下颌骨体三维图像重建
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第
27 卷 第
4 期
2006 年
7 月 武汉大学学报 (
医学版)
Medical J o ur nal of Wuha n U niver sit y Vol . 27 No . 4
J ul , 2006
下颌骨体三维图像重建
吕晓春1
程祥荣2
1
武汉大学人民医院口腔科
2
武汉大学口腔医院修复科 王贻宁2
武汉
430060
武汉
430079
摘要 目的
:重建下颌骨体的三维图像
,对牙种植术前诊断有重要意义 。方法
:以带有牙齿和牙槽窝的下颌骨为
实验模型
,应用
C T 实施层厚
2 mm ,层距
l mm 的薄层连续
C TM 扫描 。将二维
C T 图像经
VX3000 扫描仪扫描并输入
计算机
,通过配准等技术进行三维图像重建的实验研究 。结果
:重建的下颌骨及牙齿三维图像重建逼真
,既能精确显
示其三维空间结构和形态
,亦能沿
X、
Y、
Z 轴完成连续旋转变换 。结论
:由二维
C T 图像重建的三维图像所表达的视
觉效果
,可在解剖学 、影像学和临床医学领域发挥重要作用
,为牙种植术前诊断软件的开发奠定理论基础 。
关键词 下颌骨
;计算机
;断层摄影术
;三维图像
中图分类号
T P391 . 41 文献标识码
A 文章编号
16712
8852 (
2006)
042
04892
03
Three Dimensional Reconstruct ion of Mandibular Body
L Β
Xiaochun1
, C HENG Xiangrong2
, WANG Yin ing2
1
D e p t
. o f S t om a
t ol o g y , R e n m i n H os p i t al o f W u h a n
U ni v e rs i t y , W u h a n 4
30
06
0 , C hi n a
2
D e p t. o f P ros t ho d ont i cs , S c hool o f S t om at ol o g y , W u h a n U ni v e rs i t y , W u h a n 430 07 9 , C hi n a
Abstract
Objective : To reco nst ruct t he t hree2
dimensio nal images of mandibular body in co mp uter in o rder to
meet t he needs of st udies o n t he p reparatio n of dental implant . Methods : The mandible wit h a few teet h
and alveolar socket s was used as o ne part of t he experimental model and scanned wit h 2 mm t hick C TM
scanning f ro m upper edge of mandibular bo dy to it s botto m wit h an interval of 1 mm. The serial two2
di2
mensio nal C T p hotograp hical pict ures were o btained by V X3000 scanner and inp utted into co mp uter.
The t hree2
dimensio nal images were reco nst ructed wit h so me special technology such as matching.
Results : The experimental result s showed t hat t he t hree2
dimensio nal images of reco nst ructed mandibular
body wit h several teet h in it were lifelike. These images co uld not o nly reveal t heir t hree2
dimensio nal
st ruct ure and morp hology , but al so revolve alo ng X , Y and Z axis co ntinuo usly. Concl usion : The re2
co n st r uctio n of t hree2
di me n sio nal i ma ge s f ro m t wo2
di me n sio nal pict ure s ca n p lay a n i mpo rt a nt
role i n t he fiel ds of a nato my , i ma ge a nal ysi s a nd cli nical medici ne , a nd lay s do w n t he t heo retical
fo undatio n fo r creati ng sof t wa re fo r p rep a ratio n of de nt al i mp la nt atio n .
Key Words Ma ndi ble ; Co mp ut er ; To mo grap hy ; Three2
di me n sio nal Ima ge
所谓医学图像的三维重建和显示指的是
: 将一
组连续断层图像输入计算机
,经图像处理与图形学
处理后
,在二维屏幕上显示出脏器的三维结构 。这 就能更加真实 、形象地再现人体内部各组织的空间
结构
,给诊断 、手术计划的制定 、生理参数测量 、解剖
结构研究和外科整形等提供有效的信息 。
为“
T IF F”文件
,再将其转化为“
V Z”文件 (
V IR TU O2
ZO) (图
1A) ,经图数转化 、边缘提取 、边缘平滑 、仿 1 材料与方法
1 . 1 系统组成
1 . 1 . 1 硬件
586 微机
, 主频
233 M Hz , 硬盘
5 G。
V X3000 扫 描 仪
( Ve xcel 公 司
, 美 国
) , 岛 津
SC T2
5000 T X C T 机
(岛津公司
,日本
) 。
1 . 1 . 2 软件 应用
C + + 语言 。
1 . 2 研究的技术和路线
1 . 2 . 1 实验资料 选一牙槽嵴正常的带有部分牙
齿的下颌骨
,在其上任选
5 处
,用
502 胶水将牙胶粘
固其上
,作为标记点 。用
502 胶水将下颌骨粘固于硬
纸壳上
,再将硬纸壳粘固于有机玻璃制作的架子上 。
此架是用几何平行法制作
,其上左右各有
3 条互相平
行的毛细吸管 。将
6 根 毛 细 吸 管 灌 注
30 %泛 影 葡
胺
,用岛津
SC T2
5000 T X C T 机作平行于牙合 面方向
的扫描
,层厚为
2 mm ,重叠
1 mm ,先侧方定位
,确定
要扫描的总层数
,再扫描
,共得
32 张扫描图片 。
1 . 2 . 2 测量 用精确至
0 . 01 mm 的游标卡尺测得
量模型数据 。 射变换 、内插处理后
,得到三维显示图像
,并能绕
X 、
Y、
Z 轴立体旋转 。
2 结果
2 . 1 每张
C T 片经高斯2拉普拉期 (
L O G) 算子得到
边缘提取后的图像
(如图
1B) 。
2 . 2 每张边缘提取出的图像经多点平均法得到边
缘圆滑的图像 (如图
1C) 。
2 . 3 用内插方法得到每两层图像间的内插图像 (如
图
1D) 。
2 . 4 将所有经
1 、
2 处理后的
C T 图像及其内插图
像按
6 点叠加并用
Op e n GL 设透明度的方法得到三
维立体图 (如图
1 E) 。
2 . 5 将三维立体图用
Op e n GL 中的
g1 Ro t at ef (
a n2
gle ,x ,y ,z ,) 函数使三维立体图能进行绕
X , Y , Z 轴
的旋转 。绕
X 轴旋转图 ( 如图
1 F)
; 绕
Y 轴旋转图
(如图
1 G)
; 绕
Z 轴旋转图 (如图
1 I) 。
1 . 2 . 3 用
V X3000 扫描仪将
C T 图像扫描并转化
图
1 下颌骨三维图像重建
Fig. 1 Three dimension recon2
struction of mandi2
bular body
1 A
1 C
1 E
1 G A n exa mple of V Z files’
i mage s
A n exa mple of i mage s af t er smoot hi ng edge
A n exa mple of reco nst r uct ed t hree2
di mensio nal i mage s 1B
1D
1 F A n exa mple of i mage s af t er ext racti ng edge
A n exa mple of i nsert ed i mage s
A n exa mple of t hree2
di men sio nal i mages revol vi ng a ro und X axi s
A n exa mple of t hree2
di men sio nal i mage s revol vi ng a ro und Y a xi s
1 I A n exa mple of t hree2
di mensio nal i mage s revol vi ng a ro und Z a xi s
本研究通过将一系列下颌骨体的二维
C T 扫描
图像按配准和
Op e n GL 方法精确完成了三维图像重
建 (见图
1 E) 。立 体图 像可 按 设定 方式
, 沿
X 、
Y、
Z
轴连续旋转变换
,画面始终保持时刻变换的不同角
度的三维 图 形
, 提 供 下 颌 骨 形 状 变 化 的 选 择 观 察 。
重建的立体图像运用仿射变换在理论上可以达到尺
寸上与实物尺寸等大
,并按比例缩小 。 3 讨论
下颌骨三维重建软件由
C T 片扫描转化为数字
→边缘提取 →边缘平滑 →配准或仿射变换 →内插 →
三维显示 →立体旋转组成 。
3 . 1 一系列连续
C T 片的摄制 目前
,国内各医院
均使用的是进口
C T 机
, C T 扫描数据不能取出
, 也