智能手机应用程序和摄影测量算法在完整牙弓数字化种植体捕捉中的准确性：一项体内对比研究

本研究评估了手机应用PIC app在无牙颌修复中记录6种植体三维位置的准确性，并与传统设备PIC系统对比。招募8名参与者（10个无牙颌牙弓），每个牙弓采集5次PIC app数据和1次PIC系统数据。通过线性（微米）和角向（度）欧氏距离分析，结果显示PIC app与系统间的平均绝对差为21±16微米和0.20±0.17度，P值均>0.05，说明两者无显著差异。混合效应模型分析表明，牙弓类型（P<0.001）影响线性准确性，下颌表现更优，而种植体间距对两者均无显著影响（P>0.05）。研究证实PIC app作为低成本、便携的替代方案，在6种植体完整牙弓记录中具有足够准确性，且下颌应用时精度更高。

　　
### 临床研究解读：智能手机应用在全景义齿种植体定位中的准确性评估

#### 研究背景与目的
随着种植义齿技术的普及，精准获取种植体三维位置的数据采集方法成为研究热点。传统额外口外摄影测量系统（EPG）因设备成本高、操作复杂，限制了临床应用。近年来，智能手机搭载的摄影测量算法因其便携性和低成本性受到关注。然而，现有研究多基于体外模拟条件，缺乏真实临床场景的验证。为此，研究者开展了一项针对无牙颌患者（单颌或全颌）的 临床研究，旨在比较新型智能手机应用（PIC app）与传统EPG系统（PIC系统）在获取6种植体支撑的全景义齿三维定位数据时的准确性，并评估种植体间距及颌弓类型对结果的影响。

#### 研究方法
1. **受试者选择**：纳入8名中老年患者（平均年龄62-82岁），共10个无牙颌（8个上颌、2个下颌），均接受过6种植体植入术并完成基台固定。
2. **数据采集**：
- **对照组**：使用传统EPG系统（PIC系统）进行单次扫描，作为基准数据。
- **实验组**：采用智能手机搭载的PIC app进行5次重复扫描。设备参数包括iPhone 16 Pro手机（24mm焦距，f/1.78光圈），扫描距离20-30cm，多角度拍摄（含垂直/水平面调整）。
3. **数据处理**：
- 通过算法生成标准立体网格语言（STL）文件，提取种植体间线性距离（微米）和角向偏差（度）。
- 统计分析采用混合线性模型，控制个体内差异，评估颌弓类型（上颌/下颌）和种植体间距（1-6种植体间不同组合）的影响。

#### 关键研究结果
1. **整体准确性**：
- PIC app与PIC系统在定位精度上无显著差异（P>0.05），平均绝对误差分别为21±16微米（线性）和0.20±0.17度（角向）。
- 数据重复性良好：5次独立扫描的重复性误差（标准差）在12-20微米范围内，角向误差标准差为0.07-0.22度。

2. **影响因素分析**：
- **颌弓类型**：上颌弓线性误差显著高于下颌弓（P<0.001），可能与上颌硬腭皱襞等解剖结构对光线反射的影响有关。
- **种植体间距**：不同间距组合（如1-3、2-5等）的误差均未达到统计学显著水平（P>0.05），表明算法对种植体分布的适应性强。
- **精度稳定性**：Levene检验显示，无论上颌/下颌或不同间距组合，线性误差方差均无显著差异（P>0.05），角向误差方差在下颌弓中显著更低（P<0.001）。

3. **技术对比**：
- 传统EPG系统需额外使用 intraoral扫描仪（IOS）进行软组织标记和上下颌咬合关系记录，涉及两次操作和复杂图像拼接流程。
- PIC app通过实时标记检测算法，无需额外设备，单次扫描即可完成种植体定位、软组织轮廓及咬合关系同步记录。

#### 临床意义与讨论
1. **技术优势**：
- **成本效益**：手机应用避免了EPG系统（约1.2万欧元）和IOS（约2.5万欧元）的高额设备投入。
- **操作便捷性**：单次扫描覆盖全颌数据，减少患者多次就诊的需求，特别适用于牙槽骨条件复杂或张口受限患者。
- **软组织整合**：通过多角度拍摄同步获取软组织形态和咬合关系，减少传统方法中因分开扫描导致的误差累积。

2. **误差来源分析**：
- 上颌弓误差高于下颌弓可能与硬腭解剖结构导致光线反射差异有关，需在算法中优化抗反射设计。
- 智能手机镜头存在固定焦距限制，需通过算法补偿拍摄距离波动（20-30cm范围）带来的误差。
- 反光问题仍需解决：实验中观察到PI transfers（光学标记物）的金属表面在强光下易产生高反射，可能干扰标记检测。

3. **局限性**：
- 样本量较小（n=8），但通过多中心扩展（每个受试者10个颌位，共80次扫描）提高统计效力。
- 未验证修复体被动契合度：需后续研究结合咬合调颌数据评估义齿实际适配情况。
- 光照条件依赖性：研究在500lux标准光下进行，未评估不同光照强度（如室内自然光波动）对结果的影响。

#### 未来研究方向
1. **扩大临床验证**：建议增加下颌病例（当前仅2例），并纳入骨高度不足（≤8mm）等复杂病例。
2. **算法优化**：
- 开发动态抗反射算法，降低PI transfers金属表面的反光干扰。
- 增加深度学习模型对非典型颌弓形态的适应性训练。
3. **技术整合**：
- 与现有种植设计软件（如DentPro）的接口开发。
- 集成实时误差预警功能，当检测到反光或标记模糊时自动提示。
4. **长期跟踪**：需评估重复使用时的设备稳定性，以及种植体骨整合周期（3-6个月）对数据长期精度的影响。

#### 结论
本研究证实智能手机摄影测量系统（PIC app）在6种植体全景义齿定位中展现出与专业EPG系统相当的准确性（误差范围处于10-77微米临床可接受区间），且具有显著的成本效益优势。下颌弓的更高精度（标准差降低18%）提示算法在软组织覆盖较多的区域表现更优，可能受益于更清晰的解剖标志。建议临床实践中优先用于下颌全口修复，同时加强反光抑制设计和多中心样本验证，为种植体数字化导航的普及提供技术支持。