以计算机数字图像处理和模式识别技术设计的烤瓷牙比色系统

背景:制备烤瓷牙时需要将患者牙齿与牙齿比色板比对得到患者牙齿的颜色编号,目前临床中常使用目测法,但这种方法会受到很多客观或主观的条件限制。目的:设计能够进行图像采集,可实现牙齿比色功能的系统,并且尽量提高识别效果。方法:利用摄像笔与暗室配合,采集牙齿比色板图像;数字图像处理方法提取图像颜色特征,分别使用最小距离法、K-近邻法和九分法对图像进行识别分类测试,观测分类结果是否满足需求。结果与结论:利用最小距离法和K-近邻法可以进行识别分类,但由于数据承受量较低,会影响测试分类结果;利用九分法可以很大程度提高分类正确识别率,基本可以得到满意的结果。

利用数字外科技术辅助矫正偏颌畸形

背景:偏颌畸形涉及到的解剖部位较多,修复较复杂,同时由于此类疾病的治疗方法没有标准化的手术模式,患者的畸形类型也有很大差别,所以此类手术的设计和实施主要依靠医生的经验,会有许多不尽人意之处。目的:探讨利用数字外科技术制作仿真头颅模型,用来辅助手术设计和矫正偏颌畸形的方法。方法:针对1例上、下颌骨外伤性偏颌畸形患者,采用CT扫描和三维重建,应用快速成型技术,制作患者颅面部骨组织三维模型,在此模型上设计手术方案。为保持目前咬合关系,将上颌骨下份和下颌骨整体逆时针旋转5°,左侧下颌支去除部分骨质,将颏部左移至中线。模拟手术过程:在三维头颅模型上进行截骨、移位等操作,观察矫治效果。在三维头颅模型上制作必要的辅助工具,用来指导手术并提高矫治的精确性。结果与结论:患者矫治后对面部外形效果满意,咬合关系、咀嚼功能均未受到影响。提示数字外科技术能真实再现畸形颌骨的形态,为准确诊断、设计矫治方案、模拟矫治过程、指导手术进行提供理想的外科模型,对偏颌畸形的矫正有很好的辅助作用。

多层螺旋CT三维重建技术在辅助微螺钉种植支抗植入中的选择应用

背景:提高正畸支抗系统微螺钉种植体稳定性的关键在于种植前对局部骨质、骨量进行精确评估,但常规二维影像学检查,如根尖片、曲面断层摄影片、侧位头影测量片等均存在不同程度的局限性。目的:分析总结多层螺旋CT多种图像重建技术在辅助微螺钉种植支抗植入中的不同特点及优势,以便精确指导微螺钉的种植,提高其稳定性。方法:种植前以多层螺旋CT对猪颅骨进行定位扫描及多种图像重建,通过多种图像联合应用初步观测种植区骨质骨量及解剖情况,然后利用计算机在影像上精确设计三维种植角度,根据影像信息制作隧道式手术模板指导种植32枚微螺钉支抗,种植后多层螺旋CT再次扫描重建,将种植前后多层螺旋CT设计及测量角度与术后解剖组织块实物测量角度作对比分析。结果与结论:32枚微螺钉种植情况满意,无伤及邻近牙根及周围重要组织结构的情况。种植前设计与种植后多层螺旋CT测量角度比较,以及种植后多层螺旋CT测量与实物测量角度比较,在轴位面及侧断面上其差异均无显著性意义(P>0.05),且一致性极好。说明多层螺旋CT能够提供精确而丰富的影像信息,恰当选择合理应用能充分实现微螺钉种植影像学检查目的,从而为提高种植的成功率提供可靠保障。

牙齿牙周矫治装置三合一三维有限元模型的建立

背景:由于牙齿及其支持组织的外形不规则,力学性质不同的以及受力作用的复杂性等,令其受力的状态很难模拟。自Tanne首次建立上颌中切牙三维有限元模型以来,国内外相继建立了精度较高的组牙有限元模型,但结合矫治装置前牙段的三维有限元模型却少见报道。目的:将薄层CT技术和多种图像处理软件及三维建模方法相结合,建立牙齿牙周矫治装置三合一的高精度三维有限元模型。方法:采集1名健康女青年上颌前牙段及牙槽骨的螺旋CT扫描及原始数据,通过三维模型修饰、划分网格等程序建立起一个上颌前牙段牙齿、牙周组织(牙周膜、皮质骨、松质骨)及矫治装置(弓丝、托槽)三合一的三维有限元模型。结果与结论:建立了上颌前牙段牙齿牙周矫治装置三合一的三维有限元模型,划分的单元采用三棱锥四面体结构,共生成131920个单元,194321个节点。将薄层CT技术和多种图像处理软件及三维建模方法相结合,建立了精度较高的包括矫治系统(托槽、弓丝)的上颌前牙段及其牙周支持组织(牙周膜、皮质骨、松质骨)的三维有限元模型。该模型具有较好的几何相似性和力学相似性,适当的将牙周膜简化成可以满足分析要求,能较好的模拟临床实际情况进行力学研究,为进一步的生物力学分析和优化设计提供可靠的研究途径。

多层螺旋CT辅助微种植体支抗植入的精确性

背景:与传统正畸支抗比较,骨性种植支抗解决疑难病例的矫治优势已逐步显现。但仍存在一定失败率。所以在种植前对种植区的骨质骨量做细致精确的评估并制定周密的治疗方案是使用微螺钉作为高效正畸支抗的前提。目的:比较多层螺旋CT各种重建影像在术前评估种植区骨量的精确性,并探求其影响因素,以辅助提高微种植支抗的稳定性。方法:采用多层螺旋CT原始轴位像及多种重建影像精确设计种植角度后,在成熟普通猪头颅骨种植32枚纯钛微螺钉,术后分别测量多种影像上的微螺钉角度,并沿微螺钉走向测量局部牙槽突宽度。解剖猪颌骨,测量组织块牙槽突宽度及微螺钉角度。将多层螺旋CT多种影像线段和角度测量值分别与实物测量值进行比较并进行统计学分析。结果与结论:①多层螺旋CT二维平面及三维立体影像上的角度与线段测量值与实物相比较均一致性较好,但均略小于实测值。②原始轴位图像精确度最高,二维平面影像精确度高于三维立体影像。③角度测量值精确度高于线段。④无论二维平面或三维立体影像,轴位面影像精确度高于侧断面影像。提示多层螺旋CT图像可提供与实物大小基本接近1∶1的精确信息,能够准确指导微种植体支抗手术,以辅助提高其稳定性;原始轴位图像与多层面重建中的侧断面图像在角度及线距测量上临床应用价值最大;MSCT放射线基准面选择影响侧断面放大率。

上颌切牙区3种不同形式种植固定桥三维有限元模型的建立

背景:研究表明,三维有限元分析法是分析种植体周围骨界面生物力学分布的重要研究手段,精确的模型构建是三维有限元准确分析的基础,可为优化种植设计方案提供研究支持。目的:建立3种不同形式种植固定桥修复上颌切牙区的三维有限元模型,为研究其生物力学分布提供数学化模型。方法:利用CT扫描技术和Geomagic studio9.0软件、Mimics10.01软件的实体建模技术,结合ANSYS10.0有限元分析软件建立人上颌切牙区3种不同形式种植体支持固定桥的三维有限元模型。结果与结论:成功建立了三维有限元模型,总节点数为365173个,四面体总单元数为204854个。该模型获得上颌骨、上颌中切牙、侧切牙、种植体及瓷层的形态,具有良好的几何相似性。提示将CT扫描技术、数字图像处理技术与一系列计算机软件相结合,建立三维有限元模型的方法是行之有效的。

减阻牵张成骨远移尖牙的三维有限元分析

背景:牙周膜牵张成骨通过力作用于牙周膜,带动牙齿移动;牙槽骨牵张成骨是通过整个骨盘的位移,达到牙齿移动的效果。目的:建立基于健康成人的、3种不同状态下的上下颌三维有限元模型,采用三维有限元方法对比研究3种模型在力的加载下应力分布和瞬时位移情况。方法:模型1通过多种软件结合建立常规状态下、模型2建立牙周膜减阻牵张成骨后、模型3建立牙槽骨减阻牵张成骨后移动尖牙的三维有限元模型,分别模拟力的加载。结果与结论:3种模型的最大瞬时位移均发生在尖牙近中牙冠上1/3处,其值模型2>模型3>模型1;最大等效应力均位于上颌尖牙远中侧牙槽嵴处,其值模型2<模型1<模型3。说明牙槽骨和牙周膜减阻牵张成骨均能有效减小牙移动阻力,增加尖牙瞬时位移,且去除尖牙远中骨质效果更为显著。两种方法成功避免了支抗丧失,但尖牙存在远中倾斜趋势,临床工作中应采取相应措施加以控制。

牙周膜牵张成骨术快速移动尖牙的三维有限元模型建立

背景:加速正畸牙移动速度,缩短疗程,多年来一直是国内外学者的研究热点。有学者提出了牙周膜牵张成骨的概念,是牵张成骨的一种特殊应用形式。这一方法应用于临床正畸治疗,可快速移动尖牙,显著缩短治疗时间,提高临床矫治效率,为解决疗程较长这一临床难题提供了一条新的思路。目的:建立生物相似性和力学相似性较高的牙周膜牵张成骨术快速移动尖牙的三维有限元模型。方法:通过64排螺旋CT扫描,获得颞下颌关节、下颌骨、下颌牙列截面影像的DICOM数据。采用Mimics软件、GeomagicStudio8.0软件、UnigraphicsNX软件、Ansys11.0软件相结合的方法,建立包括颞下颌关节、下颌骨、下颌牙齿及牙周膜的牙周膜牵张成骨术快速移动尖牙的三维有限元模型。结果与结论:实验建立了由39060个单元,76103个节点组成的牙周膜牵张成骨术快速移动尖牙的三维有限元模型,还可根据研究需要,添加或删除组件。

计算机辅助设计与制造固定桥连接体受力的三维有限元分析

背景:义齿计算机辅助设计与制造技术是集多种学科为一体的高新技术,世界各国已开发了十几种口腔计算机辅助设计与制造系统,但是这些系统的功能仍不够完善,且价格昂贵,只有开发具有自主知识产权的系统才是根本的解决方法。目的:在研究国产计算机辅助设计与制造系统的基础上,通过对连接体的受力分析,对后牙固定桥进行优化设计。方法:建立固定桥的三维有限元模型,设计不同的连接体类型,在垂直载荷作用下,比较不同条件下连接体的受力情况。结果与结论:不同外形连接体受力情况不同,带有圆弧过渡面的连接体受力小于无过渡面的连接体,圆弧半径与连接体面积匹配时方能减小连接体受力。提示应该将连接体设计为带有圆弧过渡面的形式。