計(jì)算機(jī)輔助測(cè)量上頜第一乳磨牙牙冠與其不銹鋼預(yù)成冠形態(tài)差異

周永川 王金業(yè) 平雅坤 周樂(lè)迪 盧曉爔 呂炳建 趙增波 齊喜娟 趙軍偉 王惠敏

兒童早期齲齒（early childhood caries，ECC）是我國(guó)嚴(yán)重的公共衛(wèi)生問(wèn)題，第四次口腔健康流行病學(xué)調(diào)查結(jié)果顯示5歲兒童乳牙齲齒患病率為70.9%，其中治療率為4.1%，可見(jiàn)我國(guó)兒童存在乳牙患齲率高、就診率低下的狀況［1］。臨床發(fā)現(xiàn)我國(guó)ECC患兒多為廣泛齲，晚期齲，甚至感染已波及牙髓及根尖，需作牙髓或根管治療。針對(duì)此類患兒采用傳統(tǒng)充填技術(shù)恢復(fù)乳牙牙冠形態(tài)效果較差，術(shù)后易脫落，易繼發(fā)齲甚至繼發(fā)根尖炎癥。許多學(xué)者近期研究了不銹鋼預(yù)成冠（stainless steel crown，SSC）對(duì)于修復(fù)乳牙缺損時(shí)所具有的優(yōu)點(diǎn)，大部分學(xué)者認(rèn)為使用SSC對(duì)于恢復(fù)乳牙咬合和鄰接時(shí)具有不可替代的優(yōu)勢(shì)，尤其對(duì)于乳牙深齲洞的修復(fù)時(shí)，具有更好的效果。

自Mink等［6］運(yùn)用SSC對(duì)乳磨牙廣泛齲壞缺損進(jìn)行牙體修復(fù)以來(lái)，其在國(guó)外兒童牙科應(yīng)用發(fā)展迅速。Innes等［7］總結(jié)了運(yùn)用Hall技術(shù)對(duì)于SSC的發(fā)展和優(yōu)點(diǎn)，此技術(shù)以完全封閉齲壞組織，保存患牙的理念，進(jìn)一步簡(jiǎn)化了SSC臨床操作?，F(xiàn)如今，SSC修復(fù)技術(shù)已成為乳牙全覆蓋修復(fù)的金標(biāo)準(zhǔn)、歐美國(guó)家兒童牙科常規(guī)修復(fù)技術(shù)，使用率達(dá)到80%。根據(jù)兒童口腔臨床醫(yī)生反饋，我國(guó)的SSC使用率越來(lái)越高，但是也發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題：目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用較多的兩種SSC需要較多修剪，難度較大，尤其是上頜第一乳磨牙牙位。

本實(shí)驗(yàn)使用3D掃描技術(shù)，在電腦中重現(xiàn)了116顆我國(guó)華北地區(qū)兒童上頜第一乳磨牙的3D形態(tài)，并通過(guò)數(shù)字模型處理軟件來(lái)測(cè)量橫截面的形態(tài)數(shù)據(jù)，得出的數(shù)據(jù)與我國(guó)市場(chǎng)應(yīng)用最多的兩種SSC（美國(guó)SSC、韓國(guó)SSC）做大小、形態(tài)差異比較，為醫(yī)生臨床操作提供參考，進(jìn)一步為研發(fā)更適合我國(guó)患兒乳牙形態(tài)的SSC提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 資料與方法

口外掃描儀（3shape D900，精度 0.015 mm，愛(ài)爾創(chuàng)科技有限公司）掃描了2018年3月～2019年3月于河北醫(yī)科大學(xué)口腔醫(yī)院就診患兒116顆完整上頜第一乳磨牙石膏模型（去除相鄰牙位，只保留目標(biāo)牙位）和兩種SSC（2－7號(hào)），116例樣本分別與韓國(guó)、美國(guó)SSC進(jìn)行比較，將得出的數(shù)據(jù)分為A組（乳牙模型與韓國(guó)SSC）與B組（乳牙模型與美國(guó) SSC）。掃描之后的數(shù)字模型保存為stl格式文件后導(dǎo)入3D處理軟件（Geomagic Wrap2015，Geomagic公司，美國(guó)）建立坐標(biāo)系。

使用3D軟件中重合對(duì)比功能，選取上頜第一乳磨牙頰尖的牙尖嵴與近中邊緣嵴、遠(yuǎn)中邊緣嵴的交點(diǎn)和舌尖頂點(diǎn)分別與兩種SSC相應(yīng)部位重合，形成單色差異圖像（圖1），在測(cè)量軟件中手繪算出乳磨牙模型突出于SSC部分的面積，分析兩種SSC與乳牙冠整體差異面積，獨(dú)立樣本 t檢驗(yàn)（P＜0.05）。

圖1 3D重合圖Fig 1 3D overlap images

使用3D測(cè)量軟件（Creo 2.0，PTC公司，美國(guó)）測(cè)量形態(tài)數(shù)據(jù)，測(cè)量項(xiàng)目如下：最大近遠(yuǎn)中徑：近中面與遠(yuǎn)中面之間的最長(zhǎng)距離。頰舌徑：頰面與舌面之間的最長(zhǎng)距離。頰舌側(cè)平均近遠(yuǎn)中徑比＝頰側(cè)平均均寬/舌側(cè)平均均寬。

冠指數(shù)＝（頰舌徑×100%）/近遠(yuǎn)中徑；冠面積＝近遠(yuǎn)中徑×頰舌徑；齦緣周徑：齦緣高點(diǎn)平面截面的牙冠周徑；頜面周徑：冠周徑平面截面的牙冠周徑；最大周徑：最大周徑平面截面的牙冠周徑；頰面冠高：頰面牙齦最低處到牙尖最高處的距離；舌面冠高：舌面牙齦最低處到牙尖最高處的距離；近遠(yuǎn)中面冠高：近遠(yuǎn)中面的牙齦最高處到近遠(yuǎn)中溝的距離；曲率＝1/半徑（r）（2×r×sin［弧長(zhǎng)/（2×r）］＝弦長(zhǎng) 來(lái)求 r的最大近似值）。

根據(jù)均值測(cè)量結(jié)果分別統(tǒng)計(jì)A、B兩組各測(cè)量項(xiàng)目差異，單樣本t檢驗(yàn)（P＜0.05）（表 1～2）。使用統(tǒng)計(jì)軟件（IBM SPSS Statistics 21，IBM公司，美國(guó)）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。

表1 116名兒童上頜第一乳磨牙臨床牙冠和SSC 3D測(cè)量數(shù)據(jù)分析表（±s）Tab 1 3D measurements data analysis table of clinical crown of 116 children＇s primary maxillary first molars and SSC（±s）

表1 116名兒童上頜第一乳磨牙臨床牙冠和SSC 3D測(cè)量數(shù)據(jù)分析表（±s）Tab 1 3D measurements data analysis table of clinical crown of 116 children＇s primary maxillary first molars and SSC（±s）

注：①，乳牙臨床牙冠模與韓國(guó)SSC（A組）進(jìn)行單樣本t檢驗(yàn)，P＜0.05；②，乳牙臨床牙冠模型與美國(guó)SSC（B組）進(jìn)行單樣本t檢驗(yàn)，P＜0.05；③，乳牙臨床牙冠模型與兩種SSC均有差異；④，韓國(guó)SSC與美國(guó)SSC之間進(jìn)行單樣本t檢驗(yàn)P＜0.05，下表同

單位（mm） 最大近齦緣周徑乳牙模型 6.96±0.41③ 7.5±0.64① ② 1.14±0.13② 93±8①② 52.22±0.26③ 22.72±0.68② 23.71±0.74① 23.79±0.74①②0±0.83 23.2±2.57 24.24±2.01 24.64±2.92韓國(guó) SSC 7.53±3.58④ 8.34±1.94 1.15±0.07 90±4 62.8±0.56④ 22.8±2.93④ 24.87±2.83 25.18±2.15美國(guó) SSC 8.34±4.15 8.31±2.13 1.12±0.08 100±2 69.3遠(yuǎn)中徑 頰舌徑 頰舌側(cè)平均近遠(yuǎn)中徑比 冠指數(shù) 冠面積 頜面周徑最大周徑

表2 116名兒童上頜第一乳磨牙臨床牙冠和SSC 3D測(cè)量數(shù)據(jù)分析表（±s）Tab 2 3D measurements data analysis table of clinical crown of 116 children＇s primary maxillary first molars and SSC（±s）

表2 116名兒童上頜第一乳磨牙臨床牙冠和SSC 3D測(cè)量數(shù)據(jù)分析表（±s）Tab 2 3D measurements data analysis table of clinical crown of 116 children＇s primary maxillary first molars and SSC（±s）

注：①，乳牙臨床牙冠模與韓國(guó)SSC（A組）進(jìn)行單樣本t檢驗(yàn)，P＜0.05；②，乳牙臨床牙冠模型與美國(guó)SSC（B組）進(jìn)行單樣本t檢驗(yàn)，P＜0.05；③，乳牙臨床牙冠模型與兩種SSC均有差異；④，韓國(guó)SSC與美國(guó)SSC之間進(jìn)行單樣本t檢驗(yàn)P＜0.05

單位（mm） 冠高曲率近中面 遠(yuǎn)中面 舌面 頰面 頰側(cè)面 舌側(cè)面乳牙模型 2.14±0.26①② 1.89±0.83①② 3.59±0.54② 4.13±0.42①② 0.22±0.06 0.3±0.06②.21±0.04 0.28±0.05韓國(guó) SSC 2.73±0.35④ 2.63±0.34④ 3.43±0.65④ 3.59±0.74④ 0.23±0.04 0.3±0.05美國(guó) SSC 3.42±0.74 3.72±0.88 4.39±0.31 5.3±1.66 0

實(shí)驗(yàn)流程見(jiàn)圖2。

圖2 3D掃描及數(shù)據(jù)處理的流程圖Fig 2 Flow chart of 3D scanning and data processing

2 結(jié) 果

（1）我國(guó)華北地區(qū)與其他國(guó)家或地區(qū)兒童上頜第一乳磨牙牙齒數(shù)據(jù)對(duì)比結(jié)果顯示我國(guó)華北地區(qū)兒童上頜第一乳磨牙近遠(yuǎn)中徑小于中國(guó)臺(tái)灣、中國(guó)香港、美國(guó)、澳大利亞、印度、冰島。頰舌徑小于中國(guó)臺(tái)灣、美國(guó)、印度、冰島。單樣本 t檢驗(yàn) P＜0.05（表 3）。

表3 我國(guó)華北地區(qū)與其他國(guó)家或地區(qū)兒童上頜第一乳磨牙牙齒數(shù)據(jù)對(duì)比表 （mm）Tab 3 Comparation of primary maxillary first molar in North China and other countries or regions （mm）

（2）上頜第一乳磨牙臨床牙冠和其SSC 3D重合后，直觀觀察可見(jiàn)A組未重合面積較?。▓D1）。利用Geomagic Wrap軟件計(jì)算兩組未重合面積，A組整體差異面積是13.31±2.44，B組整體差異面積是22.57±5.97（P＜0.05）。

（3）3D測(cè)量數(shù)據(jù)分析顯示A組在最大近遠(yuǎn)中徑、頰舌徑、冠指數(shù)、冠面積、最大周徑、齦緣周徑、近中面冠高、遠(yuǎn)中面冠高、頰面冠高存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。B組在最大近遠(yuǎn)中徑、頰舌徑、頰舌側(cè)平均近遠(yuǎn)中經(jīng)比、冠指數(shù)、冠面積、面周徑、齦緣周徑、近中面冠高、遠(yuǎn)中面冠高、舌面冠高、頰面冠高、舌側(cè)面曲率均存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。單樣本t檢驗(yàn)P＜0.05（表 1～2）。

（4）3D測(cè)量數(shù)據(jù)分析顯示韓國(guó)SSC在最大近遠(yuǎn)中徑，冠面積，頜面周徑，近遠(yuǎn)中和頰舌面的冠高與美國(guó)SSC之間存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（表1～2）。

3 討 論

SSC通過(guò)選號(hào)與邊緣修整完成就位，修復(fù)乳牙牙冠缺損。目前我國(guó)市場(chǎng)上應(yīng)用最普遍的是韓國(guó)和美國(guó)SSC，由于不同廠家制作SSC時(shí)參考的乳牙形態(tài)數(shù)據(jù)來(lái)源不同，采用歐美標(biāo)準(zhǔn)及韓國(guó)標(biāo)準(zhǔn)制成的SSC形態(tài)與我國(guó)國(guó)內(nèi)兒童乳牙形態(tài)必定有較多差距，如冠高，冠指數(shù)，牙面弧度等。不同人種與地區(qū)乳牙形態(tài)差異導(dǎo)致我國(guó)現(xiàn)有SSC臨床使用難度加大。

各國(guó)學(xué)者對(duì)本國(guó)兒童乳牙尺寸做了大量研究，有一種共識(shí)是，不同人種間的乳牙解剖形態(tài)及數(shù)值會(huì)有一定差異，臺(tái)灣學(xué)者［8］使用電子游標(biāo)卡尺測(cè)量不同種族不同地區(qū)乳牙冠直徑，結(jié)果顯示中國(guó)臺(tái)灣兒童乳牙近遠(yuǎn)中徑小于其原住民，澳大利亞原住民和中國(guó)香港華人，但大于美國(guó)白人。頰舌徑顯著小于冰島人，西印度人和白人。香港Yuen等［9］測(cè)量了香港地區(qū)兒童恒牙與乳牙近遠(yuǎn)中徑，發(fā)現(xiàn)中國(guó)南方兒童乳牙近遠(yuǎn)中徑小于中國(guó)北方兒童，但是都比白種人的大，比澳大利亞原住民的牙齒尺寸要小。但是，本研究結(jié)果與香港學(xué)者研究結(jié)果不一致，我們測(cè)量發(fā)現(xiàn)我國(guó)華北地區(qū)兒童上頜第一乳磨牙近遠(yuǎn)中徑及頰舌徑均小于中國(guó)香港、中國(guó)臺(tái)灣省、美國(guó)、澳大利亞、印度，可能與測(cè)量方法不一致相關(guān)，差異使用單樣本t檢驗(yàn)其差異（表3）。

Dowling等［10］采用三維掃描跟蹤技術(shù)測(cè)量了6顆上頜前牙的接觸點(diǎn)位移，發(fā)現(xiàn)數(shù)字模型測(cè)量具有較好的重復(fù)性和準(zhǔn)確性。我們通過(guò)3D掃描，從多方面精確測(cè)量上頜第一乳磨牙形態(tài)數(shù)據(jù)。為了簡(jiǎn)化臨床使用難度，各品牌SSC未區(qū)分性別差異，所以本研究測(cè)量了我國(guó)華北地區(qū)兒童上頜第一乳磨牙總體形態(tài)特征，未區(qū)分左右乳牙及性別差異，與SSC臨床使用情況相符合。

通過(guò)3D重合可以更加直觀的表現(xiàn)差異。有學(xué)者［11］利用3D重合比較韓國(guó)SSC與氧化鋯冠的形態(tài)差異，用體積比數(shù)據(jù)明確了兩種冠臨床應(yīng)用時(shí)牙體預(yù)備的差異，以此指導(dǎo)氧化鋯冠生產(chǎn)數(shù)據(jù)改良。本研究分別將兩種SSC與其近遠(yuǎn)中徑一致的乳牙模型重合，由于軟件測(cè)量范圍限制，無(wú)法獲得多色差異圖像，我們直觀發(fā)現(xiàn)上頜第一乳磨牙模型與韓國(guó)金屬SSC在3D重合后牙冠突出面積較小，使用軟件手繪功能計(jì)算突出面積發(fā)現(xiàn)美國(guó) SSC突出面積達(dá)（22.57±5.97）mm2，遠(yuǎn)大于韓國(guó)SSC?？梢员砻黜n國(guó)SSC總體上更加貼近我國(guó)華北地區(qū)兒童乳牙形態(tài)，與臨床應(yīng)用體驗(yàn)一致。但是，具體差異部位及數(shù)據(jù)未能體現(xiàn)。

韓國(guó)SSC最大近遠(yuǎn)中徑，頰舌徑，冠面積，最大周徑，齦緣周徑均比乳牙模型大，近中面高、遠(yuǎn)中面高偏大，頰舌側(cè)面高偏小，其中舌側(cè)面高無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。冠指數(shù)偏小，表明近遠(yuǎn)中徑確定的情況下，頰舌徑長(zhǎng)度能滿足就位條件，頰舌側(cè)平均近遠(yuǎn)中徑比、曲率正常。美國(guó)SSC最大近遠(yuǎn)中徑、頰舌徑、冠面積、面周徑、齦緣周徑、近中面冠高、遠(yuǎn)中面冠高、舌面冠高、頰面冠高均明顯大于乳牙模型，冠指數(shù)較大，頰舌面長(zhǎng)度不滿足就位條件，近遠(yuǎn)中徑確定的情況下需磨除較多的乳磨牙臨床牙冠頰或舌側(cè)面，舌側(cè)面曲率、頰舌側(cè)平均近遠(yuǎn)中徑小，需較多的乳磨牙臨床牙冠近遠(yuǎn)中面磨除面積。通過(guò)對(duì)兩種SSC的3D數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，可以發(fā)現(xiàn)韓國(guó)SSC在最大近遠(yuǎn)中徑，冠面積，頜面周徑，近遠(yuǎn)中和頰舌面的冠高與美國(guó)SSC之間存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。綜合發(fā)現(xiàn)，兩種SSC在大小尺寸方面均比我國(guó)華北地區(qū)兒童乳牙牙冠大，形態(tài)方面，韓國(guó)SSC更接近我國(guó)北方兒童牙冠形態(tài)，發(fā)現(xiàn)差異較大的區(qū)域有助于臨床醫(yī)生盡量減少臨床誤差并為臨床教學(xué)提供了素材。然而，我們?nèi)匀恍枰嗟男畔?，通過(guò)測(cè)量來(lái)為中國(guó)兒童提供更合適的SSC尺寸。

分析整個(gè)數(shù)字化制作測(cè)量流程，模型制取采用超硬石膏，盡量減少集合收縮誤差，實(shí)驗(yàn)中所采用的三維模型掃描儀掃描精度在10μm以內(nèi)，相對(duì)于其他來(lái)源的誤差非常小，基本可以忽略不計(jì)?？赡墚a(chǎn)生誤差的步驟主要包括：（1）模型制取時(shí)產(chǎn)生的誤差；包括模型近遠(yuǎn)中面的修整和齦緣位置的確定；（2）確定模型空間位置的誤差；測(cè)量前空間位置的確定是導(dǎo)致誤差的主要來(lái)源［12－14］，這也可能是我們的測(cè)量結(jié)果顯示冠高無(wú)差異的原因。傳統(tǒng)手動(dòng)測(cè)量憑借測(cè)量者感覺(jué)，各測(cè)量指標(biāo)間沒(méi)有統(tǒng)一的空間位置，單個(gè)牙齒在牙列中的空間位置的確定標(biāo)準(zhǔn)需要進(jìn)一步的研究。本研究模型準(zhǔn)備和計(jì)算機(jī)輔助測(cè)量由同一個(gè)口腔醫(yī)生操作，區(qū)分模型解剖結(jié)構(gòu)和確定模型空間位置，最大限度減少人為誤差。

4 總 結(jié)

3D掃描與測(cè)量是一種較為精確的牙齒形態(tài)尺寸測(cè)量方式，可獲取較為詳細(xì)的形態(tài)數(shù)據(jù)。本研究關(guān)注上頜第一乳磨牙，通過(guò)3D對(duì)比，從直觀和數(shù)據(jù)差異兩個(gè)方面發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)現(xiàn)有兩種SSC與我國(guó)華北地區(qū)兒童上頜第一乳磨牙形態(tài)大小均有差異。