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下颌运动记录系统与CAD系统的联合应用
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作者:

Siegbert Witkowski (德国)

德国精粹杂志主编


如何将真实的下颌运动轨迹数据应用于修复体的CAD设计中,就此话题精萃杂志主编Siegbert Witkowski对zebris Medical公司的产品专家René Germann做了专访。

位于德国巴登- 符腾堡州阿尔高地区伊斯尼市的zebris Medical公司,20多年来一直是数字化生物力学测量技术领域的领先者,他们将该技术推广到科学界、体育竞技和临床诊断等不同领域。在口腔医学领域,zebris公司开发了一个系统,它可以兼容由多个经销商提供的各种产品。本文将会介绍一些基于zebris系统的修复领域的应用。在这方面,各用户已经针对其产品和工作流程着手开发了不同的特定应用和模块。

这个针对3D运动分析的专业测量系统属于基础版本,它专门用于记录下颌的运动。zebris公司在全球34个国家设有产品代理商。在德国,zebris公司的牙科产品由Schütz Dental公司代理,那里可以购买下颌运动记录系统JMAnalyser。

对于牙科技术而言,至关重要的问题是从诊断中获取的数据的可用性,以及将其转移到数字化工作流程中,直至集成到CAD的设计软件里。最近,这一领域中出现了一种新的可能性,可以将采集的下颌运动数据直接以.xml格式加载到技工室软件中。当然,这首先需要软件包具备相应的兼容性,并在虚拟的环境中被协调使用,从而不再需要物理架。市场上已经出现了一些专用产品的模块可以实现这一设想。在每一次使用时,都需要进行精确的查询和数据集的测试,以检查每种产品在具体应用中的实用性。

在本报道中,zebris公司的产品专家、高级牙科技师René Germann先生将围绕数据协调和界面维护这个特殊且相当复杂的主题,解答一些相关的问题。

精萃:系统链中的数据连接或交换必须要克服一些障碍。这些障碍具体是什么?

René Germann: 在人工制作修复体时,规定了工作步骤和机械𬌗架的使用流程,以及任意或运动学方面的面弓使用。以数字方式对所有步骤进行模拟,在一定条件下是有意义的。计算机技术有时会启用不同的思维方式和程序。在牙科的功能性数字化工作流程中,新的工作步骤是必要的,这可以在最大程度节省时间的同时,实现高质量的义齿修复。为此,需要大大简化硬件和软件的操作过程。

下颌运动所有自由度的数据都是通过下颌运动记录系统采集的。上述工作由一个旁的下颌附件和一个固定其上的3D测量传感器协同完成。为了将牙齿表面与下颌传感器的定位数据连接起来,并虚拟确定上颌位置,我们公司与格赖夫斯瓦尔德大学(University Greifswald)的Kordaß教授团队合作开发了一个特殊的耦合器,并进行了测试(图1)。另外,必须定义用于导出虚拟𬌗架设定值和真实下颌运动数据的数据格式。

图1.png

图1:带有适配器的ZE型𬌗叉和耦合器用于合并(匹配)图像数据和运动数据。


精萃:为什么zebris数据在任意一个CAD软件内的使用会这么复杂?这是什么原因?

René Germann:关于下颌运动,大多数CAD系统工作时一直沿用着真实世界中已熟知的方案。很难打破已开发成熟的工作流程。因此,需要耦合器的标准化使用并配合下颌运动的记录系统,才能使牙医非常容易地采集下颌运动的数据。用口外扫描仪进行扫描时,除了对上、下颌和前庭侧进行扫描外,还需要借助耦合器进一步获取上颌的扫描数据。这听起来似乎很简单,但是对每个参与人员都是一个很大的挑战。最后,数据的匹配意味着必须对存在于模型扫描仪和下颌运动记录系统之间的接口进行定义,在某种意义上,CAD系统的提供商也可以应用这种接口。

如何使用测量获得的数据以及进一步运用数据是CAD制造商的任务。对此,首先要配合这个新设想进行编程和检验。由于该方法仍处于一个崭新的阶段,简化数字化工作流程并更强化地将数据功能性地整合到CAD程序中,仍然存在着各种可能。

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精萃: 关于zebris操作系统与设计软件之间的工作流程,zebris操作系统可以与哪些CAD系统兼容?
René Germann: 通过读取设置值,可以在 CAD制造商的所有常见虚拟𬌗架( 模拟机械架)中进行编程。可能必须通过一个扫描固定器(Scan-Fixator),将上颌位置的数据从真实世界转移至扫描仪。真实的下颌运动数据的转移仍然相对较新,目前可以通过Schütz Dental公司的Tizian CAD/CAM软件读取。该接口是开放的,可以兼容其他品牌的CAD系统。
精萃: 哪些测量数据可以被CAD接收和处理?简而言之:现在有哪些应用是可行的?
René Germann: 除了虚拟“机械”𬌗架的设置值(软件早已应用)外,现在还可以将真实的下颌运动轨迹转移到CAD中。这样就可以生成虚拟的FGP-包络曲线记录(envelope curve)。下颌运动过程中出现的所有下颌位置均被记录,因此包含了所有功能上必需的自由空间。于是颌骨可以随意运动,例如咀嚼运动,从而可以设计出一个功能性的修复体。
结合PlaneSystem及正确的上颌空间定位,可以将所有下颌骨相对于上颌骨的运动作为参考,由此𬌗垫、功能性暂时义齿、甚至最终修复体,都可以在牙齿排列方面获得显著的功能性优化。我们的测量系统也相应地做了进一步拓展,允许在面部对称性领域中提供新的应用,并提供静态和动态图像文件形式的美学测量参数。在临床上,已经开展了在CBCT系统中进行体积数据的集成,以创建功能性𬌗垫。此外,配置zebris下颌运动记录系统的JMAnalyzer(图2和3),始终可以确保和记录所有修复措施的功能性分析参数和测量数据。


图2.png

图2:JMAnalyser总体视图=通过蓝牙与PC连接进行移动使用。


图3.png

图3:JMAnalyser包装箱内的组件=一套完整的JMA+系统。



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