數(shù)字化印模在無(wú)牙頜中應(yīng)用的研究進(jìn)展

楊 婷，唐婉容

我國(guó)第四次口腔流行病學(xué)調(diào)查顯示國(guó)內(nèi)無(wú)牙頜患者達(dá)2 100萬(wàn)人，然而目前主要修復(fù)方式仍是傳統(tǒng)全口義齒修復(fù)。一步法、兩步法印?；蛘咂渌∧３绦蚨紱](méi)有足夠的臨床證據(jù)支持，相關(guān)RCT實(shí)驗(yàn)也極少，因此選擇何種印模程序具有更佳的效果仍然是一個(gè)具有爭(zhēng)議性的話題[1]。傳統(tǒng)全口義齒制取印模多采用藻酸鹽初印模結(jié)合個(gè)別托盤(pán)二次印模的方式進(jìn)行，但此操作程序繁瑣、耗費(fèi)時(shí)間、印模壓力不易控制、技術(shù)敏感性較高且印模存在變形及不易保存的問(wèn)題，造成了全口義齒理想印模難以制取的現(xiàn)狀。

數(shù)字化印模是采用光學(xué)原理，利用數(shù)字化掃描設(shè)備掃描獲取口腔內(nèi)軟硬組織情況，再由相關(guān)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)重疊分析并建立可視化模型，實(shí)現(xiàn)信息的虛擬化，以便進(jìn)一步設(shè)計(jì)和制作修復(fù)體。數(shù)字化掃描技術(shù)的出現(xiàn)在逐步改變傳統(tǒng)修復(fù)印模制取方式，它具有高效、便捷、舒適、高度可重復(fù)性，掃描數(shù)據(jù)還有易采集、存儲(chǔ)方便、可遠(yuǎn)程交流等優(yōu)點(diǎn)[2]。近來(lái)數(shù)字化印模在口腔正畸學(xué)、固定修復(fù)、頜面外科學(xué)以及口腔種植學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展迅速[3]，但是因?yàn)闊o(wú)牙頜患者口內(nèi)情況復(fù)雜多變以及印模質(zhì)量要求更高，數(shù)字化印模在無(wú)牙頜患者修復(fù)中仍是小范圍的個(gè)別應(yīng)用。本文將從無(wú)牙頜數(shù)字化印模的種類(lèi)、準(zhǔn)確度研究，臨床策略等方面，概述其應(yīng)用現(xiàn)狀及研究進(jìn)展，以期為臨床全口義齒的印模制取提供全新思路。

1 無(wú)牙頜數(shù)字化印模的分類(lèi)

無(wú)牙頜患者制取數(shù)字化印模分為間接法和直接法兩種方式。

1.1 口外數(shù)字化印模技術(shù)(間接法)

間接法是采用口外倉(cāng)模型掃描儀或者口內(nèi)掃描儀對(duì)無(wú)牙頜的印?；蚴嗄Ｐ瓦M(jìn)行掃描，常采用激光測(cè)量方法，可精確到20 μm內(nèi)。Rossini等[4]系統(tǒng)評(píng)價(jià)顯示數(shù)字模型與傳統(tǒng)的石膏模型一樣可靠，具有高精度、可靠性和重現(xiàn)性。國(guó)內(nèi)孫玉春課題組[5]也進(jìn)行了相關(guān)研究，使用紅膏進(jìn)行無(wú)牙頜初印模制取，再掃描紅膏初印模提取三維數(shù)據(jù)，并在此基礎(chǔ)上創(chuàng)新性地發(fā)明了固易美TM數(shù)字化全口義齒系統(tǒng)。掃描石膏模型以及紅膏印模都具有高精度以及可重復(fù)性，且操作便捷；但是石膏模型作為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化的載體，存在藻酸鹽印模脫模、撕拉變形、石膏膨脹等問(wèn)題；而紅膏印模技術(shù)敏感性高，流動(dòng)性差，容易過(guò)展。間接法獲取的口內(nèi)數(shù)據(jù)依然是醫(yī)師依靠經(jīng)驗(yàn)采用常規(guī)方法制取的印模結(jié)果，并不能解決傳統(tǒng)印模制取中存在的問(wèn)題，那么間接法掃描結(jié)果與患者口內(nèi)實(shí)際情況的差異并沒(méi)有減小，各種疊加因素的影響也使得印模數(shù)據(jù)不能作為終印模結(jié)果使用。

1.2 口內(nèi)數(shù)字化印模技術(shù)(直接法)

直接法是使用口內(nèi)掃描儀直接掃描無(wú)牙頜牙槽嵴及周?chē)嚓P(guān)軟組織形態(tài)，記錄的是患者張口狀態(tài)下無(wú)牙頜的黏膜表面靜態(tài)信息，無(wú)法辨別無(wú)牙頜的肌靜力區(qū)邊界以及黏膜功能狀態(tài)下的形態(tài)[6]。同時(shí)受到儀器的限制，使用口內(nèi)掃描儀直接掃描獲取的無(wú)牙頜光學(xué)印模準(zhǔn)確度最低，利用此光學(xué)印模制作最終修復(fù)體的準(zhǔn)確度是否能夠滿足臨床需求有待考量。目前我們普遍將無(wú)牙頜數(shù)字化印模作為初印模，配合計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)以及三維打印技術(shù)制作個(gè)別托盤(pán)，再通過(guò)功能整塑獲取全口義齒功能壓力終印模，在此基礎(chǔ)上制作傳統(tǒng)全口義齒或者數(shù)字化全口義齒[7]。這樣的方法較傳統(tǒng)的純手工操作獲取的初印模更接近無(wú)壓力印模，同時(shí)在制作時(shí)長(zhǎng)上也具有一定的優(yōu)勢(shì)。

直接法數(shù)字化印模由于其便捷性和舒適性且不對(duì)黏膜施加壓力，可用于特殊的無(wú)牙頜患者。Hong[8]結(jié)合數(shù)字化印模與二次印模法，將間接與直接的STL數(shù)據(jù)結(jié)合用于松軟牙槽嵴患者義齒的制作，為完整的義齒提供了良好的固位性和穩(wěn)定性。部分無(wú)牙頜患者來(lái)就診前通常具有一副舊義齒，記錄舊義齒的各種信息對(duì)后續(xù)全口義齒修復(fù)具有重要指導(dǎo)意義。Goodacre等[6]使用口內(nèi)掃描儀記錄患者舊義齒形態(tài)、牙的排列以及垂直距離作為數(shù)字化修復(fù)設(shè)計(jì)的參考，是無(wú)牙頜數(shù)字化印模的又一創(chuàng)新應(yīng)用。口內(nèi)掃描儀的掃描頭相對(duì)于常規(guī)托盤(pán)更加小巧，更能個(gè)性化地適應(yīng)患者牙弓及口角大小，可以用于張口受限患者，解決此類(lèi)患者臨床上無(wú)合適成品托盤(pán)的問(wèn)題[9]。直接法數(shù)字化印模為松軟牙槽嵴和張口受限患者的印模制取提供全新的臨床思路。

1.3 面部掃描

無(wú)牙頜患者通常會(huì)呈現(xiàn)缺牙的特殊面容，而臨床上印模的制取也更希望全面記錄患者面部三維信息，常規(guī)我們是使用卡尺和量角器等來(lái)記錄患者面部數(shù)據(jù)。近年來(lái)隨著數(shù)字化領(lǐng)域發(fā)展，臨床上可選擇面部掃描儀來(lái)記錄無(wú)牙頜患者面部三維信息，便攜式面部掃描儀與固定式面部掃描儀有相似準(zhǔn)確度，平均偏差值<1.0 mm[10]。同時(shí)將面部掃描數(shù)據(jù)與口內(nèi)掃描數(shù)據(jù)以及CBCT數(shù)據(jù)結(jié)合可以三維重建無(wú)牙頜患者頜骨與黏膜形態(tài)，在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行修復(fù)。這類(lèi)多種三維數(shù)據(jù)結(jié)合的新型修復(fù)方式[3,11-12]，擁有更加完善的患者口腔三維數(shù)據(jù)，具有廣闊的應(yīng)用前景。

2 無(wú)牙頜口內(nèi)數(shù)字化印模的準(zhǔn)確度研究

數(shù)字化印模自20世紀(jì)80年代[13]第一次應(yīng)用于口腔至今，在掃描設(shè)備、掃描頭、掃描程序上不斷改進(jìn)，使印模的準(zhǔn)確度有了大幅度提升。越來(lái)越多的臨床醫(yī)生將數(shù)字化印模應(yīng)用到無(wú)牙頜患者全口修復(fù)的治療過(guò)程中。無(wú)牙頜因?yàn)榻馄侍厥庑砸约吧硖攸c(diǎn)，所以臨床上印模方法以及質(zhì)量要求不同于固定修復(fù)，患者口內(nèi)環(huán)境以及掃描技術(shù)的多種限制導(dǎo)致無(wú)牙頜掃描結(jié)果準(zhǔn)確度低，自然其相應(yīng)的臨床運(yùn)用相對(duì)于固定修復(fù)較為滯后。而準(zhǔn)確度雖然有明確定義，但在口腔數(shù)字化掃描鄰域沒(méi)有統(tǒng)一的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，不同的掃描設(shè)備原理和分析程序也不相同，準(zhǔn)確度的研究和評(píng)價(jià)體系是否可靠需要更多的研究來(lái)探索。

2.1 準(zhǔn)確度的評(píng)價(jià)方法

準(zhǔn)確度包含精密度和正確度兩個(gè)概念[14]。精密度是指相同條件下，測(cè)試結(jié)果間的一致程度。正確度指測(cè)量值與真實(shí)值之間的接近程度。目前尚無(wú)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)評(píng)判模型的準(zhǔn)確度差異，也沒(méi)有一個(gè)明確的界值來(lái)指導(dǎo)我們對(duì)儀器進(jìn)行改進(jìn)。

準(zhǔn)確度的評(píng)價(jià)方法主要有兩種：一是測(cè)量測(cè)試模型與參考模型之間的三維偏差值，這是最直觀的評(píng)價(jià)指標(biāo)。需要在體外先采用高分辨率模型掃描儀對(duì)參考模型進(jìn)行掃描作為參照來(lái)對(duì)比不同掃描儀的準(zhǔn)確度，其掃描精度較高，且不受操作方法和口內(nèi)環(huán)境的影響，故可以認(rèn)為該掃描數(shù)據(jù)反映真實(shí)值[15]。二是引入一些形態(tài)規(guī)則的幾何體，例如在牙弓輔助固定金屬小球，通過(guò)研究這些標(biāo)志物之間的線性以及角度差異來(lái)間接比較數(shù)字化印模的準(zhǔn)確性[16]。不同的分析程序中，除了經(jīng)典的線性分析，MATLAB的體積分析法也具有良好的可靠性。盡管不同的分析軟件被證明具有可靠性，但是最終的分析結(jié)果仍受數(shù)據(jù)捕獲方式，軟件類(lèi)型以及測(cè)量指標(biāo)的影響[17]。數(shù)字化印模雖然目前臨床上已有良好應(yīng)用，卻缺乏一個(gè)金標(biāo)準(zhǔn)來(lái)評(píng)判印模的準(zhǔn)確度。我們期待有更多的研究來(lái)統(tǒng)一評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，或者建立一個(gè)轉(zhuǎn)換公式來(lái)彌補(bǔ)這些分析方法的水平或垂直向的誤差。

2.2 影響無(wú)牙頜數(shù)字化印模準(zhǔn)確度的因素

2.2.1 無(wú)牙頜圖像拼接存在缺陷 現(xiàn)在多數(shù)口內(nèi)掃描儀采用小面積單視場(chǎng)快速掃描進(jìn)行圖片重疊拼接[18]，獲取掃描對(duì)象的整體表面數(shù)據(jù)信息。無(wú)牙頜數(shù)字化印模圖片拼接存在缺陷，一是由于無(wú)牙頜患者自身解剖特性，無(wú)牙頜牙槽嵴表面的黏膜平整光滑、腭皺襞形態(tài)多種多樣、沒(méi)有相對(duì)明顯的解剖結(jié)構(gòu)和固定的參照點(diǎn)，加之可能有松軟牙槽嵴等不穩(wěn)定的黏膜形態(tài)存在；二是因?yàn)榛颊呖趦?nèi)情況復(fù)雜多變，患者口內(nèi)的唾液、運(yùn)動(dòng)的舌體、口腔空間大小、活動(dòng)的口底及黏膜組織等都會(huì)導(dǎo)致圖像獲取困難[19-20]。以上眾多原因?qū)е碌膱D片拼接問(wèn)題都會(huì)降低無(wú)牙頜掃描的準(zhǔn)確度，更加精密的掃描設(shè)備和適合的臨床操作策略將是彌補(bǔ)圖片拼接缺陷的方法.

2.2.2 無(wú)法獲得準(zhǔn)確的肌靜力邊界 目前教科書(shū)觀點(diǎn)仍然認(rèn)為邊緣封閉以及后堤區(qū)的形成是全口義齒的固位和穩(wěn)定的重要環(huán)節(jié)[1, 21]。傳統(tǒng)全口義齒印模制取時(shí)醫(yī)師可以使用紅膏等邊緣整塑材料、或者改良托盤(pán)形態(tài)來(lái)尋找理想的邊界，同時(shí)醫(yī)生依靠經(jīng)驗(yàn)來(lái)控制壓力的大小，這種方法雖然操作復(fù)雜但是可以獲取相對(duì)清晰的邊界位置并制作后堤區(qū)給義齒提供足夠的固位力和穩(wěn)定性。無(wú)牙頜數(shù)字化印模接近于無(wú)壓力狀態(tài)下印模，但是掃描時(shí)輔助牽拉動(dòng)作會(huì)改變印模邊界位置，口內(nèi)掃描儀的掃描頭大小有限在下頜舌側(cè)以及后牙等區(qū)域可能存在伸展不足情況[22]。因此無(wú)牙頜數(shù)字化印模無(wú)法獲得準(zhǔn)確的肌靜力邊界，也不能夠加壓制作后堤區(qū)，印模邊界位置都依靠在電腦端進(jìn)行人工確定和剪裁，不能真實(shí)地反應(yīng)口內(nèi)的邊緣封閉區(qū)具體位置和形態(tài)。

2.2.3 不同掃描儀的差異 市面上口內(nèi)掃描設(shè)備品種繁多，各類(lèi)掃描儀的數(shù)據(jù)獲取方式以及處理程序都有差異，究竟哪種掃描儀具有更好的準(zhǔn)確性仍然是未知的。因?yàn)榭趦?nèi)環(huán)境的復(fù)雜，針對(duì)不同掃描儀準(zhǔn)確度差異的研究主要是體外研究。Patzelt等[19]采用4種掃描儀掃描無(wú)牙頜模型，發(fā)現(xiàn)平均正確度44.1～591.8 μm，平均精密度值21.6～698.0 μm，而某些研究表明臨床上可接受的偏差<311 mm。不同掃描設(shè)備都配備相應(yīng)的掃描頭，實(shí)際操作中發(fā)現(xiàn)較大的掃描頭能夠提高掃描的準(zhǔn)確度，但卻會(huì)影響醫(yī)師的操作，在后段牙弓甚至?xí)斐苫颊邜盒模瑥亩笔呙鑸D像[23]。不同掃描儀之間數(shù)據(jù)捕獲的方法、使用的軟件和測(cè)量度量都不相同，這些因素也會(huì)顯著影響掃描結(jié)果。因此不同掃描儀之間的結(jié)果是否能夠相互比較，尚有疑慮。

2.2.4 掃描偏差較大的區(qū)域 無(wú)牙頜患者口內(nèi)黏膜不同區(qū)域具有不同活動(dòng)性和黏彈性，數(shù)字化印模同傳統(tǒng)印模一樣都需要克服這些問(wèn)題。臨床口內(nèi)掃描最常見(jiàn)的缺失區(qū)域主要位于上頜結(jié)節(jié)區(qū)以及磨牙后墊區(qū)，而圖片拼接容易出現(xiàn)問(wèn)題的區(qū)域常常在上頜腭部、邊緣封閉區(qū)、舌下區(qū)(≥500 μm)以及掃描頭難以抵達(dá)部位[20]。這些容易缺失和發(fā)生拼接問(wèn)題的區(qū)域是掃描頭伸展不全難以獲得完整圖像的部位，同樣也是傳統(tǒng)印模制取中差異大的部分。目前的掃描設(shè)備還不足以完全解決這個(gè)問(wèn)題，我們期待在未來(lái)能匹配更小的掃描頭或者針對(duì)不同區(qū)域采取個(gè)性化掃描方式來(lái)減小印模的誤差。

2.2.5 無(wú)牙頜種植-活動(dòng)聯(lián)合修復(fù) 采用種植修復(fù)的無(wú)牙頜患者相對(duì)普通全口義齒患者的光滑黏膜具有更明顯的標(biāo)志物，數(shù)字化印模掃描結(jié)果具有更高的準(zhǔn)確度。種植無(wú)牙頜患者植入的植體數(shù)目越多、植入物間距離越小，口腔內(nèi)掃描系統(tǒng)的線性畸變?cè)降蚚24]。在8種不同的掃描儀中發(fā)現(xiàn)True Defifinition ((31±8)μm)和Trios ((32±5)μm)三維偏差分析表現(xiàn)最好。種植數(shù)字化印模過(guò)程中需要用到掃描體，各個(gè)廠家以及種植系統(tǒng)都具有不同型號(hào)的掃描體，在5種不同的掃描體中發(fā)現(xiàn)ZI掃描體的距離偏差明顯較小，表明不同的掃描體也會(huì)影響掃描的準(zhǔn)確性[25]。同樣使用輔助幾何物件固定到種植無(wú)牙頜模型上，可以提高無(wú)牙頜種植-活動(dòng)修復(fù)印模的準(zhǔn)確性[26]。我們查閱文獻(xiàn)得知種植無(wú)牙頜患者印模的研究多是體外實(shí)驗(yàn)，沒(méi)有考慮到患者口內(nèi)唾液以及舌體活動(dòng)組織影響，忽略掉了軟組織的干擾情況，因此體外研究結(jié)果應(yīng)用于口內(nèi)真實(shí)情況如何，我們無(wú)法預(yù)估。

3 無(wú)牙頜口內(nèi)數(shù)字化印模的臨床應(yīng)用策略

現(xiàn)有的口掃設(shè)備在體外對(duì)無(wú)牙頜石膏模型掃描時(shí)都有良好的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性。目前口內(nèi)掃描無(wú)牙頜的研究較少，掃描設(shè)備更新慢，許多臨床醫(yī)師則通過(guò)改變掃描策略來(lái)提高掃描的準(zhǔn)確度。

現(xiàn)有方法包括在圖片拼接易出現(xiàn)問(wèn)題的區(qū)域以及邊緣封閉區(qū)域進(jìn)行畫(huà)線指示圖片拼接和印模邊界，在上顎部以及牙槽嵴頂區(qū)域放入標(biāo)志物如樹(shù)脂小球和氧化鋁標(biāo)記物來(lái)提供相對(duì)參考點(diǎn)[27-28]，以及采用不同類(lèi)型的掃描路徑如“Z”形、“S”形、頰腭、腭頰路徑[6,29]來(lái)改善圖像拼接以及重疊問(wèn)題。但是使用何種材料進(jìn)行畫(huà)線更安全可靠以及在什么部位畫(huà)線更有意義，沒(méi)有相關(guān)研究。而我們?cè)趻呙钑r(shí)通常會(huì)使用拉鉤、口鏡來(lái)輔助牽拉口角，也會(huì)改變黏膜靜止?fàn)顟B(tài)下已經(jīng)標(biāo)記號(hào)的邊界位置。若考慮在口內(nèi)增加固體的標(biāo)記物，必然在一定程度上我們會(huì)犧牲掉標(biāo)記物覆蓋區(qū)域的黏膜和骨形態(tài)的真實(shí)數(shù)據(jù)。不同的掃描路徑也會(huì)因?yàn)椴僮髡呓?jīng)驗(yàn)差異而使結(jié)果不同，Zarone等[29]采用不同掃描方法發(fā)現(xiàn)頰腭掃描技術(shù)在有腭皺襞形態(tài)的無(wú)牙頜模型顯示出更好的準(zhǔn)確度，但是也只能說(shuō)明某些掃描策略在特定區(qū)域具有更好的準(zhǔn)確度。

無(wú)牙頜數(shù)字化印模大部分體內(nèi)研究主要集中于上頜，因?yàn)樯项M相對(duì)于下頜來(lái)講解剖標(biāo)志明顯且易獲取，使得下頜無(wú)牙頜的數(shù)字化印模研究相對(duì)滯后，但有研究指出上下頜的三維偏差數(shù)據(jù)差異沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[30]，并認(rèn)為數(shù)字化印模和傳統(tǒng)印模之間的三維差異是由于兩種印模方法不同的物理效應(yīng)，而不是兩種方法在準(zhǔn)確度上相比的缺陷。這些無(wú)牙頜數(shù)字化印模的臨床策略研究極少有隨機(jī)對(duì)照實(shí)驗(yàn)，而且一部分是病例報(bào)告研究，缺乏強(qiáng)有力的證據(jù)支持。各項(xiàng)研究的參照標(biāo)準(zhǔn)也不一致，可能是口外倉(cāng)掃石膏模型數(shù)據(jù)或者硅橡膠模型掃描數(shù)據(jù)，也無(wú)法將各種臨床測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行橫向比較。就目前而言，在各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)研究的有限范圍內(nèi)，臨床醫(yī)師的改良掃描策略能夠有效提高無(wú)牙頜掃描結(jié)果的質(zhì)量。

4 小結(jié)與展望

通過(guò)口內(nèi)直接掃描獲取牙列的三維數(shù)據(jù)已成為近年來(lái)數(shù)字化印模技術(shù)的重點(diǎn)研發(fā)方向，口內(nèi)掃描全牙弓的準(zhǔn)確度得到有效驗(yàn)證，但掃描準(zhǔn)確度隨著牙弓長(zhǎng)度增加有所降低[31]，缺牙區(qū)域的范圍大小會(huì)顯著影響結(jié)果的準(zhǔn)確性[32]，對(duì)無(wú)牙頜數(shù)字化印模來(lái)說(shuō)更是不小的挑戰(zhàn)。

無(wú)牙頜的數(shù)字化印模仍處于研究階段，現(xiàn)有體外研究表明口內(nèi)掃描儀在準(zhǔn)確度上可以和傳統(tǒng)印模以及桌面掃描儀媲美。體內(nèi)研究的準(zhǔn)確度盡管受到口內(nèi)血液、唾液、運(yùn)動(dòng)的舌體以及掃描頭大小的影響有所下降，但一些優(yōu)秀的口掃設(shè)備在此情況下的誤差仍在臨床可接受范圍內(nèi)。臨床采取的在口內(nèi)畫(huà)線、增加地標(biāo)以及不同掃描路徑的策略等都可以有效地提高口內(nèi)印模的準(zhǔn)確度，使得無(wú)牙頜的數(shù)字化印模具有更加廣闊的應(yīng)用前景。

盡管無(wú)牙頜數(shù)字化印模的結(jié)果作為終印模來(lái)講仍有一段距離，但無(wú)牙頜口內(nèi)掃描印模僅作為初印模用以制作個(gè)別托盤(pán)是具有可行性的。未來(lái)，口內(nèi)三維掃描技術(shù)和三維打印技術(shù)將成為口腔治療中不可或缺的治療技術(shù)，而無(wú)牙頜患者的全口義齒數(shù)字化修復(fù)仍然存在諸多的未完善關(guān)鍵環(huán)節(jié)，需要人們不斷進(jìn)行深入研究。隨著時(shí)間推移，口內(nèi)掃描技術(shù)的繼續(xù)發(fā)展更新，我們期待口內(nèi)掃描儀能勝任無(wú)牙頜印模，提供良好的準(zhǔn)確度。