基于颞下颌关节CBCT-MRI影像融合的关节盘前移分级系统技术方案

技术编号：40141680 阅读：9 留言：0更新日期：2024-01-23 23:43

本发明专利技术公开了一种基于颞下颌关节CBCT‑MRI影像融合的关节盘前移分级系统，涉及医学影像处理技术领域。本发明专利技术包括用于获取CBCT图像和MRI图像的数据获取模块，用于将CBCT图像矢状位转换的数据预处理模块，用于融合CBCT图像和MRI图像的图像融合模块，用于在CBCT‑MRI融合图像进行测量计算的数据测量模块，和进行关节盘前移位分级的关节盘前移位分级模块。本发明专利技术同时利用MRI图像中良好的软组织形态和CBCT中定义明确的骨组织轮廓，实行优势互，融合后可准确显示出患者闭口、开口时关节盘相对与髁突、关节结节的位置，不仅可以全面认识关节盘在不同状态下的形态，也为颞下颌关节盘移位的临床研究提供参考。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及医学影像处理，更具体地说涉及一种基于颞下颌关节cbct-mri影像融合的关节盘前移分级系统。

技术介绍

1、颞下颌关节紊乱病(temporomandibular disorders,tmd)是指累及咀嚼肌和颞下颌关节的一组疾病的总称。以颞下颌关节在开闭口运动中出现单侧或双侧疼痛、弹响、开闭口运动障碍为主要特征。tmd是口腔常见疾病，常伴有结构的异常，如关节盘的前移位，患病率约为30％-50％。

2、tmd是口腔医疗临床的常见病、多发病，是以颞下颌关节区疼痛、弹响以及下颌运动障碍三大症状为主要表现的一组综合征，在各个年龄段均可发病，青壮年更多见。tmd影响了至少15％以上的成年人与7％以上的青少年。流行病学调查显示，tmd相关症状，尤其是关节弹响，在15到45周岁之间的青少年及成年人之间很普遍，并且呈上升趋势。严重病例可发生颞下颌关节的器质性改变，造成精神心理和全身的不适。

3、然而tmd病因及机制却所知甚少。一般来讲，其病因是多种因素导致的，包括一系列直接与间接因素，其中，牙合因素被认为是引发tmd主要的病因学因素。而在正畸治疗过程中难以避免的会产生咬合关系的改变，便使得正畸治疗与tmd之间势必有着难以分割的紧密联系。此外，由于正畸治疗患者群的年龄与tmd高发年龄段存在重叠，再加上矫正治疗往往持续两年或者更久，患者如若在正畸治疗过程中或治疗结束后产生tmd症状，难免会将正畸与tmd产生因果关联并且由此抱怨正畸医师。上述一系列临床问题使得正畸专科医师日渐重视正畸治疗与tmd之间的关系。

4、颞下颌关节(temporomandibular joint，tmj)的解剖结构包括颞骨关节窝、髁突、关节盘、肌肉和韧带加固的关节囊等。

5、髁突是颞下颌关节的重要组成部分，其作为下颌骨的生发中心之一，有着独特的多向生长以及适应性改建的潜力。然而，当超出正常范围的关节负载或者持续性的物理压力超出髁突的改建潜能时，多种形式的功能失调性重塑便会难以避免的发生，包括髁突体积减小，下颌骨生长减缓，升支高度降低以及进行性下颌后退等，这其中，尤以髁突体积变化改变最为明显。cruz等认为髁突的形状在正面的投影平面可分为四种不同的描述类型：凸、平、角、圆，其中最常见类型为凸型(58％)。

6、与此同时，颞下颌关节盘的形态与位置同样重要。在生理状态下，关节盘呈双凹形，中间薄而前后缘较厚，其通过副韧带附着在髁突外侧及内侧(亦称为关节盘内外韧带)，使得在髁突-关节盘复合体内只能进行单纯旋转。其最大旋转范围取决于盘间韧带、关节盘后板与前囊韧带的长度、关节盘形态、关节间压力程度以及翼外肌上头的紧张度。

7、颞下颌关节盘起着关节窝与髁突之间的缓冲作用。在健康关节的整个张闭口运动中，髁突向前移动到关节结节的顶部，关节盘的位置始终自我定位在髁突上方，原因有三个方面：1、关节韧带的存在；2、关节盘的双凹形状；3、升颌肌群提供的关节内压力。

8、然而，由于关节韧带不存在弹性，使得其不能被伸长，一旦承受超过生理限度的应力拉扯，则不能回复到原先的长度。配合翼外肌上头过度紧张的情况下，关节盘的形状就有可能发生改变，甚至盘前移位，进而导致颞下颌关节紊乱。盘前移位是颞下颌关节紊乱病的早期病理改变，其进展过程分四个阶段：1、可复性盘前移位；2、可复性盘前移位伴弹响；3、不可复性盘前移位；4、不可复性盘前移位伴关节盘或后附着组织穿孔。

9、可复性盘前移位(anterior disc displacement with reduction,addr)最明显的症状便是关节弹响，且tmd往往以关节弹响为初始症状，其在成年人中的发生频率最高可达35％，无论是张口还是闭口，当髁突跨过关节盘后部边界便会产生弹响。因此，多数口腔从业者在日常评估颞下颌关节时依靠临床检查。当然，仅仅是基于颞下颌关节弹响的症状还不足以诊断addr，有学者认为应该主要依靠功能性诊断方法，包括规范的触诊和听诊以及肌电运动记录。

10、近些年来cbct因其局部高分辨率，低放射剂量以及高性价比等优势，逐渐取代传统螺旋ct而广泛应用于tmj的骨性异常的诊断。在cbct上可观察到髁突侵蚀、骨折、强直、脱位和骨赘等病理变化。但是，由于其对关节周围软组织，比如关节盘，关节韧带等的分辨率较差，故无法将其应用于软组织的检测。磁共振(mri)作为检测颞下颌关节盘的金标准，在评估关节盘位置，关节盘形态，关节腔积液，髁突骨髓信号等方面具备独到的优势，但是，mri却无法显示骨组织的结构。可复性盘前移位的影像学诊断依靠的是关节盘相对于髁突以及关节窝的位置，要得出精确的诊断信息，则软硬组织成像信息缺一不可。不论是cbct还是mri，都无法一次性提供整个关节区域软硬组织的足够信息用于精确诊断，难以避免造成诊断偏差甚至误诊。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术中存在的缺陷和不足，本专利技术提供了一种基于颞下颌关节cbct-mri影像融合的关节盘前移分级系统，本专利技术的专利技术目的在于解决现有技术无法提供整个关节区域软硬组织的足够信息，无法准确判断关节盘前移程度的问题。本专利技术的关节盘前移分级系统可同时利用mri图像中良好的软组织形态和cbct中定义明确的骨组织轮廓，实行优势互补，融合后可准确显示出患者闭口、开口时关节盘相对于髁突、关节结节的位置，不仅可以全面认识关节盘在不同状态下的形态，也可以为颞下颌关节盘移位的临床研究提供参考。

2、为了解决上述现有技术中存在的问题，本专利技术是通过下述技术方案实现的。

3、本专利技术提供了一种基于颞下颌关节cbct-mri影像融合的关节盘前移分级系统，该分级系统包括：

4、数据获取模块，用于获取同一病例的颞下颌关节的cbct图像和mri图像；

5、数据预处理模块，用于将获取得到的颞下颌关节的cbct垂直矢状位图像转换为和mri图像矢状位一致的斜矢状位图像；

6、图像融合模块，用于将数据预处理模块处理后的同一病例的颞下颌关节的cbct图像和mri图像进行空间对齐，并融合在cbct-mri融合图像中；

7、数据测量模块，用于在图像融合模块输出的cbct-mri融合图像中，定位到关节盘后带中点p，以及关节前间隙关节髁突与关节窝后斜面距离最近的两个点e、f；计算关节盘后带中点p到ef连线的垂直距离m；

8、关节盘前移位分级模块，根据数据测量模块计算出的垂直距离m的值，与关节盘前移模块中预设的分级规则进行对比，确定关节盘前移分级。

9、进一步优选的，所述预设的分级规则具体是指，根据垂直距离的大小划分有多个阈值区间，当实际测量得到的垂直距离的值落入到哪个阈值区间内，则实际关节盘前移分级即为该阈值区间对应的关节盘前移等级。

10、更进一步优选的，所述预设的分级规则包括：

11、a级，表示正常位置，对应的垂直距离的阈值区间为≈3.5mm；

12、b级，表示轻度前移，对应的垂直距离的阈值区间为[1本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.基于颞下颌关节CBCT-MRI影像融合的关节盘前移分级系统，其特征在于：该分级系统包括

2.如权利要求1所述的基于颞下颌关节CBCT-MRI影像融合的关节盘前移分级系统，其特征在于：所述预设的分级规则具体是指，根据垂直距离的大小划分有多个阈值区间，当实际测量得到的垂直距离的值落入到哪个阈值区间内，则实际关节盘前移分级即为该阈值区间对应的关节盘前移等级。

3.如权利要求2所述的基于颞下颌关节CBCT-MRI影像融合的关节盘前移分级系统，其特征在于：所述预设的分级规则包括：

4.如权利要求3所述的基于颞下颌关节CBCT-MRI影像融合的关节盘前移分级系统，其特征在于：所述预设的分级规则中，正常位置具体是指，中间带位于关节结节后斜面和髁突的最近连线上，关节盘前带和后带呈“蝴蝶状”；此时测量得到的垂直距离接近于1/2中间带+后带的长度，约为3.5mm；

5.如权利要求1-4任意一项所述的基于颞下颌关节CBCT-MRI影像融合的关节盘前移分级系统，其特征在于：所述数据测量模块中，通过预先训练得到的R-CNN或YOLO卷积神经网络模型对CB

6.如权利要求1-4任意一项所述的基于颞下颌关节CBCT-MRI影像融合的关节盘前移分级系统，其特征在于：该分级系统还包括3D重建模块，图像融合模块处理得到多个颌位平面的融合图像集，3D重建模块根据该融合图像集进行3D重建，构建颞下颌关节的3D模型。

7.如权利要求1-4任意一项所述的基于颞下颌关节CBCT-MRI影像融合的关节盘前移分级系统，其特征在于：所述图像融合模块对数据预处理模块处理后的同一病例的颞下颌关节的CBCT图像和MRI图像进行图像配准，采用基于髁突标记的配准方法引导配准；将CBCT图像和MRI图像进行空间对齐，最后融合在CBCT-MRI融合图像中。

8.如权利要求7所述的基于颞下颌关节CBCT-MRI影像融合的关节盘前移分级系统，其特征在于：所述图像融合模块，分别在CBCT图像和MRI图像中识别髁突并进行特征提取，将二者图像进行空间对齐，使得CBCT图像和MRI图像中髁突表面边缘轮廓一致且完全重合，边缘无重叠，得到CBCT图像和MRI图像的配准矩阵，图像融合至一个CBCT-MRI融合图像。

9.如权利要求8所述的基于颞下颌关节CBCT-MRI影像融合的关节盘前移分级系统，其特征在于：所述图像融合模块内封装预先训练好的图像目标检测模型，利用预先训练好的图像目标检测模型提取CBCT图像和MRI图像中的髁突图像特征，基于提取出的髁突图像特征引导配准，将CBCT图像和MRI图像进行空间对齐，融合在CBCT-MRI融合图像中。

10.如权利要求9所述的基于颞下颌关节CBCT-MRI影像融合的关节盘前移分级系统，其特征在于：所述图像目标检测模型是基于R-CNN或YOLO模型训练得到的。

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【技术特征摘要】

1.基于颞下颌关节cbct-mri影像融合的关节盘前移分级系统，其特征在于：该分级系统包括

2.如权利要求1所述的基于颞下颌关节cbct-mri影像融合的关节盘前移分级系统，其特征在于：所述预设的分级规则具体是指，根据垂直距离的大小划分有多个阈值区间，当实际测量得到的垂直距离的值落入到哪个阈值区间内，则实际关节盘前移分级即为该阈值区间对应的关节盘前移等级。

3.如权利要求2所述的基于颞下颌关节cbct-mri影像融合的关节盘前移分级系统，其特征在于：所述预设的分级规则包括：

4.如权利要求3所述的基于颞下颌关节cbct-mri影像融合的关节盘前移分级系统，其特征在于：所述预设的分级规则中，正常位置具体是指，中间带位于关节结节后斜面和髁突的最近连线上，关节盘前带和后带呈“蝴蝶状”；此时测量得到的垂直距离接近于1/2中间带+后带的长度，约为3.5mm；

5.如权利要求1-4任意一项所述的基于颞下颌关节cbct-mri影像融合的关节盘前移分级系统，其特征在于：所述数据测量模块中，通过预先训练得到的r-cnn或yolo卷积神经网络模型对cbct-mri融合图像进行处理，从cbct-mri融合图像中，定位到关节盘后带中点p，以及关节前间隙关节髁突与关节窝后斜面距离最近的两个点e、f。

6.如权利要求1-4任意一项所述的基于颞下颌关节cbct-mri影像融合的关节盘前移分级系统，其特征在于：该分级系统还包括3d重建模块，图像融合模块处理得到...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓玲，喻文彬，王佳南，
申请(专利权)人：绍兴市口腔医院，
类型：发明
国别省市：

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