数字化技术在口腔的应用范文篇1

关键词：数字化牙科治疗机

中图分类号：TH78文献标识码：A文章编号：1007-9416(2012)07-0203-02

现代口腔医学和牙科学是应用生物学、医学、理工学及其自然科学的理论和技术，以研究和防治口腔及颌面部疾病为主要内容的科学。口腔医学的发展与应用材料、冶金与机械、生物材料、电子学、工程技术学及美学密不可分，口腔医学的科学性质属生物医学工程的范畴。

牙科设备（dentalequipment)也叫齿科设备，是医学技术装备的组成部分，是指专门生产并（或）提供给有资格的人员在牙科学临床及（或）其相关操作步骤中使用的各种设备、机器、仪器及附件的总称。

牙科设备分类：(1)牙科综合治疗设备；(2)牙科治疗设备；(3)牙科种植设备；(4)牙科激光设备；(5)牙科诊断设备；(6)牙科X光设备；(7)牙科影像设备；(8)牙科消毒设备；(9)牙科技工设备。

数字化牙科综合治疗机属牙科综合治疗设备，它是采用工业总线测控技术、基于模块化设计的数字化口腔综合业务单元，由测量控制平台和信息处理平台组成。其中，测量控制平台是通过模块化的总线节点式功能组件实现统一的机载设备水电气执行部件控制、运行数据的实时监测反馈以及相关人机控制接口，按照这种新型结构设计的牙科综合治疗机能够根据不同型号以及不同机载设备需求任意组合而不必修改硬件驱动和控制电路板，从而在硬件上实现设备的模块化集成；信息处理平台支持在治疗过程中的重要过程和临床数据的自动记录，包括各种生命体征数据和口腔内图像数据的采集，并能够方便医生和患者与先进口腔综合治疗台的有效交互，提供远程设备故障维修诊断功能，并成为今后远程口腔诊疗的数字化终端。

1、数字化牙科综合治疗机的组成

1.1系统组成和关键模块如图一所示

该系统采用总线技术，由总线（CANBUS）将所有执行单元模块串联起来，实现部件控制和数据监测反馈等，再通过计算机进行信息处理。

1.2结构组成如图二所示

结构部分主要由主箱体、痰盂、器械盘、助手架、无线脚开关、牙科椅、手术灯和显示器等几大部分组成。

、数字化牙科综合治疗机的功能特点

2.1集成化

数字化牙科综合治疗机集成了强大的图像处理功能和生命体征监测功能。图象处理功能将数字读片机输入图像和数字内窥镜拍摄图像通过计算机处理进行图像数据显示并存储；生命体征监测系统主要进行患者心电、血压及血氧饱和度等信息的采集和显示，实时监测患者的状况。

2.2模块化

模块化设计基于总线技术的应用，所有执行单元如图一所示的C1:牙椅位置姿态驱动单元；C2：气动类手机驱动单元；C3：电动有刷手机驱动单元；C4：电动无刷手机驱动单元

C5：超声类驱动单元（如超声洁牙机、超声骨刀）；C6：接触型外部控制编码器；C7：非接触型控制输入识别编码器

以及信息采集的U1：数字内窥镜；U2：机载生命体征监测系统；U3：数字X牙片机；U4：非接触型运动图像识别输入编码器和B1蓝牙无线遥控编码器.

2.3自动化

痰盂可电动旋转，痰盂与牙科椅吐痰位的联动，当发出吐痰位指令后，牙椅靠背会自动俯起，同时痰盂自动向内旋转90度，方便患者吐痰。器械盘的电动升降以及头枕高度的电动调节都是自动化的体现。(如图3)

2.4人性化

整机根据人机工程学原理采用三维动态模拟设计，器械盘部分采用触摸式薄膜按键开关，增加了液晶显示屏，使人机交互可视化。

牙科椅的坐垫和靠背的造型是根据人体造型结合工业设计及美学原理设计，柔软舒适。牙椅位置姿态驱动模块采用了软启动技术，牙椅启动和停止时就会非常平稳。

漱口水的取水采用双重感应取水，就是在漱口水龙头座的位置设计有光电感应装置，当漱口水杯子在靠近水龙头时，就会自动向杯子注水，当水量达到设定重量时就会自动停止。

漱口水温度显示和调节，自来水缺水提示，以及强弱吸过滤网的外置设计均体现了人性化的设计理念。

2.5高安全性

作为医疗器械的数字化牙科综合治疗机，高安全性是必须的。在牙椅的下罩壳处、靠背处设有安全保护开关，在牙椅下降过程或靠背仰下过程中，当碰到障碍物时牙椅会自动停止并小幅上升或俯起以释放被压物体。

痰盂自动避让功能，由于整机采用机椅分体式结构为的是操作更加稳定，而分体式结构在牙椅上升的过程中治疗机部分是不动的，痰盂旋转到吐痰位时，正处于牙椅上方，此时系统会自动监测痰盂的位置，如果处于干涉位置，系统会自动先转动痰盂到安全位置再执行牙椅的上升动作。

管路防回吸功能和管路消毒功能，由于在治疗过程中，高速旋转的手机在其停止工作的瞬间，由于惯性的作用会在其头部形成负压，而使病人口中的唾液和血液倒吸，污染设备的内部管路。管路防回吸功能就是在手机停止工作的同时向手机体内注入压缩气，在其头部形成正压防止倒吸现象的发生。但是防回吸也不是完全能杜绝设备管路被污染，管路消毒功能就是在防回吸的基础上对设备的内部管路进行消毒，彻底防止患者与患者之间的交叉感染。

为了防止患者与医生的之间的交叉感染，就是让医生的双手在治疗过程中尽可能少的接触设备而完成对设备的操作。因为口腔疾病患者呼出的病菌随着空气的传播会附着在整个设备的表面。数字化牙科综合治疗机的非接触控制正做到了这一点，非接触红外控制器的设计，医生可以不用去接触设备，只需在红外控制器内用手中的器械做向上、向下、向左、向右的动作，系统会跟踪到以上的动作从而控制牙椅升、降、俯、仰动作（如图4）。

非接触控制方式还有无线蓝牙语音控制和虚拟光纤鼠标控制，语音控制就是通过无线蓝牙耳机向设备发出语音指令，从而控制设备的基本功能（冲洗痰盂、漱口水、手术灯的开、关等）；而虚拟光纤鼠标控制就是利用医生手中带光纤的器械在无线鼠标捕捉窗口范围内的移动，通过U4非接触型运动图像识别输入编码器可以控制显示器的指针，如同我们操作电脑一样去操控设备。

还有器械盘可消毒保护罩、可拆卸手术灯把手，可拆卸的强弱吸手柄、吸头等均可进行135℃高温高压反复消毒，使用更安全。

3、数字化牙科综合治疗机的发展前景

随着人类社会的不断发展，计算机技术的飞速进步，数字化制造技术获得了极大的发展。从产品的优化设计、智能设计、逆向工程、虚拟制造等以CAD为基础的设计制造技术方面的研究，到应用研究都异常活跃。

目前在工业发达国家，数字化制造技术与产品已经成为提高企业和产品竞争力的重要手段。在我国有些数字化产品已应用于生产生活等各个领域，如数字化显示仪表、数字化断层分析仪、CT等，其中包括数字化牙科综合治疗机。

数字化牙科综合治疗机由于采用总线技术，控制系统的硬件连接线将大大减少，可有效提高系统稳定性；采用模块化设计，可满足用户的个性化需求，针对特定功能的增加更加便捷，可实现功能扩展，全面提升产品层次；临床数据、生命体征数据将为医生提供必要的数据支持。

综上所述，数字化牙科综合治疗机无论是从技术的先进性和可靠性，还是从设计的先进理念，都已经超越了现有常规牙科治疗机。数字化牙科综合治疗机的集成化、模块化、自动化、人性化以及高安全性特点，无疑在整个齿科行业都是极富科技含量和先进理念的产品，尤其是其模块化的设计，更是为其规模化生产提供了便利，产品具有高的附加值和竞争优势，所以数字化牙科综合治疗机将主导整个齿科行业的发展。

参考文献

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数字化技术在口腔的应用范文篇2

关键词：数字化口腔；CAD/CAM；快速成形技术

数字化口腔可被广义理解为任何结合数字化技术或者与计算机控制相关的口腔技术。数字化口腔开创了口腔医学的新领域，依照目前的发展趋势，数字化将会成为现代口腔修复的一个完整的部分，大多数的修复体将离不开数字化技术。本文就与口腔修复密切相关的部分数字化技术做一综述。

1计算机辅助设计与制作（CAD-CAM）技术

在上世纪CAD/CAM技术在口腔医学界开始应用，现已逐渐成熟起来，成为数字化修复的核心内容，可用于制作大多数的固定修复体。CAD/CAM转变了修复体的制作模式，提高了修复体的精确度、使用寿命等，同时相较于铸造工艺减少了劳动的成本和并发症的发生。然而，CAD/CAM技术也有一些局限如价格昂贵，并且需要对使用者进行培训等。CAD/CAM系统由三部分组成：

1.1数字化信息采集，即将口腔内的形态信息通过扫描转变为数据以便被计算机处理。数字化信息扫描包括两种方法[1]：①直接扫描法，即从口腔内直接获取三维信息的方法，从而避免在取印模和灌模型时产生误差。起初口内扫描要求所扫描组织是不透明的，需要在其表面喷涂氧化钛，但是这个步骤会改变牙体表面的形状，这也许会影响最终修复体的密合性。目前技术的发展已基本克服了以上困难，并开始了临床应用，主要的直接口内扫描系统包括：CERECBluecam（Sirona），LavaCOSSystem（3MESPE），iTeroSystem（Cadent/Straumann），E4DSystem（D4DTechnologies），TRIOSSystem（3Shape）等。Ender[2]等比较了在口内取全牙弓数字化印模和传统印模的精确度，认为数字化印模与传统印模的精确度相似。②间接扫描法，即先经过传统的印模制取和石膏代型制作，再在代型上扫描获取口腔数据。大多数系统采用间接方式获取数据，其特点是数据准确，修复体边缘识别清晰。直接和间接数字化扫描的精确度较，研究结论差异很大，这可能与口内条件如唾液、有限的空间等会使扫描的精确度减低有关[3]。

1.2数字化修复体设计利用设计软件处理扫描数据，确定修复体边缘线、邻接点等信息，各数字化修复体制作系统均有标准牙冠形态数据库及修复体智能设计系统，系统可自动选择适合于患者个体的牙齿外形信息，通过自动调整或人工修改的方式最终确定修复体形态，并根据对合牙及邻牙数据信息，模拟调整修复体的咬合和邻接触形态[1]。

1.3数字化修复体制造即用数控机床根据数字化设计制作最终修复体。

基于以上的组成部分，在临床中使用CAD/CAM软件时有以下几种方式[4]：①技工室制作：牙科医生在技工室将印模灌制为石膏模型，然后剩余的步骤将由CAD/CAM软件完成②椅旁操作：椅旁CAD/CAM的所有组成部分都在诊室内装置，这项技术可以实现患者一次就诊完成所有修复工作，从而为患者带来更多的便利。最早出现的为CEREC系统，目前还有E4D牙医系统，这种椅旁制造的修复体在质量上也不亚于技工室制作。③在制作中心集中制造：口腔医生在诊室对患者口内或者获得的模型进行扫描获取数据，通过网络将数据上传至制作中心，在制作中心使用CAD/CAM技术完成修复体的设计制作，最后再将修复体转运至牙科诊室。这种集中式生产的好处在于它可以减少投入，而且可以消除牙科医生对技工室的依赖，节约时间。

2虚拟牙合架

CAD/CAM非常重要的一项缺陷是目前的软件设计只可以获得牙体形状并不能兼顾到口腔的功能性运动，因此修复体的牙合面必须通过人工调磨，才能使口内或者在牙合架上的上下颌牙列的运动符合功能需要。而虚拟牙合架技术的研发可使CAD/CAM实现咬合运动。

虚拟牙合架是一种计算机程序而并不是实体存在的牙合架。它包括了虚拟的髁突和切导平面。在机械的牙合架上这种动态的牙合关系的复制是存在一定限制的。虚拟牙合架可以很好地补充这种缺陷，因为它可以实时地模拟下颌的三维运动，并且使用者可以从各个角度动态观察牙齿及咬合或邻接等，使用虚拟牙合架可以在设计修复体时考虑到咬合的动态变化，实现虚拟调合[5]。

一项最近的研究报道了对虚拟牙合架的功能性和实用性的分析。指出虚拟牙合架可以模仿患者的咀嚼运动，很好的呈现牙列在运动时接触点的位置和数目。作者表示虚拟牙合架可以用来全面并且精确地分析患者的咬合[6]。但是在目前，这项技术只用于辅助机械牙合架来更好的呈现咬合的情况。

3增材制造技术与快速成型技术

目前CAD/CAM技术制作修复体主要为将整块材料切削研磨以达所需形状，即减材制造。这种制造的方法非常浪费材料，而且不能大批量制作冠和桥，在某一时间点只能加工修复体某一部分[7]。考虑到这些不足之处，我们可以推断在将来制作修复体的方式将从减材制造法向增材制造法转变。这种增材制造技术主要为快速成型技术（rapidprototyping，RP）。

快速成型技术是一种原型制造技术，它能根据CAD/CAM设计工件的三维模型，将工件的三维模型分解为多个连续的层面，采用不同技术及材料逐一完成并叠加各层面而快速制作其实体模型。RP特别适合复杂形态工件的加工，且节约材料，可大批量生产。目前在口腔修复领域可以使用的快速成型技术包括：立体光固化技术（stereolithographyapparatus，SLA，）、选择性激光烧结（SelectiveLaserSintering，SLS）、熔融沉积成形（FusedDepositionManufacturing，FDM）、3D打印技术。

快速成型技术使数字化可摘局部义齿制作成为可能。一直以来，复杂形状的加工，薄弱的金属基托、杆、卡环都是可摘局部义齿减材加工的难点与弱点。因此，许多学者研究了使用快速成型技术制作可摘局部义齿。最近的一些研究表示在理论上快速成型技术可以成功用于可摘局部义齿合金支架的制作。Williams[8]报道的案例对口腔模型进行扫描，然后使用3D设计软件完成模型的虚拟观测和支架的设计。再用快速成型技术（SLS）直接制作合金支架。然后用常规技术完成义齿，经评估可适合患者戴用。

4数字化技术在口腔修复教学时的应用

除以上几种数字化修复的应用外，数字化技术也可用于教育领域。虚拟口腔操作软件的发展使口医学生有机会在3D模拟口腔中进行操作练习[9]。使用软件时学生需要带着特定的眼镜以在电脑屏幕上看到3D口腔，头部追踪相机使口腔影像展现到学生的脑海中，使学生真实地体验到从不同的角度检查口腔状况。使用者在这种虚拟-真实环境中可以通过触觉反馈技术感知到对所持器械的触摸以及使用的力量大小。这样一个仿真系统的优点在于可以提高学习效率并且可以避免对患者练习时发生错误，可以反复练习，更加容易对学生操作进行评估，并且降低教学的成本。

虚拟现实（virtualreality，VR）系统可以通过计算机追踪评估学生的表现。使用VR软件发现学生学习速度很快，可以在短时间内明显的提高学生的操作技能[10]。

5结论

科技会帮助我们走入修复的一个新的阶段，数字化技术将会使诊断和沟通更快更高效。椅旁一次就诊完成修复将会更加推广，并且由固定修复扩展到可摘局部义齿、全口义齿修复的范围。在未来，随着科技的发展与在口腔医学中的应用，口腔医生将会为患者提供更好的医疗服务。

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