三维数字化牙颌模型在口腔正畸学中的应用

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1、110ChineseJournalofPracticalStomatology　　　　　　　　　　　　Jan.2008Vol.1No.2 综　　述 三维数字化牙颌模型在口腔正畸学中的应用 彭佳美,严　斌　综　述,王　林,赵春洋　审　校 文章编号:1674-1595(2008)02-0110-02　　中图分类号:R78　　文献标志码:A 　　关键词:牙颌模型;三维重建;正畸学 　　Keywords:dentalcasts;three-dimensionalreconstruction;orthodontics 　

2、　现代口腔正畸学创建100多年来,牙颌模型作为正畸 1.4　激光扫描法(LaserScan)　激光扫描法自20世纪80 患者病案记录的重要组成部分,能客观完整地记录牙、牙年代末用于牙颌模型三维重建后得到迅速发展,其原理是 弓、腭及基骨的形态位置等信息,也是反映错畸形患者真应用激光三角测距法测出物体匀速螺旋旋转轴到物体表面 合 牙 的距离,根据检测部件的位置和距离计算出该点的三维坐 实三维解剖结构的唯一途径。模型的测量分析及相关检查 标,由计算机分析处理后进行整合重建。此法的主要优点 是错畸形诊断和矫治设计的主要依

3、据;同时,不同治疗阶 合 牙 [4] 。但存在对模 是操作简便,耗费较低,图像精度达300μm 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 。近 [5] 型过大倒凹有一定扫描盲区,且扫描速度慢等缺点 效。随着科技的发展,石膏模型已很难满足正畸医师快速 几年,国内外学者对提高激光扫描的速度和减少扫描盲区 准确地测量数据和进行可视化预测治疗的需求。基于此, [6] 。 进行了尝试,取得一定成功 三维数字化牙颌模型应运而生并得到了不断完善。 1.5　结构光技术(StructuredLightTechniques

4、)　结构光技 1　牙颌模型数字化三维重建的主要方法 术的原理与激光扫描法相似,是采用光阵列照射模型表面, 通过线阵列摄像机捕获变形光点,经计算机计算各光点坐 1.1　莫尔云纹法(MoiréTopography)　莫尔云纹法是一种 标后整合建模。该法较激光扫描法图像分辨率高,扫描时 获得任意形状物体等高线的非接触性光学方法,于1970年 间短,但仍存在扫描盲区。 [1] 由Meadows等发明。其原理为两组周期性栅格重叠在一 1.6　层析式扫描法(DestructiveScan)　层析式扫描又称 起,非接触地产生包

5、含物体表面三维信息的等高线图像,经 破坏性扫描,是一种接触性扫描方式。其采用“断面剖开与 计算机获取和分析而实现三维重建。但该法不适于过陡平 断面叠加”的形态学方法,先用铣床或磨床剖开被聚氨酯树 面,且灵敏度较低,因而多用于无牙颌模型的研究;而有牙 脂包裹的石膏模型,然后采集断层面边缘轮廓二维形态信 颌模型形态变化复杂,该法应用受限。 [7] 。 息叠加再现模型的表面立体形态,生成三维模型图像 1.2　数字散斑相关法(DigitalSpekleCorrelationMethod)　 此法精度较高,可达50μm;且

6、可同时包裹多个石膏模型进 数字散斑相关法是利用随机分布的散斑场中散斑颗粒因被 行扫描,提高了扫描速度。然而缺点也很明显,因为模型最 测物体的高度变化而产生一定形变,经计算机分析处理而 终要被损坏,所以每个模型只能扫描一次。 [2] 获得物体表面的三维坐标。张修银等通过测量牙冠各面 1.7　CT扫描法(ComputedTomographyScan)　CT扫描的 特征点而完成牙冠的三维重建与测量。该法测量精度较 原理是用高精度CT机发射X线束扫描牙颌模型某一层 高,但对邻间隙等光线弱处信息较弱。 面,由探测器接受后经

7、计算机处理形成不同灰度按矩阵排 1.3　近景立体摄影法(Stereophotogrammetry)　近景立体 列的像素图像,再将断层图像堆砌加工形成三维模型。CT 摄影法出现于二十世纪六七十年代。其原理为在高精度控 扫描法有许多显著优点,不仅可扫描石膏模型,还能扫描聚 制网的基础上从不同角度摄取对象的立体像对,再经计算 乙烯硅氧烷印模和咬合记录,甚至可直接用于人体口腔扫 机处理重建。目前主要用于颅颌面软组织三维重建,在牙 描,且扫描范围大,一次可扫描多个模型,而无明显盲区。 [3] 颌模型分析方面也有应用。周立新

8、等建立的牙颌模型视 随着CT性能的不断提高,特别是螺旋CT的发展,以及从 频立体测量系统的测量精度为0.09mm。但存在一定缺陷: 单层扫描向快速容积扫描的转变,使扫描速度有了极大的 首先,需两台或以上相机来获取图像数据,且口腔内实测非 [8] 。Mac- 提高,且其精度也足以满足牙颌模型的测量分析 [9] 常困难;其次,两个立体像比较时,需要一些特征,而牙冠外 chiA