[发明专利]一种下颌骨有限元模型建模方法与系统

说明书

本发明公开了一种下颌骨有限元模型建模方法与系统，具体涉及下颌骨建模领域，主要包括步骤：通过扫描获取患者口腔组织各扫描面的CT图像，并对各扫描面的CT图像进行位列排序；根据下颌骨可显示的灰度值区间获取各扫描面CT图像中的下颌骨CT图像；根据各扫描面的位列排序对下颌骨CT图像进行逐层堆叠，并获取堆叠后的立体图像为下颌骨面片网格模型；根据下颌骨面片网格模型获取其面片向内四面体化扩展后的下颌骨体网格模型；根据下颌骨体网格模型获取其材料赋值后的下颌骨有限元模型。本发明通过下颌骨CT图像灰度值有效区间的设置，使得处理后的CT图像在拼合并处理后，能够保留完整的微小生物结构，符合真实下颌骨的生物组织构造。

技术领域

本发明涉及下颌骨建模领域，具体涉及一种下颌骨有限元模型建模方法与系统。

背景技术

在口腔医疗领域，有限元法是一种重要的研究手段，它广泛应用于下颌骨生物力学分析中。在利用有限元研究下颌骨力学响应之前，首先应依据患者下颌骨的实际组织结构，建立其相对应的有限元模型。有限元模型应尽可能的与患者实际下颌骨组织结构相接近，降低因模型不精确而引起的分析误差。

目前，下颌骨有限元模型构建方法大多是基于患者的CT图像，首先构建下颌骨面片网格模型，然后对下颌骨面片网格模型进行曲面拟合获得NURBS曲面模型，接着对NURBS曲面模型进行缝合、封装获得下颌骨实体模型；进一步，将下颌骨实体模型导入有限元软件进行网格划分、材料赋值，获得下颌骨有限元模型。该下颌骨有限元模型构建方法效率较低，其中NURBS曲面拟合过程较为复杂。为了保证NURBS曲面拟合过程的顺利进行，需要手动去除下颌骨面片网格模型内部骨髓小腔、神经管空腔等生物结构的面片结构，只保留下颌骨表层的面片。这种建模方式无法完整重建下颌骨的实际组织结构，模型的精度不高。

发明内容

为了使得根据患者下颌骨获取的有限元模型应尽可能的与患者实际下颌骨组织结构相接近，降低因模型不精确而引起的分析误差，本发明提出了一种下颌骨有限元模型建模方法，包括步骤：

S1：通过扫描获取患者口腔组织各扫描面的CT图像，并对各扫描面的CT图像进行位列排序；

S2：根据下颌骨可显示的灰度值区间获取各扫描面CT图像中的下颌骨CT图像；

S3：根据各扫描面的位列排序对下颌骨CT图像进行逐层堆叠，并获取堆叠后的立体图像为下颌骨面片网格模型；

S4：根据下颌骨面片网格模型获取其面片向内四面体化扩展后的下颌骨体网格模型；

S5：根据下颌骨体网格模型获取其材料赋值后的下颌骨有限元模型。

进一步地，所述步骤S2之后还包括步骤：

S21：根据下颌骨的边界对各扫描面下颌骨CT图像进行分割处理，获取仅余下颌骨的CT图像。

进一步地，所述步骤S3之后，还包括步骤：

S31：根据下颌骨面片网格模型对其模型表面进行平复处理。

进一步地，所述步骤S3中，所述下颌骨面片网格模型保留有骨髓小腔、神经管空腔以及其它微小生物结构。

进一步地，所述步骤S3中，下颌骨面片网格模型是由许多个面片构成的三维壳体模型。

本发明还提出了一种下颌骨有限元模型的建模系统，包括：

CT扫描仪，用于扫描患者口腔组织并获取具有位列排序的各扫描面CT图像；

图像处理单元，用于根据下颌骨可显示的灰度值区间获取各扫描面CT图像中的下颌骨CT图像；

模型构建单元，用于根据各扫描面的位列排序对下颌骨CT图像进行逐层堆叠，并获取堆叠后的立体图像为下颌骨面片网格模型；