基于光学相干断层图像的牙隐裂深度量化评估方法

本发明涉及口腔医疗检测，具体涉及基于光学相干断层图像的牙隐裂深度量化评估方法。

背景技术：

1、基于光学相干断层扫描的牙科成像技术，利用近红外光的低相干干涉原理，能够以高分辨率无创获取牙体组织的断层结构图像，近年来已逐渐从实验室研究走向临床牙体牙髓病学的辅助诊断。随着扫频光源oct及多波长干涉技术的不断发展，oct在显微观察牙冠表面微裂纹、早期牙釉质脱矿以及牙体修复体边缘微漏等微观结构变化方面的应用日益广泛，为牙体硬组织疾病的早期无创检测提供了新的技术手段。

2、在牙隐裂诊断领域，现有的oct深度评估技术主要是采集牙体的轴向扫描或二维断层扫描光信号，利用算法识别图像中隐裂缝隙处的信号突变点或强反射边界，并依据预设的单一牙组织折射率将光学光程折算为物理深度。这种方式在理想的干燥、无污染牙体标本测试中能够取得较为精准的几何深度测量结果，为隐裂的初步定量评估提供了可行的技术路径。

3、然而，在真实活体口腔诊断场景中，牙隐裂微裂隙内部极易在毛细管力作用下充填唾液或组织液，且缝隙内部常混合附着有外源性色素或细菌代谢导致的早期微脱矿产物。这些混合介质在近红外波段不仅表现出波长依赖性的光谱吸收与各向异性散射，还会使裂隙沿深度方向呈现复杂的局域折射率不连续阶跃。现有技术采用统一折射率且忽略介质吸收衰减的物理模型，会导致光束在穿透该复合介质层时产生光程严重畸变及深层信号假性断崖式衰减，使系统将介质吸收突变误判为物理开裂终点，或因折射率偏差导致计算得到的隐裂物理深度与真实深度产生显著偏差，无法满足临床对于牙隐裂近髓风险及预后精准评估的需求。

技术实现思路

1、针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了基于光学相干断层图像的牙隐裂深度量化评估方法，能够有效解决现有技术中所提到的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

3、本发明提供了基于光学相干断层图像的牙隐裂深度量化评估方法，具体步骤包括：

4、s100、获取对目标牙齿的牙隐裂区域进行扫描得到的双波长干涉光谱数据，其中所述双波长干涉光谱数据包含第一预定波长与第二预定波长的深向反射强度序列；

5、s200、对所述双波长干涉光谱数据进行空间相位对齐处理，生成深度-波长双通道强度矩阵，根据所述深度-波长双通道强度矩阵，进行沿深向光路径的波长差分拟合，生成局域衰减系数矩阵；

6、s300、根据所述局域衰减系数矩阵，匹配预设的光谱吸收特征模型，计算得到隐裂缝隙内部混合介质的介质成分比率分布图谱；

7、s400、将所述介质成分比率分布图谱代入预设的光介质折射率映射模型，计算得到沿隐裂延伸路径的动态局域折射率矩阵；

8、s500、根据所述动态局域折射率矩阵，对所述深度-波长双通道强度矩阵中的光程序列进行非均匀分段积分，重构得到物理空间深度分布数据；

9、s600、根据所述物理空间深度分布数据与预设的裂隙尖端相位阈值进行匹配，确定所述牙隐裂的物理终止点，并输出所述牙隐裂的物理深度量化评估值。

10、进一步的，所述对所述双波长干涉光谱数据进行空间相位对齐处理，生成深度-波长双通道强度矩阵，包括：

11、提取所述双波长干涉光谱数据中第一预定波长对应的第一深向反射强度序列，以及第二预定波长对应的第二深向反射强度序列；

12、以所述目标牙齿的表层反射峰为空间基准位，对所述第一深向反射强度序列与所述第二深向反射强度序列进行互相关配准；

13、对配准后的序列进行高斯滤波与背景降噪处理，构建由空间深度索引与波长索引共同决定的所述深度-波长双通道强度矩阵。

14、进一步的，所述根据所述深度-波长双通道强度矩阵，进行沿深向光路径的波长差分拟合，生成局域衰减系数矩阵，采用如下公式进行计算：

15、；

16、其中，为深度处的局域衰减系数矩阵中的元素；为所述第一预定波长与所述第二预定波长的波长差值；为预设的深向滑动采样步长；和分别为所述深度-波长双通道强度矩阵中在深度z处对应第一预定波长和第二预定波长的强度值。

17、进一步的，所述根据所述局域衰减系数矩阵，匹配预设的光谱吸收特征模型，计算得到隐裂缝隙内部混合介质的介质成分比率分布图谱，包括：

18、提取所述局域衰减系数矩阵中各深度节点数值；

19、调取预设光谱吸收特征库中关于液态唾液相的预设基准衰减系数，以及关于固态沉积物相的预设标定衰减系数；

20、基于所述预设基准衰减系数与所述预设标定衰减系数，对各所述深度节点数值进行线性解耦，归一化计算得到表示各深度节点处固态沉积物占混合介质体积分数的所述介质成分比率分布图谱。

21、进一步的，所述将所述介质成分比率分布图谱代入预设的光介质折射率映射模型，计算得到沿隐裂延伸路径的动态局域折射率矩阵，采用如下公式进行计算：

22、；

23、其中，为深度z处的动态局域折射率矩阵中的数值；为预设的唾液介质基础折射率；为预设的固态沉积物标定折射率，为介质成分比率分布图谱中在深度z处的体积分数比值。

24、进一步的，所述根据所述动态局域折射率矩阵，对所述深度-波长双通道强度矩阵中的光程序列进行非均匀分段积分，重构得到物理空间深度分布数据，采用如下公式进行计算：

25、；

26、其中，为对应光学光程l处的物理空间深度分布数据值，为在微小光程段l处的动态局域折射率数值，为沿着光传播方向的微小光程增量。

27、进一步的，所述根据所述物理空间深度分布数据与预设的裂隙尖端相位阈值进行匹配，确定所述牙隐裂的物理终止点，包括：

28、提取所述深度-波长双通道强度矩阵中的复信号相位数据；

29、计算沿所述物理空间深度分布数据的相位相干性梯度序列；

30、判断所述相位相干性梯度序列中首次低于预设相位相干阈值的深度节点；

31、将所述低于预设相位相干阈值的深度节点判定为所述牙隐裂的物理终止点。

32、进一步的，所述方法还包括：

33、在计算得到局域衰减系数矩阵后，识别所述局域衰减系数矩阵中沿深度方向出现的数值阶跃突变点；

34、根据所述数值阶跃突变点定位隐裂缝隙内部空气-液体相界面的毛细边缘位置；

35、基于所述毛细边缘位置，对所述动态局域折射率矩阵在所述毛细边缘位置两侧实施分段折射率边界修正。

36、进一步的，所述方法还包括：

37、获取所述目标牙齿在隐裂入口区域的表面法线矢量；

38、计算扫描光束与所述表面法线矢量的局域入射夹角；

39、根据所述局域入射夹角，利用预设的光线折射定律对重构得到的物理空间深度分布数据进行三维空间矢向映射，校正斜入射几何角度误差。

40、进一步的，所述输出所述牙隐裂的物理深度量化评估值之后，所述方法还包括：

41、获取所述目标牙齿的牙髓腔顶壁三维空间位置数据；

42、计算所述物理终止点与所述牙髓腔顶壁三维空间位置数据之间的最短空间距离，得到剩余牙本质壁厚度值；

43、若所述剩余牙本质壁厚度值小于预设安全壁厚阈值，则触发输出牙髓风险预警信号。

44、本发明提供的技术方案，与已知的现有技术相比，具有如下有益效果：

45、本发明通过双波长差分拟合提取局域衰减系数，并进一步解耦得到隐裂缝隙内部的介质成分比率分布图谱，据此构建沿裂隙延伸路径的动态局域折射率矩阵，结合非均匀分段积分实现从光学光程到物理空间深度的高精度重构，同时配合毛细边缘位置的分段折射率边界修正及斜入射几何角度校正，显著提高了牙隐裂物理深度量化评估的准确性，克服了传统方法采用单一恒定折射率假设所带来的系统性深度测量误差。

46、本发明通过提取复信号相位数据并计算相位相干性梯度序列，以相位相干性梯度首次低于预设阈值的位置作为裂隙物理终止点的判定依据，有效避免了因裂隙尖端区域光信号微弱、强度衰减严重而导致的漏判或误判问题，提升了牙隐裂深度终止点检测的可靠性与稳定性。