国产隐形正畸矫治器Invis-OrthoDS系统的开发与研制

目的 :开发和研制具有我国知识产权的国产隐形矫治器Invis OrthoDS系统 ,并应用于口腔正畸临床 ,矫治各类常见的错畸形。材料和方法 :采用自行开发和研制的先进层析扫描技术 ,获得数字化正畸用牙颌模型的STL文件 ,开发研制了应用于Invis OrthoDS隐形矫治系统的牙颌畸形计算机辅助诊断与矫正过程计算机辅助设计的应用程序软件 ,可对建立的数字化三维牙颌模型进行三维旋转观察并进行各项牙齿、牙弓、基骨等项目的测量和分析 ,并自动输出模型的各项测量结果及诊断意见。结合临床治疗方案与设计 ,应用本软件系统实现可视化的三维矫正辅助过程 ,并将每个矫正阶段过程的模型母模通过激光快速成形设备进行输出 ,并最后在输出的母模上通过压膜成形器制作各个治疗阶段的系列透明隐形矫治器。结果 :开发和研制了应用于隐形矫正Invis OrthoDS的层析扫描、高精度激光快速成形的硬件设备和系统及相应的软件系统 ,并可实现三维可视化的错畸形矫治模拟过程 ,并制作出每个矫正阶段的系列透明隐形矫治器 ,该轿治器具有无托槽、美观、舒适、可随时摘戴、高效、卫生及患者复诊次数少等特点。本系统的精度可达到 0 .1mm ,其精度足以满足临床矫治的需要。结论 :首次开发和研制了具有我国知识产权的国产正畸隐形矫治器In     

国产无托槽隐形正畸矫治系统的开发与研制

目的:开发和研制国产无托槽隐形矫治系统,以最终应用于口腔正畸临床,矫治各类常见的错(牙合)畸形.方法:自行开发和研制了先进的层析扫描技术,获得数字化正畸用牙颌模型的STL文件,研制了应用于无托槽隐形矫治系统的牙颌畸形计算机辅助诊断与矫正过程计算机辅助设计的应用程序软件,可对建立的数字化三维牙(牙合)模型进行三维旋转观察并进行各项牙齿、牙弓、基骨等项目的测量和分析,并自动输出模型的各项测量结果及诊断意见.应用本软件系统可实现可视化的三维矫正辅助过程,通过激光快速成型设备进行输出母模,并通过压膜成形器制作各个治疗阶段的系列透明隐形矫治器.结果:开发和研制了无托槽隐形矫正技术的硬件设备系统及相应的软件系统,并可实现三维可视化的错(牙合)畸形矫治模拟过程,并制作出每个矫正阶段的系列透明隐形矫治器,该矫治器具有无托槽、美观、舒适、可随时摘戴、高效、卫生及患者复诊次数少等特点.结论:首次开发和研制了国产正畸无托槽隐形矫治系统,填补了我国在这方面的空白,是当今先进三维数字化技术在口腔正畸诊断与治疗中应用的最新成果.     

三维数字化技术在口腔正畸学中的应用

工业发展和软件的开发使三维数字化技术逐渐应用于口腔正畸学领域.牙列、气道、下颌运动等多方面都可以通过建模实现数字化,并用于协助临床诊疗.牙颌是正畸医生关注的中心,模型获取方式由传统石膏向数字化转变.通过不同方法采集数据重建模型,应用于正畸治疗的分析诊断、排牙实验、辅助设计个性化托槽和隐形矫治器.将正畸逐步发展成为数字化分析、诊断和治疗的全新模式,提高患者的治疗效果.本文就数字化在口腔正畸中的应用作一综述.     

数字化三维上颌模型重叠分析系统的研究

目的建立数字化三维上颌模型重叠分析系统,实现数字化三维上颌模型的精确重叠和测量分析。方法采用层析重构法获取数字化三维牙颌模型,利用CAD模型配准技术,经两步配准实现数字化牙颌模型的重叠,对系统误差进行检验,并通过牙齿上的测量标志点对其移位进行三维测量。结果建立了数字化三维上颌模型重叠分析系统,并对系统误差进行了检验。结论通过CAD模型配准技术可实现数字化上颌模型的高精度三维重叠,该重叠分析系统可用于正畸治疗结果的评估及连续动态资料的获取。     

牙颌模型三维数字化技术及其在口腔正畸学中的应用进展

牙颌模型三维数字化技术是随着扫描技术、软件处理技术逐渐发展起来的用于牙颌三维信息采集和分析的一项技术。相较于传统石膏模型,数字化模型具有物理存储空间小、保存方便、安全性高、不易受物理磨损和破坏、数据分析方便迅速、可高效远程传输等优势。现用于模型数字化的方法较多,依据不同的采集方式主要可分为层析法、计算机断层扫描法、三维光学扫描法,不同方法具有不同的优势和应用范围。目前牙颌三维数字化模型在口腔正畸学中已广泛应用于临床诊断、方案设计、正畸治疗、效果评价等方面,极大地提高了诊疗的精确性、直观性,亦为个性化、高效率的治疗提供了有效手段,增加了评测的客观性。     

基于锥形术CT数字化建模的3D打印牙颌模型制作及精确度研究

目的 基于锥形术CT（CBCT）数据构建患者数字化模型,应用3D打印技术制作牙颌实体模型并评估其精确度。方法 通过Mimics 10.01软件处理正畸临床患者CBCT数据,并结合Geomagic studio三维软件制作牙颌数字化模型,导入MakerBot Replicator2X型3D打印机中,采用熔融沉积技术（FDM）制作聚乳酸材料的上下颌实体模型。比较3D打印模型与传统石膏模型的牙冠近远中径、牙弓长度和宽度及后牙牙尖三角嵴长度测量值。结果 3D打印牙颌模型和传统石膏模型的测量数据经配对样本t检验,无统计学差异（P>0.05）。结论 采用CBCT构建数字化模型具有可行性,能够简化正畸检查流程、实现患者牙颌状况的数字化存储。采用3D打印制作牙颌模型精确度良好,可用于正畸临床。     

数控拔牙技术的实验研究

目的 探讨牙颌数字化三维重建技术与快速成型技术、数控技术相结合,实现微创和自动化拔牙的可行性.方法 锥形束CT(cone beam computed tomography,CBCT)扫描下颌牙颌标本,获得数据.采用Mimics软件重建牙颌三维实体模型,Magics软件进行数据修补.选取左侧下颌第一磨牙三维立体数据,快速成型软件切片、UG软件数据转换,导入自行研制的数控拔牙机,严格坐标定位后磨除左侧下颌第一磨牙.结果 建立了良好的三维牙颌模型,用数控拔牙机成功磨除左侧下颌第一磨牙.结论 牙颌数字化三维重建技术与快速成型技术、数控技术相结合,应用于数控拔牙机拔除标本牙是可行的.     

用生物近景摄影测量法建立牙颌模型三维测量分析系统

利用生物近景立体摄影测量技术建立了牙颌模型三维测量分析系统。该系统不仅可进行牙颌模型的三维测量,而且可对牙颌模型的三维信息进行贮存,可广泛地应用于口腔正畸的辅助诊断和辅助矫治设计。     

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现代口腔正畸学创建100多年来,牙颌模型作为正畸患者病案记录的重要组成部分,能客观完整地记录牙、牙弓、腭及基骨的形态位置等信息,也是反映错(牙合)畸形患者真实三维解剖结构的唯一途径.模型的测量分析及相关检查是错耠畸形诊断和矫治设计的主要依据;同时,不同治疗阶段的研究模型可用来观察记录矫治进展情况和判断最终疗效.随着科技的发展,石膏模型已很难满足正畸医师快速准确地测量数据和进行可视化预测治疗的需求.基于此,三维数字化牙颌模型应运而生并得到了不断完善.     

计算机辅助托槽定位系统的建立

目的 建立基于3D扫描、打印架构下的计算机辅助托槽定位系统(computer aided bracket placement system,CABPS).方法 通过3D扫描获取3D数字化牙颌模型,利用正畸计算机辅助设计(orthodontics computer aided design,Ortho CAD)技术对数字化模型进行牙齿分离,按照正常咬合六项标准进行牙齿排列;基于临床冠中心法和托槽槽沟平直化原则做计算机辅助托槽定位,计算机对已附带托槽定位标尺的牙齿进行原态模型复位,3D打印,压制托槽定位模板,在模拟(牙合)架上进行托槽间接粘接后模拟矫治,验证矫治效果.结果 在3D扫描、打印架构下,基于Ortho CAD技术建立了CABPS.结论 CABPS可提高托槽定位精度,实现了矫治效果可预期、可视.     

A validation study of reconstructed rapid prototyping models produced by two technologies

Objective:To determine the accuracy (trueness and precision) of two different rapid prototyping (RP) techniques for the physical reproduction of three-dimensional (3D) digital orthodontic study casts, a comparative assessment using two 3D STL files of two different maxillary dentitions (two cases) as a reference was accomplished.Materials and Methods:Five RP replicas per case were fabricated using both stereolithography (SLA) and the PolyJet system. The 20 reproduced casts were digitized with a highly accurate reference scanner, and surface superimpositions were performed. Precision was measured by superimposing the digitized replicas within each case with themselves. Superimposing the digitized replicas with the corresponding STL reference files assessed trueness. Statistical significance between the two tested RP procedures was evaluated with independent-sample t-tests (P < .05).Results:The SLA and PolyJet replicas showed statistically significant differences for trueness and precision. The precision of both tested RP systems was high, with mean deviations in stereolithographic models of 23 (±6) μm and in PolyJet replicas of 46 (±13) μm. The mean deviation for trueness in stereolithographic replicas was 109 (±4) μm, while in PolyJet replicas, it was 66 (±14) μm.Conclusions:Comparing the STL reference files, the PolyJet replicas showed higher trueness than the SLA models. But the precision measurements favored the SLA technique. The dimensional errors observed in this study were a maximum of 127 μm. In the present study, both types of reproduced digital orthodontic models are suitable for diagnostics and treatment planning.     

三维打印组织工程骨支架计算机辅助建模及快速成型技术

目的：建立适用于组织工程骨需求的支架材料CAD空间构型,支架结构实体微观模型及生物可降解组织工程骨支架。方法：将螺旋CT获得的DICOM格式文件输入MIMICS软件,将其生成的三维模型导人GEOMAG-Ic软件,提取外层轮廓,利用偏移功能模拟得到外层皮质骨。利用CATIAV5R17软件构建支架材料空间内部多孑L微观模型单体,在空间合适坐标上阵列得到组织工程骨内部支架整体模型,通过变更单体构型快速建立多种整体支架构型。装配皮质骨与内部空间支架得到STL文件。采用PROJETTM3500三维打印机成型材料为光固化丙烯酸树脂,支撑材料为无毒可分解石蜡打印该模型,得到组织工程骨实体模型。后期利用生物可降解材料结合固高GXYZ303010-XYLE三维打印系统打印得到可降解组织工程骨支架。结果：成功的建立了骨组织支架微观结构CAD模型,并成功构建出该模型实体及生物可降解组织工程骨支架。结论：基于结合计算机逆向与正向工程建模技术,可快速建立多种符合组织工程骨要求的支架材料空间构型。其仿生三维微观模型对三维打印组织工程骨有着积极意义,结合三维打印机及适合的生物可降解材料便可快速成型出植入所需的组织工程骨生物支架。     

基于逆向工程的个性化舌侧正畸矫治体系数字化设计

目的:准确建立个性化右侧上颌舌侧正畸矫治体系三维有限元模型,从而为生物力学分析打下基础并提供可靠的研究途径。方法:利用螺旋CT扫描获得头颅DICOM数据,在Mimics中进行牙列的三维重建,导入逆向工程软件Geomagic对牙列模型进行曲面修补及拟合,在UG NX软件中构建矫治系统数值模型,最后将其导入ANSYS软件进行三维有限元模型的构建。结果:建立了含矫治系统的个性化右侧上颌牙齿三维有限元数值模型。结论:基于逆向工程的个性化舌侧矫治数字化设计方法,将Mimics、Geomagic及UG NX综合运用进行数值建模,极大地提高了建模精度,是一种快捷高效的舌侧矫治系统的建模途径。     

面部软组织三维重建及测量系统的研制与应用

目的 研究和开发可应用于正畸临床诊断的数字化三维重建和测量系统,进行颌面部软组织结构的三维测量研究。方法 应用4个高精度的数码相机获取颌面部软组织的三维信息,自行研制和开发出应用于面部重建和测量的数字化立体摄影测量硬件系统,在专业计算机立体显示卡上开发面部软组织三维重建和测量软件系统,同时完成面部软组织三维测量分析和旋转观察。结果 应用研制的面部软组织三维重建和测量硬件及软件系统,可以重建出具有真实感的三维图像并在计算机中任意旋转、移动、缩放;面部软组织三维立体测量精度,左侧数码相机对为0．483mm,右侧数码相机为0．419mm。结论 本项研究所建立的面部软组织三维重建和测量系统,具有精度高、速度快、非介入性等特点,为口腔正畸学面部软组织三维结构的诊断、分析提供了一条新途径。     

种植体支抗三维有限元模型的建立

目的：建立人磨牙缺失区下颌骨正交各向异性种植体支抗三维有限元模型,为精确分析支抗种植体系统的生物力学特性奠定基础。方法：以人磨牙缺失区下颌骨为标本,取其缺牙区颌骨断面形态输入计算机,通过ANSYS5．5（Swanson Analysis Systems,Inc.Houston,USA)有限元分析软件将面轮廓作样条曲线拟合处理,形成逼真、光滑的颌骨断面轮廓图,然后采用断面拉伸技术重建牙齿缺失区下颌骨的三维模型,再将已做成的的种植体三维模型与下颌骨模型拟合并对其进行单元网络智能划分后建模。结果：建立起有效的种植体支抗三维有限元生物力学分析模型。结论：模型的几何相似性,生物力学相似性及临床适应性均佳,可以模拟支抗种植体在正畸载荷状态下骨界面应力分布状况。     

上颌埋伏尖牙及其支持组织三维有限元建模方法的研究

目的:利用螺旋CT技术与三维有限元方法,建立统一坐标系下上颌埋伏尖牙及其支持组织的三维有限元模型,为正畸牵引治疗埋伏尖牙的研究提供数字模型.方法:从正畸患者中选取一埋伏牙病例为实验样本,利用螺旋CT设备,Mimics、Unigraphic(UG)等软件.建立埋伏牙及其支持组织的三维实体(CAD)模型,并将建立的3种CAD模型导入MSC.Mentat软件中进行网格划分,建立可用于力学分析的三维有限元模型.结果:利用螺旋CT设备,Mimics、Unigraphic(UG)等软件,建立了上颌埋伏尖牙及其支持组织(牙周膜和上颌骨整体)的三维实体(CAD)模型,所建模型具有较高的几何相似性.结论:利用螺旋CT扫描技术、Mimics、UG、MSC等工程软件建立的上颌埋伏尖牙三维有限元模型精确度高,结构完整,网格质量好,可以满足对埋伏牙进行各种模拟牵引加载的需求.     

利用工业CT扫描图像重建牙列缺损的几何模型

目的:介绍一种获取牙列缺损石膏模型三维数据的方法,为实现可摘局部义齿CAD/CAM奠定基础。方法:利用低能量X射线工业计算机断层扫描机(industrialcomputedtomography,ICT)扫描牙列缺损石膏模型,获得该模型的ICT图像,经过图形图像处理,获取表面轮廓三维数据;矢量化后,将数据输入通用逆向工程软件系统,重建牙列缺损的三维CAD模型。在此基础上,在CAD/CAM软件系统中构建可摘局部义齿支架的三维数字模型。数据传输格式为STL。结果:获得的点云数据密集均匀,未见扫描盲区;三维重建的牙列缺损CAD模型结构清晰,完成了可摘局部义齿支架三维模型的构建。结论:与医用CT相比,ICT扫描方法空间分辨率高,精确度高,可以作为一种获取牙列缺损石膏模型三维数据的可靠方法。     

A new system for scanning, measuring and analyzing dental casts based on a 3D holographic sensor

OBJECTIVES: To evaluate the reliability of a new technique for measuring 3D-scanned orthodontic cast models with cross-section planes using teledent, a new software, developed at Technion - for the purpose of this research. EXPERIMENTAL VARIABLE: Thirty orthodontic plaster models were divided into three equal groups according to severity of teeth crowding. Measurements of mesio-distal tooth width and the arch length were performed manually on the casts using a conventional caliper. Thereafter, the models were scanned and processed into the software using a 3-D measuring scanner with a holographic sensor 'ConoProbe' (by Optimet, Jerusalem, Israel). teledent used two types of digital measurements; linear and cross-section planes to perform a space analysis on the scanned teeth. Significance was determined by the paired Wilcoxon rank sum test. RESULTS: Results show that 3D measurements of tooth width and arch length obtained by cross-section planes were generally similar to manual caliper measurements, while linear measurements were statistically smaller. When comparing space analysis, both digital measurements were statistically smaller than the caliper (p < 0.05). The difference in space analysis between the caliper and the cross-section plane measurements was very small (0.38-0.74 mm) and can be considered clinically acceptable. However, a difference of 1.19-3 mm between the linear measurements and the caliper might have clinical implications especially in severely crowded dentition. CONCLUSIONS: This study suggests that measurements performed by cross-section planes are as accurate as the manual caliper and can be employed clinically while the accuracy of linear measurements is sometimes questionable.