基于CBCT图像的自动模拟植牙方法的研究

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在种植牙领域,植牙前方案规划具有十分重要的意义,它直接影响着种植手术的结果。基于CBCT数据与三维牙模扫描数据的自动模拟种植牙系统提供一种缺失牙参数计算方法,可以大大提升植牙规划效率,提高手术成功率;还提供一种半自动的种植参数可视化方法,加强了系统的灵活度和可操作性。针对目前植牙规划效率较低的问题,本文提出了一种基于CBCT数据与三维牙模数据的缺失牙参数计算方法,首先对CBCT数据进行基本的三维重建操作,同时对牙模扫描数据进行面数据分离,获取牙冠部分。接着使用EICP算法对CBCT数据和三维牙模扫描数据进行配准,根据分离后的牙冠数据计算牙齿面突出的点,并找到咬合平面,平移一个典型解剖距离,得到牙颈平面。然后采用非均匀B样条曲线插值算法计算出缺失牙位置,我们根据对称性和邻牙轴向相似性对目标牙的独立牙冠和牙根使用主成分分析法(PCA)进行计算,分别获得冠长轴和根长轴轴向,这样的做法符合以修复为导向的手术理念,可以大大提升植牙手术的成功率。最后,采用我们提出的基于牙弓线的缺失牙冠长轴与根长轴融合点计算方法获取最佳的融合位置,并对缺失牙的牙冠和牙根轴向进行微调融合,获取最终所需要的种植体种植位置和轴向及基台轴向参数。通过一系列的实验结果表明,本文提出的方法大大提升了植牙规划方案的可行性和准确性。为了将上面自动估计的缺失牙参数用交互友好的可视界面表达出来,方便用户使用,我们提出一种半交互式的种植参数可视化方法。首先参考Straumann公司的ITI植牙系统构建种植体库,同时建立修复体库,基台则设置为与所选种植体直径相同的高4mm的圆柱体,并可根据角度参数进行旋转。其次,我们提供牙冠部分的可视化。修复体的选择是通过使用FDI牙位标记法标记的缺失牙牙位编号和修复体编号比对,自动找到缺失牙位对应的修复体,接着采用我们提出的基于牙弓线的修复体放缩计算方法,对缺失牙位对应的修复体模型进行缩放,并根据基台中心轴向和缩放比例放置修复体。最后,将通过我们提出的自动模拟植牙方法计算出的种植体位置、方向以及基台的方向进行关联显示。若方案不满足医生要求,还可以通过微调,获得最终的植牙方案,以达到最优效果。实验表明我们的种植参数可视化方法提高了规划效率,并提升了系统使用的友好度。
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