[发明专利]一种建立三维牙颌融合模型的方法

摘要

一种建立三维牙颌融合模型的方法，通过在咬合状态下进行数据采集，对头颅CT图像的重建及对石膏咬合模型激光扫描的数字化处理，基于逆向工程软件Geomagic Studio的图像处理及图像匹配功能，在逆向工程软件中利用基于点配准的方法与迭代算法相结合，将石膏牙列咬合模型与CT重建牙列进行配准，并替代不清晰的CT重建牙列，最终将CT重建颌骨模型与石膏牙列咬合模型融为一体的咬合状态下配准的三维牙颌融合模型，减小由于口内金属物造成的CT成像伪影及咬合状态下上下颌牙列重叠造成融合模型中咬合关系与实际口内咬合位置的误差，从而提高计算机辅助设计的精准度和治疗的效果。

主权项

一种建立三维牙颌融合模型的方法，其特征在于，包括以下步骤：1）数据采集，将烫软后剪裁为马蹄状的蜡片放入患者口中，咬合，即利用蜡片记录患者咬合位置，此咬合位置为影像数据及模型数据的共同唯一咬合位置；放松面部软组织，在上述咬合状态下拍摄头颅CT，完成影像数据的采集；对患者进行常规口内硅橡胶印模材料制取印模，灌注石膏模型，使用上述蜡片确定石膏模型咬合关系完成模型数据的采集；2）影像数据处理，将步骤1）所述头颅CT文件导入Mimics中，在Mimics中分别重建完整颌骨及牙列的三维图像，存为STL文件，在重建颌骨时，将“阈值”设为骨CT，最小值：226，最大值：3071；在重建牙列时，将“阈值”调整为成人牙釉质，最小值：1553，最大值：3071，可生成相对准确的颌骨与牙列三维图像，为便于后期手术设计，在生成三维重建颌骨图像前需对颌骨CT数据进行处理，得到完整上颌骨时，在CT水平图像区逐层删除双侧髁突顶部，保留完整的关节盘结构，直至双侧髁突与上颌骨完全分离；得到完整下颌骨时，在CT水平图像区逐层删除双侧关节盘底部，保留完整的髁突结构，直至与下颌骨完全分离，得到咬合状态下的去除髁突和去除关节盘的牙颌三维重建数据以及牙列数据，将三者存为STL文件；3）模型数据，将步骤1）所述上、下颌石膏模型及上下颌咬合状态（与拍摄头颅CT时咬合位置相同）石膏模型分别经模型三维扫描仪扫描，生成上、下颌处于咬合位置的独立两个模型数据，将其存为STL文件；4）建立融合模型，在逆向工程软件Geomagic Studio中打开步骤2）及步骤3）所述STL文件，此时上下颌石膏模型数据已处于咬合位置，首先将石膏咬合模型与CT重建牙列进行配准，配准后分别建立上、下颌骨与咬合位置牙列的融合模型，便于后期手术设计的应用；5）牙列配准，对步骤4）的石膏模型数据进行修整，去除底座、前庭沟等部分，仅保留龈缘及龈缘以上的牙冠部分，将上下颌石膏模型数据进行联合，使其由原独立的两个数据合成为一个咬合模型数据，将此合成模型与CT重建牙列模型进行配准，第一步进行手动配准，使合成模型与CT重建牙列在大体位置上接近，其中选择n点配准，以CT重建牙列为固定参照，以合成模型为浮动，分别在上下颌牙列的中切牙、尖牙、第二前磨牙、第一磨牙的颊面及舌/腭面或颈缘位置选择配准点进行标记，配准后二者实现大体重合；第二步进行全局配准，通过迭代算法使合成模型与CT重建牙列实现精细匹配,通过合成模型与CT重建牙列模型配准步骤完成石膏牙列代替CT重建牙列；6）牙列—颌骨融合，对步骤2）所述的重建颌骨数据进行处理，将重建处理后的两个颌骨模型上牙列部分均沿龈缘处删除牙冠部分后，便可去除不完整的上颌骨及下颌骨，保留无牙列的剩余完整颌骨部分，对合成模型的上颌牙列部分选择有界组件后即可将其删除，使仅剩的下颌牙列与完整下颌骨模型进行布尔运算，使二者结合，便可得到一个CT重建下颌骨与下颌石膏牙列融合模型，同法操作，将合成模型的下颌牙列部分选择有界组件后即可将其删除，使仅剩的上颌牙列与完整上颌骨模型进行布尔运算，使二者结合，便可得到一个CT重建上颌骨与上颌石膏牙列融合模型。