三維頭顱圖像對(duì)正方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及醫(yī)療器械領(lǐng)域，具體而言，涉及一種三維頭顱圖像對(duì)正方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 口腔CT是一種新型口腔X射線成像系統(tǒng)，能夠提供患者口腔頒面部三維影像，廣 泛應(yīng)用于牙齒種植診斷、口腔外科術(shù)前計(jì)劃、正畸方案設(shè)計(jì)等口腔各科室。相比傳統(tǒng)的全景 片、正側(cè)位片等二維影像，口腔CT影像具有無(wú)重疊、無(wú)失真的優(yōu)點(diǎn)，而且能夠提供更多的信 息，受到醫(yī)生的廣泛歡迎。
[0003] 口腔CT影像包含XYZ三個(gè)維度。習(xí)慣上，口腔CT影像中的XY平面被稱為橫斷面， XZ平面稱為冠狀面，YZ平面稱為矢狀面。大多數(shù)口腔CT都提供頒托或頭托來(lái)支撐患者的 頭部，并提供激光線進(jìn)行輔助定位，使患者頭部的正中矢狀面（穿過(guò)鼻尖點(diǎn)和枕點(diǎn)的正中 垂直面）盡量與CT影像中的正中矢狀面重合。然而，上述工具都依賴于操作員手動(dòng)調(diào)節(jié)和 目測(cè)判斷，事實(shí)上無(wú)法保證患者頭部的偏轉(zhuǎn)得到徹底的消除，導(dǎo)致實(shí)際的口腔CT影像中患 者的正中矢狀面與數(shù)據(jù)的正中矢狀面或多或少地存在一定的偏差。
[0004] 在某些應(yīng)用中，上述患者姿態(tài)的偏差是可以接受的，而在另外一些應(yīng)用中則不可 接受。比如在正畸應(yīng)用中，醫(yī)生需要將三維CT影像轉(zhuǎn)化為二維正位、側(cè)位和頦頂位透視影 像以便進(jìn)行測(cè)量，或者基于三維CT進(jìn)行患者的左右臉對(duì)稱性分析，或者直接在三維CT影像 上進(jìn)行三維測(cè)量；而這些工作的前提，是必須保證CT影像中患者的正中矢狀面與數(shù)據(jù)正中 矢狀面完全重合，否則就將失去測(cè)量和分析的準(zhǔn)確性。
[0005] 在現(xiàn)有文獻(xiàn)（如"一種CT頭顱定位架"、"一種CT掃描機(jī)頭顱定位架"等）中提出 了頭顱機(jī)械定位裝置來(lái)解決定位不準(zhǔn)的問(wèn)題。這些裝置通常需要與CT設(shè)備進(jìn)行機(jī)械連接， 其本身的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，與其它CT設(shè)備進(jìn)行連接時(shí)需對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造，適用應(yīng)差。
[0006] 此外，一些專業(yè)的口腔CT影像處理軟件（比如Dolphin、Invivo)提供了校正患者 正中矢狀面偏差的方法，稱為重新擺位（Reorientation)。在這些軟件中，需要醫(yī)生在CT影 像中選擇患者左右兩側(cè)對(duì)稱的點(diǎn)（比如左右眼眶邊緣點(diǎn)）作為基準(zhǔn)點(diǎn)，然后根據(jù)這些基準(zhǔn) 點(diǎn)計(jì)算校正參數(shù)。該方法中，對(duì)稱基準(zhǔn)點(diǎn)的選取依賴于醫(yī)生的人為操作，可能引入誤差，而 且費(fèi)時(shí)費(fèi)力。
[0007]針對(duì)相關(guān)技術(shù)中三維頭顱圖像對(duì)正不準(zhǔn)確、操作不便捷的問(wèn)題，目前尚未提出有 效的解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明旨在提供一種三維頭顱圖像對(duì)正方法，以解決三維頭顱圖像對(duì)正不準(zhǔn)確、 操作不便捷的問(wèn)題。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種頭顱自動(dòng)對(duì)正方法，包括：獲取帶有定位小球 的口腔CT圖像；在獲取的所述口腔CT圖像中搜索兩個(gè)定位小球的位置；根據(jù)搜索到的所 述位置計(jì)算變換矩陣；對(duì)所述口腔CT圖像進(jìn)行坐標(biāo)變換，得到對(duì)正后的三維圖像。
[0010] 優(yōu)選地，將所述定位小球安裝于定位耳夾中，并在拍攝前置于患者外耳道內(nèi)。
[0011] 優(yōu)選地，在獲取的所述口腔CT圖像中搜索兩個(gè)定位小球的位置包括：
[0012] 對(duì)所述口腔CT圖像進(jìn)行閾值分割，其中，小球灰度根據(jù)歷史經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)設(shè)置為 T1 =T2，當(dāng)像素的灰度值滿足T1SI(x，y) <T2時(shí)，即認(rèn)為屬于定位小球所覆蓋的區(qū)域；
[0013] 計(jì)算分割處理后小球區(qū)域的質(zhì)心，作為最終獲得定位小球坐標(biāo)；兩個(gè)定位小球的 坐標(biāo)分別記為P1 (X1,Y1,Z1)、P2 (x2,y2,Z2)。
[0014] 優(yōu)選地，根據(jù)搜索到的所述定位小球位置計(jì)算變換矩陣，包括以下步驟：
[0015] 以圖像的原點(diǎn)作為新、舊坐標(biāo)系的原點(diǎn)，將兩個(gè)定位小球的連線方向作為新坐標(biāo) 系的X軸方向，其方向向量為：U= (X2-X1,Y2I1,Z2-Z1),歸一化得到其單位向量（ux，uy,uz);
[0016] 在Z= 0的平面上找到與新的X軸垂直的Y軸方向，其方向向量為：V= (_(y2li)，X2_X1，〇)，歸一化得到其對(duì)應(yīng)的單位向量（Vx，Vy，Vz);
[0017] 確定與新的XY平面均正交的Z軸方向，其方向向量為：N=UXV，歸一化得到其單
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種三維頭顱圖像對(duì)正方法，應(yīng)用于口腔CT，其特征在于，包括： 獲取帶有定位小球的口腔CT圖像； 在獲取的所述口腔CT圖像中搜索兩個(gè)定位小球的位置； 根據(jù)搜索到的所述位置計(jì)算變換矩陣； 對(duì)所述口腔CT圖像進(jìn)行坐標(biāo)變換，生成對(duì)正后的三維圖像。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將所述定位小球安裝于定位耳夾中，并在 拍攝所述口腔CT前置于患者的外耳道內(nèi)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在獲取的所述口腔CT圖像中搜索兩個(gè)定 位小球的位置包括： 對(duì)所述口腔CT圖像進(jìn)行閾值分割，其中，小球灰度根據(jù)歷史經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)設(shè)置為T1:T2，當(dāng) 像素的灰度值滿足KI(x，y) <T2時(shí)，即認(rèn)為屬于定位小球所覆蓋的區(qū)域； 計(jì)算分割處理后小球區(qū)域的質(zhì)心，作為最終獲得定位小球坐標(biāo)；兩個(gè)定位小球的坐標(biāo) 分別記為Pi(x1;y1;zj、P2 (x2,y2,z2)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，根據(jù)搜索到的所述位置計(jì)算變換矩陣包 括： 以所述口腔CT的圖像的原點(diǎn)作為新、舊坐標(biāo)系的原點(diǎn)，將所述兩個(gè)定位小球的連線方 向作為新坐標(biāo)系的X軸方向，其方向向量為：U= (X2-Xi，y2-yi,ZfZi)，歸一化得到其單位向 s.(ux,uy,uz); 在Z= 0的平面上找到與新的X軸垂直的Y軸方向，其方向向量為：V= (_(y2li)，X2_X1，〇)，歸一化得到其對(duì)應(yīng)的單位向量（Vx，Vy，Vz); 確定與新的XY平面均正交的z軸方向，其方向向量為：n=uxv，歸一化得到其單位向 量（nx，ny，nz)，新的坐標(biāo)系確定后即可得到4*4的變換矩陣：
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，根據(jù)如下坐標(biāo)變換公式得到所述三維圖 像： 兩小球連線的中心點(diǎn)坐標(biāo)為CQ=(tx(l,ty(l,tz(l)，其中tx(l=(xi+xJ/2,ty(l = (Zi+zJ/2;變換后圖像中心坐標(biāo)為CQ= (txl，tyl，tzl); 變換前圖像中某一點(diǎn)（x，y，z)得到變換后對(duì)應(yīng)點(diǎn)（x'，y'，z'）的過(guò)程包括：
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在得到對(duì)正后的三維圖像之 后，還包括： 根據(jù)所述對(duì)正后的所述三維圖像進(jìn)行投影計(jì)算，得到正位、側(cè)位和頦頂位投影圖。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，通過(guò)模擬X射線衰減法或最大強(qiáng)度投影法 得到所述正位、所述側(cè)位和所述頦頂位投影圖。
8. -種三維頭顱圖像對(duì)正裝置，應(yīng)用于口腔CT，其特征在于，包括： 獲取模塊，用于獲取帶有定位小球的口腔CT圖像； 搜索模塊，用于在獲取的所述口腔CT圖像中搜索兩個(gè)定位小球的位置； 坐標(biāo)變換矩陣計(jì)算模塊，用于根據(jù)搜索到的所述位置計(jì)算坐標(biāo)變換矩陣； 坐標(biāo)變換模塊，用于根據(jù)所述變換矩陣生成對(duì)正后的三維圖像。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，還包括： 定位耳夾，用于將定位小球放置在待拍攝所述口腔CT圖像的患者的外耳道內(nèi)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述搜索模塊包括： 分割模塊，用于對(duì)所述口腔CT圖像進(jìn)行閾值分割，其中，小球灰度根據(jù)歷史經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù) 設(shè)置為T1:T2，當(dāng)像素的灰度值滿足I(x，y) <T2時(shí)，即認(rèn)為屬于定位小球所覆蓋的區(qū) 域； 確定模塊，用于計(jì)算分割處理后小球區(qū)域的質(zhì)心，作為最終獲得定位小球坐標(biāo)；兩個(gè)定 位小球的坐標(biāo)分別記為Pi(Xi, z)、P2 (x2,y2,z2)。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種三維頭顱圖像對(duì)正方法及裝置，應(yīng)用于口腔CT，該方法包括：獲取帶有定位小球的口腔CT圖像；在獲取的所述口腔CT圖像中搜索兩個(gè)定位小球的位置；根據(jù)搜索到的所述位置計(jì)算變換矩陣；對(duì)所述口腔CT圖像進(jìn)行坐標(biāo)變換，生成對(duì)正后的三維圖像。通過(guò)本發(fā)明，提高了三維頭顱圖像對(duì)正的準(zhǔn)確性和便捷性。
【IPC分類】A61B6-14, G06T7-00, A61B6-03, A61B6-04
【公開號(hào)】CN104771189
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510106819
【發(fā)明人】吳宏新, 張樸, 孫來(lái)玉, 孫嘉龍, 楊光明
【申請(qǐng)人】北京朗視儀器有限公司
【公開日】2015年7月15日
【申請(qǐng)日】2015年3月11日