口腔數字化技術范文
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篇1
【中圖分類號】R78 【文獻標識碼】B【文章編號】1004-4949(2014)03-0068-01
隨著現代醫療技術的發展,數字化技術已經被應用到口腔臨床醫療當中,數字化技術中的輔助制造、輔助設計以及快速成型等技術[1]在口腔醫療中逐漸得到認可。本文主要對數字化口腔醫療技術在口腔整形方面的臨床應用效果進行了分析,并對患者治療滿意情況進行了比較分析,現將結果報告如下。
1資料與方法
1.1 一般資料
選取自2011年1月至2013年12月間在我院口腔科接受口腔整形的患者共203例,其中男104例,女99例,年齡為16-38歲,平均為20.2±3.5歲。其中2011年1月至2011年2012年5月間共101例,將其分為對照組;2012年6月至2013年12月間共102例,將其設為研究組,兩組患者在性別、年齡以及口腔整形類型上不具有明顯差異。
1.2 方法
我院從2012年6月起使用數字化口腔醫療技術,具體方法包括:(1)數字化印模技術。治療中所應用的口腔相機為CEREC測量相機[2],在整形過程中先用相機對患者口腔內部情況進行光學取模,并利用三維圖像對患者口腔內后牙和預備體進行記錄,并對患者牙齒倒凹區進行拍攝,獲得該區域數據;(2)CAD輔助設計技術。根據取模結果利用CAD制圖對患者牙齒的全冠、部分冠、固定橋、鐵面、嵌體進行設計。并根據患者口腔內牙齒畸形情況,從牙齒形態數據庫中為患者選擇接近的牙冠,在位置擬定后對虛擬牙齒進行三維建模,并利用成型工具對牙齒溝窩脊進行修正;(3)CAM輔助制造技術。應用Cerec3D和Kavo Everest系統[3]來完成對患者延遲修復體的研磨切削。醫生在完成對患者修復體設計之后,將修復體數據上傳到數控加工系統中,計算機將自動完成對瓷塊的研磨切削工作,形成全瓷修復體。而對于氧化鋯的修復體材料則需依靠Kavo Everest系統完成對預結晶陶瓷的加工作業,然后將修復體放入結晶爐中進行結晶處理,以使修復體達到牙齒整形的相應硬度;(4)RP快速成型技術。這類技術有SLA技術和SLS技術之分,在整形過程中,醫生可根據患者具體整形要求或牙齒情況來判斷選擇何種成型技術。
1.3 治療效果評定
采用我院自制調查問卷對兩組患者接受整形手術后的治療滿意情況進行調查,計算相關滿意率,比較兩組滿意率之間的差異。其中整形治療滿意度共分為三個等級,分別是非常滿意、比較滿意以及不滿意,滿意率的計算為達到比較滿意以上等級的患者數與總患者數之比。
1.4 統計學方法
采用SPSS16.0對兩組患者的治療滿意數據進行統計分析,并對相關滿意率進行卡方檢驗,其中P
2 結果
兩組患者對口腔整形手術的效果滿意情況如表1所示,從表中可以看出,對照組患者的治療滿意率為89.12%,研究組患者的治療滿意率為97.06%,研究組的治療滿意率明顯高于對照組,P
3討論
隨著口腔醫療技術的發展,數字化技術已經成為口腔整形治療中的發展趨勢,其在口腔整形中的應用不僅能夠減少操作失誤,而且能夠提高整形治療效果,提高患者對整形治療的滿意度。本文主要對數字化口腔醫療技術在口腔整形中的應用進行了分析,結果顯示,與未使用數字化醫療技術的患者組相比,接受數字化醫療技術治療的患者組,其對整形效果的滿意率明顯高于對照組。這說明數字化醫療技術能夠明顯提高口腔整形效果,減少操作失誤帶來的資源浪費。在本次研究中所應用到的數字化技術主要有數字化印模技術、輔助設計、輔助制造以及快速成型技術。其中利用數字化印模技術能夠對患者口腔牙齒各個側面進行取模,獲得患者牙齒的各方面數據,為后面的整形設計和修復體設計提供依據。而數字化技術的應用則使得口腔整形中的預備體精度提高,也避免了以往手工取模時患者出現的嘔吐現象,提高了患者舒適度。在本次研究中主要是應用口腔相機完成取模工作,而實際上還有另一種印模技術,即3MEspe椅旁口掃描儀[4],這種技術在口腔整形中也有應用。在本次研究中,CAD輔助設計和CAM輔助制造技術的應用使得醫生能夠利用計算機完成對修復體的設計制造工作,而在以往則需要醫生用手工設計方法,通過一次一次試戴來完成修復體的修正工作,這不僅增加了醫生的工作量,而且還增加了患者到院的次數,影響醫院服務質量[5]。而快速成型技術則能夠快速對設計完成的修復體進行制作,縮短修復體制作時間,讓患者能夠在最佳整形時間內完成整形治療,提高整形效果,同時,修復體制作時間縮短也使得患者到院次數減少,治療周期縮短,有利于提高患者對整形治療滿意度。
綜上所述,數字化口腔醫療技術能夠明顯提高口腔整形效果,提高患者對整形治療的滿意程度,減少資源浪費,提高口腔整形技術水平,值得在臨床中進行推廣應用。
參考文獻
[1]董麗,梁正,李芳.數字化技術在口腔醫療中的應用[J].山東醫藥,2011,51(49):117-118.
[2]李剛.數字化口腔醫學影像的工作原理及其臨床意義[J].中華口腔醫學研究雜志(電子版),2013,7(4):8-8.
[3]徐明明,劉峰.CAD/CAM技術在口腔修復中的應用――數字印模技術[J].中國實用口腔科雜志,2013,11(6):321-326.
篇2
影時用它把IP板的軟和IP板盒的硬進行互相轉化,攝影完后用西門子數字成像處理系統對已攝影好的IP板進行掃描,再用Sony相機打印,從而得到口腔全景數字化影像。結果改進技術后得到了高質量的數字
化影像,隨機搜集200例影像資料,進行質量評比和統計分析,其優片率達97以上。結論此技術可獲得與其他CR一樣優點眾多的1:2腔曲面全景數字化影像,可與醫院設備支持匹配,合理優化資源,且具有動
態范圍調節靈活、投資小、收效大等優點。
【關鍵詞】放射攝影術;全景;數字化影像;X線影像增強;放射攝影術;牙科;數字
伴隨著醫學技術的迅猛發展,計算機數字成像技術越來越成熟,其具備的優勢使其獲得了臨床的廣泛應用,同時該技術能夠與傳統的X線機有機兼容,也就是說僅需要將處理完畢的數字版盒放入到掃描儀中就能夠對其進行相應
的處理,但是由于傳統的曲面斷層機攝像主主要是在三軸連線轉換而形成的體層夾縫中進行,為此,若不對該設施進行相應的改進是無法獲得所需的數字化影像的[1]。現對兩種機器進行研究對比,了解兩種機器在成
功連接后,收集改進新技術以及獲取數字化影像之后,對99例傳統口腔全景X線片和99例口腔全景數字化成像的分析對比,了解其在臨床中的應用價值。
1機器與研究方法
8in×10inPcCRIPCasstte,傳統島津頜面曲面斷層機一臺,西門子與OREXPcCR1417ACL4掃描儀,DigialFilmImagerUP-DF500Sony成像儀以及結合所需特制一套特殊的載體作為本次資料的主要設施設備。在進行斷層攝像的過程
中,首先從硬匣內將8in×10in數字板抽取出來,隨后將其置于特殊的數字軟皮載體盒中,使其始終固定,與此同時,將特殊的數字軟皮載體盒置于島津口腔傳統斷層機的軸承上,再進行攝像操作。按照常規的方法完成攝像后
,再在可見光的條件下將從軟皮載體中將數字板抽出,再將其重新放回到其原本所在的數字板盒內,隨后再將西門子ACL4掃描儀按照規定插入進行行數字處理,再將所獲影像進行窗寬,窗位的調整后處理,影像達到最佳后用
激光相機打印,便可得到能達到滿足臨床診斷要求的口腔數字化全景影像CR片,并且能夠確保其有較高的質量。
2圖像質量評價標準
根據中華放射學雜志編委會所頒布的相關評片標準對圖像質量進行評價分析,將圖像質量分為甲、乙、丙、廢這四大級別。甲級:能夠看到圖像中喙突套、髁狀突出現對稱,有非常自然的硬腭線影,清晰的下頜管,并且患者
的全口牙非常完整沒有任何重疊的情況,患者的顳下頜、上頜竇、上下頜骨關節之間的密度非常適當且有非常分明的層次,同時對比度和銳利度均良好且鮮明。乙級:出現一項未能夠滿足甲級標準。丙級:出現二項或以上未
能夠滿足甲級標準,其整體的影像能夠進行X線診斷。廢片:不能夠滿足X線的基本要求,并且無法進行相應的診斷。其中不屬于特殊病例和操作責任的情況除外。在全院范圍內收集99例患者的傳統口腔全景普通X線片,以及99
例改進后口腔全景數字化CR片,并將兩組資料進行對比。統計學分析:使用X2檢驗分析比較,X2=40.62,P
技術組明顯高出許多,由此可知,對數字化影像進行相應的技術改良后,相較于傳統口腔斷層影像更加具有優勢。
3討論
通過對傳統的口腔曲面斷層攝像設備進行相應的技術改良后,所獲得的數字化影像技術更加符合現代臨床所需,該改良技術主要是將數字板上微量元素銪(Eu抖)的鋇氟溴化合物的輝盡熒光特性充分的發揮出來,由于其波長非
常敏的[2],因此,在進行攝像和讀取數據時,均需要對其進行屏蔽,但是由于普通的可見光存在于其波長之間,為此,允許在可見光的條件下,將數字板從皮套中取出,而普通光對數字板上的潛影的影響較弱,再加
之CR在對掃描儀進行讀像時同樣有窗寬,這就能夠起到窗位調整的效果,因此普通光對數字板的影響就可以完全忽略。同時所研制的軟皮載體能夠對數字攝影IP硬盒的硬直和傳統口腔曲面斷層機軸承的彎曲起到轉化的作用,
這就能夠有效引導數字處理系統和傳統口腔曲面斷層攝影進行結合,正是如此,因此通過這種方法獲得的口腔全景數字影像質量更高。更加適用于臨床對口齒質量的判斷。特別是縣級基層醫院還沒有DR設備的情況下更有意義
。通過新技術改良的CR操作起來更加得簡單方便,更加匹配傳統口腔曲面斷層設備,能夠有效解決長期存在的X線膠片傳統處理方法與圖像質量不高的缺陷、工作效率和相關費用,而且避免了傳統圖像處理中化學藥水對病人和
醫務人員的危害以及對環境造成污染的情況。通過改良后的全景數字影像,更加靈活地適用于掃描儀的后處理,保證照片有更好的效果,不僅如此,其攝像條件也更加寬容,進而使X線管球的使用時間得到延伸,同時還有效避
免了X射線對人體造成的影響,減少了廢片率,使甲片率成功突破了96及以上。通過新技術的改進,口腔數字化全景片的質量得到了有效提升,圖像的對比度、密度適合、銳利度分明、層次清楚均更好。并且還使其具備了
DICOM系列的功能,更加便于儲備和傳送。除此之外,其還能夠將對規范地對患者信息記載,比傳統口腔全景片簡單。由此可知,經過改進的新技術更加節省投資、效率更高且更加簡單易操作。特別是經濟不發達的基層醫院來
說更有研究使用價值。
參考文獻
篇3
[關鍵詞]可視化;口腔種植;臨床應用;研究進展
1影像學技術在口腔種植的應用
醫學影像新技術層出不窮,從開始的X線、B超、CT、MRI、PET,再到后來的醫學圖像三維重建可視化,其中,X線和錐形束計算機斷層技術(conebeamcomputertomography,CBCT)在口腔臨床應用廣泛。X線片空間分辨率高于CT、價格便宜、放射劑量少、使用安全,但是其僅能顯示局部解剖結構的二維平面圖像,且常出現變形和失真。CBCT與X線片相比,可從三維角度顯示頜骨解剖結構,彌補了二維平片的缺陷,但有金屬偽影等失真現象。目前在口腔種植術前,均建議拍攝CBCT以評估患者牙槽骨骨量和質量,極大提高了口腔種植成功率和準確率。Michele等[3]對離體下頜骨分別進行CT和CBCT掃描發現,相對于CT掃描,CBCT放射劑量較小且成本較低,可以獲得臨床可接受的頜骨重建精度以及骨質密度評估精度,但其影像學重建精度低于CT掃描。Lílian等[4]研究了100例患者的CBCT后發現,CBCT可以精確重建包括下頜下腺窩深度、骨質深度與厚度、皮質骨厚度、下頜神經管等下頜骨解剖標志,對臨床醫生進行牙種植術有重要指導意義。Maryam等[5]通過研究157例患者的曲面斷層片與CBCT發現,與平面的曲面斷層相比,CBCT不僅能全面觀察上頜磨牙根尖與上頜竇底的毗鄰關系,對于上頜磨牙根尖周炎引起的上頜竇病變的診斷也明顯高于曲面斷層片。
2可視化技術在口腔種植的應用進展
種植義齒因固位支持效果理想、美觀舒適、對鄰牙無傷害等優點,逐漸成為牙列缺損和缺失患者口腔修復的首選方法[6]。然而,種植體植入的角度和位置常受手術視野、骨內神經、頜骨生理或病理性吸收等條件限制,因此可能出現諸多手術和修復并發癥[7]。所以科學精確的術前規劃十分重要,目前應用于口腔種植的三維可視化技術主要為:3D打印種植導板技術、虛擬現實技術以及基于VisualizationToolkit(VTK)軟件平臺的醫學圖像三維可視化系統。
2.13D打印種植導板技術
2.1.1種植導板的定義
3D打印技術是以計算機輔助設計(computeraideddesign,CAD)、計算機輔助制造(computeraidedmanufacturing,CAM)技術、激光技術、計算機數控技術以及新材料技術為基礎發展起來的一種基于計算機三維數字成像技術和多層次連續打印技術制造實體模型的方法[8]。種植導板由導管與定位板組成,其中導管的位置和角度記錄了術前設計的種植置、角度、深度信息,導管可將這些信息轉移到手術中,使種植體植入到準確位置。導板通過與骨、牙齒或牙槽嵴表面貼合起定位作用,根據種植導板支持組織不同可分為黏膜支持式、骨支持式、牙支持式和混合支持式[9-11]。
2.1.2種植導板的特點
隨著口腔種植學的飛速發展以及患者要求的提高,數字化種植技術成為當前口腔種植學研究的熱點。以CAD/CAM技術制作的快速成型種植導板,可根據數字化重建患者頜骨解剖信息,為不同患者制定全面、科學、精確的種植術前規劃。利用CBCT對患者口腔進行數字化影像掃描定位后,將數據導入相應軟件,實現影像信息向數字化信息的轉化,系統全方位的將患者牙齒、牙周組織、牙神經、牙槽骨等逼真地呈現在醫生和患者面前[12-15]。醫生根據頜骨的三維解剖結構和咬合關系設計種植體的最佳植入方案,包括種植體的位置、角度、數目、深度,將設計方案數據輸入到醫學專用快速成形機直接制作導板[11,16]。
2.1.3種植導板的研究進展
種植導板精確性的評價是通過把種植后的三維影像與術前模擬種植的三維影像進行配準,測量實際種植體的位置與模擬種植體的位置偏差值(頸部、底端、角度)來進行的。風險評估顯示,種植體頭部的偏差極限值對于種植體成功與否尤為重要,當水平偏差達1.86mm或垂直偏差達2.7mm可能會對種植體周圍解剖結構造成損害[17]。目前國內外對種植導板精確性評價的研究較多,結果各有不同。Vermeulen等[18]在體外模型上分別研究了徒手種植和種植導板引導單牙缺失牙種植的精度,結果發現:導板種植在種植體頸部平均偏差為0.42mm,底端平均偏差為0.57mm,平均角度偏差為2.19°,均遠高于徒手種植精度。Alzoubi等[19]通過對比種植導板引導下即刻種植與延期種植的精度發現,二者在頸部偏差和角度偏差無統計學差異,平均偏差分別是0.85mm和0.88mm,3.49°和4.29°,在種植體底端,即刻種植精度高于延期種植精度,平均偏差分別是1.10mm和1.59mm。Yolanda等[20]通過統計1602篇關于種植導板精度研究的文獻,Meta分析顯示:與牙支持式導板相比,骨支持式導板角度偏移較大,頸部偏差和頂端偏差二者無明顯統計學差異。回顧性研究發現:黏膜支持式導板在頸部偏差、底端偏差和角度偏差均大于骨支持式導板,與牙支持式導板相比二者無明顯統計學差異。國內種植導板研究起步相對較晚,但目前發展迅速。梁燁等[21]研究結果顯示種植體頸部偏差(0.805±0.567)mm,底端偏差(0.957±0.518)mm,角度偏差3.124°±1.582°。徐良偉等[22]研究顯示:牙支持式導板頸部平均偏差為1.56mm,底端平均偏差1.78mm,深度平均偏差1.1mm,角度平均偏差2.96°;黏膜支撐導板頸部平均偏差1.71mm,底端平均偏差1.9mm,深度平均深度偏差1.09mm,角度平均偏差3.19°。由于實驗條件和方法不同,國內外的研究對導板精確度的評價有所不同,原因分析如下:①導板固位方法不同:Yolanda等[20]研究發現牙支持式種植導板在種植體頸部、底端、角度的精確性都大于骨支持式;②實驗條件不同:體內研究中,導板的精度與患者、唾液、血液等息息相關,而在體外研究中,每個研究者模擬的環境有所差異;③術前、術后配準方法不同:目前多數種植體精確性評價多借助于第三方軟件,如比利時的Mimics軟件、SimPlant軟件等,研究者對不同配準軟件的選擇以及研究者本身測量的誤差,是造成不同研究者數據差異的主要原因。
2.1.4種植導板的局限
首先,應用數字化導板在術中視野較小,且只能按照預定的手術方案進行備洞,并不能根據實際臨床情況及時調整鉆針深度、尺寸和方向,尚存在損傷重要解剖結構的風險。其次,種植導板、鉆針以及其他附件的高度疊加要求患者需要良好的開口度,尤其在后牙區,患者不適宜的開口度可能不適用于種植導板。再次,種植導板制作精密,其與黏膜、鉆針間隙極小,術中的溫度控制是一項很大的挑戰。最后,如果術前種植規劃系統科學性及準確性不足,種植導板在術中易引起諸多并發癥,特別是不翻瓣種植術式下,種植導板可能產生更高的穿孔率。
2.2虛擬現實技術
2.2.1虛擬現實技術的定義
虛擬現實(virtualreality,VR)是一種多元信息融合的新型人機交互設備,參與者可以通過視覺、聽覺、觸覺等感知通道來感知計算機模擬的虛擬世界。參與者可以通過人機交互傳感設備沉浸于該三維模擬環境中,計算機也可以對參與者的輸入作出實時響應,并分別反饋到參與者的五官感知通道[23]。目前,虛擬現實技術臨床應用前景良好。
2.2.2虛擬現實技術的特點
VR是具有交互性、沉浸性及構想性三種基本特征的高級人機交互設備。目前,VR技術在口腔種植學的應用主要是數字虛擬口腔、種植仿真模擬教學等方面,并實現了視覺模擬和力覺反饋模擬。VR技術在術前模擬、術中導航、植體定位等方面為醫生提供了客觀精確的方案。對于存在解剖缺陷患者,如頜骨骨量不足、上頜竇底過低、下頜神經管距離較小等,VR技術允許醫師在生成的數字化模型上進行上頜竇提升術等精細虛擬種植手術,以確定提升高度、植骨數量以及下頜神經管解剖位置。
2.2.3虛擬現實技術的研究進展
關于口腔虛擬現實技術的應用,國內外學者做了諸多研究和探索。Elby等[24]通過對目前醫療市場上投入使用虛擬現實設備的綜述,強調了虛擬現實技術在現代口腔醫學教育的重要作用,其不僅可以完美模擬真實口腔環境,也可以模擬真實口腔操作手感。Corrêa等[25]研究開發出下牙槽神經阻滯麻醉虛擬現實設備,通過對訓練者進針角度、深度、力度等多方面考核,認為該虛擬現實設備完全可以作為高效的學習方法投入使用。國內學者[26-28]對口腔數字化模型的建立也做了諸多研究和探索,最終建立了可精確顯示牙體、牙槽骨及牙周組織的三維立體模型,實現了三維方向的全方位觀察。
2.2.4虛擬現實技術的局限
盡管VR技術在醫學應用前景較好,但是目前VR技術仍主要應用于醫學前期訓練、醫學教學等方面,其與口腔臨床的實際結合仍然需要繼續探索和研究。
2.3基于VTK平臺三維可視化系統
VisualizationToolkit(VTK)軟件是一種廣泛應用在醫學圖像處理領域的開源工具包,其封裝了豐富的計算機圖形學、圖形圖像處理、可視化方面的算法,能夠以類庫的形式給開發工作以直接支持[29]。以VTK為平臺,整合患者頜面部CBCT相關圖像,可設計出可視化的視覺顯示界面,實現患者頜面部的三維重建,可對患者進行科學全面的種植術前規劃。李芳等[30]基于VTK的平臺,研究了三維模型坐標轉換,并采用針刺取點法,通過直接拾取三維空間點完成了人機交互定位操作。并將該系統應用于虛擬牙種植系統,成功實現了種植體的全功能定位。VTK平臺的三維可視化技術,充分利用CBCT提供的圖像信息,可以重建包括上頜竇、下頜神經管等重要解剖結構,醫生在術前可對頜骨進行深入觀察、測量和分析,以確定最佳植入部位。VTK平臺的三維可視化技術優勢可概括為:①手術部位全方位的可視化;②種植體植入部位定位精確化;③術前直觀手術模擬;④種植導板實現種植方案精確轉移;⑤種植手術微創化。基于VTK平臺環境的三維可視化技術,國內外已有多篇文獻報道相關研究進展,但多數仍處于臨床實驗階段,尚未全面投入臨床使用。
3展望
目前,醫學三維可視化技術在口腔種植學應用廣泛,但可視化技術仍然存在諸多缺點,如對硬件和軟件要求較高、對信息的處理時間較長、三維可視化模型交互性不夠等。未來可視化發展方向將是更簡潔化、智能化、科學化和精確化,醫學影像設備也向智能化、小型化、專門化、高分辨力可視化和超快速化方向發展[12]。隨著數字化牙種植技術的發展,三維可視化技術將在未來扮演更加重要的角色。
篇4
[關鍵詞]數碼照片;三維重建;近景攝影測量;地理信息系統;面部軟組織
[中圖分類號]R782 [文獻標識碼]A [文章編號]1008-6455(2012)02-0228-03
Primary study of the three-dimensional reconstruction on facial soft tissue based on digital images
FAN Xiao-feng1,WEN Yi-xi2,MA Si-wei2,WANG Shu-sen3,YANG Zhuang-qun4
(1.Department of Orthodontics,Hainan Stomatological Hospital, Haikou 570105, Hainan,China;2.Xi'an Jiaotong University Stomatology Hospital;3.Aerial Photogrammetry and Remote Sensing Reconnaissance Institute;4.The First Affiliated Hospital of Medical College of Xi'an Jiaotong University)
Abstract: Objective To explore a new method about three-dimensional(3D) reconstruction of facial soft tissue. Methods Two front facial photographs of volunteer were obtained by digital camera.Then,the 3D reconstruction image was generated using close-range photogrammetry technique under the geographic information system (GIS) surrounding. Results The 3D facial soft tissue was obtained and the reconstruction was clear and real. Conclusion The digital close-range photogrammetry and the GIS principle and technique are new exploration on 3D reconstruction of soft tissue.
Key words:digital photograph;three-dimensional reconstruction;close-range photogrammetry;GIS;facial soft tissue
頜面部軟組織的測量、分析和研究在口腔醫學領域,特別是正畸、正頜外科以及美容整形外科的診斷治療中均有十分重要的意義,它不僅為制訂治療計劃提供可靠的數據,而且可客觀地評價療效。隨著經濟的發展及治療的需要,對每個患者拍攝治療前后面部正面、側面及局部相片作為資料保存,已成為臨床常規,這為利用照片進行面部軟組織三維測量和重建提供了思路和便利條件。
近景攝影測量是一門較新的學科,在建筑、考古等方面已應用較多,但在醫學上的應用較少,隨著科學的發展,尤其是近年來數字化近景攝影測量和信息系統的發展,使數字攝影測量和醫學能夠緊密結合,為醫學研究提供更多的手段。本研究用近景攝影測量技術結合地理信息系統技術(Geographic Information System,GIS),進行了面部軟組織三維重建,以期為臨床研究提供一種準確便捷的方法。
1 材料和方法
1.1 實驗硬件:①高精度控制場:由不變形的水平玻璃板以及垂直圓柱體制作而成(具體設計思路如圖1);②帶有刻度的橫梁三角架三星 Digiax 220 SE數碼相機(相機的固定焦距和像幅的尺寸大小應已知)。橫梁上有精確的刻度,其目的在于控制相機移動的基線長度,最長距離為1.2m,根據需要可以加寬,為保持相機在移動過程中具有相同的攝影姿態,應采用剛性高的材料,以減少橫梁彈性變形。橫梁兩端添加水準氣泡,在攝影時調節橫梁和三腳架之間的螺母以保持氣泡水平,從而保證橫梁保持水平。
1.2 實驗軟件:軟件部分包括數字化近景攝影量測系統和地理信息系統(即Microstation95及ArcView GIS3.3),主要用來實現圖像處理和圖形重建,包括圖像的讀取和處理,相關數值計算,三維圖像的生成及特征分析。以上軟件均由西安煤航現代測繪工程公司中煤航測遙感局測繪工程院引進,并應用于本實驗。
1.3實驗方法:將控制場固定于室內墻上,被測者端坐于控制場前,保持自然頭位并與控制場內設置的頭部位置一致。光線為實驗室的室內燈光。拍攝時,相機先位于被測者左前方,拍攝照片后移動至被測者右前方拍攝第二張照片,移動相機過程中相機平面與承影面始終保持平行。相機移動的距離大約10cm,以保證兩張相片有足夠的重疊部分,重疊度一般應為60%~70%,人與相機之間的距離大約150cm。
將拍攝到的數碼照片輸入計算機,在數字化近景攝影測量系統下,根據由測量控制點所建立的像片和被攝者之間的數學關系,量測軟組織表面特征點的三維坐標。根據軟組織表面特征點三維坐標,建立軟組織數字高程模型(DEM)和正射影像。
在地理信息系統軟件下,利用生成的面部軟組織數字高程模型(DEM)作為后臺支持直接調用正射影像,再現頜面部三維立體形態,并進行三維測量。測量時通過鼠標在模型上點出標志點,系統可自動生成該點的三維坐標,并進行點之間的距離的自動測量。也可以通過局部放大重建后的三維圖像,使標志點的辨認更清楚(如圖2)。
2 結果
獲得了被測者面部軟組織數字高程模型及正射影像(如圖3~4),并重建了三維圖像,三維圖像如圖5。
3 討論
3.1 研究背景:在口腔醫學領域,結構光[1]、莫爾云紋[2]、激光掃描技術[3-5]、三維立體攝影測量[6-8]、CT[9-10]等三維重建與測量技術常在文獻中被提及,為口腔頜面部軟組織研究提供了極大幫助。近景攝影測量技術作為立體攝影測量的一部分,已出現了商業化的數字化近景攝影測量系統,由于減少了傳統攝影測量過程中的人為誤差,使攝影測量精度得以很大提高,因此擴充了攝影測量的功能和應用范圍。地理信息系統(GIS)通俗地講,就是能夠輸入、存儲,管理并處理分析地理空間數據的信息系統,它具有強大的數據編輯、空間分析和可視化功能。利用數字化近景攝影測量技術獲得數字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)和正射影像,以DEM和正射影像為數據源,在地理信息系統下再現空間三維景觀,在各個領域得到了廣泛應用。這為我們在口腔醫學領域應用數字攝影測量技術提供了新的思路和實驗途徑。
3.2 控制場的建立:控制場的建立是攝影測量的關鍵。所謂控制場實際上是照片中被攝物體的空間參照系,以便于照片與目標物之間建立起數學關系,從而利用已知的控制點坐標恢復攝影瞬間時的目標物真實形態。根據不同的生物測量要求,可建立不同測量精度的控制場。控制場的布設應盡量標準化,即讓相鄰點在同一水平線或鉛垂線上,控制點的這種標準化可以使軟件對照片的數據處理速度加快和精度提高。本實驗中控制場精度在0.5mm以內,且制作簡單,方法靈活。從單個牙頜模型、頭部到整個人體,可根據測量要求,建立不同的三維控制場。也可采用X線可穿透的材料制作,這樣可延伸用于X線攝影測量的研究與應用。
3.3 關于圖像的獲取:近景攝影測量獲取圖像的設備分為量測相機和非量測相機。量測相機是為專業測量測繪目的而設計制造的,調焦范圍有限或不可調焦,價格昂貴。而非量測相機,如普通數碼相機,具有多方面的靈活性(任意調焦,可手持攝影,攝影方式任意),使用起來靈活方便,此外價格低廉。目前非量測相機在近景攝影測量領域已得到了廣泛的應用。本實驗中,采用普通性能的數碼相機(210萬像素),結果顯示達到了一定的精度。
近景攝影測量為獲取被測物圖像,可采取多種方法,如兩臺相機同步攝影法、移動相機法、移動被測物體法和旋轉被測物體法[11]等。白玉興等[7]利用4個高精度的數碼相機獲取頜面部軟組織的三維信息,完成了面部軟組織三維測量分析和旋轉觀察。本實驗中,使用一臺相機,采用移動相機法進行拍攝,以獲得被測物圖像。
3.4 意義:本實驗與以往的實驗相比,采用非量測相機獲取兩張數碼照片,利用數字化近景攝影測量的原理和方法,基于DEM數據和正射影像,在GIS軟件下進行了面部軟組織的三維測量,并實現了面部軟組織的三維可視化。因此,本實驗的意義在于:①這是傳統的生物立體攝影測量的新發展,現代數字化技術和計算機技術的迅猛發展為此提供了先進的手段和條件;②證明數字化近景攝影測量以及GIS技術在醫學上的應用是可行的。目前的數字化近景攝影測量技術主要應用于城市建設、地形、考古,工業測量等大型項目上,具有很高的精度。而面部影像反差甚小,能否應用此項技術并達到一定的精度,本實驗就是最好的證明。
3.5 經驗和不足:盡管本實驗在研究過程中取得了一些成果,然而由于本實驗是一個新方法的初步探索,所以在建模過程中還存在一些問題有待進一步精細和深化:①硬件部分比較笨重,需進一步改造。由于研制時間所限,三角支架采用一般經緯儀支架,它和橫梁的連接直接取材于平板儀,橫梁為保持其剛性取材于模擬攝影測量設備,因此總體而言比較笨重,搬遷時需拆卸,易發生變形。因此需尋求新型材料,既要保持相機攝影時穩定性和相對姿態不變性,又要保持其輕便性。②控制場的制作:本實驗利用玻璃板及PVC管作為制作控制場的材料,特別是PVC管,有可能出現變形。而且玻璃板易碎,使用時不宜過多搬動。因此進一步實驗時需改變控制場的制作材料,可采用不銹鋼鋼板和不同高度的鋼柱制作,鋼柱一端焊接在鋼板上作為z坐標,用數控制刻線機刻出以1cm為單位的橫向和縱向刻度線,分別代表x,y坐標,這種方法制作的控制場的加工精度可控制在0.01mm以內。③由于條件所限,本實驗采用了一臺數碼相機,移動相機過程中可能存在被攝者面部的表情變化,這可能對測量結果造成影響。可考慮利用兩個數碼相機和同步攝影裝置進行拍攝,以達到同步和瞬間采像。
本實驗采用數碼相機作為數據獲取手段,用數字近景攝影測量技術獲得物體真實尺寸,實現了頜面部軟組織的三維測量和重構,是軟組織三維測量方法的新探索。但本實驗只是一個模型建立的初步研究,還存在一些問題有待進一步研究解決。隨著研究的深入開展,將繼續對本方法進行優化處理,以期為面部畸形的診斷和分析,牙頜畸形的矯治,頜面部正頜與整形手術的定量控制及療效評價提供新的技術方法,也希望能為臨床醫師探索新方法的過程中提供一種借鑒。
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篇5
[關鍵詞]3D打印;口腔醫學;材料
1材料種類
1.1金屬材料
口腔醫用金屬產品要求金屬材料具有良好的機械性能,化學特性,生物相容性和耐腐蝕性等等。對原料的要求也很高,包括純度高、含氧量低、粉末粒度細、可塑性好、流動性好等特點。目前主要應用于口腔醫學領域的3D打印金屬粉末材料包括:鈦、鈦合金、鈷鉻合金、不銹鋼等。其中,鈦及鈦合金材料具有密度小、精確度高、強度大的優點,并且該種材料有較好的生物相容性,被口腔醫學領域視為比較理想的3D打印金屬材料。尤其是在口腔頜面部位的修復、牙體組織的修復以及有關種植體制造[6]等領域廣泛使用。由于純鈦的一些性能的缺陷,例如純鈦的強度不如鈦合金大,而且純鈦的彈性模量比骨組織的要高,很容易導致鈦種植體和骨組織兩者產生不相融和的機械應力。對于此,很多研究者都試圖采用各種方式來改善純鈦的性能,例如在其表面增加涂層或者氧化純鈦的表面等[7]。3D打印的鈷鉻合金也是口腔醫學領域常用的修復材料。利用3D打印技術制造出,再采用修復技術將人工牙添加上去,這樣的修復體進入口腔后便具有良好的密合性。由于使用的鈷鉻合金義齒支架與添加的人工牙采用了不同的材料,根據現階段的技術設施,基本上不可能一次性打印出完整修復體。Traini等[8]成型了梯度化Ti-6Al-4V鈦合金多孔牙科種植體,具有更加優化的理化性能,抗拉強度、斷面收縮率及延伸率均達AMs4999(美國材料協會的關于3D打印鈦合金的相關標準)。Figliuzzi等[9]使用激光燒結個性化鈦合金(Ti-6Al-4V)種植體,拔除患牙后即刻種植修復,隨訪顯示個性化種植體及美觀效果良好。Traini等[8]激光燒結鈦合金試件,然后分別測量試件表面多孔層和內部致密層的彈性模量,前者接近骨皮質,后者接近機械加工的鈦金屬,表明這種方法加工鈦合金種植體能減小表面應力,有利于種植體的長期穩定。Mangano等[10]將激光燒結的窄直徑種植體用于患者的后牙種植修復治療,37例種植體隨訪2年后存留率為100.0%,成功率為94.6%。在物理機械性能、生物抗腐蝕性及相容性等方面,需要深入研究3D打印的有關金屬產品是否與傳統工藝制造的產品相同,是否按照國家的標準。目前,新興金屬材料在口腔醫學領域依然處在體外研究的狀態,尤其作為口腔植入材料的性能仍有很大的研究空間[11]。目前,3D打印技術不斷發展,不斷優化的設備性能和多樣的金屬打印材料,金屬3D打印技術也會更加廣泛的運用到口腔醫學的各個領域中。
1.2高分子材料
高分子材料已成為目前3D打印領域中基本的成熟的打印材料,塑料作為高分子材料的代表,具有較好的熱塑性、流動性與快速冷卻粘接性以及其迅速固化的性能[12-14]。另外,由于高分子材料具有良好的粘接性,可以使其能夠與陶瓷、玻璃、纖維、無機粉末、金屬粉末等形成新的復合材料[15,16],在口腔醫學中,聚乳酸、聚己內酯、聚富馬酸二羥丙酯等屬于比較常見的3D打印材料。聚乳酸(PLA)是一種具有良好的生物可降解性的環保材料,能在特定條件下被自然界中微生物完全降解,最終生成二氧化碳和水,不會造成環境污染,對環境保護非常有利,是公認的環境友好材料。其還具有半透明性和光澤質感,是口腔醫學領域3D打印的理想材料。聚醚醚酮(PEEK)是一種熱塑性聚合物,目前用于制作3D打印衛星、3D打印汽車零件,開始在3D打印行業發揮真正的影響。PEEK材料的優點包括,①PEEK材料彈性模量和人體骨骼相近,修復后顱骨的應力完整;②X射線透過性能好,不會產生金屬偽影,不影響醫學影像,方便檢測術后恢復情況;③使用3D打印PEKK材料制成的結構比用傳統的PEEK具有更好的抗菌性能,可以高溫消毒再用;④PEEK本身具有很強的惰性,對頭皮刺激非常小,排斥性低,穩定性高。目前用于制造義齒零件。從3D打印技術的發展狀況而言,光固化立體成形屬于發展最早也是最成熟的技術,并且得到了廣泛的運用。3D打印光敏樹脂即光固化樹脂、UV樹脂,是口腔醫學領域應用廣泛的高分子材料。對于口腔醫學領域而言,液態樹脂材料需要有優良的穩定性、較低的黏度、固化迅速且程度高等[17]。有研究發現[18],液態光敏樹脂可以打印成可生物降解組織工程支架,利用光固化快速成型技術制造形成的支架與人松質骨有比較相同的機械性能,并且具有促進成纖維細胞黏附與分化的作用。迅速發展的光固化樹脂材料不斷促進口腔醫學的進步,有利于口腔醫學更加個性化和精準化。
1.3陶瓷材料
口腔醫學領域的陶瓷材料要求具有良好的美觀性和生物相容性,具有低密度、高強度、高硬度、耐高溫、耐腐蝕、化學穩定性好等優良的物理化學特性,其廣泛應用于機械制造、航空航天、生物醫療等行業。因其優良的機械性能和美觀性能,目前也用作口腔修復材料。氧化鋯陶瓷用切削技術進行加工時會有很多材料被切除掉,造成浪費,導致全瓷冠的價格昂貴,而且還可能在義齒中有切削力造成的內裂。3D打印氧化鋯陶瓷義齒對材料利用率可達90%以上,相對來說成本較低。3D打印氧化鋯可減少材料浪費和環境污染,并可通過打印特殊內部結構來實現硬度等力學性能的仿生性。早期的氧化鋯3D打印制造主要以激光燒結的方法為主,但存在制件致密度及成形效率低,表面粗糙和裂紋等問題[19,20]。光固化成形陶瓷具有良好的表面質量和結構精度可控性[21],并迅速成為研究熱點。目前,氧化鋯材料3D打印過程中仍存在一些問題,如內部應力大、燒結后容易產生裂紋以及體積收縮大等,這些可能會影響其機械性能和臨床適合性,陶瓷材料及其加工工藝仍需進一步研究。
1.4生物組織材料
使用3D打印材料和技術生產具有良好生物性功能的人體細胞、組織以及器官等,是眾多學者一直的追求。學者們不斷探索3D打印技術,并且緊密結合了生物組織工程技術,制造具有生物功能性的人造細胞、組織和器官來替代需要修復的人體缺損組織。水凝膠是一種水溶性的高分子聚合物,其利用化學或物理的交聯而產生,是一種3D網絡結構[22,23]。水凝膠有優良的生物相容性,可以構建組織工程支架,并且可以加工形成可控型釋放藥物的載體[24,25]。但目前,3D繪圖生物寫入制造的水凝膠具有較低的硬度,可能導致結構崩潰或限制形狀的復雜性,因此3D打印生物材料的最新進展將推進3D打印生物材料領域的進步和發展[26,27]。在口腔醫學領域中,不論是患者個性化定制的生物組織材料,還是現有的成品,3D打印產品在牙科和口腔手術[28,29]中都發揮了重要作用。目前,3D打印技術基本上實現人牙髓細胞(humandentalpulpcells,hDPCs)的生物打印,這奠定了3D生物打印技術更廣泛的應用于牙體組織的基礎。再者,人工骨材料羥基磷灰石與光敏高分子相融合可以用于制造含生物活性的骨組織工程支架。在種植學方面,3D打印個性化種植體成為即刻種植的趨勢,對鈦種植體表面進行修飾,可促進成骨細胞的生長分化,種植體具有更優良的特性。由于3D打印技術生成的微米表面的粗糙程度更容易被特定的細胞識別出來。具有微納復合結構的種植體促進了細胞的增殖和延展,同時更利于細胞向成骨方向分化。在微納復合結構提供的生理三維的仿生環境中,更利于細胞的伸展,從而更好地增殖與分化。
篇6
信息系統業務應用的不全面導致患者信息不全面,無法形成完整的口腔專科電子病歷,這不僅影響了醫療工作質量和效率的提高,也限制了醫院對患者服務進行創新,最終無法滿足為患者提供口腔專科化、個性化服務的需求。
隨著醫院臨床、科研、教學、管理等諸方面不斷發展的需要,醫院電子病歷建設問題日益成為醫院重點建設對象。口腔醫院的電子病歷普及率遠低于三級綜合醫院,因此口腔專科醫院在信息化建設道路上,亟需建立全面的、覆蓋全部臨床環節的專科電子病歷系統。
口腔專科電子病歷系統的特點
口腔專科電子病歷與綜合醫院電子病歷有顯著不同,嘉和美康信息技術有限公司針對口腔專科醫院的業務特點提供了相對應的業務應用模塊和數據模型,從而使口腔專科門診流程數字化、醫生工作站操作一體化和臨床數據結構化成為可能。
小門診大病歷診療序列管理
一般綜合醫院門診病歷以小病歷形式存在,歷次看診之間通常沒有關聯性和連續性。而口腔專科醫院恰恰相反,口腔患者初診時,口腔醫生會根據病情將患者手中的小病歷本更換成醫院的門診大病歷夾,之后患者再來復診、復查時醫生都在大病歷本中續寫病歷,直到該牙病被治愈完成。
口腔門診病歷內容更像住院大病歷,先是入院志,然后是病程記錄,最后是出院志,是跨就診次的連續診療過程。口腔醫生對于病患牙確診并確立治療手段后,往往無法一次處置完成,需要患者多次復診才能徹底治愈。通常HIS或者EMR系統都不會處理歷次看診之間的關聯關系,所以口腔電子病歷系統必須首先解決歷次看診之間的串聯問題,否則電子病歷只是病歷的電子化,在臨床工作中沒有發揮真正的價值。
為了解決該問題,我們提出了診療序列Sequence(S)的概念,對同一科室、同一牙位或者部位下的同一診斷我們稱之為Visit(V),初診是V1,復診依次是V2~n, 直到該疾病被治愈,我們認為該診斷的治療過程完成,所以S= V1+ V2+… Vn。
多部位多診斷動態病歷模板
我們雖然引入了診療序列這個概念來解決門診病歷關聯性的問題,但是口腔專科還會面臨多個牙位需要處置的業務情況。例如,牙體牙髓科經常會遇見某位患者左上6齲洞,右下7牙髓炎的病癥情況。傳統電子病歷系統一般根據醫生所下的臨床診斷生成對應的疾病病歷模板,然而面對口腔多牙位多診斷時,系統就需要病歷模板具有更強的靈活性,可以根據多種疾病組合出自適應的病歷模板,我們稱之為動態病歷模板加載。
門診病歷模板主要包含主訴、現病史、既往史、家族史、全身情況、檢查、治療計劃和處置等章節,在檢查、治療計劃和處置章節中出現多部位的診斷時,系統需要具有動態組裝多疾病病歷模板內容的能力。因此,我們在設計時將病歷模板的維護工作定制到各個病歷章節,每個章節又可以根據診斷的類型以及是否自動加載該模板等配置參數,動態地拼接出更符合口腔醫生所期望的病歷模板,從而滿足門診口腔病歷模板多樣性的特點。
診療過程交叉方案-步驟-醫囑模型
口腔專科服務也會遇到各種診療過程在同一科室或者不同科室間交叉診療的情況。例如在修復科義齒制作之前,需要外科配合完成病患牙齒的拔除;在牙體牙髓科根管治療,需要修復科先將舊修復體拆除。
我們提出了治療方案(Plan)-操作步驟(Stage)-醫囑(Order)數據模型,同一牙位的同一診斷在一次看診中只會出現一種治療方案。而對于大多數口腔疾病來說,口腔醫生在初診時就已經確定了治療方案,在不同次看診過程中,口腔醫生對不同疾病部位會采取不同種類治療方案下的不同操作步驟,每次看診的操作步驟可能又會出現多個處方、處置、檢查、檢驗等門診收費醫囑。
門診醫囑不同于常規的住院醫囑,門診醫囑的特點是即時開立,即時執行;醫生開立,醫生執行。口腔專科醫院基本上已經構建了門診HIS系統,而門診HIS醫生工作站一般不存在具有臨床屬性的醫囑,只有開單、計費等收費意義的收費項目數據模型。因此,我們通過EMR醫囑與HIS收費項目前后臺相結合的集成對接,將HIS收費模塊與EMR病歷書寫無縫地整合在一臺醫生工作站應用程序上,為口腔專科醫生提供了“診斷管理醫囑收費病歷書寫復診預約”一體化向導操作界面,大大提高了工作效率。
圖表數據采集專科圖表模塊
口腔門診流程中,除了上述三大特點外,每個專科病歷之外還有其圖表數據采集要求。
我們在北京大學附屬口腔醫院發現,在兒童科,口腔醫生在初診時先會對兒童患者填寫一份全口恒牙和乳牙的口腔檢查所見的檢查單,該表單既有不同牙位圖形化標注,又有表格式癥狀維度的描述。其它例如正畸科、修復科、牙體牙髓科等也有類似的業務流程或者更高的數字化流程需求。
口腔專科電子病歷系統總體設計
臨床信息系統建設的關鍵難點在于病歷采集,即病歷書寫。隨著軟件開發技術的更新和軟件開發商的新舊更替,醫院在不斷更新軟件廠商和數據庫平臺,由于各廠商架構和設計上的差異,往往會造成現有數據遷移困難,造成大量資料的丟失。病歷作為醫院的財富,其價值在于“長期、大量”的臨床數據積累,為醫學研究和醫學資料的整理提供基礎。要達到這個目標,就要不依賴于任何一種開發語言、任何一種數據庫,完全以XML來描述,并以XML格式來保存。我國電子病歷的特點是,結構化需要提取的醫學數據分布在敘述性文字中,因此現有的書寫工具和編程方式很難滿足XML書寫和自然語言書寫混合的書寫模式,開發電子病歷專用編輯器成為必然的選擇,也成為能否開發成功一個好電子病歷系統的核心技術。嘉和電子病歷平臺軟件專用編輯器是我們潛心研究多年的一個成果,它在解決XML和自然敘述語言混合書寫的同時,解決了中國醫務人員書寫病歷時需要解決的諸多其他問題,如快捷性問題、圖形圖像標注問題、表格制作問題等,收集的信息包括患者的基本信息、醫囑、收費、檢驗、檢查、麻醉、心電、病歷等。
系統框架
嘉和口腔專科電子病歷直接采用了嘉和公司獨有的JH Framework技術框架,不必另行開發,極大地縮短了軟件產品的開發周期。由于基礎組件及服務框架已經具備,開發人員能夠專注于業務開發,這降低了對研發人員的技能要求,只要培訓學會Widget開發標準,就可以按照業務需求快速開發系統功能。JH Framework框架也適合需求分析師做快速產品原型設計,可以根據用戶需求快速構建出用戶界面。
JH Framework框架除了為應用開發和設計者提供了一個快速、高效和易用的二次開發平臺外,為項目實施工程人員也同樣提供了IT服務技術支持:服務原生支持雙機熱備、負載均衡,讓使用此框架構建的應用系統更穩定、更可靠、更健壯;此框架設計的軟件實現完全松耦合,可為大集成解決方案奠定基礎,并且使開發的軟件產品易于維護,降低了日后的軟件維護成本;采用此框架開發的產品,客戶端可實現免安裝、自動部署和自動升級,可以減少實施工作量,縮短實施周期,降低實施成本。
設計思想
以醫院等級評審為代表的新一輪醫改政策將基于信息系統的數字化、精細化管理課題擺在了新一代醫院管理者的面前,面對醫院內專業不斷細化、業務日益復雜的系統,傳統的單向數據集成上報和報表展現已經難以滿足用戶的應用需求。
嘉和美康公司推出的基于臨床數據中心(CDR)、面向口腔專科電子病歷信息化的解決方案是基于多年電子病歷數據采集和應用經驗而成的。嘉和口腔專科電子病歷信息化解決方案將數據規劃、數據標化、數據集中、臨床診療數據應用和運營管理數據應用特性融為一體。在新的統一技術框架下,將門診電子病歷、住院電子病歷、醫療質控、病案管理、臨床路徑、醫學科研、醫院等級評審、單病種質量監測與評價、醫患溝通等應用系統與CDR平臺有機整合,實現了以患者為中心、以臨件為主線的標準化數據組織和應用。
在新的信息體系支撐下,醫院在臨床、科研、質量管理等各個領域都能享受到臨床數據深度應用所帶來的巨大價值。
面向臨床應用:嘉和口腔專科電子病歷信息化解決方案基于數據系統化組織優勢,為臨床一線工作人員提供以病種為單位的疾病診療時間軸管理,從多個維度對患者完整治療周期的數據進行匯集和集中展示,并且根據病情和治療過程重點顯示相關醫囑、治療、檢驗檢查結果。同時,在醫生的日常醫囑下達、病歷記錄流程中,后臺系統可以根據單病種質量控制規則的疾病指征分析以及臨床質量管理規則實現自動的臨件觸發管理和藥事監控功能。
面向醫學科研:嘉和口腔專科電子病歷信息化解決方案從學科發展規劃出發,梳理數據需求,基于標準化數據的管控機制,將臨床病歷資源轉化為高質量的臨床研究數據資源,通過自動化的研究數據加工機制,快速產生支撐各類研究主題的病歷報告數據,從而大幅提高科研產出效率。
面向醫院質量管理:基于“方案-步驟-醫囑”的嘉和口腔專科電子病歷信息化解決方案實現數據二次利用的能力包括醫療質量監測和評價、醫療行為和安全監測、在臨床知識庫支持下的患者主動服務等。精確的數據溯源能力和重復利用能力為醫院管理層的精細化管理提供了堅實的基礎。
口腔專科電子病歷的應用價值
篇7
關鍵詞:數字化/直觀化/運用/拓展
數字化音樂教學手段正越來越多地被運用于音樂課教學中。在一些有條件的學校中,鋼琴集體課、視唱練耳、樂理、配器等課程已基本上采用了數字化教學手段,數字化音樂教學手段的科學性和優越性已得到人們充分的肯定。那么在聲樂教學中能否引入數字化教學手段呢?可以。
一、數字化教學手段使聲樂教學直觀化
聲樂教學不同于音樂學科中的其他科目教學。它是一種非常抽象性的教學,除了外在的演唱表演外,它不再具備直觀性,因此有人說聲樂是音樂學科中最難教和最難學的科目。
聲樂教學要能夠象一些音樂理論課程和器樂課那樣直觀化就好了,很多教師和學生一直在想這個問題,科技的發展和計算機技術的普及,為聲樂教學的直觀化提供了便利的條件,并正使它逐步變為現實。
傳統的聲樂教學,幾乎全憑經驗和感覺,教與學的雙方往往要負出巨大的體力代價與時間代價。比如,老師要求學生某字或某段聲音要“圓一點”、“亮一點”、聲音位置要“高一點”、“低一點”等,這往往要在課堂上反復練習多次才能達到;再者,傳統方式下的聲樂教學是沒有自身參照物的,有的參照物是教師的演唱和大師的錄音磁帶,學生無法聽到自己真實的聲音,教學中無法保持學生良好的歌唱狀態和瞬間產生的歌唱靈感;對磁帶的模仿又容易造成學生的依賴心理,削弱學生對音樂作品的理解創造能力,而現在,一臺普通的多媒體電腦再加上一塊數字音頻卡(或能錄音的聲卡)及音頻軟件,就可以使聲樂教學變的直觀化了,這就是在聲樂教學中利用數字化技術對聲音的波形進行分析,使聲音能夠看的見,從而使聲樂教學直觀化,這種直觀化最大的特點就是學生能夠在老師的指導下,以自己的身音為參照,切實感受聲樂學習中的點滴,如聲音的位置、咬字、音準等,這在下面的文章中將分制闡述。
二、數字化音樂教學手段在聲樂教學中的具體運用
1.實施環境
聲樂教學所需要環境要求不是很高,各單位可根據自身的條件決定,條件較好的單位,可以將數字化教學設備的檔次配置的好一些,條件一般的單位只需配置一些基本設備就可以了。總的說來,利用數字化設備進行聲樂教學,在設備硬件上應選用586檔次電腦,一塊數字音頻卡(或較高檔次能錄音的聲卡),一支麥克風和一對監聽音箱,以及相應的數字音頻軟件,如CoolEdiePro、Mw3、CakeWalk6.0以上的軟件等;在外部環境上,上小課要求有一間相對獨立的房間,大課可單獨設立或與音樂多媒體教室共用,只要環境對錄音影響不大就行。值得注意的是,在麥克風和監聽的選擇上,有條件的單位可盡量購置好一些的器材,上大課的地方對監聽要求高一些,以提高聲音的保真度。此外,還要求教師要有熟練的音頻軟件操技能及相關設備的操作能力。
2.以分析波形文件為參照,提高學生對聲音的認識和客觀評價能力
前面已經提到,傳統的聲樂教學是非常抽象的,不具備直觀性,我們在使用數字化教學手段時,應充分發揮其優越性,使聲樂教學變的直觀化。其做法是:有針對性地把學生演唱的段落錄下來,把幾次演唱的聲音做比較,幫助學生找出良好的聲音狀態,使學生感受到如何調動自己的歌唱狀態才是正確的。下面我們以歌曲《松花江上》(男高音演唱)為例來談數字化教學手段在聲樂教學中的運用。
(1)歌唱狀態與音色的修正在正式進入歌曲演唱的教學前,教師都要對學生進行練聲訓練。必要的練聲訓練,是教學生把握正確的歌唱狀態的基本途徑,這時我們可選擇地把學生沒有進入狀態前的聲音和進入狀態后的聲音錄下來,進行波形對比分析,電腦屏幕上顯示的波形狀態是,未進入狀態前的聲音振動不明顯,聲響力度弱,進入狀態后的波形振動明顯且規則,聲響力度較強,通過對這兩條直觀的波形狀態分析,能夠使學生認識、感受到歌唱狀態下身體的運動狀態,明白身體各部分的機能協作,從而加強歌唱狀態的記憶。隨著歌唱狀態的進入,教師可向學生講授男高音在不同音區的聲音特點,幫助學生找到良好的聲音位置,抓住練習中出現的瞬間靈感,以獲得較強的歌唱記憶。如在練習至高聲區時,教師常說口腔打開,氣息下沉支持等。說起來非常容易,但學生做起來就未必輕松,這時教師可將學生在高聲區的練聲全部錄下,直至最好的一遍停下,聽錄音、看波形、分析并找出良好狀態下的波形段落,讓學生對比音色變化的細微感覺,如口腔未充分打開時的“扁”,氣息不足及上浮時的“白”與“澀”,學生在對照錄音后可再次練習、比較,這樣可使學生較快地找到聲音的正確位置,并且還不容易丟失這種正確的歌唱狀態。(2)咬字、吐字的糾正歌曲《松花江上》的開頭處于男高音的中低音區(1=bE),“我的家在東北松花江上”一句中的“我”字容易造成歸韻時間長的錯誤,從而浪費音符時值,影響樂曲的表達。這時教師可用鉛筆工具修整波形時值或修改音頭,標出歸韻的時間點,把前后波形進行對比,讓學生自己取舍,這比教師說做多遍示范要便捷的多,學生的主客觀感受力也都有所提高。再比如:“那里有森林煤礦”一句中的“那”字,聲母發音是“L”還是“N”,通過錄音對比學生很容易找出;在歌曲“爹娘啊”一句中,“爹”字需要用較強烈的音頭來表達,但學生在演唱時常會顧忌音高、情緒等多種因素,把強調“爹”字的歸韻形成很慢,教師此時會常停下來講情緒,“爹”字要一氣呵成,可往往是說了半天,學生仍然找不準點,收效不明顯。如果教師面對屏幕,用鉛筆工具先做出一個音頭,標出時間點供學生參考使用,這會使學生一下就找出問題所在,從而省時省力,有事半功倍的效果。
(3)音準的糾正:這里所說的音準問題是指因歌唱狀態的不正確而引起的音準問題。聲樂演唱中常遇到這樣的問題,在特定的音區中,演唱者常會因聲音的位置、氣息等原因造成音準問題,這一問題很難解決,尤其是對于歌唱技能還不能夠熟練運用的學生而言,更難解決此時的音準問題,因為在這種狀態下,歌唱者的內心音高是準確的,是歌唱技術的不成熟造成了音準差異,在沒有參照的情況下,演出者難以察覺,而聽者一聽就明白了。如“爹娘啊”這一句,“爹”字是樂曲的最高音,又是閉口音,很不好唱,音準容易偏低,此時,教師可將音高不準的波形裁剪下,先指出問題,然后修正音高,樹立聽覺上的準確,再告訴學生應將歌唱狀態做細微的調整,如氣息不夠,咽腔打開不夠,聲音位置偏低等,這樣可使學生在良好的歌唱狀態下達到音高,而不是生硬的“夠音高”。
(4)音樂感覺的培養:教師在完成聲音和歌曲演唱的訓練后,便開始強調歌曲情感處理的問題。這是學生學習歌曲表達的重要環節。傳統教學中,教師常先講解作品,然后分段唱,再合成。這種方式對于還夠成熟的學生來說要一次合成,難免有不到之處,效果往往也不盡人意,因為這不但有對作品理解上的問題,也有歌唱技術上的問題。在采用數字化教學手段時,教師可這樣做;先向學生講解作品的背景、創作手法、情感表達等,甚至可用課件來激發學生的演唱情感,再讓學生不做停頓地演唱歌曲,這樣錄上一兩遍,再選擇較好的一遍進行演唱指導,指出不足,修正波形,幫助學生改進。如在《松花江上》中,“我的家在東北松花江上”共有兩句,分別位兩個樂句的開頭,這兩句在演唱處理上就有著不同的區別,第二句應當比第一句要唱的稍激動些。教師可以用鉛筆工具修改學生的演唱,調整兩句的音響度與個別字音頭,使演唱具有感染力;在感情表現豐富的“哪年哪月才能夠回到我那可愛的故鄉”一段中,漸強與漸弱的處理非常明顯和重要,教師可用鉛筆工具對波形進行處理,勾畫出樂句處理輪廓,幫助學生找準漸強與漸弱點及時間、段落,從而快速把握樂曲的處理,此外,在需要有氣口的位置處,教師也可在波形上做出氣口,以幫助學生找出位置點。
三、數字化音樂教學手段對聲樂教學的拓展
把數字化音樂教學手段運用于聲樂教學,不但可使聲樂教學直觀化,而且還可對聲樂教學進行拓展。
1.使聲樂課堂教學具有延續性傳統的聲樂課堂教學不具備延續性,在上課結束后,學生只能憑記憶去練習,很容易丟失上課時正確的感覺。如果把上課的錄音復制給學生,這就可使課堂教學有延續性,學生可按自己在課堂上良好的聲音狀態去練習,以自身為參照,對比清晰,可把課堂上的感覺較長時間地保存,加強和鞏固良好的歌唱狀態以及準確地把握樂曲的處理。
2.把風格音樂教學引入聲樂教學中傳統的聲樂課,都是以鋼琴伴奏為主,它既有有利的一面,也有不利的一面、有利的一面在于它可隨時適應學生的主觀處理;不利的一面在于,一是鋼琴自身的音準問題,二是隨時可變的“跟節奏”方式無法給學生以準確的節奏感及風格感訓練。數字化音樂教學手段則可預先做好歌曲的樂隊伴奏,強調風格與節奏,使學生能夠樹立較強的節奏觀念和風格觀念,從而達到表達的準確性,提高對歌曲的表達能力。不但如此,數碼音樂教學方式還可將多聲音樂教育引入聲樂小課課堂,使學生在學習演唱同時,還能接受多聲演唱訓練。
3.把舞臺表演引入聲樂教學在有條件的單位,可在計算機上加載數碼攝像頭,即可將學生的演唱過程適時地錄下播放,培養學生的演唱及舞臺表演能力。
篇8
關鍵詞:數字化/直觀化/運用/拓展
數字化音樂教學手段正越來越多地被運用于音樂課教學中。在一些有條件的學校中,鋼琴集體課、視唱練耳、樂理、配器等課程已基本上采用了數字化教學手段,數字化音樂教學手段的科學性和優越性已得到人們充分的肯定。那么在聲樂教學中能否引入數字化教學手段呢?可以。
一、數字化教學手段使聲樂教學直觀化
聲樂教學不同于音樂學科中的其他科目教學。它是一種非常抽象性的教學,除了外在的演唱表演外,它不再具備直觀性,因此有人說聲樂是音樂學科中最難教和最難學的科目。
聲樂教學要能夠象一些音樂理論課程和器樂課那樣直觀化就好了,很多教師和學生一直在想這個問題,科技的發展和計算機技術的普及,為聲樂教學的直觀化提供了便利的條件,并正使它逐步變為現實。
傳統的聲樂教學,幾乎全憑經驗和感覺,教與學的雙方往往要負出巨大的體力代價與時間代價。比如,老師要求學生某字或某段聲音要“圓一點”、“亮一點”、聲音位置要“高一點”、“低一點”等,這往往要在課堂上反復練習多次才能達到;再者,傳統方式下的聲樂教學是沒有自身參照物的,有的參照物是教師的演唱和大師的錄音磁帶,學生無法聽到自己真實的聲音,教學中無法保持學生良好的歌唱狀態和瞬間產生的歌唱靈感;對磁帶的模仿又容易造成學生的依賴心理,削弱學生對音樂作品的理解創造能力,而現在,一臺普通的多媒體電腦再加上一塊數字音頻卡(或能錄音的聲卡)及音頻軟件,就可以使聲樂教學變的直觀化了,這就是在聲樂教學中利用數字化技術對聲音的波形進行分析,使聲音能夠看的見,從而使聲樂教學直觀化,這種直觀化最大的特點就是學生能夠在老師的指導下,以自己的身音為參照,切實感受聲樂學習中的點滴,如聲音的位置、咬字、音準等,這在下面的文章中將分制闡述。
二、數字化音樂教學手段在聲樂教學中的具體運用
1.實施環境
聲樂教學所需要環境要求不是很高,各單位可根據自身的條件決定,條件較好的單位,可以將數字化教學設備的檔次配置的好一些,條件一般的單位只需配置一些基本設備就可以了。總的說來,利用數字化設備進行聲樂教學,在設備硬件上應選用586檔次電腦,一塊數字音頻卡(或較高檔次能錄音的聲卡),一支麥克風和一對監聽音箱,以及相應的數字音頻軟件,如Cool Edie Pro、Mw3 、Cake Walk6.0以上的軟件等;在外部環境上,上小課要求有一間相對獨立的房間,大課可單獨設立或與音樂多媒體教室共用,只要環境對錄音影響不大就行。值得注意的是,在麥克風和監聽的選擇上,有條件的單位可盡量購置好一些的器材,上大課的地方對監聽要求高一些,以提高聲音的保真度。此外,還要求教師要有熟練的音頻軟件操技能及相關設備的操作能力。
2.以分析波形文件為參照,提高學生對聲音的認識和客觀評價能力
前面已經提到,傳統的聲樂教學是非常抽象的,不具備直觀性,我們在使用數字化教學手段時,應充分發揮其優越性,使聲樂教學變的直觀化。其做法是:有針對性地把學生演唱的段落錄下來,把幾次演唱的聲音做比較,幫助學生找出良好的聲音狀態,使學生感受到如何調動自己的歌唱狀態才是正確的。下面我們以歌曲《松花江上》(男高音演唱)為例來談數字化教學手段在聲樂教學中的運用。
(1)歌唱狀態與音色的修正 在正式進入歌曲演唱的教學前,教師都要對學生進行練聲訓練。必要的練聲訓練,是教學生把握正確的歌唱狀態的基本途徑,這時我們可選擇地把學生沒有進入狀態前的聲音和進入狀態后的聲音錄下來,進行波形對比分析,電腦屏幕上顯示的波形狀態是,未進入狀態前的聲音振動不明顯,聲響力度弱,進入狀態后的波形振動明顯且規則,聲響力度較強,通過對這兩條直觀的波形狀態分析,能夠使學生認識、感受到歌唱狀態下身體的運動狀態,明白身體各部分的機能協作,從而加強歌唱狀態的記憶。隨著歌唱狀態的進入,教師可向學生講授男高音在不同音區的聲音特點,幫助學生找到良好的聲音位置,抓住練習中出現的瞬間靈感,以獲得較強的歌唱記憶。如在練習至高聲區時,教師常說口腔打開,氣息下沉支持等。說起來非常容易,但學生做起來就未必輕松,這時教師可將學生在高聲區的練聲全部錄下,直至最好的一遍停下,聽錄音、看波形、分析并找出良好狀態下的波形段落,讓學生對比音色變化的細微感覺,如口腔未充分打開時的“扁”,氣息不足及上浮時的“白”與“澀”,學生在對照錄音后可再次練習、比較,這樣可使學生較快地找到聲音的正確位置,并且還不容易丟失這種正確的歌唱狀態。(2)咬字、吐字的糾正 歌曲《松花江上》的開頭處于男高音的中低音區(1=bE),“我的家在東北松花江上”一句中的“我”字容易造成歸韻時間長的錯誤,從而浪費音符時值,影響樂曲的表達。這時教師可用鉛筆工具修整波形時值或修改音頭,標出歸韻的時間點,把前后波形進行對比,讓學生自己取舍,這比教師說做多遍示范要便捷的多,學生的主客觀感受力也都有所提高。再比如:“那里有森林煤礦”一句中的“那”字,聲母發音是“L”還是“N”,通過錄音對比學生很容易找出;在歌曲“爹娘啊”一句中,“爹”字需要用較強烈的音頭來表達,但學生在演唱時常會顧忌音高、情緒等多種因素,把強調“爹”字的歸韻形成很慢,教師此時會常停下來講情緒,“爹”字要一氣呵成,可往往是說了半天,學生仍然找不準點,收效不明顯。如果教師面對屏幕,用鉛筆工具先做出一個音頭,標出時間點供學生參考使用,這會使學生一下就找出問題所在,從而省時省力,有事半功倍的效果。
篇9
關鍵詞:高職;口腔醫學技術;校本教材;建設
在國家大力發展職業教育的新形勢下,高職教育的指導思想不斷成熟,培養目標逐漸明確。為了進一步強化高職口腔醫學技術專業學生的職業技能培養,有必要進行專業校本教材建設,使專業教學符合當前高職教育發展的需要,以實現“以就業為導向、以能力為本位”的課程改革目標。
一、校本教材建設的背景
“口腔疾病治療技術”課程是我院口腔醫學技術專業的一門專業技術基礎課程,課程組在深入分析和研究口腔醫學技術職業崗位需求和職業資格標準,明確專業崗位的知識、技能和素質目標的基礎上,先后編制了課程標準和教學計劃,并不斷修改完善。在教材的選用上,經過不斷實踐,發現現有教材與課程標準的要求存在著較大的差距,影響了教學計劃的有效實施,在這樣的前提下,開發編寫適應高職教學實際和學生需要的校本教材顯得日益迫切和必要。[1]
二、校本教材建設要解決的問題
1.加強對教材其他內容的開發
首先職業教育的目標是培養技能應用型人才,這就要求教材內容除了理論知識外,還應包括知識的應用。其次,現有教材在內容的選擇上偏重經典理論和基礎知識,缺少體現新材料、新技術、新工藝、新技能的知識[2] ,這與高職專業設置要緊密聯系行業服務鏈的要求不相適應。此外,教材內容與高職“雙證書”制度中的職業資格考核標準也缺乏有效銜接。
因此,在《口腔疾病治療技術》校本教材編寫中將增添新材料、新技術知識如CAD/CAM義齒技術、種植義齒技術,補充應用性知識如牙周病牙在義齒修復設計中的影響、常見口腔病的預防等內容。
2.增加醫技溝通知識,突出以職業技能培養為核心
高職院校校本教材編寫的依據是職業技能分解。本專業畢業生就業崗位主要有義齒加工企業、口腔醫療機構、齒科器材研發與銷售和口腔醫學網站管理,其中義齒加工企業是絕大多數學生選擇的就業途徑。
畢業生制作的口腔修復體進入臨床,常常由于各種因素導致不符合醫師或者患者要求,從而要求返工的問題,導致了多方面的損失,醫師時間和材料上的浪費,患者復診次數增加,醫患信任度下降;對技師造成人力、物力、時間的損失,最終將導致醫技、醫患關系不和諧,甚至產生矛盾。為了避免義齒的返工率,關鍵在于技師與醫師之間良好的溝通。
為了滿足現代義齒加工企業對技師擁有良好醫技溝通能力的要求,本課程的校本教材應增加醫技溝通所必需的知識和能力,突出學生職業技能的培養。
三、校本教材建設的目標與方向
我國《國家職業標準》中“以職業活動為導向、以職業能力為核心”的職業標準體系,強調知識對技能的支撐作用,避免學科化或理論化傾向。我們應以此作為校本教材建設的方向,具體體現在以下幾個方面:
1.科學規范,具有鮮明的高職高專特色
校本教材雖然不公開出版,但是編寫必須科學規范。教材的編寫還應建立在科學深入研究課程標準和教學計劃基礎之上,內容、結構都應符合職業崗位的需要,突出“以能力培養為核心”的高職特色,體現課程改革與建設成果。
2.教材內容的選取遵循“實用為主,必需、夠用為度”的原則
口腔醫學技術專業委員會成員既具有較高的理論水平,又具有豐富的實踐工作經驗,對于哪些理論是必要的,學到什么地步就夠用了,他們非常清楚。因此在編寫校本教材時,有必要請專業委員會進行指導和論證,以保證教材理論知識“必需、夠用”。
3.簡化基礎理論,側重知識的應用,突出職業能力培養
簡化理論知識的闡釋與推導,注重理論聯系實際,不必過度追求學科自身內容的系統性和完整性,充實應用實例的內容,著重講清理論的應用思路、應用方法,“以例釋理”,將基礎理論融入實例分析中,以培養學生應用理論知識分析和解決問題的能力。
4.教材內容的整體優化
“口腔疾病治療技術”課程屬于專業技術基礎課程,應圍繞后續核心課程的設計編寫教材內容,并與職業能力需求和職業資格標準對接,應聽取后續課程和職業崗位一線專家對教材編寫的意見,使教材的內容得到整體優化。在教材結構、體系和編寫風格上,要突出培養技能應用型人才的特點,對傳統的學科型教材編寫風格要進行大力改革。運用教學目標分析法,先確定教學目標,再精選教學內容、方法和手段;理論內容著重介紹理論要點,應用思路和方法,并通過病例分析法,先介紹病例,再引入結論,再擴展到理論分析,從而增強對理論知識的理解和能力要求的掌握。
5.教材內容與形式多樣化
(1)理論課教材。除教材主體內容外,可在各單元內容中設立“學習目標”“知識鏈接”“病例分析”“知識拓展”“課堂互動”“學習小結”“目標檢測”等內容,以增強教材的趣味性,強化知識應用和技能培養,拓寬學生視野,激發學生的學習興趣。
(2)實訓課教材。主要分為實訓目的、實訓內容與步驟、實訓提示、實訓思考、實訓測試等模塊。
(3)充分應用數字化資源。部分教學內容(如口腔精密附著體、種植牙技術)的理論性或操作性很強,僅有傳統的文字教材是不夠的,應以教材為重點,輔以其他配套資源,形成立體化的教材體系。應補充數字化資源如大量的圖片、多媒體設備、教學投影儀、多功能移動錄播系統等,實施多媒體教學,以便學生牢固掌握有關知識和技能。
6.校企聯合開發教材
為了突出職業特點,有必要進行校企聯合開發教材。企業的一線技術人員參與教材編寫,將實際工作中所需的技能與知識引入到教材中,使最新的知識與技術充實到教學過程中。通過專業教師與一線技術人員的聯合,縮小高職教材理論與實際應用之間的差距,使學生能真正掌握實際有用的知識,實現理論與實踐相結合,為社會培養出真正的實用型人才。
四、總結與展望
高職院校的校本教材體系比傳統教科書的概念要更廣泛,是涉及文字、音頻、視頻等多種信息的立體化教學資源。因此,我們一定要更新觀念、立足改革,突出重點,加大教材建設的力度,全力編寫具有高職高專特色的校本教材,推動教學效果的提高。
參考文獻:
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【關鍵詞】快速原型技術;口腔醫學
快速原型技術是根據計算機上構造的三維模型,采用“分層制造、逐層增加”的加工原理,在短時間制造出實體零件、產品樣品或磨具等,集中體現了計算機的輔助設計、數控、激光加工等多學科、多技術的綜合應用。快速原型技術出現在20世紀80年代,發展迅速,一般用于機械制造,但隨著醫學的不斷發展,在口腔醫學上的應用由小荷初角逐漸展露光芒。
1快速原型技術
1.1快速原型技術的原理快速原型技術是采用離散/堆積成型的原理,根據不同的工藝要求采用三維CAD模型,按照一定厚度將模型進行分層,這樣就三維數字模型就可以被轉化成厚度很薄的二維平面模型。為了使之具有自動化,再將數據進行一定的處理,產生數控代碼,在數控系統控制下以平面加工的方式連續加工出每個薄層,同時使之粘接而形成的。實際上就是基于“生長”或“添加”材料原理一層一層的離散疊加,從底到頂層完成零件的制作過程。
該技術方法是計算機輔助設計與制造技術、逆向工程技術、分層制作技術、材料去除成形、材料增加成型技術以及他們的集合的總稱。
快速原型技術的工作原理可以用幾個步驟概括,為切片、掃描、進給和后處理。
1.2快速原型技術的分類及特點快速原型技術的方法有很多種類,應用比較好的有立體光固化成型法(SLA)、分層實體制造法(LOM)、選擇性激光燒結法(SLS)、熔融沉積成型(FDM)等。
立體光固化成型法(SLA)是通過計算機控制激光束,使液槽中的光敏樹脂在激光的照射下能夠快速的固化,形成了一層與截面相同的輪廓;接著工作臺下降,當降到第二層切面,重復上述過程,就形成了第二層截面;不斷重復以上過程就可完成整個的零件。這種方法獲得的零件精度和表面質量都比較好。
分層實體制造法(LOM)由熱壓輥將薄型的材料加熱聯接,再通過CO2激光束裁成想要的層的形狀。這種方法只能制作小模型,但其簡單。
選擇性激光燒結法(SLS)通過計算機控制,用激光掃描材料粉末,被掃描到的粉末就會融化,進而凝固在一起。該方法制作的零件精度高,強度也比較高。
這些方法都有其特有的優點及適用范圍,作為快速原型技術其共性是:快速性,加工周期短,成本低,原料豐富,所用到的材料不限,可以制作各種形狀的零件,包括復雜零件,集成化高,可自動化實現等。
這些優點使它不限于制造零件,還可以用在醫學上,尤其在口腔醫學領域,可以治療頜骨的缺損等疾病。
2口腔醫學中的快速原型技術
由于各種疾病的出現,以及地震、風暴等自然災害的頻頻發生,人類的健康也正遭到了威脅,對器官的損失和缺失的治療也變的嚴峻,隨著各種技術的進步,有些傳統的方法已經變得不適合社會的發展,尋找新方法成為各國面臨的問題。
X射線的發現為人類提供了方便,可以通過觀察體內的結構發現身體的問題,醫生們憑借影像學可以對病人做出病情評估和制定相應的救治計劃。但是以前的影像學只能得到二維平面圖,缺乏立體感,對于一些疾病的判斷和治療也產生了一定的局限性。
通過快速原型技術并結合一些影像學如CT掃描,就可以構建三維立體實體模型,為器官損傷提供了可靠的診斷和治療方法,降低了手術的風險,同時也減少了病人的痛苦。
近年來,快速原型技術在醫學上的應用越來越廣泛,在口腔醫學領域也突出了其特有的優點。下面將針對一些口腔醫學中的問題進行簡單的介紹。
2.1口腔修復現在有很多人牙齒會出現問題,牙齒處理不好不僅影響美觀,更重要的是影響我們的身體健康。利用快速原型技術可制作患者的牙冠、牙槽骨等的三維模型,再由模型設計、制作和安裝義齒。
2.2口腔種植術頜骨的形態比較特殊,根據其功能的要求,頜骨面部骨性缺損的修復成為頜面外科歷來的難題,而快速原型技術能夠精確的制作解剖模型,這有利于頜骨缺損修復技術的發展。在頜骨缺損的治療中,首先利用CT獲取模型的三維數字模型,再利用逆向軟件繪制出該數字模型,最后導入到快速成型設備中形成一個修復體。
2.3口腔矯正為了追求美觀,很多人開始對牙齒、臉部進行整容或矯正,這又帶動了一種技術的發展。白玉興等人研發了一種無托槽隱形正畸矯正系統,它可以對數字化的三維牙頜骨模型進行測量,通過對數據的分析,可以得到合理的診斷結果,再將得到的數據輸入到快速原型技術設備中,就可以制造的模型,再把最終的模型通過空氣壓縮磨機的處理就得到了一種透明的隱形矯正器。
2.4唇腭裂的修復現在許多剛出生的小孩會出現唇腭裂現象,傳統的手術方法存在一些不可避免的問題,如:①通過影像學獲得數據,醫生憑借經驗確定手術方案,這樣的方式不夠精確;②手術之后不能預測其效果。
通過快速原型技術,可以用逆向工程來解決這一問題。通過CT掃描或得斷層數據圖,根據圖可以創建三維立體模型,最后,將得到的模型導入到虛擬現實軟件,進行虛擬現場手術動畫,這樣得到的手術可以預測結果。
2.5制作口腔頜面贗復體先天性的耳廓全缺損的發病率也很高,僅次于唇腭裂。正是由于這些疾病的出現,也促使了醫學的進步。焦婷等人運用CT以及快速原型技術成功的制作了義耳,這對于耳廓缺損有非常重要的利用價值。他們用多排螺旋CT掃描非缺陷側耳部,獲得完整的CT圖像,再將其導入到軟件中,將掃面獲得的圖像與缺損耳朵對應,獲得相應的耳朵表面及組織形態。
3總結
綜上所述,快速原型技術在口腔醫學中顯示了其獨特的魅力,為口腔學的發展做了不少貢獻,但是,目前該技術還存在一些問題,譬如,加工設備比較昂貴,一般的醫療機構還無法承受,而且目前的市民平均水平也無法接受。但相信通過努力這都不會再是問題,將來的醫學發展前景會更好。
參考文獻