[发明专利]三维头颅图像对正方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，具体而言，涉及一种三维头颅图像对正方法及装置。

背景技术

口腔CT是一种新型口腔X射线成像系统，能够提供患者口腔颌面部三维影像，广泛应用于牙齿种植诊断、口腔外科术前计划、正畸方案设计等口腔各科室。相比传统的全景片、正侧位片等二维影像，口腔CT影像具有无重叠、无失真的优点，而且能够提供更多的信息，受到医生的广泛欢迎。

口腔CT影像包含XYZ三个维度。习惯上，口腔CT影像中的XY平面被称为横断面，XZ平面称为冠状面，YZ平面称为矢状面。大多数口腔CT都提供颌托或头托来支撑患者的头部，并提供激光线进行辅助定位，使患者头部的正中矢状面(穿过鼻尖点和枕点的正中垂直面)尽量与CT影像中的正中矢状面重合。然而，上述工具都依赖于操作员手动调节和目测判断，事实上无法保证患者头部的偏转得到彻底的消除，导致实际的口腔CT影像中患者的正中矢状面与数据的正中矢状面或多或少地存在一定的偏差。

在某些应用中，上述患者姿态的偏差是可以接受的，而在另外一些应用中则不可接受。比如在正畸应用中，医生需要将三维CT影像转化为二维正位、侧位和颏顶位透视影像以便进行测量，或者基于三维CT进行患者的左右脸对称性分析，或者直接在三维CT影像上进行三维测量；而这些工作的前提，是必须保证CT影像中患者的正中矢状面与数据正中矢状面完全重合，否则就将失去测量和分析的准确性。

在现有文献(如“一种CT头颅定位架”、“一种CT扫描机头颅定位架”等)中提出了头颅机械定位装置来解决定位不准的问题。这些装置通常需要与CT设备进行机械连接，其本身的结构较为复杂，与其它CT设备进行连接时需对其进行结构改造，适用应差。

此外，一些专业的口腔CT影像处理软件(比如Dolphin、Invivo)提供了校正患者正中矢状面偏差的方法，称为重新摆位(Reorientation)。在这些软件中，需要医生在CT影像中选择患者左右两侧对称的点(比如左右眼眶边缘点)作为基准点，然后根据这些基准点计算校正参数。该方法中，对称基准点的选取依赖于医生的人为操作，可能引入误差，而且费时费力。

针对相关技术中三维头颅图像对正不准确、操作不便捷的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明旨在提供一种三维头颅图像对正方法，以解决三维头颅图像对正不准确、操作不便捷的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种头颅自动对正方法，包括：获取带有定位小球的口腔CT图像；在获取的所述口腔CT图像中搜索两个定位小球的位置；根据搜索到的所述位置计算变换矩阵；对所述口腔CT图像进行坐标变换，得到对正后的三维图像。

优选地，将所述定位小球安装于定位耳夹中，并在拍摄前置于患者外耳道内。

优选地，在获取的所述口腔CT图像中搜索两个定位小球的位置包括：

对所述口腔CT图像进行阈值分割，其中，小球灰度根据历史经验数据设置为T₁:T₂，当像素的灰度值满足T₁≤I(x,y)≤T₂时，即认为属于定位小球所覆盖的区域；

计算分割处理后小球区域的质心，作为最终获得定位小球坐标；两个定位小球的坐标分别记为P₁(x₁,y₁,z₁)、P₂(x₂,y₂,z₂)。

优选地，根据搜索到的所述定位小球位置计算变换矩阵，包括以下步骤：

以图像的原点作为新、旧坐标系的原点，将两个定位小球的连线方向作为新坐标系的X轴方向，其方向向量为：U＝(x₂-x₁,y₂-y₁,z₂-z₁)，归一化得到其单位向量(u_x,u_y,u_z)；

在Z＝0的平面上找到与新的X轴垂直的Y轴方向，其方向向量为：V＝(-(y₂-y₁),x₂-x₁,0)，归一化得到其对应的单位向量(v_x,v_y,v_z)；