大学生创新性实验计划项目申请书1.doc

大学生创新性实验计划项目申请书
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大学生创新性实验计划项目申请书

项目名称 牙体解剖立体图库平台的建立
负 责 人 窦 磊
学 院 华西口腔医学院
年级专业 2003级口腔医学七年制
联系电话 [phone]
电子信箱 doug2006@
指导教师 王艳民
所在学院 华西口腔医学院
联系电话 [phone]

教务处制表
填表日期： 2007 年 5 月 4 日

项目名称
牙体解剖立体图库平台的建立
申请经费
6800元
起止时间
2007 年 7 月 至 2009 年6 月
申请项目类别
一般项目（ ） 重点项目（ √ ） 请打“√”
项目组成员
姓名
年级
所在院系、专业
联系电话
E-mail
窦 磊
2003
华西口腔医学院口腔医学七年制
13541202156
doug2006@
王 了
2004
华西口腔医学院
口腔医学五年制
13980577929
wangliaonew@
胡海琨
2004
华西口腔医学院
口腔医学五年制
13980448591
Helen-8591@
曾兴琪
2004
华西口腔医学院
口腔医学七年制
13880481917
cindyqq198 6@
肖 力
2004
华西口腔医学院
口腔医学八年制
13880432188
xl1985621@
导 师
姓名
王艳民
单位
四川大学华西口腔医学院
职务/职称
讲师
电话
13882190264
E-mail
Yanmin5wang@
1、项目来源：□科研 √教学 □设计 □工程 □自选 □其他（ ）
2、项目简介（300-500字左右）

    牙体解剖形态的研究是最早开始的口腔研究之一，“牙体解剖立体图库平台的建立”是一项创新性的服务于教学领域的实验计划项目。本项目利用牙体三维立体成像、X线成像、数码成像、以及牙体动画制作等多种技术手段，建立人类全口牙齿的牙体立体图库，配合牙体解剖形态的测量和分析，研发出一套完整的可不断更新的牙体解剖图库平台。
    本项目分为牙体搜集、牙体测量、牙体三维形态扫描成像、数据库的建立等具体步骤。通过搜集并挑选具有典型牙体形态的离体牙，采用显微CT扫描，运用图象处理软件、计算机辅助软件将图形数据调入三维有限元程序，绘制出人体三十二颗标准牙的三维立体图像。同时，对牙体的解剖形态数据进行测量和分析，与标准牙平均范围进行比较，对已有的测量数据库进行更新和补充。其后将全口三十二颗牙的相关数据一次调入，用于完整牙列排列规律及牙列（牙合）面形态的研究。对其他一些形态变异特征明显的牙，采用数码相机进行多方位图像采集、X线拍摄、电脑小动画的制作等方法进行保存。
    该项目特色鲜明，具有突出的创新性、可行性、自主性、参与性。本次牙体立体解剖图库平台的建立，对于牙体解剖形态的基础研究，以及口腔基础学科的教学都具有重要意义。
3、申请理由（包括自身具备的知识条件、自己的特长、兴趣等）

    申请此次大学生创新性实验计划项目，具有一定的知识储备是必需的。作为03、04级的学生,我们已经完成了所有基础课和部分口腔专业课的学习，在实验操作和动手能力方面也有突出表现。对于与本课题相关性最强的《口腔解剖生理学》，本小组中已有三人（胡海琨、王了、窦磊）完成了这门课程的学习并取得了优异的成绩,另两名成员(曾兴琪、肖力)也正在进行本门课程的学习,并代表班级参加了"林则杯"口腔特色技能大赛，表现优异。另外，本组有三名成员获得了国家计算机二级证书，窦磊曾任科技实践部部长，完全有能力胜任本项目涉及到的图像三维重建、数据库建立、flash制作等计算机操作。
    也正是在口腔解剖生理学的学习过程中我们对牙体解剖形态产生了浓厚的兴趣,但大多只能借助于现行教科书中的牙体形态文字或数据的描述，加以二维示意图或该课程实验教程中的离体牙及雕刻成形的蜡牙，并且现有离体牙数量有限加之多年的人为损耗，为基础教学带来不便，使得一种新型的牙体解剖立体图库平台的建立成为当务之急。
    作为跨专业、跨年级的团队组合，本团队成员知识面广、专业知识扎实，团队中的每一个人都拥有强烈的团队合作意识和创新意识，具有严谨的求学态度、活跃缜密的思维方式、饱满的工作热情和持之以恒、顽强拼搏的科研精神。胡海琨现为口腔医学院学生会主席, 肖力任社团管理办公室主任，曾兴琪任联合新闻中心部长, 王了任权益部部长,窦磊曾任科技实践部部长。学生会的工作经历使我们深知团队协作的重要性,不仅建立了广泛良好的交际网络，也锻炼了我们的合作交流、统筹规划等各方面的综合能力。

4、立项背景（研究现状、趋势、研究意义等，参考文献和其他有关背景材料）

1）研究现状及趋势
    关于牙体解剖形态的研究资料较多，但大部分以牙体测量为主，其中许多参考资料中的测量局限于牙体表面（如牙冠、牙根），而没有对牙体内部结构（如髓室、根管）进行测量。对于牙体整体形态的研究中，所用的方法还很有限，如果能用显微CT，关于牙体整体形态的研究将会取得质的飞跃。
    从国内外同类研究情况来看，牙体解剖形态的研究是最早开始的口腔研究之一，早期的研究样本量较大，而由于测量工具以及统计方法的限制，测量结果较现在有所差异。而近年来相关研究中，测量工具及统计方法均有较大改善，但是样本多限于某一地区，未见同时期不同地区间的大样本比较研究。
    1969年Housefield等发明计算机体层摄影(computed tomography)简称CT, 并于1972年用于临床，给医学影像学带来一场深刻的革命，使原来的重叠图像成为层面图像。1990年Tachibana等首次将CT技术应用于牙体病领域，主要是评价牙体病的治疗。但其空间分辨率为0.6mm，不能用于牙齿结构的详细分析，因此CT的应用受到限制。1995年Nielsen等使用分辨率为127μm的显微CT成功测量牙齿表面区域，但该分辨率不能分析根尖的细微情况。随着扫描技术、显微CT分辨率的提高以及配套软件的开发，目前显微CT的分辨率可达到５－１０μm。显微CT作为一种能详尽地观察牙齿形态学特征，而不破坏牙齿结构的非侵入性技术，能够提供3D数据重现，受到部分牙科学者的关注。而现在我院口腔生物医学工程教育部重点实验室中拥有显微CT、电子游标卡尺等高精尖的设备，并且拥有一批高水平的实验操作人员，为本次测量工作的顺利开展提供了有利条件。
    如今，研究牙体解剖形态所应用的方法大多是利用牙齿的系列薄层CT截面影像、图像处理软件、计算机辅助设计软件建立三维模型。在现有资料中，有部分牙体解剖形态研究已对某些特定牙体（如中切牙，尖牙）采用显微CT机术，但仍缺乏对全部牙体（暨形态典型的32颗牙体进行CT扫描）的参考文献。对于口腔的基础教学造成了一定的局限性。因此我们完全可以充分地利用重点实验室这个平台开展这方面的研究。
2）研究意义
    本次牙体解剖立体图库平台的建立，对于牙体解剖形态的基础研究，以及口腔基础学科的教学都具有重要意义。现行的口腔教科书中对于牙体解剖形态的介绍以文字、数据为主，加入一定的二维图像，总体来说形式单一且缺乏直观性，很难让学生全面、整体的了解牙体的形态结构。另外，现在离体牙资源十分缺乏，加之人为损害严重等方面的原因，给口腔基础学科教学带来了较大的困难。通过牙体解剖立体图库平台的建立，我们可以从以下三方面改变现有的情况：
① 为学生提供更先进的教学模式，增加学生的参与性
    牙体解剖立体图库平台使得学生能够有更加直观的方式学习牙体形态，使学生不仅能掌握牙体的外部结构，对于牙体的内部形态也可熟练掌握。此平台还可制作为光碟形式，让大部分学生随时随地都可对所学的牙体解剖形态进行查询和温习，不但实用性强，也让枯燥的口腔基础课程变得更加生动形象。同时，牙体解剖立体图库平台的建立是一个长效机制，如果有同学在学习过程中发现了形态结构更好的牙体，可将其制作后导入平台当中，既锻炼了学生的能力，又增加了学生的参与性，还能使平台得以不断更新。
② 服务教育、促进学科发展
    此图库的研究，其最重要的一方面就是在于服务教学，促进学科发展。首先，牙体解剖立体图库平台的建立，为口腔基础学科教育提供了良好的辅助手段和先进的教学方法，将会成为口腔基础学科教育的一大亮点。其次，此平台应用了现今较先进的技术，如显微CT技术，图像软件制作技术。对于现今仍局限于二维图像教学的口腔基础学科来说，是一大突破和创新，同时也对口腔基础学科技术上的发展有一定的促进作用。
③ 为同类研究提供可靠的参考依据
    虽然现在牙体解剖形态研究的资料较多，但大多停留在牙体数据测量阶段，无法直观的展现典型牙体的解剖形态。此次牙体解剖立体图库平台的建立，很好的解决了这一方面的问题。我们将挑选形态典型的32颗牙体进行CT扫描，并且将其它具有明显变异或特点鲜明的牙体进行数码照相，X片拍照和动画制作。目的是为口腔学科教育更加全面，实用性更强的教学资料，并为同类研究提供可靠的参考依据。
3）参考文献
〔1〕吕渭莉，石红光，郭崇志.上颌中切牙三维有限元模型的CT扫描建模.国际医药卫生导报，2006，12（19）
〔2〕陈琼.三维有限元建模方法的研究现状.口腔医学，2006，26（2）
〔3〕魏洪涛，张天夫，曾晨光等.牙颌三维有限元模型生成方法的探讨.白求恩医科大学学报，2000，26（2）
〔4〕赵志河，房兵，赵美英.颅面骨三维有限元模型的建立.华西口腔医学杂志，1994，12（4）
〔5〕贾刘合，黄定明，谭红等.恒前牙牙体硬组织解剖学特征的初步研究.四川医学，2005，（7）
〔6〕Feichtinger Matthias， Mossbock Rudolf， Karcher Hans.Assessment of bone resorption after secondary alveolar bone grafting using three-dimensional computed tomography.Cleft Palate-Craniofacial Journal，2007,44(2):142-8
〔7〕Minami Katsuhiro， Mori Yoshihide， Tae-Geon Kwon. Maxillary distraction osteogenesis in cleft lip and palate patients with skeletal anchorage. Cleft Palate-Craniofacial Journal. 2007,44(2):137-41
〔8〕Matsumura H，Tsukiyama Y， Koyano K. Analysis of sagittal condylar path inclination in consideration of Fischer's angle. Journal of Oral Rehabilitation，2006,33(7):514-9
5、项目方案

1）收集阶段
    收集足够的离体牙标本，计划用三个月的时间收集到尽量多的离体牙，数量大约在300-500颗。标本牙的主要来源是在成都及其周边县市的各大中小医院及牙科诊所因牙周病、正畸需要等拔除的恒牙，并结合利用暑期发动同学到家乡地区收集的途径。要求所收集的离体牙牙冠形态基本完整,龋损不超过中龋。拔除后的离体牙分别置盛有生理盐水的玻璃瓶内，登记性别、年龄、牙位等基本情况。并按牙位分别存放。
2）外形形态测量阶段
    用电子游标卡尺测量各牙的牙齿全长、冠长、根长、颈宽、近中远中径、颊舌径、根分叉距离。并制定统一的牙体外型测量标准，如下：
    冠长：前牙为唇侧切缘到颈缘釉牙骨质界最凸点的垂直距离；前磨牙为唇侧（下颌为舌侧）切缘到颈缘釉牙骨质界最凸点的垂直距离；磨牙为近颊尖（下颌为舌尖）至颈缘釉牙骨质界最凸点的垂直距离。
    根长：前牙为颈缘釉牙骨质界最凸点到根尖处的垂直距离；前磨牙为颈缘釉牙骨质界最凸点到根尖处的垂直距离；磨牙为颈缘釉牙骨质界最凸点到根尖处的垂直距离。
    牙齿全长：前牙为切缘至根尖处的垂直距离；前磨牙为颊尖至根尖的垂直距离；磨牙取牙体长轴垂直于卡尺臂时，牙冠最高点至根尖最大距离。
    颈宽：牙颈部釉牙骨质界向冠侧最凹点之间垂直距离。
    近中远中：:近中远中邻面之间的最大垂直距离。
    颊舌径：唇面（颊面）最凸出点与舌面最突点之间的垂直距离。
    根分叉距离：前磨牙为近中边缘嵴最凹处至根分叉之间垂直距离；磨牙为颊面沟起点至颊侧根分叉的垂直距离。
    参照以上标准由同一实验者进行测量，每个数据测量3次，记录平均值。

3）恒牙的三维重建
    按牙位分类，对32颗恒牙进行三维重建。首先，认真筛选要进行的三维重建的牙，要求满足发育良好，解剖标志明显,无龋坏,外形形态数据最接近平均值。然后，通过分辨率为68 μm 的显微CT对离体牙样本进行扫描，将样本扫描后的原始灰度图像经图片处理软件调整对比度、确定边界及图像分割后得到牙体层面图像的二维图像数字信息，再用三维重建软件对层面图像进行三维影像重建后获得高分辨率的三维图像。最后，利用绘图软件（如illustrator）上的标尺软件对三维数据中的相关数据进行测量，并在三维图像中引入比例标尺。
4）制作基于数据库的应用软件
    完成数据库后，用 VC++编程软件及Flash制作软件设计一个基于该数据库的软件，通过该软件可以查询到各种牙的数据及我们建立的恒牙三维立体图,并且可从不同层面观看三位重建牙的表面积内部结构。
5）离体牙多方位图库的建立
    针对形态标准的32颗恒牙以及收集到的形态变异性很大的牙，可通过其他多种方式建立立体图库。利用数码照相的方式可对牙体外形进行多方位的纪录。在临床实践中，通过X线片的拍摄，可以纪录具有典型形态特征的离体牙及非离体牙，并可探求其髓腔形态。为了方便教学，生动形象的牙体电脑小动画的制作也是一类可行的方法。以上成像方法虽不及显微CT扫描技术先进真实，但却拥有价格低廉、操作简便等优点，可以弥补实验经费上的不足，又可将更多的牙体形态录入图库。让我们知道标准的牙的同时也了解牙体的变异性，增加了图库的广度。
6）数据处理，建立数据库
    将我们在第2、3阶段所获得的数据录入数据库（计划用SQL server），然后利用医学统计软件（SAS及SPSS）对数据进行处理，包括分类、变异系数、各数据的相关性分析等。从而得到一个处理后逻辑化了的数据库。
7）长期性计划
    在以上阶段完成后，继续长期收集离体牙，测量数据，并将所测数据导入我们的数据库，使数据库得以更新。
6、特色与创新
1）自主创新
    作为大学生创新性实验项目，自主创新是必需的，虽然以往也有一些相关的研究，例如牙体尺寸的测量等，但在本项目中，我们将把电脑三维成像等技术结合起来，牙体表面尺寸的测量只是一个方面，它的主要作用在于为牙体的电脑三维成像提供数据。而且本项目要建立的不仅仅是一个牙体外形的立体图库,我们还将运用CT断层扫描,电脑三维重建等技术展示牙体的内部解剖形态，如根管，并可在此基础上开发出互动的教学软件。我们还可以通过这个项目更新一些相关的统计数据。
2）可行性高，参与性强
    我们从选题到各实验环节的设计都立足于自身的知识储备等条件，做到了从实际出发，并整合了现有的各种资源，因此，本项目具有极高的可行性。也正是因为这样，这是一个本科生通过全程参与实验即可完成的项目。
3）影响深远
    这一项目将长期服务于教学和科研，而且，这一图库在今后的工作中还可以不断地得到补充，资源量将不断增加。口腔解剖生理学为四川大学精品课程，本项目的实施将为本课程的教学和研究注入新的活力，将进一步推动我校口腔解剖生理学的发展。
7、进度安排
1）2007.7—2007.11 离体牙搜集阶段
此阶段五个月，参与人员通过与当地口腔医院及牙科诊所联系，以便得到足够数量的离体牙。
2）2007.12—2008.5 测量和扫描阶段
此阶段六个月，参与人员先对搜集到的离体牙进行各个方面的手工测量，随后跟据测得的数据以及牙体表面形态的典型性选择相对最合适的牙（每个牙位1到2颗）作CT扫描，随后将部分结构很典型的牙用数码相机摄影保存。
3）2008.6—2008.12 数据处理及立体图库建立阶段
此阶段七个月，研究人员通过整理数据资料并运用相应的统计软件分析得出本次研究所需要的各项数据。应用CT、数码相机等设备得到的图像信息通过FLASH等软件处理得到更加直观的小动画。
4）2009.1-2009.6项目完善阶段
此阶段六个月，通过对前期数据及图像资料的分析，结合书本及临床补充并完善数据库。

8、中期目标及考核方式
1）中期目标
    由于牙体解剖立体图库平台是一个动态的数据库，需要在本次以及今后的学习和实践中不断更新，完善。因此，本次我们的中期目标就是建立起这个数据库的雏形并加以一定量的数据、动画以及图像资料，到本次项目完成以后我们将会将我们的数据库制作成一张光盘并用于教学实践。
2）考核方式
    将我们制作的光碟用于教学过程中，并搜集师生对本光盘实用性，科学性，创新性等方面的满意程度。并将我们的研究成果在相关文献上发表。
9、所需经费及使用计划
1）显微CT：以40颗离体牙算，每颗费用以120元计 40*120=4800元
2）X线照片/数码相机：500元
3）统计及动画制作：500元
4）材料及用品费：500元
5）研究人员差旅费：500元
共计：6800元
导师意见：

签 名：
年 月 日
学院答辩小组意见：

    建立牙体解剖立体图库,可以为口腔医生和医学生搭建学习交流的平台,更详尽准确地了解牙体的形态结构，通过模型采集，图片拍摄，测量分析等手段进行表面形态的细观研究，所得出的结论将用于指导烤瓷牙的制作，具有较好的临床应用价值。课题组已经提出了具体的实验流程和总体方案，有一定的创新性和可行性。建议予以支持，争取在一年内拿出经得起论证的科研成果。

组长签名：
年 月 日
学院意见：

签名盖章：

年 月 日
学校意见：

（ 盖 章 ）
年 月 日

发布人： 华西口腔医学 发表时间：2010-02-09 16:29:31