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隐形矫治技术中三维（3D)软件的历史和背景

  隐形矫治技术的相关软件涵盖了诸多领域，包括二维（2D)和三维（3D)计算机几何学和图形学、人机交互及成像技术等。诸如成像和表面反求等丄程学科的发展进一步推动了相关领域新型数据处理方法的发展。在口腔医学领域，这些理念已经被运用到了口腔颌面外科和颅面畸形的治疗中。

  Sketchpad软件包曾以最早的CAD系统而闻名。Sketchpad 是作为 Ivan Sutherland 的博士论文的一部分于1963年开发的,是首个采用图形 用户界面（graphicnl user interface,GUI)软件， 可以让绘图者用Sketchpad光笔在计算机系统上轻 松地以交互方式绘图。它首先提出了创建子图作为 标准图并反复使用的概念，并且如果修改标准图， 那么它的所有拷贝都会随之改变。目前许多软件仍在使用该方法。

  隐形矫治技术的灵感来自于被Levoy等人称之为“三维传真机”（3D fax machine)的系统,该系统使得图像采用传真机传送文件一样，通过诸如Internet等通讯系统传送三维物体成为可能。 在发送端，物体被扫描并生成其表面三维模型，通过Internet将模型发送到接收端，然后通常采用3D打印成形等工艺加工出来。当然，在加工前， 发送者或接收者之一都可对模型进行操作处理。

  大量CAD技术已经应用在更加广泛的领域， 包括口腔修复学。例如，已有计算机辅助氧化锆全瓷制作。一些早期的软件多用于借助于计算机进行头影测量分析。这类应用模式也在逐渐扩展，可以让操作者能观察到由治疗引起的头影测量图的变化。由Biggerstaf提出的正畸治疗两维模型是早期采用计算机设计和评估治疗后牙齿位置变化的可视化方法。

  三维几何技术的另一应用领域是颅面研究和颅面外科学。目前，在计算机辅助手术设计方面进行了大量的研究。利用上述的三维牙颌模型技术， Motohashi和Kuroda1"开发了根据牙颌模型扫描信息进行正颌外科手术设计的软件系统：该模型被分割成单独的牙齿，然后操作者再将它们移动到手术后的位置，并采用数字工具进行评价。

  其他与隐形矫治同时代的研究系统曾尝试开发能够生成完整正畸治疗计划的功能。这些系统集成了三维输人功能以更准确地获取患者的个体 几何信息。AlCaniz等人利用Magallanes软件进行了尝试，这是一个基于标准牙颌印模扫描信息的治疗方案设计系统。它采用激光扫描仪扫描牙颌石育模型并生成三维表面信息，然后通过检测牙齿边界采用固定算法对模型进行自动分割。然而，值得注意的是，只有当牙齿接近垂直时，该算法才有效。该软件可以交互式制定治疗计划，并模拟使用特定弓丝后的牙齿移动。后一项功能是通过模拟弓丝加载时牙齿行为的生物力学模型实现的。