數(shù)字化技術在口腔醫(yī)療中的應用

董 麗，梁 正，李 芳

(山東醫(yī)學高等專科學校，濟南 250002)

近年來，計算機技術的飛速發(fā)展帶動了口腔醫(yī)療設備的全面更新?lián)Q代和口腔醫(yī)療技術的巨大變革。數(shù)字化口腔醫(yī)療設備逐步普及，計算機輔助設計和制造逐漸取代傳統(tǒng)手工方法，越來越多的數(shù)字化技術如數(shù)字化印模、計算機輔助設計、計算機輔助制造、快速成型等應用于口腔醫(yī)療領域中，口腔醫(yī)療進入數(shù)字化時代。

1 數(shù)字化印模

精確地獲取預備牙體或預備洞形印模是能夠制作一個密合且防止細菌侵入修復體的前提［1］。牙齒預備體可采用口內直接掃描或口外模型掃描的方法獲得數(shù)字化印模［2］。數(shù)字化印?？梢蕴岣哳A備體的精確度，同時減少患者的嘔吐刺激?？谇幌鄼C(如CEREC的三角測量相機)可以對患者進行口內光學取模，用三維的單個圖像方式來記錄預備體和后牙數(shù)據(jù)，通過額外的角度拍攝來獲取倒凹區(qū)的數(shù)據(jù)，在一個象限區(qū)域內或者整個頜骨獲得若干個圖像，然后計算整合成一個虛擬模型。另一個具有代表性的口內掃描設備是3M Espe椅旁口內掃描儀，以每秒20張圖片連拍的方式將整個頜骨連續(xù)拍成視頻圖像，同一位置可以有三組鏡頭進行多次拍攝，這種連續(xù)的視頻記錄避免了由于圖像重疊或數(shù)據(jù)間斷造成的誤差。利用口外掃描技術可以掃描石膏模型獲取數(shù)據(jù)模型，如3M Espe的 Lava和CEREC的inLab系統(tǒng)。需要先將硅橡膠材料放入患者口中，采用傳統(tǒng)方法取模，然后用掃描儀掃描模型獲取數(shù)據(jù)。

2 計算機輔助設計(CAD)

CAD在口腔修復、正畸、種植等領域廣泛應用，如利用CEREC 3D可完成部分冠、全冠、嵌體、高嵌體、貼面、固定橋等各種修復體的設計和制造。利用CEREC 3D設計修復體時可從虛擬牙形態(tài)數(shù)據(jù)庫中搜索，調出與預備后的牙體最為匹配的牙冠外形，運用定位旋轉功能，使虛擬牙冠就位，虛擬牙的三維模擬冠可在計算機上任意旋轉、傾斜、放大和縮小，也可以用標尺工具進行修改;還可運用成型工具對牙表面的溝、窩、脊等結構實施精細修改;利用滴蠟功能模擬傳統(tǒng)手工制作方法中的工藝;利用對合功能，顯示咬合關系，使用模擬咬合紙檢查咬合關系，從而方便快捷地建立諧調的咬合關系;此外，瓷層或冠的厚度對于修復體的質量至關重要，利用CEREC 3D的剪切功能，可在任意方向和角度觀看修復體的斷層。使用CEREC系統(tǒng)可以比傳統(tǒng)修復保留更多的牙體組織，修復體的功能和美觀程度可與天然牙媲美，還使患者能夠在屏幕上直接看到最終修復體的模擬效果，更有利于患者接受［3］。

3 計算機輔助制造(CAM)

切削、研磨在口腔醫(yī)療中應用最廣泛的CAD/CAM系統(tǒng)是Sirona公司的Cerec 3D/inLab系統(tǒng)和Kavo公司的Kavo Everest系統(tǒng)。CEREC 3D是面向醫(yī)生設計的系統(tǒng)［4］，利用CEREC 3D完成修復體設計后，修復體的設計數(shù)據(jù)就會傳輸?shù)饺S數(shù)控加工系統(tǒng)，選擇大小合適的瓷塊后，計算機會根據(jù)設計好的牙體形態(tài)控制兩臺三軸數(shù)控銑床高速切削、研磨出全瓷冠。CEREC inLab是針對牙科技工室設計的［5］，在計算機上完成修復體設計后，切削制作單元可以輕松完成氧化鋯冠、橋支架、內冠、套筒冠、種植基臺以及手工蠟型的加工制作，切削制作單元擁有兩個水冷系統(tǒng)，配備了多種圓柱形和圓錐形車針，六軸聯(lián)動，雙車針同時研磨，一個玻璃陶瓷全冠的研磨時間僅需要十幾分鐘。Kavo公司的Everest系統(tǒng)也是專為牙科技工室設計的，能夠用于全瓷修復體的嵌體、貼面、全冠、冠橋基底冠或支架的設計和加工，以及全瓷特殊連接體的設計和制作。Kavo Everest系統(tǒng)通常加工難切削陶瓷，如各種成分的氧化鋯陶瓷，由于采用的材料難切削，系統(tǒng)首先對預結晶陶瓷進行加工，并將加工后的修復體放入結晶爐，在1500℃條件下進行一晚上的高溫結晶，以達到修復體所需硬度。此外，Kavo Everest也可加工鈦金屬。

4 快速成型(RP)

RP技術是指在計算機的控制下，根據(jù)物體的CAD模型或CT、MR等數(shù)據(jù)，不借助其他設備，通過材料的精確堆積制造原型的一種數(shù)字化成型技術，集中體現(xiàn)了CAD、激光加工、數(shù)控和新材料開發(fā)等多學科、多技術的綜合應用［6］。口腔醫(yī)療領域中最常見的RP技術有選擇性激光燒結(SLS)、立體光固化(SLA)等。SLA技術以光敏樹脂為原料，將計算機控制下的特定波長與強度的激光對液態(tài)樹脂逐點、逐層進行掃描，使被掃描區(qū)的樹脂薄層產生光聚合反應而固化成形，每一層固化完畢之后，平臺向下移動一層，然后將樹脂涂在前一層上，如此反復，每形成新的一層均粘附到前一層上，直到制做完修復體的最后一層。日本的很多牙科醫(yī)院和診所使用SLA設備加工義齒、支架和種植導板。SLS是在工作臺上均勻鋪上一層很薄的粉末，激光束在計算機控制下按照零件分層輪廓有選擇性地進行燒結，一層完成后再進行下一層燒結，全部燒結完后去掉多余的粉末，再進行打磨、烘干等處理便獲得零件。借助EOS GmbH公司的EOSINT M270型金屬粉末激光燒結機可以在11 h內燒結200～250顆鈷鉻合金齒冠?？焖俪尚彤a品的制造過程與模型的復雜性無關，可以制造任意形狀的模型。利用快速成型技術可以完成產品的批量、自動加工，降低生產成本，提高生產效率，使得在口腔領域內大規(guī)模自動生產取代傳統(tǒng)手工工藝成為可能。

5 小結

口腔醫(yī)療中，數(shù)字化意味著降低成本和減少操作失誤，提高醫(yī)療質量和效率，從而增強競爭力。手工業(yè)加工技術在工業(yè)化發(fā)展的進程中會逐步被計算機加工工業(yè)取代。廣大口腔醫(yī)生和技工應該加強相關知識和技能的學習，避免出現(xiàn)因不懂操作而導致花費大量資金購置的先進設備閑置的尷尬局面。

［1］Peter Schneider.數(shù)字印模與虛擬架及功能性面［J］.世界牙科技術，2011，2(CAD/CAM ?？?:14-17.

［2］呂培軍，孫玉春.口腔修復計算機輔助設計/制作的過去、現(xiàn)在和將來［J］.北京大學學報(醫(yī)學版)，2010，2(1):14-19.

［3］張品婷，朱智敏.計算機輔助設計和制作數(shù)字椅旁全瓷修復系統(tǒng)的研究進展及應用［J］.國際口腔醫(yī)學雜志，2008，35(增刊4):244-247.

［4］王勇.淺談口腔修復計算機輔助設計與制作系統(tǒng)在我國的應用及研發(fā)——從一個工程師的角度［J］.北京大學學報(醫(yī)學版)，2008，2(1):4-6.

［5］譚曉蕾，張少鋒，郭航.椅旁牙科CAD/CAM系統(tǒng)及臨床應用進展［J］.口腔頜面修復學雜志，2008，7(3):227-229.

［6］Tang ST，Huang YF，Hsiao MT，et al.Rapid prototyping strategy for a surgical data warehouse［J］.Methods Inf Med，2003，42(3):243-250.