三維數(shù)字化技術在牙體雕刻教學中的應用

劉羲歐，方明

遼寧省鐵嶺衛(wèi)生職業(yè)學院口腔實訓中心，遼寧省鐵嶺112000

三維數(shù)字化技術在牙體雕刻教學中的應用

劉羲歐，方明

遼寧省鐵嶺衛(wèi)生職業(yè)學院口腔實訓中心，遼寧省鐵嶺112000

目的探討三維數(shù)字化技術在牙齒雕刻教學中的應用。方法利用三維掃描儀掃描石膏牙模型和學生的雕刻模型，利用數(shù)字圖形軟件評價結(jié)果，輔助教學。結(jié)果將學生的雕刻結(jié)果經(jīng)三維掃描儀掃入電腦，然后與電腦中的標準數(shù)據(jù)進行對比，可以精確反映出學生作品在雕刻方面的不足，讓學生的改正更加有的放矢。結(jié)論在牙雕教學中引入三維掃描技術將學生的作品做數(shù)字化處理后通過與標準化數(shù)字模型的對比可以更精確地反映出學生作品的誤差，并且這種誤差可以在電腦上精確地體現(xiàn)并打印出來，通過這種教學方式，不但使學生在教學過程中更加精確地體會牙齒的形態(tài)，還可以在教學評價中，減少主觀性因素。

數(shù)字化石膏牙牙冠；三維數(shù)字化技術；牙體雕刻

牙體解剖與雕刻技術是口腔醫(yī)學技術專業(yè)學生的專業(yè)基礎課之一，而其實訓課牙體的雕刻更是口腔醫(yī)學技術專業(yè)實訓課中的重點和難點，以往的教學中大都采用圖片、視頻和老師手工展示雕牙的方式和方法，但在雕牙的過程中和最后的評價過程中，由于雕刻技術的主觀隨意性較大，在教學中的標準尺度無法準確地量化出來，導致部分學生在牙體的雕刻技術課上，始終無法準確地掌握牙體的形態(tài)和特點。隨著計算機三維技術的飛速發(fā)展，特別是隨著近年來齒雕技術在國內(nèi)的快速傳播，很多院校都有了自己的齒雕系統(tǒng)。本文嘗試運用齒雕系統(tǒng)中的三維掃描儀，引入牙雕實踐的教學中來，通過事先對牙雕課程的模型進行三維掃描建檔，建立一個以大綱為標準的牙齒雕刻標準模型庫，將需要雕刻的牙齒模型經(jīng)過三維掃描儀的采集變成數(shù)字化的牙齒模型。在牙雕實訓課程中，對學生的作品進行批量的掃描對比，從而精確地反映出學生作品與真實模型之間的差異，并加以量化，使學生更加準確的掌握牙齒的形態(tài)，并且在牙雕課程的教學評價中，減少主觀性的因素，更好更準確地反映出學生作品對標準模型的掌握程度。

1 資料與方法

1.1 一般資料

3 shape D710三維掃描儀，快掃時間＜25 s,雙攝像頭，1.3M像素，精確度到20 μm，支持多代型同時掃描；要掃描的超硬石膏1：1牙模型。軟件：3shape dental system專業(yè)版，3D MAX2012版。

1.2 方法

①首先將標準牙體模型固定于掃描版上，代型的掃描會自動進行。通過無障礙的攝像頭角度，超敏銳的聚焦和最佳的機械運動精確度可取得最大的掃描精確度。

②將在3 shape dental system中掃描出的文件稍加修正輸出為標準.stl格式文件。STL文件格式是由3D SYSTEM公司于1988年制訂的一個接口協(xié)議，是一種為快速原型制造技術服務的三維圖形文件格式。STL文件由多個三角形面片的定義組成，每個三角形面片的定義包括三角形各個定點的三維坐標及三角形面片的法矢量，是一種用許多空間三角形小平面來逼近原CAD實體的數(shù)據(jù)模型。不同精度時有不同的三角形網(wǎng)格劃分。其數(shù)據(jù)結(jié)構非常簡單，而且與CAD系統(tǒng)無關，已經(jīng)成為國內(nèi)外齒雕系統(tǒng)的標準輸出文件（如圖1）。

③將標準.stl文件導入3D MAX2012中另存。

圖1 標準模型STL文件

④教學或測試時，將學生雕刻的牙齒模型放入3shape掃描儀，并固定于多代型掃描版上，一次可掃描5～6個模型。

⑤重復上述2、3步驟，依次導入學生模型到3DMAX2012軟件。

⑥學生模型全部導入完畢，在3DMAX2012中利用批處理依次與標準模型進行對比，定義模型的笛卡爾坐標，并以灰度值比較差異的大小，最終輸出近中面、遠中面、頰面、舌面和（牙合）面的二維比較圖。利用灰度值的大小，即可得知當前模型與標準模型的差異。

2 結(jié)果

利用比較法找出學生的雕刻模型與標準模型之間的差異，并打印生成近中面、遠中面、頰面、舌面和（牙合）面的二維比較圖，并用不同的灰度值表示差異度的大小。可直觀準確的指導學生的牙體雕刻技術，并可以與標模的五面相似度的均值作為學生作品的評定標準。

3 結(jié)論

牙體解剖與雕刻技術是口腔醫(yī)學技術專業(yè)學生的專業(yè)基礎課，許多高職院校的教學方法仍然沿用許多年前的教育方法，內(nèi)容枯燥，教師教得辛苦，學生不好掌握；隨著國家信息化進程的發(fā)展，信息化和數(shù)字化技術已經(jīng)廣泛應用于口腔臨床的各個學科之中，信息化對教學部門的滲入也越來越深入。隨著三維激光掃描技術的應用愈加廣泛，越來越多的院校都已配置不同的齒雕系統(tǒng)，不過雖然各種齒雕系統(tǒng)五花八門，但都不過以兩大組件為核心，一為三維激光掃描系統(tǒng)；一為數(shù)字化機床雕刻系統(tǒng)。由于現(xiàn)實中一方面齒雕系統(tǒng)價格不菲，另一方面各院校的加工任務并不會如加工廠一樣繁重。在這種情況下，充分發(fā)揮高校的科研能力，充分挖掘設備的潛力，使之更好地服務于教學，應用于教學之中，是廣大高職院校的教學人員應該考慮的問題，本文本著這一思想，挖掘了三維掃描儀的潛力，拓展了三維數(shù)字化在實踐教學中的應用，并且可以增加學生的興趣，更好地培養(yǎng)學生的獨立思考能力和觀察能力，而不是過度依賴教師進行修改。

本文中所使用的掃描儀精度在25 μm左右；單次掃描時間小于25 s，并可做多個代型同時掃描，而不用人工干預。正常的3shape掃描系統(tǒng)在掃描完醫(yī)生修整的代型后，要在數(shù)據(jù)庫中匹配相應的牙冠，并經(jīng)頜面咬合、頸部修整后輸出。而我們需要的是對標準模型的準確復原，然后建立標準模型的數(shù)據(jù)庫。實際上，將學生模型與標準模型進行對比只是數(shù)據(jù)庫的基本工作。如果在此基礎上，對標準模型數(shù)據(jù)庫進行加工，將其數(shù)字化處理，將各種解剖標志與機器可識別語言一一對應，則當學生模型導入時即可由機器自動識別與標準模型的差異，而不用如目前一樣，將其對準坐標后，由重合度，用手工來判斷與標準模型間的差異。

由國內(nèi)呂培軍教授等開發(fā)的標準牙冠數(shù)字化模型已經(jīng)進行了數(shù)據(jù)庫化的處理，但由于與我們實際使用的標準模型間的尺寸存在差異，所以本次的標準化模型的三維圖像由我們自己掃描生成，如果能夠建立全國的統(tǒng)一、權威的標準化數(shù)字系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，當可省略許多的重復工作。

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The Application of 3D Digital Technology in Teaching of Tooth Carving

LIU Xi-ou，AANG Ming
Oral training center of tieling Hygience training school tieling Liaoning 112000 China

ObjectivePurpose Discuss 3 d engraving teaching the application of digital technology in the teeth.MethodsUsing 3 d scanning dental plaster model and carving model of students，Using digital graphics software evaluation results，Auxiliary teaching.ResultsWill the results of the student's carving 3 d scanner into acomputer，And then compared with standard data in a computer，Can accurately reflect the student work in carving the shortfalls，Let the students correct more targeted.ConclusionIn the introduction of 3 d scanning technology will.chinese teaching students to do the works of digital processing after compared with standardized digital model can more precisely reflect the error of the student work，And this error can be accurately reflected on the computer and print it out，Through this way of teaching，Not only make students in the teaching process more accurately understand the shape of the teeth，Also in the evaluation of teaching，Reduce subjective factors.

Digital plaster developing crowns；3 d digital technology；Tooth carving

R-0

A

1672-5654（2015）03（c）-0051-02

2015-01-05）

劉羲歐（1988-），女，遼寧開原人，滿族，本科，教師，助理實驗師，研究方向：CAD-CAM。