口內(nèi)掃描結(jié)合3D打印技術(shù)在單牙缺失種植修復(fù)中的臨床效果評(píng)價(jià)*

胡剛剛 袁長(zhǎng)永 李 敢 李曉飛 陳琪欣 王鵬來

數(shù)十年來，種植修復(fù)已經(jīng)成功地治療了大量牙列缺損和牙列缺失的患者[1]，相比于傳統(tǒng)技術(shù)制作種植修復(fù)體而言，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助加工(computer aided design/computer aided manufacture，CAD/CAM)技術(shù)成為了另一種選擇[2]。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，單顆牙的數(shù)字化種植修復(fù)首先應(yīng)用于臨床。Joda等[3]采用口掃數(shù)據(jù)直接設(shè)計(jì)制作單牙缺失的種植修復(fù)體，其精度在臨床可以接受的范圍內(nèi)。田杰華等[4]對(duì)單顆前牙缺失的病人采用CEREC系統(tǒng)進(jìn)行口內(nèi)掃描，CAD/CAM制作全瓷螺絲固位一體冠，在椅旁進(jìn)行調(diào)改，發(fā)現(xiàn)牙冠需要調(diào)改的部位和時(shí)間相對(duì)較多。由于磨切設(shè)備的最小切削厚度有局限性，瓷塊在燒結(jié)之后會(huì)有收縮，致使修復(fù)體的穿齦部分無法進(jìn)行有效的牙齦塑形無法獲得合理的鄰接形態(tài)。實(shí)體模型可以解決這個(gè)問題，所以傳統(tǒng)的CAD/CAM種植修復(fù)體是基于硅橡膠印模，通過口外掃描石膏模型，設(shè)計(jì)和制作的[5]。

由于印模材料和石膏模型存在變形,導(dǎo)致CAD/CAM種植修復(fù)體的設(shè)計(jì)和制作存在一定的誤差,不能設(shè)計(jì)和制作出滿意的修復(fù)體。而3D打印為解決這一問題提供了一種可能。利用口內(nèi)掃描的數(shù)據(jù)打印出3D模型，既實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化印模，又有了實(shí)體模型。本實(shí)驗(yàn)采用口內(nèi)掃描結(jié)合3D打印技術(shù)制作單牙缺失的種植修復(fù)體，并評(píng)價(jià)其臨床效果，期望解決這一問題，為其廣泛應(yīng)用提供臨床參考。

1.材料與方法

1.1 病例的選擇與分組 從2017年6月至2018年6月就診于徐州市口腔醫(yī)院種植中心的患者中，招募并篩選符合條件的志愿者。本實(shí)驗(yàn)經(jīng)徐州市口腔醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，所有患者均簽署知情同意書。納入標(biāo)準(zhǔn)：①全身情況良好，無種植禁忌；②單顆后牙缺失的種植患者；③咬合關(guān)系穩(wěn)定，覆牙合覆蓋基本正常，有完整的鄰牙和對(duì)頜牙；④能夠配合醫(yī)生完成種植修復(fù)過程并填寫滿意度調(diào)查表；⑤患者選擇Straumann系統(tǒng)種植體。

分組：共計(jì)納入40例患者，隨機(jī)分為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組，每組各20例。實(shí)驗(yàn)組采用CS 3600R口內(nèi)掃描儀結(jié)合3D打印模型，CAD/CAM設(shè)計(jì)制作修復(fù)體。對(duì)照組硅橡膠取模，灌注石膏模型，制作修復(fù)體。

1.2 材料與設(shè)備 Straumann種植系統(tǒng)(Straumann公司，瑞士)；CS 3600R口內(nèi)掃描儀(Carestream公司,美國(guó))、Straumann掃描桿(Straumann公司，瑞士)；Straumann轉(zhuǎn)移桿(Straumann公司，瑞士)；硅橡膠印模材(DMG公司，美國(guó))；模型處理軟件Dental BD(EXO CAD公司，德國(guó))；3D打印機(jī)VIDA(EnvisionTec公司，德國(guó))、3D打印模型材料E-model Light(EnvisionTec公司，德國(guó))、3D打印牙齦材料E-GUM(EnvisionTec公司，德國(guó))、JeltrateR超硬石膏(登士柏公司，美國(guó))；設(shè)計(jì)軟件Dental CAD(EXO CAD公司，德國(guó))，二氧化鋯瓷塊(愛爾創(chuàng)公司，中國(guó))；切削儀(WEILAND公司，德國(guó))，燒結(jié)爐(WEILAND公司，德國(guó))，光固化樹脂(3M公司，美國(guó))；Straumann VariobaseR(Straumann公司，瑞士)。

1.3 修復(fù)體制作 種植外科完成后，隨機(jī)分為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組，每組各20例。實(shí)驗(yàn)組：采用CS 3600R口內(nèi)掃描儀按照推薦的流程采集患者的口內(nèi)信息(圖1)，掃描1/4牙列。包括對(duì)頜牙列及咬合記錄，生成標(biāo)準(zhǔn)鑲嵌語言(Standard Tessellation Language，STL)格式的通用型文件，導(dǎo)入模型處理軟件EXO dentalDB中，編輯生成帶有種植體三維位置及其周圍軟硬組織形態(tài)的模型數(shù)據(jù)(圖2)，生成STL文件，導(dǎo)入3D打印機(jī)中(圖3)，分別打印出模型和人工牙齦。同時(shí)，在模型處理軟件中生成的STL格式的文件，導(dǎo)入修復(fù)設(shè)計(jì)軟件EXO dental CAD中，進(jìn)行上部修復(fù)體設(shè)計(jì)(圖4)，設(shè)計(jì)完成后，傳遞給WIELAND切削儀，切削二氧化鋯瓷塊，燒結(jié)爐燒結(jié)出修復(fù)體。修復(fù)體和VariobaseR分別戴入已經(jīng)打印好的3D打印模型上，牙冠上釉、燒結(jié)，VariobaseR與牙冠粘接后，除去多余粘接劑。在模型上試戴調(diào)磨，高度拋光(圖5、圖6)。記錄從口內(nèi)開始掃描到掃描完成的時(shí)間。對(duì)照組：采用開窗取模法，材料為硅橡膠印模材。取下愈合帽，連接印模桿，口內(nèi)試托盤，開窗打孔，手動(dòng)調(diào)拌硅橡膠印模材，制取工作頜印模，同樣采用硅橡膠印模材制取對(duì)頜模型。在工作頜印模上注入人工牙齦，灌制石膏模型，口外掃描儀掃描模型，導(dǎo)入EXO dental CAD中，進(jìn)行上部修復(fù)體設(shè)計(jì)，WIELAND切削二氧化鋯瓷塊，燒結(jié)爐燒結(jié)出修復(fù)體，上釉、燒結(jié)，VariobaseR與牙冠粘接后，除去多余粘接劑。在模型上試戴調(diào)磨，高度拋光。記錄從連接印模桿開始到制取對(duì)頜牙印模完成的時(shí)間。

圖1 口內(nèi)掃描

圖2 生成模型

圖3 設(shè)計(jì)修復(fù)體

圖4 排版打印模型

圖5 3D打印的種植模型

圖6 修復(fù)體戴入3D種植模型中

1.4 口內(nèi)試戴，固位 將修復(fù)體戴入患者口內(nèi)進(jìn)行調(diào)改，如果鄰接松，或者無咬合接觸需要加飾瓷，則返回技工室修改完成后，再戴入患者口內(nèi)。調(diào)改至正中咬牙合，天然磨牙輕咬時(shí)，種植修復(fù)體與對(duì)牙合牙無早接觸，磨牙緊咬時(shí)，所有牙有均勻接觸；下頜側(cè)向運(yùn)動(dòng)時(shí)，種植修復(fù)體無接觸[6]。調(diào)改合適后，高度拋光，加扭力35N·cm，使用光固化樹脂封閉螺絲口。記錄每個(gè)修復(fù)體調(diào)磨的時(shí)間及調(diào)磨的部位。所有治療過程均由同一名醫(yī)生完成(圖7，圖8)，術(shù)后拍攝X線片，檢查修復(fù)體與基底、基底與植體之間是否有間隙，上部修復(fù)是否完全被動(dòng)就位(圖9)。

圖7 修復(fù)體戴入患者口內(nèi)面照

圖8 修復(fù)體在患者口內(nèi)的頰面照

圖9 術(shù)后X線片

1.5 修復(fù)效果評(píng)價(jià) 請(qǐng)患者使用視覺模擬評(píng)分(VAS)量表對(duì)制取印模時(shí)的感受進(jìn)行打分。修復(fù)結(jié)束后請(qǐng)患者填寫關(guān)于對(duì)修復(fù)體滿意程度的調(diào)查問卷。

1.6 修復(fù)體評(píng)價(jià) 如表1所示，根據(jù)改良的美國(guó)公共衛(wèi)生署的(United StatesPublicHealth Service，USPHS)修復(fù)體評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[7]，由一名未參與修復(fù)過程的種植修復(fù)醫(yī)生對(duì)所有調(diào)磨完成的修復(fù)體進(jìn)行盲測(cè)，盲測(cè)項(xiàng)目包括外形、表面質(zhì)地、顏色匹配。

表1 修復(fù)體評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1.7 復(fù)診 術(shù)后3～6個(gè)月對(duì)患者進(jìn)行逐一隨訪，檢查有無食物嵌塞、咬合高點(diǎn)等情況，以及牙齦，牙周，對(duì)頜牙及鄰牙的健康狀態(tài)。

1.8 數(shù)據(jù)處理 應(yīng)用SPSS 18.0軟件包進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)，如符合正態(tài)分布，則采用t檢驗(yàn)；如不符合正態(tài)分布，則采用Wilcoxon秩和檢驗(yàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，P＜0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2.結(jié)果

2.1 患者的一般情況 在招募的志愿者中，實(shí)驗(yàn)組20例，其中男9性例，女11性例；年齡44～83歲，平均(61.3±5.6)歲。對(duì)照組20例，其中男性12例，女性8例；年齡43～84歲，平均(63.7±5.2)歲。兩組患者性別、年齡差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)，具有可比性。

2.2 患者取模的滿意度(VAS)評(píng)分 我們從取模的時(shí)間、便利程度、焦慮程度、不適的味道、惡心、疼痛等方面，比較患者對(duì)數(shù)字化印模和傳統(tǒng)印模的主觀感受。結(jié)果顯示，如表所示(表2)，數(shù)字化取模對(duì)患者造成的不適感小，花費(fèi)時(shí)間少，滿意度高(P＜ 0.05)。

表2 患者對(duì)取模的滿意度

2.3 椅旁時(shí)間 數(shù)字化的印模時(shí)間為(14.1±2.2)min，傳統(tǒng)取模的時(shí)間為(17.4±1.5)min，兩者具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。實(shí)驗(yàn)組患者試戴修復(fù)體的平均時(shí)間為(5.8±1.2)min，對(duì)照組平均時(shí)間為(10.7±1.5)min。實(shí)驗(yàn)組有12顆修復(fù)體無需調(diào)改即刻就位，對(duì)照組僅有6顆修復(fù)體無需要調(diào)改。對(duì)不能直接就位的修復(fù)體，實(shí)驗(yàn)組的調(diào)磨部位和調(diào)改時(shí)間也顯著小于對(duì)照組(表3)。

表3 試戴修復(fù)體的時(shí)間和調(diào)磨部位

2.4 修復(fù)效果評(píng)價(jià) 根據(jù)改良的美國(guó)公共衛(wèi)生署的(United States Public Health Service，USPHS)修復(fù)體評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，兩組試戴調(diào)磨后的修復(fù)體均取得較高的評(píng)價(jià)。在表面質(zhì)地和顏色匹配方面，均達(dá)到A類標(biāo)準(zhǔn)，無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。在外形方面，實(shí)驗(yàn)組有85%的修復(fù)體達(dá)到A類標(biāo)準(zhǔn)(表面外形正確，或外形略有過突，接觸點(diǎn)緊)，其余15%的修復(fù)體達(dá)到了B類標(biāo)準(zhǔn)(表面外形不正確，外形突度不足，接觸點(diǎn)松)，對(duì)照組僅有70%的修復(fù)體達(dá)到了A類標(biāo)準(zhǔn)，其余30%的修復(fù)體達(dá)到了B類標(biāo)準(zhǔn)。

實(shí)驗(yàn)組有90%的患者對(duì)修復(fù)體非常滿意，而對(duì)照組僅有70%的患者對(duì)修復(fù)體非常滿意，兩者具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

2.5 隨訪 術(shù)后我們對(duì)所有患者進(jìn)行了3～6個(gè)月的隨訪，所有患者均無食物嵌塞、咬合高點(diǎn)的情況，對(duì)頜牙、鄰牙、牙周及牙齦情況良好。

3.討論

口內(nèi)光學(xué)掃描的精度已有較多報(bào)道，較多學(xué)者認(rèn)為目前口內(nèi)掃描技術(shù)用于種植單冠修復(fù)的精度在臨床可接受范圍內(nèi)[8,9]。本實(shí)驗(yàn)采用的CS 3600R口內(nèi)掃描儀的精密度已有報(bào)道。Imburgia等[10]對(duì)四種口內(nèi)掃描儀(CS 3600R、3shape Trios 3R、Cerec OmnicamR、True DefinitionR)的精準(zhǔn)性進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)四種口內(nèi)掃描儀都可以獲得精準(zhǔn)的掃描數(shù)據(jù)，掃描部分口內(nèi)信息比掃描全口信息更精準(zhǔn)。其中CS 3600R口內(nèi)掃描的精準(zhǔn)度最高，其次是Trios 3R、OmnicamR、DefinitionR。

影響口內(nèi)光學(xué)掃描精度的因素有：口內(nèi)掃描儀的基本原理、掃描的操作方法、熟練程度、掃描的范圍等。不同的口內(nèi)掃描儀，其掃描成像的原理各不相同，不同掃描儀的精度均有一定的差異[11]。在掃描時(shí)，應(yīng)按照廠商要求的操作方法進(jìn)行掃描。口內(nèi)掃描儀掃描部分牙列比掃描全口牙列更精準(zhǔn)[9，11]。關(guān)于口內(nèi)光學(xué)掃描的精度和傳統(tǒng)取模精度的比較也有報(bào)道。目前，對(duì)口內(nèi)光學(xué)掃描的精度研究有所報(bào)道。其掃描范圍不同，與傳統(tǒng)硅橡膠印模相比，精度也不同。Seelbach等[12]，Henkel等[13]研究了口內(nèi)掃描儀掃描部分牙列時(shí)，口內(nèi)掃描儀的精度比傳統(tǒng)印模的精度高；Ender等[14]，Patzelt等[15]認(rèn)為掃描全口牙列時(shí)，傳統(tǒng)印模的精度比口內(nèi)掃描儀的精度高。

兩種取模方式的評(píng)價(jià)方式都是獨(dú)立制定的?？趦?nèi)掃描成功的標(biāo)準(zhǔn)是種植掃描桿及鄰牙清晰可見，咬合記錄可被電腦系統(tǒng)確認(rèn)。傳統(tǒng)取模成功的標(biāo)準(zhǔn)是無人為干擾及印模材料無變形條件下獲取的種植轉(zhuǎn)移桿的位置。咬合記錄則經(jīng)過在口中再次確認(rèn)來檢查是否可以重復(fù)無干擾就位。所有流程由一位有經(jīng)驗(yàn)的種植科醫(yī)師和助手共同完成。這名醫(yī)師也負(fù)責(zé)評(píng)價(jià)印模的成功與否。結(jié)果表明，兩組患者均成功獲得了種植體的三維位置，無失敗及并發(fā)癥。

本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示使用數(shù)字化方式取模，患者就診體驗(yàn)更舒適，更高效，焦慮減少，患者的滿意度較高。尤其在室溫低、患者張口度小以及腭咽反應(yīng)較重的情況下，數(shù)字化的舒適度體現(xiàn)的更為明顯，這與Joda等[16]、Yuzbasioglu等[17]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相似。但是，從患者滿意度調(diào)查問卷表中，我們也看到了口內(nèi)掃描儀也存在著一些問題，需要進(jìn)一步優(yōu)化和改進(jìn)，如當(dāng)種植體位于下頜第二磨牙時(shí)，掃描頭偏大，在掃描舌側(cè)時(shí)會(huì)引起患者的異物感和腭咽反應(yīng)?？趦?nèi)牙齒、掃描桿、牙齦等各種軟硬組織需要保持干燥，患者會(huì)有不適感。

本實(shí)驗(yàn)采用的VIDA打印機(jī)是采用的激光光固化成型技術(shù)，該工藝的特點(diǎn)是：零件精度高，強(qiáng)度及硬度好，不易變形及磨損。而石膏模型相較于3D打印模型存在明顯不足。石膏模型在硬化過程中會(huì)產(chǎn)生純膨脹現(xiàn)象，膨脹率約為0.085%，且石膏模型材料的晶體為12～25um，形狀呈棱柱狀或不規(guī)則針狀；3D打印用的樹脂模型材料，微粒相較于石膏晶體小得多，且樹脂微粒均勻一致，因此石膏材料的精細(xì)結(jié)構(gòu)復(fù)制能力較差[18]。馮全勝等[19]對(duì)口腔3D打印模型和傳統(tǒng)石膏模型的精確性進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)3D打印模型的精密度高于石膏模型。在臨床操作中傳統(tǒng)石膏模型也存在一系列缺陷，如在灌注時(shí)可能產(chǎn)生氣泡而影響義齒制作，在儲(chǔ)存時(shí)占用空間，會(huì)發(fā)生膨脹變形，在運(yùn)輸時(shí)存在破損的危險(xiǎn)，重量過沉等，影響了修復(fù)體的制作，也不便于與相關(guān)專業(yè)人士和患者的交流溝通。

關(guān)于數(shù)字化印模結(jié)合3D打印種植模型的精度，國(guó)外已有研究報(bào)道。有學(xué)者在體外比較了單牙缺失的數(shù)字化印模結(jié)合3D打印種植模型同傳統(tǒng)方式印模灌注石膏模型的精度，認(rèn)為口內(nèi)掃描結(jié)合3D打印模型的精度要優(yōu)于傳統(tǒng)方式[20]。但也有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，在后牙缺失兩顆植體的患者中，數(shù)字化印模結(jié)合3D打印模型不如傳統(tǒng)方式準(zhǔn)確[21,22]。口內(nèi)掃描結(jié)合3D打印技術(shù)在種植修復(fù)中的作用是在數(shù)字化的流程中，精準(zhǔn)獲得植體及鄰牙的信息，從而更精準(zhǔn)的制作修復(fù)體，減少醫(yī)生的椅旁時(shí)間，改善患者滿意度。通過口內(nèi)掃描，可以直接在軟件中設(shè)計(jì)，省去了取模，灌注石膏模型、修整模型及口外掃描的步驟，減少了誤差；3D打印種植模型，可以在切削的瓷塊上更精準(zhǔn)地修整外形，調(diào)整鄰接及咬合，更為有效地對(duì)牙齦進(jìn)行塑形，使種植修復(fù)體能發(fā)揮良好的功能。

本實(shí)驗(yàn)以外形、顏色匹配、表面質(zhì)地作為修復(fù)體的評(píng)價(jià)指標(biāo)。在修復(fù)體制作完成時(shí)，這三個(gè)指標(biāo)均達(dá)到A類標(biāo)準(zhǔn)。在患者口內(nèi)試戴時(shí)，無需調(diào)改的修復(fù)體數(shù)量實(shí)驗(yàn)組比對(duì)照組多。當(dāng)調(diào)改完成時(shí)，修復(fù)體的外形發(fā)生了改變，主要體現(xiàn)在調(diào)磨鄰接和咬合區(qū)，此時(shí)進(jìn)行UPSHS評(píng)分，結(jié)果顯示達(dá)到A標(biāo)準(zhǔn)的修復(fù)體的數(shù)量實(shí)驗(yàn)組多于對(duì)照組，說明口內(nèi)掃描結(jié)合3D打印技術(shù)制作的種植修復(fù)體精度較對(duì)照組高。這同調(diào)改修復(fù)體部位的結(jié)果是一致的，這體現(xiàn)了數(shù)字化的精準(zhǔn)。本實(shí)驗(yàn)兩組的顏色及表面質(zhì)地均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，說明修復(fù)體經(jīng)過少量調(diào)磨即可達(dá)到要求。實(shí)驗(yàn)組的椅旁時(shí)間少于對(duì)照組，說明口內(nèi)掃描結(jié)合3D打印模型制作的修復(fù)體，能夠減少醫(yī)師的椅旁時(shí)間，體現(xiàn)了數(shù)字化的高效。患者的滿意度實(shí)驗(yàn)組高于對(duì)照組，體現(xiàn)了數(shù)字化的舒適。

本病例選擇了Straumman系統(tǒng)的植體，因其系統(tǒng)有掃描桿及原廠的成品鈦基底基臺(tái)，技工室CAD/CAM軟件有與其相匹配的掃描桿及成品鈦基底基臺(tái)的數(shù)據(jù)；本研究由于病例篩選較為局限，多顆牙缺失及全口缺失的種植修復(fù)等病例并未納入，此類病例的修復(fù)效果仍需后續(xù)研究。在術(shù)后3～6個(gè)月的短期隨訪中，無螺絲松動(dòng)，食物嵌塞，植體松動(dòng)等現(xiàn)象的發(fā)生，初步效果良好，其遠(yuǎn)期效果還需要進(jìn)一步的觀察隨訪。

本研究結(jié)果提示：口內(nèi)掃描結(jié)合3D打印技術(shù)制作單牙缺失的種植修復(fù)體，精度高，印模時(shí)間及椅旁調(diào)改時(shí)間短，患者滿意度高，體現(xiàn)了數(shù)字化的優(yōu)勢(shì)：精準(zhǔn)、高效、舒適，在臨床上值得推廣。