显微CT与三维重建技术对双层二硅酸锂玻璃陶瓷内部缺陷探测的可靠性分析

doi:10.3877/cma.j.issn.1674-1366.2016.03.004

中华口腔医学研究杂志(电子版) ›› 2016, Vol. 10 ›› Issue (03) : 172 -176. doi: 10.3877/cma.j.issn.1674-1366.2016.03.004

所属专题：文献；

基础研究

显微CT与三维重建技术对双层二硅酸锂玻璃陶瓷内部缺陷探测的可靠性分析

何子华¹, 刀力¹, 简裕涛², 张新平³, 赵克¹^,^†(

)

^1. 510055　广州，中山大学光华口腔医学院·附属口腔医院，广东省口腔医学重点实验室；510080　广州，广东省牙颌系统修复重建技术与材料工程技术研究中心
^2. 510055　广州，中山大学光华口腔医学院·附属口腔医院，广东省口腔医学重点实验室
^3. 510640　广州，华南理工大学材料科学与工程学院

收稿日期:2016-02-07 出版日期:2016-06-01
通信作者: 赵克
基金资助:
国家自然科学基金(81271175、81470767)

Reliability analysis of internal defect detection of bilayered lithium disilicate glass-ceramic by micro CT and 3D reconstruction techniques

Zihua He¹, Li Dao¹, Yutao Jian², Xinping Zhang³, Ke Zhao¹^,^†()

^1. Guanghua School of Stomatology, Hospital of Stomatology, Sun Yat-sen University, Guangdong Provincial Key Laboratory of Stomatology, Guangzhou 510055, China; Guangdong Engineering Research Center of Technology and Materials for Oral Restoration and Reconstruction, Guangzhou 510080, China
^2. Guanghua School of Stomatology, Hospital of Stomatology, Sun Yat-sen University, Guangdong Provincial Key Laboratory of Stomatology, Guangzhou 510055, China
^3. School of Materials Science and Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China

Received:2016-02-07 Published:2016-06-01
Corresponding author: Ke Zhao
About author:
Corresponding author: Zhao Ke, Email: zhaoke@mail.sysu.edu.cn

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引用本文：

何子华, 刀力, 简裕涛, 张新平, 赵克. 显微CT与三维重建技术对双层二硅酸锂玻璃陶瓷内部缺陷探测的可靠性分析[J]. 中华口腔医学研究杂志(电子版), 2016, 10(03): 172-176.

Zihua He, Li Dao, Yutao Jian, Xinping Zhang, Ke Zhao. Reliability analysis of internal defect detection of bilayered lithium disilicate glass-ceramic by micro CT and 3D reconstruction techniques[J]. Chinese Journal of Stomatological Research(Electronic Edition), 2016, 10(03): 172-176.

目的

通过比较二硅酸锂双层瓷试件剖面影像学形貌与相应显微CT扫描成像和三维重建结果，分析显微CT与三维重建技术用于无损探测二硅酸锂双层瓷材料内部缺陷的可靠性。

方法

制作双层二硅酸锂双层瓷矩形试件，进行显微CT扫描；扫描后沿垂直于试件长轴将试件平均切成6段，对每段剖面进行光学显微镜观察并获取5个剖面图像。根据剖面位置确定显微CT扫描断层图像，并将显微镜图像与显微CT图像进行灰度差值匹配比对，分析显微CT对全瓷材料内部缺陷探测的可靠性与精确性。对CT扫描结果进行三维重建，比较二硅酸锂双层瓷试件内部缺陷的二维形貌与三维形貌的差异。

结果

显微镜图像与显微CT图像的平均相似度为（83 ± 7.9）%；缺陷的二维剖面形貌与三维形貌存在较大差异。

结论

显微CT能够可靠地无损探测二硅酸锂双层瓷材料的内部缺陷结构，但对尺寸接近探测分辨率的孔洞成像较模糊。三维重建分析较二维形貌观察能更全面地反映缺陷的形貌。

关键词: 牙瓷料, 缺陷, 可靠性分析, 显微CT, 三维重建

Objective

To evaluate the reliability of internal defect detection of bilayered lithium disilicate glass-ceramic by micro CT and 3D reconstruction techniques, in comparison with 2D morphology.

Methods

Bilayered lithium disilicate glass-ceramic (IPS e.max Press, Ivoclar Vivadent) specimen was fabricated by heat-pressing on a core and hand layering a veneer. The specimen was scanned by micro CT and 3D reconstruction, and then cut into 6 pieces and observed by an optical microscope. The 2D morphology images (n= 5) were compared with the micro CT images (n= 5) on the same cross-section of the slice, and the similarity of image matching was evaluated based on gray-scale differences. Defects were analyzed in both 2D morphology and 3D reconstruction so as to observe the differences.

Results

The average similarity of 2D morphology images and micro CT images was (83 ± 7.9) %. There was a difference between the 2D cross-section morphology and 3D morphology of pore defects in the bilayered lithium disilicate glass-ceramic.

Conclusion

Mirco CT incorporated with 3D reconstruction is a reliable and nondestructive approach to detect and analyze the defects of bilayered lithium disilicate glass-ceramic.

Key words: Dental porcelain, Defect, Reliability analysis, Micro CT, 3D reconstruction

图1 bi-LDG试件灰度直方图

图2 bi-LDG试件同一剖面光学显微镜图像与显微CT图像对比

图3 直径10 μm孔洞在光学显微镜与显微CT下对比

图4 显微CT与光学显微镜下匹配图像的灰度差值图

图5 不同形态缺陷的三维形貌

图6 同一缺陷的剖面二维形貌（白框所示）与三维形态对比

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