劉彭若峰 沈佳威 李娟 翁露茜 林軍

（浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第一醫(yī)院口腔正畸科 浙江 杭州 310000）

隨著無托槽隱形矯治和數(shù)字化間接粘接在全球市場的流行[1-4]，相應(yīng)的廠商和品牌越來越多。在目前流行的排牙軟件中，技師往往會(huì)從數(shù)據(jù)庫中選擇一個(gè)牙弓曲線模板作為新患者的弓絲曲線，輔助技師進(jìn)行排牙。弓絲曲線是二維的，而牙齒模型都是三維網(wǎng)格模型，因此使用二維弓絲曲線并不夠直觀。本研究通過構(gòu)建帶有牙根信息的人類恒牙的數(shù)字化模型，為無托槽隱形矯治和數(shù)字化間接粘接技術(shù)的開發(fā)提供方法學(xué)基礎(chǔ)。

1.材料和方法

1.1 研究資料和儀器

1.1.1 研究對象 選擇用于口腔修復(fù)學(xué)教學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)牙齒模型，與真實(shí)人類模型比例為1:1。

1.1.2 數(shù)據(jù)采集 三維激光掃描儀（D900，3shape，精度0.01mm）采集數(shù)據(jù)。

1.1.3 軟件 采用杭州美齊科技有限公司自主研發(fā)的MQStudio 2.0。

1.2 方法

1.2.1 數(shù)據(jù)采集 準(zhǔn)備32顆人類標(biāo)準(zhǔn)牙齒教學(xué)模型。對于某一顆牙齒，分別固定于前述三維激光掃描儀配套的專用掃描底座上，第一次掃描當(dāng)前牙齒的牙冠部分，第二次掃描當(dāng)前牙齒的牙根部分（如圖1所示），并在同一坐標(biāo)系下選擇不在同一個(gè)平面上的超過4個(gè)特征點(diǎn)完成配準(zhǔn)，融合生成最終的牙齒模型。重復(fù)操作，完成32顆牙齒的數(shù)字化過程，數(shù)據(jù)保存為.STL格式。

圖1 以UR4為例，兩次掃描牙冠和牙根數(shù)據(jù)，并配準(zhǔn)融合生成最后牙齒模型

使用杭州美齊科技有限公司自主研發(fā)的MQStudio軟件，對32顆牙齒分別進(jìn)行局部坐標(biāo)系定軸，包括重心位置和三個(gè)互相垂直的坐標(biāo)軸。然后，通過旋轉(zhuǎn)操作和平移操作，在Andrews口頜面協(xié)調(diào)六要素指導(dǎo)下，排列三維數(shù)字化牙齒模型。

1.2.2 不同弓形的最終位置排列 根據(jù)構(gòu)建的牙齒模型，按照三種弓形（尖圓形、方圓形和卵圓形）對牙齒進(jìn)行移動(dòng)，獲得理想牙合情況下的三維牙齒模型。（如圖2所示）

圖2 按卵圓形弓形排列的三維數(shù)字化模型

1.2.3 實(shí)際應(yīng)用舉例 在實(shí)際排牙中，排牙者在選擇好合適的弓形后，選擇對應(yīng)的理想牙合情況下的三維牙齒模型，在雙視圖模式下進(jìn)行排列牙齒。

以常見的卵圓形弓形為例，選擇無托槽隱形拔牙矯治的一例患者，如圖3所示。

圖3 （a）圖為患者初始狀態(tài)牙齒（b）圖為患者排齊后的牙齒模型及對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字化模型

2.結(jié)果

本項(xiàng)研究通過將實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)的牙齒模型進(jìn)行掃描，獲得帶有牙根的數(shù)字化三維牙齒模型，在計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)了32顆恒牙的形態(tài)數(shù)據(jù)。根據(jù)人類常見的尖圓、方圓和卵圓形的牙弓類型，參考Andrews六要素構(gòu)建對應(yīng)牙弓類型的三維數(shù)字化排列牙齒模型。相對于目前利用二維牙弓弓絲曲線作為排牙參考，本研究結(jié)果作為牙齒排列參考，具有更好的直觀性和便捷性，提高了技師排牙的效率。

3.討論

數(shù)字化技術(shù)的飛速發(fā)展使計(jì)算機(jī)輔助的正畸治療日新月異，唇側(cè)固定矯治的間接粘結(jié)、舌側(cè)矯治以及無托槽隱形矯治技術(shù)都需要使用精確的數(shù)字化診斷性排牙技術(shù)[5-6]。診斷性排牙又稱預(yù)測性排牙，由Kesling[10]于1956年提出，對指導(dǎo)正畸治療及有效控制支抗較重要，但傳統(tǒng)的石膏模型手工排牙方法過于復(fù)雜，臨床常規(guī)看展困難。數(shù)字化排牙技術(shù)具有精確度高、便于保存、高效便捷、可視化和可操作性高等優(yōu)勢[7]。數(shù)字化排牙最常參考Andrews正常牙合六項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，但在實(shí)際應(yīng)用中，無論技師的排牙還是醫(yī)生排牙，都缺乏直觀的量化指標(biāo)，易受排牙者主觀因素的影響，所以即使同一個(gè)病例，不同的排牙者甚至同一個(gè)排牙者，每次排牙的結(jié)果差異性較大。劉筠等學(xué)者[8]利用計(jì)算機(jī)軟件完成模型排列，托槽定位，設(shè)計(jì)制作轉(zhuǎn)移托盤等制作程序，但并未提到詳細(xì)的排牙流程。侯瑜琳等學(xué)者[9]描述將牙根納入診斷性排牙過程進(jìn)行診斷設(shè)計(jì)，而本文描述的利用真實(shí)牙根作為參考可以較好地輔助臨床排牙。

本項(xiàng)研究所建立的數(shù)字化模型根據(jù)Andrews正常牙合六項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建帶有牙根信息的人類恒牙的數(shù)字化模型，并且自動(dòng)生成了牙體長軸，再對數(shù)字化模型按照弓形為尖圓、方圓和卵圓形進(jìn)行排列，讓技師和醫(yī)生在排牙時(shí)，無論計(jì)算機(jī)排牙還是石膏手工排牙，都可以獲得直觀的參考標(biāo)準(zhǔn)，可以讓技師排牙標(biāo)準(zhǔn)化，降低排牙的結(jié)果差異性，使排牙方案具有更高的穩(wěn)定性，更接近理想正常牙合。