数字口腔高精度医疗装备国内外研究与应用现状分析(5)
2.1 国内外口腔测量系统发展现状
从适用范围来分，口腔牙齿三文数字化测量系统可以分为口腔外测量和口腔内测量。口腔外测量是利用逆向工程，借助翻模技术，将患者口内全口牙列进行印模并翻制，利用三文测量系统对石膏模型进行测量，获得精度较高且稳定的患者牙体三文数字模型[4-5]，如图2.1所示，列举了几种典型的口腔外测量系统。
图2. 1 口腔外测量系统
口腔外测量的典型技术方法主要有：
多幅投影光栅测量法。该方法利用投射多幅编码条纹，通过编、解码算法计算曲面形态数据。德国Kavo公司的珠穆朗玛口腔Kavo Everst System采用空间编码技术在3分钟内完成一颗牙齿代型的测量，精度可以达到约0.03mm；加拿大的CYNOVAD公司的Pro 50TM牙齿三文光栅扫描仪采用彩色编码技术，由白光照射彩色编码光栅投射出带有多种彩色信息的光栅条纹，由彩色摄像机采集图像，利用色度信息计算牙模表面的数据，扫描一个代型的时间少于60秒。
激光线测量法。该方法通过投射激光线并根据物体表面形状发生的空间扭曲，经过三角测量法计算物体表面的三文信息，如丹麦3Shape公司的3Shape Dental 3D Scanner D-200™设备，能够在3.5-17min内完成扫描工作，包括准备与规划、扫描过程和后处理过程。设备可以自动扫描用户确认的任何物件的3D覆盖率。
立体视觉法。该方法基于立体视差法，由两台摄像机组成的传感器模拟人的双眼，利用空间点在两摄像机像平面上的透视成像点坐标来求取空间点的三文坐标。如德国Hint-Els Dental CAD System的HiScan，采用1360 x 1030的高分辨率相机，在20～180秒内完成牙齿代型测量，测量平均精度达到0.016mm。
口腔内测量则是医生将一个小型测量系统直接伸入患者口腔内进行数据采集，如图2.2所示。从相关文献及网络资源查询统计，目前该领域的技术还不成熟，国外先后出了一些实验系统和功能不很完善的商用系统，主要包括：
图2. 2 口腔内测量系统
1985年，德国Sirona公司推出Cerec3D 原型系统[6]，如图2.3所示，光源是红外二极管，通过压电实现光栅编码模式移动，经过一系列棱镜的透射形成平行光束，投射到预备后的牙体表面，实现牙齿的三文测量。最初的系统非常庞大和昂贵，在1989年芝加哥一个展会上使用该系统制作一个修复体花了近4个小时的时间。经过25年左右的发展，1998年形成商用第一代产品，到目前该系统已经更新了4代，于2010年11月，在前三代CEREC技术基础上创新研发了第四代技术——“西门子齿雕机器人”（即CEREC AC）[7]，采用独创的Bluecam 蓝光扫描技术，这是之前任何一代CEREC产品所不具有的。在自动档模式中，CEREC Bluecam使其高精密的系统在测量精度上树立了新的标准，高性能的半导体发射出短波蓝光，能够快速、准确地获取光学图像，可以在不足一分钟的时间内获取口腔一个象限的图像，对合牙的影像获取只要几秒钟。该系统还创立了光学印模及临床与技工制作室数字化传输的结合模式的理念，减少了中间环节，使CAD/CAM 椅旁修复更精准、更可靠、更高效，引领了牙科前进的方向，是目前国际上仅有的能满足部分的功能的唯一产品。
据调查，目前国内具备一流口腔诊疗技术的医院，绝大多数配备的都是CEREC系列产品。
图2. 3 CEREC 3D系统
美国3M ESPE公司于2006年10月推出Lava Chairside Oral Scanner C.O.S.口腔专业扫描系统，该系统基于多光路和LED激光技术，通过内置快速的微动移动机构实现口腔数据的扫描。由于该扫描系统体积较大、操作要求较高、扫描数据稳定性不好，因此在市场上未见相关使用报道和相关应用资讯。