口腔全景攝像裝置中心定位檢測(cè)模具的研制與應(yīng)用

朱興喜 戚仕濤 汪長(zhǎng)嶺 湯黎明 王星星 吳 敏 夏勛榮 史兆榮*

口腔全景攝像裝置中心定位檢測(cè)模具的研制與應(yīng)用

朱興喜①戚仕濤①汪長(zhǎng)嶺①湯黎明①王星星①吳 敏①夏勛榮②史兆榮①*

目的：研制口腔全景攝像裝置中心定位檢測(cè)模具，使檢測(cè)口腔全景攝像裝置在攝像時(shí)口腔咬合點(diǎn)處于中心對(duì)稱位置，防止中心偏移帶來(lái)的幾何失真。方法：采用有機(jī)玻璃和鋼珠材料，將鋼珠等間距、等高排列并嵌入在有機(jī)玻璃內(nèi)制作成的口腔模具中進(jìn)行攝像，通過(guò)分析攝像圖片的鋼珠分布圖來(lái)確定中心位置。結(jié)果：通過(guò)對(duì)口腔模具攝像，能夠檢測(cè)和確定口腔全景攝像裝置的中心位置。結(jié)論：該模具作為中心定位質(zhì)量控制器具填補(bǔ)了當(dāng)前國(guó)內(nèi)空缺，可為今后開展口腔全景攝像裝置質(zhì)量控制檢測(cè)工作打下良好的基礎(chǔ)。

口腔數(shù)字化X線機(jī)；中心定位；檢測(cè)模具；質(zhì)量控制

[First-author’s address] Department of Medical Engineering, Nanjing General Hospital of Nanjing Command, Nanjing 210002, China.

目前，口腔全景攝像裝置在國(guó)內(nèi)各級(jí)醫(yī)院得到廣泛應(yīng)用，已成為口腔放射診斷的主要設(shè)備。近年來(lái)，已經(jīng)開展了DR、CT等X射線裝置的質(zhì)量檢測(cè)，但對(duì)口腔全景攝像裝置的質(zhì)量控制檢測(cè)尚無(wú)相應(yīng)的技術(shù)法規(guī)，給醫(yī)院的設(shè)備質(zhì)量控制和管理帶來(lái)難度。其主要原因有：①國(guó)內(nèi)計(jì)量單位暫無(wú)對(duì)口腔全景攝像裝置的檢測(cè)模具；②口腔的形狀為弧形，而現(xiàn)有的X射線檢測(cè)模具不適合口腔設(shè)備檢測(cè)。因此，根據(jù)口腔位置和形狀的特殊性，需要設(shè)計(jì)專用的口腔設(shè)備檢測(cè)模具[1-2]。

1 口腔全景攝像裝置中心定位檢測(cè)模具材料選擇

選擇口腔全景攝像裝置中心定位檢測(cè)模具的材料需從下述方面考慮：①材料普通且常用；②根據(jù)X射線穿透模具成像特性，要求模具材料密度差大，使圖形的對(duì)比度顯示良好，即黑白分明；③模具材料不易變形；④模具材料防霉、防潮、防水、防振，無(wú)毒和無(wú)放射性。因此，模具材料的透明部分使用有機(jī)玻璃，不透明部分使用鋼珠。這兩種材料的密度相差很大，攝像后的圖片反差大，對(duì)比度好，同時(shí)能夠滿足上述其他條件。

2 口腔全景攝像裝置中心定位檢測(cè)模具設(shè)計(jì)

口腔全景攝像裝置是將呈曲面分布的頜部平面展開排列在顯示器上，并生成平面X射線片的一種專用數(shù)字X線機(jī)。在X射線片上不僅能夠顯示上鄂、鼻腔、下鄂骨結(jié)構(gòu)及全部32顆牙齒，而且能夠顯示顳葉、下鄂關(guān)節(jié)和咬合關(guān)系。該裝置基本結(jié)構(gòu)由立柱、滑架、轉(zhuǎn)動(dòng)臂和組合式機(jī)頭組成，組合機(jī)頭能沿著立柱上、下移動(dòng)，以適應(yīng)不同高度的患者。在攝像時(shí)組合機(jī)頭的光源和接收靶在轉(zhuǎn)動(dòng)臂的驅(qū)動(dòng)下圍繞著頭部旋轉(zhuǎn)，拍攝口腔內(nèi)情況，為醫(yī)學(xué)診斷提供依據(jù)。因此，模具的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮到有機(jī)玻璃的外具設(shè)計(jì)和鋼珠的排列設(shè)計(jì)，仿真口腔頜部牙齒的分布，通過(guò)鋼珠標(biāo)準(zhǔn)間距的模具攝像片能夠達(dá)到預(yù)期檢測(cè)的目的。

2.1 外觀形狀設(shè)計(jì)

模具的設(shè)計(jì)要求其外觀形狀應(yīng)便于使用和攜帶。借鑒CT、DR等模具的材料和外觀形狀，采用有機(jī)玻璃材料制作成6面長(zhǎng)方體，其放置平穩(wěn)，質(zhì)輕美觀。因其內(nèi)部需放置鋼珠，設(shè)計(jì)時(shí)采用兩個(gè)6面長(zhǎng)方體組合而成，每個(gè)長(zhǎng)方體的尺寸為150 mm×120 mm×50 mm，組合在一起為150 mm×120 mm×100 mm的長(zhǎng)方體；設(shè)置4個(gè)定位孔，便于對(duì)接粘貼(如圖1所示)。

圖1 模具外觀實(shí)物示意圖

2.2 模具內(nèi)部設(shè)計(jì)

有機(jī)玻璃上、下層的表面光滑，在相向的光滑表面上需要放置鋼珠。因鋼珠的密度高，X射線難以穿透，在形成X光片時(shí)圖片則呈現(xiàn)鋼珠的輪廓，根據(jù)鋼珠的輪廓分布判斷模具是否位于中心位置。如何放置和排列鋼珠是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，根據(jù)臨床提供的圖片可顯示出牙齒的分布呈倒U形，如圖2(a)所示。依據(jù)牙齒的分布設(shè)計(jì)鋼珠的排列分布，將鋼珠的直徑設(shè)計(jì)為6 mm，鋼珠間距為4 mm，等距排列(如圖2(b)所示)。

圖2 牙齒分布與鋼珠分布示意圖

在有機(jī)玻璃相向表面上進(jìn)行加工，依照?qǐng)D2(b)的對(duì)應(yīng)位置加工半徑為3 mm的半球凹槽，在這個(gè)凹槽內(nèi)放置半徑為3 mm的鋼珠，再將兩塊有機(jī)玻璃面涂上粘膠(如圖3(a)和(b)所示)，合并固定形成模具(如圖4所示)。

圖3 有機(jī)玻璃加工位置示意圖

圖4 模具示意圖

3 口腔全景攝像裝置中心定位檢測(cè)模具應(yīng)用分析

將研制好的模具平穩(wěn)地放置在口腔全景攝像裝置的平臺(tái)中心，采用兩種方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：①將模具偏離中心位置攝像；②將模具放置在中心位置攝像(如圖5所示)。

圖5 模具應(yīng)用示意圖

(1)在模具略偏離中心位置放置攝像，設(shè)置口腔全景攝像的參數(shù)：球管電壓為85 kV，管電流為12 mA，掃描一圈時(shí)間16 s。在顯示器上得到掃描后的數(shù)字成像，如圖6所示。在圖中的圓白點(diǎn)是鋼珠的成像，正中心的白點(diǎn)偏離中心桿左側(cè)，整個(gè)鋼珠分布呈圓弧狀，而且左右不對(duì)稱分布。

圖6 中心略偏成像示意圖

(2)將模具放置在中心位置攝像，設(shè)置與中心略偏成像相同參數(shù)：球管電壓為85 kV，電流12 mA，掃描一圈時(shí)間16 s。在顯示器上得到掃描后的數(shù)字成像，在圖中的圓白點(diǎn)是鋼珠的成像，正中心的白點(diǎn)與中心桿重疊，整個(gè)鋼珠分布呈一條直線，而且左右對(duì)稱分布(如圖7所示)。

圖7 中心位置成像示意圖

在圖6和圖7中，中心桿附近的顏色與兩側(cè)相比略深，其原因是口腔全景攝像裝置在掃描通過(guò)頸椎時(shí)增加X(jué)射線量，而在此只有模具，所透過(guò)的X射線比兩側(cè)多，因此成像顏色略深。圖6和圖7中的鋼珠分布圖顯示，如果將模具放置在中心位置，若裝置的中心有偏差則可能產(chǎn)生圖形幾何失真；若裝置的中心無(wú)偏差，其攝像圖則無(wú)幾何失真。因此，通過(guò)此模具對(duì)中心位置的成像檢測(cè)，即可判斷平臺(tái)中心的位置是否正確。

4 結(jié)論

口腔全景攝像裝置用于拍攝牙科曲面全景圖像，掃描旋轉(zhuǎn)軌跡的人性化設(shè)計(jì)符合口腔生理結(jié)構(gòu)，廣泛應(yīng)用于成人、兒童口腔全景成像、前部牙列全景成像、右半牙列全景成像、左半牙列成像、上頜竇成像、顳頜關(guān)節(jié)閉口位成像以及顳頜關(guān)節(jié)開口位成像等[3-5]。該設(shè)備的使用使口腔內(nèi)科牙體牙髓病診斷和治療的成功率極大提高，為口腔正畸和修復(fù)的診斷和設(shè)計(jì)提供可靠的圖像依據(jù)。但設(shè)備在使用的過(guò)程中因轉(zhuǎn)動(dòng)磨損、振動(dòng)或人為因素等將造成位置偏差，產(chǎn)生的偏差會(huì)影響攝像的圖片質(zhì)量，對(duì)醫(yī)生的判斷和治療會(huì)產(chǎn)生影響，可能造成誤診、漏診和錯(cuò)治的現(xiàn)象[6-7]。因此，通過(guò)該模具的應(yīng)用可以解決口腔全景攝像裝置中心點(diǎn)偏差的檢測(cè)問(wèn)題，為減少醫(yī)療誤診提供幫助。同時(shí)，口腔全景攝像裝置中心定位檢測(cè)裝置填補(bǔ)了該類設(shè)備計(jì)量或質(zhì)量控制檢定技術(shù)規(guī)程所需要的模具，為開展口腔全景攝像裝置的檢定提供技術(shù)支撐[8-9]。

[1]李杰.口腔數(shù)字全景X射線攝影系統(tǒng)檢測(cè)方法[J].計(jì)量與測(cè)試技術(shù)，2012(12)：6-7.

[2]姚利興，蔣爭(zhēng)春.低劑量數(shù)字化口腔全景攝影技術(shù)的探討[J].現(xiàn)代醫(yī)用影像學(xué)，2012(4)：197-200.

[3]李汝佳，林海波，趙幼平.關(guān)于X線口腔全景攝影圖像質(zhì)量的分析[J].醫(yī)學(xué)信息，2011，24(20)：6846-6847.

[4]穆晶偉，費(fèi)愛(ài)珠，崔志敏.口腔全景攝影輻射影響與防護(hù)策略[J].安徽衛(wèi)生職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2009(5)：17，22.

[5]王軍，李廣文，張燕，等.淺析軍隊(duì)口腔衛(wèi)生裝備的發(fā)展方向[J].中國(guó)醫(yī)學(xué)裝備，2012，9(6)：46-48.

[6]王會(huì)利.口腔全景投照中的常見(jiàn)問(wèn)題分析[J].當(dāng)代醫(yī)學(xué)，2011，17(20)：145.

[7]胡敏，周建學(xué)，陳恒.口腔影像設(shè)備的應(yīng)用[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2006，27(7)：46，49.

[8]王軍，李廣文，趙增強(qiáng)，等.特殊環(huán)境工作人員口腔損傷機(jī)制與防護(hù)研究[J].中國(guó)醫(yī)學(xué)裝備，2012，9(7)：6-9.

[9]吳浙君，鄭美芳.醫(yī)院口腔專科配套設(shè)施的合理配置與應(yīng)用[J].中國(guó)醫(yī)學(xué)裝備，2013，10(2)：31-33.

Development and application of centralized positioning mould for dental panoramic machine/

ZHU Xing-xi, QI Shi-tao, WANG Chang-ling, et al

China Medical Equipment,2014,11(4):44-46.

Objective: We developed a centralized positioning mould for dental panoramic machine, to ensure the bite point in the center of the dental panoramic machine,in order to avoid geometric distortion by off-centering. Methods: The material of PMMA and steel ball were used for manufacturing the mould, where the steel ball equally spaced and altitude embeded in PMMA. By the analysis distribution of steel ball in the mould image, we can fix the central position of the machine. Results: By imaging the mould, we can conveniently test and determine the center position of manchine. Conclusion: As the centralized positioning quality control device, this mould fill the blank in China, and this work also lay the foundation for the further work in the quality control of the dental panoramic machine.

Dental digital X-ray machine; Centralized positioning; Testing mould; Quality control

1672-8270(2014)04-0044-03

R812

A

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2014.04.014

朱興喜,男,(1963- ),碩士，高級(jí)工程師、教授。南京軍區(qū)南京總醫(yī)院醫(yī)學(xué)工程科，中國(guó)醫(yī)學(xué)裝備協(xié)會(huì)理事會(huì)理事。從事醫(yī)院醫(yī)療設(shè)備的管理、技術(shù)保障、質(zhì)量控制、教學(xué)和科研工作，研究方向：臨床醫(yī)學(xué)工程。

2013-11-20

①南京軍區(qū)南京總醫(yī)院醫(yī)學(xué)工程科 江蘇 南京 210002

②江蘇省計(jì)量科學(xué)研究院 江蘇 南京 210007

*通訊作者：274933102qq.com