基于光学定位运动跟踪技术的数字化牙合架初步研究

目的:基于光学定位跟踪系统和最小二乘误差算法建立数字化牙合架实验平台,评价其重复测量精度。方法:将位于牙尖交错位的一副上下颌牙列模型安装于半可调机械牙合架,在上颌中切牙唇侧,两侧磨牙颊侧各粘贴一个Mark球。用光学定位跟踪系统获取开闭口、前伸、左右侧方运动时3个定位球球心的实时空间坐标值。用牙颌模型三维扫描仪获取位于牙尖交错位的上下颌牙列及Mark球的三维数据,软件拟合Mark球球心点。基于最小二乘误差配准算法开发运动仿真算法,将两种来源的球心坐标实时配准,驱动牙列仿真上述咬合运动。获取开闭口运动终点一个定位球心的XYZ坐标值,重复10次,用单因素方差进行统计学分析。结果:基于光学定位跟踪技术和最小二乘误差配准算法,建立了一种机械牙合架咬合运动的数字化仿真方法,半可调机械牙合架多次开闭口运动终点各球心坐标重复测量误差为(0.5247±0.2399)mm。结论:用光学运动跟踪技术可快速、相对准确地获取机械牙合架引导的牙列模型三维运动轨迹。用最小二乘误差配准算法,可实现基于轨迹点的咬合运动计算机模拟。

三种牙颌模型扫描仪牙尖交错三维重建精度评价

目的:定量评价3种商品化三维光学牙颌模型扫描仪全牙列模型牙尖交错(intercuspal occlusion,ICO)三维重建精度,为临床选择应用提供参考。方法:用超硬石膏灌制一副标准上下颌牙列石膏模型,咬合蜡固定ICO空间位置关系,在模型上确定45个特征点并顺序编号。分别选取上下颌模型上特征点进行配对,测量特征点对间距离Z。用机械接触式柔性测量机械臂R直接获取特征点空间坐标后软件测量获取参考值(ZR);运用A(3Sh ape D700,3Sh ape A/S,丹麦),B(ZENO R Scan,Weiland,德国)、C(Activity102,Smart Optics,德国)3种牙颌模型扫描仪重建全牙列模型牙尖交错后,人机交互选取模型对应特征点、软件测量获取测量值(Zn:ZA、ZB、ZC)。定义测量误差ΔZn=Zn-ZR。采用配对t检验比较Zn与ZR的差异,采用单因素方差分析对ΔZn进行分析,比较3种牙颌模型之间的差异。结果:B扫描仪测量值与参考值差异有统计学意义,P<0.05。3种商品化三维光学牙颌模型扫描仪模型牙尖交错重建精度分别为:0.00±0.43mm,0.26±0.36mm,0.08±0.34mm。A、B扫描仪模型ICO三维重建精度差异有统计学意义,P<0.05。结论:模型ICO三维重建正确度:A>C>B,精密度:C>B>A。