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全口义齿多源数据融合及CAD/RP 系统赶超国际数字化口腔诊疗先进技术

 华天软件    |   2014-09-25 10:10:10

行业背景

     传统全口义齿制作主要通过对牙科技师雕刻的蜡型进行翻模铸造而成,手工制作方式需耗费大量人工劳动及时间、 制作效率低(通常需 3-7 天),且对技师和医师的经验依赖性较高、假体制造精度和稳定性难以保证。目前,国际上已经开始采用数字化口腔数据采集、三维多源数据配 准融合、计算机辅助设计、快速加工成形等技术,开展数字化口腔诊疗服务,全口义齿设计及制作只需1-2小时。口腔数字化诊疗可以大大提高临床诊疗效率、明显增强治 疗效果、降低疾病的复发和再治疗概率,已经成为全球口腔医疗技术发展的主要方向。

     目前,口腔数字化医疗软件及设备主要依赖进口,价格昂贵,如每套口腔固定修复体 CAD/CAM 设备成本在 30-50 万人民币,实际国内售价却为 100-200 万人民币,国内缺乏自主技术及设备。目前只在国内少数专科医院有临床应用。在全口义齿设计方面,目前国外也没有商品化的产品。



问题分析

     北京某著名口腔医院,是我国口腔数字化研究的重点单位,一直处于国内此项技术的研究前沿,此前已经成功研发出我国第一套具有自主知识产权的口腔修复 CAD/CAM 系统, 该系统主要基于国外某三维设计软件,通过二次开发实现,在全口义齿的设计方面,还存在如下问题:

1、缺乏口腔多源数据配准融合模块,口内及牙龈的扫描数据,目前主要依靠国外软件进行配准融合,或借助专用放射导板和 Marker 软件配准算法完成 CBCT 体数据与光学 扫描表面数据的配准融合,该方案还存在一些不足,包括:

(1)多来源临床数据的精度(或分辨率)相差较大时配准精度不高;

(2)特征标志配准算法依赖工业软件的功能 实现,没有理想的适合医学数据特点的定制算法;

(3)合冗余数据的精简融合精度不高。

2、该口腔修复CAD/CAM 系统,可满足口腔常见固定修复的需求,如冠、桥、嵌体修复,对于全口义齿,已经能够进行初步的排牙线设计、虚拟排牙和调和、牙龈、基托设计等,但功能还有很多欠缺。

3、基于国外商用软件的二次开发,受API的限制,一些特定的图元难以获得,算法难以实现。



客户化定制功能

     为长期深入的开展相关系统研发,最终选择具有三维CAD系统完整源代码的山大华天合作,基于SINOVATION内核(加入了一系列的高级曲线曲面创建和编辑功能),共同研发国内首套全口义齿数字化设计制造CAD/CAM系统和数字化口腔诊疗多源数据服务软件平台。该系统的主要定制功能包括:多源数据配准融合和全口义齿CAD/RP系统两部分。

(1)多源数据配准融合,这是本系统的关键重点技术之一,主要目的是实现口腔临床常见牙颌模型扫描数据、CBCT(锥形束CT)数据、下颌运动轨迹数据、颜面部扫描 数据及口内扫描数据参数化、模型重建、缺陷识别、配准融合、编辑变形、混合修补等。

(2)全口义齿CAD/RP系统,包括高级曲面建模、曲面整体变形、虚拟排牙、虚拟调合等功能,支持颅颌面牙缺损、畸形治疗所需复杂功能假体的数字化设计。


多源数据服务平台及全口义齿CAD/RP系统框架结构

多源数据服务平台及全口义齿CAD/RP系统框架结构




设计制作参数化三维义齿模型

设计制作参数化三维义齿模型


全口义齿CAD/RP系统

全口义齿CAD/RP系统



用户反馈

1、开发了国内首套全口义齿三维CAD系统,积累继承了国内口腔重点单位知名专家的设计经验和知识;

2、提高了全口义齿设计效率和质量。高效易用的专业设计工具,大大提高了全口义齿的设计质量和效率;

3、多源数据融合功能实现了使用其他软件无法满足的配准需求。彻底解决了现有主流数据采集设备与CAD/RP系统之间的信息孤岛问题,数据转换效率和准确性极大提升,为数字化口腔医疗服务提供了数据保证。

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