牙冠-牙弓三维向位姿的描述方法

ICS号中国标准文献分类号T/CAB中国产学研合作促进会团体标准T/CABXXXX—20XX牙冠-牙弓三维向位姿的描述方法Establishmentmethodforreferenceframeofthree-dimensionaldentalarchpositionevaluation20XX-XX-XX发布20XX-XX-XX实施中国产学研合作促进会发布T/CABXXXX—20XXT/CABXXXX—20XX版权保护文件版权所有归属于该标准的发布机构。除非有其他规定，否则未经许可，此发行物及其章节不得以其他形式或任何手段进行复制、再版或使用，包括电子版，影印件，或发布在互联网及内部网络等。使用许可可于发布机构获取。目次前言 2引言 31范围 42规范性引用文件 43术语和定义 43.1鼻额缝中心点 43.2眶耳平面 53.3鸡冠点 63.4颏孔下缘点 63.5颏结节点 63.6临床冠中心点 63.7咬合线 74总则 75牙冠-牙弓三维向位姿描述方法 86牙冠相对于牙弓三维向位姿的描述方法 11参考文献 12前言本文件按照GB/T1.1─2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本文件由XXXX提出。本文件由中国产学研合作促进会归口。本文件起草单位：四川大学华西口腔医院、上海交通大学医学院附属第九人民医院、中国人民解放军总医院、南京医科大学附属口腔医院、浙江大学医学院附属口腔医院，武汉大学口腔医院、复旦大学附属口腔医院、山东大学附属口腔医院、青岛大学附属医院、吉林大学口腔医院、河北医科大学口腔医院、南昌大学附属口腔医院、遵义医科大学、大连大学附属口腔医院、四川大学计算机学院、浙江新亚医疗科技股份有限公司、合肥美亚光电技术股份有限公司。本文件主要起草人：白丁、徐晖、房兵、徐璐璐、王林、严斌、林军、贺红、刘月华、魏福兰、袁晓、胡敏、卢海燕、李志华、管晓燕、王明锋、郭永文、薛超然、王沛棋、陈媛媛、陈贤明、邵宏伟。本文件为首次发布。引言牙冠-牙弓三维向位置和姿态描述是口颌面疾病诊疗的基础，涉及疾病诊断、方案制订、复诊监控和疗效评价等多个方面。口腔颌面锥形束CT‌（ConeBeamComputerTomography，CBCT）、头部螺旋CT（SpiralCT）和口内扫描技术给牙颌面形态学评估带来了丰富的三维信息；但是，不同医生和学者对牙冠-牙弓三维向位姿描述的方法存在差异，目前对于牙冠-牙弓三维向位姿描述的方法尚无可以参考的标准。描述方法的差异导致测量分析结果的可比性不强，一定程度上阻碍了临床技术的标准化和学术成果的交叉互证。同时，在大数据和人工智能辅助的运算或模型建立时，由于缺乏统一的标准化的描述方法，基于不同方法得出的数据无法纳入同一模型运算，不利于数据和资源的高效利用。因此，目前亟需建立牙冠-牙弓三维向位姿描述方法的团体标准，以利于学术和临床技术在不同中心的交流、交互验证和推广，以最终形成标准化、可公认的学术理论和临床技术，推动口腔医学的技术进步和学科发展，提高医疗质量；同时，在大数据和人工智能的赋能下，标准化的牙冠-牙弓三维向位姿描述方法的应用将带来多中心、海量数据的同质化，催生高效实用的大模型出现，在口颌面形态评价、诊断、方案设计和复诊监控等多个方面带来技术的革新和效能提升。本文件参考了近二十年来数字化口腔医学领域相关文献，在牙冠-牙弓三维向位姿的描述方法方面形成专家共识，弥补了目前国内在该领域的标准的空白，为全国各级各类医疗机构从事口腔诊疗的医师提供参考，旨在提高我国口腔颌面部疾病诊疗的临床和学科发展水平。牙冠-牙弓三维向位姿的描述方法1范围本文件阐述了牙冠-牙弓三维向位姿的描述方法。本文件适用于各级医院的从事口腔颌面部疾病诊疗的医师、助理医师、护理人员，在进行口腔颌面部专科检查、疾病诊断、方案制订、复诊监控和疗效评价等医疗活动时可参考使用。2规范性引用文件本文件没有规范性引用文件3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1鼻额缝中心点（mid-Nasofrontalsuture,N）位于左右鼻骨之间的两条鼻额缝相交的点（图1红点所示）。鼻额缝（Nasofrontalsuture）为鼻骨上缘与额骨鼻突相连形成的骨缝。左右双侧鼻骨与额骨鼻突相连形成左右两条鼻额缝，两条鼻额缝相交的点位于左右鼻骨之间，即鼻额缝中心点（mid-Nasofrontalsuture,N）。注：从矢状向上观察，鼻额缝中心点与头颅定位侧位片上的鼻额缝最前点重合。图1.3.2眶耳平面眶耳平面由双侧眶下缘最下点连线的中点（midpointoftheleftandrightOrbital,mid-Or）、左侧外耳道最上点（leftPorion,l-Po）和右侧外耳道最上点（rightPorion,r-Po）三点确定（如图2所示）。注：该眶耳平面为三维空间中的平面。图2.3.3鸡冠点鸡冠（CristaGalli，CG）​​是位于颅前窝的筛骨垂直板向上延伸形成的三角形尖峰状骨性突起结构，因形似鸡冠而得名。鸡冠点为该骨性突起的顶点。注：从冠状位观察，鸡冠位于颌面结构的中轴线处3.4颏孔下缘点颏孔（MentalForamen）​​是下颌骨外侧面上的孔洞结构，它是下颌管的出口；下牙槽神经血管束经此出口穿出形成颏神经。颏孔下缘点（infra-MentalForamen,Ment-F）,是颏孔骨性结构的最下缘点。3.5颏结节点颏结节（MentalTubercle）​​是位于下颌骨前部外侧、正中联合两侧的一对骨性隆起，该骨性隆起最凸点连线的中点，为颏结节点（mid-MentalTubercle,MT，如图3红点所示）.图3.3.6临床冠中心点（FA点）临床冠​​是指牙冠暴露于口腔并未被牙龈覆盖的部分，牙齿临床冠中心点（FacialAxispointoftheClinicalCrown,FA点）​​是​​在牙齿临床冠的颊（唇）面​​长轴上，位于龈缘与牙合（切）缘之间的​​等分点即中点。3.7咬合线咬合线由下颌牙弓的咬合线确定，即从下颌牙弓的牙合面观察，经过大部分下颌后牙颊尖点和下前牙切缘的一条光滑连续弧线为咬合线（如图4红色弧线所示）。当上下颌牙弓咬合在一起时，上颌牙弓的咬合线与下颌牙弓的咬合线重合。咬合线代表的是理想牙弓的形态、牙齿达到正常咬合时所处的位置。图4.4总则4.1本标准制订的牙冠-牙弓三维向位姿的描述方法，包括建立牙冠-牙弓三维向位姿描述的参考系、确定牙冠-牙弓的标志点、描述牙冠或牙弓相对于参考系的位置和姿态。以上描述方法所依托的数据包括但不限于口腔颌面CBCT、头部螺旋CT、口内扫描及面部扫描数据。4.2建立牙冠-牙弓三维向位姿描述的参考系，可以是颅面全局参考系、颌骨局部参考系和牙弓局部参考系，分别用于评价牙冠或牙弓相对于颅面部、颌骨的三维向位姿，或牙冠相对于牙弓的三维向位姿。4.3确定牙冠-牙弓的标志点，为能够代表牙冠、牙弓片段或整个牙弓空间位置和姿态的解剖标志点。4.4描述牙冠或牙弓相对于颅面部或颌骨的位置和姿态时，采用六自由度，即前后、上下、左右三个平移自由度，和俯仰、偏航、滚转三个旋转自由度，用以描述牙冠或牙弓相对于颅面部的三维向位置和三维向旋转。4.5描述牙冠相对于牙弓的位置和姿态时，采用六自由度，即近远中向、牙合龈向、唇/颊舌向三个平移自由度，和轴倾角度、转矩角度、扭转角度三个旋转自由度，用以描述牙冠相对于牙弓的三维向位置和三维向旋转。5牙冠-牙弓三维向位姿描述方法5.1牙冠-牙弓三维向位姿描述按照以下方法进行：5.1.1基于头部螺旋CT、面部扫描或口腔颌面CBCT影像数据，建立牙冠-牙弓三维向位姿描述的参考系，可以是颅面全局参考系或颌骨局部参考系，用于评价牙冠相对于全颅面部或颌骨的三维向位姿；5.1.2确定牙冠或牙弓的标志点，该标志点为能够代表牙冠、牙弓片段或整个牙弓空间位置和姿态的解剖标志点；5.1.3采用六自由度描述牙冠或牙弓相对于颅面部或颌骨的位置和姿态，即前后、上下、左右三个平移自由度，和俯仰、偏航、滚转三个旋转自由度；基于上述六个自由度描述牙冠或牙弓相对于颅面全局参考系或颌骨局部参考系的三维向位置和三维向旋转。5.2以通过鼻额缝中心点建立的颅面全局参考系为例，说明上颌牙弓相对于颅骨的位姿描述方法：5.2.1基于头部螺旋CT数据，以坐标系的方式建立颅面全局参考系：以鼻额缝中心点为原点，确定经过鼻额缝中心点且与眶耳平面平行的平面为水平面，经过鼻额缝中心点与鸡冠点、且与水平面垂直的平面为矢状面，经过鼻额缝中心点且分别与水平面、矢状面垂直的平面为冠状面；经原点分别在水平面、矢状面、冠状面方向上建立坐标轴，分别为X轴（水平向）、Y轴（矢状向）、Z轴（垂直向）如图5所示；图5.5.2.2在头部螺旋CT影像上，确定上颌牙弓的标志点，该标志点为能够代表整个上牙弓空间位置和姿态的解剖标志点：由双侧上颌中切牙近中切角连线的中点和左右侧上颌第一磨牙的近中颊尖点三个标志点组成；该三个标志点确定的平面代表上颌牙弓所在平面；通过双侧上颌中切牙近中切角连线的中点、左右侧上颌第一磨牙的近中颊尖点连线的中点，并与上颌牙弓所在平面垂直的平面为上颌牙弓矢状面；5.2.3采用六自由度描述上颌牙弓相对于颅骨的位置和姿态，即前后、上下、左右三个平移自由度，和俯仰、偏航、滚转三个旋转自由度；以5.2.2所述三个标志点在5.2.1所述坐标系中的位置描述上颌牙弓在前后、上下、左右三个平移自由度上的空间位置；以5.2.2所述上颌牙弓所在平面与5.2.1所述水平面的夹角为俯仰角度，5.2.2所述上颌牙弓所在平面与5.2.1所述矢状面的夹角为滚转角度，5.2.2所述上颌牙弓矢状面与5.2.1所述矢状面的夹角为偏航角度；以上述三个角度描述上颌牙弓在俯仰、偏航、滚转三个自由度上的三维向旋转。5.3以下颌骨局部参考系为例，说明下颌牙弓相对于下颌骨的位姿描述方法：5.3.1基于口腔颌面CBCT影像数据，以坐标系的方式建立下颌骨局部参考系：以左右侧颏孔下缘点连线的中点为原点，以左侧颏孔下缘点、右侧颏孔下缘点、颏结节点三点确定的平面为水平面，经过原点和颏结节点并垂直于水平面的平面为矢状面，经过原点且垂直于水平面和矢状面的平面为冠状面；经原点分别在水平面、矢状面、冠状面方向上建立坐标轴，分别为X轴（水平向）、Y轴（矢状向）、Z轴（垂直向）如图6所示；图6.5.3.2在口腔颌面CBCT影像上，确定下颌牙弓的标志点，该标志点为能够代表整个下牙弓空间位置和姿态的解剖标志点：由双侧下颌中切牙近中切角连线的中点和左右侧下颌第一磨牙的近中颊尖点三个标志点组成；该三个标志点确定的平面代表下颌牙弓所在平面；通过双侧下颌中切牙近中切角连线的中点、左右侧下颌第一磨牙的近中颊尖点连线的中点，并与下颌牙弓所在平面垂直的平面为下颌牙弓矢状面；5.3.3采用六自由度描述下颌牙弓相对于下颌骨的位置和姿态，即前后、上下、左右三个平移自由度，和俯仰、偏航、滚转三个旋转自由度；以5.3.2所述三个标志点在5.3.1所述坐标系中的位置描述下颌牙弓在前后、上下、左右三个平移自由度上的空间位置；以5.3.2所述下颌牙弓所在平面与5.3.1所述水平面的夹角为俯仰角度，5.3.2所述下颌牙弓所在平面与5.3.1所述矢状面的夹角为滚转角度，5.3.2所述下颌牙弓矢状面与5.3.1所述矢状面的夹角为偏航角度；以上述三个角度描述下颌牙弓在俯仰、偏航、滚转三个自由度上的三维向旋转。6牙冠相对于牙弓三维向位姿的描述方法牙冠相对于牙弓的三维向位姿描述按照以下方法进行：6.1基于口内扫描或数字化牙列模型数据，建立牙冠三维向位姿描述的参考系，即牙弓局部参考系，建议以咬合线作为牙弓局部参考系；6.2确定牙合龈向、近远中向和唇/颊舌向三个平移自由度的方向：以咬合线所在的平面为牙合平面，垂直于牙合平面的方向为牙合龈向，沿着咬合线的方向为近远中向，垂直于近远中向且垂直于牙合龈向的方向为唇/颊舌向；6.3确定轴倾角度、转矩角度、扭转角度三个旋转自由度的方向：以咬合线为旋转轴的转动为转矩角度，以唇/颊舌向为旋转轴的转动为轴倾角度，以牙合龈向为旋转轴的转动为扭转角度；6.4在口内扫描数据或数字化牙列模型上，确定牙冠标志点，该标志点为能够代表牙冠空间位置和姿态的解剖标志点；6.5采用六自由度描述牙冠相对于牙弓的位置和姿态，即近远中向、牙合龈向、唇/颊舌向三个平移自由度，和轴倾角度、转矩角度、扭转角度三个旋转自由度，基于上述六个自由度描述牙冠相对于牙弓的三维向位置和三维向旋转。

参考文献

LonicD,SundoroA,LinHH,LinPJ,LoLJ.Selectionofahorizontalreferenceplanein3Devaluation:Identifyingfacialasymmetryandocclusalcantinorthognathicsurgeryplanning.SciRep.2017May19;7(1):2157.doi:10.1038/s41598-017-02250-w.PMID:28526831;PMCID:PMC5438408.PittayapatP,JacobsR,BornsteinMM,OdriGA,LambrichtsI,WillemsG,PolitisC,OlszewskiR.Three-dimensionalFrankforthorizontalplanefor3Dcephalometry:acomparativeassessmentofconventionalversusnovellandmarksandhorizontalplanes.EurJOrthod.2018May25;40(3):239-248.doi:10.1093/ejo/cjx066.PMID:29016738.ShinSM,KimYM,KimNR,ChoiYS,ParkSB,KimYI.Statisticalshapeanalysis-baseddeterminationofoptimalmidsagittalreferenceplaneforevaluationoffacialasymmetry.AmJOrthodDentofacialOrthop.2016Aug;150(2):252-60.doi:10.1016/j.ajodo.2016.01.017.PMID:27476357.FengB,YuX,WangY,OuyangW,WuF,YuM,ChenQ.Usingtheanteriorcranialbasetoprovideareliablereferenceplaneforpatientswithorwithoutfacialasymmetry.AmJOrthodDentofacialOrthop.2022Nov;162(5):e230-e245.doi:10.1016/j.ajodo.2022.07.002.Epub2022Aug31.PMID:36055884.ShibataM,NawaH,KiseY,FuyamadaM,YoshidaK,KatsumataA,ArijiE,GotoS.Reproducibilityofthree-dimensionalcoordinatesystemsbasedoncraniofaciallandmarks:atentativeevaluationoffoursystemscreatedonimagesobtainedbycone-beamcomputedtomographywithalargefieldofview.AngleOrthod.2012Sep;82(5):776-84.doi:10.2319/102511-662.1.Epub2012Feb20.PMID:22348241;PMCID:PMC8823101.Chortrakarnkij,PeerasakMD;Lonic,DanielMD;Lin,Hsiu-HsiaPhD;Lo,Lun-JouMD.EstablishmentofaReliableHorizontalReferencePlanefor3-DimensionalFacialSoftTissueEvaluationBeforeandAfterOrthognathicSurgery.AnnalsofPlasticSurgery78(3):pS139-S147,March2017.|DOI:10.1097/SAP.0000000000001020LeeJK,JungPK,MoonCH.Three-dimensionalconebeamcomputedtomographicimagereorientationusingsofttissuesasreferenceforfacialasymmetrydiagnosis.AngleOrthod.2014Jan;84(1):38-47.doi:10.2319/112112-890.1.Epub2013Jun11.PMID:23758600;PMCID:PMC8683060.ZhangC,JiL,LiY,PanF,LiaoW,ZhaoZ.ANovelMethodtoCombineMaxilla-BasedCoordinateSystemandMandibularVoxel-BasedSuperimpositionwithCone-BeanComputedTomography.JClinMed.2022Sep4;11(17):5229.doi:10.3390/jcm11175229.PMID:36079159;PMCID:PMC9456660.PanF,YangZ,WangJ,CaiR,LiuJ,ZhangC,LiaoW.Influenceoforthodontictreatmentwithpremolarextractiononthespatialpositionofmaxillarythirdmolarsinadultpatients:aretrospectivecohortcone-beancomputedtomographystudy.BMCOralHealth.2020Nov11;20(1):321.doi:10.1186/s12903-020-01314-0.PMID:33176777;PMCID:PMC7661228.KimH,NohH,ParkH.Useofanovelbodymandibularplane(mentalforamen–protuberancementi)inanalyzingmandibularasymmetrycomparedwithconventionalbordermandibularplane.

TheAngleOrthodontist.2023;93(2):195-204.doi:10.2319/072522-513.1

Qu,Guan-LinMS;Xu,JingMS;Zhou,QingPhD.EvaluationoftheSpatialPositionandCorrelationofMandibularRamusinSkeletalClassIIIPatientsWithMandibularAsymmetry.JournalofCraniofacialSurgery30(5):pe439-e442,July/August2019.|DOI:10.1097/SCS.0000000000005570ChenG,AlAwadiM,ChambersDW,Lagravère-VichMO,XuT,OhH.Thethree-dimensionalstablemandibularlandmarksinpatientsbetweentheagesof12.5and17.1 years.BMCOralHealth.2020May27;20(1):153.doi:10.1186/s12903-020-01142-2.PMID:32460733;PMCID:PMC7251715.WanZ,ShenSG,GuiH,ZhangP,ShenS.Evaluationofthepostoperativestabilityofacounter-clockwiserotationtechniqueforskeletalclassIIpatientsbyusinganovelthree-dimensionalposition-posturemethod.