Construction of unbiased dental template and parametric dental model for precision digital dentistry

要約

タイトル：高精度デジタル歯科医療に向けたバイアスのない歯科テンプレートおよびパラメトリック歯科モデルの構築

要約：

– デジタル歯科医療において、歯科テンプレートおよびパラメトリック歯科モデルは様々な応用において重要なツールである。
– しかしながら、歯科の解剖学的および形態学的な構造の複雑さや、歯の体積比の低さなどの理由により、バイアスのない歯科テンプレートや正確なパラメトリック歯科モデルの構築は依然として課題となる。
– 本研究では、CBCT画像から正確な歯科アトラスを構築し、歯のセグメンテーションのガイダンスを受けてバイアスのない歯科テンプレートを開発することにより、バイアスのない歯科テンプレートを構築します。
– 課題に対処するために、画像のクロッピング、画像マスキング、およびセグメンテーション強度の再割り当てを行うことを提案します。
– さらに、セグメンテーション画像を使用してCBCT画像との共有登録を行い、正確な歯科アトラスを生成し、そこからバイアスのない歯科テンプレートを生成します。
– バイアスのない歯科テンプレートを活用して、歯科モデルとのポイント対応を推定し、パラメトリック歯科モデルの形状サブスペースを決定するために主成分分析を使用してパラメトリック歯科モデルを構築します。
– 実際の被験者の159のCBCT画像を収集して構築を行い、提案手法の有効性を実証する実験結果が得られました。
– 開発された歯科テンプレートとパラメトリック歯科モデルはhttps://github.com/Marvin0724/Teeth_templateで利用可能です。

要約(オリジナル)

Dental template and parametric dental models are important tools for various applications in digital dentistry. However, constructing an unbiased dental template and accurate parametric dental models remains a challenging task due to the complex anatomical and morphological dental structures and also low volume ratio of the teeth. In this study, we develop an unbiased dental template by constructing an accurate dental atlas from CBCT images with guidance of teeth segmentation. First, to address the challenges, we propose to enhance the CBCT images and their segmentation images, including image cropping, image masking and segmentation intensity reassigning. Then, we further use the segmentation images to perform co-registration with the CBCT images to generate an accurate dental atlas, from which an unbiased dental template can be generated. By leveraging the unbiased dental template, we construct parametric dental models by estimating point-to-point correspondences between the dental models and employing Principal Component Analysis to determine shape subspaces of the parametric dental models. A total of 159 CBCT images of real subjects are collected to perform the constructions. Experimental results demonstrate effectiveness of our proposed method in constructing unbiased dental template and parametric dental model. The developed dental template and parametric dental models are available at https://github.com/Marvin0724/Teeth_template.

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arxiv.jp, OpenAI