陳 青 姜 華

1.數(shù)字化修復(fù)技術(shù)的概念

由于人類的牙齒形態(tài)及口頜面形態(tài)復(fù)雜，個(gè)體差異較大，隨著數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，如何快速制造與患者缺損部位相匹配的形態(tài)復(fù)雜的個(gè)性化修復(fù)體是當(dāng)今口腔修復(fù)研究的重要方向。

上世紀(jì)50年代，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/計(jì)算機(jī)輔助制作（computer aided design and computer aided manufacturing，CAD/CAM）開(kāi)始在工業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程得以應(yīng)用。1973年法國(guó)口腔學(xué)家Francois Duret首次將CAD/CAM應(yīng)用到牙科領(lǐng)域［1］。

CAD/CAM系統(tǒng)經(jīng)過(guò)數(shù)十年的發(fā)展，可用于制作嵌體、高嵌體、金屬基底冠、冠以及橋體、種植體的上部結(jié)構(gòu)等。CAD包括數(shù)字印模制取，修復(fù)體外形設(shè)計(jì)及圖形處理，CAM是通過(guò)切削磨等加工技術(shù)將整塊材料制作成計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)好的修復(fù)體。數(shù)字印模是利用掃描儀掃描口內(nèi)組織，采集三維軟硬組織信息并輸入硬件，然后進(jìn)行三維設(shè)計(jì)，再制作出與鄰牙協(xié)調(diào)咬合關(guān)系良好的修復(fù)體?？趦?nèi)的三維信息采集技術(shù)有多種［2］，包括Lava椅旁操作掃描采用的活動(dòng)波陣面抽樣法，Cerec藍(lán)光掃描采用的三角測(cè)量技術(shù)，iTero和3Shape Trios的激光掃描共聚焦顯微鏡技術(shù)，E4D光學(xué)相干斷層掃描成像，以及DPI-3D的云紋干涉測(cè)量法。

此外，近些年來(lái)還有一種成形技術(shù)快速發(fā)展即3D打印技術(shù)（3D printing，3D P），其原理是基于數(shù)字模型，分層掃描，逐層疊加，快速生產(chǎn)三維實(shí)物的分層生產(chǎn)技術(shù)［3］，用于生產(chǎn)更加復(fù)雜的修復(fù)體。特別是針對(duì)制作對(duì)象結(jié)構(gòu)唯一、需要定制、形態(tài)復(fù)雜，三維數(shù)據(jù)相對(duì)容易獲取的情況。3D P的實(shí)現(xiàn)主要包括三個(gè)方面［4］：首先是計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)對(duì)人體系統(tǒng)精確模擬；其次是參與3D P有關(guān)的生物材料；三是3D P硬件設(shè)備、以及技術(shù)工藝。根據(jù)材料的成形原理，可把目前在口腔修復(fù)領(lǐng)域中已被應(yīng)用的各種三維打印技術(shù)分成三大類［5］，1.光固化成形，應(yīng)用于各種光固化樹(shù)脂基的非金屬材料，如模型、導(dǎo)板。2.燒結(jié)成形包括：應(yīng)用于打印不銹鋼、純鈦、鈦合金以及鈷鉻合金粉末等金屬材料的選擇性激光熔化技術(shù)；應(yīng)用于尼龍、聚醚酮等高性能樹(shù)脂基和氧化鋯、氧化鋁等非金屬材料的選擇性激光燒結(jié)技術(shù)；可產(chǎn)生具有較高孔隙率的結(jié)構(gòu)，加工后的種植體更接近于骨的彈性模量的電子束熔化技術(shù)。3.熔融沉積成形技術(shù)，用來(lái)加工顱頜骨骨模型。

2.數(shù)字化修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)展

在最新一版《口腔修復(fù)詞匯集》中寫到將修復(fù)體按照固位和支持方式進(jìn)行分類分為5類：固定局部義齒，可摘局部義齒，可摘全口義齒，固定全口義齒，頜面贗復(fù)體［6］，以上分類均全部或部分實(shí)現(xiàn)數(shù)字化制造。

2.1 固定局部義齒 固定局部義齒包括我們臨床中經(jīng)常制作的嵌體、高嵌體、冠及橋體、金屬基底冠、種植體的上部結(jié)構(gòu)。

在牙體預(yù)備好后，通過(guò)口掃系統(tǒng)掃描獲取印模。虛擬印模增加了患者的舒適性，且模型存儲(chǔ)方便、利于遠(yuǎn)程交流。固定修復(fù)體的內(nèi)部適合性和邊緣適合性是評(píng)估修復(fù)質(zhì)量的主要因素。有關(guān)固定修復(fù)采用傳統(tǒng)印模與數(shù)字印模的meta分析表明，采用數(shù)字印模制作修復(fù)體具有更優(yōu)的邊緣及內(nèi)部適合性［7］。而Pekka A等［2］認(rèn)為對(duì)于單冠和短橋修復(fù)，傳統(tǒng)印模和數(shù)字印模都能獲得較好的臨床效果，無(wú)明顯臨床差別；而對(duì)于種植冠及橋，數(shù)字化印模效果更優(yōu)；對(duì)于長(zhǎng)橋修復(fù)體，更推薦用傳統(tǒng)印模制作。此外，最新的微笑掃描是一種更全面，低成本，更方便計(jì)算機(jī)輔助治療法，它同時(shí)支持種植體的上部修復(fù)，并且可直接進(jìn)行CAD/CAM［8］。

CAD修復(fù)模式有三種：生物再造、復(fù)制及鏡像。（1）生物再造是指依據(jù)患牙剩余的組織、鄰牙形狀以及進(jìn)行牙體設(shè)計(jì)軟件自有的數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)生成修復(fù)體的形狀。（2）復(fù)制是指將牙體預(yù)備前的形狀或診斷蠟型復(fù)制獲得修復(fù)體形狀，其可捕獲患者原始患牙外形產(chǎn)生虛擬修復(fù)體形狀，再制造出更精確和個(gè)性的修復(fù)體。尤其適用于無(wú)對(duì)稱同名牙或者需要重建多個(gè)前牙的外形的情況下。馮海蘭等［9］認(rèn)為在前牙美學(xué)修復(fù)過(guò)程中，因切端形態(tài)所表達(dá)的生動(dòng)性影響顯著，所以多采用復(fù)制方式，常能獲得較佳的美學(xué)效果。而張瑞等［10］研究表明數(shù)字化功能面復(fù)制生成的修復(fù)體能夠達(dá)到很好的臨床適應(yīng)性，而且調(diào)時(shí)間相對(duì)少（。3）鏡像技術(shù)，是將對(duì)側(cè)同名牙形態(tài)復(fù)制，通過(guò)反轉(zhuǎn)，重新將其置于修復(fù)處，以達(dá)到理想的修復(fù)形態(tài)。但需要患者有形態(tài)完整的對(duì)側(cè)同名牙并且排列良好。

此外，楔狀缺損常規(guī)采用的復(fù)合樹(shù)脂直接充填法可用數(shù)字化全瓷嵌體取代，提高了美觀性，且瓷嵌體的邊緣適合性良好，可承受較大的應(yīng)力［11］。對(duì)磨耗嚴(yán)重, 咬合緊，頜齦距離小于4mm，牙體缺損范圍較大，經(jīng)根管治療后的磨牙可用CAD/CAM全瓷釘高嵌體進(jìn)行修復(fù)，當(dāng)髓室洞的深度小于4mm，則需預(yù)備一部分根管來(lái)獲得固位力，預(yù)備深度通常為3～4mm，但長(zhǎng)期效果需進(jìn)行觀察［12,13］。針對(duì)前牙美學(xué)區(qū)的修復(fù)，通過(guò)數(shù)字化設(shè)計(jì)，可模擬最終冠的邊緣和修復(fù)的形態(tài)，醫(yī)患之間便于溝通，達(dá)到理想粉白美學(xué)修復(fù)效果［14］。還有篇文獻(xiàn)［15］報(bào)道在原有可摘義齒的基牙上，采用口內(nèi)數(shù)字掃描，使用CAD/CAM制作的固定義齒，減少人為誤差，具有更佳的適合性。

單個(gè)牙種植后，采用數(shù)字化過(guò)程進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)修復(fù)，比傳統(tǒng)法時(shí)間要短，效率要高。與標(biāo)準(zhǔn)鈦基臺(tái)+烤瓷冠修復(fù)的單個(gè)缺失后牙相比，用數(shù)字化流程制作的鈦基臺(tái)+上部氧化鋯修復(fù)體不需要或微調(diào)就能有較好的口內(nèi)適合性。采用椅旁技術(shù)進(jìn)行種植體上部結(jié)構(gòu)修復(fù)，修復(fù)體臨床調(diào)改時(shí)間只有傳統(tǒng)方法的1/3［16,17］。

2.2 可摘局部義齒（Removable partial denture，RPD）與天然牙上的窩溝點(diǎn)隙結(jié)構(gòu)相比，缺牙區(qū)的牙槽嵴較平，沒(méi)有明顯的曲率變化，口內(nèi)多視角掃描獲取的數(shù)據(jù)拼接容易出現(xiàn)誤差，甚至出現(xiàn)錯(cuò)層的情況。有文獻(xiàn)［18］報(bào)道，針對(duì)kennedy三分類牙列缺損患者，使用口內(nèi)掃描儀直接掃描獲取數(shù)字印模，因有足夠的牙體結(jié)構(gòu)提供拼接特點(diǎn)，加工生產(chǎn)制造的RPD進(jìn)行臨床試戴，其固位、穩(wěn)定性都可滿足臨床需求。對(duì)于缺牙數(shù)目較多，可在缺牙區(qū)添加一些標(biāo)志，增加口內(nèi)掃描的成功率，便于圖像的拼接，提升掃描的精度［19］。研究顯示［20］隨著掃描組織的增加，精度下降，當(dāng)掃描范圍小于半側(cè)牙弓的情況下，精確度在臨床上是可以接受，口外掃描的任何范圍牙弓，誤差都可以接受。操作人員只需設(shè)計(jì)好修復(fù)的邊緣，軟件就可以自動(dòng)完成剩下的步驟。

數(shù)字技術(shù)制造RPD支架常用兩種方法，獲取印模數(shù)據(jù)后，可用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行支架的設(shè)計(jì)，用選擇性激光融化3D P 直接打印金屬支架；或者先用3D P制作出熔模蠟型，之后仍采用傳統(tǒng)包埋鑄造制作出修復(fù)體。Wu［21］、Williams［22］、D Eggbeer［23］等報(bào)道利用數(shù)字技術(shù)獲得模型、設(shè)計(jì)活動(dòng)支架、經(jīng)3D P獲得樹(shù)脂鑄型，利用傳統(tǒng)失蠟法鑄造金屬支架，適合性較好。張楠等［24］研究還表明數(shù)字化印模結(jié)合3D P打印樹(shù)脂模型可提高RPD與天然牙的適合性和義齒初戴時(shí)的咬合準(zhǔn)確度。而一例上頜骨kennedy一分類病例通過(guò)直接掃描口內(nèi)數(shù)據(jù)，用3D打印金屬支架制作RPD也表現(xiàn)出良好的局部適應(yīng)性及滿意的臨床效果，可以替代傳統(tǒng)的取模和失蠟鑄造技術(shù)［25］。與傳統(tǒng)制造方法相比，3D打印技術(shù)節(jié)省了制造時(shí)間，提高了效率和材料利用率，精度更好。激光3D打印能夠加工各個(gè)方向有倒凹的修復(fù)體，彌補(bǔ)了CAD/CAM加工的不足［26］。Lin等采用口內(nèi)掃描記錄種植體位置及軟組織形態(tài)，利用數(shù)字流程制作種植體的上部活動(dòng)義齒，可增加患者的舒適性［27］。

2.3 可摘全口義齒 全口活動(dòng)義齒數(shù)字化的應(yīng)用主要在印模掃描，制取個(gè)別托盤，虛擬架等方面。

近幾年來(lái)，口內(nèi)掃描儀被應(yīng)用于牙列缺損和無(wú)牙頜病例，但是很少見(jiàn)精度分析研究，其難點(diǎn)在于制取實(shí)體印模時(shí)，對(duì)粘膜的壓力很難完全杜絕，以制取的印模作為參照時(shí)，與口內(nèi)掃描儀直接掃取的無(wú)壓力印模之間存在粘膜變形的差異［28］。使用口內(nèi)掃描儀獲得無(wú)牙頜印模的好處是獲得無(wú)壓力印模，減少松軟牙槽粘膜受壓，但局限之處在于不能獲得無(wú)牙頜功能整塑邊緣，以及粘膜受功能性壓力后變形。隨著口內(nèi)掃描技術(shù)的發(fā)展，通過(guò)直接口掃，獲取的印模誤差縮小至125μm［29］。目前有研究表明，口內(nèi)法制取全牙列數(shù)字印模準(zhǔn)確；但也有報(bào)道稱，口內(nèi)法取得的印模不如口外法準(zhǔn)確，研究的結(jié)果仍有爭(zhēng)議［30,31］。但朱文忠等［32］實(shí)驗(yàn)表明，口外法獲取下頜全牙列數(shù)字印模比口內(nèi)法準(zhǔn)確。兩種數(shù)字印模在垂直方向的誤差比較小，誤差主要以水平方向?yàn)橹?。口?nèi)法誤差主要是由口掃的系統(tǒng)誤差導(dǎo)致。而口外法誤差主要是由于制取印模所用材料在固化時(shí)體積的變化引起的［33］。也有研究顯示對(duì)無(wú)牙頜牙弓采用不同的掃描順序獲得的精確度也有差異，按先面再進(jìn)行腭舌側(cè)最后掃描頰側(cè)的全牙弓掃描順序獲得重建模型精確度較高［34］。

無(wú)牙頜個(gè)別托盤的傳統(tǒng)制作方法需先用托盤取口內(nèi)印模再灌制初模，在初模型上畫(huà)邊緣線、進(jìn)行倒凹的處理、涂分離劑，然后依據(jù)邊緣線在模型上鋪烤軟的蠟片，上方鋪?zhàn)阅龢?shù)脂或光固化樹(shù)脂固化制作而成，制作耗時(shí)、步驟多并且誤差大。魏菱等［35］研究顯示相比傳統(tǒng)個(gè)別托盤的制作，三維打印個(gè)別托盤在制作時(shí)間方面有優(yōu)越性。使用椅旁數(shù)字化系統(tǒng)生產(chǎn)無(wú)牙頜個(gè)別托盤，然后醫(yī)生再拿其取得終印模，醫(yī)生在托盤試戴，試戴時(shí)的邊緣位置，托盤的的穩(wěn)定性，終印模制取效果，優(yōu)質(zhì)終印模取得難度以及整體的平均滿意度六個(gè)方面都高于傳統(tǒng)手工法制成的個(gè)別托盤，達(dá)到了臨床的要求［36］。

我國(guó)學(xué)者孫玉春等［41］自主研發(fā)了一種獨(dú)特的全口診斷義齒數(shù)字化設(shè)計(jì)方法即功能易適數(shù)字化全口義齒系統(tǒng)，其借助數(shù)字化設(shè)計(jì)、3D P等，使數(shù)字化技術(shù)制取無(wú)牙頜功能壓力印模、記錄垂直水平頜位關(guān)系與終義齒制作的應(yīng)用問(wèn)題得以解決，將傳統(tǒng)方法中的終印模、頜位關(guān)系、試排牙三步操作，通過(guò)數(shù)字化的設(shè)計(jì)和三維打印簡(jiǎn)化為一步，應(yīng)用該技術(shù)的醫(yī)生操作簡(jiǎn)化50%以上，就診次數(shù)減少2-3次，同時(shí)大大提高了義齒修復(fù)后的功能適合性。

2.4 固定全口義齒 近年來(lái)，由于種植技術(shù)的發(fā)展，更多患者采用種植支持的固定全口義齒，增加了舒適度，提高了咀嚼效率。其可通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助種植軟件CBCT獲取醫(yī)學(xué)圖像，進(jìn)行三維模型重建，骨量分析，骨密度測(cè)量，包括數(shù)量，部位，方向，深度的種植設(shè)計(jì)，修復(fù)體模擬，并轉(zhuǎn)化為實(shí)際手術(shù)完成種植，其可降低種植難度，提高種植成功率。最后再通過(guò)CAD/CAM進(jìn)行上部修復(fù)體的制作。

術(shù)中采用種植導(dǎo)板輔助種植體植入精確的位置，可獲得滿意的術(shù)后治療效果［42］。3D打印數(shù)字化種植導(dǎo)板較傳統(tǒng)種植導(dǎo)板可具有更精確的植入位置，且能夠減少并發(fā)癥的發(fā)生。Turbush等［43］研究三種導(dǎo)板的精確性得出牙支持式導(dǎo)板最好，牙支持式和牙-粘膜共同支持式明顯要高于粘膜支持式。此外，Haese等［44］認(rèn)為粘膜的厚度對(duì)導(dǎo)板的精確度有影響，薄、厚粘膜者種植體肩部的偏差分別是0.08mm、1.04mm。除導(dǎo)板外，還有數(shù)字化的動(dòng)態(tài)導(dǎo)航技術(shù)，與導(dǎo)板相比，其優(yōu)點(diǎn)在于能夠在術(shù)中調(diào)整手術(shù)計(jì)劃，并實(shí)時(shí)監(jiān)控種植的過(guò)程，提高了可視性和安全性［45］。

利用3D P還可以制作個(gè)性化種植體，Mangano等［46］在15 顆殘根拔除前用CT 獲得三維數(shù)據(jù)，用3D P制作個(gè)性化的種植體，待殘根拔除后即刻種植，術(shù)后恢復(fù)可，在1年后隨訪15例患者都有良好的功能和美學(xué)整合。

2.5 贗復(fù)體修復(fù) 目前可以通過(guò)數(shù)字化進(jìn)行頜骨缺損的贗復(fù)體修復(fù)和重建。國(guó)內(nèi)學(xué)者認(rèn)為，應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)制作贗復(fù)體可以精確地修復(fù)較大體積的上頜骨缺損和牙列缺損［47］，且數(shù)字化贗復(fù)體修復(fù)此類缺損后，語(yǔ)音、吞咽功能恢復(fù)較好并能獲得患者較滿意的面容［48］。

通過(guò)直接法掃描患者口內(nèi)，間接法掃描石膏模型或者拍攝CT數(shù)據(jù)獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)。對(duì)上頜骨部分缺損的患者，印模獲取采用間接法，利用3D P獲得贗復(fù)體金屬支架，人工牙和基托采用常規(guī)的方法制作，二者相結(jié)合得到能夠修復(fù)頜面部缺損的贗復(fù)體，患者在舒適性，固位，穩(wěn)定性等方面均滿意［49］。采用失蠟鑄造法制造贗復(fù)體金屬支架，存在模型翻制、熔模制作、包埋材料膨脹等方面的誤差，從而影響了支架的精確度。3D P獲得的支架其精度主要取決于各種打印材料、數(shù)字建模采用的軟件技術(shù)及3D打印機(jī)地性能。國(guó)外學(xué)者［50］用CT采集65歲因鱗癌致上頜骨缺損患者的數(shù)據(jù)，并行三維重建，通過(guò)光固化成形制作的贗復(fù)體，精確地恢復(fù)了局部缺損和牙列功能，臨床跟蹤5年后效果良好。

綜上所述，通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)記錄醫(yī)學(xué)資料并在臨床上應(yīng)用，比傳統(tǒng)的口腔修復(fù)更加便捷高效。同時(shí)，也將醫(yī)患緊密相連，采用數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行個(gè)性化制作、可以完成復(fù)雜修復(fù)體的制作成型、并且在成型前可在軟件中看到修復(fù)體外形，醫(yī)生可以將整個(gè)治療過(guò)程直觀地傳遞給患者，患者在治療前就可看到預(yù)期效果。推廣數(shù)字技術(shù)可以改善臨床醫(yī)療環(huán)境，并有利于患者資料長(zhǎng)期地保存，減少了印模石膏材料、托盤等材料的使用，也大大節(jié)省了石膏模型地保存空間。從整體上看，數(shù)字化修復(fù)在舒適性，固位穩(wěn)定性方面都能取得較好的臨床效果，患者也很滿意。但數(shù)字化修復(fù)相應(yīng)的技術(shù)成本，一些材料性能的客觀評(píng)價(jià)還有待進(jìn)一步研究改進(jìn)。在數(shù)字化時(shí)代，醫(yī)學(xué)需要循規(guī)蹈矩，更需要進(jìn)行創(chuàng)新和發(fā)展以獲得更加廣范的應(yīng)用。