[发明专利]一种基于体图像处理的植牙手术导板的制作方法

说明书

技术领域

本发明属于植牙领域，具体涉及一种基于体图像处理的植牙手术导板的制作方法。

背景技术

植牙，是指将人工牙根植入牙槽骨内，然后在人工牙根上方安装瓷牙，在功能和美观方面与天然牙齿完全一样的修复方式。植牙手术包括术前检查，植入人工牙根，安装基台，安装牙冠4项内容。在术前检查完之后，可以得到病人牙齿的石膏模型和CT数据，根据ct数据可以准确的了解病人牙齿的状况，制定植牙手术方案。在植牙手术辅助软件中，可以依据ct数据，正确设定种植体的位置。然后根据所有与牙齿、种植体相关信息生成手术辅助导板。

现有植牙手术往往仰赖医生的个人经验和临场判断，根据患者病历，计算机断层扫描图等进行钻孔和植牙位置的术前规划，只是认为粗估的判断，容易造成手术操作的误差，往往导致钻孔的位置不精确。

而依赖数字影像设计植牙方案，辅助植牙手术的技术，可以提高植牙手术的精确性。利用计算机断层扫描，得到患者口腔特征的数字数据，进行种植体定位规划，依靠规划加工植牙导板，可以精确地得到导板形状。并且通过软件设计，还可以预览导板加工效果，便于修改手术方案。

但是在生成植牙手术辅助导板的时候，由于人体口腔形貌非常复杂，植牙手术辅助导板既要能够顺利戴入牙齿，不被卡住，又要与牙齿尽量贴合，被患者戴上后不晃动，这就要求要对患者口腔数据进行一系列复杂处理。

发明内容

本发明提供了一种基于体图像处理的植牙手术导板的制作方法，该制作方法制得的植牙手术导板能够帮助牙科医生在植牙手术时准确定位种植体应植入位置，深度和方向。

一种基于体图像处理的植牙手术导板的制作方法，包括以下步骤：

1)获得牙齿的石膏模型，扫描该石膏模型生成对应的石膏三维网格模型；

2)结合对应的口腔ct模型，向所述石膏三维网格模型中放入模拟种植体；

3)对所述石膏三维网格模型进行取样，生成对应的体图像(Volume Image)；

4)针对得到的体图像，对各个牙齿的凹处以及牙缝进行填充处理；

5)从填充处理后的体图像中获取初始牙齿导板的内、外表面，继而得到初始牙齿导板的三维网格模型；

6)读取所述模拟种植体的位置和型号，在所述初始牙齿导板的三维网格模型中生成对应的导板基台，得到全范围牙齿导板模型；

7)从所述全范围牙齿导板模型中根据预定的范围提取牙齿导板模型；

8)根据所述牙齿导板模型加工得到实体植牙手术导板。

本发明中，得到的植牙手术导板能够顺利戴入牙齿，不被卡住，同时又能与牙齿尽量贴合，被患者戴上后不晃动，并能根据植牙手术方案所提供的种植体信息，在导板上生成出方便医生定位种植体位置的手术基台，操作方便。

作为优选，步骤3)中，所述体图像的生成包括如下步骤：

3.1)预定义体图像的维度，阈值以及体素大小：以牙齿生长方向为体图像的Z轴方向，与其垂直的平面为XY平面；各个方向轴的定义域与石膏三维网格模型大小有关，保证其所有网格在定义域内；取XYZ轴三个方向上范围最大的定义域，用其定义域的范围值的N分之一作为体素的边长大小(本方法中N＝512)，在本专利中，所述体素的体素值的物理意义为该体素中心点到石膏三维网格表面的距离；

3.2)针对所述石膏三维网格模型，标记出与每一个网格相对应的相交体素，将该相交体素及其六邻域中的所有体素均作为当前网格的边界体素，将每个边界体素到对应网格表面的距离作为其体素值；

3.3)以一个在石膏三维网格模型内部的已知体素作为种子，对石膏三维网格模型的内部进行填充，将所述种子以及填充区域内的所有体素作为内部体素，并将所有内部体素的体素值设置为最大机器正数；

3.4)计算所有石膏三维网格模型外部的体素到网格表面的曼哈顿距离，作为其体素值；

所述的石膏三维网格模型外部的体素记为外部体素；

3.5)根据边界体素、内部体素和外部体素的体素值生成所述体图像。

作为优选，步骤3.2)中，所述的相交体素的标记包含以下步骤：

对石膏三维网格模型的每一个面片进行三维线性插值采样，计算得出采样点的坐标以及体素到该采样点的距离，取离采样点最近的体素，即为相交体素；

步骤3.2)中，计算边界体素的体素值时，若某个体素可能被多个面片采样到，在判断它的最终体素值时，采取如下策略：

如果这个体素到某个面片的垂点在面片内部，则体素值取该体素到该面片的距离，如果有多个这样的面片，则取绝对值最小的距离值；