完整牙齒三維模型為正畸醫師進行錯頜畸形診斷、治療方案規劃提供了必要的輔助信息。目前,牙齒三維模型主要通過口腔計算機斷層掃描(CT)圖像分割與重構得到。然而,利用 CT 圖像重構的模型精度較低,不適用于無托槽隱形矯治器的輔助設計;另一方面,在正畸治療的不同周期對患者進行重復口腔 CT 掃描會給患者帶來輻射傷害。為此,本文提出基于口腔 CT 圖像與激光掃描圖像融合重構牙齒三維模型的方法。該方法利用口腔 CT 圖像重構的牙根與激光掃描圖像重構的牙冠經配準融合后建立完整的牙齒三維模型,所建立的模型牙冠部位精度更高。同時,該方法只需在正畸治療前對患者進行一次口腔 CT 掃描,在治療過程中進行激光掃描即可得到患者各治療周期完整的牙列模型,從而通過減少 CT 掃描次數降低給患者帶來的輻射傷害。
口腔正畸研究中,牙頜組織模型對有限元分析結果有著重要影響。目前,常用的牙槽骨有限元模型主要有均質和非均質兩種類型。均質型模型對牙槽骨進行整體材料賦值,每個網格單元的力學特性均相同;而非均質型模型則依據牙槽骨每個網格單元所處的計算機斷層掃描(CT)圖像灰度值對網格單元進行差別賦值。為了探究不同牙槽骨模型對牙周膜生物力學響應的影響,我們選擇一例臨床患者作為研究對象,構建了其下頜尖牙、牙周膜和兩種牙槽骨模型,分別對尖牙施加 1 N 的根向壓入力和 2 Nmm 根向扭矩,分析牙周膜在不同載荷形式下的靜水壓應力和最大對數主應變。研究結果表明無論尖牙平動或轉動,牙周膜的力學響應均會受到牙槽骨模型的影響。相比于均質型模型,當牙槽骨模型為非均質模型時,尖牙沿根向平動時牙周膜的最大應力和應變分別降低了 13.13% 和 35.57%;尖牙沿根向轉動時牙周膜最大應力和應變分別降低了 19.55% 和 35.64%。均質型牙槽骨模型會誘導正畸醫生選擇一個較小的矯治力,非均質牙槽骨模型更能體現真實牙槽骨骨質特性的差異性,更有利于獲得準確的分析結果。