CN102626347A

CN102626347A - 基于cbct数据的口腔种植定位导向模板的制作方法

Info

Publication number: CN102626347A
Application number: CN2012101264953A
Authority: CN
Inventors: 全懿; 奚波; 姚君; 叶铭
Original assignee: SHANGHAI UEG MEDICAL INSTRUMENT CO Ltd
Current assignee: SHANGHAI UEG MEDICAL INSTRUMENT CO Ltd
Priority date: 2012-04-26
Filing date: 2012-04-26
Publication date: 2012-08-08

Abstract

本发明公开了一种基于CBCT数据的口腔种植定位导向模板的制作方法，包括：1)用CBCT扫描患者颌骨，主要为受种植区域的颌骨三维解剖结构信息；2)对CBCT的数据进行分析处理；3)利用处理后的CBCT数据重建三维颌骨模型；4)对重建后的三维颌骨模型进行处理；5)根据三维颌骨模型设计种植定位导向模板；6)快速原型加工。本发明对CBCT扫描获得的原始影像数据进行重采样、各向异性扩散滤波，并通过光线投射法进行体绘制，有效减少了影响数据量，并去除数据中的噪声，保证三维颌骨模型的准确重建。此外，对三维颌骨重建模型中因图像伪影产生的模型碎片和非种植区域模型进行去除，大大提高了种植定位导向模板的制作准确性。

Description

基于CBCT数据的口腔种植定位导向模板的制作方法

技术领域

本发明涉及一种定位导向模板的制作方法，具体属于一种基于CBCT数据的口腔种植定位导向模板的制作方法。

背景技术

CBCT，即锥形束CT(Cone Beam Computer Tomograph锥形束投照计算机重组断层影像设备)，其应用于临床以来，已经越来越多地用于口腔临床专业的各个学科，并且在全国大中型医院和牙科诊所的口腔临床中发挥越来越重要的作用。

与传统CT相比，CBCT的射线量极低，与传统的多排螺旋CT相比，CBCT一次投照的放射量只相当于传统CT放射量的1/30-1/40，仅相当于4次数字化曲面断层投照放射量，一份美国的研究报告指出，一张CBCT的剂量(36.9uSv)仅相当于一套全口根尖片的剂量(大约13-100uSv)。

CBCT的应用范围广泛，可用于口腔颌面外科、正畸科、正颌外科、种植科、牙体科、颞下颌关节科及耳鼻喉科等，而传统CT虽然有一些口腔软件可选择，但费用高而且不够人性化。

传统的CT虽然可以获得口腔科所需的大部分头颅3D图像，但在口腔专业所需的视野选择、图像合成等个性化图像生成方面却远不如CBCT。由于CBCT的空间分辨率高，故对于高分辨率区域(如下颌骨，下颌神经管，颞下颌关节)解剖结构的成像质量更好。CBCT的三维成像和多方向层面成像特性也有助于口腔颌面部的疾病诊断。

和传统CT相比，CBCT不仅大大减少了曝光辐射剂量，其数据更可在初次重建获得的轴位图像上进行多向、多层面重建及曲面体层重建或三维重建。CBCT的序列纵断面重建，可以清楚地显示上、下颌弓呈正交垂直关系的纵断面影像，其不同于传统CT的特色重建序列。另外，三维重建图像还允许任意角度旋转观察和任意选择重建范围。在三维重建图像上通过调节窗可将部分骨组织去除，只留下密度较高的牙齿图像，再辅以轴位和其他层面图像可以精确地了解埋伏牙的形态、位置、与邻牙的关系以及邻牙有无位移或根吸收等。因此，CBCT检查可为临床医生做进一步治疗设计或术前入路选择提供准确的信息。

另外，由于传统CT扫描放射剂量较高，对于不危及生命而应根据临床需要多次投照的种植治疗的口腔患者来说，在种植前或治疗中对他们进行多次传统CT检查也有悖于医学伦理，而且其相对昂贵的价格也使患者难以接受。而放射量极低且使用方便的CBCT可使口腔科特有的在种植时往往需多次投照的三维影像诊断大为方便和安全。

然而，由于CBCT不同于传统CT的成像方式和成像原理，导致了CBCT的数据量比传统CT的数据量大，这样就会影响后续三维模型重建及导向模板制作过程中计算机的反应速度，甚至会出现不能正常进行三维重建的问题。除此之外，CBCT的成像原理使得CBCT所成图像的伪影比传统CT多，软组织成像质量不理想，数据场线性响应不均匀，这样导致重建出的三维模型会产生很多的碎片，影响导向模板的制作。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于CBCT数据的口腔种植定位导向模板的制作方法，可以减少CBCT数据量，保证定位导向模板中三维模型的建立，提高定位导向模板的准确性。

为解决上述技术问题，本发明提供的基于CBCT数据的口腔种植定位导向模板的制作方法，包括以下步骤：

第1步，用CBCT扫描患者颌骨，获得受种植区域的颌骨三维解剖结构信息；

第2步，对CBCT得到的原始数据进行分析和处理，其处理步骤包括：

1)对CBCT采集的原始数据进行重采样，减少影像数据量；

2)对重采样获得的影像数据进行各向异性扩散滤波，以保持原始数据中不同组织间界面的纹理信息并去除原始数据中的噪声；

3)采用光线投射法进行体绘制；

第3步，利用处理后的CBCT数据在CAD软件中重建三维颌骨模型；

第4步，对重建后的三维颌骨模型进行处理，在CAD软件中去除三维颌骨模型的模型碎片以及受种植区域外的非种植区域模型；

第5步，根据三维颌骨模型设计种植定位导向模板，步骤包括：

a)在CAD软件中对第2步得到的CBCT数据及第4步得到的三维颌骨模型的骨结构信息和患者咬合关系进行分析，并由医生根据临床经验和临床手术需要在CAD软件中进行模拟种植，放置虚拟的种植体，得到含有所述虚拟的种植体轴线方向信息的圆柱体模型；

b)利用第4步得到的三维颌骨模型以及第5步a)中得到的圆柱体模型进行种植定位导向模板的模型制作；

c)对第5步b)中生成的种植定位导向模板模型进行处理并输出模型数据；

第6步，将第5步c)中得到的种植定位导向模板的模型数据输入快速成型设备加工出种植定位导向模板。

第1步中扫描区域包括患者上颌窦窦底至患者下颌颏隆凸。

在第3步中，经第2步处理的CBCT数据导入CAD软件中并选择重建参数，进行三维颌骨模型的重建。所述重建参数包括牙釉质的阈值和骨骼阈值。

第5步b)中制作种植定位导向模板模型过程中，患者发生末端游离病症时种植定位导向模板模型要加定位销。

第5步b)中制作种植定位导向模板模型过程中，患者半口/全口种植时要加固定种植定位导向模板的钛钉固定孔。

第5步b)中制作种植定位导向模板模型过程中，种植定位导向模板模型的导向孔为固定内径式或可变内径式。

在第5步c)中，对种植定位导向模板的处理包括加入患者信息、加入用于种植入位点观察及用于种植手术中冷却水排水的观察窗、对边角进行倒圆。

第6步中采用的快速成型设备为光固化快速成型设备。在第6步之后，加工的种植定位导向模板进行微修整及消毒。

本发明对CBCT扫描获得的原始影像数据进行重采样、各向异性扩散滤波，并通过光线投射法进行体绘制，有效减少了影响数据量，并去除数据中的噪声，保证三维颌骨模型的准确重建。此外，对三维颌骨重建模型中因图像伪影产生的模型碎片和非种植区域模型进行去除，大大提高了种植定位导向模板的制作准确性。经过处理后的CBCT数据可直接用于种植定位导向模板的制作，一般情况下不需要用到取模后的患者牙列石膏模型，这样简化了种植定位导向模板的制作过程，缩短了种植定位导向模板的制作周期，可以满足临床医生更多的需求，如拔牙后利用拔牙窝进行即刻种植等。

附图说明

附图是本发明制作方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供的基于CBCT数据的口腔种植定位导向模板的制作方法，如附图所示，包括：

步骤1)，用CBCT扫描患者颌骨，主要为受种植区域的颌骨三维解剖结构信息；

步骤2)，对CBCT的数据进行分析处理；

步骤3)，利用处理后的CBCT数据在CAD软件中重建三维颌骨模型；

步骤4)，对重建后的三维颌骨模型进行处理；

步骤5)，根据三维颌骨模型设计种植定位导向模板；

步骤6)，快速原型加工。

其中，步骤1)中用CBCT扫描的颌骨区域包括如上至患者上颌窦窦底，下至患者下颌颏隆凸。

由于步骤1)中CBCT扫描得到的影像数据量大，不利于后续体绘制重建和颌骨面模型重建，故对本发明对其进行分析处理，步骤为：(1)对原始数据进行重采样以减少影像数据量；(2)对影像数据进行各向异性扩散滤波，在保持原始数据中不同组织间界面纹理信息的同时去除数据中的噪声；(3)采用光线投射法进行体绘制以避免图像分割后进行整体面重建生成海量数据而导致重建失败的情况。重采样时，保持原始坐标系的坐标原点不变，改变断层像素间距和层间距，同时保持整个数据的三向几何尺寸不变。

步骤3)中，将经过处理的CBCT数据导入CAD软件中，选取一定的重建参数，对该CBCT数据进行三维模型重建，建立三维颌骨模型。此CAD软件在医疗行业中广泛使用，也称为“规划软件”，其包含三维建模、模拟种植和数据输出等功能。在模型重建过程中，重建参数包括牙釉质的阈值(HU)1553～2850、骨骼阈值(HU)226～3071等。

步骤3)建立的三维颌骨模型存在因CT图像伪影产生的模型碎片，并且重建后的三维颌骨模型包含除了受种植区域外的非种植区域模型，这些模型碎片和非种植区域模型会严重影响种植定位导向模板的制作，故种植定位导向模板进行制作前，在CAD软件中去除三维颌骨模型中的模型碎片以及非种植区域模型。

种植定位导向模板的设计，包括以下操作：

a)在CAD软件中对步骤2)得到的CBCT数据及步骤4)得到的三维颌骨模型的骨结构信息和患者咬合关系进行分析，并由医生根据临床经验和临床手术的需要在CAD软件中进行模拟种植，放置虚拟的种植体，得到含有该虚拟的种植体轴线方向信息的圆柱体模型；

b)根据不同患者的不同临床情况，利用步骤4)得到的三维颌骨模型以及上述a)得到的圆柱体模型，选择不同的种植定位导向模板的模型制作方法，如选用符合患者实际情况的种植定位导向模板的定位支持模式(领牙、领牙-牙槽骨、领牙-黏膜、牙槽骨)末端游离病例应加定位销，半口/全口种植应加钛钉固定孔以固定种植定位导向模板，根据医生需要选用不同的导向孔导向模式(固定内径式或可变内径式)；

c)对上述b)生成的种植定位导向模板模型进行后续处理，如加入患者信息、加入可用于种植入位点观察及用于种植手术中冷却水排水的观察窗、对边角进行倒圆等，并将处理后的种植定位导向模板模型数据输出。

所述种植定位导向模板模型数据输入光固化快速成型设备，进行快速成型加工，并对加工出的种植定位导向模板进行微修整，并消毒后交付临床使用。

以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，所述实施例仅仅是本发明的较佳实施例，其并非对本发明进行限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员对种植定位导向模板的制作方法等做出的等效置换和改进，均应视为在本发明所保护的技术范畴内。

Claims

1.一种基于CBCT数据的口腔种植定位导向模板的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)对CBCT采集的原始数据进行重采样，减少影像数据量；

3)采用光线投射法进行体绘制；

2.根据权利要求1所述的基于CBCT数据的口腔种植定位导向模板的制作方法，其特征在于，第1步中扫描区域包括患者上颌窦窦底至患者下颌颏隆凸。

3.根据权利要求1所述的基于CBCT数据的口腔种植定位导向模板的制作方法，其特征在于，在第3步中，经第2步处理的CBCT数据导入CAD软件中并选择重建参数，进行三维颌骨模型的重建。

4.根据权利要求3所述的基于CBCT数据的口腔种植定位导向模板的制作方法，其特征在于，所述重建参数包括牙釉质的阈值、骨骼阈值。

5.根据权利要求1所述的基于CBCT数据的口腔种植定位导向模板的制作方法，其特征在于，第5步b)中制作种植定位导向模板模型过程中，患者发生末端游离病症时种植定位导向模板模型要加定位销。

6.根据权利要求1所述的基于CBCT数据的口腔种植定位导向模板的制作方法，其特征在于，第5步b)中制作种植定位导向模板模型过程中，患者半口/全口种植时要加固定种植定位导向模板的钛钉固定孔。

7.根据权利要求1所述的基于CBCT数据的口腔种植定位导向模板的制作方法，其特征在于，第5步b)中制作种植定位导向模板模型过程中，种植定位导向模板模型的导向孔为固定内径式或可变内径式。

8.根据权利要求1所述的基于CBCT数据的口腔种植定位导向模板的制作方法，其特征在于，在第5步c)中，对种植定位导向模板的处理包括加入患者信息、加入用于种植入位点观察及用于种植手术中冷却水排水的观察窗、对边角进行倒圆。

9.根据权利要求1所述的基于CBCT数据的口腔种植定位导向模板的制作方法，其特征在于，第6步中采用的快速成型设备为光固化快速成型设备。

10.根据权利要求1中任意一项所述的基于CBCT数据的口腔种植定位导向模板的制作方法，其特征在于，在第6步之后，加工的种植定位导向模板进行微修整及消毒。