用于牙龄估算的牙齿影像分析技术研究

来源 :上海交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lu_bright_zhang
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牙齿在法医学上被用作生物学年龄判定的依据由来已久,因其稳定性好,变异小,受外界环境的影响小而受到广泛的关注。目前牙龄的判定方法主要有组织学和影像学方法,由于获取样本比较困难,故多采用影像学方法。为了从牙齿影像中提取有效信息使后续的研究者可以建立新的牙龄评估方法,本研究对牙齿影像分析技术进行了详细的探讨。探讨主要从X-ray曲面全景片分析、牙齿MRI-UTE序列(MRI ultra-short echo time,MRI-UTE三维超短回波时间双回波脉冲)图像的分割及三维断层图像的全景片重建三个方面展开。  对于X-ray曲面全景片,本研究设计研发了一款半自动分割分析软件。该软件具有查看曲面全景片、半自动分割牙齿及牙髓区域、允许用户对分割后的边界进行矫正,自动计算牙齿及牙髓面积、长度测量、保存处理结果等功能。此软件可以为课题组寻找基于X-ray图像的牙龄评估新方法提供分析工具。  接着文章中介绍了一种分层约束矫正的二次分割算法流程来完成牙齿MRI-UTE序列图像的分割。首先利用水平集方法从参考层中选定的区域内分割出牙齿边界;然后将已分割区域的信息作为下一层分割的约束,用水平集方法将边界向牙冠和牙根逐层演化;最后将相邻两层的分割结果作为约束,以重叠指数作为演化参数逐层进行二次分割。结果表明首次分割平均准确率为86.98%,二次分割后的准确率显著提高至88.35%(p<0.05),与其他两种方法相比改善效果具有统计学意义(P<0.05)。上述算法流程能有效应用于牙齿MRI-UTE序列图像的分割,在准确性上有了较大的改进。  在将三维断层图像重建成全景片时本研究采用三个步骤来完成。首先通过对原始参考图像的预处理获得实际牙弓曲线;然后对其进行拟合得到函数表达式;最后根据拟合的牙弓表达式获得曲线上所有点的法线函数,将法线上点的灰度代表值赋值到二维平面上的相应坐标处即可得到重建的全景片。重建的图像清晰地显示了牙齿的形态及排列等情况,视觉上很接近X-ray全景片,可以作为研究牙龄评估方法的依据。  研究结果表明,文中介绍的X-ray曲面全景片分析、牙齿MRI-UTE序列图像的分割及三维断层图像的全景片重建均可为牙龄评估方法的建立提供可靠的定量指标。X-ray图像虽然在分辨率及便捷性上有比较大的优势,但是其辐射性会对人体造成损害,而且不能获取牙齿三维数据,故不是最佳的选择。MRI检查因其安全性在临床上得到越来越广泛的使用。在对牙齿成像时,由于MRI图像分辨率低、存在高噪声、检查时间过长等缺点,使得准确提取图像信息存在一定困难。但是MRI检查的安全性及对牙齿的三维信息体现是X-ray检查无法比拟的。随着MRI技术的进一步发展,MRI有可能代替X-ray检查。
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