一种无牙颌的种植体规划方案生成系统及方法

技术领域

本发明涉及医疗技术领域，具体为一种无牙颌的种植体规划方案生成系统及方法。

背景技术

牙列缺损和牙列缺失为中老年人的常见口腔疾病，严重影响患者的生活质量，且无牙颌患者因为颌骨条件较差，传统的黏膜支持式义齿通常存在固位不佳、咀嚼功能恢复不良等问题，而无法达到患者所期望的修复效果。

近年来，随着口腔种植技术的迅速发展，无牙颌种植技术已被越来越多的无牙颌患者所接受，成为常规的治疗方案。然而，现有的无牙颌种植技术通常是传统的“自由手”式的植入操作，高度依赖医生的临床经验，没有提供针对无牙颌种植手术的数字化辅助规划方法。

发明内容

本发明的目的在于解决上述背景技术中描述的现有技术方案的缺点，提供一种无牙颌的种植体规划方案生成系统及方法，可以自动推荐4颗，6颗，8颗种植体三种无牙颌种植方案的种植体位置，从而提高医生进行无牙颌手术规划的效率，减少手术规划时间。

为实现以上目的，本发明采用以下技术方案予以实现：第一方面，本发明提供一种无牙颌的种植体规划方案生成系统，包括：

双扫描模块，用于将拍摄的义齿CBCT数据和患者佩戴义齿拍摄的CBCT数据导入术前规划软件中，并进行自动配准；

分割牙槽骨模块，包括计算牙槽骨目标区域模块和阈值分割牙槽骨模块，其中，所述计算牙槽骨目标区域模块用于自动根据义齿CBCT数据大小计算上下颌的牙槽骨空间范围，所述阈值分割牙槽骨模块用于通过骨骼阈值分割算法分割牙槽骨，得到牙槽骨区域；

分割牙区模块，包括绘制牙区线模块和切割牙区算法模块，其中，所述绘制牙区线模块用于根据牙齿宽度统计数据生成牙齿分界点，所述切割牙区算法模块用于根据所述绘制牙区线模块生成的牙齿分界点自动切割牙区骨区域；

种植体位置推荐模块，包括单个牙区种植体位置推荐算法模块，两个牙区种植体位置推荐算法模块，四个种植体方案推荐模块，六个种植体方案推荐模块，八个种植体方案推荐模块。

进一步地，所述双扫描模块，用于将拍摄的义齿CBCT数据和患者佩戴义齿拍摄的CBCT数据导入术前规划软件中，并进行自动配准，包括：

医生为患者拔除待种颌侧牙齿，并设计义齿；

拍摄义齿的CBCT数据以及患者佩戴义齿的CBCT数据；

所述双扫描模块将两次采集的CBCT数据导入术前规划软件中，并将两个CBCT数据进行自动配准。

进一步地，所述计算牙槽骨目标区域模块用于自动根据义齿CBCT数据大小计算上下颌的牙槽骨空间范围，包括：

确定义齿原始CBCT的范围；

根据牙齿都在三维空间中Y轴正方向一侧，取原始CBCT范围的Y轴中点为牙槽骨待定目标区域的三维空间坐标范围[x0, y0, z0, x1, y1, z1]中的y0，取原始CBCT范围的Y轴最大值为牙槽骨待定目标区域的三维空间坐标范围[x0, y0, z0, x1, y1, z1]中的y1，此时确定出牙槽骨待定目标区域的Y轴坐标[y0, y1]；

根据牙齿都在三维空间中X轴的中间，取原始CBCT范围的X轴从小往大四分之一处为牙槽骨待定目标区域的三维空间坐标范围[x0, y0, z0, x1, y1, z1]中的x0，取原始CBCT范围的从小往大四分之三处为牙槽骨待定目标区域的三维空间坐标范围[x0, y0,z0, x1, y1, z1]中的x1，此时确定出牙槽骨待定目标区域的X轴坐标[x0，x1]；

根据当前规划的上下颌信息，确定牙槽骨待定目标区域的Z轴坐标[z0，z1]。

进一步地，所述阈值分割牙槽骨模块用于通过骨骼阈值分割算法分割牙槽骨，得到牙槽骨区域，包括：

预设牙槽骨最低阈值为-100，最高阈值为1200；

观察二维视图，调节牙槽骨阈值；

根据所设牙槽骨阈值，通过阈值分割算法分割出牙槽骨区域。

进一步地，所述绘制牙区线模块用于根据牙齿宽度统计数据生成牙齿分界点，包括：

在所述分割牙槽骨模块所生成的牙槽骨区域表面绘制3到15个点；

所述绘制牙区线模块将绘制点根据牙齿宽度的统计数据，自动计算出15个牙齿分界点的位置。

进一步地，所述切割牙区算法模块用于根据所述绘制牙区线模块生成的牙齿分界点自动切割牙区骨区域，包括：

计算所述绘制牙区线模块生成的每个牙齿分界点在牙区线上的法向量；

在法向量方向设置一个切割平面，每个牙齿两侧的分界点分别有一个切割平面，两个切割平面即可切割出一个牙区骨区域，最终生成14个牙区骨区域。

进一步地，所述单个牙区种植体位置推荐算法模块，包括：

计算单个牙区骨的范围中心点，记为O

从下往上将牙区骨切割出1mm厚度的区域，计算该厚度区域的中心点，记为O

计算O

将种植体原点位置放置在O

进一步地，所述两个牙区种植体位置推荐算法模块，包括：

计算靠近门牙方向的牙区范围中心点，记为O

从下往上将另一牙区骨切割出1mm厚度的区域，计算该厚度区域的中心点，记为O

计算O

将种植体原点位置放置在O

进一步地，所述四个种植体方案推荐模块，包括：

将牙位进行编号：上颌中，左边门牙为11，从左边门牙继续往左牙位依次为：11、12、13、14、15、16、17，右边门牙为21，从右边门牙继续往右牙位依次为：21、22、23、24、25、26、27；下颌中，左边门牙对应的下颌牙位为31，继续往左牙位依次为31、32、33、34、35、36、37，右边门牙对应的下颌牙位为41，继续往右牙位依次为41、42、43、44、45、46、47；

当上颌牙缺失时，根据单个牙区种植体位置推荐算法模块，在11，21号牙位上分别放置1颗种植体，根据两个牙区种植体位置推荐算法模块，在15，16两个牙区内放置1个种植体，以及在25，26两个牙区内再放置1个种植体；

同理，当下颌牙缺失时，在31，41号牙位上分别放置1颗种植体，在35，36两个牙区内放置1个种植体，以及在45，46两个牙区内再放置1个种植体。

进一步地，所述六个种植体方案推荐模块，包括：

当上颌牙缺失时，根据单个牙区种植体位置推荐算法，在11，13，16，21，23，26号牙位上分别放置1颗种植体；

同理，当下颌牙缺失时，在31，33，36，41，43，46号牙位上分别放置1颗种植体。

进一步地，所述八个种植体方案推荐模块，包括：

当上颌牙缺失时，根据单个牙区种植体位置推荐算法，在11，13，15，16，21，23，25，26号牙位上分别放置1颗种植体；

同理，当下颌牙缺失时，在31，33，35，36，41，43，45，46号牙位上分别放置1颗种植体。

第二方面，本发明还提供一种无牙颌的种植体规划方案生成方法，包括以下步骤：

通过所述双扫描模块将拍摄的义齿CBCT数据和患者佩戴义齿拍摄的CBCT数据导入术前规划软件中，并进行自动配准；

通过所述分割牙槽骨模块中的计算牙槽骨目标区域模块自动根据义齿CBCT数据大小计算上下颌的牙槽骨空间范围，通过所述阈值分割牙槽骨模块分割牙槽骨，得到牙槽骨区域；

通过所述分割牙区模块中的绘制牙区线模块生成牙齿分界点，通过所述切割牙区算法模块自动切割牙区骨区域；

通过种植体位置推荐模块，自动推荐三种无牙颌种植方案的种植体摆放的空间位置。

本发明提供了一种无牙颌的种植体规划方案生成系统及方法，可以有效地分割牙槽骨，精确地切割牙区骨，且自动推荐4颗，6颗，8颗种植体三种无牙颌种植方案的种植体位置，从而提高医生进行无牙颌手术规划的效率，减少手术规划时间。

附图说明

下面将参考附图来描述本发明示例性实施例的特征、优点和技术效果。

图1是本发明实施例提供的计算牙槽骨空间范围示意图；

图2是本发明实施例提供的绘制牙区线模块根据3个绘制点自动计算15个牙齿分界点位置的示意图；

图3是本发明实施例提供的切割牙区算法模块示意图。

具体实施方式

下面将详细描述本公开的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本公开 的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本公开进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅意在解释本公开， 而不是限定本公开。对于本领域技术人员来说，本公开可以在不需要这些具体 细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本 公开的示例来提供对本公开更好的理解。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将 一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些 实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本文中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“装配”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为了更好地理解本发明，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

第一方面，本发明提供一种无牙颌的种植体规划方案生成系统，包括：

双扫描模块，用于将拍摄的义齿CBCT数据和患者佩戴义齿拍摄的CBCT数据导入术前规划软件中，并进行自动配准；

分割牙槽骨模块，包括计算牙槽骨目标区域模块和阈值分割牙槽骨模块，其中，所述计算牙槽骨目标区域模块用于自动根据义齿CBCT数据大小计算上下颌的牙槽骨空间范围，所述阈值分割牙槽骨模块用于通过骨骼阈值分割算法分割牙槽骨，得到牙槽骨区域；

分割牙区模块，包括绘制牙区线模块和切割牙区算法模块，其中，所述绘制牙区线模块用于根据牙齿宽度统计数据生成牙齿分界点，所述切割牙区算法模块用于根据所述绘制牙区线模块生成的牙齿分界点自动切割牙区骨区域；

种植体位置推荐模块，包括单个牙区种植体位置推荐算法模块，两个牙区种植体位置推荐算法模块，四个种植体方案推荐模块，六个种植体方案推荐模块，八个种植体方案推荐模块。

作为一种可选的实施方式，所述双扫描模块，用于将拍摄的义齿CBCT数据和患者佩戴义齿拍摄的CBCT数据导入术前规划软件中，并进行自动配准，包括：

医生为患者拔除待种颌侧牙齿，并设计义齿；

拍摄义齿的CBCT数据以及患者佩戴义齿的CBCT数据；

所述双扫描模块将两次采集的CBCT数据导入术前规划软件中，并将两个CBCT数据进行自动配准。

作为一种可选的实施方式，所述计算牙槽骨目标区域模块用于自动根据义齿CBCT数据大小计算上下颌的牙槽骨空间范围，包括：

确定义齿原始CBCT的范围；

如图1所示，根据牙齿都在三维空间中Y轴正方向一侧，取原始CBCT范围的Y轴中点为牙槽骨待定目标区域的三维空间坐标范围[x0, y0, z0, x1, y1, z1]中的y0，取原始CBCT范围的Y轴最大值为牙槽骨待定目标区域的三维空间坐标范围[x0, y0, z0, x1, y1,z1]中的y1，此时确定出牙槽骨待定目标区域的Y轴坐标[y0, y1]；

根据牙齿都在三维空间中X轴的中间，取原始CBCT范围的X轴从小往大四分之一处为牙槽骨待定目标区域的三维空间坐标范围[x0, y0, z0, x1, y1, z1]中的x0，取原始CBCT范围的从小往大四分之三处为牙槽骨待定目标区域的三维空间坐标范围[x0, y0,z0, x1, y1, z1]中的x1，此时确定出牙槽骨待定目标区域的X轴坐标[x0，x1]；

根据当前规划的上下颌信息，确定牙槽骨待定目标区域的Z轴坐标[z0，z1]。

作为一种可选的实施方式，所述阈值分割牙槽骨模块用于通过骨骼阈值分割算法分割牙槽骨，得到牙槽骨区域，包括：

预设牙槽骨最低阈值为-100，最高阈值为1200；

观察二维视图，调节牙槽骨阈值；

根据所设牙槽骨阈值，通过阈值分割算法分割出牙槽骨区域。

作为一种可选的实施方式，所述阈值分割牙槽骨模块分割牙槽骨区域，还可以通过神经网络的方式，实现自动分割牙槽骨区域。

作为一种可选的实施方式，所述绘制牙区线模块用于根据牙齿宽度统计数据生成牙齿分界点，包括：

如图2所示，在所述分割牙槽骨模块所生成的牙槽骨区域表面绘制3个点；

所述绘制牙区线模块将绘制点根据牙齿宽度的统计数据，自动计算出15个牙齿分界点的位置。

作为一种可选的实施方式，所述切割牙区算法模块用于根据所述绘制牙区线模块生成的牙齿分界点自动切割牙区骨区域，包括：

计算所述绘制牙区线模块生成的每个牙齿分界点在牙区线上的法向量；

在法向量方向设置一个切割平面，每个牙齿两侧的分界点分别有一个切割平面，两个切割平面即可切割出一个牙区骨区域，如图3所示，最终生成14个牙区骨区域。

作为一种可选的实施方式，所述单个牙区种植体位置推荐算法模块，包括：

计算单个牙区骨的范围中心点，记为O

从下往上将牙区骨切割出1mm厚度的区域，计算该厚度区域的中心点，记为O

计算O

将种植体原点位置放置在O

作为一种可选的实施方式，所述两个牙区种植体位置推荐算法模块，包括：

计算靠近门牙方向的牙区范围中心点，记为O

从下往上将另一牙区骨切割出1mm厚度的区域，计算该厚度区域的中心点，记为O

计算O

将种植体原点位置放置在O

作为一种可选的实施方式，所述四个种植体方案推荐模块，包括：

将牙位进行编号：上颌中，左边门牙为11，从左边门牙继续往左牙位依次为：11、12、13、14、15、16、17，右边门牙为21，从右边门牙继续往右牙位依次为：21、22、23、24、25、26、27；下颌中，左边门牙对应的下颌牙位为31，继续往左牙位依次为31、32、33、34、35、36、37，右边门牙对应的下颌牙位为41，继续往右牙位依次为41、42、43、44、45、46、47；

当上颌牙缺失时，根据单个牙区种植体位置推荐算法模块，在11，21号牙位上分别放置1颗种植体，根据两个牙区种植体位置推荐算法模块，在15，16两个牙区内放置1个种植体，以及在25，26两个牙区内再放置1个种植体；

同理，当下颌牙缺失时，在31，41号牙位上分别放置1颗种植体，在35，36两个牙区内放置1个种植体，以及在45，46两个牙区内再放置1个种植体。

作为一种可选的实施方式，所述六个种植体方案推荐模块，包括：

当上颌牙缺失时，根据单个牙区种植体位置推荐算法，在11，13，16，21，23，26号牙位上分别放置1颗种植体；

同理，当下颌牙缺失时，在31，33，36，41，43，46号牙位上分别放置1颗种植体。

作为一种可选的实施方式，所述八个种植体方案推荐模块，包括：

当上颌牙缺失时，根据单个牙区种植体位置推荐算法，在11，13，15，16，21，23，25，26号牙位上分别放置1颗种植体；

同理，当下颌牙缺失时，在31，33，35，36，41，43，45，46号牙位上分别放置1颗种植体。

第二方面，本发明还提供一种无牙颌的种植体规划方案生成方法，包括以下步骤：

通过所述双扫描模块将拍摄的义齿CBCT数据和患者佩戴义齿拍摄的CBCT数据导入术前规划软件中，并进行自动配准；

通过所述分割牙槽骨模块中的计算牙槽骨目标区域模块自动根据义齿CBCT数据大小计算上下颌的牙槽骨空间范围，通过所述阈值分割牙槽骨模块分割牙槽骨，得到牙槽骨区域；

通过所述分割牙区模块中的绘制牙区线模块生成牙齿分界点，通过所述切割牙区算法模块自动切割牙区骨区域；

通过种植体位置推荐模块，自动推荐三种无牙颌种植方案的种植体摆放的空间位置。

本发明提供了一种无牙颌的种植体规划方案生成系统及方法，可以有效地分割牙槽骨，精确地切割牙区骨，且自动推荐4颗，6颗，8颗种植体三种无牙颌种植方案的种植体位置，从而提高医生进行无牙颌手术规划的效率，减少手术规划时间。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。