植入深度與掃描桿長(zhǎng)度對(duì)下頜后牙區(qū)單牙種植修復(fù)數(shù)字化印模精度的影響

關(guān)鍵詞：口腔種植；植入深度；掃描桿；印模精度；數(shù)字化印模技術(shù)

隨著口腔種植材料的更新及種植技術(shù)的發(fā)展，種植牙因其對(duì)鄰牙損傷小、舒適度更高、咬合功能恢復(fù)良好、形態(tài)美觀等優(yōu)勢(shì)，已逐漸成為牙列缺損及牙列缺失的首選修復(fù)方式［1， 2］。植入位置、角度、深度、植體的直徑與長(zhǎng)度等均是種植術(shù)前必須明確的因素，其中植入深度的選擇經(jīng)過(guò)了一系列的改變，早期常使用軟組織水平種植體，植體邊緣約在骨水平以上1～3 mm處，但由于種植初期需要足夠的軟組織厚度來(lái)維持植體的穩(wěn)定性及邊緣骨水平等原因［3］，軟組織水平植體已逐漸減少使用，現(xiàn)在常用植入骨下的骨水平種植體［4］。由于現(xiàn)已種植的軟組織水平植體可能存在修理上部種植冠的需要，本研究仍將其納入討論范圍。目前評(píng)價(jià)種植體植入深度對(duì)種植術(shù)后的影響多數(shù)集中于牙槽骨吸收及軟組織改建等［5-7］，其對(duì)后續(xù)印模精度影響的相關(guān)研究較少，印模欠精確可能會(huì)導(dǎo)致最終修復(fù)體與種植體周的應(yīng)力分布異常，或鄰接關(guān)系異常導(dǎo)致牙冠無(wú)法就位，因此需要精準(zhǔn)的印模采集確保修復(fù)體的位置準(zhǔn)確且合適。

隨著數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化口內(nèi)掃描（IOS）技術(shù)的應(yīng)用逐漸增多［8］，已有大量研究證明，與傳統(tǒng)印模相比，IOS同樣具有較高的準(zhǔn)確度，可以滿足臨床需求［9-12］，且具有印模采集時(shí)間短、舒適度高、安全性良好等優(yōu)勢(shì)［13， 14］，被認(rèn)為是可行的傳統(tǒng)印模替代方法。IOS在短跨度缺失牙掃描中相比傳統(tǒng)印模表現(xiàn)出更高的精度，建議用于單牙種植體修復(fù)［15］。

Gimenez-Gonzalez［16］及Choi等［17］發(fā)現(xiàn)掃描桿暴露程度會(huì)影響IOS印模精度。Giménez等［18， 19］認(rèn)為齊齦水平的種植體IOS印模精度低于齦下2和齦下4 mm，但齦下兩組間的差異并不顯著。在軟組織水平IOS印模精度的變化并不明顯，自齦下3 mm開(kāi)始，隨深度增加印模精度逐漸降低［20］。而Laohverapanich 等［21］則發(fā)現(xiàn)齦下6 mm組準(zhǔn)確度最高，高于齦下3、9 mm組。但目前未有研究驗(yàn)證使用更長(zhǎng)的掃描桿能否在植入深度較深時(shí)提高印模精度。因此，本研究在下頜后牙區(qū)單顆牙缺失模型上觀察植入深度不同對(duì)IOS精度的影響，并評(píng)價(jià)加長(zhǎng)設(shè)計(jì)的掃描桿用于植入深度較大的情況下對(duì)提高IOS精度的有效性，旨在為臨床種植體植入深度及后續(xù)數(shù)字化印模采集時(shí)掃描桿長(zhǎng)度的選擇提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 模型樣本獲取方法

采用下頜標(biāo)準(zhǔn)牙列模型，將右下頜第1磨牙（46）取下，獲得46缺失的牙列模型，將模型印模為6個(gè)相同石膏模型，記為0、1、2、3、4、5號(hào)模型。在0號(hào)模型上使用光固化基托樹(shù)脂材料制備缺牙區(qū)牙齦軟組織形態(tài)，并按替代體直徑預(yù)留替代體就位道，按0號(hào)模型形態(tài)制備定位導(dǎo)板以保證其余模型上植入位置及方向相同。本實(shí)驗(yàn)中使用掃描桿型號(hào)為ITI RC及ITI RC H11（Straumann，圖1），替代體型號(hào)為ITI RC（Straumann，圖1）。將替代體與兩種掃描桿連接，通過(guò)游標(biāo)卡尺測(cè)量長(zhǎng)度3次后求均值，替代體與ITI RC型號(hào)掃描桿總長(zhǎng)20.87 mm，上部掃描桿長(zhǎng)9.15 mm，下部替代體長(zhǎng)11.72 mm；替代體與ITI RC H11型號(hào)掃描桿總長(zhǎng)22.83 mm，上部掃描桿長(zhǎng)11.11 mm，下部替代體長(zhǎng)11.72 mm。本研究中假定牙齦厚度為3 mm，設(shè)定五種不同植入深度，分別為齦下0、1、3、5、和7 mm，齦下0 mm與齦下1 mm為軟組織水平，自齦下3 mm始為骨水平。將1至5號(hào)模型通過(guò)定位導(dǎo)板確定植入位置及方向，通過(guò)上部掃描桿長(zhǎng)度以確定替代體植入深度，即ITIRC型號(hào)掃描桿暴露部分長(zhǎng)分別為9.15、8.15、6.15、4.15、2.15 mm，在齦下5和7 mm組使用ITI RC H11型號(hào)的掃描桿，掃描桿暴露部分長(zhǎng)分別為6.11、4.11 mm。每個(gè)模型掃描桿置入后通過(guò)游標(biāo)卡尺測(cè)量上部暴露部分長(zhǎng)度3次，測(cè)得長(zhǎng)度與設(shè)定值相同。制備好的模型置入掃描桿（圖2）。

1.2 3D模型數(shù)據(jù)獲取方法

將置入掃描桿后的種植模型使用三維牙齒掃描儀（UP560，云甲科技，中國(guó)，精度6 μm）掃描（圖3、4），模型固定于載物臺(tái)，每組掃描時(shí)室內(nèi)光線及其他條件均相同，掃描設(shè)備相機(jī)像素2×3 MP，定制藍(lán)光多色掃描，精度6 μm，掃描文件以STL格式導(dǎo)出，獲得參考數(shù)據(jù)。為減少參考模型與實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ烷g由于掃描桿放置時(shí)人為因素產(chǎn)生的誤差，在每個(gè)深度的模型使用三維牙齒掃描儀掃描后同時(shí)完成口內(nèi)掃描。

將下頜石膏模型置于仿頭模內(nèi)，仿頭模固定于牙椅上，限制仿頭模張口度即上下中切牙間距離為人類(lèi)平均張口度3.75 cm，調(diào)整頭模下頜平面與地面平行，掃描前調(diào)試好數(shù)字化口內(nèi)掃描儀（3shape Trios3，丹麥，精度6.9 μm），進(jìn)行顏色及3D校準(zhǔn)后，具有使用口內(nèi)掃描經(jīng)驗(yàn)的同一醫(yī)生對(duì)每種深度的模型掃描10 次，獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，導(dǎo)出為STL格式。

1.3 模型對(duì)比方法

將同一深度模型數(shù)據(jù)導(dǎo)入3D分析軟件GeomagicWrap 2021 進(jìn)行對(duì)比分析獲得偏差值。為了在獲得更為精確的模型配準(zhǔn)同時(shí)，又可以盡量減少模型其他部位所帶來(lái)的誤差，將數(shù)字模型修剪，保留缺牙部位及相鄰兩牙，右下第2前磨牙遠(yuǎn)中部分和右下第2磨牙的近中部分，修剪后模型存為STL格式。根據(jù)ISO（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織）的標(biāo)準(zhǔn)定義，精度包括精密度和準(zhǔn)確度［22］。將每種深度10 次重復(fù)掃描的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)兩兩配準(zhǔn)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛢?nèi)測(cè)試45 次，檢測(cè)同組實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭貜?fù)測(cè)量的一致性，以獲得精密度。將10 次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與參考數(shù)據(jù)一一比對(duì)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蜏y(cè)試10次，檢測(cè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與真實(shí)值的偏差程度，以獲得準(zhǔn)確度。需要進(jìn)行對(duì)比的兩組修剪后模型同時(shí)導(dǎo)入3D分析軟件，進(jìn)行“最佳擬合對(duì)齊”后開(kāi)始3D分析，獲得兩模型間偏差值的均方根（RMS）值及偏差彩圖。使用RMS值以量化被測(cè)兩模型間的3D差異［23， 24］，RMS值越低則表明兩模型間偏差越小。

1.4 數(shù)據(jù)分析方法

采用統(tǒng)計(jì)軟件IBM SPSS Statistics 25進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。對(duì)不同植入深度相同掃描桿的五組數(shù)據(jù)采用Levene檢驗(yàn)評(píng)估方差齊性，用單因素方差分析（ANOVA）檢驗(yàn)5種植入深度差異的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，用LSD檢驗(yàn)進(jìn)行成對(duì)分析。對(duì)兩對(duì)深度相同掃描桿長(zhǎng)度不同的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用配對(duì)t檢驗(yàn)。Plt;0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 精密度RMS值比較結(jié)果

將同一深度及同一掃描桿的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行組內(nèi)比較，獲得45組RMS值，7組模型RMS值均在7～50 μm，比較各組間RMS值差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Pgt;0.05）。

2.2 同一掃描桿不同植入深度種植體模型準(zhǔn)確度RMS值比較結(jié)果

0 mm組的準(zhǔn)確度低于1 mm組、3 mm組（Plt;0.05）。1 mm組在準(zhǔn)確度上表現(xiàn)最佳，為66.81±2.45 μm，高于其他組（Plt;0.05）。從1 mm組開(kāi)始，隨深度的增加，RMS值逐漸增大，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Plt;0.05，表1）。LSD成組比較顯示，除0 mm組與5 mm組外，其余組間均有差異（Plt;0.05，表1，圖5）。

2.3 齦下5 mm組與齦下7 mm組不同長(zhǎng)度掃描桿的模型準(zhǔn)確度RMS值比較結(jié)果

在齦下5 mm組與齦下7 mm組使用更長(zhǎng)的掃描桿后，準(zhǔn)確度均有所提高，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Plt;0.01，表2）。

3 討論

本研究結(jié)果表明植入深度自齦下1 mm組開(kāi)始，掃描的偏差值與植入深度呈現(xiàn)正相關(guān)，因此植入深度會(huì)對(duì)IOS的準(zhǔn)確度產(chǎn)生影響，即準(zhǔn)確度隨深度的增加逐漸降低。這一結(jié)果與Choi等［17］的研究大體相同。Choi等對(duì)不同暴露程度的掃描體使用臺(tái)式光學(xué)掃描儀進(jìn)行掃描對(duì)比發(fā)現(xiàn)，掃描體暴露的減少會(huì)影響掃描的準(zhǔn)確性，當(dāng)掃描體暴露部分減少超過(guò)1 mm時(shí)，掃描的準(zhǔn)確度降低。放置在齦下0 mm深度的種植體比齦下7 mm深度的種植體具有更高的精密度和準(zhǔn)確度，深度的增加會(huì)降低IOS的精度［20］。3D分析軟件通過(guò)“最佳擬合對(duì)齊”進(jìn)行配準(zhǔn)以評(píng)估模型掃描精度，而在臨床掃描結(jié)束后，加工廠同樣需要將傳回的掃描數(shù)據(jù)與已有掃描桿參數(shù)進(jìn)行配準(zhǔn)，通過(guò)掃描桿獲取種植體位置，再選擇最終的修復(fù)基臺(tái)及制作冠修復(fù)體。精確的模型配準(zhǔn)是獲取精準(zhǔn)修復(fù)的關(guān)鍵，掃描桿暴露部分越短，配準(zhǔn)時(shí)可供對(duì)齊的參考部位就越少，從而影響后續(xù)修復(fù)的精度。

本研究中植入深度齦下0 mm 組的精度低于齦下1 mm組，這與Sequeira等［20］的研究結(jié)果略有不同，在齦下0～3 mm，他們未發(fā)現(xiàn)偏差值的顯著增加，這可能是由于未將模型置于仿頭模內(nèi)并限制仿頭模張口度。有研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)掃描在仿頭模內(nèi)進(jìn)行時(shí)，精度會(huì)隨牙弓掃描范圍增大而降低［25］，仿頭模雖無(wú)法復(fù)制真實(shí)掃描情況下患者口內(nèi)的唾液、血液，舌等影響因素，但可模擬張口度、對(duì)頜牙、面部軟組織等因素，更加真實(shí)的反應(yīng)臨床實(shí)際情況，因此將模型置于仿頭模內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)是有臨床意義的。人類(lèi)張口度有一定限制，平均值約為3.75 cm，在臨床掃描中，患者口腔不僅需要容納掃描桿的高度，還需容納掃描儀掃描頭的厚度，在植入深度為齦下0 mm組，掃描桿相對(duì)其他組更長(zhǎng)，在掃描過(guò)程中，可能會(huì)對(duì)掃描頭的移動(dòng)產(chǎn)生阻擋，或?qū)饩€投照產(chǎn)生影響，使得掃描精度降低。Kim等［26］的研究同樣證明，掃描頭與掃描桿之間需要一定的距離來(lái)確保掃描精度，當(dāng)掃描距離為0 mm時(shí)，掃描精度最低。較長(zhǎng)的掃描桿導(dǎo)致掃描距離變小，也是造成掃描精度降低的原因之一。

本研究在精度較差的齦下5 mm組與齦下7 mm組使用更長(zhǎng)的掃描桿進(jìn)行掃描后發(fā)現(xiàn)，模型的偏差值均有所減小，齦下5 mm 組差值由96.09±2.92 μm 降低為84.49±2.57 μm；齦下7 mm組差值由105.93±3.81 μm降低為93.74±2.98 μm，偏差值具有差異。這一結(jié)果表明，臨床上對(duì)于植入深度較深的患者，可以通過(guò)使用更長(zhǎng)的掃描桿以提升IOS的精度，為臨床操作提供了實(shí)用意義。

各組間精密度無(wú)顯著差異，表明無(wú)論何種植入深度，掃描時(shí)均具有良好的重復(fù)性，同時(shí)也說(shuō)明了重復(fù)性的掃描并不能增加掃描精度，臨床上也無(wú)法通過(guò)增加掃描次數(shù)來(lái)獲取更為精確的印模，彌補(bǔ)掃描精度的不足只能從其他方面改進(jìn)，比如合適長(zhǎng)度掃描桿的選擇以及更為熟練的臨床醫(yī)師的操作。

本研究中誤差主要出現(xiàn)在掃描桿的近遠(yuǎn)中頸部，其中最大的一組誤差在7 mm組，約110.7 μm。IOS是將LED可見(jiàn)光投照于與患者口內(nèi)，光線照亮口內(nèi)環(huán)境，再用相機(jī)捕捉圖像，隨后對(duì)捕獲的圖片進(jìn)行拼接，精確記錄患者口內(nèi)情況［27］?？梢?jiàn)光的投照是獲取精確印模的重要因素，掃描桿近遠(yuǎn)中頸部的光線由于掃描桿本身的阻擋，以及受限于缺牙區(qū)牙弓的寬度［28］，光線難以到達(dá)，相機(jī)成像困難，無(wú)法獲得準(zhǔn)確圖像，而實(shí)驗(yàn)也證明，盡管像Trios3等數(shù)字化口內(nèi)掃描儀的成像軟件自帶圖像后處理功能，可對(duì)圖像缺損進(jìn)行填補(bǔ)，但填補(bǔ)的準(zhǔn)確度并不理想。

在實(shí)驗(yàn)中由于掃描桿及光固化基托樹(shù)脂材料在三維牙齒掃描儀的藍(lán)光掃描下無(wú)法成像，因此使用了顯影劑，顯影劑中的光學(xué)粉末可能增加了模型表面的粗糙度，使精度降低，但所有模型均使用了顯影劑且噴涂均勻，Hategan等［29］的研究也證明，正確的操作及均勻的粉末噴涂也可以獲得準(zhǔn)確的印模。

本研究的不足之處在于，實(shí)驗(yàn)中采用的模型是將標(biāo)準(zhǔn)牙列模型的右下第一磨牙取下，缺牙間隙相比臨床患者實(shí)際情況較大，雖然在控制變量的情況下對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性不產(chǎn)生影響，但實(shí)際缺失牙患者普遍存在的牙槽嵴萎縮，鄰牙間隙變窄等狀況也應(yīng)加入考量。

臨床操作時(shí)醫(yī)生對(duì)于植入深度的選擇需根據(jù)每位患者的口腔情況來(lái)判斷，由于植入過(guò)深會(huì)導(dǎo)致：骨組織改建，軟組織退縮，影響美學(xué)效果；袖口過(guò)深，影響印模準(zhǔn)確度；影響修復(fù)體就位；影響植體清潔；增加植體受到的應(yīng)力等等。植入過(guò)淺會(huì)造成：修復(fù)空間不足，影響修復(fù)體強(qiáng)度；牙齦退縮造成種植體頸部金屬暴露等［30-32］。這些都是在選擇植入深度時(shí)需考慮的參考因素。本研究驗(yàn)證了植入深度的增加還會(huì)對(duì)后續(xù)印模精度產(chǎn)生影響，也可為臨床醫(yī)生為患者確定種植體植入深度時(shí)提供新的參考。此外，在種植體植入深度受限無(wú)法選擇，或患者口內(nèi)條件不好影響種植深度時(shí)，通過(guò)使用不同長(zhǎng)度的掃描桿可以提高后續(xù)印模的精度，增加修復(fù)體制作的成功率。

在本研究設(shè)定的條件下，可以得出結(jié)論，種植體不同植入深度會(huì)對(duì)數(shù)字化印模精度產(chǎn)生影響，且趨勢(shì)為隨深度增加，掃描精度逐漸降低，但同時(shí)較淺的植入深度導(dǎo)致掃描桿過(guò)長(zhǎng)也同樣會(huì)影響掃描精度，而較深的種植體使用更長(zhǎng)的掃描桿可以提升掃描精度。臨床操作時(shí)還需醫(yī)生根據(jù)患者張口度、植入深度等條件選擇合適的掃描桿以確保掃描精度。