口腔修复学教学及临床三维多媒体平台的建立
|
摘要
计算机已经成为现代口腔医学教学和临床工作不可或缺的部分。计算机三维技术的发展使三维虚拟现实(Virtual Reality，VR)技术在口腔医学中得到充分的运用，VR技术改变了传统的口腔医学教学模式，提供了一个崭新的形态学信息传播方式。该课题研究是基于国内口腔医学三维技术运用的实际情况出发，致力于研发一种高效、简洁和价廉的口腔医学用三维互动多媒体平台，以借此提高口腔医学生的学习效率和临床工作椅旁医患交流的质量。实验中，首先通过多种方法结合建立完整的一套正常牙颌组织及口腔修复学相关三维模型，之后将所有模型赋予制作的精细材质，并在适当的场景中给予渲染，制作大量的精美图片和动画视频。最后，通过编程调试完成制作三维多媒体互动平台，将收集和已经建立的三维模型、二维渲染图片和动画、以及归纳整理的文字内容全部以口腔修复学教材中的章节形式整合到三维平台当中。让使用者在人机对话时，可以任意浏览文字、二维和三维的信息。这一方式必然大大提高口腔医学教学之间和临床椅旁医患之间信息交流的质量和效率。
Computers are becoming an integral part of dental education and dental practice. The technology of 3D virtual reality helps dental students receive more morphological information but in an easier way than conventional dental education. The aim of this research program is to develop an inexpensive 3D multimedia platform that can be shared on personal computers to enhance the efficiency for Prosthodontical education both to students in classes and patients in clinics. Firstly, a bank of 3D digital models within Prosthodontics curriculum were established by a variety of modeling ways in Windows. Secondly, all 3D models were given edited texture and rendered to produce hundreds of pictures and motion pictures as materials for the media system. Finally a multimedia platform, which was filled with texts, pictures, videos and the bank of 3D Prosthodontical models, collected corresponding information in chapters to present a new, entertaining and interactive way of learning Prosthodontics. This platform is time and cost effective if applied to
Computers are becoming an integral part of dental education and dental practice. The technology of 3D virtual reality helps dental students receive more morphological information but in an easier way than conventional dental education. The aim of this research program is to develop an inexpensive 3D multimedia platform that can be shared on personal computers to enhance the efficiency for Prosthodontical education both to students in classes and patients in clinics. Firstly, a bank of 3D digital models within Prosthodontics curriculum were established by a variety of modeling ways in Windows. Secondly, all 3D models were given edited texture and rendered to produce hundreds of pictures and motion pictures as materials for the media system. Finally a multimedia platform, which was filled with texts, pictures, videos and the bank of 3D Prosthodontical models, collected corresponding information in chapters to present a new, entertaining and interactive way of learning Prosthodontics. This platform is time and cost effective if applied to
引文
1．吕培军 主编。数字与计算机技术在口腔医学中的应用，中国科技出版社 2001．7
2．吕培军，李彦生，等。国产口腔修复CAD—CAM系统的研究与开发，中华口腔医学杂志，2002，37(5)：367-370
3．于海洋，杜传诗。口腔计算机辅助设计和制作系统的现状与展望，国外医学口腔医学分册 1996，21(1)：31-34
4. Panne K. A dynamic analysis of stress in the tooth and its supporting structures: the use of the finite element method as numerical analysis lJj. J Jpn Orthod soc, 1983, 28: 209—214
5. Hanunond P. Davenport JC, Potts AJC. Knowledge based design of removable dentures using direct manipulation and critiquing. J Oral Rehabil, 1993, (20): 115—123
6．吕培军，邹波。一种新型三维牙颌模型激光扫描仪可靠性对比研究，实用口腔医学杂志，2002，18(6)：546-549
7. Goshtsby AA, Nambala S, deRijk WG, et al. A system fo digital reconstruction of gypsum dental casts. IEEE Trans Med Imag, 1997, 16(5): 664
8．韩科，陆汝钤，吕培军，等。牙齿三维数据模型的建立，中国图像图形学报，1996，1：433-436
9．韩科，陆汝钤，吕培军，等。人类恒牙的计算机三维建模，中华口腔医学杂志 1998，33(2)94-96
10．高勃，王忠义，施长溪，等。牙冠表面形状测量造型方法，实用口腔医学杂志，1999，15(4)：299
11．张修银，杨宠莹，高建新，等。数字散斑相关方法用于牙冠形状的维测量。上海口腔医学，1997，6(2)：68
12．连承洙 著，金敬福 译。3Dsmax建模设计经典 第一版，人民邮电出版社， 2004．4
13．孙伟 编。犀牛Rhinceros3.0 & 3Ds max魔典 第一版，中国物资出版社，2004．9
14．张文强，闫贺庆，黄雪梅，等。牙列计算机辅助建模。北京生物医学工程，2005，24(2)：128—130
15．于力牛，闰贺庆，王成焘。三维几何建模与仿真技术在牙颌修复中的应用，机械设计与制造工程，2001，30(3)：40—42
16. Sohmum T, Nagao M, Sakai M, et al. High—resolution 3-D shape integration of dentition and face measured by new laser scanner[J]. Medical Imaging, IEEE Transactions, 2004, 23(5): 633—638.
17. Himgaki Y, Sohmura T, Satoh H, et al. Complete 3-D reconstruction of dental cast shape using perceptual grouping[J]. MedicalImaging, IEEE Transactions, 2001, 20(10): 1093—1101.
18. Bricken M. Virtual reality learning environments potentials and challenges[J]. Computer Graphics, 1997, 25(3): 178～183
19．吕培军，李彦生，等。国产口腔修复CAD—CAM系统的研究与开发，中华口腔医学杂志，2002，37(5)：367-370
20．王国良 编著。3Dsmax材质技术精粹 第一版，人民邮电出版社，2004．8
21．李明勇 马轩祥。口腔修复学多媒体课件-《种植义齿》的研制，实用口腔医学杂志，2000，16(3)：-223-225
22．戎力，马强。应用多媒体CAI提高口腔修复教学效率，北京口腔医学．2000，8(1)：-41-42
23．吕培军，张豪，等。口腔修复学多媒体咨询系统的研制开发，中华口腔医学杂志，2000，35(2)：-150-152
24．王胜朝，赵守亮。浅谈计算机辅助教学在牙体牙髓病教学中的实践，医学教育，2003，(5)：39
25．史留斌，范敏明。多媒体课件的制作及在提高外科学教学效果中的作用[J]．中国高等医学教育，2002，(2)：53．
26．臧晓霞，赵守亮，苏凌云，等。牙体、牙髓病学临床多媒体课件的开发与应 用，中国新医药，2004，3(9)：-138-138
27．彭伟，赵艳萍，李晶晶。应用多媒体课件进行口腔黏膜病学教学的探讨，华北煤炭医学院学报，2004，6(5)：-680-681
28．张研，林红，郑睿，等。计算机多媒体辅助教学在口腔材料科学教学中的应用，医学教育，2003(2)．-39-39，47
29．谢思明，沈丽佳，阮萍。四届本科生口腔组织病理学多媒体教学考试成绩分析，医学教育，2003(4)：-59-60
30．缪克红，陈杰翔。口腔颌面外科多媒体CAI课件的制作与应用，实用医技杂志，2005，12(05A)：-1149-1150
31．肖坚，张会霞，刘良。虚拟现实技术在法医病理学中的应用，法医学杂志，2005，21(2)：-146-148
32．张天宇 王正敏。虚拟耳外科研究的现状和展望，中国眼耳鼻喉科杂志．2004，4(6)．-341-342
33．杨景武。基于平面图像的虚拟现实技术(PixMaker)在解剖实验教学中的应用，现代教育技术．2004，14(5)．-59-61
34．薛海虹，孙锟。三维超声虚拟现实技术在先天性心脏病中的应用，中华超声影像学杂志．2004，13(5)．-385-387
35．田增民，郝秋星，马英霞，等。虚拟现实技术在无框架立体定位脑手术中的应用，中国基础科学．2003(3)．-33-35
36．李涛。虚拟现实技术在心理治疗中的应用，中国临床心理学杂志．2005，13(2)．-244-246，243
37．李科 尧德中。虚拟现实技术在认知康复中的应用，中华物理医学与康复杂志．2005，27(4)．-245-247
38. Enciso R. Memon A. Mah J. Three-dimensional visualization of the craniofacial patient: volume segmentation, data integration and animation. Orthodontics & Craniofacial Research. 6 Suppl 1: 66-71; discussion 179-82, 2003.
39. Van Putten MC. The use of clinical computer workstations as an educational adjunct in prosthodontics. Journal of Prosthodontics. 4(1): 42-50, 1995 Mar.
40. Buchanan JA. Experience with virtual reality-based technology in teaching restorative dental procedures. J Dent Educ 2004; 68:1258-65.
41. Jasinevicius TR. Landers M. Nelson S. Urbankova A. An evaluation of two dental simulation systems: virtual reality versus contemporary non-computer-assisted. J Dent Educ 2004; 68:1151-62.
42. Lackey MA. One year's experience with virtual reality preclinical laboratory simulation at the University of Tennessee. Int J Comput Dent 2004; 7:131-41.
1. Duret F, Blouin JL, Duret B. CAD-CAM in dentistry. J Am Dent Assoc. 1988. 117. 715
2．吕培军 主编。数字与计算机技术在口腔医学中的应用，中国科技出版社 2001．7
3．高勃，王忠义，施长溪，等。牙冠表面形状测量造型方法，实用口腔医学杂志，1999，15(4)：299
4．张修银，杨宠莹，高建新，等。数字散斑相关方法用于牙冠形状的维测量。上海口腔医学，1997，6(2)：68
5．张文强，闫贺庆，黄雪梅，等。牙列计算机辅助建模。北京生物医学工程，2005，24(2)：128—130
6．于力牛，闰贺庆，王成焘。三维几何建模与仿真技术在牙颌修复中的应用，机械设计与制造工程，2001，30(3)：40—42
7. Hanunond P. Davenport JC, Potts AJC. Knowledge based design of removable dentures using direct manipulation and critiquing. J Oral Rehabil, 1993, (20): 115—123
8．吕培军，邹波。一种新型三维牙颌模型激光扫描仪可靠性对比研究，实用口腔医学杂志，2002，18(6)：546-549
9. Sohmum T, Nagao M, Sakai M, et al. High—resolution 3-D shape integration of dentition and face measured by new laser scanner[J]. Medical Imaging, IEEE Transactions, 2004, 23(5): 633—638.
10. Himgaki Y, Sohmura T, Satoh H, et al. Complete 3-D reconstruction of dental cast shape using perceptual grouping[J]. Medicallmaging, IEEE Transactions, 2001, 20(10): 1093—1101.
11. Panne K. A dynamic analysis of stress in the tooth and its supporting structures: the use of the finite element method as numerical analysis IJj. J Jpn Orthod soc, 1983, 28: 209—214.
12．韩科，陆汝钤，吕培军，等。牙齿三维数据模型的建立，中国图像图形学报，1996，1：433-436．
13．吕培军，李彦生，等。国产口腔修复CAD—CAM系统的研究与开发，中华口腔医学杂志，2002，37(5)：367-370．
14. Enciso R. Memon A. Mah J. Three-dimensional visualization of the craniofacial patient: volume segmentation, data integration and animation. Orthodontics & Craniofacial Research. 6 Suppl 1: 66-71; discussion 179-82, 2003.
15. Van Putten MC. The use of clinical computer workstations as an educational adjunct in prosthodontics. Journal of Prosthodontics. 4(1): 42-50, 1995 Mar.
16. Buchanan JA. Experience with virtual reality-based technology in teaching restorative dental procedures. J Dent Educ 2004; 68: 1258-65
17. Jasinevicius TR. Landers M. Nelson S. Urbankova A. An evaluation of two dental simulation systems: virtual reality versus contemporary non-computer-assisted. J Dent Educ 2004; 68: 1151-62
18. Lackey MA. One year's experience with virtual reality preclinical laboratory simulation at the University of Tennessee. Int J Comput Dent 2004; 7: 131-41
19. Meyer U, Wiesmann HP, Runte C. et al Evaluation of accuracy of insertion of dental implants and prosthetic treatment by computer-aided navigation in minipigs[J] Br J Oral Maxillofac Surg, 2003, 41(2): 102
20. D'Urso PS, Barker TM, Earwaker WJ, et al. Stereolithographic biomodeling in cranio—maxillofacial surgery: A prospective trial [J]. J -Craniomaxillofac-Surg1999, 27, (1): 30-37
2．吕培军，李彦生，等。国产口腔修复CAD—CAM系统的研究与开发，中华口腔医学杂志，2002，37(5)：367-370
3．于海洋，杜传诗。口腔计算机辅助设计和制作系统的现状与展望，国外医学口腔医学分册 1996，21(1)：31-34
4. Panne K. A dynamic analysis of stress in the tooth and its supporting structures: the use of the finite element method as numerical analysis lJj. J Jpn Orthod soc, 1983, 28: 209—214
5. Hanunond P. Davenport JC, Potts AJC. Knowledge based design of removable dentures using direct manipulation and critiquing. J Oral Rehabil, 1993, (20): 115—123
6．吕培军，邹波。一种新型三维牙颌模型激光扫描仪可靠性对比研究，实用口腔医学杂志，2002，18(6)：546-549
7. Goshtsby AA, Nambala S, deRijk WG, et al. A system fo digital reconstruction of gypsum dental casts. IEEE Trans Med Imag, 1997, 16(5): 664
8．韩科，陆汝钤，吕培军，等。牙齿三维数据模型的建立，中国图像图形学报，1996，1：433-436
9．韩科，陆汝钤，吕培军，等。人类恒牙的计算机三维建模，中华口腔医学杂志 1998，33(2)94-96
10．高勃，王忠义，施长溪，等。牙冠表面形状测量造型方法，实用口腔医学杂志，1999，15(4)：299
11．张修银，杨宠莹，高建新，等。数字散斑相关方法用于牙冠形状的维测量。上海口腔医学，1997，6(2)：68
12．连承洙 著，金敬福 译。3Dsmax建模设计经典 第一版，人民邮电出版社， 2004．4
13．孙伟 编。犀牛Rhinceros3.0 & 3Ds max魔典 第一版，中国物资出版社，2004．9
14．张文强，闫贺庆，黄雪梅，等。牙列计算机辅助建模。北京生物医学工程，2005，24(2)：128—130
15．于力牛，闰贺庆，王成焘。三维几何建模与仿真技术在牙颌修复中的应用，机械设计与制造工程，2001，30(3)：40—42
16. Sohmum T, Nagao M, Sakai M, et al. High—resolution 3-D shape integration of dentition and face measured by new laser scanner[J]. Medical Imaging, IEEE Transactions, 2004, 23(5): 633—638.
17. Himgaki Y, Sohmura T, Satoh H, et al. Complete 3-D reconstruction of dental cast shape using perceptual grouping[J]. MedicalImaging, IEEE Transactions, 2001, 20(10): 1093—1101.
18. Bricken M. Virtual reality learning environments potentials and challenges[J]. Computer Graphics, 1997, 25(3): 178～183
19．吕培军，李彦生，等。国产口腔修复CAD—CAM系统的研究与开发，中华口腔医学杂志，2002，37(5)：367-370
20．王国良 编著。3Dsmax材质技术精粹 第一版，人民邮电出版社，2004．8
21．李明勇 马轩祥。口腔修复学多媒体课件-《种植义齿》的研制，实用口腔医学杂志，2000，16(3)：-223-225
22．戎力，马强。应用多媒体CAI提高口腔修复教学效率，北京口腔医学．2000，8(1)：-41-42
23．吕培军，张豪，等。口腔修复学多媒体咨询系统的研制开发，中华口腔医学杂志，2000，35(2)：-150-152
24．王胜朝，赵守亮。浅谈计算机辅助教学在牙体牙髓病教学中的实践，医学教育，2003，(5)：39
25．史留斌，范敏明。多媒体课件的制作及在提高外科学教学效果中的作用[J]．中国高等医学教育，2002，(2)：53．
26．臧晓霞，赵守亮，苏凌云，等。牙体、牙髓病学临床多媒体课件的开发与应 用，中国新医药，2004，3(9)：-138-138
27．彭伟，赵艳萍，李晶晶。应用多媒体课件进行口腔黏膜病学教学的探讨，华北煤炭医学院学报，2004，6(5)：-680-681
28．张研，林红，郑睿，等。计算机多媒体辅助教学在口腔材料科学教学中的应用，医学教育，2003(2)．-39-39，47
29．谢思明，沈丽佳，阮萍。四届本科生口腔组织病理学多媒体教学考试成绩分析，医学教育，2003(4)：-59-60
30．缪克红，陈杰翔。口腔颌面外科多媒体CAI课件的制作与应用，实用医技杂志，2005，12(05A)：-1149-1150
31．肖坚，张会霞，刘良。虚拟现实技术在法医病理学中的应用，法医学杂志，2005，21(2)：-146-148
32．张天宇 王正敏。虚拟耳外科研究的现状和展望，中国眼耳鼻喉科杂志．2004，4(6)．-341-342
33．杨景武。基于平面图像的虚拟现实技术(PixMaker)在解剖实验教学中的应用，现代教育技术．2004，14(5)．-59-61
34．薛海虹，孙锟。三维超声虚拟现实技术在先天性心脏病中的应用，中华超声影像学杂志．2004，13(5)．-385-387
35．田增民，郝秋星，马英霞，等。虚拟现实技术在无框架立体定位脑手术中的应用，中国基础科学．2003(3)．-33-35
36．李涛。虚拟现实技术在心理治疗中的应用，中国临床心理学杂志．2005，13(2)．-244-246，243
37．李科 尧德中。虚拟现实技术在认知康复中的应用，中华物理医学与康复杂志．2005，27(4)．-245-247
38. Enciso R. Memon A. Mah J. Three-dimensional visualization of the craniofacial patient: volume segmentation, data integration and animation. Orthodontics & Craniofacial Research. 6 Suppl 1: 66-71; discussion 179-82, 2003.
39. Van Putten MC. The use of clinical computer workstations as an educational adjunct in prosthodontics. Journal of Prosthodontics. 4(1): 42-50, 1995 Mar.
40. Buchanan JA. Experience with virtual reality-based technology in teaching restorative dental procedures. J Dent Educ 2004; 68:1258-65.
41. Jasinevicius TR. Landers M. Nelson S. Urbankova A. An evaluation of two dental simulation systems: virtual reality versus contemporary non-computer-assisted. J Dent Educ 2004; 68:1151-62.
42. Lackey MA. One year's experience with virtual reality preclinical laboratory simulation at the University of Tennessee. Int J Comput Dent 2004; 7:131-41.
1. Duret F, Blouin JL, Duret B. CAD-CAM in dentistry. J Am Dent Assoc. 1988. 117. 715
2．吕培军 主编。数字与计算机技术在口腔医学中的应用，中国科技出版社 2001．7
3．高勃，王忠义，施长溪，等。牙冠表面形状测量造型方法，实用口腔医学杂志，1999，15(4)：299
4．张修银，杨宠莹，高建新，等。数字散斑相关方法用于牙冠形状的维测量。上海口腔医学，1997，6(2)：68
5．张文强，闫贺庆，黄雪梅，等。牙列计算机辅助建模。北京生物医学工程，2005，24(2)：128—130
6．于力牛，闰贺庆，王成焘。三维几何建模与仿真技术在牙颌修复中的应用，机械设计与制造工程，2001，30(3)：40—42
7. Hanunond P. Davenport JC, Potts AJC. Knowledge based design of removable dentures using direct manipulation and critiquing. J Oral Rehabil, 1993, (20): 115—123
8．吕培军，邹波。一种新型三维牙颌模型激光扫描仪可靠性对比研究，实用口腔医学杂志，2002，18(6)：546-549
9. Sohmum T, Nagao M, Sakai M, et al. High—resolution 3-D shape integration of dentition and face measured by new laser scanner[J]. Medical Imaging, IEEE Transactions, 2004, 23(5): 633—638.
10. Himgaki Y, Sohmura T, Satoh H, et al. Complete 3-D reconstruction of dental cast shape using perceptual grouping[J]. Medicallmaging, IEEE Transactions, 2001, 20(10): 1093—1101.
11. Panne K. A dynamic analysis of stress in the tooth and its supporting structures: the use of the finite element method as numerical analysis IJj. J Jpn Orthod soc, 1983, 28: 209—214.
12．韩科，陆汝钤，吕培军，等。牙齿三维数据模型的建立，中国图像图形学报，1996，1：433-436．
13．吕培军，李彦生，等。国产口腔修复CAD—CAM系统的研究与开发，中华口腔医学杂志，2002，37(5)：367-370．
14. Enciso R. Memon A. Mah J. Three-dimensional visualization of the craniofacial patient: volume segmentation, data integration and animation. Orthodontics & Craniofacial Research. 6 Suppl 1: 66-71; discussion 179-82, 2003.
15. Van Putten MC. The use of clinical computer workstations as an educational adjunct in prosthodontics. Journal of Prosthodontics. 4(1): 42-50, 1995 Mar.
16. Buchanan JA. Experience with virtual reality-based technology in teaching restorative dental procedures. J Dent Educ 2004; 68: 1258-65
17. Jasinevicius TR. Landers M. Nelson S. Urbankova A. An evaluation of two dental simulation systems: virtual reality versus contemporary non-computer-assisted. J Dent Educ 2004; 68: 1151-62
18. Lackey MA. One year's experience with virtual reality preclinical laboratory simulation at the University of Tennessee. Int J Comput Dent 2004; 7: 131-41
19. Meyer U, Wiesmann HP, Runte C. et al Evaluation of accuracy of insertion of dental implants and prosthetic treatment by computer-aided navigation in minipigs[J] Br J Oral Maxillofac Surg, 2003, 41(2): 102
20. D'Urso PS, Barker TM, Earwaker WJ, et al. Stereolithographic biomodeling in cranio—maxillofacial surgery: A prospective trial [J]. J -Craniomaxillofac-Surg1999, 27, (1): 30-37