一种基于CT图像的口腔种植精度评估方法

技术领域

本发明涉及口腔种植评估技术领域，具体为一种基于CT图像的口腔种植精度评估方法。

背景技术

口腔种植指的是一种以植入骨组织内的下部结构为基础来支持、固位上部牙修复体的缺牙修复方式。它包括下部的支持种植体和上部的牙修复体两部分。它采用人工材料（如金属、陶瓷等）制成种植体（一般类似牙根形态），经手术方法植入组织内（通常是上下颌）并获得骨组织牢固的固位支持，通过特殊的装置和方式连接支持上部的牙修复体，在使用机器人做手术的过程中，应根据机器人与患者之间的位置关系，设置机器人不同的运行速度，同时需要对机器人的手术位置进行确定，同时需要根据口腔内的具体情况预设种植体的位置，根据预设种植体的位置进行种植。

现有的口腔种植之后，缺少能够对种植体的种植精度进行评估的方法，现有的评估方式都是通过肉眼观察或者通过CT查看的方式，但是在进行CT查看时，还是通过医生的肉眼观察评估对种植精度进行比对，其评估的误差较大，评估不够精准，因此缺少一种对种植体的种植精度进行精准有效的评估方法来解决上述问题。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的技术问题之一，通过在口腔内设置配准器，再通过配准器的位置对口腔内的坐标进行配准，从而使种植前和种植后的图像能够进行坐标系配准，使比对有准确的参考依据，从而提高种植精度评估的准确度，以解决现有的口腔种植精度的评估不够精准的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种基于CT图像的口腔种植精度评估方法，所述评估方法包括：

在配准器上设置有若干配准小球，将配准器固定在患者口腔内；

将患者按照种植体位进行头部固定，获取口腔种植前的患者口腔图像，设定为种植前参考图像；

对若干配准小球进行CT图像预识别，获取配准小球的预识别参数，基于配准小球的预识别参数确定若干配准小球在种植前参考图像中的位置；

基于种植前参考图像中的若干配准小球的位置建立种植坐标系，在种植坐标系中标记种植体的设计植入点坐标以及设计根尖点坐标；

获取口腔种植后的患者口腔图像，设定为种植后参考图像；

将种植后参考图像中的若干配准小球位置与种植坐标系进对应，获取种植后的种植体的实际植入点坐标以及实际根尖点坐标；

将设计植入点坐标与实际植入点坐标进行比对得到植入点偏差，将设计根尖点坐标与实际根尖点坐标进行比对得到根尖点偏差。

进一步地，在配准器上设置有若干配准小球，将配准器固定在患者口腔内包括：获取配准器的三维模型；

建立基础三维坐标系，在配准器的三维模型上选取一个配准小球作为参照基点，在基础三维坐标系中选取一个基础对照点，将参照基点与基础对照点进行对应后，将配准器的三维模型对应到基础三维坐标系中；

在基础三维坐标系中获取若干配准小球的坐标，分别设定为Q1（XQ1，YQ1，ZQ1）至Qn（XQn，YQn，ZQn），n表示若干配准小球的数量。

进一步地，对若干配准小球进行CT图像预识别，获取配准小球的预识别参数还包括：对配准小球进行图像预识别处理；

在同一拍摄条件下，获取若干组配准器的图像，将若干组配准器的图像中的配准小球区域圈出，设定为预处理小球区域；

将预处理小球区域按照第一像素比例进行像素点划分，设定相邻像素划分阈值，将相邻灰度值大于相邻划分阈值的两个像素点进行分隔，圈出参照小球区域；

获取参照小球区域内的像素点数量，求取参照小球区域内的若干像素点的灰度值的平均值，设定为参照小球灰度；

求取一组配准器的图像内的若干配准小球的参照小球灰度的平均值，设定为比对小球灰度；求取一组配准器的图像内的若干配准小球的像素点数量的平均值，设定为比对像素数量；

求取若干组配准器的图像的比对小球灰度的平均值，设定为预识别小球灰度；求取若干配准器的图像的比对像素数量的平均值，设定为预识别像素数量。

进一步地，基于配准小球的预识别参数确定若干配准小球在种植前参考图像中的位置还包括：将预识别小球灰度作为预识别灰度获取种植前参考图像中的预识别点位；

将预识别点位所在区域按照第一像素比例进行像素点划分，将相邻灰度值大于相邻划分阈值的两个像素点分隔，圈出预识别区域；

获取预识别区域内的像素点数量，设定为预识别参考数量；求取预识别参考数量与预识别像素数量之间的差值，设定为预识别数量差值，当预识别数量差值在第一数量差值范围内时，将预识别区域设定为配准小球区域；

将配准小球区域提取，分别使用两条横向框选线和两条纵向框选线对配准小球区域进行框选，两条横向框选线相平行，两条纵向框选线相平行，两条横向框线分别与两条纵向框选线相垂直，使配准小球区域完全落入两条横向框选线和两条纵向框选线的相交区域之内，且两条横向框选线和两条纵向框选线与配准小球区域相贴合，将两条横向框选线和两条纵向框选线之间的相交区域设定为矩形框；

将矩形框的中心点作为配准匹配点，获取配准小球的标准轮廓圆，将标准轮廓圆的中心与配准匹配点吻合后，设定标准轮廓圆所在区域为配准小球校准区域。

进一步地，基于种植前参考图像中的若干配准小球的位置建立种植坐标系还包括：获取三个方位上获取到的种植前参考图像，分别获取三个方位上的种植前参考图像内的若干配准小球区域，其中，三个方位上获取到的种植前参考图像的方位分别与基础三维坐标系的三个轴的方位相同；

建立种植坐标系，将三个方位上的种植前参考图像内的若干配准小球区域对应到种植坐标系内，将若干配准小球区域在种植坐标系内的坐标设定为种植前待校准坐标，使用基础三维坐标系中的若干配准小球的坐标与若干种植前待校准坐标进行对应，对种植前待校准坐标进行配准，调整种植坐标系的方位。

进一步地，在种植坐标系中标记种植体的设计植入点坐标以及设计根尖点坐标还包括：根据种植前参考图像设定种植体的结构参数，确定种植体在种植前参考图像中的种植区域，种植区域包括植入点的种植深度以及种植体的种植方位，其中，种植体的种植方位为植入点到根尖点的连线方向；

基于种植体的植入点在种植区域内的种植深度以及种植方位确定种植体在种植区域内的位置，基于种植体在种植区域内的位置确定设计植入点坐标以及设计根尖点坐标。

进一步地，将种植后参考图像中的若干配准小球位置与种植坐标系进对应，获取种植后的种植体的实际植入点坐标以及实际根尖点坐标还包括：获取三个方位上获取到的种植后参考图像，分别获取三个方位上的种植后参考图像内的若干配准小球区域，其中，三个方位上获取到的种植后参考图像的方位分别与基础三维坐标系的三个轴的方位相同；

将三个方位上的种植后参考图像内的若干配准小球区域对应到种植坐标系内，将若干配准小球区域在种植坐标系内的坐标设定为种植后待校准坐标，将若干种植后待校准坐标与配准后的种植前待校准坐标进行对应配准；

通过配准后的种植后参考图像中的种植体在种植坐标系中的位置，获取种植后的种植体的实际植入点坐标以及实际根尖点坐标。

进一步地，将设计植入点坐标与实际植入点坐标进行比对得到植入点偏差，将设计根尖点坐标与实际根尖点坐标进行比对得到根尖点偏差还包括：计算设计植入点坐标与实际植入点坐标在第一方位和第二方位上的第一植入横向偏差以及第二植入横向偏差，将第一植入横向偏差和第二植入横向偏差相加得到植入点的横向偏差；计算设计植入点与实际植入点在第一方位或第二方位上的种植深度偏差，设定为植入点的深度偏差；

计算设计根尖点坐标与实际根尖点坐标在第一方位和第二方位上的第一根尖横向偏差以及第二根尖横向偏差，将第一根尖横向偏差和第二根尖横向偏差相加得到根尖点的横向偏差；计算设计根尖点与实际根尖点在第一方位或第二方位上的根尖深度偏差，设定为根尖点的深度偏差。

本发明的有益效果：本发明在配准器上设置有若干配准小球，将配准器固定在患者口腔内；通过配准器上的配准小球的位置能够确定前后比对位置的参照一致性，然后将患者按照种植体位进行头部固定，能够使获取到的图像偏差较小，降低配准过程的难度，获取口腔种植前的患者口腔图像，设定为种植前参考图像，然后对若干配准小球进行CT图像预识别，获取配准小球的预识别参数，基于配准小球的预识别参数确定若干配准小球在种植前参考图像中的位置，通过配准器上的配准小球之间的相互位置对种植前参考图像进行初始配准；

本发明基于种植前参考图像中的若干配准小球的位置建立种植坐标系，在种植坐标系中标记种植体的设计植入点坐标以及设计根尖点坐标，该设计能够使种植体的坐标在种植坐标系中进行确定；然后获取口腔种植后的患者口腔图像，设定为种植后参考图像；再将种植后参考图像中的若干配准小球位置与种植坐标系进对应，获取种植后的种植体的实际植入点坐标以及实际根尖点坐标，该设计能够对种植体种植后的坐标进行获取，且种植前的种植体的设计坐标与种植后的种植体的坐标能够对应在一个坐标系内，实现比对的相互匹配性，最后将设计植入点坐标与实际植入点坐标进行比对得到植入点偏差，将设计根尖点坐标与实际根尖点坐标进行比对得到根尖点偏差，能够提高对种植精度评估的准确度，能够对种植体的后续校准提供数据支撑。

本申请的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

图1为本发明的评估方法的步骤流程图；

图2为本发明的配准小球校准区域的框选示意图；

图3为本发明的种植体的种植前后的比对图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，本发明提供一种基于CT图像的口腔种植精度评估方法，通过在口腔内设置配准器，再通过配准器的位置对口腔内的坐标进行配准，从而使种植前和种植后的图像能够进行坐标系配准，使比对有准确的参考依据，从而提高种植精度评估的准确度。

具体地，所述评估方法包括：

步骤S1，在配准器上设置有若干配准小球，将配准器固定在患者口腔内；步骤S1还包括：

步骤S11，获取配准器的三维模型；

步骤S12，建立基础三维坐标系，在配准器的三维模型上选取一个配准小球作为参照基点，在基础三维坐标系中选取一个基础对照点，将参照基点与基础对照点进行对应后，将配准器的三维模型对应到基础三维坐标系中；在具体实施时，配准器通过固定方式固定在患者不需要进行口腔种植的另一侧，在种植前和种植后都不需要进行取出，使配准器的位置能够相对稳定，从而便于前后通过配准器上的配准小球位置进行比对，其中配准小球通过高密度的材质制成，在CT图像中配准小球区域呈现高灰度的状态，能够明显区别去周边区域，从而便于图像提取；

步骤S13，在基础三维坐标系中获取若干配准小球的坐标，分别设定为Q1（XQ1，YQ1，ZQ1）至Qn（XQn，YQn，ZQn），n表示若干配准小球的数量。

步骤S2，将患者按照种植体位进行头部固定，获取口腔种植前的患者口腔图像，设定为种植前参考图像；其中，将患者按照种植体位进行头部固定，能够降低前后比对过程中的图像偏差，提高比对的效率。

步骤S3，对若干配准小球进行CT图像预识别，获取配准小球的预识别参数，基于配准小球的预识别参数确定若干配准小球在种植前参考图像中的位置；步骤S3还包括：

步骤S311，对配准小球进行图像预识别处理；

步骤S312，在同一拍摄条件下，获取若干组配准器的图像，将若干组配准器的图像中的配准小球区域圈出，设定为预处理小球区域；

步骤S313，将预处理小球区域按照第一像素比例进行像素点划分，设定相邻像素划分阈值，将相邻灰度值大于相邻划分阈值的两个像素点进行分隔，圈出参照小球区域；

步骤S314，获取参照小球区域内的像素点数量，求取参照小球区域内的若干像素点的灰度值的平均值，设定为参照小球灰度；

步骤S315，求取一组配准器的图像内的若干配准小球的参照小球灰度的平均值，设定为比对小球灰度；求取一组配准器的图像内的若干配准小球的像素点数量的平均值，设定为比对像素数量；

步骤S316，求取若干组配准器的图像的比对小球灰度的平均值，设定为预识别小球灰度；求取若干配准器的图像的比对像素数量的平均值，设定为预识别像素数量。

在步骤S311至步骤S316中，通过对多次的CT图像进行预拍摄识别，能够获取配准小球的基础参数，配准小球的规格一致，配准小球的规格为形状大小以及材质相同；其对应的预识别小球灰度与预识别像素数量能够具备比对价值，相同的配准小球的预识别小球灰度和预识别像素数量的比对差值不会太大，其中第一像素比例根据实际的拍摄像素决定，实际转换使用时可以根据1080*1920的比例进行设定。

请参阅图2所示，步骤S3还包括：

步骤S321，将预识别小球灰度作为预识别灰度获取种植前参考图像中的预识别点位；

步骤S322，将预识别点位所在区域按照第一像素比例进行像素点划分，将相邻灰度值大于相邻划分阈值的两个像素点分隔，圈出预识别区域；

步骤S323，获取预识别区域内的像素点数量，设定为预识别参考数量；求取预识别参考数量与预识别像素数量之间的差值，设定为预识别数量差值，当预识别数量差值在第一数量差值范围内时，将预识别区域设定为配准小球区域；具体实施时，第一数量差值范围在0-20之间；

步骤S324，将配准小球区域提取，分别使用两条横向框选线和两条纵向框选线对配准小球区域进行框选，两条横向框选线相平行，两条纵向框选线相平行，两条横向框线分别与两条纵向框选线相垂直，使配准小球区域完全落入两条横向框选线和两条纵向框选线的相交区域之内，且两条横向框选线和两条纵向框选线与配准小球区域相贴合，将两条横向框选线和两条纵向框选线之间的相交区域设定为矩形框；

步骤S325，将矩形框的中心点作为配准匹配点，获取配准小球的标准轮廓圆，将标准轮廓圆的中心与配准匹配点吻合后，设定标准轮廓圆所在区域为配准小球校准区域。

步骤S4，基于种植前参考图像中的若干配准小球的位置建立种植坐标系，在种植坐标系中标记种植体的设计植入点坐标以及设计根尖点坐标；基步骤S4还包括：

步骤S411，获取三个方位上获取到的种植前参考图像，分别获取三个方位上的种植前参考图像内的若干配准小球区域，其中，三个方位上获取到的种植前参考图像的方位分别与基础三维坐标系的三个轴的方位相同；基础三维坐标系设置有X轴、Y轴以及Z轴，三个方位具体与基础坐标系的X轴、Y轴以及Z轴的方位相同；

步骤S412，建立种植坐标系，将三个方位上的种植前参考图像内的若干配准小球区域对应到种植坐标系内，将若干配准小球区域在种植坐标系内的坐标设定为种植前待校准坐标，使用基础三维坐标系中的若干配准小球的坐标与若干种植前待校准坐标进行对应，对种植前待校准坐标进行配准，调整种植坐标系的方位。

步骤S4还包括：步骤S421，根据种植前参考图像设定种植体的结构参数，确定种植体在种植前参考图像中的种植区域，种植区域包括植入点的种植深度以及种植体的种植方位，其中，种植体的种植方位为植入点到根尖点的连线方向；通过种植体的结构参数能够得到种植体的长度、种植体的顶面和底面，通过种植体的长度能够确定种植体的植入点和根尖点之间的距离，植入点设定在种植体的顶面中心，根尖点设置在种植体的底面中心，通过种植体的结构参数能够便于确定在不同的拍摄方位上得到种植后参考图像中种植体的截面图，从而确定植入点和根尖点的坐标；

步骤S422，基于种植体的植入点在种植区域内的种植深度以及种植方位确定种植体在种植区域内的位置，基于种植体在种植区域内的位置确定设计植入点坐标以及设计根尖点坐标。

步骤S5，获取口腔种植后的患者口腔图像，设定为种植后参考图像；其中，在获取口腔种植后的患者口腔图像中，将患者按照种植体位进行头部固定，能够使获取到的种植后参考图像与种植前参考图像具备比对的参考一致性。

步骤S6，将种植后参考图像中的若干配准小球位置与种植坐标系进对应，获取种植后的种植体的实际植入点坐标以及实际根尖点坐标；步骤S6还包括：步骤S61，获取三个方位上获取到的种植后参考图像，分别获取三个方位上的种植后参考图像内的若干配准小球区域，其中，三个方位上获取到的种植后参考图像的方位分别与基础三维坐标系的三个轴的方位相同；种植后参考图像的三个方位与基础坐标系的X轴、Y轴以及Z轴的方位相同；

步骤S62将三个方位上的种植后参考图像内的若干配准小球区域对应到种植坐标系内，将若干配准小球区域在种植坐标系内的坐标设定为种植后待校准坐标，将若干种植后待校准坐标与配准后的种植前待校准坐标进行对应配准；

步骤S63，通过配准后的种植后参考图像中的种植体在种植坐标系中的位置，获取种植后的种植体的实际植入点坐标以及实际根尖点坐标。

请参阅图3所示，步骤S7，将设计植入点坐标与实际植入点坐标进行比对得到植入点偏差，将设计根尖点坐标与实际根尖点坐标进行比对得到根尖点偏差；

步骤S7还包括：

步骤S71，计算设计植入点坐标与实际植入点坐标在第一方位和第二方位上的第一植入横向偏差以及第二植入横向偏差，将第一植入横向偏差和第二植入横向偏差相加得到植入点的横向偏差；计算设计植入点与实际植入点在第一方位或第二方位上的种植深度偏差，设定为植入点的深度偏差；图3中，实线的种植体为种植前的设计位置，虚线的种植体为种植后的位置，s1为植入点的深度偏差，s2为第一方位上的第一横向偏差；

步骤S72，计算设计根尖点坐标与实际根尖点坐标在第一方位和第二方位上的第一根尖横向偏差以及第二根尖横向偏差，将第一根尖横向偏差和第二根尖横向偏差相加得到根尖点的横向偏差；计算设计根尖点与实际根尖点在第一方位或第二方位上的根尖深度偏差，设定为根尖点的深度偏差；在具体实施时，在种植坐标系中包括X轴、Y轴以及Z轴，第一方位为X轴和Z轴组成的平面对应获取到的种植后参考图像的方位，第二方位为Y轴和Z轴组成的平面对应获取到的种植后参考图像的方位，第三方位为X轴和Y轴组成的平面对应获取到的种植后参考图像的方位，第三方位为校准方位，具体实施时可以通过第三方位上的比对进行横向偏差的比对校准；横向偏差即植入点或根尖点在横向方向上的偏差，深度偏差为植入点或根尖点在纵向方向上的偏差；具体实施时，以下表为例，下表为实际评估过程中的种植体的偏差参照表；

上表中总偏差为横向偏差的平方加上深度偏差的平方后开根号得到。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质上实施的计算机程序产品的形式。其中，存储介质可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器（Static Random AccessMemory，简称SRAM），电可擦除可编程只读存储器（Electrically Erasable ProgrammableRead-Only Memory，简称EEPROM），可擦除可编程只读存储器（Erasable ProgrammableRead Only Memory，简称EPROM），可编程只读存储器（Programmable Red-Only Memory，简称PROM），只读存储器（Read-OnlyMemory，简称ROM），磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其他的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其他的形式。