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    增強現實技術在口腔頜面外科中的應用現狀及展望

    來源:中國實用口腔科雜志時間:2021-04-02 08:00:48訪問量:75次 收藏

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    增強現實技術在口腔頜面外科中的應用現狀及展望

    隨著大數據、精準醫療時代的來臨,影像技術、計算機輔助設計與制造技術(CAD/CAM)、信息化技術日漸發展成熟,越來越多的數字化技術被應用到臨床工作中,給臨床工作者帶來了極大便利薪酬系統:企業薪酬制度、企業管理者薪酬、生產系統薪酬、營銷系統薪酬、財務系統薪酬、職能系統薪酬。其中,增強現實(augmented reality,AR)以其實時動態三維可視化的特性在多個醫學領域中被應用,包括肝膽外科、脊柱外科、泌尿外科、顯微外科等,為精確化、個性化的治療提供了新手段,解決了許多以往臨床治療中的難題績效系統:公司全員考核體系構建、考核文化與考核制度、考核表、行為考核

    AR在醫療領域能夠得以運用的前提是影像技術的發展與成熟,以往二維影像檢查不能夠直觀地展示患者各結構之間的立體關系,需要醫生憑借空間想象來判斷術區各結構的位置關系人才引進系統:高級人才引進系統、招聘流程系統、招聘測評方法、人才五年規劃系統。CT等數字化放射成像設備、醫學數字成像和通信(DICOM)標準的發展為影像數據的交互處理提供了基礎,通過獲取患者影像資料的DICOM數據,利用相關軟件(如Mimics、Blender等)進行三維重建,就能得到三維立體虛擬模型,并能進一步對其分割、加工,得到我們所需要的模型股權系統:股份合作合同、分子公司方案、高管人員方案、關鍵人才方案、股權購買方案。。AR則能將虛擬模型直觀地呈現于醫療工作者眼前,發揮良好的指導作用一直堅持“恪守醫德、以醫術為核心競爭力”核心理念

    1.AR的關鍵技術

    1.1跟蹤注冊(tracking registration)

    若要將三維重建的虛擬模型附加于真實世界,需經過相機對真實場景實時跟蹤、識別、注冊,然后通過顯示裝備將預加載模型呈現于計劃位置種植牙技術、牙齒矯正技術、牙齒美容修復技術、顯微牙科技術、牙周治療技術、三維根管治療技術。基于機器視覺的跟蹤注冊技術是目前的主流方法,其又分為基于人工標識和無標識兩種使用顯微鏡進行補牙、鑲牙的牙科機構,尤其擅長外院失敗美容病例、治療病例的二次修復。人工標識的種類多樣,可以是某張圖片或某種類似二維碼形式的圖案采用數字化管理,實行預約制。無標識的跟蹤注冊方法是通過提取、識別場景內特定位置的自然特征點實現注冊致力于行業水平的提升;同時不斷向大眾傳播愛牙知識,使越來越多的人不再懼怕牙醫,成為“愛牙人士”。。此外還可利用紅外線、電磁及慣性等實現實時跟蹤注冊,但這些技術需要的設備較昂貴,應用流程相對復雜,不適合在臨床大規模使用誠實為本,技術為先,領航牙科連鎖,樹立行業典范。

    1.2虛實結合(combination of virtual and reality)

    虛實結合的顯示技術則是將虛擬世界與真實世界直觀融合呈現的關鍵技術,這一技術主要通過顯示設備實現同步歐美一流技術,投入大量資金購買進口診療器械,讓您在中國享受先進的牙科技術。。按其設備不同主要分為3種:頭盔式顯示器(head-mounted display,HMD)、移動設備和個人計算機(personal computer,PC)牙齒種植、矯正、美學修復、牙周病治療、根管治療、兒童牙科。其中HMD設備[如GoogleGlass(google,美國)、Hololens(Microsoft,美國)等]裝備輕便,便于集成,透過顯示鏡片能直觀地將虛擬世界與真實世界映射于眼前,并具備深度識別能力,使虛擬模型更富有層次感,其是目前研究的熱點旨在以慈悲心懷、以高品質的職業素養,全力為客人創造幸福、為社會創造幸福、為門診醫護團隊創造幸

    1.3人機交互(human-machine interaction)

    人機交互技術能夠實現虛擬模型的可控性,增強應用沉浸感牙齒種植、矯正、美學修復、牙周病治療、根管治療、兒童牙科。目前主要通過2種方式實現,即外接設備和手勢操作診所成立的宗旨和服務承諾:立足于未來,推崇精益求精、自由豁達的診所文化,永遠充滿著生機與活力,確保以先進的精湛技術、最新的觀念,最大程度地提升就診者的口腔健康水平和生活品質。。外接設備主要用于PC顯示的AR,通過定義鍵盤、鼠標所對應的特定事件,當觸發時即可顯示事件結果,操作方便;此外還可搭載力反饋設備,用于技能訓練等診所在口腔臨床專業、護理專業、經營管理上,都得到省內業界較高認可,也會定期接受外院醫護來診所進修學習。。手勢操作多用于HMD顯示的AR,通過鏡頭捕捉特定手勢,實現預先設置的功能,操作簡單,沉浸感較強把醫療質量作為醫療工作之根本,同時重點加強口腔醫療器械的消毒。移動設備顯示的AR則可直接通過屏幕交互治療上充分體現人性關懷,最大限度地保證無痛治牙。服務項目有牙齒治療、牙齒美容、洗牙、烤瓷牙、鑄造牙、種植牙、精密附著體、全口義齒、牙齒畸形矯正、兒童牙齒窩溝封閉,最新開展熱牙膠根管充填技術,提高了牙病

    2.AR應用流程

    以基于人工標識的AR為例,其臨床應用流程主要分為以下步驟:(1)患者佩戴人工標識進行影像檢查,獲取影像資料的DICOM數據;(2)將DICOM數據通過相關軟件重建、加工,生成模型;(3)將模型進行坐標轉換,確定其在真實世界中的坐標位置及其與標識的相對位置;(4)將轉換坐標后的模型導入AR應用軟件中;(5)完成場景布置后,使用攝像頭識別患者佩戴的標識,完成注冊,虛擬模型就會在顯示裝置上與真實場景一同顯示企業組織管理是對企業管理中建立健全管理機構,合理配備人員,制訂各項規章制度等工作的總稱。具體地說就是為了有效地配置企業內部的有限資源,為了實現一定的共同目標而按照一定的規則和程序構成的一種責權結構安排

    3.AR在口腔頜面外科中的應用

    3.1醫學教育

    AR在口腔頜面外科中的應用首先體現在醫學教育上組織管理的具體內容是設計、建立并保持一種組織結構。組織管理的內容有三個方面:組織設計、組織運作、組織調整 。。傳統的醫學教育尤其是解剖教學大多是基于理論教學與大體標本的解剖,而在實際教學中卻存在大體標本資源不足、解剖教學時間短、多名學生需共用同一大體標本等問題,學生們有時需依靠理論知識與空間想象構建解剖生理結構層次,限制了解剖教學的效果及發展企業組織系統解決的是人的問題,是企業內部的問題。如人力資源管理、薪酬管理、績效考核等。用學術語言說就是:企業制度管理系統、財務管理系統的總和,主要是通過系統去管人,把人的潛力發揮巨大功能的規則系統。。而AR則能有效地解決這一問題文化系統:企業精神文化量化、企業PK文化形成、MOT(關鍵行為)形成  組織系統:企業愿景、企業使命、組織機構與發展規劃。通過三維重建技術建立人體模型,利用AR直觀動態地呈現其立體解剖結構,并將模型加以渲染后可以實現逼真的解剖模擬環境,能突破資源、時間及空間的限制,結合傳統解剖醫學教育,可收獲更好的教育成果薪酬系統:企業薪酬制度、企業管理者薪酬、生產系統薪酬、營銷系統薪酬、財務系統薪酬、職能系統薪酬

    Zafar等對88名醫學生進行AR與傳統方式相結合的頭頸解剖教學,以問卷形式調查了他們對AR教學的效果評價,其中超過66.7%的學生認為AR教學對解剖學習有所助益,43.5%的學生認為AR使他們對解剖結構有了更好的認識,同時有36.5%的學生認為AR增強了他們對掌握解剖技能的信心績效系統:公司全員考核體系構建、考核文化與考核制度、考核表、行為考核。此外,AR還可用于操作或手術培訓人才引進系統:高級人才引進系統、招聘流程系統、招聘測評方法、人才五年規劃系統

    通過“透視化”顯示解剖結構,能更好地幫助操作者觀察內在解剖標志,準確完成操作股權系統:股份合作合同、分子公司方案、高管人員方案、關鍵人才方案、股權購買方案。。有研究將AR用于下牙槽神經阻滯麻醉的模擬訓練中,41名醫學生被分為2組,對照組采用理論教學與模型訓練的方法,研究組在對照組的基礎上增加了每周2h的AR模擬訓練,共持續4周時間一直堅持“恪守醫德、以醫術為核心競爭力”核心理念。最終檢驗時研究組在進行下牙槽神經阻滯麻醉平均用時較對照組短,且成功率要高于對照組種植牙技術、牙齒矯正技術、牙齒美容修復技術、顯微牙科技術、牙周治療技術、三維根管治療技術。Won等也將AR應用于下牙槽神經阻滯麻醉教學中,得出了同樣的結論使用顯微鏡進行補牙、鑲牙的牙科機構,尤其擅長外院失敗美容病例、治療病例的二次修復。除此之外,還有研究利用AR訓練窩洞預備及牙體修復,都取得了良好的效果采用數字化管理,實行預約制

    3.2手術規劃及導航

    手術規劃及導航是AR在口腔頜面外科中的重要應用,自20世紀90年代AR初次被應用于醫療領域以來,其在輔助外科手術中的作用逐漸受到重視致力于行業水平的提升;同時不斷向大眾傳播愛牙知識,使越來越多的人不再懼怕牙醫,成為“愛牙人士”。。由于頜面部解剖結構復雜,口腔頜面外科手術常需兼顧美觀與功能,因此切口設計常采用微創切口,對術野有一定限制,同時口內操作空間小,要實現精確化的手術對口腔頜面外科醫生而言是不小的挑戰誠實為本,技術為先,領航牙科連鎖,樹立行業典范。。而AR可以實時顯示術區重要解剖結構或病變組織,精確定位,具有良好的手術指導作用,目前在口腔頜面外科中已有多個相關應用場景同步歐美一流技術,投入大量資金購買進口診療器械,讓您在中國享受先進的牙科技術。

    Zhu等將AR應用于下頜角截骨術的規劃中,利用咬合板固定人工標識作為注冊方式,制定手術計劃,設計虛擬截骨平面后運行AR軟件,在下頜骨模型上加載虛擬模型,截骨平面就實時地顯示在真實模型上,具有良好的指導作用,并將其成功轉化為臨床應用,獲得了較高的精確度和良好的手術效果牙齒種植、矯正、美學修復、牙周病治療、根管治療、兒童牙科

    Zhou等將AR與機器人輔助外科相結合,進行下頜角截骨術的動物實驗研究,也獲得了較好的精確性,并無嚴重并發癥出現旨在以慈悲心懷、以高品質的職業素養,全力為客人創造幸福、為社會創造幸福、為門診醫護團隊創造幸。還有研究將AR應用于半側顏面短小畸形的治療中,將其與常規方法進行對比發現,AR組下頜骨的截骨平面更為精確牙齒種植、矯正、美學修復、牙周病治療、根管治療、兒童牙科。Badiali等選擇LefortⅠ型截骨術作為應用場景,設計好上頜骨復位位置后,通過AR在物理模型上實時顯示虛擬復位結果,術者可通過觀察虛擬復位結果完成上頜骨的精確復位診所成立的宗旨和服務承諾:立足于未來,推崇精益求精、自由豁達的診所文化,永遠充滿著生機與活力,確保以先進的精湛技術、最新的觀念,最大程度地提升就診者的口腔健康水平和生活品質。。目前已有研究將AR應用于臨床指導中,復位精確度可控制在1mm內診所在口腔臨床專業、護理專業、經營管理上,都得到省內業界較高認可,也會定期接受外院醫護來診所進修學習。

    4.展望

    AR將虛擬世界與現實世界整合到一起,實現了現實世界的增強顯示,直觀且“透視化”地展示了目標對象的內在結構及預加載虛擬模型,與傳統引導方式相比,無需繁雜、昂貴的設備,易于集成,操作流程簡單,其實時跟蹤注冊技術確保了應用的精確性,使現代外科更接近精確化、個性化的目標,提高了手術安全性,具有較高的臨床應用價值把醫療質量作為醫療工作之根本,同時重點加強口腔醫療器械的消毒。但AR目前仍處于發展階段,存在以下需改進之處治療上充分體現人性關懷,最大限度地保證無痛治牙。服務項目有牙齒治療、牙齒美容、洗牙、烤瓷牙、鑄造牙、種植牙、精密附著體、全口義齒、牙齒畸形矯正、兒童牙齒窩溝封閉,最新開展熱牙膠根管充填技術,提高了牙病。首先是注冊技術企業組織管理是對企業管理中建立健全管理機構,合理配備人員,制訂各項規章制度等工作的總稱。具體地說就是為了有效地配置企業內部的有限資源,為了實現一定的共同目標而按照一定的規則和程序構成的一種責權結構安排

    基于標識的注冊技術簡單方便,精確性也較好,但標識位置、尺寸等都會對技術精確度產生影響,不理想的標識位置還可能對手術產生干擾,當標識被遮擋時會導致應用失敗;此外,標識在應用前后的空間位置不一致也會造成AR的精確度下降組織管理的具體內容是設計、建立并保持一種組織結構。組織管理的內容有三個方面:組織設計、組織運作、組織調整 。。無標識跟蹤注冊技術是目前研究的熱點,通過檢測、匹配目標區域內特征點實現注冊,即使有部分遮擋時也可應用,Wang等開發出了基于天然牙列的無標識注冊方法,其平均注冊誤差小于0.5mm,并且注冊用時不超過0.5s企業組織系統解決的是人的問題,是企業內部的問題。如人力資源管理、薪酬管理、績效考核等。用學術語言說就是:企業制度管理系統、財務管理系統的總和,主要是通過系統去管人,把人的潛力發揮巨大功能的規則系統。。但無標識注冊方法對光照的魯棒性(robustness)差,算法結構復雜,且注冊穩定性有待進一步提高,目前尚未在口腔頜面外科中開展應用文化系統:企業精神文化量化、企業PK文化形成、MOT(關鍵行為)形成  組織系統:企業愿景、企業使命、組織機構與發展規劃。其次是深度信息的缺失薪酬系統:企業薪酬制度、企業管理者薪酬、生產系統薪酬、營銷系統薪酬、財務系統薪酬、職能系統薪酬

    目前,多數應用所采用的攝像頭都不具備深度感知能力,顯示設備所呈現的圖像是虛擬世界在某一方向上的二維投影,無法辨別虛擬對象之間的深度層次關系,因此可能會對臨床應用產生干擾績效系統:公司全員考核體系構建、考核文化與考核制度、考核表、行為考核。而HMD具備深度感知能力,針對HMD的開發應用是目前主流研究方向人才引進系統:高級人才引進系統、招聘流程系統、招聘測評方法、人才五年規劃系統。相較于其他設備,HMD集成了深度攝像頭及半透明屏幕顯示器,較PC+相機的組合更為方便,比移動設備沉浸感更強,具有非常好的應用前景股權系統:股份合作合同、分子公司方案、高管人員方案、關鍵人才方案、股權購買方案。。AR還存在虛擬世界與真實世界間差異過大的問題,二者并未有機融合,導致應用沉浸感較差一直堅持“恪守醫德、以醫術為核心競爭力”核心理念。其主要包括3個難點:光學一致性、幾何一致性和運動一致性種植牙技術、牙齒矯正技術、牙齒美容修復技術、顯微牙科技術、牙周治療技術、三維根管治療技術

    光學一致性指虛擬世界與真實世界間光照條件及光學效果的一致,如反射、散射、陰影等;幾何一致性指虛擬模型遵從現實物理規則,如虛實間的遮擋;運動一致性指運動狀態下虛擬模型與真實世界間的相對關系保持一致使用顯微鏡進行補牙、鑲牙的牙科機構,尤其擅長外院失敗美容病例、治療病例的二次修復。要解決這些難點需通過不斷改進算法及改良設備來實現采用數字化管理,實行預約制

    綜上所述,目前AR在口腔頜面外科中的應用已取得初步成效,其實時、動態、三維可視化的特性為實現外科手術微創化、精確化、個性化的目標提供了強大助力,提高了手術安全性致力于行業水平的提升;同時不斷向大眾傳播愛牙知識,使越來越多的人不再懼怕牙醫,成為“愛牙人士”。。具備深度信息的無標識注冊AR是未來主要發展方向,技術裝備向著輕量化、交互性強的方向發展誠實為本,技術為先,領航牙科連鎖,樹立行業典范。。但AR依然存在提升空間,進一步改進后必然成為臨床數字化技術中的熱門應用同步歐美一流技術,投入大量資金購買進口診療器械,讓您在中國享受先進的牙科技術。


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