唐青青，牛 林，郝欢萌，王 方

(1. 西安交通大学口腔医院，陕西省颅颌面精准医学研究重点实验室，陕西西安 710004;2. 西安交通大学口腔医院口腔修复科，陕西西安 710004)

牙列缺损是口腔科的常见病、高发病，发生率接近30%，全国65～74岁老年人牙缺失率更是高达86.1%。临床上经常见到已行活动义齿修复的患者又因余留牙患牙髓炎、慢性根尖周炎、牙外伤等原因，而需行根管治疗及后续冠修复。而冠修复会造成牙齿形态改变导致原活动义齿无法戴入，往往需重新制作活动义齿。而重新制作活动义齿会增加患者与义齿的磨合时间、就诊花费及治疗周期。此类患者原有的可摘活动义齿大多数咬合关系良好、患者配戴舒适。从患者的自身感受、资源合理利用等方面来说，都期望能继续佩戴原义齿。那么，有没有两全齐美的办法既能保留原义齿，又可以恢复基牙形态，并使新牙冠与活动义齿具有良好的接触关系呢？

过去40年中，学者们不断探索能适应原活动义齿牙冠的设计制作流程，涉及方法多样、过程复杂[1-7]。近年来，随着医疗技术水平不断进步，三维数字化技术更多地应用于口腔临床，为解决此类问题提供了新的思路。研究表明，准确的印模制取是精确修复牙齿的重要前提，低质量的印模及牙体预备是生产高质量修复体的极大障碍。数字化印模的精确度不低于传统技术，能够满足临床需求[8-11]，且采用数字化印模制作的冠边缘适合性优于传统印模方式[12-14]。相对于传统印模技术存在脱模、材料变形等风险，并易受温度、湿度、储存、运输、消毒等因素影响，口内数字化扫描无需常规取模、灌注模型等操作步骤[15-17]，可避免操作误差及材料信息偏差[18-21]，缩短制作周期并简化制作流程，同时减少制取模型的耗材及医用垃圾，极大程度改善传统印模制取时咽反射敏感患者的就诊体验。数字化印模信息使存储方式得到质的提升，实现患者牙颌三维信息的永久保存以及多时段比对，更为后期建立个体终身信息库及牙颌信息数据库打下基础。真彩数字印模技术与计算机辅助设计/制作(CAD/CAM)技术的联合使用，直观地显示患者口内软硬组织及后期修复体的设计情况，结合数字比色分析，更加便于医患沟通及修复体制作[8,22]。

本实验立足临床需求，研究数字化技术在可摘局部义齿基牙精准修复中的应用，为进一步临床推广提供依据。

1 材料与方法

1.1 建模设计设计制作具有固定义齿预备后基牙的可摘活动义齿简化模型：设定3个规则的圆柱体(与底座固定连接)，两侧的圆柱体模拟邻牙(直径7 mm，高8 mm)，中间的小圆柱体模拟预备后基牙(直径4 mm，高5 mm)，并在一侧设计与两侧圆柱体相邻的基板用于模拟可摘活动义齿基板(净高6 mm)，基板插入底座(图1)。

图1 简化模型的三维设计图

Fig.1 3D design drawing of the simplified model

1.2 模型数字扫描同一操作者按同一方向采用Trios口内扫描仪(3shapes，丹麦)重复扫描该简化模型10次，获得包含预备后基牙与可摘活动义齿基板三维空间信息的简化模型数据。扫描时扫描仪工作头沿圆柱体各个方向进行多角度扫描，以最大范围获得模型外形数据(图2)。连续采集的图像自动重叠，从而由单张图片匹配形成三维数据模型[23]。

1.3 牙冠设计的制作使用Trios口内扫描仪(3shapes，丹麦)扫描简化模型获得3D虚拟模型数据，由同一位经验丰富的技师按统一标准设计、CAD/CAM切割获得10个模拟全冠修复体的树脂冠(数字化组)；此外，同一技师按同一标准手工设计制作10个树脂冠(手工组)。使用激光模型扫描仪D700(3Shape，丹麦)口外舱扫两组树脂冠，获得20个3D虚拟数据，将获得的数据以三角网格模型STL格式可视化输出保存。

图2 口内扫描简化模型获得3D虚拟数据

Fig.2 3D virtual data of the simplified model obtained by intraoral scanning

1.4 牙冠外形数据3D拟合分析及实物适合性检验将上述STL数据导入Geomagic Qualify12.0(杰魔，美国)软件[8]，每组数据两两之间分别设立为参考组和实验组，采取2 000个点，进行最佳拟合对齐、3D比较(两组共计90次)[24-25]，结果以两个配准模型间欧几里得距离的偏差输出，获得各组最大正负偏差、平均正负偏差、标准偏差和RMS值，并进行比较分析。将制成的两组树脂冠戴入简化模型进行实物适合性检测。

1.5 统计学分析采用SPSS 18.0软件对获得的90组数据进行统计学分析，Kolmogorov-Smirnov检验数据正态性，Levene’s检验方差齐性，两组间差别比较采用独立样本t检验。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 牙冠外形数据3D拟合分析两组扫描数据分别最佳拟合对齐，获得3D比较的差异分析彩图(图3)，结果显示CAD/CAM组欧几里得距离的平均偏差均值52.13/-57.53 μm，标准差均值75.53 μm，低于手工组(77.42/-68.91 μm，96.84 μm)。

反映两组数据独立测试结果间一致程度的精度差异结果如图4所示。Kolmogorov-Smirnov检验显示两组数据均呈正态分布(P>0.05)；Levene’s检验显示两组数据的平均负、标准偏差方差齐(P>0.05)，而平均正、RMS方差不齐(P<0.05)，对方差不齐的平均正、RMS数据进行正态转换后，采用独立样本t检验分别检测两组数据的平均正、平均负、标准偏差及RMS值，差异均有统计学意义(P<0.05)。

2.2 两组树脂冠的实物适合性检验将树脂冠戴入简化模型，两组树脂冠均就位顺利，轴面与基板贴合，临床适合性良好(图5)。

图3 手工组(A)和CAD/CAM组(B)扫描数据最佳拟合对齐、3D比较后3D差异分析彩图

Fig.3 3D color map after optimal fitting alignment and 3D comparison of the scanning data ofthe handmade group (A) and the CAD/CAM group (B)

图4 CAD/CAM组和手工组的精度差异比较(反映独立测试结果间一致程度)

Fig.4 Differences in accuracy of consistency between independent test results of the CAD/CAM group and the handmade group

CAD/CAM组与手工组的平均正(mean+)、平均负(mean-)、标准偏差(SD)、RMS值分别进行独立样本t检验，均为*P<0.05。

3 讨 论

可摘局部义齿支架形态复杂(常包括卡环、基板、支托等结构)，患者口内余留牙情况千差万别，建模及分析难度较大。本实验设计的简化模型特征性模拟可摘活动义齿影响非卡环区新制作牙冠戴入的唯一因素(即可摘局部义齿基板与预备后基牙及邻牙的空间关系)，并控制实验研究的一致性，使本实验的实施流程便捷可控。

简化模型参数设置以下颌第一前磨牙为预备后基牙。下颌牙舌侧外形高点位于牙冠合1/3，上颌牙舌侧外形高点位于中1/3，而基板边缘一般位于牙齿舌侧外形最高点处，故上颌的基板-预备后基牙间隙更容易扫描获得。中国人恒牙牙体测量统计资料[26]显示：下颌第一前磨牙平均冠长约8 mm(牙尖到颈缘间的垂直距离)，宽约7 mm，全瓷牙轴面预备量为1.5 mm，合面预备量为2 mm，而下颌第一前磨牙的舌尖较颊尖短(约1 mm)，故设计模拟预备后基牙的圆柱体高度为5 mm，宽度为4 mm。基板边缘位于基牙舌侧外形最高点处，根据牙体解剖及义齿设计经验值，此处基板高度为6 mm。

图5 两组树脂冠戴入简化模型的实物适合性检测

Fig.5 Fitness of the two groups of resin crowns with the simplified model

据中华人民共和国国家标准(GB/T6379.1-2004)，精度指在规定条件下，独立测试结果间的一致程度。其量值用测试结果的标准差来表示，精密度越低，标准差越大。本实验通过扫描每组10个树脂冠，分析数据差异来检测扫描精度。

3shape Trios系统采用超快光学成像和显微激光共聚焦技术[22]，无需在口内软硬组织表面喷粉[23]，相比传统制取印模方式，患者更乐于接受口内椅旁扫描制取数字化印模的方式[27-29]。目前模型扫描仪的扫描精度可优于10 μm，口内扫描仪的精度约为20 μm[22]，均能满足临床需求。

Geomagic qualify是一款逆向校核软件，可实现迅速检测CAD模型间的差异，以直观易懂的图形比较结果显示两者的差异。本实验将舱扫数据导入Geomagic qualify 12.0软件，数据两两之间在X、Y、Z轴上进行重叠，最佳拟合对齐，计算两个拟合后图像间2 000个对应参考点间的Euclidean距离，通过3D分析得到两组数据间的差异，可以准确反映模型的尺寸差异，亦可避免主观误差[8,30]。

扫描简化模型过程中发现两侧圆柱体的表面特征完全相同，口内扫描仪难以区分，扫描的图像较易出现重叠，对此，采用树脂材料在两侧圆柱体做不同标记点加以区分，可解决图像易重叠的问题。

3D分析结果显示，颜色偏差较大的区域集中位于牙冠轴面偏龈方。出现偏差的原因可能是由于为取得较清晰的图像，扫描仪器工作端需从简化模型的各个方向获取图像，此时扫描的方向与被扫描表面的垂线存在夹角，当此夹角大于60°时，扫描精度下降[31]。与杨鑫等[32]研究肩台及邻面扫描是3shape Trios的扫描难点相似。手工组合面也是颜色偏差较大区域，但牙冠合面及龈端均不与邻牙及义齿支架接触，这些部位信息的偏差不影响牙冠戴入原活动义齿，也不影响与邻牙的接触关系。

数字化组数据得出平均偏差的均值在±55 μm左右，与FLÜGGE等[23]研究iTero系统于口内重复扫描牙列的平均偏差为50 μm，ENDER等[8]研究的LavaC.O.S.系统于体外获取完整牙列数字印模的偏差为60.1 μm的研究结果一致。精密度差异可能是由于上述研究是扫描完整牙列获得的数据，扫描个别牙时精确性较好，在扫描大面积长桥时需多视场三维数据拼接处理，拼接次数越多，数据精度越低，故多单位数字化印模不如单个牙，误差随扫描单位增加而累积[22]，不同系统扫描原理及扫描前是否需要喷粉差异也是原因之一。口腔空间狭小、动态扫描时患者下颌移动以及医师手持动作没有稳定位置，都会影响扫描精度[9,22]。本实验未涉及长桥，局部扫描的精度能够满足临床需要。

本实验设计制作包含预备后基牙与可摘活动义齿基板三维空间关系的简化模型，利用口内扫描获得包含基板信息的三维数据，在此基础上进行牙冠设计，制作出的全冠应用于保留原可摘义齿的固定修复中；三维拟合以及实物适合性检验结果显示，CAD/CAM组树脂冠的修复精度高于手工组，但二者均可以满足临床需求。本实验为进一步临床验证提供了依据。