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数字技术改变着现有的诊疗思维和模式:从外科谈起
数字医学技术包括图像处理、数据传输、虚拟规划、3D打印、导航引导手术和医疗机器人等,这些技术与外科诊疗流程结合,形成数字外科技术.传统医学诊疗模式以经验分析、判断和经验操作为特征,为“经验思维”模式,容易产生交流中的信息误解、决策中的信息缺陷和执行中的信息丢失,造成疗效的不确定;数字技术使诊疗信息量化、数据可传递、方法可遵循、效果可预测,将传统的“经验思维”,变为现代医学的“形象思维、量化思维”.数字技术通过不同的集成方式嵌入传统外科诊疗过程,起到“提高疗效、降低风险”的作用,此为“助力外科”.不仅如此,数字技术的应用还催生了很多新技术和操作模式,并融入外科技术,成为不可或缺的部分.目前数字技术已广泛应用于口腔颌面外科、创伤骨科、脊柱外科、神经外科、整形外科,以及解剖和影像医学等各个领域,展示出广阔的前景.
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数字技术开辟牙体牙髓创新之路
在大数据时代,数字技术为现代口腔医学带来了新的挑战和机遇.锥形束CT、计算机辅助设计与制作、3D打印、显微CT和数字化教学等现代数字技术的应用,为牙体牙髓病诊疗和研究提供了新的理念和模式,概述常用数字技术在牙体牙髓病学科发展中的应用与展望.
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数字技术在口腔修复领域的应用与展望
数字化技术的发展逐渐改变着传统口腔修复学临床操作模式和修复体制作方式.历经数十年的探索与发展,现代数字技术和传统口腔修复技术已实现完美的衔接,开辟了全新的口腔修复治疗模式.数字化印模、数字化设计与数字化加工的应用,改变了传统的治疗手段和医患沟通方式;数字化资料的储存也为病例的远期治疗和长期随访提供了依据;数字化远程系统的建立、运用互联网数据传输改善了交流、患者病情跟踪分析、医疗资料管理与共享、知识的普及与推广.数字技术推动了口腔修复治疗向着更加精确、简便、高效、高仿真和有效恢复生理功能的方向发展,也将成为未来口腔医学甚至是整个医学的发展方向之一.
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浅谈数字化口腔种植治疗
人类已进入数字化和信息化的科学技术发展时代,数字化与信息化的技术革命激烈变革着社会的各个领域,口腔种植治疗领域也不例外.数字化对于提高口腔种植的治疗效果与效率、降低种植治疗并发症的发生率起到了积极的推动作用.现探讨数字化口腔种植治疗的概念与定义,目前口腔种植治疗的数字化程度、优势、局限性及误区,为数字化口腔种植的发展抛砖引玉.
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基于逆向工程技术的贴面计算机辅助设计
目的 探索符合形态美学要求的贴面计算机辅助设计(computer aided design,CAD)方法,为贴面专用CAD平台的开发提供方法学基础.方法 选择1例右上中切牙变色需贴面修复的患者,取牙体预备前与预备后两副超硬石膏模型,牙体预备成切端对接型,经三维激光扫描仪三维数据采集、三维重建、使用逆向工程软件Surfacer10.5与Geomagic Studio 8.0进行贴面CAD.结果 在逆向工程软件基础上确立了贴面CAD的技术路线,完成后的贴面表面光顺,与对侧同名牙对称协调,符合形态美学仿真修复要求.结论 基于逆向工程技术进行贴面CAD,方法简便可行,为自主知识产权贴面CAD软件的开发提供了必要的方法学基础.
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基于逆向工程技术的烤瓷固定义齿基底支架计算机辅助设计
目的探讨烤瓷固定义齿基底支架的计算机辅助设计(CAD)路线,确定合适的三维CAD方法.方法选取1例上颌第二前磨牙缺失患者,获取其工作模型的三维数据.基于临床设计原则,在逆向工程软件Suffacer10.5平台中调用标准桥体数据,利用三维曲线、点云和曲面编辑工具,提取预备体边缘线和桥体龈面边界线,创建基底桥体空间形态和位置定位参考线,分别创建固位体基底冠轴面部分、肩台部分、桥体龈面和轴面,创建连接区、连接体轴线及连接体曲面.结果完成1例后牙3单位烤瓷固定义齿基底支架的CAD,设计出的修复体形态合理、表面光滑、边缘密合.结论本项研究的设计路线可行,结果具有一定的理论和实践意义,为国产口腔修复体计算机辅助设计与计算机辅助制作(CAD-CAM)系统的完善,提供了技术方法的参考.
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基于逆向工程技术的嵌体计算机辅助设计
目的运用逆向工程软件进行嵌体计算机辅助设计 (CAD), 探讨符合生理要求的嵌体(牙合)面与邻面的 CAD 方法,为嵌体专用 CAD 平台的开发提供方法学基础.方法取一个别正常(牙合)自愿者牙颌超硬石膏模型,在模型上牙体预备 G.V. Black Ⅰ类洞、Ⅱ类洞、Ⅵ类(MOD)洞嵌体洞型,以牙科自凝树脂取牙尖交错位(ICP)NFDC5记录与模拟功能性(牙合)记录(FGP).在同一坐标系下采集预备体、邻牙及(牙合)记录数字印模.运用逆向工程软件进行数据处理,同时结合标准牙数据库完成 CAD.结果在逆向工程软件基础上确立了嵌体 CAD 的技术路线,CAD 完成后的各类型后牙嵌体形态协调美观,表面光滑,咬合及邻接关系符合生理要求.结论基于通用逆向工程软件二次开发构建的嵌体 CAD 专用平台,是一种可行的方法.
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三维打印颏成形术导板的临床应用及准确性初探
目的 设计并三维打印用于单块颏成形术的导板系统,评估其临床应用的准确性,以期为临床提供参考.方法 选取2014年7月至2016年3月于上海交通大学医学院附属第九人民医院就诊的36例需接受双颌手术及颏成形术治疗的患者.设计用于颏成形术的导板系统,包括截骨导板及定位导板,三维打印导板实物,指导术中方案实施.将术后CT重建模型与术前计划相比,对颏骨块空间位置的准确性进行评估.结果 所有颏成形术均顺利完成.术前规划与术后实际颏部骨段空间定位的大位移均方根偏差为1.16 mm,大角度均方根偏差为3.06°,在临床可接受范围内.结论 该颏成形术导板系统可取得较好的手术准确性,是一种将术前虚拟方案转化至术中实际的可靠方法.
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牙列缺损数字化模型观测方法初探
目的 探索牙列缺损数字化模型的观测方法,为下一步计算机辅助设计(CAD)可摘局部义齿支架奠定基础.方法 三维点激光扫描仪采集牙列缺损石膏模型的三维点云数据,在国产三维CAD软件唐龙系统中进行数据处理和三维重建.以唐龙系统为平台,用C++语言开发"模型观测"功能模块.在点云中心建立垂直于胎平面的中心轴,以10°为单位,将周围点云围绕中心轴等分为多个区域,通过计算每个区域内点云距中心轴的距离,得到颊、舌侧外形高点,分别连接每个区域颊侧及舌侧外形高点,得到以中心轴方向为就位道的观测线.通过调整中心轴角度得到不同的观测线.唐龙系统在生成观测线的同时自动标示倒凹区,并测量倒凹深度,通过将外形高点线沿就位道方向向倒凹区延伸完成去除倒凹的功能.结果 在计算机中绘制出牙列缺损数字化模型的观测线,确定了倒凹区及倒凹深度,并可完成去除倒凹的操作.数字化模型的观测线与传统方法在石膏模型上绘制的观测线形态相似.结论 基于唐龙系统开发的"模型观测"模块可实现对牙列缺损数字化模型的观测,操作简便,可在此模块基础上进一步进行可摘局部义齿CAD.
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氧化锆全瓷修复中二次扫描的初步应用
目的 观察二次扫描在制作计算机辅助设计与辅助制作(CAD-CAM)氧化锆全瓷冠中的临床效果,并对比不同扫描系统在此过程中的可操作性,以期为临床提供参考.方法 应用二次扫描完成氧化锆全瓷冠40件,其中Proeera全瓷冠10件(使用接触式扫描仪),Everest全瓷冠30件(使用光学扫描仪).利用二次扫描制作不同形态的基底冠.修复后1 d、3、6、12、24个月进行临床检查,内容包括边缘适合性、颜色、固位、折断或破损情况.结果 40件全瓷冠随访6～24个月,平均12个月.临床检查中40件全瓷冠的各项检查结果均为满意.结论 二次扫描可以完成复杂形态的CADCAM氧化锆基底冠的制作,保证氧化锆全瓷冠饰瓷厚度均匀适度.应用二次扫描时,光学扫描仪相比接触式扫描仪更适合于完成复杂形态的氧化锆基底冠.
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无牙颌模型正中关系位三维重建精度的定量评价
目的 使用两种方法进行无牙颌模型正中关系位三维重建,定量对比垂直距离和水平关系的重建精度,以期为全口义齿的计算机辅助设计与辅助制作(computer aided design and computer aided manufacture,CAD-CAM)提供参考.方法 临床制取5例无牙颌患者的上下颌模型及蜡(牙合)托,每个单颌模型底座轴面粘接10个等尺寸定位柱,即每副模型20个,配对12对定位柱底面圆心点对,以圆心点对的垂直距离和水平距离作为测量项目.用牙颌模型三维扫描仪获取上下颌单颌模型与蜡(牙合)托的完整表面数据,再分别用转移(牙合)架固定法和皮筋固定法将上下颌模型和蜡(牙合)托固定于正中关系位,扫描模型唇颊面.基于唇颊面共同区域进行配准,重建正中关系位双颌三维模型,使用测量软件进行数字模型测量.使用机械三坐标测力臂进行实物测量.计算实物测量值与数字模型测量值的差值,即垂直距离或水平距离误差,进行配对￡检验.结果 转移(牙合)架固定法和皮筋固定法的垂直距离误差分别为(0.356±0.200)和(0.382 ±0.299) mm,差异无统计学意义(P＞0.05);水平距离误差分别为(0.010±0.411)和(0.104±0.476) mm,差异有统计学意义(P＜0.05).结论 与皮筋固定法相比,借助转移(牙合)架,可显著提高无牙颌模型水平关系三维重建的精度.
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人工牙解剖形态三维坐标系的建立
目的 探讨建立人工牙解剖形态三维直角坐标系及测量人工牙外部形态的方法.方法 在人工牙三维数字化数据的基础上,利用逆向工程软件平台,根据人工牙牙长轴、近远中向、颊舌向及(牙合)平面等专业术语, 定义人工牙三维直角坐标系,并对人工牙的外部形态(如牙冠颊舌径、近远中径,牙尖高度、斜度等)进行测量.结果 定义了28个人工牙三维直角坐标系,并在相应坐标系下得到部分人工牙外部形态的数值.结论 可用数学语言定义人工牙解剖形态三维坐标系,其是全口义齿计算机辅助设计(CAD)必要的基础工作.
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计算机辅助设计与快速成形技术辅助制作全口义齿的探讨
目的 探索全口义齿计算机辅助设计(computer aided design,CAD)与快速成形技术辅助制作技术路线,并开发相关程序.方法 用三维自动切层扫描仪获取人工牙外表面三维数据并建立人工牙三维图形数据库(可用于参数化定位).用三维点激光扫描仪获取无牙颌石膏模型及(牙合)堤表面的三维数据,利用模型关系定位器记录(牙合)堤的颌间关系数据.基于Imageware 11软件探索全口义齿CAD技术路线,包括创建排牙线、人工牙定位标志点、定位坐标系以及基托构建线、控制线等,完成全口义齿包括人工牙列、基托组织面和磨光面外形以及全口义齿石膏阴模的完整三维设计,针对该路线编程,开发CAD软件平台.用快速成形技术制作全口义齿石膏阴模,手工插入人工牙并完成全口义齿的制作.结果 确立了全口义齿CAD技术路线,通过编程开发了CAD软件平台,完成1例全口义齿的制作.结论 利用自行开发的CAD软件可将教科书上的全口义齿排牙原则、基托设计原则和美学原则表达在CAD过程中,并在设计时应用(牙合)堤的三维数据,实现了全口义齿的数字化、智能化和个性化的设计制作流程.
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计算机辅助设计与快速成形技术制作上颌骨缺损模型的临床应用初探
目的 探寻利用计算机辅助设计(computer aided design,CAD)与快速成形技术制取上颌骨缺损模型的新方法,以弥补传统模型制取方法的不足.方法 将12例上颌骨缺损患者的头部CT数据输入计算机,经Mimics 8.11软件和Geomagic 7.0软件处理后,得到缺损部位的三维影像数据,利用快速成形技术,获得缺损部位的树脂模型.根据树脂模型制作阻塞器,利用缺损部位的组织倒凹固位使阻塞器独立固定在缺损腔中.再行可摘义齿修复,将阻塞器和可摘义齿用磁性附着体连接.检查临床修复效果并用鼻音计测量5例患者阻塞器戴入前后的鼻音化率值.结果 阻塞器和可摘义齿可分段戴入患者口内,两者固位、稳定等临床效果均较好.鼻音计测量结果显示,阻塞器戴入后患者的非鼻辅音语音样本的鼻音化率值降低,由戴入前的(46.53±13.86)%降为戴入后的(22.60±8.52)%,差异有统计学意义(P＜0.001).结论 利用CAD与快速成形技术制取上颌骨缺损部位模型是一种可行的方法.
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计算机辅助设计与辅助制作全瓷冠的八年临床随访
目的 对Cerec2计算机辅助设计与辅助制作(CAD-CAM)系统制作的全瓷冠进行8年随访,评价其远期效果,以期为临床提供参考.方法 使用Cerec2 CAD-CAM系统对22例患者的24颗牙体缺损的患牙进行CAD-CAM全瓷冠修复,定期随访,末次随访时参照改良美国加州牙科协会评价标准对CAD-CAM全瓷冠进行评价,同时对患者进行满意度问卷调查,并进行Kaplan-Meier生存率分析.结果 除3件CAD-CAM全瓷冠失败外,其余21件CAD-CAM全瓷冠随访82个月～102个月.除费用外,患者对其余指标的满意度达100%.Kaplan-Meier生存率分析显示,CAD-CAM全瓷冠的8年留存率为88%.结论 Cerec2 CAD-CAM系统制作的全瓷冠可在口腔环境中长期保存并行使功能.
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三维整合牙颌模型在个性化舌侧托槽计算机辅助设计中的应用
目的 采用软件配准的方法建立三维整合牙颌模型,在此模型上进行虚拟排牙和舌侧矫治器设计,以期实现治疗后良好的牙冠牙根排列,为避免正畸治疗后并发症奠定研究基础.方法 选择10例错(牙合)患者进行头颅锥形束CT扫描、牙列石膏模型激光扫描,分别获取三维模型,采用软件配准的方法将两种数字化模型重叠,切除锥形束CT模型牙冠部分,获得三维整合牙颌模型.运用软件自动测量配准误差,采用随机区组设计的方差分析评价3名操作者间差异.对三维整合牙颌模型进行包括牙根的数字化排牙,在排牙模型上进行个性化舌侧托槽计算机辅助设计.结果 3名操作者对上颌或下颌模型配准误差的差异均无统计学意义(P＞0.05)；上下颌配准误差分别是(0.144±0.020)和(0.141±0.022) mm;完成上下颌个性化舌侧托槽计算机辅助设计.结论 通过软件配准方法可建立高精度三维整合牙颌模型,并可在虚拟矫治中获得良好牙冠牙根排列,以此为基础可完成个性化舌侧托槽的计算机辅助设计.
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快速建立无牙颌上颌骨及颅骨三维有限元模型的方法探讨
目的探索快速建立完整无牙颌上颌骨及颅骨三维有限元模型的方法.方法对无牙颌志愿者头颅部进行多层螺旋CT扫描,利用Mimics软件和Geomagic Studio软件完成三维实体模型的重建,在此基础上通过Ansys软件建立完整无牙颌上颌骨及颅骨的三维有限元模型,并观察计算机模拟全口义齿修复后NFDC5力作用下上颌骨的应力分布情况.结果建立了无牙颌上颌骨及颅骨的三维有限元模型.观察加载后上颌骨应力分布,发现右侧鼻底骨皮质处等效应力大,为3.04 MPa;上颌窦鼻腔开口处的前方、后方以及上颌窦颊侧壁的下方大等效应力为1.43 MPa.结论以多面体面的形式可以重建上颌骨及颅骨三维模型,运用专业造型软件可以将其转化为实体模型进行有限元建模.
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个性化桩核修复体计算机辅助设计初探
目的 探索桩核修复体的计算机辅助设计(CAD)路线,确定合适的三维设计方法 ,以期为桩核修复体的计算机辅助制作(CAM)提供必要的前提.方法 制作1副含有离体牙的石膏模型,在牙体预备后用层析成像技术获取三维数字模型.根据桩核修复体的临床设计原则,在正向工程软件唐龙CAD-CAM口腔修复系统的平台上,利用三维点云、曲线和曲面的编辑工具,分别完成桩的根管部分、桩的髓腔部分和核的设计.根据前牙、前磨牙和磨牙桩核修复体的不同形态要求对各曲面进行连接、裁剪等操作,形成修复体的三维形态.结果 完成了14个牙位桩核修复体的三维设计,其与扫描得到的三维数字模型贴合良好,具有良好的固位形,同时可为终全冠修复体提供充足的修复空间.结论 本项研究设计的桩核修复体的三维形态符合临床要求,可用于桩核修复体CAM.
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计算机辅助设计及激光快速成形的纯钛髁突对重建颞下颌关节可行性探讨
目的 验证逆向工程技术及激光快速成形技术设计和制作个性化纯钛髁突材料的力学性能和应力分布,探讨该法重建颞下颌关节(temporomandibular joint,TMJ)的可行性.方法 通过头颅CT数据构建包含髁突的完整TMJ三维模型,采用逆向工程和计算机辅助设计软件模拟髁突水平截骨术,设计个性化髁突模型并导入选择性激光快速成形设备中.采用直径20～65 μm的纯钛金属粉末,在激光热作用下层层堆积,3D打印出与患者下颌骨完全匹配的中空纯钛髁突.对激光快速成形的纯钛样品进行屈服强度、极限强度、抗弯曲强度、硬度以及表面形貌和粗糙度的测量.通过三维有限元对个性化髁突以及颌骨相应的区域进行应力分析.结果 激光快速成形的纯钛髁突能够精确地重塑出原有TMJ的几何形态和解剖外形;力学性能测试显示:激光快速成形纯钛的屈服强度为(559±14) MPa,极限强度为(659±32) MPa,抗弯曲强度为(1 067±42) MPa,硬度为(212±4) HV.喷砂可去除金属表面未熔化完全的颗粒,降低表面粗糙度.三维有限元结果显示:等效应力集中在下颌骨后缘中份,下颌后缘的钛钉承担了主要的等效应力,峰值为101.58MPa.结论 通过计算机辅助设计和选择性激光快速成形技术能够制作出高精度个性化纯钛髁突,材料的力学性能满足外科临床植入物的标准.采用计算机辅助3D打印个性化人工髁突并通过三维有限元应力分析,可以对个性化设计和术前方案进行评估,为TMJ的重建提供更为可靠的技术保证.
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可摘局部义齿支架铸型的计算机辅助设计与制作
目的通过对Kennedy第二类第二亚类牙列缺损模型进行可摘局部义齿支架的计算机辅助设计与制作,探索可行的方案,为该课题的深入研究奠定基础.方法激光扫描获取Kennedy第二类第二亚类牙列缺损石膏模型的三维数据,在重建的牙颌三维数字模型上绘出支架的轮廓图,提取轮廓内的数据作为支架的组织面数据,通过抽壳等操作得到支架的三维模型.将数据导入快速成形设备,加工成形.结果初步实现了可摘局部义齿支架的计算机辅助设计,用快速成形机加工出支架树脂铸型.结论将激光扫描获取数据、计算机辅助设计三维构建至快速成形机制作出产品作为一整套方案,可初步实现可摘局部义齿支架的计算机辅助设计与制作.
