[发明专利]一种CBCT牙齿自动定位使用方法

权利要求书

1.一种CBCT牙齿自动定位使用方法，其特征在于：包括以下步骤：

S01、归档CT数据；

S02、计算AI，生成AI结果；

S03、客户进入CT阅片；

S04、下载、加载CT数据；

S05、开放牙齿透镜功能；

S06、在牙位表中选择对应牙位；

S07、三维牙齿渲染模式。

2.根据权利要求1所述的一种CBCT牙齿自动定位使用方法，其特征在于：根据步骤S01中所提出的，在使用支持“牙齿透镜”的CT阅片之前，先要归档患者的CT数据，并生成唯一的用于标识该CT数据的ID。

3.根据权利要求1所述的一种CBCT牙齿自动定位使用方法，其特征在于：根据步骤S02中所提出的，AI计算程序将启动任务，开始计算AI结果，提取出牙齿解剖结构及位置、口腔内与颌骨关系坐标信息，并将提取出的数据同样归档到CT数据的同级目录下。

4.根据权利要求1所述的一种CBCT牙齿自动定位使用方法，其特征在于：根据步骤S03中所提出的，客户打开软件，选择患者数据，进入CT阅片。

5.根据权利要求1所述的一种CBCT牙齿自动定位使用方法，其特征在于：根据步骤S04中所提出的，进入软件时，软件根据所选CT数据的ID，从归档处索引出该数据，并将其加载至内存中。

6.根据权利要求1所述的一种CBCT牙齿自动定位使用方法，其特征在于：根据步骤S05中所提出的，CT数据加载完成后，软件遍历查找CT数据的同级目录，查看是否存在AI生成的结果数据，并包含两种情况，具体如下：

第一种、存在：“牙齿透镜”按钮将变成可点击状态，开放“牙齿透镜”功能；

第二种、不存在：“牙齿透镜”按钮将变成禁用状态。

7.根据权利要求1所述的一种CBCT牙齿自动定位使用方法，其特征在于：根据步骤S06中所提出的，点击“牙齿透镜”功能按钮，在左侧牙位表中选择对应牙位，软件读取CT数据归档目录下的AI结果数据，通过AI提取到的牙齿位置信息、与颌骨关系坐标信息，将冠状面、矢状面、水平面定位到该牙齿所在的位置。

8.根据权利要求1所述的一种CBCT牙齿自动定位使用方法，其特征在于：根据步骤S07中所提出的，三维窗口中将会显示对应牙位的牙齿，该牙齿的渲染有三种模式，具体如下：

1)、牙体表面模式；

2)、根管透视模式；

3)、立体透视模式。

9.根据权利要求8所述的一种CBCT牙齿自动定位使用方法，其特征在于：三种模式渲染的具体实现如下：

1)、牙体表面模式，即为单颗牙齿渲染：

基于步骤S02中的AI计算结果，获取CT相同尺寸大小数据区域，AI位置[x，y，z]与原CT位置[x，y，z]对应，AI结果还包括分牙列表，牙齿区域信息，据此信息分离出指定编号的牙齿数据区域，其算法流程具体如下：

①、数据预处理：载入数据包括牙齿AI分割结果和CT两部分，根据牙齿编号从整个AI结果里分离出对应的数据，其数据形式为三维数组([width，height，depth])，AI结果在数据空间与其CT值一一对应，基于AI分割结果而分离出对应的CT数据，基于分牙数据中的有效信息(非0值)可以将CT中的干扰数据去除，从而获得完整的牙齿轮廓形态；

②、边界平滑：根据AI分牙结果分离出的牙齿CT在牙表面出现了“锯齿”现象，产生“锯齿”主要是分割结果精度引起，因此在渲染之前需对其表面进行平滑处理，采用高斯模糊算法减少噪声和降低细节层次，其算法具体步骤如下：

一、首先需筛选出边界区域：

以任意位置[x，y，z]为中心，边长为2的立方体区域内对应AI值存在0值即判定为边界区域；

二、对边界CT区域进行模糊处理，模糊核大小3*3*3是最为合理尺寸，模糊中心位置[x，y，z]的CT值由周围27个值共同决定，每个位置CT贡献度由其与模糊中心距离length决定，贡献因子为exp(-length)；

③、渲染：将平滑后的牙齿CT数据写入GPU，并最终渲染出图像；

2)、根管透视模式，即为最小密度投影：

最小密度投影是在经光线投射的体数据所获得的采样点中，选择最小值并以此渲染成像的过程，最小密度投影算法如下：

①、数据预处理：最小密度投影的数据预处理流程和单颗牙齿表面渲染的预处理流程一致；

②、边缘平滑去噪：MIP处理的核心两部分就是排除表面噪声干扰和消除“锯齿”现象，CT的值域范围是[0，1.0]，牙齿表面的值域范围约〉＝0.3，噪声的值域范围约为[0，0.1]，基于此关系通过对外层表面区域CT区域进行“值抬升”操作可以消除表面区域噪声，根据AI结果，将无效值0区域对应的CT数据区域赋最大值1.0，再参考步骤S01中对牙齿表面进行高斯模糊，模糊后表面区域的CT值提升，不再会对获取路径上最小值产生干扰，同时保证了牙齿区域的值低于1.0，“值抬升”在使牙齿表面CT值整体提高时，渲染结果牙齿边缘会生成“高亮”区域，解决“高亮”现象的方法是拷贝一份“值抬升”前的CT数据，同样对该数据进行“值抬升”操作，对其赋值0.5而非1.0，消除表面的噪声，但无法分离出牙齿区域，将前面的1.0“值抬升”作为此数据的掩码信息，即可分离出消除“锯齿”的CT数据；

③、渲染：将平滑去噪后的两份CT数据写入GPU，再根据渲染流程渲染出最终最小密度投影效果；

3)、立体透视模式，即为等值面渲染：

等值面渲染的整个实现算法流程如下：

①、数据预处理：

等值面渲染的数据预处理流程和单颗牙齿表面渲染的预处理流程一致；

②、边界平滑：

等值面渲染的边界平滑流程和单颗牙齿表面渲染的平滑流程一致；

③、渲染：

体数据绘制是由光投射路径上所有采样点的颜色(r，g，b)和透明度(alpha)按照公式累计得到，其中颜色和透明度是通过采样CT值通过纹理映射获得，据此设计了控制透明度的函数来实现特定CT值域渲染的方法，其核心内容是根据梯度分布信息生成透明度的控制函数，首先对于牙齿区域内的任一CT值f(x，y，z)计算其梯度值Δf，再选定的特定“等值面”值fx，CT值f(x，y，z)对应的原透明度alpha1，根据基于梯度Δf和特定“等值面”C值fx的控制函数：alpha2＝f(Δf，fx)*alpha1；经处理后得到新的透明度值，将alpha2作新透明度进行体绘制，即可得到特定“等值面”fx区域附近的渲染效果。