后磨牙桩核修复技术的实验研究

血菩提

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　　[摘要]目的：对后磨牙桩核修复技术进行实验研究。方法：采用先进的现代光测技术，即数字图像相关技术（Digital Image Correlation Method）对修复后磨牙和正常后磨牙在模拟的牙周组织中的位移和应变进行了测试，并比较了二者的差异。结果：桩核修复有利于保持牙弓形态，有效的传递牙齿上所承受的垂直载荷。结论：该研究充实了数字图像相关技术在医学领域的应用，丰富了医学界口腔领域关于桩核修复技术的现有成果。
　　[关键词]数字图像相关；桩核修复牙；位移； 应变
　　后磨牙是口腔中主要咀嚼器官之一，因磨耗或其他原因而只有残根时，过去一般认为是拔除，但近几年由于治疗手段的科学化和先进化，对后磨牙进行桩核修复已在临床上得到应用。由于后磨牙位置靠后，牙根比较多，一般是二根或三根，因此属于多桩核修复。国内外关于此情况的实验分析和有限元模拟的报道较少，主要集中在对切牙应力分布的研究上。为了了解桩核修复技术对后磨牙的影响情况，本文首次提出用数字图像相关技术对完好的离体后磨牙及桩核修复后的后磨牙进行测试。
　　数字图像相关方法(DICM)是近年来发展很快的一种光测方法，这种方法通过拍摄变形前后物体表面的散斑场，然后进行相关程序的运算得到变形信息，DICM方法精度高，适用范围广，对测量环境要求低，因此得到广泛的应用。目前常用的DICM方法有两种：一种是激光散斑法，用激光作光源照射物体，在物体表面前方干涉形成散斑场；另一种是白光散斑法，是利用物体表面特征斑点或人工在物体表面形成一个散斑场，例如在事件表面涂以玻璃微珠漆，然后用白光作光源拍摄就能得到一个散斑场。白光散斑法在最近几年发展很快，已成为一种趋势［1］。
　　在该实验中笔者即采用了白光散斑法，对牙体表面采取了人工制斑以及利用牙体表面本身所具有的一些斑点，以这些斑点作为图像处理的特征信息。利用数字相关程序分析处理即可获得牙齿在模拟牙周组织中的位移和应变，从而为后磨牙桩核修复技术的临床应用提供了实验依据。
　　1.基本原理
　　数字图像相关方法（DICM）是一种非接触式的，易行的，独特的测量位移和应变的测试方法。该方法是现代图像处理技术与光测力学相结合的产物。它通过CCD将物体变形前后的图像（即散斑）转换成数字图像，由计算机作相关运算，找出两幅数字图像之间的细微差别，从而测出物体的位移、应变等信息。数字图像相关方法在宏观、细观和微观结构的变形测量分析中都具有突出的优越性，自20世纪80年代由山口一郎和Peters等人相互独立提出以来，现在应用领域比较广泛，已基本发展成非接触变形测量的强有力手段［2］。
　　由于斑点的随机性，物体上每点周围一个小区域中斑点分布是各不相同的，这个小区域通常称为子集，对于物体变形的测量可通过观察子集的移动和变形来完成。图1为同一坐标系下的物体变形前后的两幅图像。物体由E变形而移动到F，E上一点P(x0，y0)移至P’。移动的整像素位移为（u， v）。
　　图1 物体变形前后图像
　　Fig.1 Image of object before and after deformation
　　如果取P为研究点，以P为中心取子集A，假设为m×m个像素，则A就记录了P点周围随机分布的斑点灰度值的信息，移动后，原来子集A处的斑点，就位于子集B处相应的位置，斑点间一一对应，这是另一样本空间。由概率和统计理论知道，两样本空间A，B完全匹配即相关，则相关系数为1，若有变形，相关系数会下降，则相关系数就小于1。若取一个非相应位置处的子集B’，则B’和A就不完全相关，其相关系数更小或为0［3］。设f(xi，yj)为变形前图像子集A中(i，j)处的光强，g(x*i；y*j)为变形后图像子集B中对应点坐标(x*i；y*j)的光强，f，g-D， 为计算子集区域的平均灰度值。则子集A和子集B的相关系数可用标准化协方差相关函数来估计：