如何在 Cympha Studio 中构建虚拟患者

虚拟患者在 Cympha Studio 中把 CBCT、口内扫描、面部扫描和照片配准到同一场景，并保存为用于牙科病例的 .cyp 文件包.

适用对象: 正畸医生、口腔外科医生、修复医生和技工所设计师,需要把同一患者的 CBCT、口内扫描、面部扫描和参考照片放进一个 3D 场景中——全部对齐到同一坐标系.

阅读后您将了解: 如何把每个模态加载到 Studio,如何用 Register to… 将其对齐到其它模态,什么样才算配准成功,以及如何将组装好的场景另存为可重新打开的 .cyp 包.

所需时间: 首次大约每个患者十五到二十五分钟. 形成肌肉记忆后,时间减半.

开始之前

您需要:

一份 CBCT 序列,以 DICOM 文件夹形式提供(一个序列,而不是多序列导出).
一份或多份口内扫描(.stl、.ply 或 .obj). 上下颌通常是分开的文件;带 UV 坐标的 .ply 加上配对的 .png / .jpg 是最可靠的带纹理格式..stl 仅含几何信息.
(可选)一份面部扫描网格——格式与口内扫描相同.
(可选)参考照片(口外、口内、笑容照),格式为 .png、.jpg、.jpeg 或 .webp.
较宽的浏览器窗口. 某些 Studio 控件(分阶段网格、IPR 开关、网格工具 Remove region)只在桌面宽度(约 1024 px 及以上)显示.

打开 studio.cympha.com——本工作流中的任何操作都不需要账号或登录——确认从空查看器开始. 如果还有之前的病例残留,打开左上角的汉堡菜单(☰)点击 Clear scene. 只有 Clear scene 会清除所有内容;打开新文件只替换它自己的图层.

**工作区提示. ** 使用顶部的 Workspace nav 选择上下文,让 Studio 的菜单适合您当前要做的事. 3D Processing 是最宽泛的工作区,组装虚拟患者时是最安全的默认选择. Facial Scan 把菜单收窄为 DICOM + 扫描 + 面部扫描 + 图片,适合专注于面部到骨骼对齐的场景.

步骤 1 — 先加载 CBCT

CBCT 是锚定参考. 所有其它模态都将配准到 CBCT 的患者坐标系,因此先加载它.

点击 ☰ → Open DICOM….
选择包含一个 CBCT 序列的文件夹(文件夹选择器,不是文件选择器).
等待解码. 体积就绪后,顶部出现切片行,主视图中显示该体积的 3D 渲染.
打开 View tools 面板——点击 CBCT 加载后出现在左侧浮动停靠区的小渲染图标.
调整 HU threshold 直到骨骼和牙齿干净地与软组织分离. 滑条范围大致是 −1024 到 2048 HU;200 到 500 HU 之间通常是分离骨骼的良好起点.
如果体积看起来过于实在或过于淡化,调整 Opacity(0–1).

**云端方案提示. ** 如果您的 Cympha 云端存有与该 CBCT 序列关联的种植方案,Studio 可能会在 DICOM 加载完成后提示导入. 如果您不做种植工作,关闭提示继续即可.

步骤 2 — 添加上颌扫描

☰ → Open optical scan file…(或在顶部工具栏使用 Add model——效果相同).
选择上颌网格. 如果您有带纹理的 .ply 加上对应的 .png/.jpg 图像,在文件选择器中 Ctrl 点选两者,让图像作为 UV 纹理绑定.
网格加载到同一 3D 视图中. 它将带着扫描仪坐标到达——几乎肯定漂浮在 CBCT 体积旁边某处.

**一次加载多个网格. ** 您可以在同一个选择器中选择多个网格文件(该选择中不含图像)以一次性加载所有网格. 不要把一个网格和多个纹理混合——这不是受支持的组合.

步骤 3 — 将上颌配准到 CBCT

Cympha 的配准是刚性的(旋转 + 平移,不含缩放或剪切). 您至少挑选三对匹配的标志点对,Studio 会计算把源网格最佳映射到目标的变换.

在 3D 视图中右键点击上颌网格以打开上下文菜单.
选择 Register to…. Register model 面板打开,Studio 进入严格交替挑选模式. 源网格成为源点挑选时唯一可见的图层;场景在目标点挑选时返回到开始时所见快照.
**放置第 1 对. ** 在上颌上左键点击一个清晰的标志点——例如右上第一磨牙的近中颊尖. 出现一个红色标记球. 然后在 CBCT 体积上左键点击对应的解剖位置. Studio 沿视线进入体积,在 HU 阈值之上(含)的第一个体素上放置一个绿色标记;面板显示 CT (DICOM) 作为目标.
**放置第 2、3 对. ** 挑选分布良好的解剖——对牙弓而言,意味着两侧各一个、前部一个,而不是三个都聚集在同一象限. 聚集的标志点会让刚性求解沿平坦区域滑动.
观察 Pairs 计数器递增. 完整地有三对或以上时,Register 亮起.
如果在到达三对前点错了,按 <kbd>Delete</kbd>(向前删除,不是 <kbd>Backspace</kbd>)以移除最后一个标记. 三对之后,删除被锁定——用 Cancel 清除所有挑选并重新开始.
点击 Register. 牙弓被对齐到 CBCT 的坐标系中.

成功完成以 CT 为目标的配准之后,为已配准的网格打开 Show in 2D(右键菜单),使其轮廓出现在 MPR 叠加中——在轴位 / 矢状位 / 冠状位切片上快速验证对齐在解剖上是否合理.

**Register 与 Cancel 与 Close. ** Register 应用变换. Cancel 把源网格恢复到配准开始那一刻的位姿——挑选错误时使用. Close 关闭面板,不应用也不回退——意外打开配准时使用.

步骤 4 — 添加下颌扫描

两种方式:

**方案 A — 独立配准. ** 用下颌文件重复步骤 2 和 3. 使用骨性标志点(颏孔、下颌联合、下颌支特征)加上牙列,将其直接配准到 CBCT. 当您信任 CBCT 分割时这是最干净的选项.

**方案 B — 配准到上颌. **

与步骤 2 相同,用 ☰ → Open optical scan file…(或 Add model)加载下颌.
右键点击下颌 → Register to…,把标志点对选在已对齐的上颌上,而不是 CBCT 上——当两次扫描在咬合状态下采集时,咬合接触点和交错的牙尖是很好的配对.
点击 Register. 下颌借助上颌落入同一患者坐标系.
可选——双击下颌网格打开定位手柄和移动面板做咬合精调,或再次运行 Register to… 与 CBCT 精调.

方案 B 适用于两次扫描在咬合状态下采集的情形;方案 A 在两次扫描分别采集时更严谨.

步骤 5 — 添加面部扫描(可选)

☰ → Open optical scan file…(或 Add model),挑选面部网格.
右键点击面部网格 → Register to….
在面部上挑选三个或以上双侧及中线标志点(例如右外眦、左外眦、软组织鼻根、鼻下点)并匹配到 CBCT 对应的软组织特征. 把 CBCT HU 阈值降到软组织范围后,渲染出的面部在体积中可挑选.
Register.

可见性快照. ** 开始配准时,Studio 会保存哪些图层是可见的. 在目标点**挑选阶段它会隐藏源网格,并把其它图层恢复到该快照. 如果您开始时 CBCT 是隐藏的,目标点挑选无法命中它——在执行 Register to… 之前重新打开 CBCT.

步骤 6 — 添加参考图片

这些只在媒体库中——不会作为 UV 纹理绑定到网格.

☰ → Add pictures….
多选 .png、.jpg、.jpeg 或 .webp 文件(口外照、笑容照、OPG 截图).
它们出现在 Media gallery(顶部工具栏的图片图标)中. 您可以为每张图片添加备注;备注与项目一起保存.

Studio 的 Screen capture 按钮(顶部工具栏的相机图标)在此处也很有用——它把当前查看器布局保存为单个 PNG(CBCT 布局活动时含 MPR 切片),并提示输入可选备注. 文件名带时间戳. 截图会进入同一媒体库.

步骤 7 — 另存为 `.cyp` 项目

您现在已经组装好了虚拟患者. 保存它,以便浏览器标签关闭后仍能保留.

☰ → Save project as….
在 Chrome 或 Edge 上系统会要求选择一个文件夹. Studio 写入 <FolderName>.cyp 加上一个同级 <FolderName>_CypFile 资源文件夹. 项目图片落到 <FolderName>_CypFile/Pictures/ 下.
在其它浏览器上,Studio 回退为下载的归档文件.

稍后重新打开,☰ → Open project… 并挑选同一文件夹. Studio 还原网格、CT、配准、种植方案(如有)和媒体库(含备注).

成功的标志

CBCT 体积和所有已配准的网格共享一个坐标系——旋转相机时它们作为一个刚性场景一同移动.
牙弓轮廓合理地叠加在轴位 / 矢状位 / 冠状位 MPR 切片上(如果尚未打开,为每个网格开启 Show in 2D).
在标准视图之间切换(加载 .gvw 病例时,牙弓工具栏上的前 / 右 / 左;否则通过 Reset camera)显示牙齿、骨骼和面部软组织的连贯配准.
另存为 .cyp 并在新标签页中重新打开,可还原所有内容,包括图片和备注.

故障排查

**Register 按钮始终不亮. ** 您至少需要三对完整的标志点对(六次挑选,源/目标交替). 注意 Pairs 计数器——它显示 min(source count, target count). 如果您只看到源标记,说明跳过了目标点击.

**牙弓对齐到非常错误的位姿. ** 几乎总是标志点不匹配:源挑选与对应的目标挑选位于不同的解剖位置. 聚集的标志点(三个都在同一磨牙象限)也会导致类似的不稳定. Cancel 该配准,然后用分布在整个牙弓上的标志点重做.

**目标步骤无法挑选 CBCT. ** 配准开始时拍下的可见性快照不包含 CT. 按 Cancel,重新打开 CT(View tools 面板——把不透明度调到零以上,设置合理的 HU 阈值),然后再次运行 Register to….

**纹理图像未绑定到我的网格. ** STL 文件不携带 UV 坐标,因此 STL + 图像组合无法贴图. OBJ 文件常常缺少该管线所需的 UV. 带 UV 的 .ply 是最可靠的格式. 从扫描仪重新导出并带上 UV.

我右键点击病例牙齿但 Register to… 不见了. ** 配准只对用户添加**的网格提供. 病例几何(随 .gvw 方案一同进入的牙齿网格)带有病例元数据,不能用 Register to… 移动——这是为了保护方案.