数字化混合模型制备用于牙槽重建手术的虚拟规划

逼真的虚拟模型可以三维展示牙周和牙槽骨的复杂缺损。因此，这些模型有助于外科治疗过程，并加深对术后愈合机制的理解。与以往及现有的方法相比，当前方法能够独立显示每个解剖结构。

因此，这些三维虚拟模型能够真实地呈现实际的临床情况。该方法有助于克服传统诊断流程的局限性。例如，可以基于三维模型而非锥形束CT扫描的平面图像来规划牙种植体的植入。

本方案可应用于牙科其他领域，如根管显微手术、正颌外科手术以及面部肿瘤切除后的重建手术。首先通过进入分割编辑器模块进行过程分割，选择先前创建的裁剪体积作为当前分割的主体积。使用“添加”以增加分割区域，使用“移除”以删除分割区域。

然后根据各片段所代表的解剖结构重命名这些片段。开始对牙槽骨进行分割时，打开效果列表并选择“Level Tracing”工具，该工具是一种半自动工具，可勾勒出与所选像素具有相同背景值的像素区域。接下来，在其中一个二维视图中将鼠标拖动至骨组织边缘，按下鼠标左键，即可在数据集的选定切片上生成该分割区域。

然后使用绘制和擦除手绘工具修改该区域并纠正错误。使用擦除工具勾勒牙齿和种植体轮廓，并删除代表这些结构的所有高亮像素。在选定方向上，对数据集的每第五个切片重复此过程。

完成轮廓绘制后，从“效果”列表中选择“填充切片之间”以计算缺失的片段，然后单击“初始化”以启动轮廓插值。如果结果满意，单击“应用”。完成后，滚动浏览数据集以检查并修正偶尔出现的错误。

选择“中值”作为平滑方法，使用平滑效果。然后通过调整括号中的毫米值并将核大小设置为5×5×5像素，点击“应用”，以去除突起部分，使分割边界更加平滑。完成牙槽骨的分割后，对牙齿的分割重复相同的步骤。

从下拉菜单中选择“分割”以将口内扫描的 STL 文件作为分割添加。将光标悬停在模块上，然后从侧边栏中选择“标志点配准向导”。在“源标志点”和“目标标志点”两个下拉菜单中，均选择“创建新的标记点标志点”。

在“从”部分的下拉栏旁边，使用“放置标记点”图标在口内光学扫描或IOS上明确的解剖标志处放置标记点。标记点将按照放置顺序依次编号。在相同位置放置标记点以创建“到”列表。

在锥形束计算机断层扫描（CBCT）数据集中，标记点的编号顺序也必须相同，相同编号的标记点必须代表相同的解剖标志。待配准列表准备就绪后，进入侧边栏“配准结果变换”（Registration Result Transform）部分的下拉菜单，选择“创建新的线性变换”（Create New Linear Transform）以创建变换。进入“变换”（transforms）模块，并将先前创建的变换选为当前应用的变换操作。

在“应用变换”部分，将 IOS 分割和“来自标记列表”从“可变换”框移动到“已变换”框。此步骤有助于将 IOS 叠加到 CBCT 数据集上。打开计算机辅助设计（CAD）软件，然后在主屏幕上点击“导入”。

然后选择之前从 DICOM 图像处理软件导出的 STL 模型。转到菜单栏中的 Sculpt。在笔刷库中，选择自适应简化（Adaptive Reduce）以优化导入的模型。

在侧边栏中，单击“选择”选项卡，并选择“画笔”作为选择工具。然后使用“展开画笔”模式并调整画笔大小。使用画笔选择每颗牙齿的牙冠，直到边缘牙龈位于口内扫描（IOS）图像中。

在“修改”选项卡中，选择“平滑边界”，若结果满意则点击“应用”。转到“选择”，选择“编辑”和“分离”，以从选定区域创建独立的对象。接下来，在菜单栏中进入“分析”，选择“检查”。

选择“平面填充”作为整体填充模式，然后单击“自动修复全部”，以从口内扫描模型和分离的牙齿模型创建闭合模型。在雕刻菜单中，选择“收缩平滑笔刷”，并平滑填充孔洞的边缘。在分割后的牙齿模型上使用“收缩平滑笔刷”，直至牙齿完全被从口内扫描数据中分离出的牙冠所覆盖。

在对象浏览器中，选择已分离的牙冠和同一颗牙齿的分割模型。在弹出的侧边栏中，选择布尔并集并点击确认。使用收缩平滑功能来平滑过渡区域。

在对象浏览器中同时选择骨骼和软组织模型，然后选择布尔差集运算。采用前述相同的方法和光滑过渡方式，从软组织模型中减去牙齿，以真实呈现临床情况。通过在侧边栏中选择“Sculpt”（雕刻），然后将小滑块从“Volume”（体积）切换到“Surface”（表面），为模型表面着色。

在画笔库中，进入“顶点绘制”（Paint Vertex），在“颜色”（Color）部分使用色轮选择所需颜色，为每个模型的表面着色。代表性分析结果显示，使用黄线勾勒出具有相同背景值的兴趣像素区域轮廓。

采用半自动的层面追踪分割工具在矢状位进行初步分割，随后进行手动分割。借助“绘制”和“擦除”等手动工具对半自动分割结果进行优化。在轴状位、矢状位和冠状位视图中观察完成的分割结果，并基于此前创建的分割区域自动生成三维模型。

通过将口内扫描数据与后续的计算机辅助设计建模进行叠加，可实现临床情况的三维观察。水平追踪是一种高效且智能的边缘检测工具。然而，由于伪影和散射的存在，所生成的分割区域可能仍需手动调整。

这一技术相对较新，但迄今为止的结果非常有前景。三维模型在牙科手术和牙周病学的手术规划、实施及发展方面具有巨大的潜力。