不同數(shù)字印模方式影響全瓷冠邊緣適合性的研究

占莉琳 曾利偉 陳萍 廖嵐 李十月 劉仁英

1.南昌大學(xué)附屬口腔醫(yī)院修復(fù)科，南昌 330006；2.寶雞市口腔醫(yī)院修復(fù)科，寶雞 721000；3.武漢大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院流行病與衛(wèi)生統(tǒng)計學(xué)系，武漢 430000

口腔印模的精確度是保證修復(fù)體質(zhì)量的重要基礎(chǔ)，數(shù)字印模是計算機(jī)義齒輔助設(shè)計與制作（computer aided design/computer aided manufacture，CAD/CAM）獲取口腔組織形態(tài)數(shù)據(jù)的方式。良好的邊緣適合性是評價修復(fù)效果的重要指標(biāo)[1]，印模的精確度直接影響修復(fù)體邊緣的適合性。本實(shí)驗(yàn)研究不同的數(shù)字印模獲取方式對修復(fù)體邊緣適合性的影響，尋求更具可操作性的印模方式以提高效率，增加精度，為臨床實(shí)際工作提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 主要實(shí)驗(yàn)設(shè)備和材料

Dental wings I series掃描儀（DWOS 3.1軟件，Dental wings公司，加拿大）， S261體式顯微鏡（ACI mage軟件，Olympus公司，日本），3M加成型硅橡膠：3M ESPE ExpressTMXT（3M公司，美國），牙科模型石膏（賀利氏公司，德國），氧化鋯瓷塊：X-cera（深圳翔通醫(yī)療科技有限公司）。

1.2 試件制備

車床制備聚甲基丙烯酸甲酯（polymethyl methacrylate，PMMA）材質(zhì)下頜第一磨牙標(biāo)準(zhǔn)模擬全冠預(yù)備體模型16個，規(guī)格高5.0 mm，面直徑5.0 mm，聚合度10°，頸部肩臺為直角肩臺（90°，1.0 mm）。在代型軸面制作一高3.0 mm、深1.0 mm的溝作為冠就位的固位溝。用金屬制備2個高4.0 mm個別托盤和2個深10.0 mm取模用托盤。

1.3 實(shí)驗(yàn)分組

根據(jù)印模方式的不同分為直接掃描組、硅橡膠印模組、超硬石膏組。將16個代型按隨機(jī)抽樣原則依次用硅橡膠等距固位于2個個別托盤中，就位道一致；硅橡膠印模材料翻制個別托盤內(nèi)代型的高質(zhì)量陰模（基牙邊緣清晰，無氣泡），（25±1）℃下存放1 h，以保證硅橡膠材料的完全固化；在真空條件下嚴(yán)格按照石膏材料的水粉比為23 mL∶100 g灌注超硬石膏陽模，待24 h石膏完全硬固后分離石膏模型（表面光滑、無氣泡、無缺損、肩臺清晰）。

1.4 實(shí)驗(yàn)步驟

1.4.1 光學(xué)數(shù)據(jù)采集 將3組試件分別放入Dental wings I series掃描儀內(nèi)，固定于底座上；設(shè)置選取掃描區(qū)域，保持多次掃描過程中圖像均處于同一坐標(biāo)系；根據(jù)要求調(diào)整掃描單元焦距，對采集獲得的圖像進(jìn)行融合、補(bǔ)償和重建；通過DWOS 3.1數(shù)據(jù)模型設(shè)計軟件獲取圖像清晰、顯示完整牙預(yù)備體形態(tài)、邊緣清楚、無陰影和缺損的圖像，生成DWOS數(shù)字模型。

1.4.2 CAD/CAM制作全瓷冠 將所得數(shù)據(jù)分別使用計算機(jī)輔助設(shè)計軟件畫肩臺邊緣線，按下頜第一磨牙外形標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一設(shè)計全瓷冠的外形，計算機(jī)輔助制作研磨儀將設(shè)計好的冠切割成型。設(shè)置氧化鋯燒結(jié)收縮參數(shù)1.241（即燒結(jié)后體積收縮率為24%），燒結(jié)溫度1 600 ℃，修復(fù)體種類選擇全冠，預(yù)設(shè)隙料空間值為20 μm，肩臺區(qū)粘接空間值為0 μm，高溫?zé)Y(jié)8 h，制作完成48個全瓷冠。

1.4.3 硅橡膠復(fù)制法復(fù)制全冠邊緣間隙 全瓷冠試戴后將輕體型硅橡膠置于冠的組織面，使其就位于代型模型上，在面施加50 N的力，待輕體型硅橡膠凝固后，在全冠和代型間形成一個薄的硅橡膠膜，膜的厚度就是全冠和預(yù)備體之間的縫隙，即間隙模型[2]；將全冠從代型上取下，薄的硅橡膠膜就黏附在代型上，再將重體型硅橡膠調(diào)和后置于個別托盤中，使其在預(yù)備體上重新就位，待重體型硅橡膠硬固后，兩種硅橡膠就結(jié)合在一起，將其完整取出。1.4.4 體式顯微鏡測量邊緣間隙大小 將間隙模型硅橡膠塊沿冠的頰側(cè)、舌側(cè)、近中及遠(yuǎn)中邊緣中點(diǎn)切為4份，使用S261體式顯微鏡放大45倍采集每個剖面全瓷修復(fù)體到預(yù)備體的數(shù)碼圖像，ACI mage軟件進(jìn)行測量，間隙模型硅橡膠邊緣肩臺處每個剖面上等距離選擇25個點(diǎn)，共100個測量點(diǎn)，記錄測量結(jié)果。

1.5 統(tǒng)計學(xué)分析

采用SPSS 17.0統(tǒng)計軟件對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行雙因素方差分析，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 不同測量位置的全瓷冠邊緣間隙

全瓷冠邊緣間隙不同測量位置的結(jié)果見表1。

表1 不同測量位置的全瓷冠邊緣間隙Tab 1 Different part of the marginal fi t of all-ceramic crowns

直接掃描組（F=1.019，P=0.388）、超硬石膏組（F=1.202，P=0.314）、硅橡膠印模組（F=0.955，P=0.417）不同位置邊緣間隙差異均無統(tǒng)計學(xué)意義。各組頰側(cè)和近中側(cè)，頰側(cè)和遠(yuǎn)中側(cè)，舌側(cè)和近中側(cè)，舌側(cè)和遠(yuǎn)中側(cè)不同邊緣位點(diǎn)的測量結(jié)果之間的差異無統(tǒng)計學(xué)意義。各組邊緣間隙值均小于120 μm。3組不同位置間隙值從小到大依次為舌側(cè)、近中、遠(yuǎn)中、頰側(cè)，但差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。結(jié)果顯示，各實(shí)驗(yàn)組內(nèi)每組全瓷冠的邊緣間隙是一個較均勻的縫隙，不同邊緣位點(diǎn)的測量結(jié)果之間的差異無統(tǒng)計學(xué)意義，并均在臨床可接受的范圍內(nèi)。

2.2 不同印模方法的全瓷冠邊緣間隙

直接掃描組、硅橡膠印模組、超硬石膏組的全瓷冠邊緣間隙測量結(jié)果分別為（69.18±9.47）、（81.04±10.88）、（84.42±9.96） μm，各組的邊緣間隙測量值均小于120 μm，均在臨床可接受的范圍內(nèi)。3組全瓷冠的邊緣間隙有差異（F=60.045，P＜0.001），SNK法兩兩比較結(jié)果顯示直接掃描組與硅橡膠印模組、超硬石膏組差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），超硬石膏組與硅橡膠印模組之間差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P=0.056）。

3 討論

采用數(shù)字印模技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的取模灌模材料及過程，使工作過程得到優(yōu)化和成本節(jié)約。良好的邊緣適合性是評價修復(fù)效果的重要指標(biāo)，它與修復(fù)后牙體、牙周、牙髓組織的健康以及修復(fù)體壽命密切相關(guān)[3]。美國牙科協(xié)會規(guī)定，修復(fù)體邊緣與牙預(yù)備體的密合度為25～40 μm[4]，通常采用的標(biāo)準(zhǔn)是McLean等[5]的研究結(jié)果，即邊緣間隙的最大臨床接受值為120 μm。

牙體缺損的各類固定修復(fù)體對邊緣密合度和咬合接觸的精度要求在微米水平[6]，對印模的精確度的要求很高。本實(shí)驗(yàn)研究不同數(shù)字印模方式對CAD/CAM全瓷冠邊緣適合性的影響。

3.1 操作步驟及影響因素

本實(shí)驗(yàn)3組全瓷冠的邊緣間隙結(jié)果顯示，3組均在臨床可接受范圍之內(nèi)（＜120 μm）。直接掃描組與其余兩組差異有統(tǒng)計學(xué)意義。本實(shí)驗(yàn)采用直接掃描試件模擬口內(nèi)直接掃描法，減少了人為誤差的可能性，這是本實(shí)驗(yàn)直接掃描組邊緣間隙最小的原因之一。直接掃描組與超硬石膏組差異有統(tǒng)計學(xué)意義，這與Euán等[7]的研究結(jié)果一致。為了獲得更精確的數(shù)字印模，操作步驟越簡單，對保持好的精度越有利[8]。在臨床應(yīng)用上，直接口內(nèi)掃描雖無需傳統(tǒng)的取印模和灌模程序，但易受口內(nèi)軟硬組織結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、濕潤環(huán)境、患者的張口度以及操作者與掃描元件設(shè)備等因素的影響[9]。仍有一些醫(yī)師認(rèn)為口內(nèi)數(shù)字化印模操作難度較大，需要重新掃描次數(shù)較多，需要更多的椅旁時間等[10]。石膏模型掃描是目前臨床上選擇較多的獲取數(shù)字模型的方式，需要進(jìn)行傳統(tǒng)的印模制取后再翻制成石膏模型，操作步驟多，易受灌模時超硬石膏收縮帶來的影響。印模掃描法只需要進(jìn)行印模制取獲得患者的硅橡膠陰模，無需灌注模型，可降低材料和人工的消耗，簡化操作環(huán)節(jié)和影響因素。本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)硅橡膠印模組與超硬石膏組之間差異無統(tǒng)計學(xué)意義，說明硅橡膠印模掃描制作的全瓷冠具有與石膏模型掃描相近的邊緣適合性，而操作步驟得以簡化且利于模型數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸與修正，故印模掃描方式相對具有優(yōu)勢。

3.2 掃描儀的精確度

一臺三維掃描儀所能記錄的照色光線的精度取決于攝像機(jī)的拍攝精度。不同的掃描系統(tǒng)和掃描方法具有不同的精確度。譚發(fā)兵等[11]對CEREC 3D和Inlab MC XL 2種光學(xué)印模法影響修復(fù)體的適合性進(jìn)行對比研究證明直接法和間接法邊緣適合性間差異無統(tǒng)計學(xué)意義。吳樹洪等[12]對CEREC 3D/Inlab MC XL系統(tǒng)的5種掃描方法構(gòu)建數(shù)字化模型精度進(jìn)行對比研究證明不同掃描方法構(gòu)建的數(shù)字化模型的精度存在差異。本實(shí)驗(yàn)為體外實(shí)驗(yàn)，使用同一掃描元件設(shè)備對3組試件進(jìn)行掃描，避免了不同掃描設(shè)備的精度對實(shí)驗(yàn)的影響。印模掃描在目前臨床上應(yīng)用較少，這是因?yàn)橹暗膾呙鑳x為單攝像頭技術(shù)，一些孔洞無法被激光掃描到。隨著牙科CAD/CAM的快速發(fā)展，新的三維掃描儀采用雙攝像和3-軸運(yùn)動系統(tǒng)，支持高質(zhì)量的印模掃描，具有更強(qiáng)的掃描細(xì)節(jié)表現(xiàn)力，經(jīng)過對掃描視角的優(yōu)化有效地實(shí)現(xiàn)倒凹完全掃描和印模掃描。對于牙預(yù)備體的邊緣來說，陰模較陽模具有相對清晰的邊緣，光學(xué)掃描適用于類似邊緣這種具有相關(guān)特征的表面處理，適合對邊緣清晰物體的再現(xiàn)。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，硅橡膠印模組邊緣間隙和超硬石膏組間差異無統(tǒng)計學(xué)意義，印模掃描可以達(dá)到與石膏掃描同樣的邊緣精度。

3.3 掃描的相對位置

本實(shí)驗(yàn)將16個代型用硅橡膠等距固位于2個個別托盤中進(jìn)行光學(xué)數(shù)據(jù)采集，結(jié)果顯示，各組不同位置邊緣間隙測量值均小于120 μm，各組頰側(cè)和近中側(cè)，頰側(cè)和遠(yuǎn)中側(cè)，舌側(cè)和近中側(cè)，舌側(cè)和遠(yuǎn)中側(cè)不同邊緣位點(diǎn)的測量結(jié)果之間的差異無統(tǒng)計學(xué)意義，顯示各實(shí)驗(yàn)組內(nèi)每組全瓷冠的邊緣間隙是一個較均勻的縫隙。說明在口外光學(xué)采集方式中，掃描位置對全瓷冠的邊緣適合性無影響?？趦?nèi)掃描的三維攝像頭完全在人為控制下，光學(xué)掃描探頭手柄支點(diǎn)不固定易產(chǎn)生晃動，難以保證攝像頭與被測牙體之間最佳角度和距離，而且較難保證每次測量的一致性和可重復(fù)性[9]。而口外印模/模型掃描系統(tǒng)為非接觸式三維激光掃描，模型固定在一個底座上，使多次掃描過程中圖像均處于同一坐標(biāo)系，便于圖像的融合和重建，從而獲得穩(wěn)定、準(zhǔn)確的數(shù)字模型。

3.4 測量點(diǎn)的選擇

通過測定頸緣縫隙來評價冠修復(fù)體的精度是臨床上常用的方法，本實(shí)驗(yàn)是在參考國內(nèi)外學(xué)者[1,13]研究方法的基礎(chǔ)上，用間隙印模測量法選擇一些有代表性的位點(diǎn)來研究全瓷冠的邊緣適合性。研究[14]表明，在測量全冠邊緣適合性的時候至少要90個定點(diǎn)才能達(dá)到樣本標(biāo)準(zhǔn)差在平均誤差的±5 μm范圍內(nèi)。本實(shí)驗(yàn)將間隙模型硅橡膠塊沿冠的頰側(cè)、舌側(cè)、近中及遠(yuǎn)中邊緣中點(diǎn)切為4份。使用S261體式顯微鏡放大45倍采集每個剖面全瓷修復(fù)體到預(yù)備體的數(shù)碼圖像，每份間隙模型硅橡膠邊緣肩臺處均勻分成25個測量點(diǎn)，共計100個定點(diǎn)記錄測量結(jié)果。均分間隙與選點(diǎn)減少了實(shí)驗(yàn)誤差，本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示各組不同邊緣位點(diǎn)的測量值差異無統(tǒng)計學(xué)意義。

3.5 光學(xué)成像粉的使用

為了避免掃描物表面反光，保證統(tǒng)一的光彌散及掃描的準(zhǔn)確性，進(jìn)行光學(xué)掃描前需要在掃描物表面噴涂二氧化鈦和氧化鎂粉末。由于噴粉厚度難以量化標(biāo)準(zhǔn)控制，可能造成印模的成像粉量（密度和厚度）不均勻。有研究[15]顯示該粉層厚度值在13～85 μm，從而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，影響到修復(fù)體的最終適合性。本研究經(jīng)過多次篩選，以牙科PMMA作為標(biāo)準(zhǔn)試件材料，該材料為一種高分子牙科材料，類似釉質(zhì)的光澤和美觀，其硬度、強(qiáng)度及彈性模量雖低于釉質(zhì)，但高于牙本質(zhì)，在少量較薄的噴粉下即可獲得完整的數(shù)字化圖像。硅橡膠印模掃描同樣需要少量較薄的噴粉，而超硬石膏掃描無需噴粉可獲得完整的數(shù)字化圖像。目前已有新型無需噴粉的掃描系統(tǒng)投入使用，但未在本實(shí)驗(yàn)的研究范圍之內(nèi)，有待在今后的研究中作進(jìn)一步的探討。

本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示直接掃描、硅橡膠印模掃描、石膏模型掃描全瓷冠的邊緣適合性均在臨床可接受范圍之內(nèi)。印模掃描在CAD/CAM全瓷冠獲取數(shù)字模型上具有縮短操作時間、穩(wěn)定、準(zhǔn)確、重復(fù)性好的優(yōu)勢，可作為臨床操作者獲取數(shù)字模型的相對準(zhǔn)確快捷的方式，保證修復(fù)體的適合性和成功率。

本實(shí)驗(yàn)試件為標(biāo)準(zhǔn)圓柱體，肩臺部位彎曲度均勻一致，外冠燒結(jié)時不受彎曲度影響；而實(shí)際基牙預(yù)備體肩臺多為不規(guī)則形，不同部位冠邊緣彎曲度經(jīng)材料燒結(jié)所造成間隙的差異，有待作進(jìn)一步研究。

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