一种牙冠预备体三维数字化模型的就位倒凹检测方法(论文).pdf

第1 1 卷第1 4 期2 0 1 1 年5 月 1 6 7 1 1 8 1 5 2 0 1 1 1 4 3 1 6 5 一0 4 科学技术与工程 s c i e n c eT e c h n o l o g y 锄dE n 舀n e e r i n g V o L1 1N o 1 4 M a y2 0 l l 2 0 1 ls c i 1 k h E n 印昏 一种牙冠预备体三维数字化模型的 就位倒凹检测方法 刘思璇 吕培军孙玉春赵一姣王勇 j E 京大学口腔医学院口腔医院口腔计算机应用中心 北京1 0 0 0 8 1 摘要基于三维扫描和逆向工程技术 研究牙冠预备体就位倒凹的检测及量化方法 在教学用标准牙列石膏模型上 对左 侧上颌第一磨牙进行全瓷冠牙体预备 用牙颌模型三维激光扫描仪获取牙冠预备体三维点云数据 在交互提取牙冠预备体 特征边缘线的基础上建立就位倒凹检测柱面 结果从牙冠预备体三维数字化模型 得到了就位倒凹的量化指标 说明应用逆 向工程软件 初步建立了一种牙冠预备体就位倒凹的定量检测方法 关键词预备体牙冠倒凹计算机辅助三维 中图法分类号R 7 8 3 3 文献标志码B 良好的牙体预备是牙冠修复的基础 倒凹是 指牙冠预备体表面存在的影响牙冠修复体就位的 不规则区域拉J 是牙冠预备体的重要评价指标 目 前临床常用的倒凹检测方法为目测方法 此外也有 学者应用牙科模型观测台对牙冠预备体倒凹进行 定性检测 4J 随着三维扫描与计算机图形技术发 展 牙冠预备体倒凹的检测从定性观察发展到定量 分析 如一些口腔计算机辅助设计与制作 c o m p u t e r a i d e dd e s i g n c o m p u t e ra j d e dm a n u f a c t u r eC A D C A M 系统软件中即可对牙冠预备体倒凹进行定量分析 本研究拟基于牙冠预备体三维数字化模型 探 讨就位倒凹的检测方法 并建立技术路线 为进一 步开发专用评价软件提供基础 1 材料与方法 2 0 1 1 年2 月1 8 日收到 2 月2 8 日修改国家科技支撑计划课题 2 0 0 9 B A 腮I B 0 2 资助 第一作者简介 刘思璇 1 9 8 5 一 河北保定人 硕士生 研究方向 数学与计算机技术在口腔医学中的应用 E 瑚i l h u s i l 2 1 6 b u c o 通讯作者简介 王勇 硕士研究生导师 北京大学口腔医院高级 工程师 E l i l k q c a d c b j m u e d u c n 1 1 实验材料 三维扫描仪 D 7 0 0 线激光扫描仪 3 s h a p e 公司 丹麦 精度为O 0 2m m 北京大学口腔医学院教学用标准牙列石膏 模型 软件 I m a g e w a r e1 1 E D S 公司 美国 电脑配置 2G B 内存 w i n d o w sx P 操作系统 1 2 模型制备及三维数据获取 操作者在教学用标准牙列石膏模型上 对左侧 上颌第一磨牙进行全瓷冠牙体预备 具体要求包 括 6 去除倒凹 形成良好就位道 预备量在轴面为 lm m 咬合面 1 5 2 n 曲 轴面聚合度为2 6 龈 端形成宽度为1m m 的直角边缘 边缘清晰连续 操作者为修复专业硕士 牙体预备前制作硅橡 胶I n d e x 按照操作要求 1 选择相应钻针 制备深度 指示沟后磨除牙体组织 最后精修完成 应用D 7 0 0 线激光扫描仪 获得牙冠预备体的 三维数据 数据文件保存为吼格式备用 1 3 牙冠预备体边缘线提取 牙冠预备体分为咬合面 轴面 肩台 特指龈端 的边缘 三部分 基于点云曲率 c u r v a u r e 变化特 征 采用尖锐边缘识别工具 f e a t u r el i n e s h a r p e d g e 交互提取牙冠预备体各部分的边界线 即牙 万方数据 冠预备体特征边缘线 从咬台面至峨端依次为咬合 缘线 肩台内边缘线 肩台外边缘线 l 4 观测长轴确定爰倒凹检刹柱面建立 分别得到肩台外边缘线 咬台缘线的几何中心 点 经过两点建立预备体的观测长轴 图1 以肩台 内边缘线为起始线 观测妊轴方向为拉伸方向 建 立就位倒凹幢涮柱面 图2 剧2 中黄色直线为观 测长轴 圈2 就位d 日检月 建立 1 5 就位倒凹检测 肩台内边缘线与咬合缘线之间的区域为牙冠 预备体的轴面 当牙冠预备体无就位倒凹时 牙冠 预备体的轴面点云应位于检测柱面内部 围2 若 部分轴面点云位于检测柱面外部 则该牙冠预备体 存在就位倒凹 图3 此时运用布尔运算 B 0 0 l 鼬n E r 晌e t i 帅 裁剪得到牙冠预备体轴面位于检测柱 面外部的部分 图4 通过计算该部分三角面片的 而积 可获得相应的就位倒口面积 2 结果 目4 就位倒口提取 根据牙冠预备体轴面点云与检测柱面间的相 互关系 可检测牙冠预备体的就位倒凹 本研究中的阿例牙冠预备体模型 一例无就位 倒凹 图2 示 一例有就位倒凹 其就位倒凹面积 为1 35 8 84m m 2 圉3 图4 所示 3 讨论 3 1 牙冠预备体倒凹分析方法 预备体倒凹的存在会影响牙冠修复体的就位 一 万方数据 1 4 期刘思璇 等 一种牙冠预备体三维数字化模型的就位倒凹检测方法 目前临床常用的目测方法 评价标准为 目测方法 看到整个边缘完成线而不受任何遮挡 如不能 看到完整的边缘完成线 则该牙冠预备体存在倒 凹 也有学者应用牙科模型观测台对牙冠预备体 倒凹进行检测 c l a u d i oR 3 1 等在观测台上手工描记 出牙冠预备体的肩台内边缘线及咬合缘线 并垂直 于观测方向观察这两条曲线的相互关系 当H E 缘 线遮挡了部分肩台内缘线 则该牙冠预备体存在倒 凹 H e e j e 等H 1 应用观测台的方法 基于激光 准直 c o i m a t i o n 的物理性质 观察激光投照在牙冠预备 体印模表面上所得光线的连续性 若在牙冠预备体 印模表面出现光线不连续的现象 说明该牙冠预备 体存在倒凹 以上的目测方法及观测台方法可对 牙冠预备体倒凹进行定性的检测 预备体的观测方 向为主观确定 口腔C A D C A M 系统近年来在固定修复中得到 广泛应用 其技术路线为通过获取牙冠预备体三维 数据 经专用软件设计 最后数控切削出所需修复 体 一些系统在专用评价软件中 引入牙冠预备体 倒凹分析模块 其具体计算方法尚不清楚 本研究以上颌第一磨牙为例 基于三维扫描及 逆向工程技术 可获得牙冠预备体就位倒凹的量化 指标 初步建立了牙冠预备体就位倒凹的量化检测 方法 3 2 观测长轴建立 在临床全瓷冠牙体预备中应去除倒凹 形成良 好就位道 要求就位道方向应与牙体长轴平行 而 牙体长轴为 经过牙冠与牙根中心的一条假象直 线 7 本研究中以牙冠预备体的肩台外边缘线及咬 合缘线的几何中心点连线 建立观测长轴 以肩台 内边缘线为起始线 观测长轴方向为拉伸方向 建 立倒凹检测柱面 检测所得指标为在观测长轴方向 上妨碍修复体就位的倒凹 并得到该部分面积 在 下一步工作中 可在观测长轴交互调整的基础上 获得就位倒凹面积最小下的观测长轴方向 进一步 增强观测长轴方向与就位道方向的吻合度 3 3 研究方法的局限性 本研究基于逆向工程软件 初步建立了牙冠预 备体就位倒凹的检测方法 但目前测量过程采用交 互式操作完成 无法自动实现对观测长轴的交互调 整 在今后的研究中应将各功能模块整合 建立自 动化的软件平台 提高测量过程的自动化程度 本研究以标准牙列模型中的上颌第一磨牙为 对象 建立的试验方法有一定的牙位局限性 将在 下一步工作中探讨如何实现其他牙位 如切牙 观 测长轴确定方法 并将纳入临床预备体模型进行 分析 4 结论 本研究基于逆向工程软件 通过建立就位倒凹 检测柱面 可初步实现对牙冠预备体就位倒凹的定 量检测 而实现观测长轴方向交互调整 以及倒凹 检测方法的灵敏度问题 仍需进一步研究 参考文献 ls h i l l i n g b u r gHT H o b 0S 礓j t s e t tLD d 讲 F 岫d a n 砖n t a l s0 f 缸e dp M t l l o d o n t i c s 3 r de d C h i o a g o 几 U S A Q l l i n t e 蜘m e 胁 l i s h 吨 1 9 9 8 1 6 3 0 2A c a d e n l y0 fP m 曲o d o n t i c s T h e 羽o s 鳃r yo fp 姒 m o d o n t i ct e 珊B J P m 汕e tD t 2 0 0 5 9 4 1 1 0 9 2 3C l a u d i oR M a r c oA A8 i m p l e 啪t h o dt o 拙e c tu d e r c I l t Bd u r i I I g t 0 曲p r e I 眦6 蚰细f i x e dp 瑚t h o d o c 8 JP r o s t l l e tm m t 2 0 0 l 8 5 5 5 2 1 5 2 2 4H e c j e L J o B e p hS A l a 8 盯p o i n l e r 叭r v e y o r t 0d 咖t 肌吼d 廿 u t i n 6 x e dp a 而a ld e n t 瑚圮p 弛p a r a t i o n J 枞dD e n t 2 0 0 8 9 9 1 7 5 7 6 5 赵铱民 口腔修复学 第6 版 北京 人民卫生出版社 2 0 0 8 8 6 8 8 6 冯海兰 徐军 口腔修复学 北京 北京大学医学出版社 2 0 0 5 7 9 8 2 7 皮昕 口腔解剖生理学 第5 版 北京 人民卫生出版社 2 0 0 3 1 5 下转第3 1 7 1 页 万方数据 1 4 期陈永刚 等 牙冠修复体咬合的三维数字化辅助评价方法 3 1 7 1 p l e t ec n w 帆JP r 0 8 t h 矾D e n t 2 0 1 0 1 0 4 2 1 2 2 一1 3 2 3 刘继光 h e 学的定量研究技术 国外医学 口腔医学分册 1 9 9 4 2 l 2 9 8 1 0 2 4Y u 矗她A M a I l l yRS M 髑g u 弛m e m0 fo c c l u s a l 咖t a c ta r 龅e 珏e c t i v ei nm t i c a l i A mJ0 n h o d 1 9 4 9 3 5 3 1 8 5 一1 9 5 5 杨文丽 林雪蜂 咬合接触的定量研究技术 国外医学 口腔医 学分册 2 0 0 6 3 3 3 2 2 8 2 3 0 6 王琛 T S c 咬合分析仪的应用状况 国外医学 口腔医学分 册 2 0 0 4 3 2 2 6 2 2 7 7D e l o l l g R K n o 盯S A n d 咖I GC 甜击 A c c u 珀c yo fc o m a c 协c a l c u h t e d 知m3 Di 硼窘 0 f0 c c l u s 8 ls u r e B JD e m 2 0 0 7 3 5 6 5 2 8 5 3 4 8 D e l o n g R K o CC A I l d e 咖n G C 甜甜 C 鲫p a r i n g 眦x i 咖m i n 雠 c u 8 p a lc o n t a c t s0 fv i r t u a ld e n t a lp a t i e n t s 卸d 删n t e dd e m a lc 神 J P r t h e tD e n t 2 0 0 2 8 8 6 6 2 2 6 3 0 E V a l u a t i n gt h eO c c l u s i o no fF u UC r o w nw i t haD i 西t a lM e t h o d C H E NY o n g g a n g L t P e i j u n S U NY u c h u n Z H A OY i j i a o W A N GY o n g C e n t e r0 fC 咖p u t 耐 dD e n t i s 仃y s c h l dH p i t a l0 fS t a t o l o g y P e k i l l gU n i v e n i 哆 B 叫i I l gl O 0 0 8 l P R C l l i m A b s t n c t T oe s t a b l i s haq u a n t i t a t i v em e t h o dt oe v a l u a t et h eo c c l u s i o n b a s e do n3 一Ds c a n n i n ga n dt h ei t e r a t i v e c l o s e s tp o i n t I C P r e g i s t r a t i o na 1 9 0 一t h m 山r e e d i m e n t i o n a ld a t ao ft h ed i ea n dh l l lc m w nw 鹪c o U e c t e db ys c a n n i n g a n da c h i e v i n g v i r t u a ls e n g u s i n gI C Pr e g i s t r a t i o na l g o r i t l l m A t1 a s t a c c e s st l eq u a n t i t 砒i V e 粕a l y s i so f t h ef u l lc r m mo c c l u s a l T h ef u n c t i o ns u c ha s p o l y c l o u dc o m p a I i s o n a n d p o l y g o nm o d e l 一s u r f 如eA r e a w e r e u s e di nt l ep r o c e s s n eq u a I l t i t a t i V ed i g i t a lr o u t eo fm e a s u r i n gt h eo c c l u s i o nw a ss t eu p r 1 1 1 em e t h o dw a sd e c i d e d 粕d1c a s ew a sa n a l y s i z e d T h ed i 百t a lm e t h o d st om e a s u r i n gt l eq u a I l t i t a t i v ed e s c r i p t i o no fo c c l u s i o ni sb a s i c a l l ys e t u pa 1 1 dl a i dt l ef o u n d a t i o nf o re v a l u a t i n gt h ef h c o w nu s i n gd i 百t a lm e t h o d s fK e yw o r d s 3Dl 嬲e rs c a no c c l u s i o ni t e r a t i v ec l o s e s tp o i n t 岣 妒p 咕 q 妒q 一p 吣产 s p p h 嗣净p q p 妒峙 p 也 吣 o 争吣p j 声吣P 一喝 譬p 吣 妒吣p p p 吣p h 户吣 9 p 吣p 咕 p p p p p p p 上接第3 1 6 7 页 AP r e l i m i n a r yM e t h o dt oD e t e c tU n d e r c u ti nT o o t hP r e p a r a t i o nf o r C r o w nB a s e do nT h r e eD i m e 璐i o n a lD i g i t a IM o d e l U US i x u a n L OP e i j u n S U NY u c h u n Z H A OY i j i a o W A N GY o n g C e n t e r0 fC o 叩u t e r i z e dD e I n i g 田 s c h l 锄dH p i t a l0 fS t 蛐谊t o l o g y P e k i I l gU I l i v e f s i t y B e 玎i l l g1 0 0 0 8 1 P 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