上下頜輕中度擁擠下iTero Element 1 口掃數(shù)字化模型的準(zhǔn)確性

肖 倩 ，周 錕 ，王 蕾 ，高 俊 ，陳俊潤 ，任婭嵐

（1）昆明醫(yī)科大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院 云南 昆明 650106;2）昆明醫(yī)科大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院/醫(yī)院前興路門診部 云南 昆明 650228）

正畸模型是患者牙、牙弓、牙槽、基骨、腭蓋等形態(tài)及上下關(guān)系的精確復(fù)制[1]，模型測量是正畸方案制定的重要依據(jù)之一。傳統(tǒng)的石膏模型存在占用空間大、容易斷裂、易磨損，數(shù)據(jù)搜索困難等缺點(diǎn)[2]，近幾年來數(shù)字化技術(shù)在口腔領(lǐng)域發(fā)展迅速，使得口腔診療更加直觀、精確、安全和有效，正畸醫(yī)生可以利用數(shù)字化工具更加方便快速地為患者制定矯治方案。iTero Element 1 口腔掃描儀在2007 年由位于以色列的Cadent 公司設(shè)計(jì)并發(fā)行，基于共聚焦顯微成像技術(shù)，在口腔內(nèi)可完成無須噴粉的真彩掃描。在使用 iTero Element 1 完成對患者的掃描后，可將患者的口腔數(shù)字化印模文件發(fā)送到醫(yī)生個(gè)人的iTero 賬號中（www.myitero.cn），同時(shí)醫(yī)生也可以直接打開隱適美 ClinCheck 軟件直接查看患者牙列的牙冠寬度、牙弓寬度、覆蓋等信息[3]，因?yàn)榉奖憧旖莩蔀檎t(yī)生青睞的掃描儀。

iTero 口內(nèi)掃描儀官方報(bào)道的掃描精度是20μm，掃描時(shí)光束經(jīng)針孔和透鏡在牙齒平面聚焦并原路返回，再經(jīng)過鏡面反射后到達(dá)接收器，經(jīng)逐層掃描和計(jì)算機(jī)整合形成三維表面形貌，由于掃描頭自身緣故在口腔內(nèi)移動(dòng)時(shí)距離和角度都會(huì)受到限制，口內(nèi)明亮度和牙齒表面附著物也可能會(huì)影響測量時(shí)的精度，掃描范圍大小也會(huì)影響掃描的穩(wěn)定性和精度，所以在臨床操作時(shí)所得數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性能否滿足臨床診斷的需要尚缺乏充分的研究數(shù)據(jù)[4]。有文章通過掃描單頜全牙列石膏模型，獲得三維掃描數(shù)據(jù)來研究掃描儀的精度和掃描質(zhì)量[5-6]，直接掃描石膏模型的研究方法忽略了口腔空間狹窄、光線變化、有唾液、軟垢等實(shí)際情況，并不能完全反應(yīng)口內(nèi)掃描的準(zhǔn)確度。也有學(xué)者通過掃描標(biāo)準(zhǔn)成品模體來對比不同口掃儀的準(zhǔn)確度，同樣不能完全反應(yīng)口內(nèi)掃描的真實(shí)情況[7]。鄭小婉等[6]通過使用3shape 掃描儀間接體外掃描輕度和重度擁擠正畸石膏模型，將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字化模型后進(jìn)行測量，與傳統(tǒng)手工石膏模型直接測量相比較，發(fā)現(xiàn)重度擁擠組石膏模型和數(shù)字化模型測量數(shù)據(jù)在腭穹高度，上、下牙弓中段長度均有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，因此，不同擁擠度會(huì)影響口內(nèi)掃描儀的精確度。

目前尚未查閱到iTero Element 1 口內(nèi)掃描儀直接口內(nèi)掃描不同擁擠度的牙列是否有較高的準(zhǔn)確度，因掃描頭在口腔內(nèi)上下頜掃描移動(dòng)時(shí)的距離和角度不一致，故本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)了對同一患者，上下頜分別用使用iTero Element 1 口內(nèi)掃描儀直接口內(nèi)掃描獲得數(shù)字化模型和藻酸鹽取模獲得傳統(tǒng)石膏模型，比較數(shù)字化模型自動(dòng)測量和傳統(tǒng)石膏模型人工測量牙冠寬度、牙弓寬度、覆蓋的差異，來研究iTero Element 1 口內(nèi)掃描儀的準(zhǔn)確度，以便為iTero Element 1 口內(nèi)掃描儀在臨床中應(yīng)用提供實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

1 資料與方法

1.1 研究對象

選取2019 年2 月至2022 年1 月在昆明醫(yī)科大學(xué)附屬口腔醫(yī)院前興路門診部就診的37 名患者，納入標(biāo)準(zhǔn)[1]：（1）牙列完整，無缺失牙；（2）輕度擁擠組：0～4 mm（包含4 mm）；（3）中度擁擠度組：4～8 mm（包含8 mm）；（4）重度擁擠組：8 mm以上。排除標(biāo)準(zhǔn)[8]：（1）牙列有縫隙，擁擠度為負(fù)數(shù)；（2）口內(nèi)有種植修復(fù)體、固定義齒、活動(dòng)義齒；（3）模型牙尖、中間溝、中間窩等形態(tài)不清，難以測量。同一患者分別使用iTero Element 1 口內(nèi)掃描儀直接口內(nèi)掃描獲得數(shù)字化模型和藻酸鹽取模獲得傳統(tǒng)石膏模型，數(shù)字化模型通過iTero Element 1 口內(nèi)掃描儀掃描后從隱適美 ClinCheck軟件自動(dòng)導(dǎo)出數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)石膏模型進(jìn)行手工測量，按照納入和排除標(biāo)準(zhǔn)，最終上頜有25 副模型符合實(shí)驗(yàn)納入標(biāo)準(zhǔn)，其中上頜輕度擁擠有17 副，上頜中度擁擠8 副；上頜重度擁擠0 副；下頜有26 副模型符合實(shí)驗(yàn)納入標(biāo)準(zhǔn)，下頜輕度擁擠有16 副，下頜中度擁擠有10 副，下頜重度擁擠0 副。所有患者均簽署知情同意書。

1.2 測量參數(shù)

（1）牙冠寬度：測量各個(gè)牙齒遠(yuǎn)中和近中接觸點(diǎn)的最大寬度；（2）牙弓現(xiàn)有弧形長度：測量牙弓整體的彎曲長度；（3）牙弓寬度：前段為尖牙牙尖間的距離，中段為第1 前磨牙中央溝中點(diǎn)之間的距離，后段為第1 恒磨牙中央窩之間的距離；（4）覆蓋：上頜切牙切緣到過下頜切牙唇面的水平距離。

1.3 測量方法

1.3.1 石膏模型的手工測量方法確定具體的模型測量參數(shù)，使用鉛筆在模型對應(yīng)位置進(jìn)行定點(diǎn)，視線垂直于所觀測平面，此時(shí)得到的點(diǎn)即測量所需的定點(diǎn)，應(yīng)用分規(guī)手工測量石膏模型，要求同一人每周測量1 次，連續(xù)測量3 周以獲得數(shù)據(jù)。

1.3.2 計(jì)算機(jī)輔助數(shù)字化模型測量方法同一護(hù)士運(yùn)用iTero Element 1 口內(nèi)掃描儀每隔1 周對同一患者口內(nèi)牙齒進(jìn)行直接掃描，掃描整個(gè)牙列建立數(shù)字化圖像模型，然后醫(yī)生直接打開隱適美ClinCheck 軟件直接查看患者牙列的牙冠寬度、牙弓寬度、覆蓋信息，連續(xù)測量3 周以獲得數(shù)據(jù)。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

使用SPSS27.0 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，通過計(jì)算組內(nèi)相關(guān)系數(shù)（ICC）來檢驗(yàn)數(shù)字化模型和石膏模型的復(fù)測可信度，比較同一患者2 種測量方法3 次重復(fù)測量的一致性；再運(yùn)用配對t檢驗(yàn)來檢驗(yàn)輕中度擁擠度下數(shù)字化模型的準(zhǔn)確性，各項(xiàng)測量參數(shù)采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（）表示，通過P值推斷數(shù)字化模型是否與石膏模型的測量存在差異，P<0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 石膏模型的3 次重復(fù)手工測量各項(xiàng)數(shù)據(jù)的一致性檢驗(yàn)

同一測量者在石膏模型3 次重復(fù)測量的一致性檢驗(yàn)ICC 值均 >0.9（0.910～0.994），同一測量者運(yùn)用iTero Element 1 口內(nèi)掃描儀3 次重復(fù)掃描的一致性檢驗(yàn)ICC 值均 >0.9（0.926～0.991），均有較好的重復(fù)性，見表1。

表1 石膏模型和數(shù)字化模型3 次重復(fù)測量牙冠寬度的ICC 值Tab.1 The ICC value of the three repeated measurements consistency tests of the digital model and plaster model

2.2 不同擁擠度分類的石膏模型和數(shù)字化模型牙冠寬度測量差異的比較

輕度擁擠組，11、16、21、31、36、41、43、46 牙冠寬度差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）；中度擁擠組，11、23、16、31 牙冠寬度差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），見表2、表3。

表2 上頜牙列輕中度擁擠下石膏模型測量和iTero Element 1 測量牙冠寬度差值（mm，）Tab.2 Difference of crown width measured by plaster model and iTero Element 1 under mild and moderate crowding in maxillary dentition（mm，）

表2 上頜牙列輕中度擁擠下石膏模型測量和iTero Element 1 測量牙冠寬度差值（mm，）Tab.2 Difference of crown width measured by plaster model and iTero Element 1 under mild and moderate crowding in maxillary dentition（mm，）

*P <0.05。

表3 下頜牙列輕中度擁擠下石膏模型測量和iTero Element 1 測量牙冠寬度差值（mm，）Tab.3 Difference of crown width measured by plaster model and iTero Element 1 under mild and moderate crowding in mandibular dentition（mm，）

表3 下頜牙列輕中度擁擠下石膏模型測量和iTero Element 1 測量牙冠寬度差值（mm，）Tab.3 Difference of crown width measured by plaster model and iTero Element 1 under mild and moderate crowding in mandibular dentition（mm，）

*P <0.05。

2.3 不同擁擠度分類的石膏模型和數(shù)字化模型牙弓寬度測量差異的比較

輕度擁擠組，14～24 牙弓寬度、15～25 牙弓寬度、34～44 牙弓寬度、36～46 牙弓寬度差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）；中度擁擠組，14～24 牙弓寬度差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），見表4、表5。

表4 上頜牙輕中度擁擠下石膏模型測量和iTero Element 1 測量牙弓寬度差值（mm，）Tab.4 Difference of arch width measured by plaster model and iTero Element 1 under mild and moderate crowding in maxillary dentition（mm，）

表4 上頜牙輕中度擁擠下石膏模型測量和iTero Element 1 測量牙弓寬度差值（mm，）Tab.4 Difference of arch width measured by plaster model and iTero Element 1 under mild and moderate crowding in maxillary dentition（mm，）

*P <0.05。

表5 下頜牙輕中度擁擠下石膏模型測量和iTero Element 1 測量牙弓寬度差值（d 牙弓寬度）（mm，）Tab.5 Difference of arch width measured by plaster model and iTero Element 1 under mild and moderate crowding in mandibular dentition（mm，）

表5 下頜牙輕中度擁擠下石膏模型測量和iTero Element 1 測量牙弓寬度差值（d 牙弓寬度）（mm，）Tab.5 Difference of arch width measured by plaster model and iTero Element 1 under mild and moderate crowding in mandibular dentition（mm，）

*P <0.05。

2.4 不同擁擠度分類的石膏模型和數(shù)字化模型覆蓋測量差異比較

輕度擁擠組，石膏模型和數(shù)字化模型測量22牙位覆蓋差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）；中度擁擠組，石膏模型和數(shù)字化模型測量11、12 牙位覆蓋差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），見表6。

表6 輕中度擁擠下石膏模型測量和iTero Element 1 測量覆蓋差值（d 覆蓋）（mm，）Tab.6 Difference of arch width measured by plaster model and iTero Element 1 under mild and moderate crowding in mandibular dentition（mm，）

表6 輕中度擁擠下石膏模型測量和iTero Element 1 測量覆蓋差值（d 覆蓋）（mm，）Tab.6 Difference of arch width measured by plaster model and iTero Element 1 under mild and moderate crowding in mandibular dentition（mm，）

*P <0.05。

3 討論

數(shù)字化模型能否完全替代傳統(tǒng)的石膏模型，從而減少石膏模型儲(chǔ)存困難、容易磨損、不便于數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)分析等困難的關(guān)鍵在于數(shù)字化模型是否可以精準(zhǔn)的復(fù)制口腔牙、牙弓、牙槽、基骨等形態(tài)和關(guān)系。數(shù)字化模型按照掃描方式可以分為間接法（口外掃描）和直接法（口內(nèi)掃描），直接法是直接在患者口內(nèi)掃描從而獲得軟硬組織信息并建立三維模型，直接法因?yàn)樘筋^移位、唾液和口內(nèi)光線影響，數(shù)據(jù)經(jīng)多次處理，準(zhǔn)確度較間接法偏低[9]。但是直接法較間接法更加方便快捷，成為臨床最常用的掃描方式。目前常見的口內(nèi)掃描儀有iTero、3Shape、True Definition、Lava COS、Trios、和 Lythos 等，iTero 數(shù)據(jù)與隱適美 ClinCheck軟件直接關(guān)聯(lián)，減少數(shù)據(jù)導(dǎo)出和處理環(huán)節(jié)，成為正畸醫(yī)生臨床中最常用的口內(nèi)掃描儀。有學(xué)者通過掃描石膏模型，獲得三維掃描數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)在掃描精度上，iTero Element 1 與3 Shape Trios 3 為代表的國際廠商均處于較高水準(zhǔn)[5]。

Flugge 等[10]使用iTero 口內(nèi)掃描儀對1 名I類咬合關(guān)系志愿者進(jìn)行10 次掃描發(fā)現(xiàn)前牙唇面及磨牙頰側(cè)偏離較大，Zhang 等[11]通過對比口內(nèi)掃描數(shù)字化模型和石膏模型發(fā)現(xiàn)下頜磨牙寬度測量存在明顯差異，Leifert 等[12]的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)與傳統(tǒng)的石膏模型測量相比，數(shù)字化模型的準(zhǔn)確性在臨床上是可接受和重復(fù)的，楊雷寧等[13]的研究結(jié)果卻與之相反，認(rèn)為石膏模型的準(zhǔn)確性要略優(yōu)于iTero 數(shù)字化模型，也有學(xué)者[10,14]通過iTero 分別掃描天然牙列和石膏模型發(fā)現(xiàn)掃描天然牙列精密度較低，體外掃描精密度尚可。

本研究中，2 種測量方法在重復(fù)3 次的測量數(shù)據(jù)上的ICC 值均大于0.9，可重復(fù)性較高，數(shù)字化模型能夠達(dá)到與傳統(tǒng)石膏模型測量相近的可重復(fù)性，為數(shù)字化模型應(yīng)用于臨床提供了良好的基礎(chǔ)。

SU 等[15]使用口內(nèi)掃描儀測量頭顱模型的口腔時(shí)，發(fā)現(xiàn)隨牙弓掃描范圍增大，口內(nèi)掃描的精度隨之降低，三維圖像的建立需要耗費(fèi)更多時(shí)間的同時(shí)，測量數(shù)據(jù)的偏移更為嚴(yán)重，本次研究中發(fā)現(xiàn)牙冠寬度中中切牙和第1 磨牙寬度的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的數(shù)據(jù)較多，而中切牙和第1 磨牙的牙冠寬度是牙列中較大的牙位，這點(diǎn)可能與掃描范圍增大，掃描精度降低有關(guān)。

Liang 等[16]研究了不同擁擠度對3 Shape 口掃儀測量準(zhǔn)確度影響的研究，發(fā)現(xiàn)輕度擁擠組和重度擁擠組之間有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異;謝軼倫等[17]采用Trios Ortho 口內(nèi)掃描儀（3Shape 公司）對5 位志愿者進(jìn)行全口牙列傳統(tǒng)石膏模型和數(shù)字化模型的線性測量數(shù)據(jù)比較，認(rèn)為全口口內(nèi)直接數(shù)字化掃描的精確性與可重復(fù)性較高。鄭小婉等[6]通過3Shape 掃描儀間接掃描方式建立數(shù)字化模型，研究發(fā)現(xiàn)重度擁擠組數(shù)字化模型與石膏模型測量數(shù)據(jù)的一致性較低，而在輕度擁擠情況下具有較高的一致性，得出結(jié)論不同擁擠度對測量結(jié)果有一定影響。但間接掃描和直接掃描因?yàn)榭谇坏膶?shí)際環(huán)境差異，存在一定的精度差異，本研究對同一患者，分別用使用iTero Element 1 口內(nèi)掃描儀掃描獲得數(shù)字化模型和藻酸鹽取模獲得傳統(tǒng)石膏模型，發(fā)現(xiàn)牙冠寬度、牙弓寬度、覆蓋，在輕度擁擠組得到的有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異的數(shù)據(jù)較中度擁擠多。原因可能跟擁擠發(fā)生的位置有關(guān)系，比如擁擠發(fā)生在前牙區(qū)，使用游標(biāo)卡尺定點(diǎn)時(shí)擁擠的牙列容易影響游標(biāo)卡尺尖端放置的位置，導(dǎo)致定點(diǎn)偏差，數(shù)字化模型因?yàn)楣饩€、角度的問題，需要在口內(nèi)多次翻轉(zhuǎn)，也會(huì)導(dǎo)致測量誤差增大。因此，在后續(xù)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，希望選擇擁擠度發(fā)生的位置一致的病例進(jìn)行進(jìn)一步研究。

本研究通過比較數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，所有測量項(xiàng)目如牙冠寬度、牙弓寬度、覆蓋測量差異的數(shù)據(jù)值均在一定范圍內(nèi)，許多學(xué)者對于差異保持在多少范圍內(nèi)不影響臨床方案制定的觀點(diǎn)有共通之處，例如Kim 等[18]和Luu 等[19]認(rèn)為線性測量差異小于0.5 mm 的誤差范圍能夠被臨床容納，與上述觀點(diǎn)相似的還有Santoro 等[20-21]，他們同樣認(rèn)為數(shù)字和手工測量線性測量值差異小于0.5 mm、牙弓寬度及長度測量差異如果不超過5%，可以認(rèn)為對臨床影響不大，也有學(xué)者[22]認(rèn)為牙冠寬度測量差異只要小于1.5 mm 便不會(huì)影響臨床方案制定。綜上，本研究獲得的數(shù)字化模型數(shù)據(jù)處于臨床允許的誤差范圍內(nèi)，因此，iTero Element 1 直接口內(nèi)掃描獲得的數(shù)字化模型具有良好的臨床應(yīng)用前景。但本次研究對象中，重度擁擠組樣本量不足，故沒有納入本次研究，在后續(xù)實(shí)驗(yàn)中仍需進(jìn)一步研究。

綜上所述，本研究在輕中度擁擠分類下，通過比較iTero Element 1 口內(nèi)掃描儀口內(nèi)直接掃描獲得的數(shù)字化模型數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)石膏模型測量數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)iTero Element 1 口內(nèi)直接掃描獲得的數(shù)字化模型在牙冠寬度、牙弓寬度、覆蓋具有較好的準(zhǔn)確性，為正畸醫(yī)生在臨床診療時(shí)提供了相對準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，同時(shí)極大減少了患者在傳統(tǒng)取模時(shí)的不適感[23]，解決了傳統(tǒng)石膏模型儲(chǔ)存困難、測量不便的問題。