數(shù)字化技術(shù)在小口畸形牙列缺損修復中的應用

吳玉瓊， 阮雅燁， 明佳俊， 程蕙娟， 焦婷

上海交通大學醫(yī)學院附屬第九人民醫(yī)院·口腔醫(yī)學院·口腔修復科 國家口腔疾病臨床醫(yī)學研究中心 上海市口腔醫(yī)學重點實驗室 上海市口腔醫(yī)學研究所，上海（200011）

小口畸形通常是由燒傷、硬皮病或術(shù)后頭頸部創(chuàng)傷引起。小口畸形的牙列缺損患者通常無法以常規(guī)的傳統(tǒng)方式制取清晰的口內(nèi)軟硬組織印模，而需要采用一些特殊的復雜的印模方式，如分段式印模［1-2］。近年來，數(shù)字化掃描系統(tǒng)開始應用于口腔領(lǐng)域［3］，包括單冠、固定橋修復或正畸治療的牙列記錄［4-5］。數(shù)字化掃描分為直接口內(nèi)掃描和間接口外掃描，口外光學掃描以快速、高分辨率地采集數(shù)據(jù)為優(yōu)勢，口內(nèi)掃描不需要石膏模型，可以消除由于彈性印模材料變形、石膏水/粉比不當?shù)纫鸬恼`差。隨著數(shù)字化掃描技術(shù)的優(yōu)化更新，應用范圍更廣，如種植體支持式固定修復體，全口義齒和可摘局部義齒（removable partial denture，RPD），甚至是頜面部贗復體［6-8］。而數(shù)字化口內(nèi)掃描具有保存時間長、節(jié)省時間和材料、提高患者舒適性和滿意度等臨床優(yōu)勢，有利于醫(yī)患溝通。筆者科室結(jié)合數(shù)字化口內(nèi)掃描、計算機輔助設(shè)計和計算機輔助制造（computer-aided design and computer-aided manufacturing，CAD/CAM）以及3D 打印技術(shù)，完成1 例小口畸形牙列缺損的修復，報告如下。

1 資料與方法

1.1 病例資料

患者，女，50 歲，主訴：多顆牙齒缺失半年要求裝假牙?，F(xiàn)病史：10 年前因燒傷導致口唇部皮膚疤痕，張口受限，無法進行口腔治療，目前全口多顆牙自然脫落，嚴重影響進食，要求修復治療。既往史：否認藥物過敏史，否認系統(tǒng)疾病史。臨床檢查：顏面部基本對稱，口唇周圍疤痕明顯，無彈性；張口度垂直向2.5 cm，水平向5 cm（圖1）?？趦?nèi)上頜牙列缺失，牙槽嵴中度吸收（Cawood Ⅳ型）；下頜牙列缺損，肯氏Ⅲ類缺損，48、47、46、34、37、38 存留，余留牙均舌傾，松動度I °；46 牙根暴露至根分叉。診斷：①上牙列缺失，下牙列缺損；②牙周炎。

Figure 1 The face profile and the height and width of the mouth opening in the microstomia patient圖1 小口畸形患者面相、張口度和水平距離測量

1.2 治療計劃

上頜總義齒修復，下頜可摘局部義齒修復。牙周炎常規(guī)治療。

1.3 修復治療過程

1.3.1 口內(nèi)印模與掃描 上牙列缺失采用常規(guī)方法制取初印模，制作個別托盤，硅橡膠口內(nèi)整塑制取上頜終印模（圖2a）。下牙弓采用口內(nèi)掃描獲取下頜軟硬組織數(shù)字化印模。清潔并干燥下頜余留牙，從右下第三磨牙開始掃描，到左下第三磨牙結(jié)束，用TRIOS?3Pod（3Shape，哥本哈根，丹麥）進行口內(nèi)掃描，咬合面、舌側(cè)（盡可能捕獲口底軟組織）、前庭溝及前牙區(qū)牙槽。通過掃描軟件修整刪除不相關(guān)區(qū)域。由于口唇和臉頰周圍的疤痕，雙側(cè)后牙區(qū)頰側(cè)牙齦及前庭溝獲取困難，僅獲得完整的牙體形態(tài)，角化齦僅1～2 mm，基本可以滿足義齒設(shè)計。前部缺牙區(qū)軟組織足夠清晰，可見舌系帶（圖2b～2d）。

Figure 2 Silicone rubber impression of the maxillary and digital impression of the mandible圖2 上頜硅橡膠印模及下頜軟硬組織數(shù)據(jù)

1.3.2 數(shù)字化模型制作 使用模型分析軟件（Ortho Analyzer，3 Shape）導出數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)換為標準鑲嵌語 言（standard tessellation language，STL）文 件 格式。采用光敏樹脂（Objet Eden 260VS Dental Advantage，Stratasys，美國）打印獲取下頜樹脂模型。下頜樹脂模型與上頜石膏模型上制作托，常規(guī)測（圖3）。下頜數(shù)字化印模數(shù)據(jù)導入Dental System 設(shè)計軟件（3 Shape），綜合考慮患者基牙牙周與缺牙區(qū)牙槽嵴吸收情況，設(shè)計基牙與牙槽嵴共同支持的混合支持式義齒。因46 根分叉暴露達到Ⅱ度不宜單獨作為基牙，右側(cè)選擇46、47 連續(xù)卡設(shè)計，增加義齒固位同時也保護基牙。雖然本病例屬于肯氏Ⅲ類牙列缺損，但前牙區(qū)缺牙間隙過長，因此設(shè)計34 鄰面板增加義齒穩(wěn)定性，對抗義齒的翹動和旋轉(zhuǎn)。

Figure 3 Registration vertical dimension and centric relation圖3 垂直高度及正中關(guān)系確定

1.3.3 支架制作與義齒佩戴 設(shè)計好RPD 金屬支架（圖4a）輸出STL 格式文件導入3D 打印機ProJet MJP 3600（3D system，美國）中，選擇性激光熔化（selective laser melting，SLM）技術(shù)直接打印完成金屬支架。常規(guī)步驟排牙、口內(nèi)試牙，裝盒完成義齒制作，戴入義齒（圖4）。

Figure 4 The denture base designed virtually, arrange denture teeth and denture completed圖4 數(shù)字化支架設(shè)計、排牙及義齒完成

2 結(jié) 果

上頜和下頜義齒均顯示出良好的固位，咬合穩(wěn)定和發(fā)音清晰（圖5）。患者在裝卸義齒或咀嚼時沒有困難。1 周及1 個月后復查，無壓痛，患者對此義齒的咀嚼效率滿意。

Figure 5 Detection of pronunciation and mouth opening after RPD insertion圖5 義齒就位后患者的發(fā)音口唇狀態(tài)及開口度

3 討 論

臨床上各種原因例如顳下頜關(guān)節(jié)病，頜面部放療后，燒傷疤痕等導致的張口受限、小口畸形，都將導致義齒修復時難以獲得清晰印模。針對一些小口畸形患者可以嘗試分段印模法獲取完整印模［2］。也有研究設(shè)計上腭中線鉸鏈結(jié)構(gòu)為小口畸形患者制作上頜全口義齒［1］。但這些均存在操作復雜，技術(shù)含量高，適應證少（末端游離牙列缺損或牙列缺失）等問題。本例小口畸形患者下頜肯氏Ⅲ類牙列缺損，要求完整獲取末端余留牙和缺牙區(qū)的牙槽嵴形態(tài)，進行整體支架制作是難點所在。目前大多數(shù)采用CAD/CAM 技術(shù)制作活動義齒是通過口外掃描方式采集石膏模型信息［9］。對于無牙頜患者，數(shù)字化口內(nèi)掃描印模技術(shù)由于掃描頭的占位、拍攝技術(shù)及精度等原因尚不足以獲取肌功能修整后形態(tài)，從而影響義齒的邊緣封閉和固位。因此，目前全口數(shù)字化義齒制作還是基于傳統(tǒng)印模技術(shù)以獲取功能性印模，故本病例采用傳統(tǒng)托盤制取上頜印模。而該患者的治療難度主要在于下頜的印模制取，這也是本文討論的重點。

口內(nèi)掃描技術(shù)在固定修復的應用已經(jīng)非常廣泛，但在可摘局部義齒修復中的應用仍處于研究狀態(tài)。下頜口內(nèi)掃描需要控制下頜下腺和舌下腺的唾液分泌，同時舌體移動、口底運動及頰系帶牽拉均可能影響獲取軟組織形態(tài)的準確性。因此，將口內(nèi)掃描應用于下頜牙列缺損是本病例的一種嘗試。本患者為肯氏Ⅲ類缺損，義齒修復支持、固位和穩(wěn)定主要依賴剩余基牙與缺牙區(qū)牙槽嵴，而不需要獲得如磨牙后墊、下頜舌骨嵴、舌側(cè)翼緣區(qū)等末端游離修復關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的精細形態(tài)，因此下頜掃描的難度大大減小。針對患者小口畸形的問題，此次采用的TRIOS?3Pod（3Shape）掃描頭尺寸為（20 × 20）mm2，在垂直方向上比TRIOS?2Pod 小4 mm，更適合張口度不足的情況下應用。TRIOS系統(tǒng)的原理是運用對焦顯微成像技術(shù)和超快光學切除技術(shù)，獲取口內(nèi)牙冠、牙齦等硬軟組織表面形態(tài)的數(shù)字化信息，每秒可以超快采集速度獲取3 000 幅二維圖像，并通過結(jié)合數(shù)百幅三維數(shù)字圖像，實時創(chuàng)建三維圖像［10］。而掃描頭的尺寸大小也與成像的精度直接相關(guān)，體積越小的掃描頭需要更多的影像重疊來獲取整體數(shù)據(jù)，這將增加掃描時間，且會影響成像精度。有研究指出，單圖像捕獲掃描儀（Carestream CS3500）掃描全牙弓的總體掃描時間明顯多于連續(xù)捕獲掃描儀（TRIOS 和Omnicam），而口內(nèi)掃描儀的準確度與全牙弓掃描時間高度負相關(guān)［11-12］。研究顯示盡管口內(nèi)軟組織的掃描比較困難，但在主要承托區(qū)數(shù)字化模型與石膏模型的精度之間沒有統(tǒng)計學差異。Kattadiyil等［13］報告，基于口內(nèi)掃描制造的鑄模制造的RPD在臨床上是可接受的。從本病例應用結(jié)果來看，基于TRIOS?3Pod 掃描結(jié)果制作的模型精確度較高，支架在患者口內(nèi)佩戴合適，未見明顯翹動，能滿足臨床應用需求。

本病例口內(nèi)掃描結(jié)果提示下頜后牙區(qū)舌側(cè)軟組織是數(shù)據(jù)捕獲的難點。有研究者觀察不同解剖位置對口內(nèi)掃描數(shù)字化模型牙齦軟組織準確度的影響，發(fā)現(xiàn)越靠近口腔深部，其偏差隨之增加，磨牙的牙齦偏差值最大。也有研究評估全牙列口內(nèi)掃描數(shù)字印模的精確度，證實磨牙區(qū)域的偏差值最大［14］。Patzelt 等［15］評估了4 種口內(nèi)掃描儀包括iTero，也得出類似的結(jié)果。造成這種差異的原因可能是口底和磨牙區(qū)域的牙齦、黏膜活動度較大，掃描儀所需要處理的圖像以及光學重建的難度也隨之增大。依靠光學采集技術(shù)的掃描系統(tǒng)在掃描至兩牙間齦乳頭處，表面存在凹陷以及陰影反射，也可能會增加誤差。在患者開口度無法改變的前提下，采取多次掃描，降低掃描速度，或者設(shè)計特殊形態(tài)的掃描頭如內(nèi)鏡式掃描也許是解決問題的方法。

研究指出，數(shù)字打印技術(shù)重建的牙齒模型的精度已經(jīng)接近傳統(tǒng)的石膏模型。該研究中選擇的PolyJet 可以在托盤上逐層噴射并立即紫外線固化液態(tài)光敏聚合物的細小液滴，形成平滑且準確的3D 模型，其微觀層分辨率低至0.1 mm。本病例的打印技術(shù)即是使用此方法，臨床應用結(jié)果支持這一結(jié)論。

RPD 金屬支架的數(shù)字化制作一般有兩種，即3D 打印樹脂支架后用傳統(tǒng)方法脫模鑄造獲得，或者直接進行SLM 的3D 打印。Kattadiyil 等［13］報道口內(nèi)掃描獲得的數(shù)字模型上設(shè)計RPD 數(shù)字化支架，通過3D 打印樹脂支架后鑄造完成的鈷鉻合金支架適應性良好。直接金屬激光燒結(jié)合金相比鑄造合金具有更好的延展性、韌性、彈性模量和耐腐蝕性能，3D 打印的鈷鉻合金支架的抗拉強度、屈服強度及延伸率等均達到可摘局部義齒的要求，而利用三維數(shù)字模型和SLM 制備的鈷鉻合金支架，避免了鑄造過程中金屬材料的收縮問題。Chen等［16］通過SLM 技術(shù)打印的鈷鉻合金支架在肯氏Ⅲ類模型中適應性良好。這兩種技術(shù)均是目前3D 打印制作金屬支架的主要方式，本病例金屬支架采用了后一種SLM 技術(shù)，大大減少了人工和時間成本［17］。雖然，這種技術(shù)的大規(guī)模前瞻性研究相對較少，但在該病例中達到了適合性、穩(wěn)定性良好的效果。隨訪1 年后，患者表示對義齒咀嚼效果滿意。根據(jù)有關(guān)研究，牙列缺失患者全口義齒使用滿意的前提下，其效率和咬合力也遠低于天然牙列或固定義齒修復的值［18］，全口義齒佩戴者的咀嚼效率僅在天然牙列參與者的16%～50%［19］。也有研究表明無牙頜與有牙頜者咀嚼時咬合力不同，全口義齒佩戴者在咬合力方面存在缺陷，咀嚼效率低于天然牙列［20］。

本病例患者對最終修復體的咀嚼效果感到滿意，考慮一是因為較好地恢復了患者的咀嚼功能，二是在患者較差的牙周條件和支持組織條件下，減少了過大載荷可能造成的疼痛不適。而美觀的恢復，發(fā)音的改善也是本病例修復成功的因素。本病例報告通過口內(nèi)掃描和3D 打印技術(shù)成功為小口畸形患者設(shè)計和制作了下頜RPD，為小口畸形牙列缺損患者的臨床治療提供一種新的思路。