口腔CT图像中独立牙齿轮廓分割算法研究

摘要

错颌畸形指牙齿排列不整齐、上下牙齿咬合不正确等现象，其不仅影响颌面外观而且影响颌面健康，给患者带来身心伤害。错颌畸形主要通过临床口腔正畸治疗进行矫治。基于患者口腔CT图像，可重构出牙齿三维数字模型，为正畸医生制定矫治方案和实施正畸治疗提供重要信息。而口腔CT图像中各个独立牙齿轮廓的分割是重构牙齿三维模型的关键环节。由于相邻牙齿通常粘连一起、牙根镶嵌在牙槽骨中、牙冠牙根拓扑结构不一致等问题，口腔CT图像中独立牙齿轮廓分割一直是计算机辅助口腔正畸领域中的一个技术难点，本文拟对该问题展开研究。
　　首先在口腔CT图像中进行独立牙齿区域分离。将各层口腔CT图像沿牙弓曲线展开，投影合成全景图。检测全景图中上下颌之间、相邻牙齿之间灰度较低的像素形成牙齿上下颌分离线及相邻牙齿分离线。再根据相邻牙齿分离线确定三维空间中相邻牙齿间的分离曲面，实现独立牙齿区域的分离。
　　将独立牙齿区域在两个相互垂直投影面上投影，通过提取投影图像中的牙齿轮廓得到二维轴线，再把两根二维轴线合成的三维轴线作为独立牙齿的长轴方向。然后根据长轴方向旋转独立牙齿区域并进行图像转换，使转换后的独立牙齿区域相邻图像间的牙齿轮廓具有相似性。
　　采用混合水平集算法分割旋转后的独立牙齿区域中的牙齿轮廓。先从独立牙齿区域的牙颈部位选择一张切片并手工分割该切片上的牙齿轮廓，其结果作为初始牙齿轮廓。然后从初始切片开始分别沿两个相反的方向进行牙齿轮廓自动传播。轮廓传播时以上一张切片的轮廓作为先验，通过构建的混合水平集能量函数对牙齿轮廓的传播进行控制。
　　使用5个患者的口腔CT图像对提出的分割算法进行了测试，测试结果表明，本文提出的独立牙齿轮廓分割算法可以得到良好的分割结果。

目录

第1章 绪 论

1.1 课题来源

1.2 课题研究背景和意义

1.3 国内外研究现状

1.4 主要研究内容

第2章 独立牙齿区域分离

2.1 引言

2.2 独立牙齿区域分离总体流程

2.3 全景图合成

2.4 全景图上独立牙齿区域分离

2.5 口腔CT图像中独立牙齿区域分离

2.6 独立牙齿区域分离结果

2.7 本章小结

第3章 牙齿长轴方向计算

3.1 引言

3.2 牙齿长轴方向计算总体流程

3.3 第一根投影轴线提取

3.4 第二根投影轴线提取

3.5 基于两根投影轴线计算牙齿长轴方向

3.6 牙齿长轴方向计算结果

3.7 本章小结

第4章 独立牙齿轮廓分割

4.1 引言

4.2 口腔CT图像旋转

4.3 口腔CT图像旋转结果

4.4 混合水平集算法

4.5 独立牙齿轮廓分割实验

4.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

声明

致谢