[发明专利]一种牙齿模型中牙冠的自动分割方法

说明书

技术领域

本发明属于牙齿模型图像处理技术领域，尤其是涉及一种牙齿模型中牙冠的自动分割方法。

背景技术

近年来，随着计算机图形学与虚拟现实仿真技术的不断完善和发展，计算机科学和信息技术日益与现代医学及其相关技术相互整合并相互渗透。同时，随着计算机软硬件技术、图像采集与处理技术、三维数字化成像技术等在口腔医学领域地飞速发展，已使得计算机技术成为口腔医学教育、临床、科研以及基础建设中的一个重要组成部分。而口腔正畸学作为口腔医学领域的一个分支，主要研究牙颌、面、颅三维结构的生长发育以及各种原因所造成的畸形，如今对牙颌畸形的矫治正面临着一场数字化的革命，尤其是随三维数字化成像与测量技术在口腔正畸诊断、设计、治疗和疗效预测中越来越广泛的应用，使得口腔正畸学越来越朝着计算机化的方向发展，且有很好地发展前景。

口腔疾病是一种常见的多发性疾病，据世界卫生组织统计，错颌畸形已经成为三大口腔疾病(龋齿、牙周病和错颌畸形)之一。在我国错颌畸形的发病率高达49％。错颌畸形往往是由多种因素共同作用而成的。通常，错颌畸形的病因分为环境因素和遗传因素，各种因素妨碍了口腔骨骼和肌肉的正常生长，从而造成错颌畸形。当前，口腔正畸学已被认为是口腔保健治疗中的一个必不可少的重要部分。

今年来，市场上出现了一种技术先进、操作简便且使用效果好、舒适的隐形牙齿矫治器，其先借助当今先进的层析扫描技术可以将获得的口腔阴模或石膏阳模进行三维数据录入，进行模型的三维重建；重建后的数字化模型可直接在计算机上进行各个方位的旋转观测、放大缩小，可对牙齿、牙弓、基骨等测量项目进行自动测量；在此研究的基础上，结合可视化三维图象处理及三维激光快速成形技术，可以模拟临床矫治设计和牙齿的移动方式与步骤，进行可视化三维牙颌畸形的矫治，并将每个矫治阶段的三维牙齿模型进行三维快速激光成形，再在成形的母模上制作每个阶段的透明压模隐形矫治器。上述隐形矫治器相对于已经出现了一百多年以及目前主要在临床使用的各种传统固定矫治器而言，具有无托槽、舒适、透明、美观、可摘、高效、卫生及患者复诊次数少等特点，并可实现三维可视化矫治效果的预测及与现有的固定矫治器配合进行综合治疗。与传统固定矫治器相比，无托槽隐形矫治器有以下优点：1)美观方便：矫治器采用透明高分子材料制成，矫治过程中不影响患者的形象，同时方便摘戴，对日常生活影响小；2)安全可靠：矫治器设计过程中借助于计算机辅助设计技术对矫治力和矫治量进行严格控制，确保了矫治的安全性；3)省时省力：由于矫治器配戴简单且矫治量在矫治器的加工过程中已确定，医生的操作时间、患者复诊时间和复诊次数均明显减少；4)清洁卫生：口腔卫生易于维护，避免了牙龈炎、牙齿脱矿以及变色等常见矫治并发症的出现；5)矫治结果明确预测：借助于计算机辅助设计技术在矫治器设计中的应用，可以在矫治进行前了解并告诉患者整个矫治过程和矫治结果，有利于矫治方案的修改、确定，以及医生和患者交流；6)便于远程医疗资源共享。

综上，通过计算机实时模拟牙齿矫正过程中牙冠与牙龈分割的隐形牙齿矫正系统，把病人的牙齿模型读入到系统中，对牙齿的形状、各项参数进行记录、保存。并且，在计算机上模拟该患者的整个矫正治疗过程，记录每个阶段牙齿的位置变化，根据这些数据设计各个不同阶段的隐形矫正器，患者只要按照设计程序，在不同时期戴上不同的透明矫正器，便可使上颚或下颚的牙齿依照预定的设计移动，最终使牙齿变整齐。患者还可以在治疗前就看到虚拟的治疗过程，预先了解矫正结果。这样既可以让患者提前了解矫正治疗效果，又方便医生的操作、管理。这种自动从牙齿图像和治疗模拟中获取诊断参数，在治疗应用之前模拟其作用效果，是非常吸引人的一项技术。总之，上述隐形牙齿矫正系统主要包括四大模块：模块一是对牙齿数字模型的数据导入；模块二是牙冠与牙龈的分割；模块三牙齿的整齐装配；模块四牙齿移动的动画制作。其中，牙冠和牙龈分割是重要且关键的一个部分，其主要目的就是将单个牙冠从牙龈中提取出来，并且实现牙冠和牙冠之间分离，最终实现对不同单个牙齿进行灵活操作的目的，为后序的对牙齿进行移动、排列以及碰撞检测等工作奠定基础。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种牙齿模型中牙冠的自动分割方法，其设计新颖合理、实现方便且运行速度快、数据处理精度高、分割效果好，能实现多个复杂结构之间的精确分割且适用范围广。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种牙齿模型中牙冠的自动分割方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、根据临床获取的牙颌实物模型获取患者的牙齿数字化模型，其过程如下：