第一节
数字化种植设计的数据采集

一、锥形线束CT技术

锥形线束CT（cone beam computed tomography，CBCT）利用射线和数字化方式将患者口腔及颌骨解剖结构转化为直观可视、尺寸大小 1 ∶ 1 的三维数字化影像（图 2-1-1），是目前口腔种植治疗中最重要的影像学检查技术。

（一）CBCT的工作原理

CBCT的成像原理是X线发生器以较低的射线量（通常球管电流在 2~10 mA）发出锥形X线束，围绕被照物体做 180° ~360°旋转扫描，投照后所获得的数据在计算机中“重组”后获得三维图像。

与全身螺旋CT相比较，从成像结构看，CBCT采用三维锥形束X线扫描代替体层CT的二维扇形束扫描；从数据采集装置看，CBCT采用一种二维面状探测器来代替体层CT的线状探测器。由于CBCT采用的是锥形束X线扫描模式，因此在临床扫描拍摄时仅需要旋转 360°即可获取重建所需的全部原始数据，同时其面状探测器采集投影数据的方式也加快了数据的采集速度，缩短了X线照射时间。从成像方式来看，全身螺旋CT的投影数据是一维的，重建后的图像数据是二维的，重组的三维图像是由多个连续二维切片叠加而成的；而CBCT的投影数据是二维的，重建后直接得到三维图像。相对而言，全身螺旋CT所获得图像的纵向分辨率较低，比较容易产生阶梯状伪影，图像不够细腻；CBCT的空间分辨率更高，对颌骨等硬组织的成像质量也更好。

此外，由于不同厂家和品牌采用的三维锥形束X线扫描装置和探测器的不同，不同CBCT的曝光范围大小、曝光时间、图像重建时间及体素大小等参数不尽相同。比如CBCT有 4 cm×4 cm，18 cm×20 cm等不同视野面积，曝光时间从几秒到几十秒不等，体素从0.1 mm到 0.4 mm不等。

总的来说，CBCT具有放射量低、应用范围广泛、成像效果清晰、操作便捷、与第三方软件易融合等优点。但是，CBCT也存在密度分辨率不够、对软组织解剖结构显像不够清晰、无法完全消除种植体或口腔内金属伪影等缺点（表 2-1-1）。

（二）种植用CBCT的选择

目前CBCT机器主要有 3 种类型，卧式、立式、坐式。从占据临床空间大小考虑，建议采用立式或坐式的CBCT机器。

球管是X线机的关键组成部分，决定了CBCT图像质量和使用寿命。目前市场上球管的曝光方式主要分为连续曝光和脉冲式曝光两种。原理上脉冲式曝光的球管要稍微优于连续曝光的球管。球管的阳极分为固定阳极和旋转阳极两种，一般旋转阳极优于固定阳极。球管的焦点决定了影像的清晰度，焦点越小，清晰度越高。拍摄时球管旋转度数也会影响影像的清晰度，360°者优于 180°者。同时球管的冷却系统非常重要，尤其是在短时间内需要不间断照片的情况下。

影像探测器决定了影像成像的品质。目前在市场上常见的有非晶硅平板、电荷耦合器件（charge-coupled device，CCD）、互补金属氧化物半导体（complementary metal oxide semiconductor，CMOS）平板、碘化铯（cesium iodide，CSI）平板等，其中非晶硅平板是目前相对较好的选择。

图像扫描时间与图像成像质量存在相关性。当扫描时间过短时，图像清晰度会降低；当扫描时间过长时，患者往往难以保持长时间固定，易造成运动伪影。数据的重建时间长则说明计算机的配置可能较低，影响重建速度。

扫描范围决定了CBCT图像的可视范围。根据成像范围大小，CBCT的扫描范围可分为大、中、小三种，一般 12 cm×8 cm（不含）以下为小视野，12 cm×8 cm（含）到15 cm×15 cm（不含）为中视野，15 cm×15 cm（含）以上为大视野。针对种植治疗，一般建议选择中视野或大视野。在临床应用上，扫描范围应根据需要进行选择，而不是越大越好。对于种植医生来说，应该根据种植手术设计的范围来决定需要扫描的范围。原理上扫描范围小则清晰度高。如果想要大视野的清晰度也达到小视野的水平，其图像的存储和传输就非常重要。

空间分辨率决定了图像的质量，数值越小清晰度应该越高。从各个厂家提供的数据来看，空间分辨率范围在 0.075~0.4 mm之间。一般来说，扫描的厚度越薄，获得的数据越多，图像质量越好，但所需要的存储空间也越大。

CBCT软件的功能对于机器的使用也起着非常重要的作用。软件应有良好的操作性，面板的设计应该简单，图标应容易辨识和记忆。医学数字成像与通讯（digital imaging and communications in medicine，DICOM）数据格式被绝大部分CBCT软件所采用，因其具有良好的兼容性，可以用在任何一种第三方软件中。

（三）CBCT软件

DICOM是CBCT软件读取和识别的文件格式，通过软件将患者的颌骨解剖结构在电脑屏幕上再现出来，既可以是颌骨 3D外形再现，也可以是多截面颌骨解剖结构的影像重组，还可以是横断面重建和 360°轴面重组。利用软件的测量功能即可测量不同立体状态和截面状态下骨组织的颊舌向厚度、近远中宽度和 龈向高度等，还可测量各个解剖结构间的距离关系、角度关系和空间位置关系。豪斯费尔德单位（Hounsfield unit，HU）（即CT值）的测量功能可用于判断颌骨的骨质密度。

1. CBCT三维重建

通过CBCT软件的重建功能，临床上可以在各个轴位（水平、冠状、矢状）图像上对患者颌骨进行多向、多层面重建及曲面体层重建或三维重建（图 2-1-2）。

临床的CBCT为多文件的DICOM格式，可通过其他软件（例如coDiagnostiX、3Shape、Mimics和ExamVision）对CBCT的数据进行 3D渲染容积（图 2-1-3 A）。3D渲染容积后可进行牙槽骨外形轮廓的观察，直观地评估牙槽骨的缺损情况，在三维立体状态下进行解剖点之间的空间距离测量。通过半透明化处理，可显示神经血管束和种植体之间的三维空间位置关系（图 2-1-3 B）。通过HU阈值分割，可进行软硬组织的分离以及不同灰度值硬组织的区分（图 2-1-3 C）。

在全景曲面断层重组状态下，可评估剩余牙列的牙周和牙体牙髓情况、上颌窦气化状态以及下齿槽神经的走行平面，精准测量牙槽骨的高度以及种植体和邻牙的位置关系，判断种植体近远中的轴向等。

2. CBCT的横断面重建

CBCT的横断面重建，即和上下颌弓曲线呈垂直正交关系的纵断面影像，是口腔CBCT不同于其他通用CT的特色重建序列。断面影像条件下，种植医生可以更加准确判断种植位点的牙槽嵴宽度、高度，以及颊舌（腭）向上种植体与上部修复体之间的轴向位置关系，评估植入位点的HU值（即骨密度情况），以及判断种植体和下牙槽神经血管束、上颌窦、鼻腔（即鼻腭管）等重要解剖结构的位置关系（图 2-1-4）。

3. 360°种植体轴面重组

在360°种植体轴面重组的影像上，可连续动态 360°全方位观察种植体周围的解剖情况，评估种植体周的骨壁厚度、骨缺损情况以及种植体之间的距离关系（图 2-1-5）。

（四）CBCT中的伪影

CBCT主要的不足之处反映在某些情况下数据的不准确性上，而不准确的数据在重建后会产生各种伪影。根据产生的原因及特点不同，伪影一般可分为硬化伪影、环状伪影、运动伪影、散射伪影和金属伪影等。其中金属伪影、环状伪影及运动伪影在口腔放射检查中较为常见，且对成像质量有严重影响。

1.金属伪影

在口腔放射检查中，常常遇到患者口内有银汞合金充填体、烤瓷冠修复体、种植体等金属材料，这些金属材料的存在使重建之后的图像在金属周围产生大量黑色带状和明亮的放射条纹状伪影，即金属伪影（图 2-1-6）。这些伪影会导致图像质量严重下降，直接影响医生的诊断。

金属伪影的形成主要与金属的高衰减特性相关，物质的高衰减会使X射线硬化，同时加剧散射现象。在种植手术后的CBCT图像中，医生时常会发现种植体与周围骨质间存在条纹状影像，这种情况大多是由种植体在放射检查中所产生的金属伪影所致。如果CBCT拍摄于二期修复前或修复后，这种金属伪影可能被医生误认为是种植体与周围骨质间的透射影像，但在实际检查中种植体又呈现出稳定牢固的表现。

CBCT图像中金属伪影的校正主要可从以下几个方面入手：①增强X射线能量，即在临床工作中提高照射电压和电流；②增加扫描层厚，可以提高信噪比，但同时也会增加部分容积效应，降低图像显示的精细程度；③提高CT值，与标准窗位（最大窗宽 4 000 Hu）相比，使用提高CT值的窗位（最大窗宽为 40 000 Hu）能够明显降低金属伪影；④改善运算方法等。

2.环状伪影

在CBCT中，由于一个或多个探测器通道性能差异，会出现同心圆环形或圆弧伪影。如果连续若干相邻的通道存在差异，伪影会以带状形式出现在图像中。假如某个探测器由于数据差异，逐渐偏离了正常CT值，那么每采集一帧就被反投影为一条直线，在整个采集中持续存在误差则产生一组到旋转中心距离固定的直线，直线尾部被抵消而形成一个环，即环形伪影。环形伪影的强度是由固定通道误差所决定的，无论是对于平行X线束还是对于扇形X线束，环形伪影的强度都与圆环半径成反比，表现为最靠近中心的探测器误差最大，所产生的圆环信号最亮；而越靠外周的探测器误差越小，所产生的圆环信号越暗。

减少环状伪影的方法：①完善数据采集和处理系统，不同CT厂家有各自的技术流程；②优化图像后续处理。

3.运动伪影

运动伪影，即在拍摄过程中由于患者运动而导致图像产生阴影或条纹状伪影，并且伪影的严重程度和运动方向有关。在照射CBCT时，患者无法保持静止不动、不自主的吞咽活动及舌体运动都可能导致运动伪影的产生（图 2-1-7）。

可从患者和机器两方面着手减少运动伪影：①对于患儿，嘱咐其家属提醒并监督患儿在拍片过程中保持不动；对于成年患者，在照片前向其尽量交代清楚，令其努力保持拍片过程中的稳定性；②加快机器扫描速度或者减少扫描的时间；③运用特殊的重建技术，如运动伪影校正算法等。

二、口腔光学扫描技术

口内扫描仪，又称电子印模扫描仪，是指应用小型探入式光学扫描头，直接在患者口腔内获取牙齿、牙龈、黏膜等软硬组织表面三维形貌及彩色纹理信息，并最终生成虚拟的数字化三维模型（图 2-1-8）。与传统石膏印模相比，口腔光学扫描技术显著简化了临床操作流程，是实现口腔数字化诊疗的基础。

（一）光学扫描技术原理

现有数字化口内扫描系统成像均基于光学扫描技术原理，采用光源进行口内组织照明，然后通过数字传感器捕捉后进行信息处理及数据输出。口内扫描系统根据使用光源不同可分为两大类：第一类是基于激光技术的口内扫描系统，技术原理主要为平行共焦成像、激光三角测量及结构光成像等，口内扫描时能从不同的角度和位置捕捉口腔组织图像；第二类是基于可见光技术的口内扫描系统，技术原理是通过静态图像采集、视频捕获及实时图像捕捉等技术方法采集图像。下面对上述技术原理分别做详细介绍。

1.平行共焦成像技术

平行共焦成像技术（parallel confocal imaging technique）最早起源于显微镜成像领域，其方法是将平行激光束通过口内扫描仪的扫描头发送并投射到被扫描物体上，以特定的焦距照射目标后激光束会反射并通过一个小孔并被激光探测器收集，然后被转换成数字图像，通过逐层扫描最终构建出口内组织的三维图像。代表性产品为iTero系统（Align Technology，美国），该扫描仪工作时以 300 个不同的焦距投射约 10 万条平行红色激光束，在 1/3 秒内可对 14 mm×18 mm的区域进行采样，然后将其结果进行数字化转换和输出。最新的iTero口内扫描系统可以捕获约 350 万个数据，显著增强了数据采集能力，扫描速度从原来的每秒 800 帧图像提高到每秒 6 000 帧图像。

2.激光三角测量技术

激光三角测量技术（laser triangulation imaging technique）的原理是扫描仪利用红色激光束与微镜以每秒约 2 万个周期的频率振荡，从被扫描物体周围的多个角度捕获一系列静止图像从而生成三维模型，其突出的技术优点是相机仅需要扫描单个方向即可获取该图像中捕获目标区域的所有表面形貌细节。代表性产品为E4D系统（D4D Technologies，美国）和普兰梅卡系统（Planmeca，芬兰），两者不同之处在于前者使用红色激光束光源进行投射，而后者使用的是蓝色激光束光源。

3.结构光成像技术及激光三角测量方法

结构光成像技术及激光三角测量方法（structured light imaging and laser triangulation technique）的组合使用有助于连续捕获图像，从而能够精确地标识出牙齿三维表面形态。代表性产品为CS3500（Carestream Dental，美国），该产品利用绿色激光和四个发光二极管来采集和照明物体，采用CMOS传感器来接收采集的数据，扫描仪的取景范围为16 mm×12 mm，工作深度为 1~15 mm，不需要喷粉即可进行全牙列扫描，并且获取的数据可用于渲染彩色模型。

4.静态图像采集技术

静态图像采集技术（still image capture technique）采用了一种名为主动三角测量的技术，其原理是通过三条线性光束的交点在三维空间中定位进行数据采集。代表性产品为Cerec Omnicam/Bluecam系统（Sirona，德国）。德国Sirona公司的早期产品Cerec Bluecam使用红外光技术（其波长为 820 nm），而新一代Cerec Omnicam产品则采用蓝色光波（其波长为 470 nm）扫描牙列，改善波长参数可以加深景深，将扫描精度提高约 60%，此外还有助于还原真实图像。新一代国产口内扫描系统（朗呈DL-202）也是基于这一技术原理工作，不同之处在于选用了LED白光作为口内相机的部分光源，不需要喷粉即可真彩还原口内三维数据。

5.视频捕获技术

视频捕获技术（video capture technique）中的主动波前采样技术是唯一一种可捕获视频序列中的三维数据并实时建模的技术。主动波前采样指的是通过基于主光学系统的散焦来测量深度，从而从单镜头成像系统中获取3D信息。代表性产品为Lava COS系统（3M，美国），该系统包含的 192 个蓝色LED照明、3 个传感器和 22 个镜头，可以从不同的角度同时捕获扫描物体，然后用专用图像处理算法将捕获信息实时生成物体三维表面模型。该口内扫描仪的取景范围为 10 mm×13.5 mm，与前述使用三角测量原理的系统参数接近，不足之处在于扫描前需要喷粉，因此渲染的模型是单色的。

6.极速光学切片技术

极速光学切片技术（ultrafast optical sectioning technique）与视频捕获技术相似，可提高连续图像捕获时的扫描速度。代表性产品为Trios系统（3Shape，丹麦），工作时每秒可捕获 3 000 余幅二维图像，取景范围为 17 mm×20 mm，工作景深为 0~18 mm。另外与其他基于可见光的口内扫描系统相比，该类产品具有捕获和渲染全彩色模型的能力。最新推出的第三代Trios产品集成了用于拍摄高清图像的口内摄像头，同时还推出了具有无线扫描仪的新版本，可显著提高扫描速度与精度。

（二）口内光学扫描仪操作步骤

1.扫描前准备

安装好口内光学扫描仪控制软件，连接好口内光学扫描仪。进入软件主界面，点击“新建患者”，按照提示要求填写患者信息，完成后点击“确定”，在该患者界面下创建订单，选择要进行的临床治疗项目，比如正畸、修复、种植等。对于正畸订单，不需要选择牙位；对于修复或种植，需要选择修复牙位，有些口内光学扫描仪控制软件支持选择修复材料和齿色等，种植后上部修复还涉及利用扫描杆进行种植体位置的转移等操作。完成口腔应用选择后，点击“扫描”按钮，系统会提示先扫描上颌，也可以通过切换选择先扫描下颌。

（1）扫描前仪器的准备：①检查扫描仪的连接状态（各品牌的口内光学扫描仪连接方式不同，直观检查连接状态的方式是查看指示灯和软件提示）；②将保护头取下，更换成消毒灭菌的扫描头；③扫描头预热，一般需要 20 秒~2 分钟的时间，具体时间和室内温度有关。扫描头预热，一方面可以减少扫描头进入患者口内引起的不适，另一方面可以避免口腔呼吸对扫描精度的影响。

（2）扫描前清理患者口腔：①口腔卫生情况不佳者，建议进行必要的洁牙，当对正畸病例尤其做隐形矫治的病例进行扫描时，如果牙冠表面附着过多软垢、牙结石，将影响牙龈缘数据的采集，可能导致制作的隐形矫治器不服帖，从而影响矫治效果；②牙体预备后，清理血液，进行排龈，避免因肩台不清晰而造成修复体边缘不密合；③避免口内泡沫样唾液，因为唾液会影响成像精度，扫描前先吸唾，扫描中可用棉花擦拭唾液附着的牙面，使之干燥，利于扫描。

口内光学扫描仪控制软件的操作程序，以 3Shape Tiros系统为例，如图 2-1-9 所示。

2.临床操作细节提示

（1）安抚患者不要紧张，尽量放松，提醒患者使用鼻腔呼吸，避免口腔呼吸造成扫描仪镜头出现雾气，影响成像精度。

（2）扫描过程中，需要查看或修整数据时，应由助手配合完成，以防口外触摸接触细菌，引起患者反感；提醒患者扫描一侧时，舌头伸向另一侧，避免干扰扫描头获取到舌头的图像；唇颊部要牵拉开，可采用口镜，也可直接用手指轻拉口角；牙椅灯光要移开，避免对扫描仪产生干扰。

3.扫描轨迹

（1）S形扫描：这种扫描轨迹方法，是以多段S形轨迹“ 面—唇/颊侧（或舌/腭侧）—舌/腭侧（或唇/颊侧）”拼接而成，即完成牙弓一侧磨牙区的 面、颊侧面、舌/腭侧全部扫描后，再依次将扫描头绕行到前牙区和另一侧磨牙区（图 2-1-10 A）。

采取S形扫描，以牙弓一侧 面为起点，按“ 面—舌/腭侧—唇/颊侧”轨迹扫描，扫描过程中扫描头适度翻转，确保每颗牙齿都被扫描到，逐步完成全牙列的扫描。最后再补扫最后一颗磨牙、牙间隙、个别位置牙龈、软件提示位置等区域。

扫描过程中可以暂停，但继续扫描时，应尽量回到暂停位置或暂停位置之前已经扫描完成的位置（靠近暂停位置处即可）。

（2）Z形扫描：这种扫描轨迹包括三次完整牙弓的扫描路径，即先完成牙弓 面，再绕行到舌/腭侧，最后绕行到唇/颊侧（图 2-1-10 B）。扫描路径详解如下。

Z形扫描从 面出发，按“牙弓磨牙远中端—牙弓 面—前牙区（3-3切端成Z形摆动）—另一侧牙弓 面—磨牙远中端”轨迹扫描；接下来扫描头环绕磨牙远中端，绕到舌/腭侧，按“磨牙区—前牙区—另一侧磨牙区” 的舌/腭侧面轨迹扫描；然后扫描头环绕磨牙远中端舌/腭侧面，按“磨牙区颊侧面—前牙区唇侧面—另一侧磨牙区颊侧面”轨迹扫描；最后补扫磨牙区、牙龈位置、软件提示位置等重点区域。

无论是S形扫描还是Z形扫描，扫描过程中可以暂停，但继续扫描时，应尽量回到暂停位置或暂停位置之前已经扫描完成的位置（靠近暂停位置处即可），不要跳跃扫描。

（3）咬合扫描：分为轨迹扫描获取和点扫描获取两种方式。

轨迹扫描获取：当患者处于正中咬合时，在左、右牙列颊侧分别进行连续不间断扫描，大约扫描 3~5 个牙位后，软件会自动对齐咬合（图 2-1-11）。

点扫描获取：当患者处于正中咬合时，分别在左侧牙列、右侧牙列和前牙区中线位置进行分散的点扫描，每个点扫描 1~2 个牙位后，软件即可进行自动对齐（图 2-1-12）。

对于上述两种方法，不同品牌的扫描仪采取的扫描方式也不同，以实际扫描仪品牌的临床要求为准。

扫描咬合时，叮嘱患者正常咬合，不必咬合过紧，扫描过程中不要变动咬合位置。扫描头侧向进入口内，用扫描头外侧推开颊侧软组织，扫描头镜片侧对准咬合位置后，再点击机身按钮进行扫描。如果软件自动对齐无法实现，在扫描获取到合格咬合数据后，可通过软件中的手动对齐功能进行对应选点，实现上下颌的咬合关系对齐。对齐咬合后，需要检查咬合关系是否正确。

4.扫描手法注意事项

（1）扫描过程扫描头的转动： 面转舌/腭侧或唇/颊侧面时，一定要倾斜、成弧度转动扫描头，避免“直角式”转动扫描头，导致 面与舌/腭侧或唇/颊侧面产生拼接不佳问题，造成扫描数据不准确。

（2）注意重点位置的补扫：最后一颗磨牙远中端、牙间隙，以及前庭沟深度不足3~4 mm处。

口内扫描仪的原理是通过口内取像后堆叠成三维模型。为了保证精度和扫描效率，在满足基牙形态精确、邻接区域清晰、用于参照的邻牙和对颌牙形态完整的基础上，图片应越少越好。图片越多，计算机运算量越大，耗时越长，导致扫描过程中容易出现卡顿。各品牌口内扫描仪都会建议控制扫描张数，全牙列扫描多推荐控制在 1 000 张左右。

5.扫描后处理

（1）检查数据：牙弓、咬合等扫描完成后，在后处理前需要进行检查，可关掉彩色效果，在单色渲染的数据模型下，能更好地检查采集的口内数据，包括龈缘是否清晰、牙面是否附着软垢或唾液、模型扫描是否完整，特别是邻面是否因倒凹存在而产生空洞问题。

（2）检查咬合：对照患者口内实际咬合情况，检查数据模型，使用软件的咬合检测功能，查看是否存在 面咬穿等问题。

（3）后处理：检查后需要将多余的软组织（远中端、前庭沟边缘等不规则的部分）去除，否则在扫描咬合时会影响精度。所有品牌的口内扫描仪控制软件均有模型修整功能，单击“修整”按钮，选择“画笔”或者“套索”方式，在模型上圈出不需要的软组织进行删除，之后根据软件提示操作。有些口内扫描仪控制软件还可以实现全部空洞补丁的自动填补，并具备最终数据优化功能。

（4）生成最终模型：医生可将扫描的数据以STL格式导出，通过云平台或者邮箱等形式与后台技术人员对接，通过交互式在线数字化排牙确定治疗方案，然后通过快速成型技术制作个性化托槽、弓丝及间接粘接导板、隐形矫治器、种植导板等多种数字化口腔应用部件。

三、面部信息采集技术

对于无牙颌、前牙美学区以及一些颌骨重建后有种植修复需求的患者而言，客观准确地评价面部形态是种植术前诊治的关键环节。在光电技术和计算机技术的基础上，高精度的面部扫描仪逐渐应用于临床，通过采集患者面部信息，将面部信息数据转换为数字信号，再经过相关软件的编辑、输出与后处理，即可生成患者数字化面部形态的 3D模型。

（一）三维面部扫描仪的原理

三维扫描的关键在于物体三维数据的测量，测量方法分为接触式和非接触式两类。由于人体软组织具有可让性，且往往存在难以进行接触测量的微小区域，因此三维面部扫描的主流方式为非接触式光学扫描，其工作原理大致可分为三类：激光三角测量原理、结构光测量原理，以及立体摄影测量原理。精度一般在 0.5 mm左右，误差为 0.14~1.33 mm。

1.激光扫描仪

激光扫描仪主要有 3Shape R700 扫描仪（3Shape公司，丹麦）、Next Engine三维扫描仪（Next Engine公司，美国）等。这类扫描仪采用可照射皮肤的二类激光作为投射光，利用仪器发出激光与面部反射激光之间的时间差，应用三角测量原理测得红外线的位移，即该点的深度信息，进而实现三维重建。激光扫描仪测量准确性高，但造价较高，扫描用时较久（8~30 秒），存在眼安全问题，同时对物体过大的角度及表面粗糙度较为敏感，因此在临床上的使用较为局限。

2.结构光扫描仪

结构光扫描仪主要有Face Scan三维扫描仪（3D System公司，德国）、3D SS-STD-I三维扫描仪（上海数造科技有限公司，中国）、Ein Scan Pro三维扫描仪（先临三维公司，中国）等。这类扫描仪的光学投影装置会发出特定编码的结构光，投射至面部后产生移相，随后摄像机电荷耦合元件同步获取调制后的二维光条畸变图形，将光信号转换为电信号，获得待测面部的结构信息，经计算机系统解算二维光条的图像坐标，直接或间接地获得面部外形。结构光扫描仪测量速度快，景深大，精度好，临床应用广泛，但对环境光和金属表面敏感，部分产品在采集黑色、透明、反光面信息时需要喷粉，患者舒适感低，成本高，需要多角度复杂校准。

3.立体摄影测量

立体摄影测量基于双目/多目视觉原理，采用摄影机模拟人双眼视物，利用视差恢复物体三维信息。典型产品有 3dMD Face System三维颜面部扫描仪（3dMD公司，美国）、Face camera Pro（Bellus 3D公司，美国）等。立体摄影测量需要借助两台或者多台位置确定的立体摄像机（包括获取纹理信息和位置信息的相机）进行被动式光学三维扫描，也可同时主动投射非结构光，消除环境光干扰，精准拍摄两张或多张立体相片，通过立体相片上的像点位置信息解算待测点在三维空间的位置，从而获得面部深度信息，绘制三维图像。该方法可以无创扫描面部，一次扫描即可获得相对完整的图形。目前普遍认为 3dMD系统有着较高的准确性和可靠性，但这类设备占用空间大，难以转移，每日需要进行标定，操作敏感性高，对有光泽的表面扫描表现较差，且不能很好地扫描毛发等细微结构。

（二）三维面部扫描仪的临床步骤

随着口腔数字化技术的发展，面部扫描仪也在不断更新换代，现已证实其具备高精度性、高还原性、非接触性、可重复性、用时短和便于远程传输等优点。但目前的面部扫描仪也存在诸多缺点，比如对潮湿表面（如眼部）、曲率较大表面（如鼻部）、需要触诊确定部位（如下颌角）等处的扫描效果不佳，且部分产品无法识别黑色而导致面部信息缺失。再者，主流面部扫描仪占用空间大，成本高昂，且获取的数据大，储存消耗较高，在目前大部分地区通信标准仍为 4G的情况下，面部扫描数据的云端通信就会比较耗时。部分产品技术敏感性高，使用人员需要进行培训，在普通门诊中可能难以推广应用。此外，动态三维视图精度是否满足临床需要、无牙颌修复获得的三维面部数据与其他三维数据的拟合方案是否恰当等问题仍需进一步探讨。

目前，临床上通过面部扫描、CBCT、牙列口扫、电子面弓等，即可构建三维牙科虚拟患者，为最终修复提供可视化治疗方案，大大提高复杂病例、疑难病例的治疗效果的可预期性。

下面以泽康赞（Zirkonzahn）面部信息采集系统为例，具体介绍面部扫描的临床步骤和要求。

（1）患者就位，面部与拍摄镜头同高，并与镜头保持 70 cm距离（图 2-1-13）。

（2）打开泽康赞面部扫描软件（Zirkonzahn Scan），点击功能选择界面的 “Scan”选项（图 2-1-14）。

（3）进入创建临时订单界面，输入项目名称及保存路径（图 2-1-15）。

（4）进入 架选择界面。一般来说面部信息的采集对 架没有要求，可以任意选择，一般点击界面上的“Default Articulator”选项（图 2-1-16）。

（5）进入拍摄界面。点击界面上的“3D Scan”选项，进入拍摄类型选择界面，再次点击“3D Scan”选项，进入拍摄准备界面（图 2-1-17）。拍摄内容可包括正面无表情照、双侧面无表情照、微笑照、大张口照等（图 2-1-18）。完成上述步骤，即可获得面部信息数据。