金 敏,陳於茂,韓旻軒,陸史俊

1972年,Silverman等首次提出間接粘接這一概念并進(jìn)行臨床應(yīng)用。間接粘接技術(shù)是在口外直視下對(duì)托槽進(jìn)行定位后,通過轉(zhuǎn)移托盤將托槽精準(zhǔn)粘接于口內(nèi)的一項(xiàng)技術(shù)。這一項(xiàng)技術(shù)最先運(yùn)用在了唇側(cè)矯治中,其最大特點(diǎn)就是在保證托槽粘接精確性的同時(shí)又縮短了椅旁時(shí)間[1],并且間接粘接技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在舌側(cè)矯治中也得到了充分的體現(xiàn)。不過,這項(xiàng)技術(shù)在誕生之初由于材料學(xué)和生產(chǎn)技術(shù)的限制、技工室準(zhǔn)備步驟繁瑣、成本昂貴等各方面因素的制約,并未得到大力推廣[2]。

近年來,數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展為間接粘接技術(shù)注入了前進(jìn)的動(dòng)力。在2006年,有學(xué)者將間接粘接法與CAD/CAM技術(shù)相聯(lián)合,設(shè)計(jì)出快速成型托盤(rapid prototyping trays,RPT)[3]。如今,由3D打印技術(shù)獲得的數(shù)字化定位間接粘接轉(zhuǎn)移托盤使口腔正畸更加個(gè)性化、舒適化、便捷化。相比于傳統(tǒng)壓膜類和硅橡膠類轉(zhuǎn)移托盤,數(shù)字化間接粘接轉(zhuǎn)移托盤可以由專業(yè)人員在電腦上對(duì)數(shù)字牙頜模型進(jìn)行模擬托槽定位和虛擬排牙后,根據(jù)患者牙列及咬合情況而設(shè)計(jì),最后通過3D打印機(jī)生產(chǎn)。這些數(shù)字化流程不僅可以避免傳統(tǒng)托盤材料調(diào)拌、石膏硬化所需時(shí)間,使間接粘接材料準(zhǔn)備時(shí)間明顯縮短,也使患者取模過程更加舒適、便利。本文就近年來數(shù)字化間接粘接技術(shù)的發(fā)展作一綜述,包括數(shù)字化牙頜模型的應(yīng)用、轉(zhuǎn)移托盤與定位導(dǎo)板的臨床應(yīng)用及使用效果。

1 數(shù)字化牙頜模型的應(yīng)用

如今口內(nèi)掃描儀在臨床上已被廣泛應(yīng)用,其掃描獲得的數(shù)字化牙頜模型在正畸治療中可以用于輔助診斷、數(shù)據(jù)測(cè)量、模擬排牙、設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)移托盤等[4]。與傳統(tǒng)石膏模型相比,光學(xué)探頭的掃描避免了在傳統(tǒng)取模中材料和翻制印模的影響而導(dǎo)致的誤差,具有更高的精確性[5-6]。

傳統(tǒng)托槽定位都是在口內(nèi)直視下進(jìn)行的。因?yàn)檠例X表面多為弧形,視覺上的偏移常導(dǎo)致定位誤差,且后牙區(qū)視野不佳,定位難度更高。數(shù)字化三維模型能讓正畸醫(yī)生及技術(shù)人員清楚觀察到每個(gè)牙齒的位置與結(jié)構(gòu),以及模擬牙齒排齊后的效果,有利于將數(shù)字化模擬托槽精準(zhǔn)定位于臨床冠中心,從而生成帶有模擬托槽的牙頜模型,最后根據(jù)模型設(shè)計(jì)出相應(yīng)的數(shù)字化轉(zhuǎn)移托盤。

帶有牙根位置的數(shù)字化模型能夠提供更為準(zhǔn)確的臨床冠長(zhǎng)軸。在錐形束CT(cone beam computed tomorgraphy,CBCT)的輔助下,重建后的數(shù)字化模型可以在特定的測(cè)量參考坐標(biāo)系中記錄牙根的位置,模擬排牙和托槽定位,并將牙槽骨的厚度考慮至牙齒移動(dòng)中,從而更精確地控制牙齒移動(dòng)[7],避免了骨開裂、骨開窗、牙根不平行等情況的發(fā)生[8-9]。研究表明,在含有牙根信息的模型上進(jìn)行模擬托槽定位,其準(zhǔn)確度優(yōu)于傳統(tǒng)的托槽高度定位法[10]。

2 輔助托槽轉(zhuǎn)移裝置的設(shè)計(jì)

輔助托槽轉(zhuǎn)移裝置的設(shè)計(jì)在間接粘接精確度上有著重要的影響。筆者認(rèn)為,根據(jù)托槽是否在轉(zhuǎn)移前被預(yù)先包裹在裝置中,轉(zhuǎn)移裝置大致可以分為轉(zhuǎn)移托盤和定位導(dǎo)板兩種類型。轉(zhuǎn)移托盤為托槽固定在托盤內(nèi),底板涂布好底膠后,連同托盤一起轉(zhuǎn)移至口內(nèi)完成粘接,如傳統(tǒng)的硅橡膠托盤[11]、真空壓膜托盤[12]、3D打印托盤[13],一般設(shè)計(jì)為全封閉式或半封閉式來輔助托槽轉(zhuǎn)移[14]。定位導(dǎo)板為引導(dǎo)式粘接,可從咬合面導(dǎo)板上設(shè)計(jì)不同形狀的延伸臂,這種延伸臂可以與托槽邊緣緊密貼合,從而固定托槽位置,這樣正畸醫(yī)師就可以在口內(nèi)直視下貼合著延伸臂將托槽依次粘接于牙面上。這種導(dǎo)板為托槽定位輔助裝置,而非轉(zhuǎn)移,如Wang等[15]設(shè)計(jì)的GBD-U、GBD-B裝置,Xue等[16]設(shè)計(jì)的L型導(dǎo)板等。然而,使用定位導(dǎo)板技術(shù)仍需醫(yī)生在臨床上單顆獨(dú)立粘接托槽,對(duì)操作者要求較高,使用繁瑣,并未真正發(fā)揮間接粘接的優(yōu)勢(shì)。

托盤形狀的設(shè)計(jì)在一定程度上影響著轉(zhuǎn)移的效果。研究顯示,托槽被包裹得越緊密,越是能保證托槽位置的準(zhǔn)確轉(zhuǎn)移,但同樣地,托盤也就越難脫位[17]。Niu等[18]將三維打印轉(zhuǎn)移托盤中托槽的全封閉設(shè)計(jì)改為只覆蓋托槽兩側(cè)和咬合面的半封閉結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)這樣的設(shè)計(jì)雖然有助于托盤脫位,但可能會(huì)削弱托槽在三維中的定向控制。半封閉結(jié)構(gòu)也會(huì)使托槽難以固定在托盤中,容易在轉(zhuǎn)移前就發(fā)生托槽移位,甚至掉落,影響間接粘接精確性。有學(xué)者研究中使用了一種粉蠟,把托槽放置在三維打印轉(zhuǎn)移托盤中后,將蠟涂抹在托槽牙合方,這樣不僅能起到協(xié)助固定托槽作用,還能避免多余粘接劑的溢出[19]。

較全口型托盤而言,分段式托盤更有利于托盤分離,臨床上轉(zhuǎn)移托槽時(shí)托盤與牙面會(huì)更為貼合,去除也會(huì)相對(duì)方便[20]。有研究對(duì)比了單牙位托盤和整段式托盤在托槽間接粘接中的準(zhǔn)確性,發(fā)現(xiàn)它們的托槽轉(zhuǎn)移準(zhǔn)確性在實(shí)際運(yùn)用過程中并無明顯差異,但整段式托盤在臨床粘接過程中更為便捷[21]。Hofmann等[22]設(shè)計(jì)了一種帶有斷裂點(diǎn)的托盤,在粘接完成卸除托盤時(shí)可以沿?cái)嗔腰c(diǎn)分割托盤,減少了卸除過程中托盤本身的壓力,因此有助于避免托槽的脫落。在實(shí)際轉(zhuǎn)移過程中,臨床醫(yī)生很難在整個(gè)托盤上保持相同的壓力,特別是在難以到達(dá)的后部區(qū)域[23]。Hofmann等[22]強(qiáng)調(diào)粘接時(shí)手指壓力會(huì)對(duì)托盤誤差的影響,所以他建議將具有不同彈性性能的材料組合在一起,以此來調(diào)整托盤的設(shè)計(jì)。

此外,有研究提示托槽的類型也會(huì)影響粘接的精確性。自鎖托槽在定位上顯示出比傳統(tǒng)托槽更大的偏差,可能是因?yàn)轶w積越小越難定位,對(duì)托盤精準(zhǔn)包裹的要求也就越高[24]。

3 托槽轉(zhuǎn)移的精確性

3.1 數(shù)字化轉(zhuǎn)移托盤與傳統(tǒng)托盤

很多學(xué)者都將3D打印技術(shù)制作的數(shù)字化定位間接粘接轉(zhuǎn)移托盤與其他傳統(tǒng)間接粘接托盤作了對(duì)比研究,結(jié)論各有不同。在與雙層真空壓膜托盤的對(duì)比研究中,Zhang等[25]將3D打印托盤與不同厚度的雙層真空壓膜托盤作了精確度上的比較,發(fā)現(xiàn)其與0.6 mm厚度的雙層壓膜托盤精確性相當(dāng),而用0.6 mm厚度的膜片制作出的雙層壓膜托盤比0.8 mm厚度的雙層壓膜托盤具有更高的精確性。而在Niu等[18]的研究中,不管是在近遠(yuǎn)中、頰舌向、垂直咬合水平方向的控制上,還是在2°以內(nèi)的旋轉(zhuǎn)誤差上,3D打印托盤均表現(xiàn)出比雙層真空壓膜托盤更高的轉(zhuǎn)移精度。此外,在3個(gè)水平方向中,多數(shù)學(xué)者都發(fā)現(xiàn)誤差最大的是垂直維度。較合理的解釋是因?yàn)樵谕斜P就位的過程中手指對(duì)托盤壓力不一致所導(dǎo)致的。在粘接時(shí)若手指對(duì)轉(zhuǎn)移托盤的壓力過大,托槽位置將更偏向齦方[26]。

在與硅橡膠轉(zhuǎn)移托盤的對(duì)比實(shí)驗(yàn)中,多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,硅橡膠轉(zhuǎn)移托盤具有更可靠且穩(wěn)定的精確性,能有效轉(zhuǎn)移托槽[27-30]。徐國(guó)祥等[31]比較了3D打印托盤、雙層壓膜托盤、雙層硅橡膠托盤轉(zhuǎn)移托槽的準(zhǔn)確性,發(fā)現(xiàn)在臨床實(shí)際應(yīng)用中硅橡膠的準(zhǔn)確性最高,而3D打印托盤的準(zhǔn)確性要差于其余兩種傳統(tǒng)間接粘接托盤。因此,在目前的臨床應(yīng)用中,硅橡膠轉(zhuǎn)移托盤仍處于不可替代的位置。但是,因?yàn)閭鹘y(tǒng)硅橡膠不能透光,所以在間接粘接中只能選擇化學(xué)固化方式來粘接托槽。鄭學(xué)彬等[32]將透明硅橡膠作為雙層轉(zhuǎn)移托盤的內(nèi)層材料,發(fā)現(xiàn)托槽的即刻脫落率與直接粘接差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。但在透明硅橡膠托盤精確度方面,還未找到足夠研究支持。

因?yàn)椴煌芯恐惺褂玫娜S打印轉(zhuǎn)移托盤形狀與設(shè)計(jì)均有不同,所比較的硅橡膠托盤、真空壓膜托盤等在制作上也有一些差異,再加上體內(nèi)外研究條件等其他因素的影響,對(duì)于三維打印轉(zhuǎn)移托盤是否具有更高的精確性這一問題的答案仍存有爭(zhēng)議,有待進(jìn)一步研究驗(yàn)證。Kim等[27]提出,小于0.5 mm的線性誤差均是可以接受的,對(duì)最終治療效果的影響無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。目前眾多研究結(jié)果表明,無論是三維打印、硅橡膠還是真空壓膜,這三種托盤的整體精度在臨床上均是可接受的。

3.2 定位導(dǎo)板

根據(jù)導(dǎo)板延伸出的接觸臂形狀,Wang等[15]設(shè)計(jì)出了單側(cè)接觸GBD-U和雙側(cè)L形接觸GBD-B裝置,相關(guān)研究雖然證實(shí)兩者定位誤差均在臨床可接受范圍內(nèi),但值得注意的是,接觸臂的增加并不代表著導(dǎo)板定位更加精確。GBD-U比GBD-B在近遠(yuǎn)中向、扭矩、角度和旋轉(zhuǎn)方面表現(xiàn)更優(yōu)異。產(chǎn)生這種研究結(jié)果的原因可能是GBD-B纖細(xì)的L形接觸臂在3D打印時(shí)容易產(chǎn)生誤差和變形,此外,GBD-B在打印時(shí)需要更多的支撐桿,導(dǎo)致完成粘接后不易移除,且容易引起導(dǎo)板斷裂。

多數(shù)關(guān)于定位導(dǎo)板準(zhǔn)確性的研究結(jié)果與轉(zhuǎn)移托盤相似,都在咬合方向上表現(xiàn)出明顯的偏移[16,33],相關(guān)學(xué)者通過預(yù)先設(shè)置出不同的偏移量來設(shè)計(jì)導(dǎo)板,以滿足不同的需求。

4 臨床應(yīng)用的效果

與直接粘接相比,間接粘接最主要的優(yōu)點(diǎn)就是能夠避免口內(nèi)直視下的視覺誤差,降低唾液污染的風(fēng)險(xiǎn),從而精確有效地粘接托槽[34-35],并且縮短了椅旁時(shí)間。在繁忙的診療環(huán)境下,椅旁時(shí)間的減少是更有利的,這不僅能提高工作效率,還能令患者感覺更舒適,從而有助于增加患者的依從性[36]。此外,間接粘接操作難度較低,與直接粘接相比,它對(duì)操作者理論知識(shí)的掌握程度以及技術(shù)操作熟練度的要求并不高。因此,在條件允許的情況下,托槽的粘接過程可交給受過相關(guān)培訓(xùn)的正畸醫(yī)師助理完成,從而提高臨床診治效率。

但在某些方面,間接粘接仍有一些不可忽視的問題。在粘接過程中,托盤材料選擇、形狀設(shè)計(jì)、就位和脫位不當(dāng)都可能會(huì)導(dǎo)致托槽偏移或托槽脫落,影響牙齒最終的排列位置。Bachour等[37]認(rèn)為材質(zhì)偏硬的3D打印托盤能減少托槽轉(zhuǎn)移時(shí)在角度上的偏差,但同時(shí)會(huì)增加移除托盤的難度以及托槽即刻脫落率。因此,獲得一種具有合適硬度及彈性的3D打印材料是間接粘接技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)。在粘接后牙區(qū)時(shí),因?yàn)橐曇安患?正畸醫(yī)師難以檢查托盤是否正確就位和控制就位時(shí)兩側(cè)壓力是否均衡[16]。在與傳統(tǒng)直接粘接的臨床應(yīng)用對(duì)比中,Czolgosz等[38]設(shè)計(jì)了相關(guān)研究來比較兩者在粘接時(shí)間、即刻粘接失敗和成本最小化方面的差異。研究發(fā)現(xiàn),數(shù)字化間接粘接雖然在椅旁時(shí)間方面小于直接粘接,但在總時(shí)間、托槽即刻脫落率、成本方面均大于直接粘接。而Christensen等[39]認(rèn)為,利用數(shù)字化間接粘接的總時(shí)間較長(zhǎng),這與耗費(fèi)在計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)整理、模型設(shè)計(jì)、托盤生產(chǎn)的時(shí)間有關(guān)。這其中大部分操作可以委托給專業(yè)技工或助手,正畸醫(yī)師只需要參與托槽定位設(shè)計(jì)等重要環(huán)節(jié)即可。

在臨床實(shí)際應(yīng)用中,因?yàn)閿?shù)字化間接粘接技術(shù)對(duì)科學(xué)技術(shù)要求較高,尤其是在數(shù)字化轉(zhuǎn)移裝置的生產(chǎn)制作方面,三維打印設(shè)備的精度、打印原材料的選擇都會(huì)對(duì)托槽轉(zhuǎn)移精度產(chǎn)生影響,這都將導(dǎo)致成本的增加。所以在經(jīng)濟(jì)條件相對(duì)不發(fā)達(dá)的地區(qū),考慮到效益方面,間接粘接技術(shù)難以取得大范圍的投入和推廣。

5 未來與展望

目前關(guān)于數(shù)字化間接粘接技術(shù)的準(zhǔn)確性和臨床適用性仍存在爭(zhēng)議。在臨床誤差允許的范圍內(nèi),數(shù)字化間接粘接技術(shù)精度的提升是否匹配于其花費(fèi)的成本、人力與時(shí)間,這個(gè)問題值得正畸醫(yī)師去思考與權(quán)衡。

關(guān)于數(shù)字化定位間接粘接轉(zhuǎn)移托盤的精確性及實(shí)際使用效果,當(dāng)前多數(shù)研究為體外研究,有關(guān)體內(nèi)研究的研究相對(duì)較少。由于口內(nèi)空間有限、唾液及軟組織干擾、咬合不正等其他因素的影響,體內(nèi)研究的托槽轉(zhuǎn)移精度可能較低;在材料的選擇、托盤的設(shè)計(jì)方面,間接粘接技術(shù)還有很大的進(jìn)步空間。所以在數(shù)字化間接粘接技術(shù)的探索中,還需從體內(nèi)研究中尋求合適的解決辦法。

數(shù)字化已經(jīng)成為多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域的主流方向,在口腔正畸領(lǐng)域,這也是必不可少的發(fā)展途徑。相信不久的將來,數(shù)字化間接粘接技術(shù)會(huì)成為正畸托槽粘接方式中舉足輕重的角色,擁有更廣泛的臨床應(yīng)用前景。