CN111870270A - 基于cbct对颞下颌关节进行定位的方法 - Google Patents

基于cbct对颞下颌关节进行定位的方法 Download PDF

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潘晓岗
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Abstract

本发明公开了一种基于CBCT对颞下颌关节进行定位的方法，包括以下步骤(1)采集图像，(2)图像的融合，(3)参数计算。本发明基于CBCT三维数据将颞颌关节部位张口与闭口图像进行融合，得到用于医生诊断的颞颌关节处髁突的位移信息、张口与闭口髁突与水平线的角度信息。通过二次CBCT照射获得患者张闭口运动轨迹，确定髁突的旋转中心，以及髁导斜度，从而实现了对颞下颌关节的精准定位。

Description

基于CBCT对颞下颌关节进行定位的方法
技术领域
本发明涉及一种定位方法，具体涉及一种基于CBCT对颞下颌关节进行定位的方法。
背景技术
颞下颌关节位置是修复咬合重建，正畸治疗建立正确咬合关系的关键。现在常规的临床方法通过取患者的牙颌模型，使用面弓和合叉将上颌牙列相对于颅面的位置转移到合架上，通过合架的机械关节结构简洁反映患者颞下颌关节的位置，模拟口腔内牙的牙颌情况。
然而，上合架的方法，操作过程比较繁琐，全可调合架价格昂贵，无法做到每个患者都能及时上合架，通过合架和加工所传递患者咬合信息存在很大不便。
发明内容
为了解决以上现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于CBCT对颞下颌关节进行定位的方法。
为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
基于CBCT对颞下颌关节进行定位的方法，包括以下步骤：
(1)采集图像
基于CBCT设备对颞下颌关节进行两次扫描，第一次扫描获取张口时包含整个牙列与颞下颌关节部位的CBCT图像V1；第二次扫描缩小限束器窗口，利用激光灯定位方式获取颞下颌关节部位CBCT图像V2；
(2)图像的融合
首先将图像V2扩展成与V1相同尺寸的图像V3，扩展部分的数值为0；
其次，利用三点定位法进行图像的配准，通过旋转和平移V3图像，得到图像V4，确保V1图像中的颞下颌关节窝与V4图像中的颞下颌关节窝重叠；
最后，将V1图像和V4图像进行融合；
(3)参数计算
标定图像V5中张口和闭口时髁突的坐标，根据坐标位置计算出髁突的位置移动信息和髁突移动前后与水平方向的夹角。
进一步的，所述步骤(1)中，第一次扫描时，选择16mm×10.5mm的视野，通过激光灯定位，调整颌托高度，确保两侧的颞下颌关节部位处于拍摄视野中，扫描360°，采集获得720幅投影数据，通过FDK算法，重建出三维切片数据V1；
第二次扫描时，选择16mm×5mm的视野，通过改变限束器的窗口大小，使得两侧的颞下颌关节都处于视野中，扫描360°，采集获得720幅投影数据，通过FDK算法，重建出三维切片数据V2。
进一步的，所述步骤(2)中三点定位法如下：
在V1中选择三个结构不变点(x1,y1)，(x2,y2)，(x3,y3)；
在V3中选择与V1中的相关结构不变点(xx1,yy1)，(xx2,yy2)，(xx3,yy3)；计算各连接点的夹角，以V1为基准，通过旋转和平移V3得到图像V4，使得图像V1和V4的结构不变点重合。
进一步的，所述步骤(2)中V1图像和V4图像进行融合后，为了能够显示移动前后的图像，设置权重w，其范围为[0，1]，通过旋转不同w的值，来显示V1或者V4，V5＝w*V1+(1-w)*V4。
进一步的，所述步骤(3)中，髁突的位置移动信息和髁突移动前后与水平方向的夹角的计算方法如下：
在V5中，当选择w＝0时得到是V4的图像，标注髁突的位置为(e1,f1)；当选择w＝1时，标注出V1图中髁突的位置(e2,f2)；根据以上两个坐标位置，得出两次扫描后，髁突的位置移动信息的计算公式：d＝sqrt((e1-e2)*(e1-e2)+(f1–f2)*(f1-f2))；
髁突移动前后与水平方向夹角的计算公式：θ＝arctan(abs(f1-f2)/abs(e1-e2))。有益效果：本发明公开了一种基于CBCT对颞下颌关节进行定位的方法，本发明基于CBCT三维数据将颞颌关节部位张口与闭口图像进行融合，得到用于医生诊断的颞颌关节处髁突的位移信息、张口与闭口髁突与水平线的角度信息。通过二次CBCT照射获得患者张闭口运动轨迹，确定髁突的旋转中心，以及髁导斜度，从而实现了对颞下颌关节的精准定位。
附图说明
图1为本发明所述定位方法的流程图。
图2为本发明所述步骤(2)中将图像V2扩展成与V1的扩展示意图。
图3为本发明所述髁导斜度示意图。
具体实施方式
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对该发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。
基于CBCT对颞下颌关节进行定位的方法，如图1所示，包括以下步骤：
(1)采集图像
基于CBCT设备对颞下颌关节进行两次扫描，第一次扫描获取张口时包含整个牙列与颞下颌关节部位的CBCT图像V1；第二次扫描缩小限束器窗口，利用激光灯定位方式获取颞下颌关节部位CBCT图像V2；
具体的，第一次扫描时，选择16mm×10.5mm的视野，通过激光灯定位，调整颌托高度，确保两侧的颞下颌关节部位处于拍摄视野中，扫描360°，采集获得720幅投影数据，通过FDK算法，重建出三维切片数据V1；
第二次扫描时，选择16mm×5mm的视野，通过改变限束器的窗口大小，使得两侧的颞下颌关节都处于视野中，扫描360°，采集获得720幅投影数据，通过FDK算法，重建出三维切片数据V2。
(2)图像的融合
首先将图像V2扩展成与V1相同尺寸的图像V3，扩展部分的数值为0，得到扩展的图像V3与V1具有相同的图像尺寸。
由于横向视野相同都是16，则只需对Z方向进行扩展，扩展的示意图如图2所示：
已知a、b、c、d为探测器上Z方向的四个点，其中c和d表示第一次扫描时，颞颌关节在探测器上投影的上下边界点，a和b表示第二次扫描时，颞颌关节在探测器上投影的上下边界点，根据a，b，c，d的值，需要计算出p和q的位置信息，将V2按照，向z正方向扩展(o’m-o’p)行数据，向z负方向扩展(o’n-o’q)行数据。
已知光源到探测的距离为SDD，和光源到旋转中心的距离为SOD，根据三角形相似定理可以计o’m＝oc*SOD/SDD
o’p＝oa*SOD/SDD
o’n＝od*SOD/SDD
o’q＝ob*SOD/SDD
所以V2向z轴正方向扩展的行数量为s1＝oc*SOD/SDD-oa*SOD/SDD，
V2向z轴负方向扩展的行数量为s2＝od*SOD/SDD-ob*SOD/SDD。
其次，利用三点定位法进行图像的配准，通过旋转和平移V3图像，得到图像V4，确保V1图像中的颞下颌关节窝与V4图像中的颞下颌关节窝重叠；
三点定位法如下：
在V1中选择三个结构不变点(x1,y1)，(x2,y2)，(x3,y3)；
在V3中选择与V1中的相关结构不变点(xx1,yy1)，(xx2,yy2)，(xx3,yy3)；计算各连接点的夹角，以V1为基准，通过旋转和平移V3得到图像V4，使得图像V1和V4的结构不变点重合。
最后，将V1图像和V4图像进行融合；为了能够显示移动前后的图像，设置权重w，其范围为[0，1]，通过旋转不同w的值，来显示V1或者V4，V5＝w*V1+(1-w)*V4。
(3)参数计算
标定图像V5中张口和闭口时髁突的坐标，根据坐标位置计算出髁突的位置移动信息和髁突移动前后与水平方向的夹角。
髁突的位置移动信息和髁突移动前后与水平方向的夹角的计算方法如下：
在V5中，当选择w＝0时得到是V4的图像，标注髁突的位置为(e1,f1)；当选择w＝1时，标注出V1图中髁突的位置(e2,f2)；根据以上两个坐标位置，得出两次扫描后，髁突的位置移动信息的计算公式：d＝sqrt((e1-e2)*(e1-e2)+(f1–f2)*(f1-f2))；
髁突移动前后与水平方向夹角的计算公式：θ＝arctan(abs(f1-f2)/abs(e1-e2))。

Claims (5)

1.基于CBCT对颞下颌关节进行定位的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)采集图像
基于CBCT设备对颞下颌关节进行两次扫描，第一次扫描获取张口时包含整个牙列与颞下颌关节部位的CBCT图像V1；第二次扫描缩小限束器窗口，利用激光灯定位方式获取颞下颌关节部位CBCT图像V2；
(2)图像的融合
首先将图像V2扩展成与V1相同尺寸的图像V3，扩展部分的数值为0；
其次，利用三点定位法进行图像的配准，通过旋转和平移V3图像，得到图像V4，确保V1图像中的颞下颌关节窝与V4图像中的颞下颌关节窝重叠；
最后，将V1图像和V4图像进行融合；
(3)参数计算
标定图像V5中张口和闭口时髁突的坐标，根据坐标位置计算出髁突的位置移动信息和髁突移动前后与水平方向的夹角。
2.根据权利要求1所述的基于CBCT对颞下颌关节进行定位的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，第一次扫描时，选择16mm×10.5mm的视野，通过激光灯定位，调整颌托高度，确保两侧的颞下颌关节部位处于拍摄视野中，扫描360°，采集获得720幅投影数据，通过FDK算法，重建出三维切片数据V1；
第二次扫描时，选择16mm×5mm的视野，通过改变限束器的窗口大小，使得两侧的颞下颌关节都处于视野中，扫描360°，采集获得720幅投影数据，通过FDK算法，重建出三维切片数据V2。
3.根据权利要求1所述的基于CBCT对颞下颌关节进行定位的方法，其特征在于，所述步骤(2)中三点定位法如下：
在V1中选择三个结构不变点(x1,y1)，(x2,y2)，(x3,y3)；
在V3中选择与V1中的相关结构不变点(xx1,yy1)，(xx2,yy2)，(xx3,yy3)；计算各连接点的夹角，以V1为基准，通过旋转和平移V3得到图像V4，使得图像V1和V4的结构不变点重合。
4.根据权利要求1所述的基于CBCT对颞下颌关节进行定位的方法，其特征在于，所述步骤(2)中V1图像和V4图像进行融合后，为了能够显示移动前后的图像，设置权重w，其范围为[0，1]，通过旋转不同w的值，来显示V1或者V4，V5＝w*V1+(1-w)*V4。
5.根据权利要求4所述的基于CBCT对颞下颌关节进行定位的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，髁突的位置移动信息和髁突移动前后与水平方向的夹角的计算方法如下：
在V5中，当选择w＝0时得到是V4的图像，标注髁突的位置为(e1,f1)；当选择w＝1时，标注出V1图中髁突的位置(e2,f2)；根据以上两个坐标位置，得出两次扫描后，髁突的位置移动信息的计算公式：d＝sqrt((e1-e2)*(e1-e2)+(f1–f2)*(f1-f2))；
髁突移动前后与水平方向夹角的计算公式：θ＝arctan(abs(f1-f2)/abs(e1-e2))。
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