CN114399551B - 一种基于混合现实技术定位牙齿根管口的方法及系统 - Google Patents

一种基于混合现实技术定位牙齿根管口的方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于混合现实技术定位牙齿根管口的方法及系统，属于根管治疗领域，该方法通过在患者牙齿上预装标志物，以标志物作为基点，利用双目视觉slam算法，获取标志物在双目相机坐标系下的坐标位置，将标志物在双目坐标系下坐标位置转换为世界坐标系下的坐标位置，并基于AI深度学习算法和图像识别算法识别牙齿根管口的位置，将标志物与牙齿根管口配准后得到牙齿根管口在世界坐标系下的坐标位置，然后将牙齿根管口在世界坐标系下的坐标位置转换为牙齿根管口在投影坐标系下的坐标位置，完成牙齿根管口的精准定位。本发明可有效地对牙齿根管口进行精准定位，辅助医师进行高精度的根管手术，可有效的提高根管手术的效率。

Description

一种基于混合现实技术定位牙齿根管口的方法及系统
技术领域
本发明属于根管治疗技术领域，尤其涉及一种基于混合现实技术定位牙齿根管口的方法及系统。
背景技术
根管口是指髓室与根管的交界处，或髓室底与根管的移行部。根管口的定位是每一个根管正确定位的关键步骤。单根管牙的髓室与根管为连续的管状，很难从形态上辨认根管口；多牙根呈漏斗状的根管口，但要仔细的处理牙冠部髓室里的内容物后才能找到根管口。
临床上，多根管牙因某些原因，寻找根管口比较困难，传统的根管口定位方法不是过度损伤牙本质或牙釉质，就是误差较大，大多还需凭借医师自身经验去假设性判断，对于操作和实施存在试错的风险。
发明内容
本发明实施例提供一种基于混合现实技术定位牙齿根管口的方法及系统，旨在解决背景技术中提出的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种基于混合现实技术定位牙齿根管口的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
在患者牙齿上预装标志物；
获取患者口腔内的CT影像数据，并利用CT影像数据制作患者牙齿的AR显示模型；
基于AI深度学习算法和图像识别算法对AR显示模型进行识别，获取牙齿根管口的位置，并在AR显示模型上对牙齿根管口进行标记；
利用AR眼镜上的双目相机扫对标志物进行扫描，获取标志物图像；
对标志物图像应用基于双目视觉slam算法，获取标志物在双目相机坐标系下的坐标位置；
通过预设的第一坐标转换关系，将标志物在双目相机坐标系下的坐标位置转换为标志物在世界坐标系下的坐标位置；
将标志物在世界坐标系下的坐标位置与AR显示模型中的牙齿根管口标记点进行配准，获取牙齿根管口标记点在世界坐标系下的坐标位置；
通过预设的第二坐标转换关系，将牙齿根管口标记点在世界坐标系下的坐标位置转换为牙齿根管口标记点在投影坐标系下的坐标位置。
优选的，所述利用CT影像数据制作患者牙齿的AR显示模型，包括如下步骤：
通过三维可视化工具提取患者牙齿特征数据，并生成三角网格图；
将三角网格图转换为stl格式文件；
调取stl格式文件的内容制作患者牙齿的AR显示模型。
优选的，所述通过预设的第一坐标转换关系，将标志物在双目相机坐标系下的坐标位置转换为标志物在世界坐标系下的坐标位置，包括如下步骤：
根据双目相机坐标系与AR眼镜坐标系的转换关系，将标志物在双目相机坐标系下的坐标位置转换为标志物在AR眼镜坐标系下的坐标位置；
根据AR眼镜坐标系与世界坐标系的转换关系，将标志物在AR眼镜坐标系下的坐标位置转换为标志物在世界坐标系下的坐标位置。
优选的，所述通过预设的第二坐标转换关系将牙齿根管口标记点在世界坐标系下的坐标位置转换为牙齿根管口标记点在投影坐标系下的坐标位置，包括如下步骤：
根据AR眼镜坐标系与世界坐标系的转换关系，将牙齿根管口标记点在世界坐标系下的坐标位置转换为牙齿根管口标记点在AR眼镜坐标系下的坐标位置；
根据AR眼镜坐标系与投影坐标系的转换关系，将牙齿根管口标记点在AR眼镜坐标系下的坐标位置转换为牙齿根管口标记点在投影坐标系下的坐标位置。
优选的，所述三维可视化工具至少包括MIMICS软件工具、Amira软件工具、Avizo软件工具以及ORS Visual软件工具中的一种。
优选的，所述将三角网格图转换为stl格式文件通过ORS Visual软件工具进行格式转换。
优选的，所述调取stl格式文件的内容制作患者牙齿的AR显示模型通过Unity实时内容开发平台调取stl格式文件的内容进行患者牙齿的AR显示模型制作。
一种基于混合现实技术定位牙齿根管口的系统，该系统用于执行上述的方法对患者牙齿根管口进行定位，包括处理器以及AR眼镜；
在患者牙齿上预装标志物；
所述处理器接收患者口腔CT影像数据，利用CT影像数据制作患者牙齿的AR显示模型，并基于AI深度学习算法和图像识别算法对AR显示模型上进行识别，获取牙齿根管口的位置，并在AR显示模型上对牙齿根管口进行标记；
所述AR眼镜上具有双目相机，利用双目相机对标志物进行扫描，获取标志物图像；
所述处理器对所述标志物图像应用基于双目视觉slam算法，获取标志物在双目相机坐标系下的坐标位置；
所述处理器用于通过预设的第一坐标转换关系，将标志物在双目相机坐标系下的坐标位置转换为标志物在世界坐标系下的坐标位置，并将标志物在世界坐标系下的坐标位置与AR显示模型中的牙齿根管口标记点进行配准，获取牙齿根管口标记点在世界坐标系下的坐标位置；
所述处理器还用于通过预设的第二坐标转换关系，将牙齿根管口标记点在世界坐标系下的坐标位置转换为牙齿根管口标记点在投影坐标系下的坐标位置。
本发明可有效地对牙齿根管口进行精准定位，辅助医师进行高精度的根管手术，可有效的提高根管手术的效率。
附图说明
图1是一种基于混合现实技术定位牙齿根管口的方法的流程示意图；
图2是利用CT影像数据制作患者牙齿的AR显示模型的流程示意图；
图3是获取牙齿根部在世界坐标系下的坐标位置的流程示意图；
图4是获取牙齿根管口标记点在投影坐标系下的坐标位置的流程示意图；
图5是一种基于混合现实技术定位牙齿根管口的系统的系统架构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种基于混合现实技术定位牙齿根管口的方法，如图1所示，该方法包括如下步骤：
S1、在患者牙齿上预装标志物；
S2、获取患者口腔内的CT影像数据，并利用CT影像数据制作患者牙齿的AR显示模型；
S3、基于AI深度学习算法和图像识别算法对AR显示模型进行识别，获取牙齿根管口的位置，并在AR显示模型上对牙齿根管口进行标记；
S4、利用AR眼镜上的双目相机扫对标志物进行扫描，获取标志物图像；
S5、对标志物图像应用基于双目视觉slam算法，获取标志物在双目相机坐标系下的坐标位置；
S6、通过预设的第一坐标转换关系，将标志物在双目相机坐标系下的坐标位置转换为标志物在世界坐标系下的坐标位置；
S7、将标志物在世界坐标系下的坐标位置与AR显示模型中的牙齿根管口标记点进行配准，获取牙齿根管口标记点在世界坐标系下的坐标位置；
S8、通过预设的第二坐标转换关系，将牙齿根管口标记点在世界坐标系下的坐标位置转换为牙齿根管口标记点在投影坐标系下的坐标位置。
该方法通过在患者牙齿上预装标志物，以标志物作为基点，利用双目视觉slam算法，获取标志物在双目相机坐标系下的坐标位置，将标志物在双目坐标系下坐标位置转换为世界坐标系下的坐标位置，并基于AI深度学习算法和图像识别算法识别牙齿根管口的位置，将标志物与牙齿根管口配准后得到牙齿根管口在世界坐标系下的坐标位置，然后将牙齿根管口在世界坐标系下的坐标位置转换为牙齿根管口在投影坐标系下的坐标位置，完成牙齿根管口的精准定位。
在实际应用中，将牙齿根管口在投影坐标系下的坐标位置投影到AR眼镜上，直接将二维图像与患者牙齿根管口拼合投影到AR眼镜上，以三维形式直接在手术区域进行对位显示，辅助医师进行高精度的根管手术，可有效的提高根管手术的效率。
上述方案的S2中，如图2所示，所述利用CT影像数据制作患者牙齿的AR显示模型，包括如下步骤：
S21、通过MIMICS软件、Amira软件、Avizo软件、ORS Visual软件等三维可视化工具提取患者牙齿特征数据，并生成三角网格图；
S22、通过ORS Visual软件工具将三角网格图转换为stl格式文件；
S23、通过Unity实时内容开发平台调取stl格式文件的内容进行患者牙齿的AR显示模型制作。
上述方案中的S6中，如图3所示，所述通过预设的第一坐标转换关系，将标志物在双目相机坐标系下的坐标位置转换为标志物在世界坐标系下的坐标位置，包括如下步骤：
S61、根据双目相机坐标系与AR眼镜坐标系的转换关系，将标志物在双目相机坐标系下的坐标位置转换为标志物在AR眼镜坐标系下的坐标位置；
S62、根据AR眼镜坐标系与世界坐标系的转换关系，将标志物在AR眼镜坐标系下的坐标位置转换为标志物在世界坐标系下的坐标位置。
上述方案的S8中，如图4所示，所述通过预设的第二坐标转换关系将牙齿根管口标记点在世界坐标系下的坐标位置转换为牙齿根管口标记点在投影坐标系下的坐标位置，包括如下步骤：
S81、根据AR眼镜坐标系与世界坐标系的转换关系，将牙齿根管口标记点在世界坐标系下的坐标位置转换为牙齿根管口标记点在AR眼镜坐标系下的坐标位置；
S82、根据AR眼镜坐标系与投影坐标系的转换关系，将牙齿根管口标记点在AR眼镜坐标系下的坐标位置转换为牙齿根管口标记点在投影坐标系下的坐标位置。
另外，本发明还提供一种基于混合现实技术定位牙齿根管口的系统，该系统用于执行上述的方法对患者牙齿根管口进行定位，如图5所示，该系统包括处理器1以及AR眼镜2；
在患者牙齿上预装标志物；
所述处理器1接收患者口腔CT影像数据，利用CT影像数据制作患者牙齿的AR显示模型，并基于AI深度学习算法和图像识别算法对AR显示模型上进行识别，获取牙齿根管口的位置，并在AR显示模型上对牙齿根管口进行标记；
所述AR眼镜2上具有双目相机，利用双目相机对标志物进行扫描，获取标志物图像；
所述处理器1对所述标志物图像应用基于双目视觉slam算法，获取标志物在双目相机坐标系下的坐标位置；
所述处理器1用于通过预设的第一坐标转换关系，将标志物在双目相机坐标系下的坐标位置转换为标志物在世界坐标系下的坐标位置，并将标志物在世界坐标系下的坐标位置与AR显示模型中的牙齿根管口标记点进行配准，获取牙齿根管口标记点在世界坐标系下的坐标位置；
所述处理器1还用于通过预设的第二坐标转换关系，将牙齿根管口标记点在世界坐标系下的坐标位置转换为牙齿根管口标记点在投影坐标系下的坐标位置。
需要说明的是，在上述方案中，处理器1为计算机系统。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于混合现实技术定位牙齿根管口的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
在患者牙齿上预装标志物；
获取患者口腔内的CT影像数据，并利用CT影像数据制作患者牙齿的AR显示模型；
基于AI深度学习算法和图像识别算法对AR显示模型进行识别，获取牙齿根管口的位置，并在AR显示模型上对牙齿根管口进行标记；
利用AR眼镜上的双目相机扫对标志物进行扫描，获取标志物图像；
对标志物图像应用基于双目视觉slam算法，获取标志物在双目相机坐标系下的坐标位置；
通过预设的第一坐标转换关系，将标志物在双目相机坐标系下的坐标位置转换为标志物在世界坐标系下的坐标位置；
将标志物在世界坐标系下的坐标位置与AR显示模型中的牙齿根管口标记点进行配准，获取牙齿根管口标记点在世界坐标系下的坐标位置；
通过预设的第二坐标转换关系，将牙齿根管口标记点在世界坐标系下的坐标位置转换为牙齿根管口标记点在投影坐标系下的坐标位置。
2.如权利要求1所述的基于混合现实技术定位牙齿根管口的方法，其特征在于，所述利用CT影像数据制作患者牙齿的AR显示模型，包括如下步骤：
通过三维可视化工具提取患者牙齿特征数据，并生成三角网格图；
将三角网格图转换为stl格式文件；
调取stl格式文件的内容制作患者牙齿的AR显示模型。
3.如权利要求1所述的基于混合现实技术定位牙齿根管口的方法，其特征在于，所述通过预设的第一坐标转换关系，将标志物在双目相机坐标系下的坐标位置转换为标志物在世界坐标系下的坐标位置，包括如下步骤：
根据双目相机坐标系与AR眼镜坐标系的转换关系，将标志物在双目相机坐标系下的坐标位置转换为标志物在AR眼镜坐标系下的坐标位置；
根据AR眼镜坐标系与世界坐标系的转换关系，将标志物在AR眼镜坐标系下的坐标位置转换为标志物在世界坐标系下的坐标位置。
4.如权利要求1所述的基于混合现实技术定位牙齿根管口的方法，其特征在于，所述通过预设的第二坐标转换关系将牙齿根管口标记点在世界坐标系下的坐标位置转换为牙齿根管口标记点在投影坐标系下的坐标位置，包括如下步骤：
根据AR眼镜坐标系与世界坐标系的转换关系，将牙齿根管口标记点在世界坐标系下的坐标位置转换为牙齿根管口标记点在AR眼镜坐标系下的坐标位置；
根据AR眼镜坐标系与投影坐标系的转换关系，将牙齿根管口标记点在AR眼镜坐标系下的坐标位置转换为牙齿根管口标记点在投影坐标系下的坐标位置。
5.如权利要求2所述的基于混合现实技术定位牙齿根管口的方法，其特征在于，所述三维可视化工具至少包括MIMICS软件工具、Amira软件工具、Avizo软件工具以及ORS Visual软件工具中的一种。
6.如权利要求2所述的基于混合现实技术定位牙齿根管口的方法，其特征在于，所述将三角网格图转换为stl格式文件通过ORS Visual软件工具进行格式转换。
7.如权利要求2所述的基于混合现实技术定位牙齿根管口的方法，其特征在于，所述调取stl格式文件的内容制作患者牙齿的AR显示模型通过Unity实时内容开发平台调取stl格式文件的内容进行患者牙齿的AR显示模型制作。
8.一种基于混合现实技术定位牙齿根管口的系统，其特征在于，所述系统用于执行权利要求1-7任意一项所述的方法对患者牙齿根管口进行定位，包括处理器以及AR眼镜；
在患者牙齿上预装标志物；
所述处理器接收患者口腔CT影像数据，利用CT影像数据制作患者牙齿的AR显示模型，并基于AI深度学习算法和图像识别算法对AR显示模型上进行识别，获取牙齿根管口的位置，并在AR显示模型上对牙齿根管口进行标记；
所述AR眼镜上具有双目相机，利用双目相机对标志物进行扫描，获取标志物图像；
所述处理器对所述标志物图像应用基于双目视觉slam算法，获取标志物在双目相机坐标系下的坐标位置；
所述处理器用于通过预设的第一坐标转换关系，将标志物在双目相机坐标系下的坐标位置转换为标志物在世界坐标系下的坐标位置，并将标志物在世界坐标系下的坐标位置与AR显示模型中的牙齿根管口标记点进行配准，获取牙齿根管口标记点在世界坐标系下的坐标位置；
所述处理器还用于通过预设的第二坐标转换关系，将牙齿根管口标记点在世界坐标系下的坐标位置转换为牙齿根管口标记点在投影坐标系下的坐标位置。
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