本發(fā)明屬于種植牙導(dǎo)板生成，具體為一種種植牙導(dǎo)板生成方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、牙齒不僅承擔(dān)著咀嚼食物、幫助發(fā)音和維持面部美觀的重要功能，同時(shí)與全身健康密切相關(guān)。由于齲齒、牙周病和外傷等多種原因使得部分人面臨牙齒缺失的問題。牙齒缺失不僅影響口腔功能，還可能引發(fā)消化不良、營(yíng)養(yǎng)吸收障礙及牙槽骨萎縮等問題，嚴(yán)重影響生活質(zhì)量。傳統(tǒng)的義齒修復(fù)方式如活動(dòng)假牙和固定橋在使用過程中存在不適感、影響口感等缺陷，難以恢復(fù)天然牙的功能。種植牙作為一種先進(jìn)的牙齒修復(fù)方式，以其穩(wěn)定性高、仿生效果好和長(zhǎng)期使用效果佳的優(yōu)點(diǎn)逐漸成為牙齒修復(fù)的首選方案。

2、種植牙技術(shù)的關(guān)鍵在于種植體的精確植入，即在牙槽骨中恰到好處地放置人工牙根。這一過程對(duì)醫(yī)生的技術(shù)水平和術(shù)前的設(shè)計(jì)要求極高。傳統(tǒng)的種植牙手術(shù)依靠醫(yī)生的經(jīng)驗(yàn)和手術(shù)中的判斷，雖然能夠完成修復(fù)，但存在種植體角度偏差及深度控制不準(zhǔn)確等問題，影響種植牙的效果，甚至可能損傷患者的神經(jīng)或血管。種植牙導(dǎo)板通過結(jié)合數(shù)字化技術(shù)和患者的三維ct影像數(shù)據(jù)幫助醫(yī)生在手術(shù)中精確地引導(dǎo)種植體的植入位置、角度和深度，極大地提高了手術(shù)的精準(zhǔn)性和安全性。借助導(dǎo)板技術(shù)不僅可以縮短術(shù)中操作時(shí)間，降低并發(fā)癥風(fēng)險(xiǎn)，還能為患者提供更加個(gè)性化和舒適的治療體驗(yàn)，成為現(xiàn)代口腔種植技術(shù)的重要?jiǎng)?chuàng)新。導(dǎo)板的大小以及形狀關(guān)系到后續(xù)手術(shù)過程中種植體的精確植入，這就要求導(dǎo)板有較好的準(zhǔn)確度，但是如果要求導(dǎo)板的三維模型準(zhǔn)確就需要大的計(jì)算量，如何平衡計(jì)算速度和準(zhǔn)確度成為導(dǎo)板生成亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了提高導(dǎo)板生成的速度和準(zhǔn)確度，本發(fā)明提供一種種植牙導(dǎo)板生成方法，包括以下步驟：

2、獲取對(duì)患者進(jìn)行cbct掃描得到的影像圖像，將預(yù)處理后的所述圖像進(jìn)行分割，采用單線性插值對(duì)分割后的圖像進(jìn)行插值，生成插值后影像圖像序列的體素，若體素的頂點(diǎn)來自插值則標(biāo)記為虛點(diǎn)，若體素的頂點(diǎn)來自所述影像圖像則標(biāo)記為實(shí)點(diǎn)；

3、基于所述體素的實(shí)點(diǎn)和虛點(diǎn)采用三維重建方法生成三維模型，對(duì)三維模型進(jìn)行平滑處理；

4、獲取患者的口內(nèi)掃描數(shù)據(jù)，將口內(nèi)掃描數(shù)據(jù)和三維模型進(jìn)行配準(zhǔn)，在三維模型中添加導(dǎo)套孔；使用3d打印設(shè)備對(duì)三維模型進(jìn)行打印得到種植牙導(dǎo)板。

5、優(yōu)選地，所述基于所述體素的實(shí)點(diǎn)和虛點(diǎn)采用三維重建方法生成三維模型，具體為：

6、獲取等值面，對(duì)于每個(gè)與等值面相交的體素的邊，若邊的兩個(gè)頂點(diǎn)中至少一個(gè)為虛點(diǎn)，則計(jì)算等值面與邊的交點(diǎn)，找到與邊在同一條直線上且距離交點(diǎn)最近的兩個(gè)實(shí)點(diǎn)，采用三次樣條插值法和所述兩個(gè)實(shí)點(diǎn)計(jì)算交點(diǎn)處的值；

7、若交點(diǎn)處的值和等值面的值的差的絕對(duì)值大于閾值，則按照預(yù)設(shè)步長(zhǎng)在交點(diǎn)所在的邊上調(diào)整交點(diǎn)的位置，并更新交點(diǎn)的位置，直至交點(diǎn)處的值和等值面的值的差的絕對(duì)值不大于閾值；

8、利用最小化二次誤差函數(shù)計(jì)算得到每個(gè)面片的頂點(diǎn)坐標(biāo)。

9、優(yōu)選地，在所述利用最小化二次誤差函數(shù)計(jì)算得到每個(gè)面片的頂點(diǎn)坐標(biāo)之后還包括：

10、獲取面片的頂點(diǎn)的法向量和八個(gè)實(shí)點(diǎn)近鄰，利用所述八個(gè)實(shí)點(diǎn)近鄰計(jì)算面片頂點(diǎn)的值，若所述面片頂點(diǎn)的值和等值面的值的差的絕對(duì)值大于閾值，則按照預(yù)設(shè)步長(zhǎng)在法線所在的直線上調(diào)整面片頂點(diǎn)的位置，并更新面片頂點(diǎn)的位置，直至面片頂點(diǎn)處的值和等值面的值的差的絕對(duì)值不大于閾值。

11、優(yōu)選地，所述將口內(nèi)掃描數(shù)據(jù)和三維模型進(jìn)行配準(zhǔn)，具體為：

12、將三維模型轉(zhuǎn)換為點(diǎn)云，計(jì)算點(diǎn)云中每個(gè)點(diǎn)的主曲率和梯度，并根據(jù)主曲率和梯度得到三維模型點(diǎn)云的特征點(diǎn)；

13、計(jì)算口內(nèi)掃描數(shù)據(jù)構(gòu)成的點(diǎn)云中每個(gè)點(diǎn)的主曲率和梯度，根據(jù)主曲率和梯度得到口內(nèi)點(diǎn)云的特征點(diǎn)；

14、將三維模型點(diǎn)云的特征點(diǎn)和口內(nèi)點(diǎn)云的特征點(diǎn)進(jìn)行粗匹配；

15、在粗匹配后，采用icp方法進(jìn)行細(xì)配準(zhǔn)。

16、優(yōu)選地，所述對(duì)三維模型進(jìn)行平滑處理，具體為：

17、若有虛點(diǎn)參與三維模型中面片的頂點(diǎn)的確定中，則采用拉普拉斯平滑方法對(duì)面片的所述頂點(diǎn)的位置進(jìn)行更新。

18、另外，本發(fā)明還提供了一種種植牙導(dǎo)板生成系統(tǒng)，包括以下模塊：

19、掃描數(shù)據(jù)處理模塊，用于獲取對(duì)患者進(jìn)行cbct掃描得到的影像圖像，將預(yù)處理后的所述圖像進(jìn)行分割，采用單線性插值對(duì)分割后的圖像進(jìn)行插值，生成插值后影像圖像序列的體素，若體素的頂點(diǎn)來自插值則標(biāo)記為虛點(diǎn)，若體素的頂點(diǎn)來自所述影像圖像則標(biāo)記為實(shí)點(diǎn)；

20、三維模型構(gòu)建模塊，用于基于所述體素的實(shí)點(diǎn)和虛點(diǎn)采用三維重建方法生成三維模型，對(duì)三維模型進(jìn)行平滑處理；

21、配準(zhǔn)及打印模塊，用于獲取患者的口內(nèi)掃描數(shù)據(jù)，將口內(nèi)掃描數(shù)據(jù)和三維模型進(jìn)行配準(zhǔn)，在三維模型中添加導(dǎo)套孔；使用3d打印設(shè)備對(duì)三維模型進(jìn)行打印得到種植牙導(dǎo)板。

22、優(yōu)選地，所述基于所述體素的實(shí)點(diǎn)和虛點(diǎn)采用三維重建方法生成三維模型，具體為：

23、獲取等值面，對(duì)于每個(gè)與等值面相交的體素的邊，若邊的兩個(gè)頂點(diǎn)中至少一個(gè)為虛點(diǎn)，則計(jì)算等值面與邊的交點(diǎn)，找到與邊在同一條直線上且距離交點(diǎn)最近的兩個(gè)實(shí)點(diǎn)，采用三次樣條插值法和所述兩個(gè)實(shí)點(diǎn)計(jì)算交點(diǎn)處的值；

24、若交點(diǎn)處的值和等值面的值的差的絕對(duì)值大于閾值，則按照預(yù)設(shè)步長(zhǎng)在交點(diǎn)所在的邊上調(diào)整交點(diǎn)的位置，并更新交點(diǎn)的位置，直至交點(diǎn)處的值和等值面的值的差的絕對(duì)值不大于閾值；

25、利用最小化二次誤差函數(shù)計(jì)算得到每個(gè)面片的頂點(diǎn)坐標(biāo)。

26、優(yōu)選地，在所述利用最小化二次誤差函數(shù)計(jì)算得到每個(gè)面片的頂點(diǎn)坐標(biāo)之后還包括：

27、獲取面片的頂點(diǎn)的法向量和八個(gè)實(shí)點(diǎn)近鄰，利用所述八個(gè)實(shí)點(diǎn)近鄰計(jì)算面片頂點(diǎn)的值，若所述面片頂點(diǎn)的值和等值面的值的差的絕對(duì)值大于閾值，則按照預(yù)設(shè)步長(zhǎng)在法線所在的直線上調(diào)整面片頂點(diǎn)的位置，并更新面片頂點(diǎn)的位置，直至面片頂點(diǎn)處的值和等值面的值的差的絕對(duì)值不大于閾值。

28、優(yōu)選地，所述將口內(nèi)掃描數(shù)據(jù)和三維模型進(jìn)行配準(zhǔn)，具體為：

29、將三維模型轉(zhuǎn)換為點(diǎn)云，計(jì)算點(diǎn)云中每個(gè)點(diǎn)的主曲率和梯度，并根據(jù)主曲率和梯度得到三維模型點(diǎn)云的特征點(diǎn)；

30、計(jì)算口內(nèi)掃描數(shù)據(jù)構(gòu)成的點(diǎn)云中每個(gè)點(diǎn)的主曲率和梯度，根據(jù)主曲率和梯度得到口內(nèi)點(diǎn)云的特征點(diǎn)；

31、將三維模型點(diǎn)云的特征點(diǎn)和口內(nèi)點(diǎn)云的特征點(diǎn)進(jìn)行粗匹配；

32、在粗匹配后，采用icp方法進(jìn)行細(xì)配準(zhǔn)。

33、優(yōu)選地，所述對(duì)三維模型進(jìn)行平滑處理，具體為：

34、若有虛點(diǎn)參與三維模型中面片的頂點(diǎn)的確定中，則采用拉普拉斯平滑方法對(duì)面片的所述頂點(diǎn)的位置進(jìn)行更新。

35、此外，本發(fā)明還提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序在被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上所述的方法。

36、本發(fā)明在圖像插入中使用簡(jiǎn)單的單線性插入方法生成切片圖像之間的圖像，能夠提高計(jì)算速度，在確定等值面的交點(diǎn)時(shí)使用更為準(zhǔn)確的插值方法，能夠保證交點(diǎn)位置的準(zhǔn)確；而且在生成面片頂點(diǎn)時(shí)，進(jìn)一步采用和面片頂點(diǎn)最近的實(shí)點(diǎn)對(duì)面片頂點(diǎn)位置進(jìn)行調(diào)整，也進(jìn)一步提高了導(dǎo)板三維模型的準(zhǔn)確性。