面部三维扫描技术在口腔正畸临床中应用研究进展

面部美观是口腔正畸治疗的重要目标。面部三维扫描利用扫描技术重建颌面部软组织三维数字化模型,具有快速、直观、准确的优势,可对面部表面的角度、体积、表面积进行测算。目前,面部三维扫描技术在口腔正畸临床中已得到广泛应用,涉及数字化收集数据、保存数据、测量分析等方面,对辅助口腔正畸诊疗、预测预后方面具有应用价值。文章就面部三维扫描技术的分类,以及其在正畸治疗前后面部软组织评价中的应用及与口腔影像学技术、人工智能技术的结合应用等方面研究进展做一综述,为正畸临床诊疗数字化水平的提高提供帮助。

不同三维面部扫描仪扫描正确度的比较

目的通过体外模型扫描研究比较4种三维面部扫描仪的扫描正确度,评价其临床适用性。方法以美术头颅模型为扫描对象,在封闭、光源亮度固定的环境中,使用便携式计量级三维扫描仪(Handyscan 3D)进行扫描,将扫描数据作为参考模型;使用3种固定式三维面部扫描仪(A:3dMDface;B:Facego Pro;C:RDS Facescan)和1种便携式手持三维面部扫描仪(D:Revopoint POP 2)分别扫描头颅模型10次,获得4个扫描组模型各10个。使用Geomagic Wrap软件,按解剖和肌肉走行将参考模型面部数据划分为16个区域,保存全脸和各区域边界曲线。分别将4个扫描组模型与参考模型通过最佳匹配功能配准后,使用已建立的边界曲线将各扫描模型面部数据划分为16个区域,通过三维比较功能计算各扫描组模型与参考模型全脸及各区域偏差的均方根误差(root-mean-square error,RMS),作为各三维面部扫描仪扫描正确度(RMS越小扫描正确度越高)。使用单因素方差分析和事后检验(SNK法)分析各组差异。结果对于全脸,A、B、C、D组RMS分别为(0.295±0.005)、(0.216±0.053)、(0.059±0.012)和(0.103±0.026)mm(F=123.81,P<0.001),两两比较差异均有统计学意义(P<0.05)。对于面部各区域,鼻区、唇区、左眶区、右眶区D组扫描正确度均为4组中最高[RMS分别为(0.079±0.032)、(0.061±0.019)、(0.058±0.021)、(0.081±0.032)mm],而额面区、左颊区、右颊区、左颧区、右颧区、左腮腺咬肌区、右腮腺咬肌区、左颞面区、右颞面区、颏区、左眶下区、右眶下区C组扫描正确度均为4组中最高[RMS分别为(0.039±0.011)、(0.034±0.007)、(0.033±0.007)、(0.066±0.023)、(0.038±0.022)、(0.070±0.030)、(0.067±0.024)、(0.063±0.029)、(0.045±0.023)、(0.063±0.006)、(0.039±0.010)、(0.046±0.008)mm]。结论体外模型扫描显示,4种三维面部扫描仪的扫描模型与参考模型的全脸偏差较小;相对于固定式三维面部扫描仪,便携式手持三维面部扫描仪在眶区、鼻区、唇区等特征较复杂区域的扫描正确度较高。

上颌快速扩弓联合前方牵引对骨性Ⅲ类均角患者的影响

采用面部三维扫描仪与头颅定位侧位片分析上颌快速扩弓联合前方牵引早期矫形治疗对生长发育期骨性Ⅲ类均角错畸形患者的颌骨、牙齿及软组织变化的影响。方法 选取我院正畸科的骨性Ⅲ类错畸形患者,按纳入标准共选择32例患者为研究对象,年龄为8~10岁(平均9.15±1.43岁),所有患者均进行两周快速扩弓,每周前六天每天扩弓一次,每次1/4圈(0.25mm),每周第七天收缩一次(0.25mm),第二周重复扩缩,扩弓治疗同期进行前方牵引,矫治时间平均为6.28±0.55个月,矫治后显著改善了患者的前牙反和软组织侧貌,治疗结束标准为:头颅定位侧位片分析显示上下颌骨发育基本协调,前牙覆盖适当过矫正。结果 治疗前后患者各项指标存在统计学差异。结论 1.上颌快速扩弓联合前方牵引矫形治疗对上颌骨发育不足的骨性Ⅲ类错畸形患者有显著的治疗效果。2.头颅定位侧位片分析可见治疗后上颌骨向前下移动,而下颌骨及下颌平面无明显改变。

成人拔牙正畸后面部软组织变化的三维研究

目的通过三维面部扫描比较正畸拔牙与非拔牙矫治后面部软组织变化的差异。方法将就诊患者正畸治疗方案分为拔牙与不拔牙两组，拔牙组12例，不拔牙组10例。矫治前后采用结构光三维照相机获取患者三维面相。采用Rapidform2006软件重叠矫治前后面相，将面部按解剖结构特点分为九个区，利用距离图示法分析面部各区的三维变化，同时应用SPSS 16.0统计软件对治疗前后组内及组间变化行统计学分析。结果两组患者在矫治中BMI指数未有显著统计学差异。根据面部变化分析：不拔牙患者具有面部增大、不变，和颊肌区、咬肌区、颏肌下区这三个变小区域，而拔牙组面部轮廓均表现为缩小或不变，不含增大区域。结论成人正畸治疗后面部软组织三维变化，无论拔牙与否，咬肌区和颊肌区均表现为缩小，眶下区和颧肌区均无明显改变，而两组在上下唇红区、口轮匝肌区、颏唇沟区的变化方向相反并有显著性差异。

一体化数控切削全口义齿的初步研究

目的采用计算机辅助设计/计算机辅助制造技术制作一体化数控切削全口义齿,初步探讨数字化全口义齿制作流程并比较其与传统方法制作全口义齿在整体制作步骤、医师与技师操作时间、患者就诊时间等方面的差异。方法选取无牙颌患者一例,采用3D打印个别托盘制取印模,利用传统方式确认垂直与水平颌位关系,转移至Zirkohnzan系统虚拟架上,并结合面部三维扫描仪获取的面部信息,设计和制作一体化数控切削全口义齿,评价修复效果。结果利用数字化软件及加工设备,制作完成一体化数控切削全口义齿1例,达到了一定的美学、咀嚼、发音需求,修复效果满意。结论数字化技术制作的全口义齿减少了医师和技师的操作时间及患者的就诊时间。而面部扫描、数字化排牙等技术的应用,极大程度上提高了义齿制作的可预测性。

三维数字化仿真设计与实现技术在前牙美学修复中的应用

目的探索三维数字化仿真设计与实现技术在前牙美学修复中的应用路线,评价其临床应用效果。方法选择2017年12月至2019年6月于北京大学口腔医学院·口腔医院修复科就诊、需行前牙美学修复的患者30例,应用随机数表法随机分为两组,每组15例。试验组男性4例,女性11例,年龄(36.0±10.5)岁;对照组男性6例,女性9例,年龄(32.0±6.7)岁。试验组采用三维数字化仿真设计技术进行修复效果的术前三维数字化仿真预测,并根据患者意见修改修复体形态,患者对预测效果满意后,用数字化技术复制修复体形态设计至最终修复体,并用数控切削技术制作全瓷修复体。对照组采用二维数字化设计进行修复效果预测,技师参考二维预测图片,雕刻修复体蜡型并用热压铸技术制作全瓷修复体。患者采用视觉模拟评分法(visual analogue scales,VAS)对数字化设计效果的仿真度、数字化设计效果与实际修复效果的相似度进行评分,并对修复体进行患者满意度分级评价;由1名不知患者分组情况且具有高级职称的口腔修复医师参考改良美国公共健康服务标准,对两组修复体质量进行评价。结果成功建立前牙美学修复三维数字化仿真设计和实现技术流程。试验组患者对数字化设计效果仿真度的VAS评分[(8.5±0.5)分]显著高于对照组[(7.2±0.7)分](P<0.01),对数字化设计效果与实际修复效果相似度的VAS评分[(9.6±0.3)分]显著高于对照组[(7.0±0.9)分](P<0.01)。试验组修复体患者满意度分级显著好于对照组(P<0.05)。两组修复体质量在外形准确性、边缘密合性和表面光滑性上的医师评价差异均无统计学意义(P>0.05)。结论在前牙美学修复中应用三维数字化仿真设计和实现技术,可在术前进行三维数字化仿真设计和修复效果预测,设计效果可精准转移至最终修复体,能有效促进医患交流,提高患者对美学修复效果的满意度。