專利名稱：一種基于體圖像處理的植牙手術導板的制作方法
一種基于體圖像處理的植牙手術導板的制作方法技術領域
本發明屬于植牙領域，具體涉及一種基于體圖像處理的植牙手術導板的制作方法。
背景技術：
植牙，是指將人工牙根植入牙槽骨內，然后在人工牙根上方安裝瓷牙，在功能和美觀方面與天然牙齒完全一樣的修復方式。植牙手術包括術前檢查，植入人工牙根，安裝基臺，安裝牙冠4項內容。在術前檢查完之后，可以得到病人牙齒的石膏模型和CT數據，根據ct數據可以準確的了解病人牙齒的狀況，制定植牙手術方案。在植牙手術輔助軟件中，可以依據ct數據，正確設定種植體的位置。然后根據所有與牙齒、種植體相關信息生成手術輔助導板。
現有植牙手術往往仰賴醫生的個人經驗和臨場判斷，根據患者病歷，計算機斷層掃描圖等進行鉆孔和植牙位置的術前規劃，只是認為粗估的判斷，容易造成手術操作的誤差，往往導致鉆孔的位置不精確。
而依賴數字影像設計植牙方案，輔助植牙手術的技術，可以提高植牙手術的精確性。利用計算機斷層掃描，得到患者口腔特征的數字數據，進行種植體定位規劃，依靠規劃加工植牙導板，可以精確地得到導板形狀。并且通過軟件設計，還可以預覽導板加工效果，便于修改手術方案。
但是在生成植牙手術輔助導板的時候，由于人體口腔形貌非常復雜，植牙手術輔助導板既要能夠順利戴入牙齒，不被卡住，又要與牙齒盡量貼合，被患者戴上后不晃動，這就要求要對患者口腔數據進行一系列復雜處理。發明內容
本發明提供了一種基于體圖像處理的植牙手術導板的制作方法，該制作方法制得的植牙手術導板能夠幫助牙科醫生在植牙手術時準確定位種植體應植入位置，深度和方向。
一種基于體圖像處理的植牙手術導板的制作方法，包括以下步驟:
I)獲得牙齒的石膏模型，掃描該石膏模型生成對應的石膏三維網格模型；
2)結合對應的口腔Ct模型，向所述石膏三維網格模型中放入模擬種植體；
3)對所述石膏三維網格模型進行`取樣，生成對應的體圖像(Volume Image)；
4)針對得到的體圖像，對各個牙齒的凹處以及牙縫進行填充處理；
5)從填充處理后的體圖像中獲取初始牙齒導板的內、外表面，繼而得到初始牙齒導板的三維網格模型；
6)讀取所述模擬種植體的位置和型號，在所述初始牙齒導板的三維網格模型中生成對應的導板基臺，得到全范圍牙齒導板模型；
7)從所述全范圍牙齒導板模型中根據預定的范圍提取牙齒導板模型；
8)根據所述牙齒導板模型加工得到實體植牙手術導板。
本發明中，得到的植牙手術導板能夠順利戴入牙齒，不被卡住，同時又能與牙齒盡量貼合，被患者戴上后不晃動，并能根據植牙手術方案所提供的種植體信息，在導板上生成出方便醫生定位種植體位置的手術基臺，操作方便。
作為優選，步驟3)中，所述體圖像的生成包括如下步驟:
3.1)預定義體圖像的維度，閾值以及體素大小:以牙齒生長方向為體圖像的Z軸方向，與其垂直的平面為XY平面；各個方向軸的定義域與石膏三維網格模型大小有關，保證其所有網格在定義域內；取XYZ軸三個方向上范圍最大的定義域，用其定義域的范圍值的N分之一作為體素的邊長大小(本方法中N= 512)，在本專利中，所述體素的體素值的物理意義為該體素中心點到石膏三維網格表面的距離；
3.2)針對所述石膏三維網格模型，標記出與每一個網格相對應的相交體素，將該相交體素及其六鄰域中的所有體素均作為當前網格的邊界體素，將每個邊界體素到對應網格表面的距離作為其體素值；
3.3)以一個在石膏三維網格模型內部的已知體素作為種子，對石膏三維網格模型的內部進行填充，將所述種子以及填充區域內的所有體素作為內部體素，并將所有內部體素的體素值設置為最大機器正數；
3.4)計算所有石膏三維網格模型外部的體素到網格表面的曼哈頓距離，作為其體素值；
所述的石膏三維網格模型外部的體素記為外部體素；
3.5)根據邊界體素、內部體素和外部體素的體素值生成所述體圖像。
作為優選，步驟3.2)中，所述的相交體素的標記包含以下步驟:
對石膏三維網格模型的每一個面片進行三維線性插值采樣，計算得出采樣點的坐標以及體素到該采樣點的距離，取離采樣點最近的體素，即為相交體素；
步驟3.2)中，計算邊界體素的體素值時，若某個體素可能被多個面片采樣到，在判斷它的最終體素值時，采取如下 策略:
如果這個體素到某個面片的垂點在面片內部，則體素值取該體素到該面片的距離，如果有多個這樣的面片，則取絕對值最小的距離值；
如果不存在這樣的面片，則在計算完所有上一步可以確定的體素的值之后，把該體素的值設為它鄰域所有邊界體素的平均值。
為保證所有邊界體素的六鄰域內一定存在邊界體素，則對上一步所有取樣到的體素周圍六鄰域的體素計算到三維網格的距離，方法同上，并且標記為邊界體素。
作為優選，步驟3.2)中，所述的邊界體素到對應網格表面的距離的計算包括如下步驟:
a)計算出面片的法向:垂直于該面片，指向石膏三維網格模型的外部；
b)連接體素和面片任一頂點，計算得到從體素點指向頂點的向量，以該向量在面片法向上投影的長度作為距離的絕對值；
c)計算該向量和法向夾角，如果是銳角或直角，則說明該面片判定該體素在三維網格模型的內部，設定該距離值符號為正；否則設定該距離值為負。
作為優選，步驟3.3)中，所述的種子為一個距離種植體基臺底部的中心點最近的體素，并將其體素值設為最大機器正數；
所述的填充進行時，對種子六鄰域內的體素進行判斷，如果某方向上的待填充體素已經標記為邊界體素，則停止在這一方向上的填充；否則進行填充，即將該待填充體素的體素值設為最大機器正數，然后把完成填充的體素作為衍生種子，對衍生種子六鄰域內體素進行本步驟同樣的填充。
作為優選，步驟3.4)中，設定所述外部體素的體素值為負值，其絕對值為該外部體素到邊界體素的曼哈頓距離，具體包括以下步驟:
a)搜索得到所有邊界體素，存在一個隊列Q中；
b)進行以下步驟循環，直到隊列Q包含O個體素:
取出隊列中第一個體素，標記為已處理，記錄其值value，然后對其六鄰域中的體素B做判斷，如果既不是內部體素也不是邊界體素，則標記為外部體素；如果體素B未被標記為已處理，則標記為已處理，并存入隊列Q中，體素B的體素值為value-Ι ;如果該外部體素B已被處理過,則比較體素B的體素值與value-Ι,把絕對值小的值設置為該體素B的體素值。
作為優選，步驟4)中，對所述凹處進行填充處理，包括:
手動設置一個掃掠方向，沿著該方向，逐層處理體素；
如果一個體素比其上一層同樣位置的體素的值小，則以上一層體素值對當前體素賦值；
所述體素包括邊界體素、內部體素和外部體素。
作為優選，步驟4)中，對所述牙縫進行填充處理，包括:
4.1)找到并標記需要填充的牙縫體素，其中，所述牙縫體素符合以下條件:
(a)體素值在O到-1之間；
(b)預定義體圖像的維度，并在當前體素的XY平面上，以r為半徑的鄰域中，正值體素個數/總體素個數> 閾值t, r取8, t取0.6 ;
4.2)改變牙縫體素的體素值:
(a)需要填充的牙縫體素一般連成一片，在三維空間中，找到相鄰成一片的牙縫體素，以它們為中心區域 ，外擴一定距離rl，形成需要改變體素值的一片區域A ;
所述區域A為一個長方體；
(b)找到標記的牙縫體素中絕對值最大的值V，處在中心區域的牙縫體素的體素值加上Ivl ；
(c)對于區域A中的其他體素，值加上w|v|，w為一個權值，與當前體素到中心體素的曼哈頓距離有關，距離越大，權值越小；
盡量實現區域A與外部沒有改變的體素之間，過渡平滑。
作為另外的優選，步驟4)中，對所述牙縫進行填充處理，包括:
4.1)找到并標記需要填充的牙縫體素，其中，所述牙縫體素符合以下條件:
(a)體素值在O到-1之間；
(b)預定義體圖像的維度，在當前體素的XY平面上，以r為半徑的鄰域中，正值體素個數/總體素個數> 閾值t, r取8, t取0.6 ;
4.2)改變牙縫體素的體素值:
(a)需要填充的牙縫體素一般連成一片，在三維空間中，找到相鄰成一片的牙縫體素，以它們為中心區域，外擴一定距離rl，形成需要改變體素值的一片區域A ;
所述區域A為一個長方體；
(b)以區域A的中心體素的為中心，體素區域A的最大邊長為半徑，對此范圍內的體素做高斯平滑；
其中，中心體素位于長方體的中心。
作為優選，步驟6)中，所述導板基臺的生成包括如下步驟:
對所述初始牙齒導板加上一個大圓柱，作為基臺部分的外圍；
在所述大圓柱中心減去一個小圓柱C,作為植入孔；
再減去所述大圓柱上、下方所有有可能擋住安裝基臺的部分；
在植入孔的上部，再減去一個小圓柱D，形成植入導引孔，得到所述導板基臺；
所述小圓柱C和所述小圓柱D同軸且所述小圓柱D的直徑大于小圓柱C的直徑。
同現有技術相比，本發明的制作方法得到的植牙手術導板能夠順利戴入牙齒，不被卡住，同時又能與牙齒盡量貼合，被患者戴上后不晃動，同時根據植牙手術方案所提供的種植體信息，在導板上生成出方便醫生定位種植體位置的手術基臺，操作方便。


圖1是生成本發明的帶有基臺的導板的流程圖。
圖2是牙齒的CT圖像的界面圖，各個界面顯示口腔內部信息的各種界面。
圖3是牙齒石膏三維模型。
圖4是導板生成前所有數據狀態，包括CT數據，與CT配準的牙齒石膏三維模型，種植體信息，掃掠方向線。
圖5是已經計算出所有邊界體素的體素值時的體圖像的各個方向截圖。
圖6是已經填充了模型內部并區分出內外體素區域時的體圖像的各個方向截圖。
圖7是對外部體素求其到模型邊界的曼哈頓距離作為體素值時的體圖像的各個方向截圖。
圖8是處理牙縫之后的體圖像。
圖9是進行填充凹洞之后的體圖像。
圖10是生成的初始牙齒導板的雛形。
圖11是加了基臺的導板成品。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明做進一步詳述。
由如圖1所示的有基臺的導板的生成流程圖可知，帶有基臺的導板的制作方法如下:
I)獲得牙齒的石膏模型，掃描該石膏模型生成對應的石膏三維網格模型，其中，圖3是牙齒石膏三維模型 ，圖3中a、b、C、d分別是不同方向觀察的截圖。
2)結合對應的口腔Ct模型，向所述石膏三維網格模型中放入模擬種植體，其中，圖2是牙齒的CT圖像，各個界面顯示口腔內部信息的各種界面；另外，放完模擬種植體后，再導入與CT配準的牙齒石膏模型，并設置掃掠方向線，圖4是導板生成前所有數據狀態，包括CT數據，與CT配準的牙齒石膏三維模型，種植體信息，掃掠方向線。
3)對所述石膏三維網格模型進行取樣，生成對應的體圖像；
4)針對得到的體圖像，對各個牙齒的凹處以及牙縫進行填充處理；
5)從填充處理后的體圖像中獲取初始牙齒導板的內、外表面，繼而得到初始牙齒導板的三維網格模型；圖10是生成的初始牙齒導板的雛形，圖10中，(a)是牙齒石膏模型，(b)是初始導板戴在牙齒石膏模型的效果圖，(C)是初始導板的內表面，(d)是初始導板的外表面。
6)讀取所述模擬種植體的位置和型號，在所述初始牙齒導板的三維網格模型中生成對應的導板基臺，得到全范圍牙齒導板模型；
7)從所述全范圍牙齒導板模型中根據預定的范圍提取牙齒導板模型；
8)根據所述牙齒導板模型加工得到實體植牙手術導板。圖11是加了基臺的導板成品，圖11中，(a)是導板成品的側面效果圖，(b)是導板成品的正面效果圖。
步驟3)中，所述體圖像的生成包括如下步驟:
3.1)得到牙齒石膏模型的三維網格模型在X，y, z軸上的定義域，適當放寬，設置為體圖像在各軸上的定義域，確定適當的體素大小，得到一個空白的體圖像；
3.2)針對所述石膏三維網格模型，標記出與每一個網格相對應的相交體素，將該相交體素及其六鄰域中的所有體素均作為當前網格的邊界體素，將每個邊界體素到對應網格表面的距離作為其體素值；
3.3)以一個在石膏三維網格模型內部的已知體素作為種子，對石膏三維網格模型的內部進行填充，將所述種子以及填充區域內的所有體素作為內部體素，并將所有內部體素的體素值設置為最大機器正數；
3.4)計算所有石膏三維網格模型外部的體素到網格表面的曼哈頓距離，作為其體素值；
所述的石膏三維網格模型外部的體素記為外部體素；
3.5)根據邊界體素、內部體素和外部體素的體素值生成所述體圖像；圖6是已經填充了模型內部并區分出內外體素區域時的體圖像的各個方向截圖，圖6中，(a)是XY平面的體圖像；(b)是YZ平面的體圖像；(c)是XZ平面的體圖像。
步驟3.2)中，所述的相交體素的標記包含以下步驟:
對石膏三維網格模型的每一個面片進行三維線性插值采樣，計算得出采樣點的坐標以及其周圍體素到該采樣點的距離，取離采樣點最近的體素，即為相交體素；
步驟3.2)中，計算邊界體素的體素值時，若某個體素可能被多個面片采樣到，在判斷它的最終體素值時，采取如下策略:
如果這個體素到某個面片的垂點在面片內部，則體素值取該體素到該面片的距離，如果有多個這樣的面片，則取絕對值最小的距離值；
如果不存在這樣的面片，則在計算完所有上一步可以確定的體素的值之后，把該體素的值設為它鄰域所有邊界體素的平均值。
為保證所有邊界體素的六鄰域內一定存在邊界體素，則對上一步所有取樣到的體素周圍六鄰域的體素計算到三維網格的距離，方法同上，并且標記為邊界體素，圖5是已經計算出所有邊界體素的體素值時的體圖像的各個方向截圖，圖5中，(a)是XY平面的體圖像；(b)是YZ平面的體圖像；(c)是XZ平面的體圖像。
步驟3.2)中，所述的邊界體素到對應網格表面的距離的計算包括如下步驟:
a)計算出面片的法向:垂直于該面片，指向石膏三維網格模型的外部；
b)連接體素和面片任一頂點，計算得到從體素點指向頂點的向量，以該向量在面片法向上投影的長度作為距離的絕對值；
c)計算該向量和法向夾角，如果是銳角或直角，則說明該面片判定該體素在三維網格模型的內部，設定該距離值符號為正；否則設定該距離值為負。
步驟3.3)中，所述的種子為一個距離種植體基臺底部的中心點最近的體素，并將其體素值設為最大機器正數；
所述的填充進行時，對種子六鄰域內的體素進行判斷，如果某方向上的待填充體素已經標記為邊界體素，則停止在這一方向上的填充；否則進行填充，即將該待填充體素的體素值設為最大機器正數，然后把完成填充的體素作為衍生種子，對衍生種子六鄰域內體素進行本步驟同樣的填充。
步驟3.4)中，設定所述外部體素的體素值為負值，其絕對值為該外部體素到邊界體素的曼哈頓距離，具體包括以下步驟:
a)搜索得到所有邊界體素，存在一個隊列Q中；
b)進行以下步驟循環，直到隊列Q包含O個體素:
取出隊列中第一個體素，標記為已處理，記錄其值value，然后對其六鄰域中的體素B做判斷，如果既不是內部體素也不是邊界體素，則標記為外部體素；如果體素B未被標記為已處理，則標記為已處理，并存入隊列Q中，體素B的體素值為value-Ι ;如果該外部體素B已被處理過,則比較體素B體素值與value-Ι,把絕對值小的值設置為該體素B的體素值。圖7是對外部體素求其到模型邊界的曼哈頓距離作為體素值時的體圖像的各個方向截圖，圖7中，(a)是XY平面的體圖像，(b)是YZ平面的體圖像；(c)是XZ平面的體圖像。
步驟4)中，對所述凹處進行填充處理，包括:
手動設置一個掃掠方向，沿著該方向，逐層處理體素；
如果一個體素比其上一層同樣位置的體素的值小，則以上一層體素值對當前體素賦值；
所述體素包括邊界體素、內部體素和外部體素，圖9是進行填充凹洞之后的體圖像，圖9中，(a)是XY平面的體圖像，(b)是YZ平面的體圖像，(c)是XZ平面的體圖像。
步驟4)中，對所述牙縫進行填充處理，包括:
4.1)找到并標記需要填充的牙縫體素，其中，所述牙縫體素符合以下條件:
(a)體素值在O到-1之間；
(b)預定義體圖像的維度，并在當前體素的XY平面上，以r為半徑的鄰域中，正值體素個數/總體素個數> 閾值t, r取8, t取0.6 ;
4.2)改變牙縫體素的體素值:
(a)需要填充的牙縫體素一般連成一片，在三維空間中，找到相鄰成一片的牙縫體素，以它們為中心區域，外擴一定距 離rl，形成需要改變體素值的一片區域A ;
所述區域A為一個長方體；
(b)找到標記的牙縫體素中絕對值最大的值V，處在中心區域的牙縫體素的體素值加上V I ；
(c)對于區域A中的其他體素，值加上w|v|，w為一個權值，與當前體素到中心體素的曼哈頓距離有關，距離越大，權值越小；
盡量實現區域A與外部沒有改變的體素之間，過渡平滑。圖8是處理牙縫之后的體圖像。圖8中，(a)是XY平面的體圖像，(b)是YZ平面的體圖像，(c)是XZ平面的體圖像。
作為其他的實施方式，步驟4)中，對所述牙縫進行填充處理，還可以采用如下步驟:
4.1)找到并標記需要填充的牙縫體素，其中，所述牙縫體素符合以下條件:
(a)體素值在O到-1之間；
(b)預定義體圖像的維度，在當前體素的XY平面上，以r為半徑的鄰域中，正值體素個數/總體素個數> 閾值t, r取8, t取0.6 ;
4.2)改變牙縫體素的體素值:
(a)需要填充的牙縫體素一般連成一片，在三維空間中，找到相鄰成一片的牙縫體素，以它們為中心區域，外擴一定距離rl，形成需要改變體素值的一片區域A ;
所述區域A為一個長方體；
(b)以區域A 的中心體素的為中心，體素區域A的最大邊長為半徑，對此范圍內的體素做高斯平滑；
其中，中心體素位于長方體的中心。
步驟5)中，獲取初始牙齒導板的內、外表面的方法為從體圖像中重建出距離原牙齒表面一定距離的兩個等值面。
在面繪制的方法中構造等值面的方法很多，其中W.E.Lorensen和H.E.Cline提出的Marching Cubes algorithm(簡稱MC算法)是最具代表性的方法之一。MC算法通過線性插值的方法確定三角片頂點的位置，用大量的三角片表示等值面，然后用三角形網格來重建三維表面。它也被稱為“等值面提取”(Isosurface Extraction),本質是將一系列兩維的切片數據看做是一個三維的數據場，從中將具有某種域值的物質抽取出來，以某種拓撲形式連接成三角面片。本發明使用MC算法，從上步中重建的二值體數據圖像中抽取出模型的內外分界面來，并對重建出的三角形網格等值面進行簡化、光滑處理。
步驟6)中，所述導板基臺的生成包括如下步驟:
對所述初始牙齒導板加上一個大圓柱，作為基臺部分的外圍；
在所述大圓柱中心減去一個小圓柱C,作為植入孔；
再減去所述大圓柱上、下方所有有可能擋住安裝基臺的部分；
在植入孔的上部，再減去一個小圓柱D，形成植入導引孔，得到所述導板基臺；
所述小圓柱C和所述小圓柱D同軸且所述小圓柱D的直徑大于小圓柱直徑A的直徑;
在上一步基礎上，在基臺底部合適位置，減去中心軸沿牙弓線的法向的一個小圓柱，作為導板的散熱孔。
權利要求
1.一種基于體圖像處理的植牙手術導板的制作方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)獲得牙齒的石膏模型，掃描該石膏模型生成對應的石膏三維網格模型； 2)結合對應的口腔ct模型，向所述石膏三維網格模型中放入模擬種植體； 3)對所述石膏三維網格模型進行取樣，生成對應的體圖像； 4)針對得到的體圖像，對各個牙齒的凹處以及牙縫進行填充處理； 5)從填充處理后的體圖像中獲取初始牙齒導板的內、外表面，繼而得到初始牙齒導板的三維網格模型； 6)讀取所述模擬種植體的位置和型號，在所述初始牙齒導板的三維網格模型中生成對應的導板基臺，得到全范圍牙齒導板模型； 7)從所述全范圍牙齒導板模型中根據預定的范圍提取牙齒導板模型； 8)根據所述牙齒導板模型加工得到實體植牙手術導板。
2.根據權利要求1所述的基于體圖像處理的植牙手術導板的制作方法，其特征在于，步驟3)中，所述體圖像的生成包括如下步驟: 3.1)預定義體圖像的維度，閾值以及體素大小； 3.2)針對所述石膏三維網格模型，標記出與每一個網格相對應的相交體素，將該相交體素及其六鄰域中的所有體素均作為當前網格的邊界體素，將每個邊界體素到對應網格表面的距離作為其體素值； 3.3)以一個在石膏三維網格模型內部的已知體素作為種子，對石膏三維網格模型的內部進行填充，將所述種子以及填充區域內的所有體素作為內部體素，并將所有內部體素的體素值設置為最大機器正數； 3.4)計算所有石膏三維網格模型外部的體素到網格表面的曼哈頓距離，作為其體素值； 所述的石膏三維網格模型外部的體素記為外部體素； 3.5)根據邊界體素、內部體素和外部體素的體素值生成所述體圖像。
3.根據權利要求2所述的基于體圖像處理的植牙手術導板的制作方法，其特征在于，步驟3.2)中，所述的相交體素的標記包含以下步驟: 對石膏三維網格模型的每一個面片進行三維線性插值采樣，計算得出采樣點的坐標以及其周圍體素到該采樣點 的距離，取離采樣點最近的體素，即為相交體素； 步驟3.2)中，計算邊界體素的體素值時，若某個體素可能被多個面片采樣到，在判斷它的最終體素值時，采取如下策略: 如果這個體素到某個面片的垂點在面片內部，則體素值取該體素到該面片的距離，如果有多個這樣的面片，則取絕對值最小的距離值； 如果不存在這樣的面片，則在計算完所有上一步可以確定的體素的值之后，把該體素的值設為它鄰域所有邊界體素的平均值。
4.根據權利要求2所述的基于體圖像處理的植牙手術導板的制作方法，其特征在于，步驟3.2)中，所述的邊界體素到對應網格表面的距離的計算包括如下步驟: a)計算出面片的法向:垂直于該面片，指向石膏三維網格模型的外部； b)連接體素和面片任一頂點，計算得到從體素點指向頂點的向量，以該向量在面片法向上投影的長度作為距離的絕對值；c)計算該向量和法向夾角，如果是銳角或直角，設定該距離值符號為正；否則設定該距離值為負。
5.根據權利要求2所述的基于體圖像處理的植牙手術導板的制作方法，其特征在于，步驟3.3)中，所述的種子為一個距離種植體基臺底部的中心點最近的體素，并將其體素值設為最大機器正數； 所述的填充進行時，對種子六鄰域內的體素進行判斷，如果某方向上的待填充體素已經標記為邊界體素，則停止在這一方向上的填充；否則進行填充，即將該待填充體素的體素值設為最大機器正數，然后把完成填充的體素作為衍生種子，對衍生種子六鄰域內體素進行本步驟同樣的填充。
6.根據權利要求2所述的基于體圖像處理的植牙手術導板的制作方法，其特征在于，步驟3.4)中，設定所述外部體素的體素值為負值，其絕對值為該外部體素到邊界體素的曼哈頓距離，具體包括以下步驟: a)搜索得到所有邊界體素，存在一個隊列Q中； b)進行以下步驟循環，直到隊列Q包含O個體素: 取出隊列中第一個體素，標記為已處理，記錄其值value，然后對其六鄰域中的體素B做判斷，如果既不是內部體素也不是邊界體素，則標記為外部體素；如果體素B未被標記為已處理，則標記為已處理，并存入隊列Q中，體素B的體素值為value-Ι ;如果該外部體素B已被處理過，則比較當前B體素值與value-Ι,把絕對值小的值設置為該體素B的體素值。
7.根據權利要求1所述的基于體圖像處理的植牙手術導板的制作方法，其特征在于，步驟4)中，對所述凹處進行填充處理，包括: 手動設置一個掃掠方向，沿著該方向，逐層處理體素； 如果一個體素比其上一層同樣位置的體素的值小，則以上一層體素值對當前體素賦值； 所述體素包括邊界體素、內部體素和外部體素。
8.根據權利要求1所述的基于體圖像處理的植牙手術導板的制作方法，其特征在于，步驟4)中，對所述牙縫進行填充處理，包括: 4.1)找到并標記需要填充的牙縫體素，其中，所述牙縫體素符合以下條件: (a)體素值在O到-1之間； (b)預定義體圖像的維度 ，并在當前體素的XY平面上，以r為半徑的鄰域中，正值體素個數/總體素個數> 閾值t, r取8, t取0.6 ; 4.2)改變牙縫體素的體素值: (a)在三維空間中，找到相鄰成一片的牙縫體素，以它們為中心區域，外擴一定距離rl，形成需要改變體素值的一片區域A ； 所述區域A為長方體形狀； (b)找到標記的牙縫體素中絕對值最大的值V，處在中心區域的牙縫體素的體素值加上 Ivl ； (c)對于A中的其他體素，值加上w|v|，w為權值。
9.根據權利要求1所述的基于體圖像處理的植牙手術導板的制作方法，其特征在于，步驟4)中，對所述牙縫進行填充處理，包括:.4.1)找到并標記需要填充的牙縫體素，其中，所述牙縫體素符合以下條件: (a)體素值在O到-1之間； (b)預定義體圖像的維度，在當前體素的XY平面上，以r為半徑的鄰域中，正值體素個數/總體素個數> 閾值t, r取8, t取0.6 ; .4.2)改變牙縫體素的體素值: (a)在三維空間中，找到相鄰成一片的牙縫體素，以它們為中心區域，外擴一定距離rl，形成需要改變體素值的一片區域A ； 所述區域A為長方體形狀； (b)以區域A的中心體素的為中心，體素區域A的最大邊長為半徑，對此范圍內的體素做高斯平滑； 其中，中心體素位于長方體的中心。
10.根據權利要求1所述的基于體圖像處理的植牙手術導板的制作方法，其特征在于，步驟6)中，所述導板基臺的生成包括如下步驟: 對所述初始牙齒導板加上一個大圓柱，作為基臺部分的外圍； 在所述大圓柱中心減去一個小圓柱C，作為植入孔； 再減去所述大圓柱上 、下方所有有可能擋住安裝基臺的部分； 在植入孔的上部，再減去一個小圓柱D，形成植入導引孔，得到所述導板基臺； 所述小圓柱C和所述 小圓柱D同軸且所述小圓柱D的直徑大于小圓柱C的直徑。
全文摘要
本發明公開了一種基于體圖像處理的植牙手術導板的制作方法，包括以下步驟獲得牙齒的石膏模型，掃描生成對應的三維網格模型，并且根據對應的口腔ct模型，精確制導放入模擬種植體；對牙齒石膏的三維網格模型進行取樣，生成對應的體圖像；體圖像處理，填充牙齒的凹處，以及太狹窄的牙縫；提取初始牙齒導板的內、外表面；讀取種植體的位置和型號，生成合適的導板基臺；定義需要的導板范圍，取出牙齒導板模型，根據牙齒導板模型加工得到實體植牙手術導板。采用該制作方法制得的植牙手術導板能夠順利戴入牙齒，不被卡住，同時又能與牙齒盡量貼合，被患者戴上后不晃動。
文檔編號G06T19/00GK103156693SQ20131004418
公開日2013年6月19日 申請日期2013年1月31日 優先權日2013年1月31日
發明者童若鋒, 施曉欣 申請人:浙江大學