像上的表面點之間的Ξ維歐氏距離計算的誤差。最近， Lin等人提供了一種抗表面?zhèn)斡暗淖苑椒?，運種方法功能強大，并適用于臨床且不需 要標記。Liao等人[^用自行決定權(quán)方法復(fù)位和重新定位與CT牙齒圖像表面最適合的牙齒 模型。然而，異常值仍然存在并可能會影響臨床結(jié)果，所W在注冊驗證后建議每個任務(wù)均再 使用Ξ維疊加技術(shù)。
[0004] 現(xiàn)有建立咬合替代的方法一方面均需為每位患者制作特定材料、特定部分的咬合 參考板和標志物，增加操作者的臨床用時；另一方面在口內(nèi)放置有一定厚度的咬合參考板 和/或?qū)ζ溥M行外展，W用作標志物或標記點，在一定程度上導(dǎo)致面部軟組織的變形，如唇、 頰部外型的改變，最終使軟組織數(shù)據(jù)失真；另外有一定厚度的口內(nèi)咬合參考板會導(dǎo)致患者 在拍攝CT時雙側(cè)顛頌關(guān)節(jié)位置的改變，對于有關(guān)節(jié)問題的患者，可能會影響治療方案的確 定。
[0005] 鑒于現(xiàn)有牙頌融合模型所存在的問題，即如果在咬合狀態(tài)下進行單頌匹配，需分 別配準上下頌，此時人工手動分割上下頌牙列，費時費力，并且對操作者要求高，要熟悉牙 體形態(tài)，容易出現(xiàn)人為誤差;而對于有些人提出在上下頌非接觸位進行CT掃描，上下頌分別 配準后，再旋轉(zhuǎn)下頌至咬合位置，運樣雖不用手工分牙，但是下頌旋轉(zhuǎn)過程中勢必會出現(xiàn)誤 差，旋轉(zhuǎn)軸不可能與患者實際情況一致，最終影響手術(shù)效果；同時張口位進行CT掃描，勢必 改變了顛頌關(guān)節(jié)的正常位置。所W本文提出的建模方法中上下頌咬合關(guān)系是在數(shù)據(jù)采集階 段石膏模型上確定的，然后由激光掃描采集，保證了精度;并且石膏模型可真實地反應(yīng)口內(nèi) 實際情況，很大程度地減少了金屬物的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是建立一種咬合狀態(tài)下配準生成Ξ 維牙頌融合模型的方法，通過對頭煩CT圖像的重建及對石膏咬合模型激光掃描的數(shù)字化處 理，基于逆向工程軟件Geomagic Studio的圖像處理及圖像匹配功能，在逆向工程軟件中利 用基于點配準的方法與迭代算法相結(jié)合，將石膏牙列咬合模型與CT重建牙列進行配準，并 替代不清晰的CT重建牙列，最終將CT重建頌骨模型與石膏牙列咬合模型融為一體的咬合狀 態(tài)下配準的Ξ維牙頌融合模型，減小由于口內(nèi)金屬物造成的CT成像偽影及咬合狀態(tài)下上下 頌牙列重疊造成融合模型中咬合關(guān)系與實際口內(nèi)咬合位置的誤差，從而提高計算機輔助設(shè) 計的精準度和治療的效果。
[0007] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是： 一種建立Ξ維牙頌融合模型的方法，包括W下步驟： 1) 數(shù)據(jù)采集，將燙軟后剪裁為馬蹄狀的蠟片放入患者口中，咬合，即利用蠟片記錄患者 咬合位置，此咬合位置為影像數(shù)據(jù)及模型數(shù)據(jù)的共同唯一咬合位置;放松面部軟組織，在上 述咬合狀態(tài)下拍攝頭煩CT，完成影像數(shù)據(jù)的采集;對患者進行常規(guī)口內(nèi)娃橡膠印模材料制 取印模，灌注石膏模型，使用上述蠟片確定石膏模型咬合關(guān)系完成模型數(shù)據(jù)的采集； 2) 影像數(shù)據(jù)處理，將步驟1)所述頭煩CT文件導(dǎo)入Mimics中，在Mimics中分別重建完整 頌骨及牙列的Ξ維圖像，存為STL文件，在重建頌骨時，將"闊值"設(shè)為骨CT，最小值:226,最 大值:3071;在重建牙列時，將"闊值"調(diào)整為成人牙釉質(zhì)，最小值：1553，最大值:3071，可生 成相對準確的頌骨與牙列Ξ維圖像，為便于后期手術(shù)設(shè)計，在生成Ξ維重建頌骨圖像前需 對頌骨CT數(shù)據(jù)進行處理，得到完整上頌骨時，在CT水平圖像區(qū)逐層刪除雙側(cè)裸突頂部，保留 完整的關(guān)節(jié)盤結(jié)構(gòu)，直至雙側(cè)裸突與上頌骨完全分離;得到完整下頌骨時，在CT水平圖像區(qū) 逐層刪除雙側(cè)關(guān)節(jié)盤底部，保留完整的裸突結(jié)構(gòu)，直至與下頌骨完全分離，得到咬合狀態(tài)下 的去除裸突和去除關(guān)節(jié)盤的牙頌Ξ維重建數(shù)據(jù)W及牙列數(shù)據(jù)，將Ξ者存為STL文件； 3) 模型數(shù)據(jù)，將步驟1)所述上、下頌石膏模型及上下頌咬合狀態(tài)(與拍攝頭煩CT時咬合 位置相同）石膏模型分別經(jīng)模型Ξ維掃描儀掃描，生成上、下頌處于咬合位置的獨立兩個模 型數(shù)據(jù)，將其存為STL文件； 4) 建立融合模型，在逆向工程軟件Geomagic Studio中打開步驟2)及步驟3)所述STL文 件，此時上下頌石膏模型數(shù)據(jù)已處于咬合位置，首先將石膏咬合模型與CT重建牙列進行配 準，配準后分別建立上、下頌骨與咬合位置牙列的融合模型，便于后期手術(shù)設(shè)計的應(yīng)用； 5) 牙列配準，對步驟4)的石膏模型數(shù)據(jù)進行修整，去除底座、前庭溝等部分，僅保留銀 緣及銀緣W上的牙冠部分，將上下頌石膏模型數(shù)據(jù)進行聯(lián)合，使其由原獨立的兩個數(shù)據(jù)合 成為一個咬合模型數(shù)據(jù)，將此合成模型與CT重建牙列模型進行配準，第一步進行手動配準， 使合成模型與CT重建牙列在大體位置上接近，其中選擇η點配準，WCT重建牙列為固定參 照，W合成模型為浮動，分別在上下頌牙列的中切牙、尖牙、第二前磨牙、第一磨牙的頰面及 舌/聘面或頸緣位置選擇配準點進行標記，配準后二者實現(xiàn)大體重合；第二步進行全局配 準，通過迭代算法使合成模型與CT重建牙列實現(xiàn)精細匹配，通過合成模型與CT重建牙列模 型配準步驟完成石膏牙列代替CT重建牙列； 6) 牙列一頌骨融合，對步驟2)所述的重建頌骨數(shù)據(jù)進行處理，將重建處理后的兩個頌 骨模型上牙列部分均沿銀緣處刪除牙冠部分后，便可去除不完整的上頌骨及下頌骨，保留 無牙列的剩余完整頌骨部分，對合成模型的上頌牙列部分選擇有界組件后即可將其刪除， 使僅剩的下頌牙列與完整下頌骨模型進行布爾運算，使二者結(jié)合，便可得到一個CT重建下 頌骨與下頌石膏牙列融合模型，同法操作，將合成模型的下頌牙列部分選擇有界組件后即 可將其刪除，使僅剩的上頌牙列與完整上頌骨模型進行布爾運算，使二者結(jié)合，便可得到一 個CT重建上頌骨與上頌石膏牙列融合模型。
[000引進一步，在咬合狀態(tài)下數(shù)據(jù)采集。
[0009] 進一步，在對CT牙列數(shù)據(jù)進行重建時，所選擇的闊值上限即3071，由于牙列表面貼 有金屬托槽，當闊值上限設(shè)定過小時，重建后的牙列在不包含金屬托槽的前提下，與金屬托 槽相連的部分牙面數(shù)據(jù)也會一同喪失，將闊值設(shè)定為可包含金屬托槽重建的上限。
[0010] 進一步，在Geomagic Studio中配準石膏咬合模型與CT重建牙列時需注意配準點 的選擇，配準點要包含模型的各個方向，當配準點過于集中到頰面或舌面時，會導(dǎo)致配準時 浮動模型發(fā)生某一方向上的轉(zhuǎn)動，造成配準誤差。
[0011] 本發(fā)明的有益效果是： Ξ維牙頌融合模型的建立，基于逆向工程軟件Geomagic studio的圖像處理及圖像匹 配功能，除此W外，本模型與現(xiàn)有其他Ξ維牙頌融合模型相比，優(yōu)勢集中體現(xiàn)在對于咬合位 置的理解與應(yīng)用，具體表現(xiàn)為W下幾點： 1)在數(shù)據(jù)采集階段，本模型建立的前提也是關(guān)鍵所在，即CT拍攝時患者口內(nèi)咬合、石膏 模型咬合與患者口內(nèi)實際咬合的Ξ者一致性。對于咬合位置穩(wěn)定患者，可不需要在口內(nèi)咬 合蠟片拍攝CT;對于咬合位置不穩(wěn)定的患者，需咬合蠟片進行拍攝頭煩CT，蠟片大小、形狀 W不影響唇、頰軟組織外型且記錄咬合關(guān)系即可。在采集咬合信息時利用運樣的方法，不需 要制作復(fù)雜的咬合參考板及附加特殊材料的標志物，W臨床現(xiàn)有常規(guī)獲取咬合關(guān)系的方法 及頭煩CT拍攝方法即可獲取有效的牙列、頌骨信息，節(jié)省了大量的臨床工作時間及人力物 力。
[0012] 2)在數(shù)據(jù)處理階段，由于本模型為咬合整體配準，故不需要在CT圖像數(shù)據(jù)中進行 人工分割牙列，既節(jié)省了操作時間，提高了工作效率，簡化了圖像處理的流程，同時也大大 減小了因 CT圖像誤差、人工分割誤差而帶來的牙列有效信息的丟失。
[0013] 3)在模型建立階段，本模型在咬合狀態(tài)下將石膏模型與CT重建牙列模型進行配 準，在逆向工程軟件中經(jīng)過一次手動標記點和一次"迭代算法"，即可完成配準過程。相對于 單頌配準，減少了配準次數(shù)，同時也減小了上、下頌分別配準可能帶來的誤差。
[0014] 4)在模型精度評價階段，同樣是在模型咬合狀態(tài)下進行精度分析，將建模模型與 CT原始數(shù)據(jù)進行對照，進行統(tǒng)計學(xué)分析，得到建模模型的精度評價。
[0015] 5)計算機輔助外科可W采集更為精確真實的影像信息用于診斷、可W通過虛擬手 術(shù)和效果預(yù)測為正頌手術(shù)提供更好術(shù)中指導(dǎo)，同時達到更佳的術(shù)后功能和美學(xué)效果，使患 者滿意度增加。
[0016] 6)保證了手術(shù)設(shè)計到手術(shù)實施的精確轉(zhuǎn)化。
[0017] 7)減小融合模型中咬合關(guān)系的誤差，提高治療的效果。
【附圖說明】
[0018] 圖1為咬合狀態(tài)下的去除裸突和去除關(guān)節(jié)盤的牙頌Ξ維重建模型圖，其中，A為去 除裸突頂部的頭煩CT重建模型，B為去除關(guān)節(jié)盤底部的頭煩CT重建模型，C為頭煩CTS維重 建后的牙列模型。
[0019] 圖2為上、下頌及處于咬合位置的掃描模型圖，其中，A為上頌牙列掃描模型，B為下 頌牙列掃描模型，C為咬合掃描模型。
[0020] 圖3為頭煩Ξ維重建模型上配準后的石膏咬合模型與CT重建牙列模型圖。
[0021 ]圖4為無牙列的剩余完整頌骨部分模型圖。
[0022] 圖5為CT重建上頌骨與上頌石膏牙列融合模型圖。
[0023] 圖6為人工分割牙列后上、下頌牙列模型圖。
[0024] 圖7為單頌配準后的石膏模型圖與人工分割牙列圖，其中淺色部分為人工分割牙 列圖，深色部分為配準后的石膏模型圖。
[0025] 圖8為標記點圖，其中分別在2組牙列的切牙切緣中點、尖牙牙尖、第二前磨牙頰尖 和第一磨牙近中頰尖建立標記。
【具體實施方式】
[0026] W下結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步敘述。
[0027] -種建立Ξ維牙頌融合模型的方法，包括W下步驟： 1) 數(shù)據(jù)采集，將燙軟后剪裁為馬蹄狀的蠟片放入患者口中，咬合，即利用蠟片記錄患者 咬合位置，此咬合位置為影像數(shù)據(jù)及模型數(shù)據(jù)的共同唯一咬合位置;放松面部軟組織，在上 述咬合狀態(tài)下拍攝頭煩CT，完成影像數(shù)據(jù)的采集;對患者進行常規(guī)口內(nèi)娃橡膠印模材料制 取印模，灌注石膏模型，使用上述蠟片確定石膏模型咬合關(guān)系完成模型數(shù)據(jù)的采集； 2) 影像數(shù)據(jù)處理，將步驟1)所述頭煩CT文件導(dǎo)入Mimics中，在Mimics中分別重建完整 頌骨及牙列的Ξ維圖像，存為STL文件，在重建頌骨時，將"闊值"設(shè)為骨CT，最小值:226,最 大值:3071;在重建牙列時，將"闊值"調(diào)整為成人牙釉質(zhì)，最小值：1553，最大值:3071，可生 成相對準確的頌骨與牙列Ξ維圖像，為便于后期手術(shù)設(shè)計，在生成Ξ維重建頌骨圖像前需 對頌骨CT數(shù)據(jù)進行處理，得到完整上頌骨時，在CT水平圖像區(qū)逐層刪除雙側(cè)裸突頂部，保留 完整的關(guān)節(jié)盤結(jié)構(gòu)，直至雙側(cè)裸突與上頌骨完全分離;得到完整下頌骨時，在CT水平圖像區(qū) 逐層刪除雙側(cè)關(guān)節(jié)盤底部，保留完整的裸突結(jié)構(gòu)，直至與下頌骨完全分離，得到咬合狀態(tài)下 的去除裸突和去除關(guān)節(jié)盤的牙頌Ξ維重建數(shù)據(jù)W及牙列數(shù)據(jù)，將Ξ者存為STL文件，如圖1; 3) 模型數(shù)據(jù)，將步驟1)所述上、下頌石膏模型及上下頌咬合狀態(tài)(與拍攝頭煩CT時咬合 位置相同）石膏模型分別經(jīng)模型Ξ維掃描儀掃描，生成上、下頌處于咬合位置的獨立兩個模 型數(shù)據(jù)，將其存為STL文件； 4) 建立融合模型，在逆向工程軟件Geomagic Studio中打開步驟2)及步驟3)所述STL文 件，此時上下頌石膏模型數(shù)據(jù)已處于咬合位置，首先將石膏咬合模型與CT重建牙列進行配 準，配準后分別建立上、下頌骨與咬合位置牙列的融合模型，便于后期手術(shù)設(shè)計的應(yīng)用； 5) 牙列配準，對步驟4)的石膏模型數(shù)據(jù)進行修整，去除底座、前庭溝等部分，僅保留銀 緣及銀緣W上的牙冠部分，將上下頌石膏模型數(shù)據(jù)進行聯(lián)合，使其由原獨立的兩個數(shù)據(jù)合 成為一個咬合模型數(shù)據(jù)，將此合成模型與CT重建牙列模型進行配準。第一步進行手動配準， 使合成模型與CT重建牙列在大體位置上接近，其中選擇η點配準，WCT重建牙列為固定參 照，W合成模型為浮動，分別在上下頌牙列的中切牙、尖牙、第二前磨牙、第一磨牙的頰面及 舌/聘面或頸緣位置選擇配準點進行標記，配準后二者實現(xiàn)大體重合；第二步進行全局配 準，通過迭代算法使合成模型與CT重建牙列實現(xiàn)精細匹配，通過合成模型與CT重建牙列模 型配準步驟完成石膏牙列代替CT重建牙列，如圖3; 6)牙列一頌骨融合，對步驟2)所述的重建頌骨數(shù)據(jù)進行處理，將重建處理后的兩個頌 骨模型上牙列部分均沿銀緣處刪除牙冠部分后，便可去除不完整的上頌骨及下頌骨，保留 無牙列的剩余完整頌骨部分，如圖4,對合成模型的上頌牙列部分選擇有界組件后即可將其 刪除，使僅剩的下頌牙列與完整下頌骨模型進行布爾運算，使二者結(jié)合，便可得到一個CT重 建下頌骨與下頌石膏牙列融合模型，同法操作，將合成模型的下頌牙列部分選擇有界組件 后即可將其刪除，使僅剩的上頌牙列與完整上頌骨模型進行布爾運算，使二者結(jié)合，便可得 到一個CT重建上頌骨與上頌石膏牙列融合模型，如圖5。
[0028] W下結(jié)合實施例對本發(fā)明進一步敘述。
[0029] 實驗分組： W17例牙頌面崎形病例為研究對象，建模咬合牙列(組1)、單頌配準牙列（組2)為實驗 組，WCT原始牙列圖像為對照組進行比較。每組前5例為骨性II錯頌崎形病例，后12例為骨 性ΠΙ類錯頌崎形病例。
[0030] 1)建模咬合牙列(組1):將建模咬合牙列模型存為STL文件，導(dǎo)入Mimics中，顯示輪 廓線。
[0031] 2)單頌配準牙列(組2): A、建立單頌配準參照:在Mimics中重建牙列，方法同前。在重建后的牙列矢狀圖像區(qū)和 冠狀圖像區(qū)輔助判斷上、下頌牙尖、牙窩位置，對水平圖像區(qū)牙列進行處理，即通過逐層區(qū) 分上、下頌牙咬合位置，逐層擦除下頌牙齒部分，直至上頌牙列與下頌牙列完全分離;再利 用重建牙列運行與人工分割上頌牙列相減的運算程序，由此得到分割下頌牙列（圖6)。將 上、下頌牙列存為STL文件。
[0032] B、進行單頌配準：將單頌配準參照牙列導(dǎo)入Geomagic Studio中。將步驟3)中的 上、下頌石膏模型分別與單頌人工分割上、下頌牙列進行配準。簡述配準步驟如下：在 Geomagic Studio中首先將上頌石膏模型與人工分割上頌牙列進行手動配準，分別選擇上 頌切牙切緣中點、尖牙、第二前磨牙頰尖、第一磨牙近頰尖及頰面、舌/聘面為配準點進行"η 點配準"；然后利用"迭代算法"，進行全局配準；下頌牙列配準方法與此相同（圖7)。將分別 配準的上、下頌石膏牙列存為STL文件，導(dǎo)入Mimics中，顯示輪廓線。精度檢測： 1)建立標記點：分別在2組牙列的切牙切緣中點、尖牙牙尖、第二前磨牙頰尖和第一磨 牙近中頰尖建立標記點（圖8)，每組中每個模型均為20個標記點。
[0033] 2)距離測量:分別在矢狀圖像區(qū)和冠狀圖像區(qū)測量3組各個標記點至原CT圖像的 距離。每個標記點反復(fù)測量3次，取其平均值進行統(tǒng)計學(xué)分析。
[0034] 綜上所述： 在Mimics中大體觀察組1與組2生成牙列輪廓線，可發(fā)現(xiàn)W下幾點： 1)在骨性II類錯頌崎形病例中，上頌牙列兩組間、兩組與CT原始牙列數(shù)據(jù)相比，重疊均 相對較好，而下頌牙列在兩組間出現(xiàn)了較大分離，組1與CT原始數(shù)據(jù)位置更為接近。而在骨 性III類錯頌崎形病例中，下頌牙列兩組間、兩組與CT原始數(shù)據(jù)重疊均相對較好，而上頌牙 列組1與CT原始數(shù)據(jù)位置更為接近，組2出現(xiàn)了較大的分離。
[0035] 2)在與CT原始牙列數(shù)據(jù)重疊度較好的前提下，即在骨性II類錯頌病例的上頌牙 列、骨性III類錯頌病例的下頌牙列中，兩組均表現(xiàn)為前牙區(qū)的重疊優(yōu)于尖牙位置，尖牙優(yōu) 于磨牙區(qū)；組1在磨牙區(qū)的重疊明顯優(yōu)于組2。
[0036] 統(tǒng)計分析： 將組1、組2與CT原始牙列數(shù)據(jù)的各標記點位置偏差值（單位:mm)，記錄并輸入SPSS 21.0中進行配對t檢驗，得到W下結(jié)果： 1)描述性統(tǒng)計:均W (均數(shù)±標準差)表示。組1整體觀測誤差為0.151mm ± 0.14mm，組2 整體觀測誤差為〇.272mm±0.186mm，見表1骨性II類錯頌崎形偏差分析(去±s)，表2骨性 III類錯頌崎形偏差分析(玉±S)。
[0037] 2) ?檢驗:對組1、組2中骨性II類、III類錯頌崎形的前牙區(qū)、尖牙及磨牙區(qū)偏差值 分別進行配對t檢驗，得到W下結(jié)論。在骨性II類錯頌崎形中上頌切牙、尖牙在兩種配準方 法上無統(tǒng)計學(xué)差異(P>〇.05);上頌?zāi)パ?、下頌切牙、尖牙及磨牙在兩種配準方法上存在差 異(戶<0.05)。在骨性III類錯頌崎形中下頌切牙、尖牙和上頌切牙在兩種配準方法上無統(tǒng) 計學(xué)差異(P>〇. 05);下頌?zāi)パ?、上頌尖牙及磨牙在兩種配準方法上存在差異(P<〇. 05)，見 表3建模咬合模型與單頌配準模型偏差值分析(P)。
[0038]本方案將建模咬合模型與原始CT數(shù)據(jù)在切牙切緣中點、尖牙牙尖第二前磨牙頰尖 和第一磨牙近頰尖位置進行比較，得到建模模型整體觀測誤差為0.151mm±0.14mm，最小觀 測誤差為0. 〇83mm±0.044mm，最大觀測誤差為0.286mm±0.1mm，與其他研究模型結(jié)果基本 相似，并在臨床上可W接受。
【主權(quán)項】
1. 一種建立三維牙頌融合模型的方法，其特征在于，包括以下步驟： 1) 數(shù)據(jù)采集，將燙軟后剪裁為馬蹄狀的蠟片放入患者口中，咬合，即利用蠟片記錄患者 咬合位置，此咬合位置為影像數(shù)據(jù)及模型數(shù)據(jù)的共同唯一咬合位置;放松面部軟組織，在上 述咬合狀態(tài)下拍攝頭顱CT，完成影像數(shù)據(jù)的采集;對患者進行常規(guī)口內(nèi)硅橡膠印模材料制 取印模，灌注石膏模型，使用上述蠟片確定石膏模型咬合關(guān)系完成模型數(shù)據(jù)的采集； 2) 影像數(shù)據(jù)處理，將步驟1)所述頭顱CT文件導(dǎo)入Mimics中，在Mimics中分別重建完整 頌骨及牙列的三維圖像，存為STL文件，在重建頌骨時，將"閾值"設(shè)為骨CT，最小值:226,最 大值:3071;在重建牙列時，將"閾值"調(diào)整為成人牙釉質(zhì)，最小值：1553，最大值:3071，可生 成相對準確的頌骨與牙列三維圖像，為便于后期手術(shù)設(shè)計，在生成三維重建頌骨圖像前需 對頌骨CT數(shù)據(jù)進行處理，得到完整上頌骨時，在CT水平圖像區(qū)逐層刪除雙側(cè)髁突頂部，保留 完整的關(guān)節(jié)盤結(jié)構(gòu)，直至雙側(cè)髁突與上頌骨完全分離;得到完整下頌骨時，在CT水平圖像區(qū) 逐層刪除雙側(cè)關(guān)節(jié)盤底部，保留完整的髁突結(jié)構(gòu)，直至與下頌骨完全分離，得到咬合狀態(tài)下 的去除髁突和去除關(guān)節(jié)盤的牙頌三維重建數(shù)據(jù)以及牙列數(shù)據(jù)，將三者存為STL文件； 3) 模型數(shù)據(jù)，將步驟1)所述上、下頌石膏模型及上下頌咬合狀態(tài)（與拍攝頭顱CT時咬合 位置相同）石膏模型分別經(jīng)模型三維掃描儀掃描，生成上、下頌處于咬合位置的獨立兩個模 型數(shù)據(jù)，將其存為STL文件； 4) 建立融合模型，在逆向工程軟件Geomagic Studio中打開步驟2)及步驟3)所述STL文 件，此時上下頌石膏模型數(shù)據(jù)已處于咬合位置，首先將石膏咬合模型與CT重建牙列進行配 準，配準后分別建立上、下頌骨與咬合位置牙列的融合模型，便于后期手術(shù)設(shè)計的應(yīng)用； 5) 牙列配準，對步驟4)的石膏模型數(shù)據(jù)進行修整，去除底座、前庭溝等部分，僅保留齦 緣及齦緣以上的牙冠部分，將上下頌石膏模型數(shù)據(jù)進行聯(lián)合，使其由原獨立的兩個數(shù)據(jù)合 成為一個咬合模型數(shù)據(jù)，將此合成模型與CT重建牙列模型進行配準，第一步進行手動配準， 使合成模型與CT重建牙列在大體位置上接近，其中選擇η點配準，以CT重建牙列為固定參 照，以合成模型為浮動，分別在上下頌牙列的中切牙、尖牙、第二前磨牙、第一磨牙的頰面及 舌/腭面或頸緣位置選擇配準點進行標記，配準后二者實現(xiàn)大體重合；第二步進行全局配 準，通過迭代算法使合成模型與CT重建牙列實現(xiàn)精細匹配，通過合成模型與CT重建牙列模 型配準步驟完成石膏牙列代替CT重建牙列； 6) 牙列一頌骨融合，對步驟2)所述的重建頌骨數(shù)據(jù)進行處理，將重建處理后的兩個頌 骨模型上牙列部分均沿齦緣處刪除牙冠部分后，便可去除不完整的上頌骨及下頌骨，保留 無牙列的剩余完整頌骨部分，對合成模型的上頌牙列部分選擇有界組件后即可將其刪除， 使僅剩的下頌牙列與完整下頌骨模型進行布爾運算，使二者結(jié)合，便可得到一個CT重建下 頌骨與下頌石膏牙列融合模型，同法操作，將合成模型的下頌牙列部分選擇有界組件后即 可將其刪除，使僅剩的上頌牙列與完整上頌骨模型進行布爾運算，使二者結(jié)合，便可得到一 個CT重建上頌骨與上頌石膏牙列融合模型。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種建立三維牙頌融合模型的方法，其特征在于，在咬合狀態(tài) 下數(shù)據(jù)采集。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種建立三維牙頌融合模型的方法，其特征在于，在對CT牙列 數(shù)據(jù)進行重建時，所選擇的閾值上限即3071，由于牙列表面貼有金屬托槽，當閾值上限設(shè)定 過小時，重建后的牙列在不包含金屬托槽的前提下，與金屬托槽相連的部分牙面數(shù)據(jù)也會 一同喪失，將閾值設(shè)定為可包含金屬托槽重建的上限。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種建立三維牙頌融合模型的方法，其特征在于，在Geomagic Studio中配準石膏咬合模型與CT重建牙列時需注意配準點的選擇，配準點要包含模型的各 個方向，當配準點過于集中到頰面或舌面時，會導(dǎo)致配準時浮動模型發(fā)生某一方向上的轉(zhuǎn) 動，造成配準誤差。
【文檔編號】A61C13/34GK105919684SQ201610359770
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年5月27日
【發(fā)明人】穆檬檬, 付琳, 謝瑞
【申請人】穆檬檬