[发明专利]一种Micro‑CT图像分析量化评估磨牙牙槽骨的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及计算机辅助评估牙槽骨领域，具体而言，涉及一种Micro-CT图像分析量化评估磨牙牙周炎余留牙槽骨的方法及装置。

背景技术

牙槽骨(alveolar bone)也称为牙槽突(alveolar process)，是上下颌骨包围和支持牙根的部分。牙槽骨的吸收是牙周炎的主要表现和诊断标准，牙槽骨吸收主要表现在牙槽骨高度的降低和牙槽骨密度减少。由于牙槽骨内、外骨板均由骨密质构成，中间夹以骨松质，牙槽骨唇、颊侧骨板较薄，且有多数小孔通向其内的骨松质。因此牙槽骨是非均匀的，是含气的多孔结构，而且其骨密度很接近牙齿结构，所以在评价牙槽骨吸收时，如何量化牙槽骨是非常困难的。

很多学者用Micro-CT(micro computed tomography，微计算机断层扫描技术)评估实验性牙周炎的牙槽骨吸收情况。目前应用Micro-CT图像分析牙槽骨时，是按照密度进行评估的。但是牙根与牙槽骨的密度又非常接近，常规Micro-CT图像操作对此自动识别能力又比较差；如果手动方法进行人为识别，又会费时费力，并且存在较大人为误差。如：

采用2D线性分析的方法评估牙槽骨吸收，与组织切片类似，需要选取很多张结构清晰、标志点全面的2D切片进行测量，操作复杂繁琐，相对精确度差(Lu Sh eng-Hua，Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine，2013；Suda，Infection and immunity，2013等)。还有学者用Micro-CT，扫描实验性牙周炎的颌骨标本，进行牙槽骨吸收的3D体积分数评估。该方法的3D感兴趣区域(ROI)边界是在2D切片上先进行定点，然后3D重建之后进行体积参数分析；但是以上述及的解剖标志点，不能在同一张2D切片上全部显示出来，这样定点就会存在困难和误差，而且工作量大，实际操作比较困难，重复性和准确性都不高(Journal of periodontal research，2011；Trombettae，Journal of dental research，2011；Bak，Journal of periodontology，2010等)。而密歇根大学Park等在2007年提出评估实验性牙周炎2D及3D牙槽骨吸收的手动方法，相对准确，有一定的可重复性，但是程序繁琐，自动化程度低，实际可操作性较差(Park，Journal of per iodontology，2007)。

所以，研究探讨一种准确具有高度重复性且自动化程度高的方法，对评估牙槽骨吸收情况具有指导性意义。

发明内容

本发明提供一种Micro-CT图像分析量化评估磨牙牙槽骨的方法及装置，用以评估牙周炎牙槽骨余留量，克服现有技术的缺点，提供一种可靠、准确、可重复的Micro-CT图像分析方法。

为达到上述目的，本发明提供了一种Micro-CT图像分析量化评估磨牙牙槽骨的方法，包括以下步骤：

S1：获取包含待分析磨牙的牙槽骨与牙齿的Micro-CT图像；

S2：以待分析磨牙的根分叉、根尖孔作为标志点选取感兴趣区域，具体步骤为：

S21：调整所述牙槽骨与牙齿的Micro-CT图像的阈值(Threshold)后，进行牙齿图像与牙槽骨图像的分离，具体为：通过对所述牙槽骨与牙齿的Micro-CT图像边缘进行消蚀(Erode)调整，利用区域增长(Region Growing)方法标记牙齿图像，通过布尔运算(Boolean Operations)提取牙槽骨图像，将消蚀过程中调整过的牙槽骨图像膨胀(Dilate)到消蚀前的相应像素水平，从而分离牙齿图像与牙槽骨图像；

S22：将分离出来的牙齿图像进行3D运算，得到牙齿的3D图像；

S23：用球形包围(Sphere)的方法确定感兴趣区域的位置，以待分析磨牙的根分叉中心点到近中根根尖孔中心点距离的平均值，作为球形包围的球形半径r，调整球形包围的中心至待分析磨牙的根分叉中心处，将2D的球形包围区域3D化，该球形包围区域即为感兴趣区域；

S3：将感兴趣区域进行3D运算，得到3D的球形包围区域的总体积TV；将感兴趣区域内的牙槽骨图像进行3D运算，得到感兴趣区域内牙槽骨的骨小梁体积BV、骨表面积BS；根据球形包围区域的总体积TV、感兴趣区域内牙槽骨的骨小梁体积BV及骨表面积BS，计算出感兴趣区域内的牙槽骨骨小梁数目Tb.N、骨小梁厚度Tb.Th、骨小梁分离度Tb.Sp和结构模型指数SMI。