王勇

北京大學口腔醫(yī)學院?口腔醫(yī)院口腔醫(yī)學數(shù)字化研究中心 北京 100081；北京大學口腔醫(yī)學院?口腔醫(yī)院口腔修復教研室 北京 100081；口腔數(shù)字化醫(yī)療技術(shù)和材料國家工程實驗室 北京 100081；衛(wèi)生部口腔醫(yī)學計算機應用工程技術(shù)研究中心 北京 100081；口腔數(shù)字醫(yī)學北京市重點實驗室 北京 100081；國家口腔疾病臨床醫(yī)學研究中心 北京 100081

全口義齒是口腔修復中最為復雜的一類修復體，在完成過程中臨床醫(yī)生和技師都需要較多的操作步驟和較高的技術(shù)要求[1-2]，數(shù)字化技術(shù)在口腔醫(yī)學臨床的各個方面都有越來越廣泛深入的應用，對提高口腔臨床效率和質(zhì)量起到了很好的作用。隨著全球進入老齡化社會，無牙頜患者保持著一個相對高的數(shù)量，中國第四次口腔流行病調(diào)查數(shù)據(jù)[3]推算，我國無牙頜患者約2 000萬。種植支持的全口義齒是首選的修復方案，長期預后效果良好，但由于全身健康條件、經(jīng)濟因素和老年人心理因素，無創(chuàng)的傳統(tǒng)黏膜支持的全口義齒在較長一段時間仍是無牙頜患者的主要修復方式，因而數(shù)字化技術(shù)如何在全口義齒全流程中發(fā)揮作用，成為科研和臨床應用的熱點。既往文獻報道過的數(shù)字化全口義齒系統(tǒng)有10余種，筆者將其分為2類：第一類為已見臨床應用且具備完整軟、硬件系統(tǒng)的數(shù)字化全口義齒系統(tǒng)，主要包括AvaDent Digital Dentures（GDS公司，美國）、DENTCA CAD/CAM dentures（DentCA公司，美國）[4-11]、Baltic Denture System（Merz公司，德國）[12]、Ceramill Full Denture（Amann Girrbach公司奧地利）[13-14]、Wieland Digital Denture（Ivoclar Vivadent公司，美國）[15-17]等；第二類為全口義齒設(shè)計軟件系統(tǒng)，主要包括3shape（丹麥）、Exo-CAD（德國）、Blueskybio（美國）、Zirkonzhan（意大利）、Dentalwing（加拿大，現(xiàn)歸屬Straumann集團）[18-23]等。筆者團隊自主研發(fā)的功能易適數(shù)字化全口義齒系統(tǒng)（Functionally Suitable Denture，F(xiàn)SD）（中國）[24]屬于第一類系統(tǒng)。上述系統(tǒng)的具體操作流程，讀者可閱讀相應的專業(yè)文獻，技術(shù)細節(jié)的比較可以參考相關(guān)的文獻綜述[15-17,25-33]。由于多方面的原因，國外的全口義齒數(shù)字化系統(tǒng)目前尚未正式進入中國口腔臨床應用，筆者主要根據(jù)文獻學習和自主研發(fā)數(shù)字化全口義齒的體會，談談對數(shù)字化全口義齒技術(shù)的認識和分析。

1 數(shù)字化全口義齒的技術(shù)特點

1.1 患者就診次數(shù)

傳統(tǒng)全口義齒的標準診療流程需要患者5次就診，分別是制取初印模、制取終印模、確定和制取頜位關(guān)系、試戴、初戴。極少數(shù)經(jīng)驗非常豐富的口腔醫(yī)生，可在3次就診完成全口義齒。對老年患者來說，就診次數(shù)多數(shù)情況下是一個敏感因素，越少的就診次數(shù)越受歡迎。由于采用了專用設(shè)計的個別托盤裝置（含哥特式弓描記功能），如AMD（AvaDent系統(tǒng)）、KIT（Dentca系統(tǒng)）和BDKEY（Baltic系統(tǒng)），印模和頜位關(guān)系的確定及記錄可集中在1次完成，就診次數(shù)可減少到2次，若要試戴則需要增加1次就診。CeraMill FDS（Amann Girrbach公司，奧地利）和其他專業(yè)全口義齒軟件系統(tǒng)相同，基于傳統(tǒng)的終印模和頜位關(guān)系，就診次數(shù)和傳統(tǒng)方法一樣為4～5次。國產(chǎn)FSD全口義齒系統(tǒng)，采用數(shù)字化設(shè)計和3D打印診斷義齒（具備閉口式個別托盤功能）技術(shù)，就診次數(shù)可縮減為2～3次。Wieland系統(tǒng)也采用數(shù)字化設(shè)計加工個別托盤，就診次數(shù)為3～4次。

1.2 醫(yī)生端技術(shù)特點（初印模、終印模、頜位關(guān)系、試戴、初戴等）

傳統(tǒng)全口義齒技術(shù)的臨床操作步驟較多、技術(shù)難度大，對醫(yī)生的經(jīng)驗依賴程度高，尤其是全口義齒頜位關(guān)系確定的環(huán)節(jié)，臨床主要采用蠟堤材料記錄垂直距離和水平關(guān)系，對年輕醫(yī)生很有挑戰(zhàn)。通過個別托盤來制取終印模是規(guī)范的臨床操作步驟，但手工制作個別托盤費時費力。目前的數(shù)字化全口義齒系統(tǒng)，采用如下幾種策略。

1.2.1 專用的預成成品托盤（一般包含哥特式弓描記功能） AMD（AvaDent系統(tǒng)）、KIT（Dentca系統(tǒng)）、BDKEY（Baltic系統(tǒng)）等都設(shè)計了專用的個別托盤裝置，以適應不同患者及方便醫(yī)生制取終印模的同時確定并記錄頜位關(guān)系（正中關(guān)系位），從而將傳統(tǒng)全口義齒的前3次就診合并為1次就診。醫(yī)生的第一次診療操作并未采用數(shù)字化技術(shù)。通過專用個別托盤制取的終印模和頜位關(guān)系，包括美學信息（中線、口角線、上下唇線、平面等）一并轉(zhuǎn)移到義齒設(shè)計加工中心，由技師進行數(shù)字化設(shè)計與制作義齒。這類裝置方便臨床醫(yī)生操作的同時也增加了學習成本以及臨床使用成本。

1.2.2 數(shù)字化設(shè)計制作個別托盤 Wieland系統(tǒng)采用了依據(jù)初印模、正中托盤制取的初步頜位關(guān)系，以及UTS CAD專用裝置確定的平面等信息，由技師進行個別托盤的數(shù)字化設(shè)計和切削加工，其個別托盤可安裝配套的哥特式弓裝置，從而完成終印模及準確頜位關(guān)系的制取。

FSD系統(tǒng)通過三維掃描初印模和專用個別托盤設(shè)計軟件完成托盤的三維設(shè)計，個別托盤設(shè)計時可實現(xiàn)厚度均勻、邊緣由臨床醫(yī)生確定、可增加組織終止器及個性化手柄，再由3D打印完成托盤制作，相比傳統(tǒng)手工個別托盤制作，提高了效率和質(zhì)量。目前在部分修復臨床工作中已常規(guī)使用[34-36]。FSD數(shù)字化全口義齒的個別托盤為閉口式類型，托盤兼具初步的牙列及初步咬合關(guān)系（也稱為診斷義齒），在該閉口式個別托盤引導下制取終印模的同時，可通過“診斷義齒”進行頜位關(guān)系的確定和記錄（肌位），在一定程度上簡化了通過蠟材料來確定和記錄頜位關(guān)系的方法。

文獻[37-39]報道有部分學者采用通用設(shè)計軟件（如Geomagic等）進行了個別托盤的設(shè)計，臨床效果得到了肯定。近年來，各口腔修復專業(yè)設(shè)計軟件也相繼推出個別托盤的設(shè)計模塊（3Shape、Exocad等），相信隨著3D打印速度的提高和3D打印材料價格的調(diào)整，個別托盤的數(shù)字化設(shè)計制作將成為全口義齒的常規(guī)操作步驟。

1.2.3 頜位關(guān)系確定和記錄方法 前述全口義齒系統(tǒng)中，AvaDent系統(tǒng)、DENTCA系統(tǒng)、Baltic系統(tǒng)和Wieland系統(tǒng)以及國產(chǎn)FSD系統(tǒng)采用專用裝置確定和記錄頜位關(guān)系，以規(guī)范臨床操作環(huán)節(jié)。其他大部分商業(yè)系統(tǒng)（如Ceramill系統(tǒng)）和設(shè)計軟件（如Ceramill系統(tǒng)）仍基于傳統(tǒng)手工方法（托）確定和記錄頜位關(guān)系，這些系統(tǒng)的核心技術(shù)聚焦于全口義齒牙列和基托的數(shù)字化設(shè)計。

無論借助何種個別托盤制取印模（初印模、終印模），其解剖功能要素尤其是印模邊緣，目前仍依賴臨床醫(yī)生的經(jīng)驗和主觀判斷，需要醫(yī)生具備一定的全口義齒知識和臨床操作經(jīng)驗。理論上由哥特式弓描記的正中關(guān)系頜位有較高的可靠性，教科書推薦使用，尤其是年輕醫(yī)生應先選哥特式弓描記頜位關(guān)系。FSD系統(tǒng)采用3D打印個性化的“診斷義齒”來輔助醫(yī)生確定和記錄頜位關(guān)系，比傳統(tǒng)的蠟堤相對簡單且容易操作，但頜位關(guān)系是否“最適”，仍需要臨床醫(yī)生依經(jīng)驗主觀判斷。美學信息（中線、口角線、上下唇線、平面等）目前仍使用傳統(tǒng)方法記錄傳遞。

1.2.4 試戴義齒 在終義齒正式制作之前，臨床試戴可有效提高患者的可預期性，并可及時修正之前操作的誤差，從而增加終義齒的滿意度，尤其對美觀要求高或條件復雜的患者。傳統(tǒng)方法制作全口義齒在試戴環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)問題時，有時需要從頭返工，使得醫(yī)、技、患三方成本大大增加。多數(shù)數(shù)字化全口義齒系統(tǒng)，可選擇是否制作試戴義齒進行臨床驗證和醫(yī)患溝通。由于數(shù)字化全口義齒就診次數(shù)普遍縮減為2～3次，義齒設(shè)計和加工主要采用數(shù)字化技術(shù)（基托可數(shù)控切削或3D打印成型，牙列也為數(shù)控切削成型，如Dentca系統(tǒng)、Wieland系統(tǒng)等），操作簡單、快捷，試戴即使發(fā)現(xiàn)問題，調(diào)整成本也相對較低。

國產(chǎn)FSD系統(tǒng)采用初步頜位關(guān)系—診斷義齒—終頜位關(guān)系的流程，適合性逐步調(diào)整、誤差不斷減少，終印模和終頜位關(guān)系接近終義齒的形態(tài)和功能，通?？墒÷栽嚧髁x齒環(huán)節(jié)。

1.3 技師端技術(shù)特點

目前數(shù)字化全口義齒系統(tǒng)中的數(shù)字化技術(shù)環(huán)節(jié)（三維掃描、數(shù)字化設(shè)計、數(shù)字化加工）主要體現(xiàn)在技師端的應用，如個別托盤設(shè)計與制作、牙列和基托設(shè)計、試戴義齒數(shù)字化加工等。

1.3.1 全口義齒的選牙和排牙設(shè)計 技師端最關(guān)鍵、最具技術(shù)含量的操作是選牙和排牙設(shè)計，對應的核心技術(shù)是全口義齒數(shù)字化設(shè)計軟件。據(jù)文獻報道和各系統(tǒng)網(wǎng)站信息，筆者分類中第一類的數(shù)字化全口義齒系統(tǒng)（AvaDent Digital Dentures、DENTCA CAD/CAM dentures、Baltic Denture System、Ceramill Full Denture、Wieland Digital Denture等）的牙列和基托的設(shè)計由義齒加工機構(gòu)完成，不提供給用戶獨立使用，從而無法評價其設(shè)計軟件。第二類的全口義齒設(shè)計軟件系統(tǒng)（3shape、ExoCAD、Blueskybio、Zirkonzhan、Dentalwing等），可提供一定智能的交互式全口義齒設(shè)計平臺，由醫(yī)生和技師主導完成基托和牙列的數(shù)字化設(shè)計。國產(chǎn)FSD全口義齒系統(tǒng)采用智能匹配算法進行牙列設(shè)計，大大簡化排牙操作，可有效降低技師設(shè)計的工作量，義齒設(shè)計的速度和效率得到明顯提高。隨著軟件系統(tǒng)義齒模板庫的不斷豐富，會有更好的適應性?？傮w來說，數(shù)字化全口義齒技師端的工作時間均少于傳統(tǒng)方法。

1.3.2 終義齒加工方式 終義齒由基托和牙列兩部分構(gòu)成。傳統(tǒng)工藝的終義齒基托制作采用裝盒、除蠟、裝膠、熱壓成型工藝，為手工操作完成，較易出現(xiàn)不致密等問題。數(shù)字化加工技術(shù)在基托制作方面，無論是數(shù)控切削還是3D打印，其材料的力學性能比傳統(tǒng)手式裝膠熱壓成型方法穩(wěn)定可靠，樹脂材料的成型收縮和單體殘留也可以得到很好的控制。

傳統(tǒng)工藝的牙列為工業(yè)化批量生產(chǎn)的預成人工牙，其強度和色澤能較好地滿足全口義齒臨床需求。數(shù)字化全口義齒的牙列部分，目前仍以使用預成人工牙為主流技術(shù)，與數(shù)字化加工（切削或3D打?。┑幕羞M行粘接實現(xiàn)全口義齒的制作。最新的材料技術(shù)可以預成由白色和粉色分別按基托與牙列布局的一體化（monolithic）樹脂餅（如AvaDent系統(tǒng)的XCL樹脂餅），通過數(shù)控加工一次成型全口義齒基托與牙列。也有系統(tǒng)將成品預成的人工牙按多種型號預排列在樹脂塊中（相當于預成牙列），數(shù)控切削相應的基托部分，從而實現(xiàn)一體化的全口義齒（如Baltic的BDKEY樹脂塊）。上述技術(shù)由于樹脂材料為三類醫(yī)療器械，新材料需要在我國進行醫(yī)療器械注冊許可，臨床應用尚未見國內(nèi)報道。目前，國產(chǎn)FSD系統(tǒng)采用技工室“復制”的方式，用傳統(tǒng)基托樹脂和預成人工牙“置換”3D打印的終義齒模型獲得終義齒，屬于折中過渡方案。隨著材料技術(shù)的不斷發(fā)展完善，相信3D打印一次成型全口義齒（不同色彩、不同強度）會成為現(xiàn)實。

2 數(shù)字化全口義齒技術(shù)討論

早在1994年日本學者Maeda就開始嘗試將數(shù)字化技術(shù)用于全口義齒制作[40-44]，國內(nèi)一些學者[24,34,45-62]2000年開始進行全口義齒數(shù)字技術(shù)的理論探索。商用的數(shù)字全口義齒文獻在2013年開始發(fā)表，目前以AvaDent系統(tǒng)最多。分析上述數(shù)字化全口義齒技術(shù)的優(yōu)缺點，可做如下總結(jié)。

2.1 數(shù)字化全口義齒的優(yōu)勢

2.1.1 縮短醫(yī)生椅旁工作時間 醫(yī)生椅旁操作時間同時也是患者的實際就診時間，據(jù)初步統(tǒng)計，常規(guī)全口義齒醫(yī)生椅旁工作時間累計約120 min（初印模20 min，終印模30 min，頜位關(guān)系40 min，試戴10 min，初戴20 min），但目前尚無相關(guān)數(shù)字化全口義齒系統(tǒng)椅旁醫(yī)生工作的計時數(shù)據(jù)研究。不計學習新裝置的過程，采用專用裝置制取終印模和頜位關(guān)系比傳統(tǒng)的蠟堤技術(shù)有一定的簡化，從而可以縮減醫(yī)生椅旁工作時間。如國產(chǎn)的FSD全口義齒技術(shù)，醫(yī)生3次椅旁累計工作時間約為

60 min。由于口腔醫(yī)生的成長周期長、成本高，醫(yī)生的椅旁工作時間和工作難度是2個主要的經(jīng)濟指標，應特別關(guān)注。

2.1.2 提高義齒制作的質(zhì)量控制 質(zhì)量控制是口腔醫(yī)療行業(yè)一項重要指標。傳統(tǒng)的口腔技師以手工操作為主，質(zhì)量控制成本高。數(shù)字化技術(shù)以工業(yè)技術(shù)為依托，三維掃描、數(shù)字化設(shè)計、數(shù)字化加工、原材料工業(yè)批量制備，這些技術(shù)的采用可大大提高個性化義齒的質(zhì)量穩(wěn)定性，長期觀察結(jié)果顯示可降低成本和提高效益。

2.1.3 降低臨床經(jīng)驗依賴程度 口腔醫(yī)生的臨床經(jīng)驗是非常寶貴的，病例的積累是每個臨床醫(yī)生的必由之路。傳統(tǒng)全口義齒技術(shù)流程對醫(yī)生的經(jīng)驗依賴程度較高，年輕醫(yī)生做好一副合適可用的全口義齒并不容易。數(shù)字化技術(shù)的引用一定程度可降低對臨床經(jīng)驗的依賴程度。如FSD技術(shù)提供的數(shù)字化設(shè)計制作的個性化“診斷義齒”，可相對簡便地確定和記錄頜位關(guān)系，使臨床醫(yī)生相對于學習傳統(tǒng)方法（蠟材料確定和記錄頜位關(guān)系）更便于掌握和使用。

2.1.4 義齒數(shù)字化存儲提高可復制性 數(shù)字化技術(shù)的特點是全部三維數(shù)據(jù)化，患者的義齒信息可長期保存，且在需要時快速制作出一副“復制義齒”。除了復制義齒的優(yōu)勢外，義齒的數(shù)字化模型還可用于基于舊義齒的重襯或調(diào)整，實現(xiàn)快速、簡單的新義齒制作，這是數(shù)字化義齒的又一優(yōu)勢。此外，充分發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢，數(shù)字化義齒可進行數(shù)據(jù)遠程傳輸和異地加工，有利于技術(shù)的普及和推廣。

2.2 數(shù)字化全口義齒的不足

2.2.1 技術(shù)成本 數(shù)字化全口義齒技術(shù)需要在三維掃描、數(shù)字化設(shè)計軟件、數(shù)字化加工設(shè)備方面具有一定的條件基礎(chǔ)，對于口腔醫(yī)院、診所或義齒加工單位無疑會增加一定的資金投入。但數(shù)字化全口義齒技術(shù)可降低醫(yī)生和技師的操作技術(shù)難度，減少患者的就診次數(shù)，提高義齒的適合性。從長計議，相關(guān)成本投入是值得的，也是發(fā)展趨勢。

2.2.2 學習成本 目前，各商業(yè)化的數(shù)字化全口義齒系統(tǒng)增加了相關(guān)專用個別托盤裝置（AMD、KIT、BDKEY等）及專業(yè)平面裝置（UTSCAD、個性化診斷義齒等），目的是為了規(guī)范臨床操作步驟和質(zhì)量，但這些都需要醫(yī)生或技師學習、理解并掌握相關(guān)新技術(shù)，學習成本和學習周期的增加是毋庸置疑的，而年輕醫(yī)生在這方面具有一定的后發(fā)優(yōu)勢。

3 數(shù)字化全口義齒發(fā)展趨勢

3.1 口內(nèi)掃描技術(shù)的應用

口內(nèi)直接掃描可省略印模環(huán)節(jié)，是口腔臨床印模技術(shù)的一個發(fā)展方向。該技術(shù)也可充分發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)優(yōu)勢，三維數(shù)據(jù)直接進行診斷分析及遠程傳輸。目前在口腔正畸（無托槽隱形矯治技術(shù)）、口腔固定修復、口腔種植修復等方面應用廣泛。也有學者[63-64]在從事口內(nèi)掃描直接獲取無牙頜的牙槽黏膜形態(tài)相關(guān)的探索研究。由于無牙頜患者黏膜有其特殊性，下一步需要有明確的臨床適應證分類。

3.2 一體化數(shù)控切削和3D打印材料的應用

隨著材料技術(shù)的不斷發(fā)展，基于數(shù)控切削和3D打印技術(shù)一體化一次成型全口義齒值得期待。一體化成型的義齒強度優(yōu)于采用傳統(tǒng)人工牙和基托分別成型再熱壓成一體的技術(shù)制作的義齒，而且可有效避免傳統(tǒng)材料的熱收縮效應。尤其是3D打印技術(shù)材料具有利用率近100%的優(yōu)點，是未來全口義齒數(shù)字化制作的發(fā)展方向。目前AvaDent系統(tǒng)基于數(shù)控切削的XCL樹脂塊已經(jīng)實現(xiàn)了粉紅色基托和白色牙列的一體化成型，但因材料注冊問題還未在國內(nèi)臨床使用。

3.3 面部三維數(shù)據(jù)的集成

隨著三維顏面部數(shù)據(jù)的集成，全口義齒的數(shù)字化設(shè)計目前也可以進行一定程度的三維虛擬顏面形態(tài)預測，評估無牙頜患者戴入全口義齒后的容貌改變情況，從而更好地為患者服務，使得全口義齒的數(shù)字化設(shè)計更加完善[65-66]。

3.4 數(shù)字化頜位關(guān)系的確定和記錄

頜位關(guān)系確定是全口義齒設(shè)計制作的核心，傳統(tǒng)的蠟堤確定和記錄頜位關(guān)系有較高的技術(shù)敏感性，哥特式弓是一種可靠的頜位關(guān)系（正中關(guān)系位）記錄技術(shù)。隨著電子面弓及虛擬架技術(shù)的普及，基于無牙頜患者個性化的下頜功能運動軌跡自動計算出最適頜位，將是全口義齒頜位關(guān)系確定的一種新策略，或可大大簡化臨床操作。

總之，全口義齒一直會是一類有現(xiàn)實需求的口腔修復類型，數(shù)字化技術(shù)引入全口義齒設(shè)計和制作流程且在不斷發(fā)展之中，相信不久的將來，全口義齒會與固定義齒一樣進入全數(shù)字化的時代，為患者、醫(yī)生、技師提供全新的診療體驗。