使用表面引导裁剪的体积渲染制造技术

公开了对来自患者体内的介于中间的解剖结构的3D体积数据的体积渲染中的表面引导裁剪。表示第一解剖结构的形貌的数字3D表示用于限定剪切表面或边界体积，然后在生成第一解剖结构的2D投影时在体积渲染中使用剪切表面或边界体积以从介于中间的结构排除数据。

Volume rendering with surface guided clipping

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用表面引导裁剪的体积渲染
本公开总体上涉及在3D体积数据(例如计算机断层扫描(CT)数据)的体积渲染中，将表面信息用于裁剪掉不需要或不重要的数据。本公开具有在多个医学领域内的应用，例如在牙科内的应用。
技术介绍
3D体积数据的体积渲染可以生成对象的2D投影，就像它从相对于被扫描对象的给定视点出现一样。对于每个不同的视点，都会生成新的2D投影。当体积渲染应仅选择与特定解剖结构有关的3D体积数据时，可使用剪切平面和/或边界框来排除3D体积数据与其他解剖结构有关的部分。然后限定应包括在体积渲染中的包围3D体积数据的剪切平面，以使位于剪切平面外部的对象在生成的2D投影中不可见。例如，当使用剪切平面排除来自要不是这样的话可能会阻挡视图的部分的数据时，对来自给定身体部位的患者身体内部点的3D体积数据的体积渲染可以被更好地观看。US9,390,546描述了与去除3D超声图像中的遮挡有关的剪切平面。但是，通常剪切平面或简单的边界框无法提供与所选部分有关的3D体积数据的足够详细的选择，尤其是对于带有介于中间的部分的闭塞对象而言。当不能将剪切平面或边界框布置为完全分离与所选身体部位有关的数据时，渲染过程的结果要么包括与其他身体部位有关的其他部分，要么必须省略所选身体部位的某些部分。提供具有介于中间的表面的闭塞对象的高选择性体积渲染仍然是一个问题。
技术实现思路
根据一个实施例，公开了一种用于选择性地体积渲染来自患者的3D体积数据的方法。该方法包括：-获得包括患者体内的第一解剖结构和第二解剖结构的数据的3D体积数据集；-获得包括表示第一解剖结构的形貌的第一部分的第一数字3D表示；-至少部分地从第一数字3D表示的第一部分限定第一剪切表面；和-通过3D体积数据集的体积渲染来生成第一解剖结构的2D投影，其中，应用第一剪切表面以排除与第二解剖结构有关的3D体积数据。根据一个实施例，公开了一种用于选择性地体积渲染来自患者的3D体积数据的方法。该方法包括：-获得包括患者体内的第一解剖结构和第二解剖结构的数据的3D体积数据集；-获得包括表示第一解剖结构的形貌的第一部分的第一数字3D表示；-至少部分地从第一数字3D表示的第一部分限定边界体积；和-通过3D体积数据集的体积渲染来生成第一解剖结构的2D投影，其中，应用边界体积以排除与第二解剖结构有关的3D体积数据。使用不是简单平面而是考虑到第一解剖结构的形状的剪切表面使得可以在体积渲染中分离来自介于中间的解剖结构的3D体积数据，并且可以从仅对于第一解剖结构的数据生成所生成的2D投影。对于考虑到该形状来使用边界体积也是同理，与在体积渲染中应用简单的边界框的情况相比，这提供了更优越的结果。可以通过任何扫描技术来获得第一数字3D表示，这些扫描技术可以提供表示第一解剖结构的形貌的信息。对于诸如牙齿的可见解剖结构，例如使用口内扫描仪的表面扫描可以提供第一数字3D表示，而对于嵌入患者体内的解剖结构，可以通过亚表面扫描技术(例如光学相干断层扫描、超声和X射线扫描，例如使用造影流体)并且然后对记录的数据进行分割来提供第一数字3D表示。即使主要根据牙科内的应用来描述本公开，但是所描述的方法、计算机程序产品和系统也可以应用于任何体积数据集，其中，结构的介于中间的表面使得至少几乎不能执行高度选择性的体积渲染。同样，患者可以是人类或动物。在一些实施例中，第一解剖结构包括在患者的第一颌中的牙齿结构，并且第二解剖结构包括在患者的相对的第二颌中的牙齿结构。第一颌中的牙齿结构可以是颌骨和/或第一颌的至少一部分牙齿，使得3D体积数据集包括所述颌骨和/或牙齿的数据。3D体积数据集可以进一步包括相对的第二颌中的牙齿结构的数据，特别是相对的颌中的牙齿的数据。本文公开的剪切表面或边界体积的功能是在体积渲染中排除诸如与第二颌中的牙齿结构有关的体积数据之类的数据，与以来简单的剪切平面或边界框的现有技术公开相比，提供了对3D体积数据的改进的选择。通过对患者进行X射线扫描(为了计划植入物治疗)获得的3D体积数据集通常具有两个颌中的牙齿结构的数据，例如与上颌和下颌中的牙齿和颌骨有关的数据。使用根据第一颌的牙齿成形的剪切表面或边界体积使得生成与第一颌中的牙齿结构相关的3D体积数据的2D投影的体积渲染可高效地排除来自相对的颌的体积数据，而不会导致在体积渲染中省略来自第一颌的某些3D体积数据。即，当应用从第一数字3D表示限定的第一剪切表面时，可以在体积渲染中排除与第二颌的牙齿结构有关的3D体积数据，以使2D投影不包括来自第二颌的部分，其否则可能会在生成的2D投影中阻挡的第一颌的视图。在一些实施例中，第一数字3D表示包括第一表面扫描，并且第一部分表示患者的第一颌中的一个或多个牙齿的形貌。考虑当牙齿咬合布置时牙齿的形貌是特别有利的，以使得体积渲染可仅选择与所选颌的牙齿(和颌骨)有关的3D体积数据。如果将忽略牙齿形貌的简单剪切平面用于从咬合布置的牙齿记录的3D体积数据，则生成的2D投影将包括相对颌的3D体积数据，或者在体积渲染中将不包括来自所选颌的某些数据。在限定第一剪切表面时考虑到患者牙齿的形貌使得即使在上颌和下颌闭合布置的情况下患者闭嘴时记录CT扫描，也可以在第一颌的体积渲染中排除来自相对颌的体积数据。在这种情况下，不能使用平坦的剪切平面或仅具有平坦表面的边界框来区分上和下颌的牙齿。可以通过技术人员已知的各种方式来获得患者牙齿组的表面扫描，例如，通过口内扫描，或通过扫描牙齿的印模或由这种印模制成的牙齿的物理模型。表面扫描包括表示牙齿的形貌的形貌数据，并具有表示在进行选择性渲染的口腔的一部分中的一个或多个牙齿的形貌的第一部分。可以以各种方式来选择第一表面扫描的与所述第一部分相对应的部分，诸如通过使用指针工具来在显示在例如计算机屏幕上的表面扫描的可视化上指示第一部分。在一些实施例中，该方法包括创建一个或多个边界体积，该边界体积被布置为包围包括在体积渲染中的3D体积数据，其中，一个边界体积的一个表面的至少一部分由第一剪切表面形成。在US9,036,881中，通过删除与其他部位有关的3D体积数据来生成例如患者的一个颌中的牙齿的修改的3D模型。在本公开的一些实施例中，替代地选择在通过体积渲染生成2D投影时使用哪些3D体积数据，只要所有数据仍可与生成的2D投影一起在2D切片中可视化，就可以保持所有可用数据。所公开的实施例的方法还可以用于避免在所生成的2D投影中由散射引起的缺陷，例如由在患者牙齿中的填充物上的散射引起的3D体积数据中的缺陷。替代或除了排除与第二解剖结构有关的3D体积数据之外，在体积渲染中排除3D体积数据中的散射缺陷。即，除了产生更好的查看选项外，所公开的基于剪切表面的裁剪还将仅选择来自颌本身的数据，因此从不显示咬合时或牙齿附近的散射缺陷，从而无需使用CT散射清洁方法。在一些实施例中，该方法还包括至少部分地从第一数字3D表示的第二第一部分限定第二剪切表面。第二剪切表面可用于限定在体积渲染过程中使用的3D体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于选择性地体积渲染来自患者的3D体积数据的方法，该方法包括：/n-获得包括患者体内的第一解剖结构和第二解剖结构的数据的3D体积数据集；/n-获得包括表示第一解剖结构的形貌的第一部分的第一数字3D表示；/n-至少部分地从第一数字3D表示的第一部分限定第一剪切表面；和/n-通过3D体积数据集的体积渲染来生成第一解剖结构的2D投影，其中，应用第一剪切表面以排除与第二解剖结构有关的3D体积数据。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170831 DK PA2017706561.一种用于选择性地体积渲染来自患者的3D体积数据的方法，该方法包括：
-获得包括患者体内的第一解剖结构和第二解剖结构的数据的3D体积数据集；
-获得包括表示第一解剖结构的形貌的第一部分的第一数字3D表示；
-至少部分地从第一数字3D表示的第一部分限定第一剪切表面；和
-通过3D体积数据集的体积渲染来生成第一解剖结构的2D投影，其中，应用第一剪切表面以排除与第二解剖结构有关的3D体积数据。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，第一解剖结构包括在患者的第一颌中的牙齿结构，并且第二解剖结构包括在患者的相对的第二颌中的牙齿结构。


3.根据权利要求1或2中的任一项所述的方法，其中，第一颌中的牙齿结构包括第一颌的颌骨和/或至少一部分牙齿。


4.根据权利要求2或3中的任一项所述的方法，其中，第一数字3D表示包括第一表面扫描，并且所述第一部分表示患者的第一颌中的一个或多个牙齿的形...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·克亚尔尼尔森，A·C·斯图特，
申请(专利权)人：三形状股份有限公司，
类型：发明
国别省市：丹麦;DK