应用反求工程方法重建残冠和（或）残根的三维数字模型

doi:10.3877/cma.j.issn.1674-1366.2011.04.006

中华口腔医学研究杂志(电子版) ›› 2011, Vol. 5 ›› Issue (04) : 374 -381. doi: 10.3877/cma.j.issn.1674-1366.2011.04.006

基础研究

应用反求工程方法重建残冠和（或）残根的三维数字模型

王忠东¹, 李国华², 龚振宇², 吴建忠³, 陈炜⁴, 刘亚雄⁵, 凌均棨¹^,^†(

), 吴纪楠⁴^,^†(

)

1.510080 广州，中山大学光华口腔医学院·附属口腔医院·口腔医学研究所
2.南京军区福州总医院
3.中山市技师学院
4.中山市人民医院口腔医疗中心
5.西安交通大学

收稿日期:2010-11-27 出版日期:2011-08-01
通信作者: 凌均棨, 吴纪楠
基金资助:
福建省青年人才项目（2008F3088）中山市科技计划（2006A013）

Study on 3D reconstruction of a digital model of residual crown and root by reverse engineering and rapid prototyping

Zhong-dong WANG¹, Guo-hua LI¹, Zheng-yu GONG¹, Jian-zhong WU¹, Wei CHEN¹, Ya-xiong LIU¹, Jun-qi LING¹^,^†(), Ji-nan WU¹^,^†()

1.Guanghua School of Stomatology， Institute of Stomatological Research， Sun Yat-sen University， Guangzhou 510055，China

Received:2010-11-27 Published:2011-08-01
Corresponding author: Jun-qi LING, Ji-nan WU

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目的

探讨用反求工程（RE）方法实现残冠和（或）残根数字模型三维重建的方法，为个体化桩核的CAD 设计与制作奠定基础。

方法

（1）选取牙体硬组织完整的离体牙10 颗，按桩核预备标准预备后分别用螺旋CT 机和Mi-CT 机进行扫描，所获得数据以DICOM格式文件进行存储；（2）应用Mimics 软件将螺旋CT 机和Mi-CT 机扫描获得的数据分别进行处理，获得牙齿标本的数字模型，Geomagic 9.0 软件进行三维测量，同时生成STL 格式文件；（3）用游标卡尺对牙齿标本进行测量，并与软件测量所获得的数据进行比较，采用配对比较t 检验进行统计学分析。

结果

（1）用反求工程方法对离体牙标本实现了三维重建，获得其数字模型。 Mi-CT 数据源三维数字模型较螺旋CT 数据源三维数字模型而言，模型边缘轮廓更为锐利、清晰；（2）应用螺旋CT 机和Mi-CT 机扫描获得的数字模型，经软件测量，与牙齿标本测量结果相比均无统计学意义（P ＞0.05）。

结论

用反求工程方法能准确、快速地实现残冠和（或）残根模型的三维重建。

关键词: 残冠和（或）残根, 桩核, 个体化, 快速成型, 反求工程

Objective

To evaluate the feasibility of 3D reconstruction of digital model of residual crown and root by reverse engineering （RE） and rapid prototyping.

Methods

Ten intact teeth （anterior teeth or premolars） were prepared according to the standards of post and core and scanned by spiral CT and micro-CT. The data in DICOM format were collected and processed by the software MIMICS， and then the teeth's digital model were reconstructed. Careful measurements and analysis were carried out both in teeth prototypes by a vernier caliper and in the digital models by the software Geomagic 9.0.

Results

3D reconstructions of digital models of teeth were successfully performed by reverse engineering. There was no significant statistical difference between the data obtained from the digital models， as well as the data obtained from the measurement of the teeth prototypes.

Conclusion

The combination of RE and RP is an effective way for 3D reconstruction of digital model of residual crown and root.

Key words: Residual crown/residual root, Post and core, Individualized, Rapid prototyping, Reverse engineering

图1 下载的螺旋CT 图像

图2 来自螺旋CT 数据源的残冠和（或）残根数字模型

图3 Mi-CT 扫描数据的处理及三维重建图像

图4 下载的Mi-CT 图像

图5 来自Mi-CT 数据源的残冠和（或）残根数字模型

图6 残冠和（或）残根数字模型的软件测量 A：螺旋CT 数据源； B：Mi-CT 数据源

表1 牙预备体表面标志点间距离的测量结果（mm）

标本	实体测量（ $\bar{x}$ ）	软件测量组CT（ $\bar{x}$ ）^a	软件测量组MCT（ $\bar{x}$ ）^b
1	5.605	5.624	5.146
2	5.164	5.552	5.616
3	5.572	6.539	5.157
4	6.568	5.919	6.544
5	5.557	5.413	5.928
6	5.486	5.944	5.437
7	4.942	4.896	4.909
8	5.062	4.967	4.983
9	4.346	4.329	4.331
10	5.524	5.497	5.512

表1 牙预备体表面标志点间距离的测量结果（mm）

标本	实体测量（ $\bar{x}$ ）	软件测量组CT（ $\bar{x}$ ）^a	软件测量组MCT（ $\bar{x}$ ）^b
1	5.605	5.624	5.146
2	5.164	5.552	5.616
3	5.572	6.539	5.157
4	6.568	5.919	6.544
5	5.557	5.413	5.928
6	5.486	5.944	5.437
7	4.942	4.896	4.909
8	5.062	4.967	4.983
9	4.346	4.329	4.331
10	5.524	5.497	5.512

图7 反求工程数据提取方法分类

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