Автоматическое 3D-моделирование зуба по изображениям компьютерной томографии

В настоящее время создание 3D-моделей зубов по изображениям компьютерной томографии осуществляется вручную, что требует много времени и сил.

На 92-й Генеральной сессии и выставке Международной ассоциации стоматологических исследований (IADR), проводимой совместно с региональным обществом IADR Африка/Ближний Восток, ведущий исследователь З. Ся, Шэньчжэнь Институт Передовых Технологий, академия наук Китая, представил научную работу под названием "Автоматическое 3D-построение модели зуба по изображениям компьютерной томографии". Трехмерные модели зубов предоставляют важную информацию ортодонтам во время лечения. В настоящее время создание 3D-моделей зубов по изображениям компьютерной томографии осуществляется вручную, что требует много времени и сил.

Целью данного исследования была разработка автоматического, быстрого и точного 3D-моделирования зуба по изображениям компьютерной томографии и проверка точности. Процедура моделирования состоит из двух этапов: 2D-сегментация и 3D-визуализация поверхности. На стадии сегментации гибридное моделирование контура, которое состоит из четырех энергий излучения от изображения, а именно: энергоемкость региональной области, энергоемкость глобальной области, энергия, соответствующая границе энергетической зоны, и попиксельная постериоральная энергия, ─ применяется для получения контуров зуба. Парный многосторонний вариант ГАМК (гибридного активного моделирования контура) используется для разделения соседних зубов. После сегментации зубы различаются по распределению различной интенсивности серого цвета.

На стадии визуализации поверхности изоповерхности каждого зуба извлекаются с помощью алгоритма «марширующих кубов» путем установления соответствующих пороговых значений. Упрощение и сглаживание треугольной сетки выполняется по отношению к изоповерхности для получения конечной модели зуба.

КТ-изображения пяти пациентов были протестированы с использованием данного метода. Точность этого метода оценивалась путем сравнения с результатами ручного моделирования, выполненного опытными специалистами. Для оценки точности сегментации использовалась методика точности и полноты. Было зафиксировано все время процедуры моделирования. Исследователи отметили, что, когда 2D-контуры зубов снимались аккуратно, показатели точности и полноты были выше 94% и 95%, соответственно. Трехмерные модели зубов были реконструированы для всех тестируемых объемных изображений. Все процедуры, включая 2D- сегментацию и 3D-реконструкцию, были выполнены в течение 10 минут. Представленный способ, основанный на гибридном активном моделировании контура и алгоритме «марширующих кубов», может быть эффективно использован для создания индивидуальных 3D-моделей зубов. Это исследование было поддержано Шэньчжэньской программой поддержки зарубежных талантов.

По материалам www.iadr.com