口內(nèi)數(shù)字印模技術(shù)

黃翠 劉峰 滿毅 余濤 梁珊珊 楊醒眉 賀紅 劉偉才 胥春 柳忠豪牛麗娜 馬楚凡 吳哲0 王曉燕 張健 宋錦璘 胡敏 湯春波 耿威 馬紅梅

1.430079,口頜系統(tǒng)重建與再生全國重點實驗室,口腔生物醫(yī)學教育部重點實驗室,口腔醫(yī)學湖北省重點實驗室,武漢大學口腔醫(yī)(學)院口腔修復科;2.北京大學口腔醫(yī)學院·口腔醫(yī)院門診部,國家口腔疾病臨床醫(yī)學研究中心,口腔數(shù)字化醫(yī)療技術(shù)和材料國家工程實驗室,口腔數(shù)字醫(yī)學北京市重點實驗室;3.四川大學華西口腔醫(yī)院,國家口腔疾病臨床研究醫(yī)學中心;4.武漢大學口腔醫(yī)院正畸一科;5.同濟大學口腔醫(yī)學院和附屬口腔醫(yī)院;6.上海交通大學口腔醫(yī)學院,上海交通大學醫(yī)學院附屬第九人民醫(yī)院,國家口腔疾病臨床醫(yī)學研究中心;7.濱州醫(yī)學院口腔醫(yī)學院煙臺市口腔醫(yī)院;8.口頜系統(tǒng)重建與再生全國重點實驗室,國家口腔疾病臨床醫(yī)學研究中心,陜西省口腔醫(yī)學重點實驗室,空軍軍醫(yī)大學第三附屬醫(yī)院;9.空軍軍醫(yī)大學特色醫(yī)學中心口腔科;10.廣州醫(yī)科大學附屬口腔醫(yī)院;11.北京大學口腔醫(yī)學院·口腔醫(yī)院牙體牙髓科,國家口腔疾病臨床醫(yī)學研究中心,口腔數(shù)字化醫(yī)療技術(shù)和材料國家工程實驗室,口腔數(shù)字醫(yī)學北京市重點實驗室;12.南開大學口腔醫(yī)院·天津市口腔醫(yī)院;13.重慶醫(yī)科大學附屬口腔醫(yī)院;14.吉林大學口腔醫(yī)院;15.南京醫(yī)科大學附屬口腔醫(yī)院;16.首都醫(yī)科大學附屬北京口腔醫(yī)院;17.中國醫(yī)科大學口腔醫(yī)學院,附屬口腔醫(yī)院

口內(nèi)印模技術(shù)是口腔醫(yī)學臨床實踐重要技術(shù)之一。與傳統(tǒng)物理印模技術(shù)相比,口內(nèi)數(shù)字印模技術(shù)具有高效、舒適、安全、易于掌握、便于交流和儲存等優(yōu)勢[1-2],呈現(xiàn)逐步取代傳統(tǒng)物理印模的趨勢[3]。

目前已投入臨床應用的口內(nèi)數(shù)字印模系統(tǒng)(以下簡稱口掃)種類繁多,規(guī)范化的技術(shù)培訓有利于使用者快速掌握并熟練操作。現(xiàn)有的培訓多數(shù)為口掃生產(chǎn)或銷售企業(yè)針對產(chǎn)品本身所提供的碎片化信息,缺乏一定的系統(tǒng)性和理論性,不利于使用者全面理解和應用口內(nèi)數(shù)字印模技術(shù)。然而,關(guān)于口內(nèi)數(shù)字印模技術(shù)臨床實踐的專家共識較少,臨床醫(yī)師亟需參考相關(guān)共識性文件,提高口內(nèi)數(shù)字印模技術(shù)臨床應用水平。

全國衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)企業(yè)管理協(xié)會數(shù)字化口腔產(chǎn)業(yè)分會(CSDDI)召集相關(guān)專家,總結(jié)口內(nèi)數(shù)字印模技術(shù)的臨床應用范圍、基本操作方法、不同臨床場景下的操作特點和要點等,旨在為口內(nèi)數(shù)字印模技術(shù)的臨床應用提供一定的參考。

1 臨床應用范圍

口內(nèi)數(shù)字印模技術(shù)可以用于檢查與記錄、正畸、修復、引導手術(shù)等臨床場景,也可在醫(yī)技、醫(yī)患交流與溝通中發(fā)揮重要的作用。

2 基本操作方法

2.1 準備工作

2.1.1 定期校準 口掃在使用前應按照產(chǎn)品使用說明的要求,定期進行校準,確保所獲得口內(nèi)掃描數(shù)據(jù)的準確性。部分口掃具有自動校準功能,可以免去人工校準工作。

2.1.2 感染控制 掃描頭或者保護罩必須經(jīng)過感染控制處理才能使用,一般采用高溫滅菌法進行消毒。在高溫滅菌打包前,可使用卡瓦布擦凈掃描頭或者保護罩,去除唾液、血液、口紅印等污漬。為減少高溫滅菌對鏡片表面的不利影響,可將潔凈的脫脂干紗布折疊成口掃頭窗口適宜大小經(jīng)由掃描頭或保護罩內(nèi)部近鏡片側(cè)輕輕塞入。反復多次的高溫滅菌,可能會降低口掃的準確度,掃描頭或保護罩應當在安全的滅菌次數(shù)內(nèi)使用[4]。部分口掃可以使用一次性無菌保護套,無需對掃描頭或保護罩進行滅菌。

2.1.3 設(shè)備提前預熱 若使用具有自動加熱防起霧功能的掃描頭,建議提前開啟口掃進行預熱,應用時即可無需等待、即刻使用。若使用即時吹送冷氣防起霧的掃描頭則無須預熱。

2.1.4 建立訂單 大多數(shù)口掃需要首先建立比較完善的掃描訂單,通常包括掃描日期、患者姓名、病例號、治療牙位、治療類型、修復體材料和顏色等信息。提前建立訂單并使設(shè)備開始預熱有助于提高臨床工作效率。

2.1.5 環(huán)境光的管理 在口掃之前,應當關(guān)閉牙椅燈光、無影燈等高強度的外部光源[5];對于陽光過于強烈的診室,還應適當關(guān)閉窗簾。

2.1.6 牙科治療椅及患者的體位調(diào)整 在口掃之前,應了解患者的病史和特殊需求并與其溝通口掃流程?？趦?nèi)掃描的體位要求可能會因具體的掃描設(shè)備和操作方法而有所差異,但是需要確?；颊吣軌蚴孢m地保持口掃所需的體位。

2.1.7 口腔內(nèi)的干燥隔濕 干燥隔濕處理對于順利完成口掃操作、獲得準確的掃描結(jié)果非常重要[6]。在掃描過程中,助手應協(xié)助操作者牽拉唇頰部組織、阻擋舌體組織等,使用三用槍輕吹牙面保持干燥,必要時用強/弱吸引器吸走唾液。

在配合人員有限的情況下,使用環(huán)形開口器能同時起到牽拉口唇和隔濕的效果,這在全口掃描和前牙列掃描時尤為重要。使用棉卷等也能起到一定的隔濕干燥作用。

在制取口內(nèi)數(shù)字印模前囑患者漱口或取下假牙等。必要時應檢查掃描區(qū)域的口腔衛(wèi)生,如果口腔衛(wèi)生不佳,建議首先去除牙結(jié)石、軟垢以及色素,避免對口掃準確度產(chǎn)生不利影響。

2.2 掃描過程

2.2.1 掃描順序 建議按照口掃設(shè)備默認的程序分別完成上頜、下頜、咬合掃描。如果上下頜掃描次序錯誤,大部分口掃軟件可以通過調(diào)換掃描件工具進行數(shù)據(jù)調(diào)換,不會影響數(shù)字印模制取準確性,但會降低工作效率。建議按照廠家提供的策略,有序沿牙列掃描可以提高掃描的效率和準確性。掃描時,建議盡量避免重復掃描,即盡量減少拼接次數(shù),降低對掃描準確度產(chǎn)生不利影響的機會[7]。多數(shù)情況下,若沒有特殊結(jié)構(gòu)(例如:預備體、掃描桿、矯治器等)則“先整體再細節(jié)”;若有特殊結(jié)構(gòu)則可以優(yōu)先掃描特殊結(jié)構(gòu),或者“先整體再裁切補掃”完成特殊結(jié)構(gòu)的掃描[8]。

2.2.2 掃描角度 口內(nèi)數(shù)字印模是由成百上千張通過口掃設(shè)備在口內(nèi)獲取的圖像整合而成。為了減少圖像重疊產(chǎn)生畸變,應盡可能保持掃描頭與被掃描組織表面平行[9],并保持掃描頭平穩(wěn)均速移動。

2.2.3 掃描距離 口掃頭和被掃描組織之間需要保持合適的掃描距離。建議操作者按照產(chǎn)品說明將掃描頭與被掃描組織之間的距離保持在最佳掃描距離范圍內(nèi),通常為5～10 mm。

2.3 口內(nèi)數(shù)字印模的基本要求

牙列及所需的牙齦、軟組織表面光滑連續(xù),無數(shù)據(jù)拼接分層;對頜牙面完整;咬合關(guān)系與口內(nèi)一致;掃描范圍滿足臨床需求。

2.4 數(shù)據(jù)處理

通過口內(nèi)掃描采集到的數(shù)據(jù)僅僅以原始數(shù)據(jù)形式儲存,需經(jīng)過后處理方可被設(shè)計軟件讀取。數(shù)據(jù)處理的第一種方式是經(jīng)簡單后處理就直接進入CAD環(huán)節(jié),這僅限于將口掃與CAD集成在一起的系統(tǒng)。第二種方式是后處理的數(shù)據(jù)直接發(fā)送至指定技工室,或人工導出為STL或PLY等開放格式并手動發(fā)送至技工室。

注:CAD,Computer Aided Design,計算機輔助設(shè)計。STL,Standard Triangle Language,一種描述三維物體的表面幾何形狀的計算機文件,沒有顏色、材質(zhì)貼圖屬性。PLY,Polygon File Format,一種多邊形文件格式,通常用于描述三維多邊形網(wǎng)格和面片表示的模型,文件信息包含定點的坐標、法向量、顏色等。

3 不同臨床場景下的操作方案

3.1 檢查與記錄

口內(nèi)數(shù)字印模技術(shù)是一種舒適、便捷、無創(chuàng)的檢查與記錄手段,可用于治療前記錄、醫(yī)患溝通、復雜方案的設(shè)計等,也可以應用口內(nèi)掃描數(shù)據(jù)進行相關(guān)數(shù)據(jù)的測量和分析,此類應用一般沒有預備體、掃描桿、矯治器等特殊結(jié)構(gòu)。

圖1 一般記錄時掃描順序

3.2 正畸診療

口內(nèi)數(shù)字化印模技術(shù)在正畸診療中的應用日益廣泛,應用數(shù)字化掃描設(shè)備獲取患者口腔的準確模型,可以應用于錯畸形的診斷和治療計劃的確定,各類固定或活動正畸裝置的設(shè)計和制造以及唇側(cè)或舌側(cè)矯治器和附件等的間接粘接等[12-13]。該技術(shù)不僅可以提高正畸診斷及治療的準確性和效率,也可以提高患者的治療舒適度[14]。

口內(nèi)正畸數(shù)字印模依據(jù)掃描目的的不同,其掃描范圍及要求也略有不同。一般而言,正畸醫(yī)師需采集患者全口牙列完整數(shù)據(jù)及牙尖交錯位咬合關(guān)系用于診斷和治療計劃的確定。若患者存在多個有臨床意義的頜位,則需將所有頜位的咬合關(guān)系全部記錄。當擬應用數(shù)字印模設(shè)計和制作個性化唇舌側(cè)固定矯治器或無托槽隱形矯治器時,還需要采集牙齒外形、頰、舌三面至齦緣的外形數(shù)據(jù);當擬設(shè)計和制作活動矯治器或功能矯治器時,矯治器可能涉及的硬腭及頰舌側(cè)軟組織輪廓也需同時掃描記錄。

口內(nèi)正畸數(shù)字印模掃描前需清潔患者牙面,必要時可建議患者潔牙后再行取模。記錄咬合關(guān)系時,叮囑患者正常咬合,不必咬合過緊;掃描過程中需避免咬合變動;掃描頭側(cè)身進入口內(nèi),用掃描頭外側(cè)推開頰側(cè)軟組織,掃描頭鏡片側(cè)對準咬合位置后,再點擊機身按鈕進行掃描。掃描初步完成后,重點補掃最后一顆磨牙遠中端和開放性齦楔狀隙(黑三角)處。

3.3 修復治療

口內(nèi)數(shù)字印模被廣泛用于各類修復治療,最常見的應用是不超過五單位的天然牙修復[15]以及不超過兩顆種植體的種植修復[16],也可用于可摘局部義齒、全口義齒、贗復體的初印模制取[17]。

修復治療的口內(nèi)數(shù)字印模除了前述基本要求外,更強調(diào)預備體、掃描桿、鄰牙等表面的完成度與清晰度。不同修復方式對掃描范圍要求有所不同:前牙修復要求除了包含鄰牙以外,還需包含要整個前牙區(qū)作為美學參考;后牙修復需要包含預備體/掃描桿及近遠中鄰牙;種植修復以及涉及牙齦形態(tài)調(diào)整的天然牙修復,需要包含相應牙位的牙齦/軟組織信息。

3.3.1 天然牙修復

3.3.1.1 排齦 為獲得良好的邊緣適合性,印模中的預備體完成線/完成區(qū)域必須清晰準確。當水平型牙體預備的完成線為齊齦或齦下邊緣時,建議使用機械性或機械化學性排齦技術(shù)(排齦線、排齦膏等)來實現(xiàn)完成線與牙齦的物理分離,可以采用留置深部排齦線的方式制取數(shù)字印模[18];當垂直型牙體預備的完成區(qū)域位于齦下時,在使用排齦技術(shù)的基礎(chǔ)上,建議應用氯化鋁止血劑等進行化學止血以充分暴露齦溝底并獲得清潔干燥的視野,不建議留置排齦線制取數(shù)字印模。

3.3.1.2 掃描順序 對于存在單基牙或少量基牙的工作頜牙列的掃描,常規(guī)建議在做好口內(nèi)準備后,首先重點、快速掃描清楚工作區(qū)域,減少體液潤濕對工作區(qū)域的影響[19],再向近遠中鄰牙擴展至合適區(qū)域(圖2)。

圖2 單基牙工作頜牙列的掃描順序

對于多基牙的工作頜牙列掃描,可以在整體掃描后裁切去除完成線/完成區(qū)域,確保清潔干燥條件下再補掃完成線/完成區(qū)域[20]。

3.3.1.3 咬合關(guān)系的復制 在全口咬合重建修復時,常需要復制mock-up或者臨時修復體所確定的咬合關(guān)系。在保留穩(wěn)定的咬合關(guān)系前提下,可以通過交叉掃描的方式進行復制:完成部分牙齒的牙體預備或者取下部分臨時修復體后進行掃描、鎖定,再進行另一部分牙齒的預備、掃描,最終通過多組數(shù)據(jù)匹配,完成咬合關(guān)系的復制[21]。

3.3.2 種植修復 種植修復的數(shù)字化印模掃描準確性隨著牙位增加而降低,目前常用于不超過連續(xù)兩個種植體的數(shù)字化印模;對于連續(xù)3 個種植體以上的種植修復,口內(nèi)掃描的準確度相對有限。對于無牙頜的種植修復而言,采用常規(guī)口內(nèi)掃描進行模型制取已無法滿足準確度要求[22-23],需要配合口外掃描[24],從而增加數(shù)字化印模的準確性。種植修復的掃描操作方法與天然牙修復類似,需要特別注意掃描順序、掃描桿選擇、美學區(qū)穿齦輪廓復制等問題。

3.3.2.1 掃描順序 種植掃描的順序一般按照完整牙列、穿齦袖口、掃描桿、咬合關(guān)系的順序來進行,其中咬合關(guān)系掃描也可以提前至掃描完成后。如果在口內(nèi)存在多個種植體,但只有一個掃描桿時,也可以利用口掃設(shè)備的“鎖定”功能鎖定掃描桿后,再取下掃描桿安裝于第二個種植體處繼續(xù)之前的步驟掃描。

3.3.2.2 掃描桿的選擇 掃描桿與種植體的緊密貼合是種植取模準確性的重要保證,掃描桿的材料、形狀、表面性質(zhì)、連接和重復使用頻率等因素均與種植取模的準確性密切相關(guān),一般推薦使用種植系統(tǒng)對應的原廠掃描桿。

在選擇掃描桿時,需要根據(jù)不同的種植體系統(tǒng)、型號及修復方案選擇所對應的掃描桿。掃描桿的形態(tài)通常分為3個組成部分:最冠方的掃描識別區(qū)域,中間主體部分以及根方的連接部分。其中掃描識別區(qū)域用于記錄種植體的方向和角度,常常設(shè)計為不對稱形貌利于識別。可識別區(qū)域的材料有聚醚醚酮、鈦合金,鋁合金及各種樹脂材料[25]。不同的材料的加工準確度和耐磨性各不相同。在選擇掃描桿時,應該注意掃描桿是否有磨損,避免對種植體位置和軸向的高準確度轉(zhuǎn)移造成影響[26]。

3.3.2.3 美學區(qū)穿齦輪廓的復制 取下愈合基臺后種植體周圍的軟組織會在短時間內(nèi)發(fā)生回縮,影響穿齦輪廓的準確復制,因此掃描穿齦輪廓應快速完成[28]。在一些品牌的口掃設(shè)備中可以利用表面鎖定的功能鎖定穿齦袖口,即首先選擇種植體牙位后,利用軟件中的“修整”功能擦除愈合基臺數(shù)據(jù),取下愈合基臺后迅速完成袖口掃描,同時利用軟件中的“鎖定”功能鎖定掃描后的軟組織形態(tài),防止后續(xù)重復掃描該區(qū)域造成的圖像覆蓋。

如果已經(jīng)利用臨時修復體對軟組織進行了塑形,則可以先整體掃描牙列及咬合,取下臨時修復體后單獨掃描臨時修復體特別是穿齦部分的形貌,再置入掃描桿后確定種植體的位置。將4 組掃描數(shù)據(jù)重疊,達到更加準確復制穿齦輪廓的目的。

3.4 引導手術(shù)

口內(nèi)數(shù)字印模數(shù)據(jù)與CBCT數(shù)據(jù)準確匹配后可以應用于數(shù)字化導板引導的種植體植入手術(shù)及其他各類引導外科手術(shù)中[30],例如數(shù)字化鈦網(wǎng)、數(shù)字化取骨及植骨等骨增量手術(shù)、上頜竇側(cè)壁開窗手術(shù)、根尖外科手術(shù)等;也可以與術(shù)后的CBCT進行擬合,從而分析種植體植入準確度。

口內(nèi)掃描用于制作導板或者外科導板時,需要采集的數(shù)據(jù)包括上下頜牙列及咬合信息。掃描范圍需要根據(jù)未來手術(shù)范圍、導板需要覆蓋的面積確定,通常需要在牙列的基礎(chǔ)上進一步擴大[31]。對于混合支持式的導板,如果導板需要固位釘進行穩(wěn)定和支持,口掃時上下頜的頰側(cè)均需掃描至黏膜轉(zhuǎn)折處,上頜需要包括顎穹隆至顫動線,為設(shè)計導板固位釘留有余地。對于需要制作放射導板的病例,注意粘膜支持式導板制作過程中粘膜的可讓性對導板準確度的影響。在匹配口掃數(shù)據(jù)及CBCT時,需要了解松動牙位,否則在與CBCT匹配時可能造成一定的誤差;對于佩戴金屬材質(zhì)的正畸矯治器的患者或者有金屬修復體、氧化鋯修復體的牙列應考慮放射偽影對CBCT融合準確度的影響[32]。

4 口內(nèi)數(shù)字印模目前存在的局限性

4.1 無法制取功能性印模

目前的口內(nèi)數(shù)字印模是光學儀器通過非接觸方式制取,無法選擇性施加壓力,也無法進行邊緣整塑。

4.2 潤濕表面掃描困難

液體表面的反光性會影響掃描,當待掃描的軟硬組織被唾液、齦溝液、血液等液體覆蓋時,口掃獲取濕潤表面形態(tài)的能力會下降,甚至不能正常掃描。

4.3 窄而深的部位掃描能力有限

受取像元件焦距、景深的限制,較深的位置不容易被掃描;狹窄的空間由于光照強度低而不易被取像元件識別。因此,口掃對于窄而深的部位,如個性化樁道和個別相鄰后牙鄰面較深的齦下邊緣,掃描能力有限。

4.4 黏膜掃描準確性低

光滑的黏膜缺乏特征點,增加了不同視場數(shù)據(jù)拼接的難度,跨越較大范圍黏膜掃描的誤差較大,限制了口內(nèi)數(shù)字印模在全口義齒修復和全口種植橋架修復種植體定位中的應用。雖然已有一些研究表明無牙頜口掃的可能性[33-34],其準確度與傳統(tǒng)印模在統(tǒng)計上和臨床上均沒有顯著差異,可以整合到全口義齒修復和全口種植修復的數(shù)字化工作流程中,但仍需進一步的大樣本的臨床研究觀察證據(jù)。