CN110478058A - 一种基于物联网的3d根管治疗计划控制*** - Google Patents

Abstract

本发明属于3D根管治疗技术领域，公开了一种基于物联网的3D根管治疗计划控制***，所述基于物联网的3D根管治疗计划控制***包括：3D扫描模块、主控模块、物联通信模型、数据校正模块、3D模型构建模块、模拟仿真模块、探查模块、方案选择模块、显示模块。本发明通过3D模型构建模块实现了CT图像中咬合接触牙齿的分割，重建了咬合状态下完整的上颌及下颌牙齿咬合模型，为正畸及正颌治疗过程中良好咬合关系的建立，提供了精确的全牙模型；可以快速建立具有高精度牙冠信息的牙列模型；同时，通过探查模块根据探查根管内部止点以及直径的情况，能够判断根管预备是否存在不足或过度的问题，进而为根管预备提供指导。

Description

一种基于物联网的3D根管治疗计划控制***

技术领域

本发明属于3D根管治疗技术领域，尤其涉及一种基于物联网的3D根管治疗计划控制***。

背景技术

根管治疗术又称牙髓治疗，是牙医学中治疗牙髓坏死和牙根感染的一种手术。该手术保留了牙齿，因而与拔牙术互补。手术繁琐。一般要2-4次就诊才能完成。随着技术和材料的发展，一次性的根管治疗被更多的医生和患者接受，无痛治疗在临床上也得到了广泛的应用，治疗不再痛苦。然而，现有根管治疗过程中构建的牙齿模型不精确、信息不全；同时，不能判断根管预备是否充足，影响治疗。

综上所述，现有技术存在的问题是：现有根管治疗过程中构建的牙齿模型不精确、信息不全；同时，不能判断根管预备是否充足，影响治疗。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于物联网的3D根管治疗计划控制***。

本发明是这样实现的，一种基于物联网的3D根管治疗计划控制***包括：

3D扫描模块、主控模块、物联通信模型、数据校正模块、3D模型构建模块、模拟仿真模块、探查模块、方案选择模块、显示模块；

3D扫描模块，与主控模块连接，用于通过CT扫描设备扫描牙齿数据；

主控模块，与3D扫描模块、物联通信模型、数据校正模块、3D模型构建模块、模拟仿真模块、探查模块、方案选择模块、显示模块连接，用于通过主机控制各个模块正常工作；

物联通信模型，与主控模块连接，用于通过无线发射器连接物联网进行物联通信操作；

数据校正模块，与主控模块连接，用于通过校正程序对采集的牙齿数据进行校正；

3D模型构建模块，与主控模块连接，用于通过建模软件根据采集的CT数据构建牙齿3D模型；

模拟仿真模块，与主控模块连接，用于通过仿真程序根据牙齿的3D模型模拟根管治疗方案；

探查模块，与主控模块连接，用于探查根管预备是否充足；

方案选择模块，与主控模块连接，用于通过选择程序选择根管治疗的最佳方案；

显示模块，与主控模块连接，用于通过显示器显示扫描的牙齿数据、构建的牙齿3D模型、选择的根管治疗方案。

进一步，所述3D模型构建模块构建方法如下：

1)通过图像处理程序对所有包含上颌牙齿的咬合状态下的CT图像进行分割，基于轮廓提取方法，获取上颌所有牙齿及与之咬合接触的下颌部分牙齿轮廓信息，并根据提取的轮廓信息重构出三维网格模型；

2)建立分割面，利用分割面从步骤1)所构建的三维网格模型中分割出上颌牙齿的CT图像牙根点云模型；

3)从步骤1)所获得的牙齿轮廓信息中，选择上颌牙中不与下颌牙发生咬合接触的单个或多个具有完整的牙冠外轮廓信息的牙齿，并将其另存为点云格式，得到CT图像的牙冠点云模型；

4)获取上颌的外部扫描图像，将扫描图像进行分割，得到独立的牙冠表面，保存为扫描数据牙冠点云模型；选择与步骤3)中选择的牙齿相对应的扫描牙冠，将其保存为点云格式，得到扫描牙冠的点云模型Ⅱ；

将扫描牙冠的点云模型Ⅱ与步骤3)中得到的CT图像的牙冠点云模型进行配准，得到两组模型间的移动和旋转关系；

5)将CT图像的牙根点云模型与步骤4)所得到扫描数据牙冠点云模型进行融合，重建得到完整上颌牙列，融合方法是：利用配准过程中产生的移动和旋转关系，将CT图像的牙根点云模型与步骤4)所得到扫描数据牙冠点云模型进行合置；采用基于包围盒的点云精简方法，实现两组点云模型拼接为一组点云模型；

将相邻的牙齿点云模型分别置于两组，利用Delaunay快速三角剖分原理，将点云模型重建为三维网格模型；

6)对所有包含下颌牙齿的咬合状态下的CT图像进行分割，基于轮廓提取方法，获取下颌所有牙齿及与之咬合接触的上颌部分牙齿轮廓信息，并根据提取的轮廓信息重构出三维网格模型；

7)建立分割面，利用分割面从步骤6)所构建的三维网格模型中分割出下颌牙齿的CT图像牙根点云模型；

8)从步骤6)所获得的牙齿轮廓信息中，选择下颌牙中不与上颌牙发生咬合接触的单个或多个具有完整的牙冠外轮廓信息的牙齿，并将其另存为点云格式，得到CT图像的牙冠点云模型；

9)获取下颌的外部扫描图像，将扫描图像进行分割，得到独立的牙冠表面，保存为扫描数据牙冠点云模型；

获取与步骤8)中所选择的牙齿相对应的扫描牙冠，将其保存为点云格式，得到扫描牙冠的点云模型Ⅱ；

将扫描牙冠的点云模型Ⅱ与步骤8)中得到的CT图像的牙冠点云模型进行配准，得到两组模型间的移动和旋转关系；

10)将步骤7)所获得的CT图像的牙根点云模型与步骤9)所得到扫描数据牙冠点云模型进行融合，重建得到完整下颌牙列，融合方法是：利用配准过程中产生的移动和旋转关系，将CT图像的牙根点云模型与步骤9)所得到扫描数据牙冠点云模型进行合置；采用基于包围盒的点云精简方法，实现两组点云模型拼接为一组点云模型；将相邻的牙齿点云模型分别置于两组，利用Delaunay快速三角剖分原理，将点云模型重建为三维网格模型。

进一步，所述探查模块探查方法如下：

(1)提供离体牙，对根管冠2/3进行疏通扩大处理，并观察根管是否与预备的形态相适应；

(2)对根管根尖1/3进行疏通处理，并进行长度测量；

(3)扩大根管根尖1/3至测量止点；

(4)探查判断止点处根管各方向的形态；

(5)继续扩大根管，并探查止点各方向的形态，当探查到根管壁上存在异样结构式时，则停止扩大该方向的根管壁；

(6)如未探查到根管壁上存在细小台阶结构，则对未探查到细小台阶的根管壁方向进行根管预备。

本发明的优点及积极效果为：本发明通过3D模型构建模块实现了CT图像中咬合接触牙齿的分割，重建了咬合状态下完整的上颌及下颌牙齿咬合模型，为正畸及正颌治疗过程中良好咬合关系的建立，提供了精确的全牙模型；在现有的成熟算法的基础上，通过多种水平集算法实现了CT图像中牙齿三维模型的提取；通过结合CT图像和三维扫描数据，通过点云模型的配准和融合、三角面片重建等操作，可以快速建立具有高精度牙冠信息的牙列模型；同时，通过探查模块根据探查根管内部止点以及直径的情况，能够判断根管预备是否存在不足或过度的问题，进而为根管预备提供指导。

附图说明

图1是本发明实施例提供的基于物联网的3D根管治疗计划控制***结构框图。

图中：1、3D扫描模块；2、主控模块；3、物联通信模型；4、数据校正模块；5、3D模型构建模块；6、模拟仿真模块；7、探查模块；8、方案选择模块；9、显示模块。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。

下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。

如图1所示，本发明实施例提供的基于物联网的3D根管治疗计划控制***包括：3D扫描模块1、主控模块2、物联通信模型3、数据校正模块4、3D模型构建模块5、模拟仿真模块6、探查模块7、方案选择模块8、显示模块9。

3D扫描模块1，与主控模块2连接，用于通过CT扫描设备扫描牙齿数据；

主控模块2，与3D扫描模块1、物联通信模型3、数据校正模块4、3D模型构建模块5、模拟仿真模块6、探查模块7、方案选择模块8、显示模块9连接，用于通过主机控制各个模块正常工作；

物联通信模型3，与主控模块2连接，用于通过无线发射器连接物联网进行物联通信操作；

数据校正模块4，与主控模块2连接，用于通过校正程序对采集的牙齿数据进行校正；

3D模型构建模块5，与主控模块2连接，用于通过建模软件根据采集的CT数据构建牙齿3D模型；

模拟仿真模块6，与主控模块2连接，用于通过仿真程序根据牙齿的3D模型模拟根管治疗方案；

探查模块7，与主控模块2连接，用于探查根管预备是否充足；

方案选择模块8，与主控模块2连接，用于通过选择程序选择根管治疗的最佳方案；

显示模块9，与主控模块2连接，用于通过显示器显示扫描的牙齿数据、构建的牙齿3D模型、选择的根管治疗方案。

本发明提供的3D模型构建模块5构建方法如下：

1)通过图像处理程序对所有包含上颌牙齿的咬合状态下的CT图像进行分割，基于轮廓提取方法，获取上颌所有牙齿及与之咬合接触的下颌部分牙齿轮廓信息，并根据提取的轮廓信息重构出三维网格模型；

2)建立分割面，利用分割面从步骤1)所构建的三维网格模型中分割出上颌牙齿的CT图像牙根点云模型；

3)从步骤1)所获得的牙齿轮廓信息中，选择上颌牙中不与下颌牙发生咬合接触的单个或多个具有完整的牙冠外轮廓信息的牙齿，并将其另存为点云格式，得到CT图像的牙冠点云模型；

4)获取上颌的外部扫描图像，将扫描图像进行分割，得到独立的牙冠表面，保存为扫描数据牙冠点云模型；选择与步骤3)中选择的牙齿相对应的扫描牙冠，将其保存为点云格式，得到扫描牙冠的点云模型Ⅱ；

将扫描牙冠的点云模型Ⅱ与步骤3)中得到的CT图像的牙冠点云模型进行配准，得到两组模型间的移动和旋转关系；

5)将CT图像的牙根点云模型与步骤4)所得到扫描数据牙冠点云模型进行融合，重建得到完整上颌牙列，融合方法是：利用配准过程中产生的移动和旋转关系，将CT图像的牙根点云模型与步骤4)所得到扫描数据牙冠点云模型进行合置；采用基于包围盒的点云精简方法，实现两组点云模型拼接为一组点云模型；

将相邻的牙齿点云模型分别置于两组，利用Delaunay快速三角剖分原理，将点云模型重建为三维网格模型；

6)对所有包含下颌牙齿的咬合状态下的CT图像进行分割，基于轮廓提取方法，获取下颌所有牙齿及与之咬合接触的上颌部分牙齿轮廓信息，并根据提取的轮廓信息重构出三维网格模型；

7)建立分割面，利用分割面从步骤6)所构建的三维网格模型中分割出下颌牙齿的CT图像牙根点云模型；

8)从步骤6)所获得的牙齿轮廓信息中，选择下颌牙中不与上颌牙发生咬合接触的单个或多个具有完整的牙冠外轮廓信息的牙齿，并将其另存为点云格式，得到CT图像的牙冠点云模型；

9)获取下颌的外部扫描图像，将扫描图像进行分割，得到独立的牙冠表面，保存为扫描数据牙冠点云模型；

获取与步骤8)中所选择的牙齿相对应的扫描牙冠，将其保存为点云格式，得到扫描牙冠的点云模型Ⅱ；

将扫描牙冠的点云模型Ⅱ与步骤8)中得到的CT图像的牙冠点云模型进行配准，得到两组模型间的移动和旋转关系；

10)将步骤7)所获得的CT图像的牙根点云模型与步骤9)所得到扫描数据牙冠点云模型进行融合，重建得到完整下颌牙列，融合方法是：利用配准过程中产生的移动和旋转关系，将CT图像的牙根点云模型与步骤9)所得到扫描数据牙冠点云模型进行合置；采用基于包围盒的点云精简方法，实现两组点云模型拼接为一组点云模型；将相邻的牙齿点云模型分别置于两组，利用Delaunay快速三角剖分原理，将点云模型重建为三维网格模型。

本发明提供的探查模块7探查方法如下：

(1)提供离体牙，对根管冠2/3进行疏通扩大处理，并观察根管是否与预备的形态相适应；

(2)对根管根尖1/3进行疏通处理，并进行长度测量；

(3)扩大根管根尖1/3至测量止点；

(4)探查判断止点处根管各方向的形态；

(5)继续扩大根管，并探查止点各方向的形态，当探查到根管壁上存在异样结构式时，则停止扩大该方向的根管壁；

(6)如未探查到根管壁上存在细小台阶结构，则对未探查到细小台阶的根管壁方向进行根管预备。

本发明工作时，首先，通过3D扫描模块1利用CT扫描设备扫描牙齿数据；其次，主控模块2通过物联通信模型3利用无线发射器连接物联网进行物联通信操作；通过数据校正模块4利用校正程序对采集的牙齿数据进行校正；通过3D模型构建模块5利用建模软件根据采集的CT数据构建牙齿3D模型；通过模拟仿真模块6利用仿真程序根据牙齿的3D模型模拟根管治疗方案；通过探查模块7探查根管预备是否充足；然后，通过方案选择模块8利用选择程序选择根管治疗的最佳方案；最后，通过显示模块9利用显示器显示扫描的牙齿数据、构建的牙齿3D模型、选择的根管治疗方案。

以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (3)

1.一种基于物联网的3D根管治疗计划控制***，其特征在于，所述基于物联网的3D根管治疗计划控制***包括：

3D扫描模块、主控模块、物联通信模型、数据校正模块、3D模型构建模块、模拟仿真模块、探查模块、方案选择模块、显示模块；

3D扫描模块，与主控模块连接，用于通过CT扫描设备扫描牙齿数据；

主控模块，与3D扫描模块、物联通信模型、数据校正模块、3D模型构建模块、模拟仿真模块、探查模块、方案选择模块、显示模块连接，用于通过主机控制各个模块正常工作；

物联通信模型，与主控模块连接，用于通过无线发射器连接物联网进行物联通信操作；

数据校正模块，与主控模块连接，用于通过校正程序对采集的牙齿数据进行校正；

3D模型构建模块，与主控模块连接，用于通过建模软件根据采集的CT数据构建牙齿3D模型；

模拟仿真模块，与主控模块连接，用于通过仿真程序根据牙齿的3D模型模拟根管治疗方案；

探查模块，与主控模块连接，用于探查根管预备是否充足；

方案选择模块，与主控模块连接，用于通过选择程序选择根管治疗的最佳方案；

显示模块，与主控模块连接，用于通过显示器显示扫描的牙齿数据、构建的牙齿3D模型、选择的根管治疗方案。

2.如权利要求1所述基于物联网的3D根管治疗计划控制***，其特征在于，所述3D模型构建模块构建方法如下：

1)通过图像处理程序对所有包含上颌牙齿的咬合状态下的CT图像进行分割，基于轮廓提取方法，获取上颌所有牙齿及与之咬合接触的下颌部分牙齿轮廓信息，并根据提取的轮廓信息重构出三维网格模型；

2)建立分割面，利用分割面从步骤1)所构建的三维网格模型中分割出上颌牙齿的CT图像牙根点云模型；

3)从步骤1)所获得的牙齿轮廓信息中，选择上颌牙中不与下颌牙发生咬合接触的单个或多个具有完整的牙冠外轮廓信息的牙齿，并将其另存为点云格式，得到CT图像的牙冠点云模型；

4)获取上颌的外部扫描图像，将扫描图像进行分割，得到独立的牙冠表面，保存为扫描数据牙冠点云模型；选择与步骤3)中选择的牙齿相对应的扫描牙冠，将其保存为点云格式，得到扫描牙冠的点云模型Ⅱ；

将扫描牙冠的点云模型Ⅱ与步骤3)中得到的CT图像的牙冠点云模型进行配准，得到两组模型间的移动和旋转关系；

5)将CT图像的牙根点云模型与步骤4)所得到扫描数据牙冠点云模型进行融合，重建得到完整上颌牙列，融合方法是：利用配准过程中产生的移动和旋转关系，将CT图像的牙根点云模型与步骤4)所得到扫描数据牙冠点云模型进行合置；采用基于包围盒的点云精简方法，实现两组点云模型拼接为一组点云模型；将相邻的牙齿点云模型分别置于两组，利用Delaunay快速三角剖分原理，将点云模型重建为三维网格模型；

6)对所有包含下颌牙齿的咬合状态下的CT图像进行分割，基于轮廓提取方法，获取下颌所有牙齿及与之咬合接触的上颌部分牙齿轮廓信息，并根据提取的轮廓信息重构出三维网格模型；

7)建立分割面，利用分割面从步骤6)所构建的三维网格模型中分割出下颌牙齿的CT图像牙根点云模型；

8)从步骤6)所获得的牙齿轮廓信息中，选择下颌牙中不与上颌牙发生咬合接触的单个或多个具有完整的牙冠外轮廓信息的牙齿，并将其另存为点云格式，得到CT图像的牙冠点云模型；

9)获取下颌的外部扫描图像，将扫描图像进行分割，得到独立的牙冠表面，保存为扫描数据牙冠点云模型；

获取与步骤8)中所选择的牙齿相对应的扫描牙冠，将其保存为点云格式，得到扫描牙冠的点云模型Ⅱ；

将扫描牙冠的点云模型Ⅱ与步骤8)中得到的CT图像的牙冠点云模型进行配准，得到两组模型间的移动和旋转关系；

10)将步骤7)所获得的CT图像的牙根点云模型与步骤9)所得到扫描数据牙冠点云模型进行融合，重建得到完整下颌牙列，融合方法是：利用配准过程中产生的移动和旋转关系，将CT图像的牙根点云模型与步骤9)所得到扫描数据牙冠点云模型进行合置；采用基于包围盒的点云精简方法，实现两组点云模型拼接为一组点云模型；将相邻的牙齿点云模型分别置于两组，利用Delaunay快速三角剖分原理，将点云模型重建为三维网格模型。

3.如权利要求1所述基于物联网的3D根管治疗计划控制***，其特征在于，所述探查模块探查方法如下：

(1)提供离体牙，对根管冠2/3进行疏通扩大处理，并观察根管是否与预备的形态相适应；

(2)对根管根尖1/3进行疏通处理，并进行长度测量；

(3)扩大根管根尖1/3至测量止点；

(4)探查判断止点处根管各方向的形态；

(5)继续扩大根管，并探查止点各方向的形态，当探查到根管壁上存在异样结构式时，则停止扩大该方向的根管壁；

(6)如未探查到根管壁上存在细小台阶结构，则对未探查到细小台阶的根管壁方向进行根管预备。