面向快速成型的颌骨及牙列CT图像的三维重建

    0　前言

    快速成型(RP)技术是近年来倍受学术界和制造业关注的一种先进成型制造技术,而快速成型技术与医学CT技术的结合给医学界带来了巨大的影响。本文主要研究应用快速成型技术与医学CT技术,三维重建颌骨及牙列CT图像在口腔修复学中的应用。

   1　快速成型技术和CT技术在口腔修复学中的应用

　口腔修复学是研究用符合生理的方法修复口腔及颌面各种缺损的一门科学[1]。口腔修复学的任务是研究口腔颌面各种缺损及畸形的诊断和治疗方法,利用人工材料制作各种装置、矫治器和修复体,以恢复、重建和校正患者的各类先天畸形、后天缺损或异常的口腔颌面系统疾病,从而恢复其正常形态和功能[1]。快速成型技术在口腔修复学的应用主要在于矫形手术和外科手术计划,它能有效的提高诊断和手术水平、缩短时间、节省费用。CT在口腔修复学中的应用主要在于诊断和模型建立。

    牙列缺损是口腔修复科的常见疾病之一,而颌骨缺损的修复设计和制作历来被认为复杂的口腔医学问题。在国内外口腔修复学的理论和临床研究中,研究模型的建立是基础性问题。目前,用于口腔可视化教学的三维模型多停留在二维或局部三维基牙和下颌骨水平;三维模型过于简化,尚未考虑完整颌骨、牙槽骨和牙列等支持组织的情况。同时,相关的三维重建不能对模型进行编辑。本课题实现正常人部分上颌骨、下颌骨和上下牙列的三维实体造型,为进一步的上下颌骨、牙列缺损及牙列缺损后的修复研究奠定基础。

     2　由CT图像生成快速成型数据文件的实现路径

　 基于CT图像的快速成型建模是利用CT图像数据,重构可直接用于快速成型制造的三维数据文件(STL)。这一过程的核心工作是由CT扫描所得图像提取出实体的二维轮廓,并根据二维轮廓重构快速成型设备所能接受的数据文件[2]。这一过程可由图1所示路径实现。

    3　CT图像处理案例及分析

     针对医学断层影像的处理特点,我们以上下牙列及颌骨为例,图像处理过程如下:

    3·1　DICOM文件的读取

    DICOM是Digital Imaging and COmmunication ofMedicine的缩写,是专门用于医学图像的存储和传输的标准名称[3]。通常我们所涉及的CT影像资料也是使用DICOM标准的。

    本课题CT扫描使用GEHIGHSPEED 16排CT机,采集人体的头部部分CT数据,如图2。头部扫描采用1mm层厚,120KV,150 mAs,最后扫描了192层数据;扫描后的数据通过DICOM接口从CT主机传到影像工作站,然后以DICOM格式将其刻成光盘供下一步使用。