数字化正颌外科中锥形束CT重建牙列与激光扫描牙模配准精度影响因素研究

目的评价锥形束CT(CBCT)重建牙列与激光扫描牙模配准时,托槽、牙列状态及配准方法3个因素对配准精度的影响。方法回顾性分析天津市口腔医院正颌外科2017年12月至2019年12月接受数字化设计的双颌手术治疗的患者资料。将患者的CBCT及激光扫描牙模(简称光扫牙模)数据导入Mimics 20.0软件,分别采用全局配准、局部配准对非咬合状态及咬合状态CBCT牙列和光扫牙模进行配准操作,分为4组:组1,非咬合状态牙列局部配准;组2,非咬合状态牙列全局配准;组3,咬合状态牙列局部配准;组4,咬合状态牙列全局配准。每组包括3个亚组:A亚组使用3.0 mm距离参数配准1次,B亚组使用3.0、1.5 mm距离参数配准2次,C亚组使用3.0、1.5、0.3 mm距离参数配准3次。借助Geomagic Studio软件的距离分析功能,获得两图像间距离的均方根(RMS)等配准精度数据。亚组间正态分布计量资料比较采用方差分析,各亚组间多重比较采用LSD-t检验;采用多因素方差分析,建立一般线性模型,检验有无托槽、牙列状态及配准方法三者之间是否存在交互作用,再使用单变量检验分析单独效应。结果共纳入24例患者,男7例,女17例,年龄19~30岁,其中12例有正畸金属托槽,12例无托槽。(1)无论有无托槽、咬合/非咬合状态牙列,采用局部配准时均为A亚组的配准方案最优,而采用全局配准时均为C亚组的配准方案最佳。(2)有无托槽、牙列状态、配准方法3个主变量对配准结果的影响均有统计学意义(P<0.05);三者间的交互作用无统计学意义(P>0.05);但有无托槽与牙列状态、有无托槽与配准方法、牙列状态与配准方法两两间交互作用有统计学意义(P<0.05)。结论在CBCT牙列和光扫牙模进行配准时,若使用局部配准法,只需用3.0 mm的距离参数配准1次;若使用全局配准法,需依次按照3.0、1.5、0.3 mm的距离参数设置配准3次。有无托槽、牙列状态、配准方法对CBCT牙列和光扫牙模的配准精度均有影响。     

正畸过程中牙齿三维方向变化的模型测量方法研究进展

牙齿三维方向上移动效率的评价是评估正畸疗效的重要内容之一。随着科学技术的发展,矫治器及矫正技术不断进步,用于研究正畸矫治牙齿三维方向移动效率的方法和工具也在不断更新。本文以牙齿移动测量方式发展为主线,介绍了由手工石膏模型测量转向利用计算机软件对数字化模型的测量过程和依据,并对三维数字化模型数据获取方式、储存文件格式及可选择的分析处理软件进行了说明,以及回顾了前人对三维数字化模型进行三维重叠的部分研究,总结了目前对光学扫描及X线扫描得到的两种三维模型数据常用的配准方法和配准区域的选择。     

正颌手术三维牙颌融合模型牙列配准精度检验的方法建立

目的:应用医学图像软件的组合功能,建立正颌手术三维牙颌融合模型的牙列配准精度检验的新方法,并评价其临床可行性。方法:收集2016年10月-2018年8月于空军军医大学口腔医院颌面外科就诊的16例术前三维牙颌融合模型存在咬合误差经修正且已完成手术的正颌病例,基于Mimics21.0软件的布尔运算功能,对修正方案前的三维牙颌融合模型的上、下牙列咬合接触进行检验,与修正后方案做对比。采用SPSS25.0对结果进行统计学分析,验证其可行性。结果:建立了正颌手术三维牙颌融合模型的牙列配准精度检验的新方法,通过修正前、后手术方案的对比,重叠部分平均体积224.11mm3,与重叠对照组(平均值0.22mm3)对比有显著性差异,具有统计学意义(P0.05);开牙合部分平均体积2340.24mm3,与开牙合对照组(平均值1.47mm3)对比有显著性差异,具有统计学意义(P0.05)。结论:应用医学图像软件的组合功能可对正颌手术三维牙颌融合模型牙列配准精度进行检验,本方法可应用于临床虚拟手术方案的初步校正,并提高精确性。     

正颌外科数字化咬合设置研究进展

目的 对正颌外科数字化咬合设置的研究进展进行综述。方法 查阅近年来与正颌外科数字化咬合设置相关的研究文献,对其成像基础、方法、临床应用以及存在问题进行总结和梳理。结果 正颌外科数字化咬合设置包括手动、半自动和全自动方法。手动方法主要依赖视觉线索进行操作,相对灵活,但难以保证最佳咬合设置;半自动方法利用计算机软件自动运行部分咬合设置和调整,但咬合结果很大程度上仍取决于人为操作;全自动方法完全依赖于计算机软件的运行,对不同临床情况需要设计针对性的咬合重建算法。结论 目前的临床研究初步证实了正颌外科数字化咬合设置的准确性和可靠性,但仍存在一定局限性,未来还需要在术后结果、医患接受度、规划时间和成本效益等方面展开进一步研究。     

基于 CBCT 影像的新图像配准技术在颞下颌关节疾病诊疗中的运用

目的 基于CBCT影像的新图像配准技术在颞下颌关节疾病诊疗的流程，并对其可靠性进行评 价。方法 选取2022年1月-2023年1月于本院行正颌手术治疗的34例患者为研究对象，采集患者术前术后 锥形束CT（CBCT）图像，在开源软件（3D Slicer）中，运用基于体素的图像配准技术，测量髁突的位置 和形态学变化，并采用同类相关系数（ICC）对该方法的稳定性进行评估。结果 髁突轴向旋转的ICC为 0.976，轴向平移的ICC为0.984，表面变化测量的ICC为0.947。结论 基于CBCT图像新配准技术在测量髁突 旋转、位移和形态变化方面具有很大的稳定性，为颞下颌关节疾病的诊疗提供了可靠的评估。     

基于结构光扫描的椎弓根多区域组合配准技术

目的利用术中结构光扫描图像和术前CT进行配准,实现计算机辅助椎弓根手术。方法术前对手术部位的CT图像进行三维重建及区域划分,术中用结构光对其进行三维扫描,把腰椎模型骨各区域组成17个组合,然后结合预配准与多区域ICP算法对两点集进行配准。结果该算法实现了脊椎骨可见光数据与CT数据的配准,即使在噪声干扰和图像偏移的影响下,配准误差仍能保证在1mm之内。结论本文提出的预配准结合多区域配准算法能有效地避免ICP算法的局部收敛性;即使在施加噪声和外部干扰情况下,利用两个区域组合进行配准可以满足手术精度要求。     

多来源颅颌面三维数字化模型的建立

目的 建立一个满足临床和科研要求的可视化的多来源多精度的颅颌面三维数字化模型.方法 采用锥体束断层CT(CBCT)扫描整个头部,利用不同组织的亨氏单位(Houns Field值)的不同,提取出面部软组织、颌面部骨骼以及牙列3种组织结构,利用三维重建的方法,重构出面部、颌骨和牙齿三部分的数字化三维模型,同时采用激光扫描的方法获得带有纹理信息的面部三维模型以及高精度三维数字化牙列模型,利用三维图形学中的配准技术,将激光扫描获得的面部、三维模型转化到CT来源的重建的三维颅颌面数字化模型所在坐标系.结果 获得一个带有颜色信息的面部软组织、高精度牙列和清晰骨骼的复合三维数字化颅颌面模型.结论 多来源的三维数字化颅颌面模型是一种能够达到临床和科研要求的高精度数字化模型.     

数字化正颌外科术前三维设计的护理配合流程

目的 总结数字化正颌外科术前三维设计流程中专科护士的护理配合经验,以增加医护配合效率,提高患者满意度.方法 2015年1月至2020年12月诊断为牙颌面畸形并接受数字化正颌外科治疗的患者7055例,建立数字化正颌外科术前三维设计的护理配合流程,行术前三维设计门诊专科护士的护理配合.结果 行数字化正颌外科术前三维设计并完成治疗患者5277例,平均每年可完成879例,接诊3.5例/d.基于本护理配合流程,每例患者均可在当日完成检查,总时长＜8 h,单项检查完成时长＜2 h.结论 数字化正颌外科术前三维设计的护理配合流程可显著提高医生和护士的接诊效率,减少患者的就诊时间.     

数字化技术在下颌骨骨牵引后所致牙颌畸形行正颌术前设计中的应用

目的:引入数字化技术对下颌骨骨牵引后所致牙颌畸形正颌外科术前设计过程进行改良,以期达到更好的术后效果。方法:术前患者行头颅CT扫描,获得数据后,导入Surgicase软件进行三维重建分析,通过精准的术前测量、术前模拟手术后,制定手术方案,实施正颌外科手术。结果:通过对患者进行精准的术前测量、设计后,患者手术取得了良好效果,外观的美学改变及咬合关系的恢复都得到了患者的肯定。结论:利用数字化技术对骨牵引后需行正颌外科手术的半侧颜面短小患者进行精准的术前设计及手术模拟,可以使手术更为准确、有效地进行。     

新型五轴三维激光扫描系统重建牙颌模型的可靠性对比研究

目的：应用一种新型五轴三维激光扫描系统对牙颌模型进行三维扫描和重建,评价该三维测量重建结果的可靠性。方法：将下颌牙列模型固定在新型五轴三维激光扫描系统的底座上,然后对标准下牙列模型进行全面扫描,初步扫描后确定数据范围,在此基础上进行精确扫描。扫描后的结果自动生成下颌牙列数字化模型。然后,用此软件自带测量工具测量切牙牙冠宽度、牙弓前段宽度、牙弓后段宽度、牙弓前段长度和牙弓后段长度相关指标,游标卡尺在石膏模型上测量各个相关指标,分析系统的可靠性、可重复性以及扫描精度。结果：新型5Seri es五轴三维激光扫描系统的可靠性与可重复性好,扫描精度结果显示与游标卡尺测量结果差异无统计学意义。结论：新型5Seri es五轴三维激光扫描系统可靠性高、测量速度快,可以满足口腔模型三维数据快速采集和计算机辅助设计建模的需要。     

Comparison of Intraoperative Portable CT Scanners in Skull Base and Endoscopic Sinus Surgery: Single Center Case Series

Precise and safe management of complex skull base lesions can be enhanced by intraoperative computed tomography (CT) scanning. Surgery in these areas requires real-time feedback of anatomic landmarks. Several portable CT scanners are currently available. We present a comparison of our clinical experience with three portable scanners in skull base and craniofacial surgery. We present clinical case series and the participants were from the Northwestern Memorial Hospital. Three scanners are studied: one conventional multidetector CT (MDCT), two digital flat panel cone-beam CT (CBCT) devices. Technical considerations, ease of use, image characteristics, and integration with image guidance are presented for each device. All three scanners provide good quality images. Intraoperative scanning can be used to update the image guidance system in real time. The conventional MDCT is unique in its ability to resolve soft tissue. The flat panel CBCT scanners generally emit lower levels of radiation and have less metal artifact effect. In this series, intraoperative CT scanning was technically feasible and deemed useful in surgical decision-making in 75% of patients. Intraoperative portable CT scanning has significant utility in complex skull base surgery. This technology informs the surgeon of the precise extent of dissection and updates intraoperative stereotactic navigation.     

虚拟技术在牙颌面畸形治疗中的应用

目的 探索虚拟技术在牙颌面畸形治疗中的应用。方法 通过颅颌面CT扫描,进行颌面部骨的三维重建,将该模型与激光扫描牙列模型拟合,建立数字化颅颌面-牙列模型。基于此模型进行手术虚拟设计和模拟预测。确定手术方案后,进行牙合板及导板的3D打印。在手术牙合板及导板的指引下进行手术。通过拟合虚拟设计与手术后重建模型来检验手术精确性。结果 通过CT重建图像与激光扫描牙列模型的拟合,获得了颅颌面-牙列模型。利用此模型可进行虚拟手术设计和手术模拟。通过不断调试和修正,可获得最佳个体手术方案。3D打印牙合板及导板可精确指导手术的实施。结论 在牙颌面畸形的治疗中,虚拟手术设计和虚拟导板技术是一个理想的选择,值得临床推广应用。     

正颌外科电脑模拟手术系统的研究

我们利用电脑数字图像处理技术,建立了一个服务于正颌外科的电脑辅助设计系统——正颌外科电脑模拟手术系统,对患者的头颅 X 线定位片进行测量,为正位片提供71项点线距离、角度值和比例值,为侧位片提供68项测量值,并作出诊断;对患者的侧面彩色像进行模拟手术,预测疗效,并将手术移动的数据,量化地提出手术方案,提供临床使用。结果可通过激光打印机和视频打印机进行打印,所有操作可在20 min 内完成。     

正颌外科电脑模拟手术系统的研究

我们利用电脑数字图像处理技术，建立了一个服务于正颌外科的电脑辅助设计系统──正颌外科电脑模拟手术系统，对患者的头颅Ｘ线定位片进行测量，为正位片提供７１项点线距离、角度值和比例值，为侧位片提供６８项测量值，并作出诊断；对患者的侧面彩色像进行模拟手术，预测疗效，并将手术移动的数据，量化地提出手术方案，提供临床使用。结果可通过激光打印机和视频打印机进行打印，所有操作可在２０ｍｉｎ内完成。     

CBCT扫描结合逆向工程软件建立邻嵌体洞型三维有限元模型研究

目的：建立下颌第一磨牙含邻面（Ⅱ类）洞型三维有限元模型,为嵌体修复的生物力学分析奠定基础。方法：采用CBCT扫描的方法,iM mi cs软件读取断层影像数据,数据分割、三维重建,Geomagic软件补洞、精修,运用Pro/E软件制作洞型及嵌体,ANSYS workbench软件网格划分。结果：准确地建立了含有嵌体、牙釉质、牙本质、髓腔的邻面（Ⅱ类）洞型三维有限元模型,所得模型具有良好的几何相似性与生物力学性能相似性。结论：应用CBCT扫描结合逆向工程软件iMmics、Geomagic,及造型软件Pro/E,有限元分析软件ANSYS workbench建模的方法快捷可行。     

锥型束CT在上颌Le Fort Ⅰ型截骨术中的应用

目的 探讨提高Le Fort Ⅰ型截骨术的安全性和准确性的方法.方法 对84例上颌正颌手术患者术前行锥型束CT(conebeam computed tomography,CBCT)扫描,提取不同的影像资料,测量定位上颌Le Fort Ⅰ型截骨区域重要解剖结构位置.结果 84例中,术前检查发现上颌窦严重发育不全3例,其各骨壁距离测量值远小于正常值;上颌第3磨牙高位阻生11例;上颌窦分隔8例,鼻中隔偏曲4例;上颌窦囊肿3例.该成像技术对正颌手术患者上颌骨翼腭管位置关系,上颌骨各骨壁的厚度,上颌窦分隔,上颌窦内潜伏病变,上颌高位阻生牙的定位,翼上颌联合情况,以及鼻中隔偏曲情况均有良好的显示,为上颌正颌手术方案设计提供了放射学的颌骨评估基础,可指导Le Fort Ⅰ型截骨的定位设计.结论 CBCT可为上颌Le Fort Ⅰ截骨提供更精准的结构解剖影像,从而提高手术的准确性与安全性.

Abstract：

Objective To improve the accuracy and safety of the Le Fort Ⅰ osteotomy. Methods Eighty-four patients underwent CBCT scan before maxillary orthognathic surgery. The anatomic structures of maxilla were marked and measured. Results In 84 cases, there were 3 cases with severe hypoplasia of maxillary sinus, 11 cases with impacted third molar, 8 cases with separation in maxillary sinus, 4 cases with the deviation of nasal septum, and 3 cases with cysts in maxillary sinus. Form CBCT images, the position of the pterygopalatine canal, the thickness of maxillary wall, hidden lesion of maxillary sinus, the location of Impacted molar, the deviation of nasal septum, and other anatomic structure could be accurately localized. CBCT could provide sufficient and valuable information in diagnosis and design for Le Fort Ⅰ osteotomy. Conclusions CBCT imaging technology could provide precise anatomic images for Le Fort Ⅰ osteotomy. It improves the accuracy and safety of the Le Fort Ⅰ osteotomy.     

Clinical indications and perspectives for intraoperative cone-beam computed tomography in oral and maxillofacial surgery.

OBJECTIVES: Intraoperative cone-beam computerized tomography (CBCT) imaging has been introduced in oral and maxillofacial surgery. Using midfacial fractures as the pioneer model, this study describes the spectrum of further promising clinical indications for intraoperative CBCT and a clinical combination with intraoperative navigation. STUDY DESIGN: One hundred seventy-nine patients admitted for surgical treatment of the facial skeleton were included in the study. Intraoperatively, 3-dimensional images were generated with the mobile CBCT scanner Arcadis Orbic 3D, obtained from Siemens Medical Solutions, in a variety of indications. RESULTS: The acquisition of the data sets was uncomplicated, and image quality was sufficient to assess the postoperative result in all cases. In the example of a facial gunshot injury, a navigation system for intraoperative localization of the metal foreign bodies was used.     

交互式医学图像控制系统在正颌外科手术中的应用

目的 探讨交互式医学图像控制系统（MIMICS）在计算机辅助手术中的应用价值,为术前进行精确设计手术方案及达到术后良好效果提供真实可靠依据。方法 对2例正颌外科手术患者的头面部三维CT断层扫描图像,进行识别确定重建对象,对皮肤、皮下组织及骨组织采用灰度阈值法进行自动重建;采用MIMICS软件对获取的医学信息进行分层网格划分,完成建模。根据资深正颁外科医师制订的方案,在模型中完成手术的模拟和软组织形变的预测。结果 完成了包含皮肤、皮下组织和骨组织的患者头面部三维网格模型。模拟了正颌外科手术移动骨质过程,并且以动态动画形式演示,可从任意角度进行观察。实现了正颌外科手术术后软组织形变的可视化预测。结论 利用医学影像资料,采用MIMICS软件可实现人头面部复杂结构的三维重建和分层网格划分,以动态形式完成正颌外科手术的模拟和软组织形变预测。在计算机屏幕前制订手术方案进行医患交流,共同协商,提高了正颌外科手术安全性、精确性和矫治效果。