一體化數(shù)控切削全口義齒的初步研究

閆越琪 宋哲文 劉亞禹 錢 超 孫 健

（上海交通大學醫(yī)學院附屬第九人民醫(yī)院口腔修復科，上海交通大學口腔醫(yī)學院，國家口腔醫(yī)學中心，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 200011）

近年來，越來越多的學者提出將數(shù)字化技術應用于全口義齒修復領域，基于數(shù)字化義齒的諸多優(yōu)點，大量學者以及商業(yè)公司在數(shù)字化義齒制作的各個階段有不同方式的嘗試。如AvaDent系統(tǒng)[1]、DentCA系 統(tǒng)[1，2]、Baltic系 統(tǒng)）[3]等 采 用 帶有類似哥特式弓裝置的成品托盤，一次就診獲取印模和頜位關系。FSD（Functionally Suitable Denture）系統(tǒng)在獲取初印模的同時利用間裝置記錄頜位關系，并3D打印帶有牙列的閉口式托盤，即“診斷義齒”，用于復診時檢查頜位關系及制取終印模[4]。孫玉春等建立人工牙數(shù)據(jù)庫，開發(fā)了全口義齒CAD設計軟件[5]。3Shape系統(tǒng)[6]、Zirkohnzan等開發(fā)了智能化排牙軟件，配合面部掃描系統(tǒng)，可以在參考患者的面部信息的基礎上進行排牙。試牙方面，有學者通過3DP技術制作聚乳酸一體試牙模型，并采用真彩色打印終義齒，其精度能滿足要求[7]。終義齒制作方面，有學者將數(shù)字化制作的人工牙列插入切削的蠟型基托，或利用CAD/CAM技術完成全口義齒裝膠前陰模的設計與制作，再結(jié)合裝盒沖膠方式完成終義齒的制作[8]。

數(shù)字化全口義齒的應用前景廣泛，可為臨床全口義齒修復提供全新的方法。但是，在簡化操作步驟和進一步規(guī)范數(shù)字化流程方面亟需進一步探索?；诖?，本研究將數(shù)字化技術與傳統(tǒng)全口義齒的制作流程相結(jié)合，進行一例全口無牙頜患者的全口義齒數(shù)字化修復，以初步探討其制作流程及可行性。

1 臨床資料和方法

1.1 病歷資料

患者女，65歲；病史：全口牙列缺失20年，戴用舊義齒18年，現(xiàn)覺舊義齒易脫落，磨耗嚴重，美觀性下降；口外檢查：面下1/3距離減小，蒼老面容；頜面部、顳下頜關節(jié)區(qū)、咀嚼肌未見明顯異常。口內(nèi)檢查：全口牙列缺失，牙槽嵴較豐滿，診斷：全口牙列缺損。治療計劃：由于患者不考慮種植修復，經(jīng)與患者溝通后采取數(shù)字化全口義齒修復。

1.2 方法

1.2.1 取模 利用傳統(tǒng)方法制取初印模，接著用掃描儀掃描初印模；再在三維逆向軟件（Geomagic）中設計個別托盤，輸出設計數(shù)據(jù)；3D打印制作的個別托盤（3D Systems Projet HD 3510，3D Systems，美國），見圖1。采用3D打印個別托盤和聚醚材料（3M，美國）獲取上下頜功能性印模。

圖1 3D打印個別托盤

1.2.2 架制作 技師制作上下頜蠟堤，采用傳統(tǒng)方式確定垂直距離和正中關系，標記中線，上唇線和尖牙的位置（圖2A）。并將帶有蠟堤的石膏模型暫時轉(zhuǎn)移至簡易架。通過三維面部掃描系統(tǒng)、立式面弓和配套軟件將患者頜位關系轉(zhuǎn)移至虛擬架（Zirkohnzan公司，意大利）；步驟如下：① 立式面弓配合面部掃描確定平面和鉸鏈軸位置（圖2B）；② 上頜蠟堤固定于帶有標記點的叉，利用面部掃描記錄上頜位置（圖2C）；③ 在簡易架上掃描上下頜模型，獲取上下頜位關系。根據(jù)前述利用立式面弓及三維掃描獲取的數(shù)據(jù)，將模型轉(zhuǎn)移至虛擬架，再將虛擬架與面部掃描信息進行匹配（圖2D）。

圖2 制作過程

1.2.3 一體化數(shù)控切削全口義齒設計與制作 設計與制作流程如下（圖3～圖6）：

（1）該系統(tǒng)有多種人工牙形態(tài)可供選擇，可根據(jù)患者年齡、牙槽骨狀態(tài)等選擇全解剖式及不同程度的半解剖式人工牙，并可對前牙的形態(tài)可進行個性化調(diào)整。

（2）通過軟件根據(jù)平面位置、牙弓形態(tài)初步排列并調(diào)整上下頜牙列。

（3）排牙后，根據(jù)面部掃描結(jié)果預覽閉唇、微笑及大笑時的面部外形與露齒情況（圖3）。

圖3 Zirkohnzan軟件虛擬排牙

（4） 模型上描繪義齒基托邊緣線，系統(tǒng)自動生成牙齦及義齒基托形態(tài)。牙齦形態(tài)及牙根暴露范圍可進行人工調(diào)整?；凶畋√幉坏陀?mm，唇側(cè)基托不低于2.5mm。設計完成后，在面部三維模型上不同角度旋轉(zhuǎn)復查（圖4）。

圖4 基托形態(tài)的虛擬效果

（5） 在虛擬架上模擬下頜運動，對全口義齒咬合面進行虛擬調(diào)，形成平衡（前伸髁導斜度設置為25°，側(cè)方髁導斜度設置為15°）（圖5）；

（6） 數(shù)控切削一體化試牙蠟型（滬亮生物科技有限公司，中國）后進行試戴。

（7）數(shù)控切削A2色丁酯改性PMMA盤制作一體化全口義齒（滬亮生物科技有限公司，中國），唇側(cè)回切0.5mm，牙齦色光固化樹脂（Zirkohnzan，意大利）修飾牙齦（圖6）。

圖6 試戴效果圖

2 結(jié)果

數(shù)字化方法一體數(shù)控切削全口義齒制作完成（圖7）。結(jié)果顯示：患者在口內(nèi)正中咬合時，面下1/3與面部整體協(xié)調(diào)，上下唇關系與鼻唇溝、頦唇溝深淺合適（圖7A），前牙中線位置恰當，前牙水平連線與瞳孔連線平行，人工牙形態(tài)大小協(xié)調(diào)；頜位關系正常，雙側(cè)后牙咬合平穩(wěn)，接觸密切，患者發(fā)“F”“Z”音清晰，依照臨床經(jīng)驗評價，數(shù)字化方法制作的全口義齒修復效果令人滿意（圖7B）。

圖7 數(shù)字化全口義齒修復效果

3 討論

目前，全口義齒的修復實現(xiàn)了部分的數(shù)字化應用。學者們對數(shù)字化與傳統(tǒng)全口義齒在美觀、適合性、整體滿意度等方面進行橫向或者縱向比較，表明CAD/CAM全口義齒的臨床效果良好，無論從醫(yī)師還是患者角度，滿意度均顯著高于傳統(tǒng)全口義齒，特別是在椅旁操作時間、加工精度、可操作性方面[11，12]。隨著數(shù)字化技術與材料的進一步發(fā)展，需要展開更為廣泛和深入的臨床研究來評價數(shù)字化全口義齒的應用，以助于該技術在臨床上更好地推廣。

由于直接口內(nèi)掃描無牙頜精度有限，目前常用的數(shù)字化印模多采用直接掃描模型獲取。而頜位關系記錄的數(shù)字化應用，幾種不同的商用軟件也推出了不同的新方式，但有些方式仍需進一步臨床驗證。基于目前幾種數(shù)字化記錄印模與頜位關系方式的優(yōu)缺點并結(jié)合臨床經(jīng)驗，本研究將傳統(tǒng)方法與數(shù)字化方法相結(jié)合，在利用初模型數(shù)據(jù)完成數(shù)字化設計和制作的個別托盤上采用經(jīng)典的二次印模法，較傳統(tǒng)方法大大提高了精確性，保證印模的精確度。同時，選用傳統(tǒng)方式進行正中頜位關系的記錄，通過立式面弓和架掃描將頜位關系轉(zhuǎn)移至Zirkonzhan系統(tǒng)的架，在保證正中頜位轉(zhuǎn)移精確性的同時，通過面掃系統(tǒng)與數(shù)字化軟件相結(jié)合，讓醫(yī)師觀察和確定平面以及美學信息，并校準前期操作的誤差。

在排牙方面，技師在傳統(tǒng)的排牙過程中無法直接獲取患者面部的信息，只能通過模型和堤上的標志信息來推測相關的美學因素，其最終的效果可能不盡如人意。目前多個商用系統(tǒng)將模型數(shù)據(jù)與面部特征整合，直觀地獲取患者面部軟組織相關信息，技師在參考患者的面部信息的基礎上進行排牙，在一定程度上有助于全口義齒的制作和提高美學修復的效果。本研究即采用Zirkonzhan軟件并結(jié)合面部掃描系統(tǒng)進行數(shù)字化排牙，并進行虛擬調(diào)，消除早接觸點。此方法極大簡化了臨床的調(diào)過程，保證了數(shù)字化排牙的準確性和美學效果。

現(xiàn)有的研究表明一體化切削的義齒比傳統(tǒng)義齒固位性能更佳[13]。切削全口義齒的方法與自行開發(fā)的材料相結(jié)合制作數(shù)字化全口義齒，既保證了精度，又提高了強度和適合性。因此，本研究選用一體化切削義齒的方法，用以制作試牙蠟型與終義齒。醫(yī)師在臨床試戴試牙蠟型后對排牙或基托采取進一步的精細調(diào)整，比傳統(tǒng)方式更為高效便捷。而終義齒材料選用自行開發(fā)的丁酯改性PMMA樹脂盤，數(shù)字化切削的同時將唇側(cè)基托回切，并使用牙齦色樹脂修飾完成最終的制作加 工。

綜上所述，本研究所采用的全口義齒數(shù)字化技術具有以下優(yōu)勢：（1）自動化、智能化程度提高，精確性高；（2）減少了醫(yī)師的操作時間和技師的工作量，縮短了患者的就診時間；（3）切削制作的義齒表面孔隙率及缺陷減少，一定程度降低了微生物附著及感染的風險；（4）義齒數(shù)據(jù)可以儲存，便于舊義齒復制。（5）采用預成的樹脂塊數(shù)字化切削制造的全口義齒，在適合性和強度方面高于傳統(tǒng)義齒。然而，采用數(shù)字化方法直接獲取無牙頜（下頜）的個性化運動數(shù)據(jù)并有效應用于后續(xù)義齒的制作仍待深入的研究。同時，無論采用三維打印還是數(shù)控切削的加工方法，都急需開發(fā)出符合相關加工工藝要求和滿足臨床性能的數(shù)字化全口義齒材料（基托及人工牙）。此外，在排牙軟件的智能化、簡便化、基托與人工牙形態(tài)及界面的處理與設計等方面，也要進一步地探索研究。因此，基于目前數(shù)字化全口義齒制作的標準程序制作流程尚未建立，保留傳統(tǒng)義齒制作標準的同時地結(jié)合數(shù)字化方法，規(guī)范互完善臨床流程將是未來的研究重點。

4 結(jié)論

數(shù)字化技術制作的全口義齒減少了醫(yī)師和技師的操作時間及患者的就診時間。而面部掃描、數(shù)字化排牙等技術的應用，極大程度上提高了義齒制作的可預測性。本研究所探索的數(shù)字化全口義齒技術通路具備可行性。