CN210446984U - 植入体诊断用图像生成系统 - Google Patents
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Abstract
本案提供一种植入体诊断用图像生成系统。该植入体诊断用图像生成系统包含:第一图像信息获取装置,获取关于被施术者的口腔区域的第一三维图像数据;第二图像信息获取装置,通过对被施术者的牙齿石膏模型进行扫描而获取第二三维图像数据;以及数据处理装置,接收该第一三维图像数据及该第二三维图像数据,并将该第一三维图像数据与该第二三维图像数据进行匹配而生成合成三维图像数据。当欲植入于被施术者的虚拟固定件重叠于合成三维图像数据上时,该数据处理装置以虚拟固定件为基准可视地显示该虚拟固定件周围的骨密度。
Description
技术领域
本案涉及一种植入体诊断用图像生成系统及其生成方法,更具体而言,涉及一种在对牙齿用植入体进行诊断及制定手术计划时使用的植入体诊断用图像生成系统及其生成方法。
背景技术
牙齿用植入体是指原来的人体组织受损时,使其恢复的替代物,在牙科领域中,该植入体是指用以移植人工牙齿的一系列的手术。
为替换受损的牙根(根部),将由没有对人体抵制反应的钛(titanium) 等制成的牙齿固定件(fixture)植入到牙齿已掉落的齿槽骨中,然后将人工牙齿固定,使牙齿功能恢复的手术。
在为普通假体或假牙的情形中,周围牙齿或骨骼可随着时间的流逝而被损坏。相比之下,由于该植入体不会损害周围牙齿组织、提供与天然牙齿相同的功能及形状且无龋齿,因而该植入体具有可半永久地使用的优点。
在人工牙齿手术(被称为植入体或植入体手术)中,虽根据固定件的类型不同而有所不同,通过使用预定的钻头而穿孔形成植入位置后,将该固定件植入于齿槽骨中并与该骨进行骨整合,且将支台结合至该固定件并在支台覆盖最终假体来完成。
如上植入体不仅有利于单个缺失牙齿的恢复,还可以给部分无牙齿及完全无牙齿的患者增进义齿的功能,提高牙科假体恢复的美学态样,且更进一步分散了被施加至周围支撑骨组织的过度应力并使列牙齿稳固。
牙科植入体通常可包括:固定件(Fixture),是作为人工牙根而被植入;支台(abutment),结合至该固定件;支台螺钉(Abutment Screw),用以将该支台固定至该固定件;以及人工牙齿,结合至该支台。在将支台结合至固定件前,即,在将固定件骨整合(osseointegration)至齿槽骨的时期期间,将支台结合至固定件,并维持结合状态。
牙科植入体的组件的构成要素之一固定件是被植入于在植入手术位置通过使用钻头而形成于齿槽骨中的钻孔中并充当人工牙根的一部分。因此,固定件需要被牢固地植入于齿槽骨中。
植入体的植入根据不同患者而有很大差异,因植入体的植入位置是根据例如患者的牙齿状态、需要进行植入体手术的牙齿的位置、或患者的齿槽骨的状态等各种因素而确定。
具体而言,在进行植入体的植入时,齿槽骨的骨密度是极重要的因素,且植入体的植入位置、植入深度及植入方向是根据患者的骨密度的状态而慎重地确定。
如上所述,传统上,由于植入体的植入根据不同患者而有很大差异,因而已开发出一种植入体诊断系统,其辅助医生准确地辨别此种差异并制定模拟手术及手术计划。
传统的植入体诊断用图像生成系统通过利用计算机断层摄影术 (computedtomography;CT)等可视地显示患者的口腔区域来便于进行模拟手术等。然而,传统的植入体诊断用图像生成系统具有如下的问题:对齿槽骨的骨密度(其对确定植入体的植入位置、植入深度及植入方向极为重要)的显示不准确且会以医生难以辨识的状态显示该骨密度。
具体而言,由于传统的植入体诊断用图像生成系统仅以无色彩的明暗来显示齿槽骨的骨密度,因而医生难以快速地辨识出齿槽骨的骨密度。此外,由于传统的植入体诊断用图像生成系统仅显示齿槽骨的整体骨密度,而并非个别地提供欲植入的植入体的虚拟位置的骨密度,具有使得医生辨识出最佳植入体的植入位置的时间延长的问题。
实用新型内容
本案提供一种植入体诊断用图像生成系统及其生成方法,该植入体诊断用图像生成系统及其生成方法可以固定件为基准可视地显示欲植入该固定件的虚拟位置周围的齿槽骨的骨密度。
根据本案的一实施形态,提供一种植入体诊断用图像生成系统,其包含:第一图像信息获取装置,获取关于被施术者的口腔区域的第一三维图像数据;第二图像信息获取装置,对该被施术者的牙齿石膏模型(plaster patterns of teeth)进行扫描而获取第二三维图像数据;以及数据处理装置,接收该第一三维图像数据及该第二三维图像数据,并将该第一三维图像数据与该第二三维图像数据进行匹配而生成合成三维图像数据,其中,当欲植入于该被施术者上的虚拟固定件(virtual fixture)重叠于该合成三维图像数据上时,该数据处理装置以该虚拟固定件为基准可视地显示该虚拟固定件周围的骨密度。
该数据处理装置可可视地显示与该虚拟固定件的外轮廓接触的区域的骨密度。
该虚拟固定件周围的该骨密度可根据该骨密度的值而以不同颜色来显示。
该颜色可为彩色颜色。
该牙齿石膏模型可具有用于将该第一三维图像数据与该第二三维图像数据进行匹配的匹配用基准标记(matching reference marker)。
该匹配用基准标记可以有多个,多个该匹配用基准标记可被排列成彼此间隔开。
该数据处理装置可包含:输入单元,从使用者接收信息;演算单元 (operationunit),用于生成该合成三维图像数据,并且电连接至该输入单元,基于自该使用者输入的该信息来修改(校正)该合成三维图像数据;以及显示单元,电连接至该演算单元,可视地显示该合成三维图像数据及该虚拟固定件周围的该骨密度。
该数据处理装置可通过执行预匹配步骤后,执行精确匹配步骤,来生成该合成三维图像数据,该预匹配步骤为基于该第二三维图像数据中匹配用基准标记的坐标而将该第一三维图像数据与该第二三维图像数据进行预匹配的步骤,该精确匹配步骤为在经预匹配的合成三维图像数据中将第二三维图像数据与第一三维图像数据精确地进行匹配的步骤。
在该预匹配步骤中,该演算单元可将显示单元的显示区域分割成牙齿区域显示区(teeth area display zone)、第二三维图像数据显示区(second 3D image data displayzone)、以及合成三维图像数据显示区(synthetic 3D image data display zone),在该牙齿区域显示区中,可视地显示该第一三维图像数据中被施术者的牙齿区域,在该第二三维图像数据显示区中,可视地显示第二三维图像数据,在该合成三维图像数据显示区中,可视地显示合成三维图像数据;经由该输入单元在第二三维图像数据显示区中接收对匹配用基准标记的坐标的输入;经由该输入单元在牙齿区域显示区中接收对与匹配用基准标记的坐标对应的虚拟坐标的输入;以及通过将所输入的匹配用基准标记的坐标与所输入的该虚拟坐标进行匹配而在该合成三维图像数据显示区中显示经预匹配的合成三维图像数据。
在精确匹配步骤中,演算单元可将该显示单元的显示区域分割成多个划分区域(divided zone),将经预匹配的合成三维图像数据的多个不同平面图像排列于多个划分区域中,以及经由该输入单元在各划分区域中接收关于该第二三维图像数据与该第一三维图像数据的匹配状态的输入。
该多个划分区域可包含:第一区域,在该第一区域中显示通过沿第一轴及与该第一轴交叉的第二轴切割经预匹配的该合成三维图像数据而获得的平面图像;第二区域,在该第二区域中显示通过沿该第二轴及与该第二轴交叉的第三轴在该第一区域中显示的第一移动点的位置处切割经预匹配的该合成三维图像数据而获得的平面图像;第三区域,在该第三区域中显示通过沿该第一轴及该第三轴在该第一区域中显示的第一移动点的位置处切割经预匹配的该合成三维图像数据而获得的平面图像;第四区域,在该第四区域中显示通过沿该第二轴及该第三轴在该第一区域中显示的第二移动点的位置处切割经预匹配的该合成三维图像数据而获得的平面图像;第五区域,在该第五区域中显示通过沿该第一轴及该第三轴在该第一区域中显示的第二移动点的位置处切割经预匹配的该合成三维图像数据而获得的平面图像;以及第六区域,在该第六区域中显示通过沿该第二轴及该第三轴在该第一区域中显示的第三移动点的位置处切割经预匹配的该合成三维图像数据而获得的平面图像。
该第一移动点至该第三移动点可通过该使用者的操作而移动,该第二区域的图像及该第三区域的图像与该第一移动点的移动连动地改变,该第四区域的图像及该第五区域的图像与该第二移动点的移动连动地改变,以及该第六区域的图像与该第三移动点的移动连动地改变。
根据本实用新型的一方面,提供一种植入体诊断用图像的生成方法,其包含:第一图像信息获取步骤,获取关于被施术者的口腔区域的第一三维图像数据;第二图像信息获取步骤,通过对该被施术者的牙齿石膏模型进行扫描而获取第二三维图像数据;合成三维图像数据获取步骤,通过将该第一三维图像数据与该第二三维图像数据进行匹配而生成合成三维图像数据;以及骨密度显示步骤,将欲植入于该被施术者上的虚拟固定件重叠于该合成三维图像数据上,以该虚拟固定件为基准,可视地显示该虚拟固定件周围的骨密度。
在该骨密度显示步骤中,可可视地显示与该虚拟固定件的外轮廓接触的区域的骨密度。
该虚拟固定件周围的骨密度可根据该骨密度的值而以不同颜色来显示。
该颜色可为彩色颜色。
该第二图像信息获取步骤可包含:生成被施术者的牙齿石膏模型;在该被施术者的牙齿石膏模型上提供用于将该第一三维图像数据与该第二三维图像数据进行匹配的匹配用基准标记;以及对该被施术者的牙齿石膏模型进行扫描。
该匹配用基准标记可以形成有多个,多个该匹配用基准标记可被排列成彼此间隔开。
该合成三维图像数据获取步骤可包含:预匹配步骤,基于该第二三维图像数据中匹配用基准标记的坐标而将该第一三维图像数据与该第二三维图像数据进行预匹配;以及精确匹配步骤,在经预匹配的合成三维图像数据中将该第二三维图像数据与该第一三维图像数据精确地进行匹配。
该预匹配步骤可包含:将为使用者提供的画面的显示区域分割成牙齿区域显示区、第二三维图像数据显示区以及合成三维图像数据显示区的步骤,在该牙齿区域显示区中,可视地显示该第一三维图像数据中被施术者的牙齿区域,在该第二三维图像数据显示区中,可视地显示该第二三维图像数据,在该合成三维图像数据显示区中,可视地显示该合成三维图像数据;基准标记坐标输入步骤,在该第二三维图像数据显示区中接收对该匹配用基准标记的坐标的输入;虚拟坐标输入步骤,在该牙齿区域显示区中接收对与该匹配用基准标记的坐标对应的虚拟坐标的输入;以及显示步骤,通过将所输入的该匹配用基准标记的坐标与所输入的该虚拟坐标进行匹配而在该合成三维图像数据显示区中显示经预匹配的该合成三维图像数据。
该精确匹配步骤可包含:将为使用者提供的画面的显示区域分割成多个划分区域,并将经预匹配的该合成三维图像数据的多个不同平面图像排列于该多个划分区域的步骤;以及在各划分区域中,使该第二三维图像数据与该第一三维图像数据相匹配的修改步骤。
该多个划分区域可包含:第一区域,在该第一区域中显示通过沿第一轴及与该第一轴交叉的第二轴切割经预匹配的该合成三维图像数据而获得的平面图像;第二区域,在该第二区域中显示通过沿该第二轴及与该第二轴交叉的第三轴在该第一区域中显示的第一移动点的位置处切割经预匹配的合成三维图像数据而获得的平面图像;第三区域,在该第三区域中显示通过沿该第一轴及该第三轴在该第一区域中显示的第一移动点的位置处切割经预匹配的该合成三维图像数据而获得的平面图像;第四区域,在该第四区域中显示通过沿该第二轴及该第三轴在该第一区域中显示的第二移动点的位置处切割经预匹配的该合成三维图像数据而获得的平面图像;第五区域,在该第五区域中显示通过沿该第一轴及该第三轴在该第一区域中显示的第二移动点的位置处切割经预匹配的该合成三维图像数据而获得的平面图像;以及第六区域,在该第六区域中显示通过沿该第二轴及该第三轴在该第一区域中显示的第三移动点的位置处切割经预匹配的该合成三维图像数据而获得的平面图像。
该第一移动点至该第三移动点可通过该使用者的操作而移动,该第二区域的图像及该第三区域的图像与该第一移动点的移动连动地改变,该第四区域的图像及该第五区域的图像与该第二移动点的移动连动地改变,以及该第六区域的图像与该第三移动点的移动连动地改变。
实用新型效果
根据本案的实施形态,当欲植入于被施术者(目标患者)的虚拟固定件重叠于合成三维图像数据时,以该虚拟固定件为基准可视地显示该虚拟固定件周围的骨密度,从而使用者可凭直觉识别虚拟固定件周围的骨密度。
附图说明
图1是例示根据本案的一实施例的植入体诊断用图像生成系统的图。
图2是例示图1所示牙齿石膏模型的图。
图3及图4是显示图1所示的显示单元上可视地显示虚拟固定件周围的骨密度的图像。
图5为根据图1所示植入体诊断用图像生成系统的植入体诊断用图像生成方法的流程图。
图6及图7是显示了在图5所示合成三维图像数据获取步骤中的预匹配步骤中,显示单元的画面的图。
图8及图9是显示了在图5所示合成三维图像数据获取步骤中的精确匹配步骤中,显示单元的画面的图。
具体实施方式
为了充分理解本案和本案的操作上的优点以及根据本案的实施例所达到的目的,参照示出本案的优选实施例的附图以及记载在附图中的内容。
在下文中,将通过参照附图解释本案的优选实施例,来详细地阐述本案。需要说明的是,为了使本案的宗旨清楚,而会省略针对已公知的功能或者结构的说明。
在以下说明中,第一轴是指X轴,第二轴是指Y轴,第三轴是指Z轴。
图1例示根据本案一实施例的植入体诊断用图像生成系统的图。图2例示图1所示牙齿石膏模型的图。图3及图4是显示在图1所示的显示单元上可视地显示虚拟固定件周围的骨密度的图像的图。
如图1至图4中所示,根据本实施例的植入体诊断用图像生成系统可包含:第一图像信息获取装置110,用于获得关于被施术者的口腔区域的第一三维(3D)图像数据;第二图像信息获取装置120,用于通过对被施术者的牙齿石膏模型(Plaster Patterns of Teeth,G)进行扫描而获得第二三维图像数据;以及数据处理装置130,用于接收第一三维图像数据及第二三维图像数据并将第一三维图像数据与第二三维图像数据进行匹配(整合),以生成合成三维图像数据。
第一图像信息获取装置110获取关于被施术者的口腔区域的第一三维图像数据。本实施例的第一图像信息获取装置110可包含计算机断层摄影术 (computed tomography;CT),且本实施例的第一三维图像数据表示通过使用多个断面图像(sectional image)而实施的三维图像(立体图像),但本案并不限于此,且可使用各种成像装置,例如磁共振成像装置(magnetic resonance imaging apparatus)等来作为本实施例的第一图像信息获取装置 110。
第二图像信息获取装置120通过对被施术者的牙齿石膏模型G进行扫描而获取第二三维图像数据。
本实施例的牙齿石膏模型G被形成为被施术者的牙齿及牙龈的形状。在将具有印模材料的托盘插入于被施术者的口腔之后,使被施术者的牙齿挤压印模材料,且因此以所压入牙齿及周围牙龈的形状制成牙齿石膏模型G。
本实施例的牙齿石膏模型G形成有用于将第一三维图像数据与第二三维图像数据进行匹配的匹配用基准标记G2。
在将第一三维图像数据与第二三维图像数据进行匹配时,匹配用基准标记G2用作基准坐标。通过数据处理装置130,将第二三维图像数据中的匹配用基准标记G2的坐标与第一三维图像数据中对应于匹配用基准标记G2的虚拟位置坐标进行匹配,而生成合成三维图像数据时,使用匹配用基准标记G2。
本实施例的匹配用基准标记G2可以提供多个,这些匹配用基准标记G2 被排列成彼此间隔开。在本实施例中,提供至少三个以上匹配用基准标记G2,且该至少三个以上匹配用基准标记G2被排列成彼此间隔开。
在第二三维图像数据中,这种匹配用基准标记G2由区别于牙齿石膏模型主体G1的结构或材料形成。
第二图像信息获取装置120可包含三维扫描仪(图中未显示),以通过对牙齿石膏模型G进行扫描而获取第二三维图像数据。本实施例的第二三维图像数据可包含立体微影术(stereolithography;STL)数据。该立体微影术数据可呈ASCII或二进制格式,且在三维程序中通过经多角形化的多边形(polygon)来表示三维结构的表面,以使该三维结构的模型数据能够在不同类型的三维程序中轻易识别。
数据处理装置130接收第一三维图像数据及第二三维图像数据并将第一三维图像数据与第二三维图像数据进行匹配,以此生成合成三维图像数据。
这种数据处理装置130可包含:输入单元131,用于接收施术者(使用者)输入的信息;演算单元132,用于接收第一三维图像数据及第二三维图像数据并生成合成三维图像数据;以及显示单元133,电连接至演算单元132 并可视地显示合成三维图像数据。
输入单元131电连接至演算单元132,且接收施术者输入的控制信息并将所接收的控制信息传送至演算单元132。
演算单元132接收第一三维图像数据及第二三维图像数据,生成合成三维图像数据,并在显示单元133上可视地显示所生成的合成三维图像数据。
换言之,合成三维图像数据是通过输入单元131、显示单元133及演算单元132的有机的交互作用而生成。
稍后将详细地阐述合成三维图像数据的生成,在此仅做简单说明。
从第一图像信息获取装置110(例如计算机断层摄影术装置,CT)获取的第一三维图像数据具有能够对被施术者的骨形状等进行准确识别的优点。然而,在被施术者的口腔中提供的各种形状的假体及植入体可能会使图像失真。
因此,通过对被施术者的牙齿石膏模型G进行扫描,生成使第二三维图像数据与第一三维图像数据重叠的合成三维图像数据,该第二三维图像数据含有关于被施术者口腔的内部结构的极准确信息,该第一三维图像数据含有关于被施术者的骨形状等的准确信息。为了将第一三维图像数据与第二三维图像数据进行重叠,需要将第一三维图像数据与第二三维图像数据进行匹配的操作。
将第一三维图像数据与第二三维图像数据进行匹配的步骤可包含:预匹配步骤,即基于第二三维图像数据的匹配用基准标记G2的坐标而将第一三维图像数据与第二三维图像数据进行预匹配(pre-matching);以及精确匹配步骤,即在经预匹配的合成三维图像数据中将第二三维图像数据与第一三维图像数据精确地进行匹配。
预匹配步骤为一种快速地将第一三维图像数据与第二三维图像数据进行匹配的方法。在这种预匹配步骤中,第一三维图像数据与第二三维图像数据基于第二三维图像数据中的匹配用基准标记G2的坐标而被进行预匹配。
在这种预匹配步骤中,通过显示单元133的画面而如图6及图7中所示为使用者提供画面。该画面可包含:牙齿区域显示区Z1,在牙齿区域显示区 Z1中,可视地显示第一三维图像数据中被施术者的牙齿区域;第二三维图像数据显示区Z2,在第二三维图像数据显示区Z2中,可视地显示第二三维图像数据;以及合成三维图像数据显示区Z3,在合成三维图像数据显示区Z3 中,可视地显示合成三维图像数据。
第一三维图像数据中被施术者的牙齿区域可视地显示于牙齿区域显示区Z1中。使用者可经由输入单元131输入控制信号来选择在牙齿区域显示区Z1中可视地显示的第一三维图像数据中被施术者的牙齿区域。
此外,第二三维图像数据可视地显示于第二三维图像数据显示区Z2中。合成三维图像数据可视地显示于合成三维图像数据显示区Z3中。
在图6所示的显示单元133的画面中,使用者在第二三维图像数据显示区Z2中将匹配用基准标记G2的坐标输入至演算单元132。换言之,当使用者经由输入单元131,例如鼠标等,来点击在第二三维图像数据显示区Z2 中显示的三个匹配用基准标记G2时,被点击的坐标即被传送至演算单元132。
随后,使用者在牙齿区域显示区Z1中将与匹配用基准标记G2的坐标对应的虚拟坐标输入至演算单元132。换言之,当使用者将在牙齿区域显示区 Z1中所显示的牙齿区域的图像与在第二三维图像数据显示区Z2中所显示的牙齿石膏模型G的图像进行比较并点击在牙齿区域显示区Z1中所显示的牙齿区域的图像中对应于匹配用基准标记G2的虚拟位置时,被点击的坐标即被传送至演算单元132。
随后,演算单元132将所输入的匹配用基准标记G2的坐标与虚拟坐标进行比较,使第一三维图像数据与第二三维图像数据重叠,并在合成三维图像数据显示区Z3中显示通过使第一三维图像数据与第二三维图像数据重叠而获得的经预匹配的合成三维图像数据。
尽管图6所示合成三维图像数据显示区Z3由于使用者对坐标的输入未被执行而仅显示第一三维图像数据,但图7所示合成三维图像数据显示区Z3 显示其中由于输入了匹配用基准标记G2的坐标及与匹配用基准标记G2的坐标对应的虚拟坐标而将第二三维图像数据与第一三维图像数据进行预匹配的合成三维图像数据。
由于这种预匹配步骤通过在使用者将牙齿区域显示区Z1的图像与第二三维图像数据显示区Z2的图像进行比较并点击牙齿区域显示区Z1的图像中对应于匹配用基准标记G2的虚拟位置的方式来执行,因而虽然经过预匹配步骤被预匹配的合成三维图像数据的匹配程度并未处于完美状态,但经过预匹配步骤被预匹配的合成三维图像数据处于几乎相匹配状态。
因此,在精确匹配步骤中,在处于几乎相匹配状态的经预匹配的合成三维图像数据中,第二三维图像数据与第一三维图像数据被精确地进行匹配。
在这种精确匹配步骤中,在显示单元133的画面上为使用者提供如图8 至图9中所示的画面。换言之,在精确匹配步骤中,在经由显示单元133为使用者提供的画面上显示多个划分区域D1、D2、D3、D4、D5及D6。经预匹配的合成三维图像数据的不同平面图像被排列于划分区域D1、D2、D3、D4、 D5及D6中。
在此状态下,在划分区域D1、D2、D3、D4、D5及D6中显示的经预匹配的合成三维图像数据的平面图像可依第一三维图像数据及第二三维图像数据而区别开(例如,第一三维图像数据的外观线(外轮廓线)及第二三维图像数据的外观线以不同颜色来显示),以使使用者可可视地辨识出数据是否被匹配。
如图8或图9中所示,在本实施例的精确匹配步骤中,经由显示单元133 为使用者提供的画面的显示区域被分割成第一划分区域至第六划分区域D1、 D2、D3、D4、D5及D6。
第一划分区域D1为经预匹配的合成三维图像数据的平面且对应于使用者的操作画面。在本实施例中,第一划分区域D1显示通过沿X-Y轴平面对经预匹配的合成三维图像数据进行切割而成的图像。
在第一划分区域D1中显示三个移动点M1、M2及M3。当使用者通过输入单元131,例如鼠标等,使输入点移动时,第二划分区域至第六划分区域D2、D3、D4、D5及D6的图像被改变。
第二划分区域D2显示通过沿Y-Z轴平面在第一划分区域D1的第一移动点M1的位置处进行切割而成的图像。第三划分区域D3显示通过沿X-Z轴平面在第一划分区域D1的第一移动点M1的位置处进行切割而成的图像。
随着第一划分区域D1的第一移动点M1移动,第二划分区域D2的图像及第三划分区域D3的图像被改变至已移动的第一移动点M1的位置处的平面图像。
第四划分区域D4显示通过沿Y-Z轴平面在第一划分区域D1的第二移动点M2处进行切割而成的图像。第五划分区域D5显示通过沿X-Z轴平面在第一划分区域D1的第二移动点M2的位置处进行切割而成的图像。
随着第一划分区域D1的第二移动点M2移动,第四划分区域D4D4的图像及第五划分区域D5的图像被改变至已移动的第二移动点M2的位置处的平面图像。
第六划分区域D6显示通过沿着Y-Z轴平面在第一划分区域D1的第三移动点M3的位置处进行切割而成的图像。随着第一划分区域D1的第三移动点 M3移动,第六划分区域D6的图像被改变至已移动的第三移动点M3的位置处的平面图像。
在对图8与图9的比较中,可看出,第二划分区域至第六划分区域D2、 D3、D4、D5及D6的图像会根据第一移动点至第三移动点M1、M2及M3的位置改变而改变。
第二划分区域至第六划分区域D2、D3、D4、D5及D6的图像受使用者经由输入单元131进行的操作影响。换言之,在第二划分区域至第六划分区域 D2、D3、D4、D5及D6中所显示的第二三维图像数据的位置及姿态等的图像可由使用者的操作改变。
因此,在使第一移动点至第三移动点M1、M2及M3移动时,使用者在经预匹配的合成三维图像数据的平面图像中的诸多位置处检查第一三维图像数据与第二三维图像数据是否彼此匹配。随后,使用者经由输入单元131使第二三维图像数据相对于第一三维图像数据移动,以将第一三维图像数据与第二三维图像数据精确地进行匹配。
如上所述,由于在第一划分区域至第六划分区域D1、D2、D3、D4、D5 及D6中所显示的平面图像的外观线以不同颜色来表达,以使第一三维图像数据与第二三维图像数据可区别开,因而使用者可通过经由输入单元131例如鼠标点击第二三维图像数据并随后拖动所点击数据来将第一三维图像数据与第二三维图像数据精确地进行匹配。
将关于使用者通过使用输入单元131将第二三维图像数据的图像与第一三维图像数据的图像精确地进行匹配的精确匹配状态的信息输入至演算单元132。演算单元132根据由输入单元131输入的关于精确匹配状态的信息来修改(校正)经预匹配的合成三维图像数据而生成被精确匹配的合成三维图像数据。
在生成这种被精确匹配的合成三维图像数据之后,演算单元132将第二三维图像数据重叠于第一三维图像数据上,并以第二三维图像数据来替换第一三维图像数据中对应于第二三维图像数据的部分,以此生成最终的合成三维图像数据。
当完成如上的对合成三维图像数据的生成时,确定在该合成三维图像数据中欲被植入至被施术者的固定件P的位置。此时,使用者将欲植入至被施术者的虚拟固定件P重叠于在显示单元133上显示的合成三维图像数据的各种位置上来确定固定件P的位置。
当欲植入至被施术者的虚拟固定件P与合成三维图像数据重叠时,本实施例的数据处理装置130以虚拟固定件P为基准可视地显示虚拟固定件P周围的骨密度。
换言之,在本实施例中,当欲植入至被施术者的虚拟固定件P与合成三维图像数据重叠时,演算单元132以虚拟固定件P为基准来计算虚拟固定件 P周围的骨密度。
在本实施例中,虚拟固定件P周围的骨密度是指与虚拟固定件P的外轮廓(contour)接触的区域的骨密度,亦即,固定件P中固定件P的螺纹的外轮廓线所位于的部分的骨密度。
显示单元133电连接至演算单元132,且可视地显示合成三维图像数据 (即以二维(2D)平面图像及三维图像等形式来显示)。这种显示单元133不仅可将合成三维图像数据而且可将第一三维图像数据及第二三维图像数据显示为视觉图像。
此外,本实施例的显示单元133可视地显示在演算单元132中以虚拟固定件P为基准所计算的虚拟固定件P周围的骨密度。
换言之,如图3及图4中所示,显示单元133可视地显示在演算单元132 中所计算的与虚拟固定件P的外轮廓接触的区域的骨密度。在本实施例中,在显示单元133上所显示的虚拟固定件P周围的骨密度可根据该骨密度的值而以不同颜色来显示。
此外,在本实施例中,根据骨密度的值而在显示单元133上显示的颜色为彩色颜色。如此,在本实施例的植入体诊断用图像生成系统中,虚拟固定件P周围的骨密度根据骨密度的值而以不同彩色颜色来显示,因而使用者可直觉地辨识出虚拟固定件P周围的骨密度。
在本实施例中,高骨密度值以黄色或绿色来显示,且低骨密度值以红色或蓝色来显示,然而,本实用新型并不限于此,且骨密度值可以各种不同的颜色来显示。
下文参照图1至图9(主要参照图5至图9)来阐述一种根据本实施例的植入体诊断用图像生成系统来生成用于植入体诊断的图像的方法。
图5为显示根据如图1所示植入体诊断用图像生成系统来生成植入体诊断用图像的方法的流程图。图6及图7为示出在图5所示合成三维图像数据获取步骤的预匹配步骤中的显示单元的画面的图像。图8及图9为示出在图 5所示合成三维图像数据获取步骤的精确匹配步骤中的显示单元的画面的图像。
如图5中所示,根据本实施例的植入体诊断用图像的生成方法可包含:第一图像信息获取步骤S110,获取关于被施术者的口腔区域的第一三维图像数据;第二图像信息获取步骤S120,通过对被施术者的牙齿石膏模型G进行扫描而获取第二三维图像数据;合成三维图像数据获取步骤S130,通过将第一三维图像数据与第二三维图像数据进行匹配来生成合成三维图像数据;以及骨密度显示步骤S140,当合成三维图像数据与欲植入至被施术者的虚拟固定件P重叠时,以虚拟固定件P为基准可视地显示虚拟固定件P周围的骨密度。
在第一图像信息获取步骤S110中,获取关于被施术者的口腔区域的第一三维图像数据。在这种第一图像信息获取步骤S110中,如图1中所示,第一图像信息获取装置110拍摄被施术者的口腔区域,以获取第一三维图像数据。
在第二图像信息获取步骤S120中,第二图像信息获取装置120对被施术者的牙齿石膏模型G进行扫描,以获取第二三维图像数据。
详细而言,本实施例的第二图像信息获取步骤S120可包含:生成被施术者的牙齿石膏模型G的步骤;在被施术者的牙齿石膏模型G上提供匹配用基准标记G2的步骤;以及对提供有匹配用基准标记G2的牙齿石膏模型G进行扫描的步骤。
在提供匹配用基准标记G2的步骤中,在生成牙齿石膏模型G的步骤中制成的被施术者的牙齿石膏模型主体G1上形成用于匹配第二三维图像数据的匹配用基准标记G2。
在合成三维图像数据获取步骤S130中,在牙齿石膏模型主体G1上所提供的匹配用基准标记G2用作将第一三维图像数据与第二三维图像数据进行匹配的基准坐标。
在合成三维图像数据获取步骤S130中,通过将第一三维图像数据与第二三维图像数据进行匹配来生成合成三维图像数据。
从第一图像信息获取装置110(例如计算机断层摄影装置)获取的第一三维图像数据中,与能够对被施术者的骨形状等进行准确识别的优点相较,可能具有如下问题:在被施术者的口腔中所提供的各种形状的假体及植入体可能会使图像失真。
因此,在合成三维图像数据获取步骤S130中,通过对被施术者的牙齿石膏模型G进行扫描而含有关于被施术者口腔的内部结构的极准确信息的第二三维图像数据与第一三维图像数据重叠的合成三维图像数据被生成,该第一三维图像数据含有关于被施术者的骨形状等的准确信息。为了使第一三维图像数据与第二三维图像数据重叠而必须执行的匹配步骤在合成三维图像数据获取步骤S130中执行。
这种合成三维图像数据获取步骤S130可包含:预匹配步骤S131,基于第二三维图像数据中匹配用基准标记G2的坐标而将第一三维图像数据与第二三维图像数据进行预匹配;以及精确匹配步骤S132,在经预匹配的合成三维图像数据中将第二三维图像数据与第一三维图像数据精确地进行匹配。
预匹配步骤S131是一种实质上快速地将第一三维图像数据与第二三维图像数据进行匹配的方法。在这种预匹配步骤S131中,第一三维图像数据与第二三维图像数据是基于第二三维图像数据中的匹配用基准标记G2的坐标而被进行预匹配。
这种预匹配步骤S131可包含:将为使用者提供的画面的显示区域分割成牙齿区域显示区Z1、第二三维图像数据显示区Z2、及合成三维图像数据显示区Z3的步骤,在牙齿区域显示区Z1中,可视地显示第一三维图像数据中被施术者的牙齿区域,在第二三维图像数据显示区Z2中,可视地显示第二三维图像数据,在合成三维图像数据显示区Z3中,可视地显示合成三维图像数据;基准标记坐标输入步骤,在第二三维图像数据显示区Z2中输入匹配用基准标记G2的坐标;虚拟坐标输入步骤,在牙齿区域显示区Z1中输入与匹配用基准标记G2的坐标对应的虚拟坐标;以及显示步骤,通过将所输入的匹配用基准标记G2的坐标与所输入的虚拟坐标进行匹配而在合成三维图像数据显示区Z3中显示经预匹配的合成三维图像数据。
下文参照图6及图7来阐述预匹配步骤S131。如图6中所示,经由显示单元133为使用者提供的画面的显示区域被分割成:牙齿区域显示区Z1,在牙齿区域显示区Z1中,可视地显示第一三维图像数据中被施术者的牙齿区域;第二三维图像数据显示区Z2,在第二三维图像数据显示区Z2中,可视地显示第二三维图像数据;以及合成三维图像数据显示区Z3,在合成三维图像数据显示区Z3中,可视地显示合成三维图像数据。
在牙齿区域显示区Z1中,可视地显示第一三维图像数据中被施术者的牙齿区域。可根据使用者经由输入单元131而输入的控制信号来选择在牙齿区域显示区Z1中所显示的被施术者的牙齿区域。
此外,在第二三维图像数据显示区Z2中可视地显示第二三维图像数据,且在合成三维图像数据显示区Z3中可视地显示合成三维图像数据。
在牙齿区域显示区Z1中所显示的被施术者的牙齿区域及在第二三维图像数据显示区Z2中所显示的第二三维图像数据均表示被施术者的口腔区域的结构。如上所述,由于第二三维图像数据具有关于被施术者的口腔区域的结构的较准确信息,因而当生成合成三维图像数据时,第一三维图像数据中被施术者的口腔区域的结构被替换成第二三维图像数据。为进行此替换,经由基准标记坐标输入步骤及虚拟坐标输入步骤将第一三维图像数据与第二三维图像数据彼此进行匹配。
在基准标记坐标输入步骤中,在第二三维图像数据显示区Z2中输入匹配用基准标记G2的坐标。换言之,当使用者通过使用输入单元131(例如鼠标等)点击在第二三维图像数据显示区Z2中所显示的三个匹配用基准标记 G2时,所点击坐标被传送至演算单元132。
在虚拟坐标输入步骤中,在牙齿区域显示区Z1中输入与匹配用基准标记G2的坐标对应的虚拟坐标。换言之,当使用者将在牙齿区域显示区Z1中所显示的牙齿区域的图像与在第二三维图像数据显示区Z2中所显示的牙齿石膏模型G的图像进行比较,并随后点击在牙齿区域显示区Z1中所显示的牙齿区域的图像上与匹配用基准标记G2的位置对应的虚拟位置时,所点击坐标被传送至演算单元132。
随后,在显示经预匹配的合成三维图像数据的步骤中,将输入至演算单元132的匹配用基准标记G2的坐标与虚拟坐标彼此进行比较,以使第一三维图像数据与第二三维图像数据重叠,并在合成三维图像数据显示区Z3中显示通过将第二三维图像数据重叠至第一三维图像数据而获得的经预匹配的合成三维图像数据。
可看出,由于尚未执行基准标记坐标输入步骤及虚拟坐标输入步骤,在图6所示合成三维图像数据显示区Z3中仅显示第一三维图像数据,然而,随着基准标记坐标输入步骤及虚拟坐标输入步骤的执行,会在图7所示合成三维图像数据显示区Z3中显示第二三维图像数据重叠至第一三维图像数据的合成三维图像数据的图像。
在预匹配步骤S131的上述虚拟坐标输入步骤中,由于使用者将牙齿区域显示区Z1的图像与第二三维图像数据显示区Z2的图像进行比较,并点击牙齿区域显示区Z1的图像上匹配用基准标记G2的虚拟位置,因而虽然经过预匹配步骤S131被预匹配的合成三维图像数据的匹配程度未处于完全状态,但经过预匹配步骤S131被预匹配的合成三维图像数据处于几乎相匹配状态。
因此,在精确匹配步骤S132中,在处于几乎相匹配状态的经预匹配的合成三维图像数据中将第二三维图像数据与第一三维图像数据精确地进行匹配。
精确匹配步骤S132可包含:将经由显示单元133为使用者提供的画面的显示区域分割成多个划分区域,并将经预匹配的合成三维图像数据的不同平面图像排列于多个划分区域中的步骤;以及在各划分区域中执行修改以使第二三维图像数据与第一三维图像数据匹配的步骤。
如图8或图9中所示,在精确匹配步骤S132中,经由显示单元133为使用者提供的画面的显示区域被分割成多个划分区域D1、D2、D3、D4、D5 及D6。经预匹配的合成三维图像数据的不同平面图像被排列于划分区域D1、 D2、D3、D4、D5及D6中。
显示于多个划分区域D1、D2、D3、D4、D5及D6中的经预匹配的合成三维图像数据的不同平面图像依第一三维图像数据及第二三维图像数据而区别开(例如,第一三维图像数据的外观线及第二三维图像数据的外观线以不同颜色来显示),以使使用者可可视地辨识出数据是否被匹配。
如图8或图9中所示,在本实施例的精确匹配步骤S132中,经由显示单元133为使用者提供的画面的显示区域被分割成第一划分区域至第六划分区域D1、D2、D3、D4、D5及D6。
第一划分区域D1为经预匹配的合成三维图像数据的平面且对应于使用者的操作画面。在本实施例中,第一划分区域D1显示通过沿X-Y轴平面对经预匹配的合成三维图像数据进行切割而成的图像。
在第一划分区域D1中显示三个移动点M1、M2及M3。当使用者经由输入单元131例如鼠标等来使输入点移动时,第二划分区域至第六划分区域D2、 D3、D4、D5及D6的图像被改变。
第二划分区域D2显示沿Y-Z轴平面在第一划分区域D1的第一移动点M1 的位置处进行切割而成的图像。第三划分区域D3显示通过沿X-Z轴平面在第一划分区域D1的第一移动点M1的位置处进行切割而成的图像。
随着第一划分区域D1的第一移动点M1移动,第二划分区域D2的图像及第三划分区域D3的图像被改变至已移动的第一移动点M1的位置处的平面图像。
第四划分区域D4显示沿Y-Z轴平面在第一划分区域D1的第二移动点M2 处进行切割而成的图像。第五划分区域D5显示沿X-Z轴平面在第一划分区域D1的第二移动点M2的位置处进行切割而成的图像。
随着第一划分区域D1的第二移动点M2移动,第四划分区域D4的图像及第五划分区域D5的图像被改变至已移动的第二移动点M2的位置处的平面图像。
第六划分区域D6显示沿Y-Z轴平面在第一划分区域D1的第三移动点M3 的位置处进行切割而成的图像。随着第一划分区域D1的第三移动点M3移动,第六划分区域D6的图像被改变至已移动的第三移动点M3的位置处的平面图像。
在图8与图9的比较中,可看出,第二划分区域至第六划分区域D2、D3、 D4、D5及D6的图像会根据第一移动点至第三移动点M1、M2及M3的位置改变而改变。
第二划分区域至第六划分区域D2、D3、D4、D5及D6的图像受使用者通过输入单元131进行的操作的影响。换言之,在第二划分区域至第六划分区域D2、D3、D4、D5及D6中所显示的第二三维图像数据的位置及姿态的图像可由使用者的操作改变。
因此,在使第一移动点至第三移动点M1、M2及M3移动时,使用者在经预匹配的合成三维图像数据的平面图像中的诸多位置处检查第一三维图像数据与第二三维图像数据是否彼此匹配。随后,使用者经由输入单元131使第二三维图像数据相对于第一三维图像数据移动,以将第一三维图像数据与第二三维图像数据精确地进行匹配。
施术者可通过在经由显示单元133为施术者提供的画面的显示区域中所显示的比例尺控制部(scale control portion)S来控制第一三维图像数据的比例尺。对第一三维图像数据的比例尺进行控制是在第一三维图像数据与第二三维图像数据之间存在整体大小差异时通过相对于第二三维图像数据来相对地改变第一三维图像数据的整体大小而进一步有利于第一三维图像数据与第二三维图像数据的精确匹配步骤。
因此,在根据本实施例生成用于植入体诊断的图像的方法中,由于先对第一三维图像数据与第二三维图像数据实质上快速地进行预匹配,且随后再次对经预匹配的合成三维图像数据精确地进行匹配,因而可减少整体匹配时间且可提高匹配准确度。
接下来,在通过执行精确匹配步骤S132而完成合成三维图像数据获取步骤S130之后,使用者确立手术计划。在这种手术计划期间,被施术者的齿槽骨的骨密度为非常重要的因子,且植入体的植入位置、深度及方向根据被施术者的骨密度的状态来加以确定。
因此,其中植入固定件P的区域的骨密度非常重要。在本实施例的骨密度显示步骤S140中,非常直观地显示其中植入固定件P的区域的骨密度。
换言之,在本实施例的骨密度显示步骤S140中,如图3及图4中所示,通过将欲植入至被施术者的虚拟固定件P重叠至合成三维图像数据,并且以虚拟固定件P为基准可视地显示虚拟固定件P周围的骨密度。
在这种骨密度显示步骤S140中,在演算单元132中所计算的与虚拟固定件P的外轮廓接触的区域的骨密度根据骨密度的值而以不同颜色来显示。
因此,在根据本实施例植入体诊断用图像生成系统及生成用于植入体诊断的图像的方法中,由于虚拟固定件P周围的骨密度根据骨密度的值而以不同颜色来显示,因而使用者可凭直觉辨识出虚拟固定件P周围的骨密度。
以上,参照附图详细说明了本实施例,但本实施例的权利范围并不局限于前述附图及说明。
如此,本案并不局限于已记载的实施例,在不脱离本案思想及范围的情况下可进行多种修改及变形,这一点对本领域技术人员来说是显而易见的。因此,这种修改例或变形例也应属于本案权利要求书所要求保护的范围内。
产业上的可应用性
本案可应用于医疗产业,尤其可应用于牙科医疗产业。
Claims (7)
1.一种植入体诊断用图像生成系统,其中,包含:
第一图像信息获取装置,获取关于被施术者的口腔区域的第一三维图像数据;
第二图像信息获取装置,对所述被施术者的牙齿石膏模型进行扫描而获取第二三维图像数据;以及
数据处理装置,接收所述第一三维图像数据及所述第二三维图像数据,并将所述第一三维图像数据与所述第二三维图像数据进行匹配而生成合成三维图像数据,
当欲植入于所述被施术者的虚拟固定件重叠于所述合成三维图像数据上时,所述数据处理装置以所述虚拟固定件为基准可视地显示所述虚拟固定件周围的骨密度。
2.如权利要求1所述的植入体诊断用图像生成系统,其中,
所述数据处理装置可视地显示与所述虚拟固定件的外轮廓接触的区域的骨密度。
3.如权利要求1所述的植入体诊断用图像生成系统,其中,
所述虚拟固定件周围的骨密度根据所述骨密度的值而以不同颜色来显示。
4.如权利要求3所述的植入体诊断用图像生成系统,其中,
所述颜色为彩色颜色。
5.如权利要求1所述的植入体诊断用图像生成系统,其中,
所述牙齿石膏模型具有用于将所述第一三维图像数据与所述第二三维图像数据进行匹配的匹配用基准标记。
6.如权利要求5所述的植入体诊断用图像生成系统,其中,所述匹配用基准标记具有多个,多个所述匹配用基准标记被排列成彼此间隔开。
7.如权利要求1所述的植入体诊断用图像生成系统,其中,
所述数据处理装置包含:
输入单元,从使用者接收信息;
演算单元,生成所述合成三维图像数据,电连接至所述输入单元,基于所述使用者输入的信息来修改所述合成三维图像数据;以及
显示单元,电连接至所述演算单元,可视地显示所述合成三维图像数据及所述虚拟固定件周围的骨密度。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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GR01 | Patent grant | ||
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