证券代码 830978
文献分享 | 三种面部扫描系统的网格密度与三维精度比较
齿科应用
2026.06.02
2026.06.02
期刊：Journal of Dentistry
题目：三种面部扫描系统的网格密度与三维精度比较：基于体外研究的客观分析手持式、固定式与移动式面部扫描仪在网格密度、真实度与区域精度上的差异及其临床意义
（Comparative evaluation of mesh density and 3D accuracy in stationary,handheld, and mobile facial scanning systems: an in vitro study）
作者：
Philippe Nuytens,Stefan Vandeweghe,Rani D'haese, Gennaro Ruggiero
DOI：10.1016/j.jdent.2025.106029
三维面部扫描是构建虚拟患者的核心环节，其网格密度与三维精度直接影响口内扫描、CBCT等多模态数据的对齐效果以及美学修复的可预测性。目前临床可用的面部扫描系统包括固定式、手持式和基于移动设备的扫描应用，但不同技术在网格密度、真实度（trueness）与精密度（precision）上的差异缺乏系统性对比。本研究采用工业级参考扫描仪（ATOSQ，精度6μm）作为金标准，在人体模型头部的上面部、中面部、下面部三个区域设置14个固定标志点，每种系统采集20次扫描，客观比较了三类代表性设备的性能。
图1.三种面部扫描系统：
A.固定式（R品牌）
B.手持式（Metismile，先临三维）
C.移动式应用（H品牌，运行于iPadPro）
评估指标与方法
-网格密度：单位面积多边形数量（polygons/mm²）
-全局真实度：各次扫描与参考扫描的表面偏差均方根（RMS）
-区域真实度：14个标志点的间隙距离（分上、中、下面部）
-全局精密度：组内扫描间一致性（RMS）
-区域精密度：各标志点的重复性
-临床可接受阈值：RMS<1mm（依据既往数字化3D表面研究）。
1.网格密度（polygons/mm²）
| 扫描系统 | 网格密度 （均值±标准差） | 相对比较 |
解读：手持式扫描仪的网格密度约为固定式的7倍以上，能够更精细地还原鼻翼、唇红、眼睑等区域的解剖形态。移动式扫描仪网格密度也较高，但略低于手持式。
图2.工业参考扫描仪与三种面部扫描仪的网格几何对比
A.A品牌
B.R品牌（低密度，较大多边形）
C.Metismile（高密度，细小多边形）
D.H品牌（中高密度）
2.全局真实度（RMS，单位：mm）
| 扫描系统 | 全局 真实度 | 是否 <1mm | |
解读：三类系统的全局真实度均满足临床接受标准。手持式与固定式数值相同，但固定式因网格密度极低，其真实度主要体现在整体轮廓，精细细节的还原能力有限。
3.区域真实度（下面部，临床关键区域）
-手持式（Metismile）：保持在临床阈值以内
-移动式（H品牌）：超过临床阈值（1.12±0.27mm）
-固定式（R品牌）：勉强达标（论文未给出下面部真实度具体数值，但指出其精密度在下面部存在问题）
临床提示：下面部是微笑设计、唇齿关系分析、虚拟面弓转移的核心区域。移动式扫描仪在该区域的真实度超出1mm阈值，可能影响下游治疗的准确性。
图3.区域真实性箱线图
移动式扫描仪在下面部的箱体上缘超过1mm红线，手持式与固定式均在内。
4.精度（精密度，组内一致性）
| 扫描系统 | 全局 精密度（mm） | 备注 | |
明显较低 约为手持式的2.4倍 |
解读：手持式与移动式的精密度相当，均显著优于固定式。高精密度意味着多次扫描结果高度一致，对于需要重复采集或动态比较的临床场景（如正畸前后、术后随访）尤为重要。
图4.全局精度箱线图
固定式扫描仪的数据分布较宽，精密度较差。
5.区域精密度（下面部）
-固定式（R品牌）：下面部区域精密度为0.99±0.24mm，勉强达到临床阈值，且是唯一在面上下部之间出现显著差异的系统（p=0.047）。
-手持式与移动式：在下面部保持较高精密度，无显著区域差异。
统计学差异汇总（双因素重复测量方差分析）
| 变异来源 | 变量 | p值 | 显著性 |
| 扫描系统 | |||
显著 |
| 扫描系统×面部区域 |
固定式系统在下面部的精密度显著低于其上面部，而手持式与移动式无此区域差异。
临床意义与设备特点
基于上述数据，三类扫描系统各有适用场景：
研究局限性（客观陈述）
A.体外模型：使用静态人体模型，未包含真实患者的动态表情、肤色、毛发等复杂因素。
B.单操作者：所有扫描由同一经验操作者完成，未评估操作者间差异。
C.扫描时间差异：手持式与移动式需30–40秒，固定式仅0.5秒，时间因素可能影响临床选择。
D.软件版本：
使用了早期非认证版本的Geomagic Control X。
Conclusion
根据本体外研究的客观数据，得出以下结论：
-三种扫描系统生成的3D面部模型均满足全局临床可接受阈值（RMS<1mm），可用于基本的修复规划。
-网格密度差异显著：手持式>移动式>固定式（p<0.001）。高网格密度有助于更精细地还原口周和眼周解剖结构。
-真实度方面：系统间差异显著（p=0.004），但面部区域间无显著差异。手持式与固定式的全局真实度数值相同，但后者因网格密度过低，精细细节还原能力受限。
-精密度方面：系统间（p=0.001）及面部区域间（p<0.001）均存在显著差异。手持式与移动式的精密度相近且明显优于固定式。
关键区域表现
-移动式扫描仪在下面部的真实度超过临床阈值（1.12mm），在该区域使用时需谨慎。
-固定式扫描仪在下面部的精密度勉强达标（0.99mm），且显著低于其上面部性能。
-手持式扫描仪在所有面部区域均保持稳定的高真实度与高精密度。
-临床选择建议：当临床任务对下面部细节精度（如数字微笑设计、全口种植虚拟面弓转移、颌面康复）有较高要求时，手持式扫描仪的数据更具优势。若仅需快速全局评估或成本为首要考量，固定式或移动式可作备选。
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*本内容仅以技术交流为主旨供医学专业人士参考
