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全口義齒多源數據融合及CAD/RP 系統趕超國際數字化口腔診療先進技術

 華天軟件    |   2014-09-25 10:10:10

行業背景

     傳統全口義齒制作主要通過對牙科技師雕刻的蠟型進行翻模鑄造而成,手工制作方式需耗費大量人工勞動及時間、 制作效率低(通常需 3-7 天),且對技師和醫師的經驗依賴性較高、假體制造精度和穩定性難以保證。目前,國際上已經開始采用數字化口腔數據采集、三維多源數據配 準融合、計算機輔助設計、快速加工成形等技術,開展數字化口腔診療服務,全口義齒設計及制作只需1-2小時。口腔數字化診療可以大大提高臨床診療效率、明顯增強治 療效果、降低疾病的復發和再治療概率,已經成為全球口腔醫療技術發展的主要方向。

     目前,口腔數字化醫療軟件及設備主要依賴進口,價格昂貴,如每套口腔固定修復體 CAD/CAM 設備成本在 30-50 萬人民幣,實際國內售價卻為 100-200 萬人民幣,國內缺乏自主技術及設備。目前只在國內少數專科醫院有臨床應用。在全口義齒設計方面,目前國外也沒有商品化的產品。



問題分析

     北京某著名口腔醫院,是我國口腔數字化研究的重點單位,一直處于國內此項技術的研究前沿,此前已經成功研發出我國第一套具有自主知識產權的口腔修復 CAD/CAM 系統, 該系統主要基于國外某三維設計軟件,通過二次開發實現,在全口義齒的設計方面,還存在如下問題:

1、缺乏口腔多源數據配準融合模塊,口內及牙齦的掃描數據,目前主要依靠國外軟件進行配準融合,或借助專用放射導板和 Marker 軟件配準算法完成 CBCT 體數據與光學 掃描表面數據的配準融合,該方案還存在一些不足,包括:

(1)多來源臨床數據的精度(或分辨率)相差較大時配準精度不高;

(2)特征標志配準算法依賴工業軟件的功能 實現,沒有理想的適合醫學數據特點的定制算法;

(3)合冗余數據的精簡融合精度不高。

2、該口腔修復CAD/CAM 系統,可滿足口腔常見固定修復的需求,如冠、橋、嵌體修復,對于全口義齒,已經能夠進行初步的排牙線設計、虛擬排牙和調和、牙齦、基托設計等,但功能還有很多欠缺。

3、基于國外商用軟件的二次開發,受API的限制,一些特定的圖元難以獲得,算法難以實現。



客戶化定制功能

     為長期深入的開展相關系統研發,最終選擇具有三維CAD系統完整源代碼的山大華天合作,基于SINOVATION內核(加入了一系列的高級曲線曲面創建和編輯功能),共同研發國內首套全口義齒數字化設計制造CAD/CAM系統和數字化口腔診療多源數據服務軟件平臺。該系統的主要定制功能包括:多源數據配準融合和全口義齒CAD/RP系統兩部分。

(1)多源數據配準融合,這是本系統的關鍵重點技術之一,主要目的是實現口腔臨床常見牙頜模型掃描數據、CBCT(錐形束CT)數據、下頜運動軌跡數據、顏面部掃描 數據及口內掃描數據參數化、模型重建、缺陷識別、配準融合、編輯變形、混合修補等。

(2)全口義齒CAD/RP系統,包括高級曲面建模、曲面整體變形、虛擬排牙、虛擬調合等功能,支持顱頜面牙缺損、畸形治療所需復雜功能假體的數字化設計。


多源數據服務平臺及全口義齒CAD/RP系統框架結構

多源數據服務平臺及全口義齒CAD/RP系統框架結構




設計制作參數化三維義齒模型

設計制作參數化三維義齒模型


全口義齒CAD/RP系統

全口義齒CAD/RP系統



用戶反饋

1、開發了國內首套全口義齒三維CAD系統,積累繼承了國內口腔重點單位知名專家的設計經驗和知識;

2、提高了全口義齒設計效率和質量。高效易用的專業設計工具,大大提高了全口義齒的設計質量和效率;

3、多源數據融合功能實現了使用其他軟件無法滿足的配準需求。徹底解決了現有主流數據采集設備與CAD/RP系統之間的信息孤島問題,數據轉換效率和準確性極大提升,為數字化口腔醫療服務提供了數據保證。

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