基于印模材料的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于印模材料的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)方法，其包括：S1、在病人口腔中行印模操作，在印模外表面選取標(biāo)記位；S2、在選取的標(biāo)記位上，設(shè)置標(biāo)記物，掃描病人口腔的CT圖像且進(jìn)行三維數(shù)據(jù)重建，將設(shè)置有標(biāo)記物的印模取出；S3、獲取導(dǎo)航儀坐標(biāo)系與參考板坐標(biāo)系、導(dǎo)航儀坐標(biāo)系與手機(jī)定位器械坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系；S4、獲取配準(zhǔn)特征點(diǎn)在參考板坐標(biāo)系中的坐標(biāo)信息；S5、獲取配準(zhǔn)特征點(diǎn)在手機(jī)定位器械坐標(biāo)系中的坐標(biāo)信息；S6、基于S4、S5中的坐標(biāo)信息，將手機(jī)定位器械坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到參考板坐標(biāo)系中。本發(fā)明能夠統(tǒng)一手術(shù)器械的空間坐標(biāo)系與牙齒所處坐標(biāo)系，使手術(shù)器械和牙齒的數(shù)據(jù)模型準(zhǔn)確、統(tǒng)一地反映為計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)模型，實(shí)現(xiàn)手術(shù)器械對(duì)牙齒的高精度操作。
【專利說明】
基于印模材料的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)圖像技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于印模材料的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]計(jì)算機(jī)輔助手術(shù)導(dǎo)航技術(shù)是集醫(yī)學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、材料學(xué)、機(jī)械等多學(xué)科為一體的交叉領(lǐng)域。主要用途為使用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)模擬醫(yī)學(xué)手術(shù)所涉及的各種過程，比如手術(shù)規(guī)劃、手術(shù)導(dǎo)航、輔助性治療規(guī)劃等。
[0003]然而，雖然利用計(jì)算機(jī)輔助手術(shù)導(dǎo)航技術(shù)能夠用于輔助手術(shù)中的導(dǎo)航定位，但是，對(duì)于口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，還存在手術(shù)器械坐標(biāo)與病人牙齒坐標(biāo)不統(tǒng)一的問題。
[0004]因此，針對(duì)上述難點(diǎn)，有必要提出進(jìn)一步的解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種基于印模材料的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種基于印模材料的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)方法，其包括如下步驟:
[0007]S1、利用印模材料，在病人口腔中需種牙的區(qū)域進(jìn)行印模操作，并在印模的外表面選取標(biāo)記位；
[0008]S2、在所選取的標(biāo)記位上，設(shè)置標(biāo)記物，掃描病人口腔的CT圖像且進(jìn)行三維數(shù)據(jù)重建，將設(shè)置有標(biāo)記物的印模取出；
[0009]S3、分別獲取導(dǎo)航儀坐標(biāo)系與參考板坐標(biāo)系和手機(jī)定位器械坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系；
[0010]S4、在牙種植時(shí)，將設(shè)置有標(biāo)記物的印模重新放置于病人口腔，并將參考板固定于病人口腔中不種牙區(qū)域上，將病人口腔的CT圖像數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)航儀中，選取標(biāo)記物上的中心點(diǎn)作為配準(zhǔn)特征點(diǎn)，獲取配準(zhǔn)特征點(diǎn)在參考板坐標(biāo)系中的坐標(biāo)信息；
[0011 ] S5、通過手機(jī)定位器械獲取配準(zhǔn)特征點(diǎn)在手機(jī)定位器械坐標(biāo)系中的坐標(biāo)信息；
[0012]S6、將手機(jī)定位器械坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到參考板坐標(biāo)系中。
[0013]作為本發(fā)明的基于印模材料的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)方法的改進(jìn)，所述步SI中，所述印模材料為硅橡膠印模材料。
[0014]作為本發(fā)明的基于印模材料的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)方法的改進(jìn)，所述步SI中，所述需種牙的區(qū)域包括:需種牙的牙位及其相鄰4個(gè)牙位。
[0015]作為本發(fā)明的基于印模材料的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)方法的改進(jìn)，所述步SI中，所述標(biāo)記位包括均勻分布于所述印模的外表面的至少6個(gè)標(biāo)記位。
[0016]作為本發(fā)明的基于印模材料的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)方法的改進(jìn)，所述步S2中，所述標(biāo)記物為球形或圓柱體形氧化鋯或羥基磷灰石標(biāo)記物，所述球形尺寸為:直徑2mm;圓柱體的尺寸為:高度2mm或Imm，直徑2mm。
[0017]作為本發(fā)明的基于印模材料的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)方法的改進(jìn)，設(shè)置標(biāo)記物時(shí):當(dāng)印模材料處在未固化狀態(tài)時(shí)，在所選取的標(biāo)記位上，插入所述球形或圓柱體標(biāo)記物，同時(shí)保持球形突出區(qū)域與印模外表面相切或者圓柱體標(biāo)記物的表面與印模的外表面重合，等待硅橡膠材料固化完全。
[0018]作為本發(fā)明的基于印模材料的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)方法的改進(jìn)，所述步驟S4中，所述不種牙區(qū)域?yàn)榫嚯x種牙的區(qū)域3-4顆牙齒的位置。
[0019]作為本發(fā)明的基于印模材料的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)方法的改進(jìn)，所述步驟S4中，所述標(biāo)記物上的中心點(diǎn)為球形外側(cè)突出點(diǎn)或者圓柱體標(biāo)記物上表面圓心所在的點(diǎn)。
[0020]作為本發(fā)明的基于印模材料的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)方法的改進(jìn)，所述步驟S5中，所述手機(jī)定位器械的前端安裝有配準(zhǔn)鉆針。
[0021]作為本發(fā)明的基于印模材料的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)方法的改進(jìn)，所述步驟S5具體包括，將手機(jī)定位器械前端的配準(zhǔn)鉆針放置于所述配準(zhǔn)特征點(diǎn)上，獲取配準(zhǔn)特征點(diǎn)在手機(jī)定位器械坐標(biāo)系中的坐標(biāo)信息。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的基于印模材料的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)方法具備如下優(yōu)點(diǎn):(I)基于醫(yī)生常用的印模方法，方便醫(yī)生操作；(2)輔助器械尺寸小，簡(jiǎn)單實(shí)用；(3)配準(zhǔn)精度高；(4)整個(gè)操作過程持續(xù)時(shí)間短，節(jié)省了手術(shù)時(shí)間；(5)印模方法可為每個(gè)病人快速定制配準(zhǔn)工具；(5)配準(zhǔn)過程操作簡(jiǎn)易，便于醫(yī)生接受。
【附圖說明】
[0023]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明中記載的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0024]圖1為本發(fā)明的基于印模材料的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)方法的方法流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖所示的各實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，但應(yīng)當(dāng)說明的是，這些實(shí)施方式并非對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)這些實(shí)施方式所作的功能、方法、或者結(jié)構(gòu)上的等效變換或替代，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0026]本發(fā)明的基于印模材料的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)方法能夠統(tǒng)一手術(shù)器械所處的空間坐標(biāo)系與牙齒所處坐標(biāo)系，使手術(shù)器械和牙齒的數(shù)據(jù)模型準(zhǔn)確、統(tǒng)一地反映為計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)模型，實(shí)現(xiàn)手術(shù)器械對(duì)牙齒的高精度操作。
[0027]如圖1所示，本發(fā)明的基于印模材料的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)方法包括如下步驟SI?S7:
[0028]S1、利用印模材料，在病人口腔中需種牙的區(qū)域進(jìn)行印模操作，并在印模的外表面選取標(biāo)記位。
[0029]其中，所述印模材料優(yōu)選為硅橡膠印模材料，所述硅橡膠印模材料是常用的齒科印模材料，能夠完整精確地復(fù)制牙齒和牙齦的表面特征。
[0030]具體地，所述步驟SI包括:利用硅橡膠印模材料，在病人口腔中需種牙的牙位及其相鄰4個(gè)牙位處進(jìn)行印模操作，如此，硅橡膠印模材料能夠良好地貼合在需要種牙的口腔區(qū)域表面，準(zhǔn)確地復(fù)制需放種植體的相鄰牙齒、牙齦等表面信息。進(jìn)一步地，在印模的外表面均勻地選取至少6個(gè)標(biāo)記位。
[0031]S2、在所選取的標(biāo)記位上，設(shè)置標(biāo)記物，掃描病人口腔的CT圖像且進(jìn)行三維數(shù)據(jù)重建，將設(shè)置有標(biāo)記物的印模取出。
[0032]其中，所述標(biāo)記物為球形或圓柱體形氧化鋯或羥基磷灰石標(biāo)記物，該圓柱體標(biāo)記物應(yīng)被設(shè)計(jì)為具有較小的體積。優(yōu)選地，球形標(biāo)記物尺寸為:直徑2mm;圓柱體標(biāo)記物的尺寸為:高度2mm或Imm，直徑2mm ο
[0033]具體地，所述步驟S2包括:當(dāng)印模材料處在未固化狀態(tài)時(shí)，在所選取的標(biāo)記位上，插入所述球形或圓柱體標(biāo)記物，同時(shí)保持球形突出區(qū)域與印模外表面相切或者圓柱體標(biāo)記物的表面與印模的外表面重合，等待硅橡膠材料固化完全。掃描病人口腔的CT圖像，CT圖像可比較容易識(shí)別出圓柱體標(biāo)記物在口腔中的位置，然后，將設(shè)置有標(biāo)記物的印模取出。
[0034]S3、分別獲取導(dǎo)航儀坐標(biāo)系與參考板坐標(biāo)系和手機(jī)定位器械坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系。
[0035]其中，所述導(dǎo)航儀為計(jì)算機(jī)輔助手術(shù)導(dǎo)航技術(shù)的主要組成部分，一般由兩個(gè)CCD相機(jī)為主的光學(xué)系統(tǒng)一圖形圖像處理模塊和數(shù)據(jù)傳輸模塊組成。在手術(shù)進(jìn)行過程中，光學(xué)系統(tǒng)實(shí)時(shí)對(duì)導(dǎo)航定位器械上傳感標(biāo)記點(diǎn)進(jìn)行成像，所述圖形圖像處理模塊通過光學(xué)系統(tǒng)拍攝的圖片計(jì)算出器械的三維空間位置坐標(biāo)，所述數(shù)據(jù)傳輸模塊將獲取的三維位置信息反饋給手術(shù)導(dǎo)航軟件，進(jìn)行后續(xù)的手術(shù)模擬過程。
[0036]所述參考板屬于導(dǎo)航定位器械，其固定于仿真頭?；虿∪说难理炆?，與牙齒的相對(duì)位置關(guān)系固定，用來(lái)追蹤牙齒的空間位置。
[0037]所述手機(jī)定位器械是在牙科手機(jī)上安裝了計(jì)算機(jī)視覺導(dǎo)航定位裝置，可在手術(shù)導(dǎo)航過程中，被光學(xué)導(dǎo)航儀實(shí)時(shí)地識(shí)別，從而實(shí)現(xiàn)了追蹤器械的空間位置。
[0038]S4、在牙種植時(shí)，將設(shè)置有標(biāo)記物的印模重新放置于病人口腔，并將參考板固定于病人口腔中不種牙區(qū)域上，將病人口腔的CT圖像數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)航儀中，選取標(biāo)記物上的中心點(diǎn)作為配準(zhǔn)特征點(diǎn)，獲取配準(zhǔn)特征點(diǎn)在參考板坐標(biāo)系中的坐標(biāo)信息。
[0039]其中，在牙種植時(shí)，將設(shè)置有標(biāo)記物的印模重新放置于病人口腔，并保持其位置與印模操作時(shí)的位置保持一致。將參考板固定于病人口腔中不種牙區(qū)域上，固定時(shí)，通過參考板的支架將其固定在距離種牙的區(qū)域3-4顆牙齒的位置。從而，如上所述，參考板與所述牙齒位置相對(duì)固定，因此，能夠通過參考板用來(lái)追蹤牙齒的空間位置。進(jìn)一步地，當(dāng)標(biāo)記物為圓柱體氧化鋯或羥基磷灰石標(biāo)記物時(shí)，所述標(biāo)記物上的中心點(diǎn)為球形外側(cè)突出點(diǎn)或者圓柱體標(biāo)記物上表面圓心所在的點(diǎn)。
[0040]S5、通過手機(jī)定位器械獲取配準(zhǔn)特征點(diǎn)在手機(jī)定位器械坐標(biāo)系中的坐標(biāo)信息。
[0041]其中，所述手機(jī)定位器械的前端安裝有配準(zhǔn)鉆針，且配準(zhǔn)鉆針與手機(jī)定位器械相對(duì)位置關(guān)系確定已知。從而，將手機(jī)定位器械前端的配準(zhǔn)鉆針放置于所述配準(zhǔn)特征點(diǎn)上，獲取配準(zhǔn)特征點(diǎn)在手機(jī)定位器械坐標(biāo)系中的坐標(biāo)信息。
[0042]S6、將手機(jī)定位器械坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到參考板坐標(biāo)系中。
[0043]由于，根據(jù)上述步驟SI?S5能夠獲得標(biāo)記物上的點(diǎn)在參考板坐標(biāo)系和手機(jī)定位器械坐標(biāo)系的坐標(biāo)信息，且導(dǎo)航儀坐標(biāo)系與參考板坐標(biāo)系和手機(jī)定位器械坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系已知，從而，通過配準(zhǔn)算法可將手機(jī)定位器械的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到參考板坐標(biāo)系，也即患者牙齒所在坐標(biāo)系中，手機(jī)定位器械所在坐標(biāo)系和牙齒所在坐標(biāo)系的統(tǒng)一。
[0044]然后，導(dǎo)航儀獲取了手機(jī)定位器械和牙齒在空間中的位置信息，將數(shù)據(jù)輸入種植牙手術(shù)導(dǎo)航軟件中，軟件仿真同一坐標(biāo)系下的牙齒數(shù)據(jù)模型和牙科手機(jī)數(shù)據(jù)模型，進(jìn)而，實(shí)現(xiàn)了對(duì)手術(shù)過程的實(shí)時(shí)模擬與導(dǎo)航。
[0045]綜上所述，本發(fā)明的基于印模材料的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)方法具備如下優(yōu)點(diǎn):(I)基于醫(yī)生常用的印模方法，方便醫(yī)生操作；(2)輔助器械尺寸小，簡(jiǎn)單實(shí)用；(3)配準(zhǔn)精度高；(4)整個(gè)操作過程持續(xù)時(shí)間短，節(jié)省了手術(shù)時(shí)間；(5)印模方法可為每個(gè)病人快速定制配準(zhǔn)工具；
(5)配準(zhǔn)過程操作簡(jiǎn)易，便于醫(yī)生接受。
[0046]對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無(wú)論從哪一點(diǎn)來(lái)看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。
[0047]此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于印模材料的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)方法，其特征在于，所述醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)方法包括如下步驟: 51、利用印模材料，在病人口腔中需種牙的區(qū)域進(jìn)行印模操作，并在印模的外表面選取標(biāo)記位； 52、在所選取的標(biāo)記位上，設(shè)置標(biāo)記物，掃描病人口腔的CT圖像且進(jìn)行三維數(shù)據(jù)重建，將設(shè)置有標(biāo)記物的印模取出； 53、分別獲取導(dǎo)航儀坐標(biāo)系與參考板坐標(biāo)系和手機(jī)定位器械坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系； 54、在牙種植時(shí)，將設(shè)置有標(biāo)記物的印模重新放置于病人口腔，并將參考板固定于病人口腔中不種牙區(qū)域上，將病人口腔的CT圖像數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)航儀中，選取標(biāo)記物上的中心點(diǎn)作為配準(zhǔn)特征點(diǎn)，獲取配準(zhǔn)特征點(diǎn)在參考板坐標(biāo)系中的坐標(biāo)信息； 55、通過手機(jī)定位器械獲取配準(zhǔn)特征點(diǎn)在手機(jī)定位器械坐標(biāo)系中的坐標(biāo)信息； 56、將手機(jī)定位器械坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到參考板坐標(biāo)系中。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于印模材料的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)方法，其特征在于，所述步SI中，所述印模材料為硅橡膠印模材料。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于印模材料的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)方法，其特征在于，所述步SI中，所述需種牙的區(qū)域包括:需種牙的牙位及其相鄰4個(gè)牙位。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于印模材料的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)方法，其特征在于，所述步SI中，所述標(biāo)記位包括均勻分布于所述印模的外表面的至少6個(gè)標(biāo)記位。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于印模材料的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)方法，其特征在于，所述步S2中，所述標(biāo)記物為球形或圓柱體形氧化鋯或羥基磷灰石標(biāo)記物，所述球形尺寸為:直徑2_;圓柱體的尺寸為:高度2mm或1mm，直徑2mm。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于印模材料的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)方法，其特征在于，設(shè)置標(biāo)記物時(shí):當(dāng)印模材料處在未固化狀態(tài)時(shí)，在所選取的標(biāo)記位上，插入所述球形或圓柱體標(biāo)記物，同時(shí)保持球形突出區(qū)域與印模外表面相切或者圓柱體標(biāo)記物的表面與印模的外表面重合，等待硅橡膠材料固化完全。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于印模材料的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)方法，其特征在于，所述步驟S4中，所述不種牙區(qū)域?yàn)榫嚯x種牙的區(qū)域3-4顆牙齒的位置。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于印模材料的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)方法，其特征在于，所述步驟S4中，所述標(biāo)記物上的中心點(diǎn)為球形外側(cè)突出點(diǎn)或者圓柱體標(biāo)記物上表面圓心所在的點(diǎn)。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于印模材料的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)方法，其特征在于，所述步驟S5中，所述手機(jī)定位器械的前端安裝有配準(zhǔn)鉆針。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于印模材料的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)方法，其特征在于，所述步驟S5具體包括，將手機(jī)定位器械前端的配準(zhǔn)鉆針放置于所述配準(zhǔn)特征點(diǎn)上，獲取配準(zhǔn)特征點(diǎn)在手機(jī)定位器械坐標(biāo)系中的坐標(biāo)信息。
【文檔編號(hào)】A61C8/00GK106037964SQ201610669555
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年8月16日 公開號(hào)201610669555.4, CN 106037964 A, CN 106037964A, CN 201610669555, CN-A-106037964, CN106037964 A, CN106037964A, CN201610669555, CN201610669555.4
【發(fā)明人】羅哲, 陳云, 王宗寶, 羅買生, 盧曙光, 侯文露
【申請(qǐng)人】蘇州迪凱爾醫(yī)療科技有限公司