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口腔醫學的起源范文1
近代牙醫學創建于十八世紀,美學牙醫學則起源于二十世紀20年代。當時美國著名牙醫Charles L.Pincus以自己淵博的牙科知識和美容技巧出色地解決了一個個難題,并發現了許多美學原理。Ronald E.Goldstein是此后又一位杰出的美學牙醫學專家,1976年他編著了《牙醫學中的美學》專著,1984年又出版了《改變您的微笑》一書,進一步提煉了牙科治療中的美學問題。
1994年4月,美國、日本及歐洲、亞洲一些國家的牙醫專家在意大利佛羅倫薩召開了第一屆國際美學牙醫學學術大會,同時成立國際美學牙醫學聯盟(The International Federation of Esthetic Dentistry, 簡稱IFED,日文譯成國際齒科審美學會)。1997年4月在日本京都召開了第二屆國際美學牙醫學學術大會,我國派代表參加并作了特別演講。但直到本世紀80年代我國的口腔科醫師才真正認識到醫學與美學相結合的重要性。1990年11月,全國性學術團體――中華醫學會醫學美學與美容學會口腔學組的成立,標志著我國這門新學科走上了有組織有目的的發展軌道。中國的口腔醫學美學與國際上美學牙醫學研究的終極目標恰好是一致的,即不僅僅是治療疾病、恢復功能,更強調治療過程和治療結果的美學效果。它使如今越來越多的牙科醫師認識到,牙醫學必須與美學相結合,才能使醫后效果達到更高更新的水平。
牙齒是口腔醫學臨床中涉及最頻繁的器官,美容牙科學無疑是口腔醫學美學的主要組成部分。美容牙科學、美學牙醫學、齒科審美學、牙科美學在西方常交互使用,但未嚴格區分其內涵和外延。何謂美容牙科學?筆者根據對牙齒美學的研究和認識,將美容牙科學定義為:“美容牙科學是以口腔醫學為基礎,以美學為導向,維護、修復和塑造牙齒美的一門科學”。美容牙科學著重研究牙齒的色澤、形態、大小、質地、排列、咬合關系及其與容貌結構的協調問題,最大限度地使異常狀態恢復正常,同時運用美學手段增進美感,滿足患者對功能和美觀的雙重需要。
美容牙科學之所以在我國起步迅速發展,歸納起來有三大因素。
一是社會人群對牙齒審美的需求不斷增長,使牙科的服務對象不只限于患病的人,已經有越來越多要求改善自我形象的人來求醫,而且這種需求的層次在提高,個性化色彩在增加,品味在變化。據有關資料統計,80年代以來,人們到牙科就診的動機中,美學原因占50%以上。
二是美容牙科學的發展受益于醫學美學學科的確立和研究成果。醫學美學作為一種哲學思想,指導著整個醫療活動,啟迪和規范醫務工作者的思維方式和行為。同時又作為一種技藝的理論和手段應用于臨床、教學和科研的實踐過程,我國學者率先倡導和研究醫學美學的成績功不可沒。美容牙科學像其他臨床學科一樣從中受益。
三是口腔醫學各分支學科的發展,尤其是新型材料的開發和口腔設備的更新,為推動美容牙科學前進創造了條件。
隨著口腔醫學的發展,美容牙科學的內容也日益豐富,其中不少內容在國際美容牙科學領域分化得越來越細,如牙齒色彩學、牙體修復美學、固定修復美學、全口義齒美學和牙齒矯正美學等,這也是我國美容牙科學今后發展的方向。
口腔醫學的起源范文2
人體測量學的起源與發展歷史悠久,早在2000年前,中國即已進行人體測量工作[1]。系統的人體測量學方法是18世紀末由西歐一些國家的科學家創立,1912年,在日內瓦召開了第14屆國際史前人類學與考古會議,規定了統一的人體測量學方法的國際標準,標志著人體測量學步入科學化和規范化的軌道。1914年,Matin在《人類學教科書》中詳細闡述了人體測量學方法,在統一人體測量學標準方面起了極其重要的作用,人類測量學的發展為研究人體面部表面形態提供了依據。1780年,Camper設計了角度測量的方法來比較哺乳動物的側貌。此后,Retzius又將人種進行了直頜型和突頜型的區分。1872年,Vanibeing等提出了著名的FH平面(眶耳平面)沿用至今。1907年,口腔頜面外科大師Angle提出人體面部的和諧比例關系,得到了許多學者的推崇。20世紀初,Simon提出了面部三平面冠狀平面、正中矢狀平面、眼耳平面及其同牙頜的關系,同時采用面部照相的方法進行面部測量研究[2]。20世紀30年代的定位頭影測量技術和20世紀50年代丹麥學者提出的頭影測量計算機技術已成為常用的臨床測量方法。20世紀70年代以來,不僅增加了大量合乎實用的測量項目和新測點,更重要的是人體測量的工具和測量方法得到了質的飛躍,人們已能夠跨越二維到三維空間研究顱頜面形態結構,使頜面部軟組織測量更加準確、方便、適用。了解和熟悉頜面部軟組織的表面解剖知識和各種測量分析方法,進而加快數字醫學進程,已成為相關學科學者必須具有的基礎知識和研究的重要課題。本文就軟組織測量技術在研究顱頜面特征中的應用發展綜述如下。
1 二維測量法
1.1 直接測量法:主要采用各種傳統測量工具對頜面部軟組織的各點、線、面之間的比例關系進行測量。國際上廣泛采用的是Rudlf Matin法。該法先在被測量者面部直接用彩筆于各個測量標志作好標記,再用專用測量工具對各部位進行直線、弧線、角度、弧度等方面測量[3]。直接測量法操作簡單,資料獲取時間短,無需特殊復雜設備,但可能因壓迫組織引起變形而使測量不精確,既不能得出整體測量的概念,又容易產生錯覺。
1.2 模型測量法:采取對面部軟組織取模,然后通過機械操作灌制石膏模型,在石膏模型上測量出各標志點的各項指標。此種測量法操作繁瑣,直接接觸頜面部因壓迫軟組織引起變形,影響測量的精確性,資料保存麻煩,臨床上已極少采用[4]。
1.3 照片測量法:20世紀初,Simon首先提出用面部照像的方法對顏面進行研究[2]。1944年,Thaimean Degen從簡單基礎的立體照像術獲得面部測量,并在臨床應用。此法的主要價值是依據照片對被測對象的面部取得整體的認識,在此基礎上研究面部各部分比例及形態結構特點,屬二維測量。照片測量法在拍照前需設置一定的尺度和垂線等作為參照物,以備下一步的測量及放大倍數的確定。將攝取的底片制成幻燈片在幻燈機上放大成與活體等大的影像(1∶1)或直接按標志尺度和垂線放大成與活體等大的照片(1∶1)。在透明硫酸紙上描繪顏面及其器官輪廓并標記出各測量點,再利用圖像數字化儀將全部標志點按編號輸入電子計算機圖像分析系統,求出各測量項目的值。照片測量法具有資料獲取容易、軟組織結構顯示清楚及價廉等優點,但不能顯示軟硬組織之間的關系,不能提供三維立體結構的信息。目前臨床常用照片作為資料保存,以便直觀比較治療前后的面部變化。包柏成等[5]利用自行研制的計算機輔助多環境下運行的容貌軟組織測量分析系統,于1997年建立了廣東籍漢族正常成人容貌正側面軟組織特征測量數據庫。
1.4 X線頭影測量:X線頭影測量技術是 Broadbent于20世紀20年代初致力研究的[6],而軟組織測量技術開始興起于20世紀50年代,并且從早期的手工測量階段發展為后期的計算機輔助分析階段,主要是測量 X線頭顱定位照相所得到的影像,對頜面部軟組織標志點描繪出一定的線、角,然后進行測量分析。目前最常用的軟組織測量分析方法有 Burstone[7],Holdaway[8],Bishara[9]等。1978年,Ok[10]將數字圖像處理技術用于X線頭顱片,隨之而來的是20世紀80年代開發出的數字圖像處理X線頭影測量系統[11-13]。該類系統通過圖像輸入設備,可直接將X線頭顱片的圖像輸入計算機內并進行測量分析。數字圖像處理X線頭影測量系統的應用,改變了以往X線投影測量必須在頭影描繪圖跡上進行的方法,省去了頭影圖跡描繪過程。特別是經過圖像灰度變換、偽彩色處理和邊緣增強等圖像技術,提高測量標志點的清晰度,使之準確地確定各測量標志點,保證了頭影測量分析的可靠性,提高了測量的精度和效率。而X線頭影測量標志點的自動識別是提高X線頭影測量技術精確性的有效手段,也是當前研究的熱點。有關用正側位X線片進行三維重建及測量分析的研究已有報道,但因需要特殊設備以及計算方法復雜未能得到廣泛應用。張曉等[14]于20世紀90年代研究開發出了自動X線頭影測量分析系統,該系統通過對X線圖像的采集、處理,使標志點的定位更加準確。但是該系統的準確性受以下因素的影響:①輸入輸出設備的精度,掃描儀是目前較為理想的圖像輸入設備,可將圖像資料直接轉化為數字信號輸入計算機并保持較高的精度;②計算機圖像分辨率的高低,一般應至少達到1024×1024的空間分辨率;③X線頭顱片的質量。目前該系統成功地識別了軟硬組織標志點共15個,還未能實現所有標志點的自動定位。姚森等[15]于2000年又研制出一種利用計算機顯示器輸入測量標志點和頭影輪廓的分析系統,解決了目前頭影測量需專用輸入設備的問題。
2 三維測量法
隨著科技的進步和高新技術的應用,三維圖像重建及測量技術廣泛應用于醫學、物理學、化學、地質學、工業檢測、有限元分析等學科和領域中。其中在醫學領域的應用是最早的,它不僅提高了醫療診斷水平,同時在手術規劃與模擬、解剖學教育和醫學研究中發揮著重要作用。而頜面部軟組織三維重建和測量在口腔正畸學、正頜外科、法醫學、人類學及美學等領域有著重要意義,正日益受到臨床醫師的重視。
2.1 CT輔助三維重建法:CT三維重建的基本原理是將X線的斷層掃描二維圖像數字信息通過三維軟件處理,其中包含邊緣提取(edge determination)和陰影技術(shading technique)處理,在二維顯示器上顯示三維重建的影像。1979年,Artzy和Herman首先介紹并應用于醫療診斷[16]。20世紀80年代,Marsh連續報道了顱頜面結構三維重建技術及有關對顱頜面畸形的診斷手術設計及術后評價。三維CT重建影像能從多個視角顯示及觀察,并能單獨顯示顱頜面某一分離的結構,同時具有精確的距離、表面積、體積及組織密度測量[17-18]。1990年以后,德國西門子等國外一些知名公司相繼開發了具有三維重建功能的螺旋CT機,其原理為采用連續掃描的方式,同步采集體積數據,獲得三維信息與傳統CT相比,其優勢為三維影像清晰,面部三維圖像直觀,對某一特定目標的完整記錄只需一次掃描,降低了放射量,縮短了檢測時間。20世紀80年代開始CT輔助建立三維圖像和頭顱模型被引入到顱頜面部畸形的診斷和治療中。目前,三維CT影像重建技術不僅可以清楚地反映顱頜面部骨質結構特點,同時還可以進行軟組織成像,形成面部皮膚的表面影像,利于觀察骨的變化和面部畸形的關系。本法的缺點是患者需處于較高劑量的X線中,不適合顱頜面外科及正頜外科患者的長期觀察和評價。設備費用昂貴,不利于普及。
2.2 超聲波三維圖像測量:超聲波圖像是利用超聲波的反射而建立的圖像系統,因此,反射的超聲波必須被檢測出來并轉化為數字化信息。這一方法的最大缺點是超聲波不能穿越空氣,不管是反射還是傳播。這種方法還需一個特殊的探測器用來產生三維圖像。
2.3 三維立體成像技術:利用CCD攝像頭或數碼相機以及計算機系統獲取三維立體圖像,也稱計算機立體視覺技術。獲得的圖像是真正的立體三維圖像,即有三維數值。圖像可以旋轉,可從不同側面觀看等。
2.3.1云紋影像測量法:云紋影像測量法又稱莫爾條紋法或立體測量法。1970年由英國學者Meadous和日本學者高崎宏分別發明的一種光學圖像測量技術[19-20]。基本原理是根據兩個稍有參差的光柵相互重疊時產生光線幾何干涉,從而會形成一系列含有面外位移信息的云紋進行測量。光線經匯聚、折射,透過基準光柵;基準光柵的影像投射到三維物體表面,由于物體表面的凹凸而受到三維調制,基準光柵的影像形成變形光柵。這兩重光柵之間產生幾何干涉,形成含有面外位移信息的云紋;透過基準光柵的不同角度觀察時,即可看到物體表面的干涉云紋。選擇合適的光學系統裝置,可使干涉云紋成為物體表面的等高線。用光學記錄裝置拍攝記錄等高云紋圖,即可獲得所需測量數據。測量系統由光柵投影光源、人體頭顱定位裝置、記錄裝置和計算機圖像分析系統組成。被測個體拍攝前在面部涂搽香粉或白色戲劇油彩,目的是增強條紋反差,使拍攝的云紋圖片條紋清晰,提高對比度。拍攝前用頭顱固定裝置固定頭部并確定眶耳平面與地面平行;然后開啟光源及光柵震動系統進行拍照;將莫爾條紋圖像拍成照片,直接在照片上或將照片經數字化儀輸入計算機后進行測量、數據處理及計算分析。最后由繪圖儀自動描繪出立體感較強的顏面不同角度的透視立體圖和剖面圖,打印機輸出所需參數和高程圖。胡林等[21]開發研制了適用于常規口腔頜面部檢查的莫爾條紋攝影實驗裝置,編制了莫爾條紋處理的計算機程序,并結合計算機自動制圖技術進行了顏面部三維測量分析和透視立體圖的重建。該法不接觸人體,能記錄特定部位的形態和大小,比較治療前后的細微變化。云紋影像測量法準確、可靠,與立體攝影法有同樣高的精度;單張照片可記錄面部的三維信息,獲取信息量大;能準確記錄特定部位的形態與大小,以及比較治療前后的微細變化,是一種很有前途值得推廣的生物測量技術。然而,莫爾條紋法仍存在諸多缺陷,此方法并不十分適用于過于平緩或陡峭的平面,靈敏度較低。
2.3.2 近景立體攝影測量術:近景立體攝影測量術是近代生物醫學領域先進的測量技術之一。主要運用解析幾何的原理,借助于立體攝影機和立體測圖儀完成,屬于生物立體測量術。立體攝影測量是運用了雙目視覺的原理,即雙眼將觀察到的物體稍有不同的兩影像送入大腦,通過綜合,形成有深度、長度和寬度的立體像。同樣,在立體鏡下,可將兩張位置不同的立體像對并列,使左眼所見的左片與右眼所見的右片形成適當的關系,則能清楚地再顯示出深度。使用立體測圖儀并結合現代計算機技術,可得出三維定量資料。近景立體攝影測量術的基本方法是在建立高精度控制框架(控制網)的基礎上,用照相機或攝像機從不同角度攝取立體像,然后對立體像對進行技術處理,并輸入計算機作統計學處理及分析。應用近景立體攝影測量術可實現美容手術方案設計、整形效果術前模擬、模型參數自動測量、圖像存儲美學分析等功能。為臨床研究形態學和定量修復提供了先進、可靠、精確的科學分析處理手段,故立體攝影測量術已成為頜面部軟組織精密測量手段之一。白玉興等[22]利用四個高精度的數碼相機獲取頜面部軟組織的三維信息,自行研制和開發出應用于面部重建和測量的數字化立體攝影測量硬件及軟件系統,同時完成面部軟組織三維測量分析和旋轉觀察。
2.3.3 激光掃描:激光三維掃描測量技術提供了一種非介入性面部三維重建的方法,是目前國際上最先進的軟組織測量技術[23],Moss于 1987年采用氦氖激光獲取面部的三維信息,其基本原理為激光三角法測距原理。激光束由激光發生器投照在被測者面部,被測者面部的凹凸不平致激光發生變形,產生一種表面質地和顏色的圖形信息,通過一個線陣列(CCD)數碼相機獲取,然后通過計算機進行數據轉換、運算等,顯示出能任意方向旋轉、比較逼真的顏面立體形態圖,并可給出各種測量參數以供參考。早期的激光掃描所需時間較長,約15min,目前的激光掃描儀獲取圖像則只需要約6s,而且精確度可達 0.5mm以內。姚森等[24]研制出了顏面形態高精度激光三維掃描和立體形態重構系統。他們在三維掃描測量儀中設計了一個裝配有激光二極管和線陣列光電偶合元件CCD的旋轉框,該旋轉框在沿著頭顱作圓周運動的同時,可沿長軸作精細的軸向運動,準確采集出顏面部每個部分的立體信息。該方法三維測量精度高、立體重構快捷、逼真、操作簡單、使用范圍廣,但不能掃描面部較深的倒凹,掃描過程患者需閉眼。
2.3.4 結構光: 結構光是一種光學測量技術,其基本原理為25種不同密度的光投照在面部后發生變形,通過線陣列攝像機捕獲變形的光點,經計算機軟件系統識別后,利用三角形相似的原理計算確定每個光點的坐標,最后整合所有的數據資料形成三維面像圖。其優點是獲取數據速度快、準確度高,但因受頭顱定位儀的限制,在頭面部的使用不便。黃紅強等[25]提出了一種基于彩色編碼結構光新型三維成像技術,實驗裝置包括結構光發生器,圖像采集系統,圖像處理系統以及三維信息提取系統。這種方法以顏色作為物體三維信息的加載和傳遞工具,以彩色CCD攝像機作為圖像獲取器件,通過計算機軟件處理,對顏色信息進行分析、解碼、最終獲取物體的面形三維數據,并以人的嘴唇模型為對象進行了具體實驗,獲得了較滿意的結果。
2000年,美國開發出了一種新產品―瞬間成像三維立體數碼照相系統。它所照的照片是帶有立體數碼信息的,對所拍攝的物體和人像的每一個點都以三維坐標的形式編碼,即以 X、Y、Z軸的數據點表示,也就是對每一個點來說,除了在二維定義下的長、寬概念,還有深度的概念,而且每一個點的三維坐標精度可達0.2mm以內。
3 展望
隨著醫學的進步和社會的發展,頜面部軟組織的測量將應用于各個學科領域,不僅在口腔頜面外科和整形美容外科有著良好前景,在人類學、考古學、法醫鑒定等眾多相關領域有著非凡的應用潛力。因此,促進新測量方法的研發和應用勢在必行,目前如激光全息測量法已在臨床報道使用[26]。而更加高效、精確、便捷、完善的頜面部軟組織測量方法仍在研究中,相信在不久的將來可以問世。
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