數(shù)字化技術(shù)在全口義齒中的應(yīng)用

肖國寧　吳煒

摘要：伴隨著世界老齡化的進程，無牙頜患者數(shù)量也逐漸增多。傳統(tǒng)全口義齒的設(shè)計及制作多依賴于牙科醫(yī)生及口腔技師的臨床經(jīng)驗和加工制作技術(shù)，存在著患者就診次數(shù)多、義齒加工制作步驟繁瑣、牙列精確度不高等問題。近年來，三維掃描、計算機輔助設(shè)計和計算機輔助制造（CAD/CAM）、三維打印等技術(shù)在全口義齒修復(fù)的各個環(huán)節(jié)已有廣泛研究和應(yīng)用，并且數(shù)字化全口義齒在全口義齒設(shè)計與制作等方面具有顯著優(yōu)勢，數(shù)字化技術(shù)已然成為全口義齒修復(fù)的重要發(fā)展方向。本文主要對全口義齒修復(fù)各個步驟中數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用進展進行綜述，旨在提高全口義齒修復(fù)的效果。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化技術(shù);全口義齒;數(shù)字化印模;數(shù)字化排牙;咬合分析系統(tǒng)

中圖分類號：R783.6 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2020.18.013

文章編號：1006-1959（2020）18-0042-03

Application of Digital Technology in Complete Denture

XIAO Guo-ning，WU Wei

（Department of Stomatology，General Hospital of Tianjin Medical University，Tianjin 300052，China）

Abstract：As the world ages， the number of patients with edentulous jaws is gradually increasing. The design and manufacture of traditional complete dentures mostly relies on the clinical experience and processing technology of dentists and dental technicians. There are problems such as a large number of patient visits， complicated denture processing steps， and low dentition accuracy. In recent years， three-dimensional scanning， computer-aided design and computer-aided manufacturing （CAD/CAM）， three-dimensional printing and other technologies have been extensively researched and applied in all aspects of complete denture restoration， and digital complete dentures are used in the design and production of complete dentures. With significant advantages in other aspects， digital technology has become an important development direction for complete denture restoration. This article mainly reviews the application progress of digital technology in each step of complete denture restoration， aiming to improve the effect of complete denture restoration.

Key words：Digital technology;Complete denture;Digital impression;Digital tooth arrangement; Occlusal analysis system

隨著世界人口老齡化的加重，無牙頜患者數(shù)量逐漸增多，全口義齒修復(fù)的需求也將日益增長。目前種植全口義齒因具有良好的預(yù)后及使用效果常作為口腔醫(yī)生的首選，但其費用高昂、對患者全身健康狀況要求嚴格等特點，在臨床推廣中具有一定局限性。因此傳統(tǒng)全口義齒在未來較長時間內(nèi)仍將是無牙頜患者的主要修復(fù)方式。傳統(tǒng)全口義齒的設(shè)計及制作方式多依賴于牙科醫(yī)生及口腔技師的臨床經(jīng)驗和加工制作技術(shù)，存在患者就診次數(shù)多，義齒加工制作步驟繁瑣，耗時長，牙列精確度不高等問題。目前，隨著計算機技術(shù)、快速成型技術(shù)、成像技術(shù)等數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化掃描、計算機輔助設(shè)計和計算機輔助制造（CAD/CAM）等數(shù)字化技術(shù)在全口義齒修復(fù)的臨床操作與設(shè)計加工方面已有廣泛研究與應(yīng)用，并且在醫(yī)師臨床操作、患者就診體驗、義齒設(shè)計與制作、義齒修復(fù)療效等方面較傳統(tǒng)全口義齒有顯著優(yōu)勢[1]。因此全口義齒設(shè)計與制作的數(shù)字化發(fā)展也將是必然趨勢。本文就數(shù)字化技術(shù)在全口義齒修復(fù)不同步驟中的研究與應(yīng)用進展進行綜述，旨在為提高口腔醫(yī)生、牙科技師及無牙頜患者的診療體驗提供參考。

1無牙頜印模及模型

全口義齒的固位、穩(wěn)定和支持，首先取決于印模的精確度。傳統(tǒng)的無牙頜印模是運用可塑性的印模材料取得的牙槽嵴和周圍軟組織的印模，該過程中的人為因素和材料變形均會使印模產(chǎn)生一定的偏差，從而對修復(fù)體組織適合性和精度產(chǎn)生影響。數(shù)字化印模技術(shù)是運用三維掃描技術(shù)來獲取天然牙、無牙頜牙槽嵴、印?；蚴嗄Ｐ?、頜位關(guān)系記錄、面部信息等數(shù)據(jù)，并進行數(shù)據(jù)分析完成模型重建，形成虛擬的確定好頜位關(guān)系及頜面關(guān)系的數(shù)字化無牙頜模型的現(xiàn)代化技術(shù)。目前常用的數(shù)字化印模技術(shù)主要分為口內(nèi)數(shù)字化印模技術(shù)和口外數(shù)字化印模技術(shù)兩種類型。口內(nèi)數(shù)字印模技術(shù)是直接掃描無牙頜牙槽嵴及周圍相關(guān)軟組織形態(tài)。然而，無牙頜患者咀嚼功能狀態(tài)下口內(nèi)軟組織形態(tài)與靜息狀態(tài)下相比會發(fā)生明顯變化，口內(nèi)光學(xué)掃描儀只能在患者開口狀態(tài)下掃描獲取無牙頜的表面靜態(tài)數(shù)據(jù)信息，無法辨別無牙頜的肌靜力區(qū)邊界以及黏膜功能狀態(tài)下的形態(tài)，因此，利用探入式光學(xué)掃描頭來直接獲取口內(nèi)數(shù)字印模的精度目前仍無法滿足制作最終修復(fù)體的臨床要求[2]。口外掃描技術(shù)是掃描無牙頜印?；蚴嗄Ｐ汀１本┐髮W(xué)學(xué)者分別使用i500，Trios 3 和 CEREC Primescan 三維掃描儀掃描無牙頜患者紅膏初印模，其正確度和精密度均能夠滿足制作診斷義齒或個別托盤要求[3]。另有學(xué)者運用口外掃描技術(shù)和三維打印技術(shù)設(shè)計制作無牙頜個別托盤，或使用舊義齒作為個別托盤制取終印模并掃描終印模形成數(shù)字化陰模[4-6]，該技術(shù)不僅降低了印模及模型材料消耗和成本，減少了人為因素和模型材料變形所導(dǎo)致的誤差，所獲得的的數(shù)字化模型其精度更加滿足臨床需求。另外數(shù)字化模型更加便于實現(xiàn)海量模型的長期存儲以及通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)醫(yī)技遠程交流，也為后續(xù)義齒的數(shù)字化設(shè)計和制作奠定了基礎(chǔ)。

2頜位關(guān)系記錄及轉(zhuǎn)移

當(dāng)牙列缺失后，上下頜骨之間失去了上下頜后牙間的支持與牙尖鎖結(jié)作用，僅有顳下頜關(guān)節(jié)、頜骨周圍肌肉和周圍軟組織的連接，由于肌張力的作用，常導(dǎo)致垂直距離變短和下頜習(xí)慣性前伸。無牙頜患者唯一穩(wěn)定可重復(fù)的參考位是正中關(guān)系位，即兩側(cè)髁突在下頜關(guān)節(jié)凹生理后位時的上下頜關(guān)系。因此，頜位關(guān)系記錄是全口義齒制作過程中信息采集的重要環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的頜位關(guān)系記錄多借助上下托和蠟堤進行口內(nèi)咬合實現(xiàn)。多位學(xué)者運用數(shù)字化技術(shù)對頜位關(guān)系記錄進行改進。趙甜等[5]運用口外掃描技術(shù)與三維打印技術(shù)制作了數(shù)字化閉口式個別托盤，在取終印模的同時可以獲得精確地頜位關(guān)系記錄。Schweiger等[7]分別對上下頜無牙頜石膏模型及蠟堤進行掃描，形成數(shù)字化模型及頜位關(guān)系記錄。另有學(xué)者運用舊義齒取得咬合記錄并進行口外掃描，為新義齒的咬合關(guān)系提供了參考[6]。

然而，無論采用閉口式個別托盤、蠟堤或舊義齒記錄咬合關(guān)系，其效果仍依賴于醫(yī)生的主觀判斷，需要醫(yī)生具備扎實的理論基礎(chǔ)和豐富的臨床經(jīng)驗，比較容易產(chǎn)生誤差。另外，全口義齒人工牙列不僅需要排列美觀，還要符合患者口頜系統(tǒng)的生理健康，即功能狀態(tài)下的接觸，因此排牙過程中對患者的前伸、開閉口及側(cè)方咬合運動進行模擬尤為重要。下頜運動軌跡描記儀是一種能在三維位置關(guān)系上對下頜運動進行記錄進而直觀反映下頜運動的數(shù)字化設(shè)備。佘文珺等[8]利用美國 Bioresearch公司生產(chǎn)的JT-3D 下頜軌跡描記儀確定下頜姿勢位點，進而確定確定患者的頜位關(guān)系。林宗建等[9]將4D下頜運動軌跡描記儀與CBCT相結(jié)合，實現(xiàn)了前伸髁導(dǎo)、切導(dǎo)斜度以及側(cè)向髁導(dǎo)斜度等相關(guān)參數(shù)的定量分析，并將結(jié)果導(dǎo)入數(shù)字化虛擬架，為牙列缺失的數(shù)字化修復(fù)提供了條件。以上數(shù)字化技術(shù)的運用成功避免了操作者的主觀判斷，進而減小了誤差。

3基托設(shè)計、制作與排牙

傳統(tǒng)的全口義齒的設(shè)計與制作，過多的依賴于技師的技術(shù)和經(jīng)驗，存在程序繁瑣、效果穩(wěn)定性差、較難無法實現(xiàn)舊義齒復(fù)制等問題。目前，數(shù)字化技術(shù)在義齒設(shè)計領(lǐng)域已有廣泛研究和應(yīng)用。韓景蕓等[10]以患者的無牙頜牙槽嵴和個性化堤數(shù)模作為定位設(shè)計參考，研發(fā)了基于中性區(qū)理論的個性化全口義齒設(shè)計軟件系統(tǒng)。金地等[11]將Ceramill Mind軟件與患者面部美容標志點相結(jié)合發(fā)明了數(shù)字化全口義齒設(shè)計系統(tǒng)，并實現(xiàn)了三維數(shù)字化微笑設(shè)計。以上數(shù)字化技術(shù)均以高效、精確、自動而又人性化的數(shù)字化設(shè)計流程取代了傳統(tǒng)繁重的經(jīng)驗型手工操作。另外，集成口腔修復(fù)專家和技師豐富經(jīng)驗和技術(shù)制作而成的機器人也實現(xiàn)了全口義齒排牙的自動化。呂培軍等[12]基于CRS-4506自由度機器人建立了完整的機器人輔助全口義齒人工牙列設(shè)計系統(tǒng)，已用該系統(tǒng)為一例患者試作了基本符合要求的人工牙列。Zhang等[13]設(shè)計的基于牙弓發(fā)生器的多機械手排牙機器人運動學(xué)模型，能夠根據(jù)頜弓參數(shù)自動設(shè)計制作適合患者的全口義齒?？梢姡x齒排列機器人因其智能化等優(yōu)點也逐漸成為數(shù)字化口腔醫(yī)療的發(fā)展方向之一。

傳統(tǒng)全口義齒排牙、上蠟完成后的試戴可以及時發(fā)現(xiàn)問題并及時修改或返工，以免造成最終義齒修復(fù)的失敗。然而，現(xiàn)有的數(shù)字化義齒設(shè)計制作流程幾乎都由設(shè)計到制作一步完成，無法實現(xiàn)最終義齒完成前的試戴評估。因此，有學(xué)者通過面部掃描與印模掃描相結(jié)合，通過CAD建模獲取虛擬排牙數(shù)據(jù)，并將其導(dǎo)入到面部掃描軟件中，對數(shù)字化的牙齒排列進行虛擬評估，并逐步進行必要的修改[7]。該方法作為評價數(shù)字化牙齒的排列方式的工具，既減少了患者的就診次數(shù)，也避免了因關(guān)系掃描與印模掃描匹配不準確而引起的誤差。

熱聚合甲基丙烯酸甲酯作為全口義齒基托材料，在壓縮或注塑成型過程中存在收縮變形的缺點，為避免這些加工方式導(dǎo)致的義齒適合性的降低，數(shù)字化的義齒加工方式成為近來研究熱點。數(shù)字化技術(shù)全口義齒制作根據(jù)義齒成型方式的不同主要有減法式的計算機輔助研磨技術(shù)和加法式的3D打印技術(shù)兩大類[14]。 盡管研究表明機械研磨與熱壓注塑相比，避免了基托樹脂的聚合收縮，使全口義齒基托有更好的幾何穩(wěn)定性及組織適合性[15]。然而機械研磨技術(shù)存在材料消耗大、成本高等問題。隨著快速成型技術(shù)的發(fā)展，以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的3D打印技術(shù)在全口義齒制作方面也取得良好效果，其不僅避免傳統(tǒng)工藝缺點，也成功解決了研磨技術(shù)的材料浪費問題。另外Yoon SN等[16]利用3D打印技術(shù)制作全口義齒基托，并與5軸研磨技術(shù)、壓縮成型技術(shù)相比較，表明3D打印技術(shù)制作的全口義齒基托有更好的表面適合性。

牙齒與牙齦的“紅白美學(xué)”目前已成為評價義齒修復(fù)效果重要方面，然而數(shù)字化全口義齒的人工牙與基托的顏色問題一直是機械研磨或3D打印技術(shù)的難點。目前該難題的解決主要有以下幾種方式實現(xiàn)。一種是用成品人工牙替代數(shù)字化技術(shù)制作全口義齒上的牙列[17]。另一種是用不同顏色的材料分別切削牙列和基托，再將兩者進行粘接[18]。也有學(xué)者通過對義齒的牙列和基托進行染色加以解決[19]。然而上述方法均未成功解決基托與人工牙列一體化加工完成終義齒的問題。

4試戴與調(diào)頜

傳統(tǒng)的全口義齒即使采用面弓及可調(diào)節(jié)架排牙取得了平衡，其后續(xù)的制作步驟仍可能產(chǎn)生誤差，并且義齒戴入后口內(nèi)軟組織的彈性變化，使最終完成的全口義齒在口內(nèi)無法實現(xiàn)咬合平衡。因此，咬合檢查和選磨是全口義齒不可或缺的步驟。目前口腔臨床醫(yī)師多依賴于咬合片、咬合紙等對患者的咬合接觸情況進行檢測，并結(jié)合其臨床經(jīng)驗進行調(diào)，具體咬合力和調(diào)磨程度無法定量化，其結(jié)果的可靠性與準確性均受到限制[20]。T-Scan咬合分析系統(tǒng)是一種通過壓力映射傳感器在口內(nèi)記錄咬合力動態(tài)，并將數(shù)據(jù)存儲在硬盤上以視頻格式播放，進而記錄分析病人咬合力大小、咬合力位置和咬合時間的診斷裝置。該系統(tǒng)能夠進一步分析咬合接觸順序，測量咬合力從最初的咬合接觸到最大牙尖交錯位的咬合力變化和咬合效率，已在國際上廣泛應(yīng)用于咬合的分析和研究[21]。

5總結(jié)

目前多種商業(yè)化的數(shù)字化全口義齒系統(tǒng)已應(yīng)用于臨床，數(shù)字化全口義齒有著良好的前景。然而，各種數(shù)字化技術(shù)在全口義齒中的應(yīng)用仍存在許多尚未解決的難題。如由于無牙頜功能狀態(tài)下的軟組織形變和位移，口內(nèi)直接掃描技術(shù)仍無法完全替代傳統(tǒng)印模技術(shù);數(shù)字化排牙技術(shù)、排牙機器人等雖然能夠避免人工經(jīng)驗產(chǎn)生的誤差，但是難以實現(xiàn)患者在義齒設(shè)計中的參與性以及牙齒排列的個性化;受限于義齒材料的性能和數(shù)字化制造技術(shù)的局限性，目前仍難以實現(xiàn)能夠體現(xiàn)紅白美學(xué)的全口義齒一步法制作等。另外全口義齒的數(shù)字化發(fā)展也存在著成本昂貴、技術(shù)人員匱乏、難以廣泛推廣等問題。因此要實現(xiàn)數(shù)字化全口義齒在臨床中的廣泛應(yīng)用，還需要材料學(xué)、計算機科學(xué)、人工智能以及各種數(shù)字化設(shè)備等多學(xué)科的發(fā)展及交叉應(yīng)用，致力于解決數(shù)字化全口義齒設(shè)計與制作過程中的上述問題將是口腔修復(fù)學(xué)領(lǐng)域發(fā)展的趨勢和熱點。

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收稿日期：2020-05-08;修回日期：2020-05-25

編輯/王朵梅