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牙颌组织三维数字化建模技术研究
研究目的 寻求基于CT图像重建牙颌组织数字化三维模型及可视化方法.方法 基于牙颌组织的螺旋CT图像,利用Mimics,Gomagic Studio软件分别对牙齿及牙周组织进行重建,并导入有限元分析软件进行模型验证.结果 建立了牙颌组织三维数字模型,包括牙齿、牙周模和牙槽骨.数字模型可输出用作CAD(计算机辅助设计)、RP(快速成型)及FEA(有限元分析)研究.结论 利用该方法建立的三维模型具有很好的视觉效果和数学求解能力;螺旋CT、Dicom标准的应用使数字模型的建立更为精确;Mimics软件、Geomagic Studio软件使牙齿及牙周组织三维模型的建立更为方便,并可以输出多种格式的数字化模型用于进一步研究.
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数字化模型辅助微创钢板接骨术治疗胫骨远端骨折
目的 探讨运用数字化模型辅助微创钢板接骨术(minimally invasive plate osteosynthesis,MIPO)治疗胫骨远端骨折的疗效.方法 回顾性分析我院2016年1月～2017年3月胫骨远端骨折48例资料,其中常规MIPO 27例(常规组),数字化模型辅助MIPO 21例(数字组).数字组术前行胫骨全长CT薄层扫描,并将DICOM格式图像导入Mimics17.0软件,建立数字化模型.通过模拟手术骨折复位内固定,测量骨折块之间的相对位移及钢板、螺钉的尺寸、位置、数量,指导MIPO手术操作.比较2组手术时间、术中出血量、骨折愈合时间及术后疗效.结果 数字组都建立了个体化的胫骨骨折数字化模型,并可用于模拟手术、获取相关数据指导MIPO手术操作.手术时间数字组<常规组[(61.2±9.4)min vs.(67.5±10.4)min,t=2.174,P=0.035].术中出血量数字组<常规组[(25.6±8.4)ml vs.(31.4±10.2)ml,t=2.141,P=0.038].骨折愈合时间数字组<常规组[(15.1±2.4)周vs.(16.8±2.1)周,t=2.659,P=0.011].根据Johner-Wruhs评价标准,术后3个月疗效数字组优于常规组(P<0.05).结论 根据CT薄层扫描图像可建立精确的数字化模型,用于模拟手术可以提供准确的参考数据,辅助MIPO手术可使手术时间更短,出血量更少,并发症发生率更低,骨折愈合时间更短,术后早期优良率更高.
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包括牙根三维牙颌模型重建系统的研究
目的 获得带有牙根和颌骨的数字化排牙模型,以期纳入牙根和颌骨进行全面三维诊断和治疗.方法 将三维螺旋CT图像和层析图像进行整合得到包括牙根和颌骨的三维模型,并在整合模型上进行计算机模拟排牙.结果 获得含有牙根和颌骨的三维牙颌模型,在数字化模型上达到牙冠齐整、牙根平行、无牙根外露的排牙效果.结论 本研究成功建立包括牙根和颌骨的三维排牙模型,为将牙根和颌骨纳入诊治提供基础.
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数字化整合模型和激光快速成型技术在舌侧间接粘接系统中的初步应用
目的 探索应用数字化整合模型和激光快速成型技术制作舌侧托槽间接粘接托盘,并试用于临床.方法 应用激光扫描的牙冠与CT重建的牙根和颌骨整合,建立包括牙冠、牙根和颌骨的三维数字化模型,在整合模型上进行模拟排牙和托槽定位,应用激光快速成型技术直接输出间接粘接转移托盘.结果 排牙模型达到良好的牙冠和牙根的三维排列,托槽在间接粘接转移托盘中就位良好,并且通过转移托盘粘接到患者口内.结论 本研究将带有牙根和颌骨的数字化排牙模型和激光快速成型技术与舌侧矫治技术间接粘接系统相结合,并将其初步应用于临床.
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上颌唇挡早期矫治引起的牙弓三维变化分析
目的 研究唇挡早期矫治上颌拥挤病例引起的牙弓三维改变.方法 选取正畸患者12例,平均年龄9.8岁.为缓解上颌的拥挤,戴用唇挡8个月.戴用唇挡前后取记存模型,进行三维数字化,以第三腭皱为参考将治疗前后的模型重叠,分析牙齿三维位置改变及倾斜度的变化.配对t检验比较治疗前后牙弓宽度和上牙弓弧形长度的差异.结果 戴用唇挡后,牙齿三维方向的改变以后部牙弓的变化为显著,矢状向上颌第一前磨牙、第一磨牙分别远中移动2.08、2.03mm,上牙弓弧形长度增加5.12mm；垂直向上颌第一前磨牙升高1.17mm,第一磨牙升高0.72mm；横向上颌第一前磨牙间宽度增加2.62mm,第一磨牙间宽度增加3.08mm;以上各测量均有统计学意义(P＜0.05).同时上颌切牙存在少量前移、扩宽和唇倾.上颌切牙唇倾度增加3.90°,第一磨牙远中倾斜度增加8.23,有显著性差异(P＜0.05).结论 上颌唇挡可以缓解轻中度的牙弓拥挤.唇挡引起的牙弓长度增加主要是由于磨牙的远中移动、后倾以及牙弓的扩宽.
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带金属托槽牙列的口内扫描数字模型的精度研究
目的 研究带金属托槽牙列的口内扫描数字模型的精度,为临床及科研工作提供精确的研究模型.方法 选择北京大学口腔医院正畸科门诊患者15例,分别在金属托槽粘接前后使用口内扫描仪(Trios,3Shape,丹麦)获取上颌数字模型.对第一磨牙近中颊尖顶点到同侧中切牙近中切角顶点距离(L1_6;R1_6);第一磨牙间宽度(6_6);尖牙间宽度(3_3);中切牙切缘中点到唇侧龈缘高点距离(h11;h21)进行测量.重复测量两次并计算组内相关系数(ICC)进行一致性检验.应用配对t检验分析各测量项目在两组模型间的差异.结果 两组模型的所有重复测量ICC＞0.90,测量方法可信.第一磨牙近中颊尖顶点到同侧中切牙近中切角顶点距离(L1_6;R1_6)、第一磨牙间宽度(6_6)、尖牙间宽度(3_3)以及右侧中切牙切缘中点到唇侧龈缘高点距离(h11)无统计学差异(P＞0.05);在左侧中切牙切缘中点到唇侧龈缘高点距离(h21)之间差异有统计学意义(P＜0.05),治疗前为(9.51±0.62)mm,粘接托槽后为(9.65±0.68)mm.结论 TRIOS口内扫描仪扫描得到的正畸治疗中带有金属托槽的牙体硬组织的口内数字模型具备较高的扫描精度,基本可以用于治疗过程中模型分析.
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口内扫描数字化模型与硅橡胶制取石膏模型测量的对比研究
目的 研究应用口内扫描仪采集数字化牙颌模型与硅橡胶石膏模型测量之间的差异性.方法 选择口腔正畸科门诊初诊患者共30例,分别制取上下颌硅橡胶印模并灌制成超硬石膏模型;并用口内扫描仪(Trios,3Shape,丹麦)获取数字化模型并记录上下颌口内扫描时间.对口内数字化模型和石膏模型的牙齿宽度,牙弓长度、宽度,Spee's曲度进行测量,应用配对t检验分析各测量项目在两种模型测量的差异,独立样本t检验分析上下颌扫描时间、上下颌拥挤度的差异;重复测量计算组内相关系数(ICC)进行一致性检验.结果 两种模型上测量包含第一磨牙以前所有牙齿宽度,牙弓长度、宽度,Spee's曲度无统计学差异(P＞0.05);所有重复测量ICC大于0.90.口内扫描时间上颌(411.9±162.2)s明显大于下颌(290.8±94.9)s,(P＜0.001).结论 口内扫描获取的数字化模型与传统石膏模型测量之间无明显差异,有望在今后替代石膏模型.
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无托槽隐形矫治数字化模型及软件测量系统的准确性研究
目的 探讨国产无托槽隐形矫治客户端软件中基于工业CT重建的数字化模型及测量系统的准确性.方法 选择无托槽隐形矫治患者的初诊石膏模型20副,以及对应的无托槽隐形矫治公司提供的三维数字化模型20副.分别采用手工测量石膏模型,及软件测量系统测量数字化模型,测量项目包括牙冠宽度、临床牙冠高度、牙弓宽度、牙弓长度、(牙合)覆盖六项指标.采用组内相关系数(ICC)对重复测量信度进行评估;采用多变量假设检验(Hotelling T2检验)分析数字化模型及石膏模型的总体测量结果有无差异,并采用配对t检验分析两种模型测量方法在各测量指标上有无差异.结果 软件测量数字化模型的组内相关系数为0.958,优于手工测量石膏模型0.933.两种模型的总体测量结果无统计学差异(P＞0.05).在具体测量指标中牙冠宽度,牙弓长度,牙弓宽度无统计学差异(P＞0.05),而临床牙冠高度(P＜0.01)、覆(牙合)(P＜0.05)、覆盖(P＜0.05)有统计学差异.结论 无托槽隐形矫治软件测量系统中数字化模型及测量系统的准确性较高.
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三维点激光扫描仪的扫描可靠性研究
目的 全面评价Roland LPx-1200三维点激光扫描仪的扫描可靠性,为临床研究提供参考.方法 规则加工的仿牙齿样模具,使用Roland LPX 1200点激光扫描仪获得其数字化模型,通过比较不同起始位置的扫描结果,评价扫描仪的扫描可重复性;选择长,宽,高三维方向上65项测量项目,比较数字化模型测量与实物测量之间的差异,评价其扫描准确性.结果 连续扫描以及改变扫描初始位置引起的扫描随机误差在0.02 mm以内;数字化模型测量与实物测量之间的差值均数为0.0012±0.05 mm,P<0.05.结论 扫描仪具有良好的可靠性,能满足正畸临床对模型测量精度的要求.
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隐形矫治不同阶段数字化模型牙齿宽度值可重复性的初步评价
目的 评价隐形矫治不同阶段数字化模型牙齿宽度值测量可重复性,以探讨临床是否可以据此进行邻面去釉(IPR)完成量的评估.方法 纳入不拔牙隐适美矫治患者50例,治疗中未进行IPR.治疗前(T1)及治疗后(T2,第一次中途重启或精调时)的数字化牙颌模型均由隐适美iTero口内扫描获得.ClinCheck软件中显示了分割后单颗牙齿宽度及根据Bolton指数(前牙比和全牙比)所显示的牙量不调值,计算上下颌前牙段牙齿宽度之和(UATW和LATW)、上下颌全牙段牙齿宽度之和(UOTW和LOTW).利用组内相关系数(ICC)评价T1、T2时间点牙齿宽度数据的可重复性,利用两时间点的差值评价牙齿宽度的精度.将患者分别按拥挤度、性别和年龄进行分组,比较不同组间牙齿宽度精度的差异.结果 牙齿宽度值ICC均≥0.917.单颗牙齿宽度两次差值的均值为-0.09～0.03 mm,标准差为0.06～0.17 mm.UATW、LATW、UOTW和LOTW两次测量差值的均值为-0.14～0.10 mm,标准差为0.21～0.53 mm.Bolton分析前牙比差值为(0.02±0.71)％,全牙比差值为(0.25±0.61)％.间隙组LOTW两次测量差值较大,与不拥挤组和拥挤组比较差异有统计学意义(P<0.05),不同性别和年龄组牙齿宽度精度差异均无统计学意义(P>0.05).结论 ClinCheck软件中隐形矫治不同阶段数字化模型牙齿宽度测量数据可重复性高,测量精度在临床可接受范围,但个体宽度数据变异较大.年龄和性别对牙齿宽度精度无影响,牙列拥挤度有一定影响.临床一定程度上可以参考分割后的牙齿宽度进行方案设计和IPR完成量评价.
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不同扫描方法重建上颌牙列数字化模型的三维对比分析
目的 以常规石膏模型三维扫描重建的牙列数字化模型为参考,对比分析口内直接扫描法、硅橡胶印模扫描法重建的上颌牙列数字化模型与参考模型的一致性.方法 随机筛选门诊正畸就诊患者20人,年龄18-32岁,分别采用口内直接扫描法,硅橡胶印模扫描法,石膏模型扫描法重建患者上颌牙列数字化模型.以石膏模型扫描重建的数字化牙列模型为参考模型,通过三维图形佳拟合配准技术,对比分析口内扫描法、硅橡胶印模扫描法重建的同一患者牙列数字化模型与参考模型的一致性.结果 口内扫描、印模扫描与石膏模型扫描重建的数字化牙列模型的平均差异分别为92.80±5.033μm和104.75+5.981μm.结论 印模扫描、口内扫描与石膏模型扫描重建的牙列数字化模型存在显著差异,如何获得更准确的数字化模型还有待进一步研究.
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传统模型与三维数字化模型在平整牙弓间隙分析中的比较研究
目的 比较传统模型与三维数字化模型在间隙分析中的差异,并且应用数字化模型来准确计算平整牙弓所需间隙,验证传统模型分析中对平整牙弓所需间隙的方法 是否正确.方法 随机选择30个正畸治疗前的石膏模型,用激光扫描的方法 制作这30模型的数字化模型.在数字化模型上比较Spee曲线深度与平整牙弓所需间隙的差异,判断是否可以用Spee曲线深度来代替平整牙弓所需间隙;为了验证在正畸治疗中,Spee曲线深度的变化与由此带来的牙弓长度的变化的关系,选择另外22个正畸病例,比较在实际治疗正畸治疗前后Spee曲线深度的变化值与牙弓长度的变化值是否一致.结果 在数字化模型上,Spee曲线深度的测量值大于平整牙弓所需间隙的测量值,正畸治疗前后Spee曲线深度变化值要大于因此产生的牙弓长度变化值,且差异都具有显著性,因此临床上所认为的每平整牙弓1 mm则需要1 mm的牙弓间隙过多估计了平整牙弓所需间隙,二者的关系不是1∶1,而是2∶1,甚至3∶1的关系.结论 临床上传统的模型测量所认为的每平整牙弓1 mm则需要1 mm的牙弓间隙是错误的;在正畸临床上,三维的数字化模型测量分析方法比传统的模型测量分析方法有更多的优越性.
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激光扫描并三维重建对重庆地区正常(牙合)数字化模型的测量
背景:研究采用三维测量仪和计算机辅助系统分别对中国人正常(牙合)牙齿颊侧和舌侧表面形态进行了三维测量,证实了中国人牙齿各数据与国外数据相比,有明显差异.目的:旨在获得重庆地区正常(牙合)数字化模型牙体形态的矫正学数据资料,结合Andrews、国人测量结果及Ormco舌侧托槽数据,比较不同人种,不同地区牙体在唇(颊)侧,舌侧的形态差异,为个性化矫正系统提供测量依据.方法:激光扫描并三维重建45副重庆地区未经矫正治疗的正常牙合数字化模型,通过计算机辅助系统精密测量唇(颊)侧及舌侧各4项测量指标:牙冠轴倾角、转矩角,凸距和磨牙补偿角.结果与结论:重庆地区正常(牙合)牙体的矫正学测量结果特点:①牙冠轴倾度角:上前牙,尖牙较白种人直立;双尖牙,磨牙近中倾斜明显.②牙冠转矩角:上前牙较唇倾,磨牙舌倾较白种人明显,但倾斜度均小于国人.③牙冠凸距:上下牙合磨牙凸距比白种人大,同时,尖牙凸距比国人大.④磨牙补偿角:上颌磨牙补偿角较白种人偏小,与国人大致相似.结果表明,重庆地区正常(牙合)的牙齿形态与白种人,国人有较大的差别,统计显示有其自身特征.测量方法可为直丝弓矫治技术,舌侧矫治技术提供准确的牙体矫正学所需数据,有助于制订个性化的矫正方案,帮助正畸医生更全面和客观地评估不同地区、不同人种的牙(牙合)畸形特征.
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基于CT增强连续扫描数据的颅面部血管三维重建数字化模型
背景:通过三维重建技术,可以对人体的任何一个部位进行可视化观察,但国内外基于个人PC的颅面部血管三维重建研究报道尚少.目的:探讨基于CT增强扫描数据重建颅面部血管三维数字化模型的方法及其应用价值.方法:选择1例经CT增强连续扫描检查的健康志愿者数据集,以DICOM格式导入Mimics10.01软件,运用阂值选取技术、手动编辑技术、三维区域增长技术对颅面部血管进行三维重建.结果与结论:获得了颅面部血管的三维数字化模型.该模型可以进行任意缩放和任意角度旋转,可显示不同结构间的毗邻关系和空间构象,并可进行三维的距离、角度测量.提示在PC上应用Mimics软件可以方便快捷地建立颅面部血管的三维数字化模型,为人体解剖学教学、临床神经外科、口腔颌面外科和影像诊断学提供了形态学参考,并为后期的虚拟手术奠定了基础.
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MRI影像下股骨髁间窝三维数字化解剖学数据与实体解剖测量值的差异
背景:X射线、CT、MRI二维图像测量股骨髁间窝受投照体位、选取测量层面等影响,测量准确性较差.目的:比较MRI影像下股骨髁间窝三维数字化模型测量值和尸体实体解剖测量值的差异,探讨基于MRI影像下三维数字化模型的准确性.方法:对尸体膝关节标本行MRI扫描,将MRI图像导入Mimics软件对股骨髁间窝进行三维数字化重建,测量三维数字化髁间窝的相关解剖学数据,同时对尸体标本进行解剖,测量实体解剖学数据.结果与结论:三维数字化重建髁间窝顶长度、髁间窝宽度、内外髁宽度、髁间窝指数测量值与实体解剖测量值差异无显著性意义(P>0.05).说明基于MRI影像下股骨髁间窝的三维数字化模型能够准确反映实体标本信息,可用于正常人股骨髁间窝的解剖学研究.
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膝外翻畸形全膝关节置换的假体匹配:三维模型数字化测量与分析
背景:膝外翻畸形常需人工全膝关节置换来矫形,人工全膝关节置换选用假体与膝关节相匹配程度明显影响置换后长期效果.目前国内使用率较高的仍然是依据西方人数据设计的假体系统,应用于国人往往达不到好匹配.目的:探讨股骨髁及胫骨平台的解剖形态学异常,为膝外翻畸形的全膝关节置换提供解剖学数据.方法:对41例(53膝)成人膝外翻畸形进行CT扫描,图像导入Mimics 10.01软件建立数字化三维模型,测量相关解剖参数,分析其分布规律与相关关系.将膝关节相关参数与单膝畸形患者的健侧正常膝(对照组 29膝)进行比较.结果与结论:膝外翻畸形X 射线片显示股胫角为(15.4±5.1)°,冠状面上测量股骨解剖轴与股骨远端关节面的外侧夹角(76.6±1.2)°减小,胫骨解剖轴与胫骨近端关节面的内侧夹角(95.8±0.5)°增大.CT 显示通髁线与股骨髁远端关节面切线的夹角(6.5±1.3)°增大、通髁线与股骨髁后方关节面切线的夹角通髁线与股骨髁后方关节面切线的夹角(5.2±1.2)°增大.以上测量指标与对照组比较,差异有显著性意义(P＜0.05).提示在膝外翻畸形全膝关节置换中,应注意股骨髁和胫骨平台的解剖学异常.
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口内扫描仪结合3D打印技术单冠固定修复临床研究
目的 使用3shape Trios口内扫描仪结合3D打印技术进行单冠固定修复,判断其可行性,并对其临床效果及患者满意度进行评价与探讨.方法 选取2015年7月至2016年1月就诊于中国医科大学附属口腔医院修复二科行单颗前磨牙全瓷冠固定修复患者32例.随机分为研究组与对照组,每组各16例.研究组采用3shape Trios口内扫描仪结合3D打印技术制作修复体;对照组通过硅橡胶取模灌注石膏模型的方法制作修复体.记录每例患者试戴修复体时所花费的时间,对每一修复体质量进行盲评,患者后一次复诊时填写满意度调查问卷.结果 研究组患者均能接受数字化修复方式,研究组与对照组修复效果差异无统计学意义(P＞0.05).研究组患者修复体满意度明显高于对照组,修复体试戴时间明显短于对照组(P＜0.05).结论 3shape Trios口内扫描仪结合3D打印技术制作单冠固定修复义齿能被患者接受,临床效果好,可减少医生椅旁操作时间,提升患者对于单冠固定修复义齿的满意度.
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虚拟颅骨的三维重建及其在解剖学多媒体教学中的作用
颅的组成和整体观是解剖生理学中的一项重点内容,但由于颅骨数目多,结构复杂,骨与骨之间的结合紧密、难以分离,形成的整体结构深涩难懂,常用的多媒体二维图像难以将其表达清楚,对这些内容许多学生不能形成立体认识,要达到理解掌握好就非常困难.而随着科技的不断发展,我们可以将计算机虚拟现实技术引入解剖学教学中,以三维立体的形式充分显示单块颅骨及颅的整体观的立体构象,增强学生的视觉效应,有助于在学生脑海中形成立体概念,进而对这些内容能彻底理解掌握[1-3].同时还可充分激发学生的学习兴趣,通过视听两种刺激,吸引学生的注意力,帮助学生深刻理解颅骨的空间构象、毗邻关系及整体结构,帮助学生形成建立立体思维的能力.同时也为今后对其他结构的虚拟三维化奠定基础.
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全口牙列口内扫描的精确性与可重复性分析
目的:通过比较全口牙列传统石膏模型和数字化模型的线性测量数据,评估口腔扫描系统的精确性与可重复性.方法:由5位志愿者构成传统模型组(对照组)与口内扫描组(实验组).对志愿者进行传统硅橡胶取模、石膏灌制后,采用Trios Ortho口内扫描仪(3 Shape公司)对志愿者分别于8点、13点、18点进行全口牙列口内扫描,为期15 d.采用电子游标卡尺测量石膏模型,Simplant软件测量口内扫描图像.由经过专业培训的测试者分别于上午8点、13点、18点进行测量,重复15 d.采用SAS 11.0软件包中的配对t检验进行实验组与对照组组间数据的精确性比较,可重复性研究则为在实验组组间进行单因素方差分析.结果:精确性研究中,志愿者1的参数23L有显著差异(P＜0.01),5位志愿者的其他所有参数均无显著差异(P＞0.05).可重复性研究中,5位志愿者各参数之间均无显著差异(P＞0.05).结论:全口口内直接数字化扫描的精确性与可重复性较高.
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正畸托槽定位方法的研究进展
正畸托槽的精确定位是取得快速、理想矫治效果的必要条件.随着正畸技术的日益成熟及计算机技术在口腔正畸领域的广泛应用,各种提高托槽定位精确度的方法如间接粘结技术及计算机辅助的托槽定位应运而生.与口内直接定位或石膏模型上间接定位技术不同的是,三维整合数字化模型可以虚拟托槽定位、模拟矫治过程和预测矫治结果,使得托槽定位更加准确,节省了临床操作时间.本文对托槽粘结位置、直接定位方法、间接定位方法等方面的研究进展进行综述.
