基于赋权形态学分析的三维面部对称参考平面构建方法

目的: 建立一种基于三维形态学分析的赋权普氏分析(weighted Procrustes analysis,WPA)方法,实现对下颌偏斜患者面部解剖标志点不对称程度量化赋权的三维面部对称参考平面自动化构建。方法: 临床收集下颌偏斜患者30例,基于本体-镜像关联法的普氏分析(Procrustes analysis,PA)算法和自主研发的WPA算法,分别构建每名患者三维面部模型的对称参考平面(实验组一和二),以专家定义的区域迭代最近点(iterative closest point,ICP)算法(选取对称性良好的区域)构建的对称参考平面为“真值平面”,作为参考组。以实验组与参考组的平面角度误差作为评价指标,分别比较两个实验组与参考组的差异,评价WPA算法构建对称参考平面的临床适用性。结果: 30例下颌偏斜患者WPA算法构建的对称参考平面与真值平面的角度误差为1.53°±0.84°,PA算法构建的对称参考平面与真值平面的角度误差为2.06°±0.86°。对于下颌偏斜大于12 mm的患者,WPA算法比PA算法的平均平面角度误差小0.86°。结论: 基于三维面部形态学分析的WPA算法对下颌偏斜面部不对称畸形患者构建三维面部对称参考平面的临床应用效果比传统PA算法有显著提高,初步达到了口腔临床专家级诊断策略的效果。     

三种牙颌模型扫描仪牙尖交错牙合三维重建精度评价

目的：定量评价3种商品化三维光学牙颌模型扫描仪全牙列模型牙尖交错（牙合）（intercuspal occlusion, ICO）三维重建精度,为临床选择应用提供参考.方法：用超硬石膏灌制一副标准上下颌牙列石膏模型,咬合蜡固定ICO空间位置关系,在模型上确定45个特征点并顺序编号.分别选取上下颌模型上特征点进行配对,测量特征点对间距离Z.用机械接触式柔性测量机械臂R直接获取特征点空间坐标后软件测量获取参考值（ZR）;运用A（3Shape D700,3Shape A/S,丹麦）,B（ZENO@Scan,Weiland,德国）、C（Activity102,Smart Optics,德国）3种牙颌模型扫描仪重建全牙列模型牙尖交错骀后,人机交互选取模型对应特征点、软件测量获取测量值（Zn：ZA、ZB、Zc）.定义测量误差△Zn=Zn-ZR.采用配对￡检验比较Zn与ZR的差异,采用单因素方差分析对△Zn进行分析,比较3种牙颌模型之间的差异.结果：B扫描仪测量值与参考值差异有统计学意义,P＜ 0.05.3种商品化三维光学牙颌模型扫描仪模型牙尖交错（牙合）重建精度分别为：0.00＆#177;0.43mm,0.26＆#177;0.36mm,0.08＆#177;0.34mm.A、B扫描仪模型ICO三维重建精度差异有统计学意义,P＜0.05.结论：模型ICO三维重建正确度：A＞C＞B,精密度：C＞B＞A.     

姿势微笑位口唇对称参考平面的数字化构建及初步应用验证

目的: 探索数字化技术构建姿势微笑(posed smile)位口唇对称参考平面(symmetry reference plane, SRP)的方法,实现姿势微笑位口唇SRP的自动化构建,并评价其初步应用效果。方法: 收集18名研究对象的三维面部和牙列数据,基于赋权普氏分析(weighted Procrustes analysis,WPA)算法和区域迭代最近点(iterative closest point,ICP)算法,分别构建每位受试者WPA算法和初学者ICP算法的姿势微笑位口唇SRP作为实验组,以专家定义的“真值平面(truth plane,TP)”作为对照组,比较WPA算法和初学者ICP算法确定的SRP与TP间的角度差异。将姿势微笑位下WPA算法自动获得的口唇SRP应用于前牙美学修复的数字化设计,进行临床初步应用评价。结果: 18名受试者姿势微笑位下WPA算法建立的口唇SRP与TP角度差异为1.78°±1.24°,初学者ICP算法建立的口唇SRP与TP角度差异为7.41°±4.31°,二者差异有统计学意义(P<0.05)。在前牙美学设计时,参照姿势微笑位下WPA算法自动获得的口唇SRP进行前牙修复体美学设计,受试者评分为(8.48±0.57)分;常规数字化方案按照原有牙列对称平面进行修复体设计,受试者评分为(5.20±1.31)分,二者差异有统计学意义(P<0.01)。结论: WPA算法自动构建的姿势微笑位口唇SRP较初学者ICP算法更准确,与“真值平面”非常相近,可以为口腔美学分析和设计提供重要参考,参照WPA算法自动构建的口唇SRP进行前牙修复体设计,能有效促进医患交流,提高患者对修复效果的满意度。     

乳牙数字化参考牙冠模型的初步构建

目的: 探索建立数字化参考牙冠模型的设计流程,初步构建乳牙数字化参考牙冠模型,为乳牙标准牙冠模型的建立奠定基础,为计算机辅助设计/计算机辅助制造(computer-aided design/computer-aided manufacture,CAD/CAM)技术在儿童口腔医学中的相关应用提供参考和依据。方法: 在北京市海淀区多所幼儿园中选取全口健康无龋、年龄4~5岁的儿童作为研究对象。对儿童取上下颌牙列印模后制取石膏牙颌模型,通过三维牙颌模型扫描仪重建数字化牙颌模型。利用三维逆向工程软件Geomagic Studio 2013提取全口乳牙所有牙位的单个牙冠数据,测量其近远中径、颊舌径和龈牙合径,再按照缩放比例因子,对每一牙位的牙冠进行牙冠标准化处理,基于3~5个牙冠特征点进行对齐,最后通过平均值拟合的方法构建出乳牙数字化参考牙冠模型。结果: 共纳入40名儿童,其中男14名,女26名,均为汉族。获取到40副上下颌牙列石膏模型,在重建数字化牙颌模型后,通过逆向工程技术,测量获得乳牙牙冠近远中径、颊舌径和龈牙合径相关数据,并成功构建全口20颗乳牙的数字化参考牙冠模型,能够反映乳牙牙冠特征形貌。结论: 通过逆向工程技术构建乳牙数字化参考牙冠模型,为乳牙标准牙冠模型的建立提供了参考,对临床、科研和教学等具有应用价值,有助于CAD/CAM技术在儿童口腔医学领域的应用。     

动态导航下不同深度环钻定位精确度的体外评价

目的: 通过3D打印的体外模型评价使用动态导航系统引导下环钻在不同深度定位的精确度。方法: 设计并使用3D打印技术以Veroclear树脂制作标准化模型,分别在距离模型外表面5、10、15 mm深度预留半球型空腔。拍摄锥形束CT(cone beam CT,CBCT)并将数据导入动态导航软件中(迪凯尔公司,中国),建立导航路径规划。在导航引导下使用直径4.5 mm的环钻完成入路操作,每个深度完成10例入路。拍摄术后模型的CBCT,重建导航下的入路轨迹,并与设计路径进行对比,计算实际动态导航路径与设计路径之间的二维距离偏差、深度偏差、三维距离偏差及角度偏差。结果: 5 mm深度下动态导航终点位置与目标位置的二维距离偏差为(0.37±0.06) mm、深度偏差为(0.06±0.05) mm、三维距离偏差为(0.38±0.07) mm、角度偏差为2.46°±0.54°;10 mm深度下动态导航终点位置与目标位置的4项偏差分别为(0.44±0.05) mm、(0.16±0.06) mm、(0.47±0.05) mm、2.45°±1.21°;15 mm深度下动态导航终点位置与目标位置的4项偏差分别为(0.52±0.14) mm、(0.16±0.07) mm、(0.55±0.15) mm、3.25°±1.22°。随着进入深度的增加,动态导航系统的三维及深度精确度均下降(P<0.01),定位角度偏差与进入深度无关(P>0.01)。结论: 动态导航技术在15 mm的深度范围内仍可以达到较高的定位精确度,但其偏差值随着进入深度的增加而增大。     

三种数字化分析算法测量咬合接触分布及面积的对比研究

目的:研究三种数字化分析算法测量石膏牙颌模型三维咬合接触分布及面积的检测效果,并与传统咬合分析方法进行比较,探究各数字化分析算法的特点和应用。方法:选取一副正常受试者的上、下颌石膏牙颌模型,使用3shape E4牙颌模型三维扫描仪进行数字化扫描得到数字模型,在三维测量分析软件Geomagic Studio 2013及Geomagic Qualify 2013中采用“三维偏差色阶图法”、“点云统计分析法”和“虚拟咬合纸法”三种数字化分析算法获得相应的三维咬合接触分布及面积,同时使用牙合记录硅橡胶法及咬合纸扫描法两种传统咬合分析方法获得咬合接触分布和面积。各方法的咬合检测阈值为100 μm,量化评价各数字化分析算法与传统咬合分析方法的检测结果。结果:上述五种方法所得的全牙列咬合接触分布的定性评价结果基本一致,三维偏差色阶图法、点云统计分析法、虚拟咬合纸法、牙合记录硅橡胶法和咬合纸扫描法所得到的总咬合接触面积分别为133.10 mm ²、142.08 mm ²、128.95 mm ²、163.31 mm ²、100.55 mm ²。三种数字化分析算法间的检测结果差异性不大,数字化方法与传统方法检测的总咬合接触面积有一定差异。结论:三种数字化分析算法均可提供较为可靠、准确的牙颌模型咬合接触分布及面积量化分析结果,可为口腔临床修复体数字化设计制作及咬合分析提供参考。     

两种评价面部三维表面数据不对称度方法的比较

目的：比较两种利用数字化技术三维定量确定人面部对称度的方法。方法：利用FaceScan三维激光扫描仪,获取20名受试者面部三维表面数据,将数据导入逆向工程软件Imageware 13.0和Geomagic 12,以YZ平面为镜像平面对其进行镜像,将本体和镜像图像利用迭代最近点算法（interactive closest point,ICP）和普氏分析法（Procrustes analysis,PA）重合,分别提取其正中矢状面,计算21个解剖标志点到正中矢状面的距离和不对称度,并进行比较分析。结果：对20个受试样本21个测量值进行配对t检验,得到t=1.346,P=0.193。结论：对于无明显不对称研究对象而言,ICP算法和PA算法都可以得到其正中矢状面,但是两种算法求得的正中矢状面之间无明显差异。     

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数字化口腔医学是口腔医学的主要发展方向之一,其中以计算机技术为核心的数字化制造技术采用不同的制造工艺、材料,可广泛满足口腔医学多个领域的临床需求,本文就此专题进行概述.     

数字化全口义齿的临床疗效初步评价

目的 通过对照传统修复的全口义齿(complete dentures,C),初步评价功能易适数字化全口义齿(functionally suitable denture,FSD)的临床疗效.方法 用数字化方法和传统方法分别为符合纳入标准的17例无牙颌受试者完成两副全口义齿(FSD和C).用视觉模拟评分法、咬合调整次数、压痛点数、咀嚼效率检查等主客观评价指标,对FSD与C在初戴及佩戴3周后的患者满意度、咬合状态、 基托组织适合度、咀嚼效率等方面进行单盲随机对照试验和统计学分析.结果 ①FSD初戴总体及发音满意度高于C(P<0.05),3周后两者总体及各项满意度间差异无统计学意义;②FSD初戴咬合调整总次数及正中和侧方咬合调整次数少于C(P<0.01),前伸咬合时两者差异无统计学意义;③FSD初戴及3周后的压痛点数及咀嚼效率与C之间差异无统计学意义.结论 FSD具有良好的初戴满意度以及咬合适合性.对于无不良颌位的无牙颌患者,在减少患者复诊次数的同时,可以获得与传统全口义齿相似的修复效果.     

口腔用光固化三维打印精度评价方法的建立及应用效果

目的:建立一种光固化三维打印技术精度评价用牙颌参考模型,并借助该模型建立光固化三维打印牙颌模型准确度的多维评价方法,获得客观评价结果。方法:参考既往文献报道的中国人群恒牙及恒牙列形态学研究的统计分析数据,在3ds Max 2018软件中设计一副以简化标准长方体组合模型模拟真实牙颌模型特征的牙颌参考模型。用三款不同打印原理的光固化三维打印机进行模型打印,分别是:Objet30 Pro打印机(PJ技术)、Projet 3510 HD Plus打印机(MJP技术)和Perfactory DDP打印机(DLP技术)。通过三维扫描打印模型,在Geomagic Studio 2012软件中基于扫描数据分析打印模型的整体3D偏差、特征面的平面度、平行度和垂直度误差。利用数显卡尺对打印模型各模拟牙冠近远中径、颊舌径和牙合龈向高度以及模拟牙列进行特征尺寸测量,分析打印层内和打印层高百分比误差。结果:在三维形态误差方面,Objet30 Pro打印模型的整体3D偏差最小,Projet 3510 HD Plus和Perfactory DDP打印模型分别在垂直度和平面度方面表现最优;在特征尺寸误差方面,Objet30 Pro打印模型的打印层内和打印层高误差综合表现最优。结论:本研究建立的光固化三维打印牙颌模型精度评价模型及配套方法,可以提供较客观、全面的评价结果,具有较好的通用性,可为三维打印临床应用提供参考和指导。