趙鵬娜 武 峰 王文強 趙 彬

我國正逐漸步入老齡化社會，無牙頜人口數(shù)量依然在增長。對于完全無牙頜患者而言，種植修復是未來發(fā)展的趨勢，但對于許多人來說，通過全口義齒修復仍然是首選的選擇。全口義齒主要是通過手工設(shè)計和制作的，其質(zhì)量在很大程度上取決于牙醫(yī)和技術(shù)人員的技術(shù)，難以保證最佳質(zhì)量。隨著數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，其在口腔固定修復領(lǐng)域已被廣泛應用，如全冠、貼面、嵌體、種植上部修復等制作。數(shù)字化模型、比色及數(shù)字化設(shè)計和加工技術(shù)使得數(shù)字化技術(shù)與傳統(tǒng)修復技術(shù)相比具有明顯的時效性、美觀性、節(jié)約性[1-3]。40多年前，計算機輔助設(shè)計和計算機輔助制造(CAD-CAM)技術(shù)便開始應用于全口義齒修復中[4]。全口義齒制作過程的復雜性是數(shù)字技術(shù)晚于其他固定修復體應用于全口義齒的主要原因[5]。隨著數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，全口義齒修復中越來越多的手工操作可以通過數(shù)字化的方法進行，不僅節(jié)省了復雜的勞動，而且更為精確，并且通過存儲數(shù)字模型的數(shù)據(jù)庫可以在任何時間復制出精確的重復義齒。

傳統(tǒng)全口義齒的設(shè)計和制作包括一系列的臨床和技工操作，通常需要就診五次，包括制取初印模、制取終印模、頜位關(guān)系記錄和轉(zhuǎn)移、試戴和戴入終義齒。而CAD/CAM技術(shù)主要從以下幾個方面改善全口義齒的設(shè)計和制作。

1.上下頜模型制取

無牙頜患者的上下頜模型制取是全口義齒制作的基礎(chǔ)，印模與模型的準確性會影響全口義齒的質(zhì)量?？谇粩?shù)字印模技術(shù)可分為直接和間接兩種，而代表性技術(shù)又可分為口內(nèi)直接掃描和無牙頜印?；蚰Ｐ腿S掃描。

1.1 口內(nèi)直接掃描法 口內(nèi)直接掃描法是將小型口內(nèi)三維掃描設(shè)備直接伸入無牙頜患者口腔，對牙槽嵴及周圍軟組織進行掃描測量，獲取直接數(shù)字印模數(shù)據(jù)。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，該方法避免了應用各種流動性印模材料所造成的惡心感，可實時補充掃描，同時避免印模表面缺陷、伸展不足等問題。但是目前口內(nèi)三維掃描應用于無牙頜患者功能印模獲取時存在以下缺陷：①掃描無牙頜時，需要掃描的范圍大，耗時較長；②由于無牙頜牙槽嵴表面缺乏明顯曲率變化，目前使用的口內(nèi)三維掃描儀掃描數(shù)據(jù)拼接時易出現(xiàn)拼接誤差，較難完整、準確獲取無牙頜黏膜表面數(shù)據(jù)[6]；③無牙頜全口義齒修復需獲取承載個體肌功能整塑的肌靜力邊界，而口內(nèi)光學三維掃描技術(shù)從原理上很難獲取此邊界。因此，目前基于口內(nèi)三維掃描的口腔直接數(shù)字化印模技術(shù)尚不適用于無牙頜功能數(shù)字化印模的獲取，適宜通過掃描牙頜印?；蚰Ｐ烷g接獲取無牙頜功能模型數(shù)據(jù)。

1.2 間接化數(shù)字印模法 間接化數(shù)字印模法與傳統(tǒng)全口義齒制取印模步驟相同，主要區(qū)別是個別托盤的制作。傳統(tǒng)個別托盤在手工制作時操作步驟繁瑣，技術(shù)要求高，經(jīng)驗技巧依賴性強，而且將軟化的蠟片加壓貼合到模型表面時，蠟片常常發(fā)生變形，無法為終印模預留理想的均勻空間。數(shù)字化技術(shù)制作個別托盤的具體過程為三維掃描獲取初印模組織面數(shù)據(jù)，CAD虛擬設(shè)計具有合適邊緣伸展并為終印模材料預留均勻一致三維空間的個別托盤，并且可根據(jù)患者的口內(nèi)情況設(shè)計個性化托盤，最后三維打印合適的托盤實體。Sun[7]研究提出3D打印個別托盤可有效提高終印模精確度。目前打印個別托盤主要技術(shù)有光固化成型技術(shù)(stereo lithography apparatus，SLA)與熔融堆積成型技術(shù)(fused deposition modeling，F(xiàn)DM)。與傳統(tǒng)手工方法相比，SLA和FDM制作上頜無牙頜3D打印個別托盤的精確度高，預留空間分布更接近于1mm，同時SLA比FDM制作的個別托盤精確度更高，采用光固化成型技術(shù)3D打印機制作個別托盤值得臨床推廣[8-9]。同時CAD設(shè)計可增加輔助裝置，例如可設(shè)計增加組織止點裝置，提高印模精確度[10]；Fang Qu等[11]采用3D打印定制閉口式托盤，因其帶有哥特式弓裝置，可用于頜位關(guān)系記錄和完成終印模的制作，減少了患者的就診次數(shù)及時間；孫玉春等[12]在設(shè)計制取初印模的同時采用傳統(tǒng)方法記錄頜位關(guān)系，隨后3D打印制作帶有牙列的閉口式托盤，即“診斷義齒”，同時可用于再次檢查頜位關(guān)系及制取終印模。

數(shù)字化設(shè)計個別托盤有效縮短了制作個別托盤的手工操作時間[13-14]，取代了臨床上鉛筆在石膏模型上劃線、涂蠟緩沖填倒凹以及鋪樹脂片等步驟，也節(jié)約了患者的臨床等待時間，并且患者可在1次就診中完成終印模制取，并且提高了終印模的精確度。同時3D打印是一種直接數(shù)字化制造技術(shù)，省略了材料的加工程序，減少材料的浪費，值得臨床應用。

2.頜位關(guān)系的記錄和轉(zhuǎn)移

傳統(tǒng)臨床操作時，無牙頜患者頜位關(guān)系的確定是借助蠟制合托在口內(nèi)完成的，再通過面弓轉(zhuǎn)移上頜架的方法將頜位關(guān)系轉(zhuǎn)移至機械頜架上。牙科醫(yī)生和技師在運用機械式頜架模擬下頜運動時，通?？拷?jīng)驗法對上下義齒人工牙列的空間關(guān)系、運動狀態(tài)進行肉眼觀察和估計，無法準確的記錄牙列咬合面上的咬合早接觸區(qū)及干擾區(qū)的體積，因此無法進行精確的調(diào)合。隨著數(shù)字化技術(shù)在臨床中的逐步應用，Korda等和Cartner學者成功獲得數(shù)字化上下頜模型，并使用下頜運動軌跡描記儀(jaw motion analyzer，JMA)獲得下頜運動軌跡，初步建立了虛擬頜架系統(tǒng)。數(shù)字化的虛擬頜架(virtual articulator，VA)可以對靜態(tài)和動態(tài)咬合進行詳盡分析，使修復體咬合面的形態(tài)更符合生理要求；同時可動態(tài)模擬個體的下頜運動特征，避免機械頜架的誤差和局限性。上述文獻中指出VA可以模擬下頜運動、檢測咬合接觸關(guān)系，并且可利用顏色梯度顯示接觸點的位置、接觸區(qū)的范圍和上、下牙列非接觸區(qū)的空間距離[15-16]。Cramer v等[17]利用 Digident(CAD/CAM)系統(tǒng)開發(fā)的虛擬頜架程序輸入患者下頜運動軌跡后，模擬患者的個性化下頜運動，并且利用減法機制去除咬合干擾點。Wimmer等[18]用三維坐標測量儀獲得機械頜架前伸運動軌跡，建立了虛擬頜架，通過虛擬蠟刀消除頜干擾點。孫玉春等[19]學者對全口義齒計算機輔助設(shè)計(CAD)的虛擬頜架程序進行研究，用三維掃描儀對半可調(diào)頜架進行掃描，開發(fā)了用于全口義齒平衡頜的三維咬合運動模擬、動態(tài)咬合狀態(tài)檢測及虛擬選磨調(diào)合模塊，進行自動調(diào)合。但是因為下頜運動軌跡記錄裝置及軟件操作復雜，需要專業(yè)技術(shù)人員操作；現(xiàn)有的文獻對頜位關(guān)系的記錄大多是通過對機械頜架的掃描建立虛擬頜架，此法無法完全反映個性化下頜運動軌跡，所以需繼續(xù)深入研究頜位關(guān)系的直接數(shù)字記錄技術(shù)。

3.排牙

在傳統(tǒng)制作流程中，人工牙排列的優(yōu)劣取決于技師的經(jīng)驗和排牙理論在修復體制作過程中的體現(xiàn)程度和表達精確度。由于現(xiàn)實排牙操作的客觀局限性，技師很難準確實現(xiàn)排牙理論。在虛擬環(huán)境中，可以將教科書上的全口義齒排牙原則參數(shù)化，利用排牙控制程序定位人工牙并調(diào)整其空間位置，準確設(shè)定人工牙之間以及人工牙與合平面之間的三維位置關(guān)系。華先明和程祥榮等[20]對無牙頜模型、基托和人工牙進行三維測量，以牙槽嵴頂連線及其在合平面上的投影創(chuàng)建排牙線排列人工牙，為數(shù)字化排牙奠定基礎(chǔ)。呂培軍[21]及Yong-de Z等[22]通過測量石膏模型的長、寬和周長，用函數(shù)生成排牙線，編制全口義齒排牙程序，驅(qū)動機器手排列人工牙，建立完整的機器人輔助全口義齒人工牙列制作系統(tǒng)。Fan Q.L[23]研發(fā)出一套虛擬排牙系統(tǒng)，進行虛擬牙齒排列后虛擬對全口義齒咬合面調(diào)整。通過將數(shù)字化技術(shù)與中性區(qū)理論的結(jié)合，孫玉春等[24]學者研發(fā)出個性化全口義齒設(shè)計軟件，能自動選擇人工牙型號、排列人工牙以及創(chuàng)建基托，解決了全口義齒平衡合排牙的精確設(shè)計問題。AvaDent和Dentca系統(tǒng)中CAD設(shè)計排牙步驟簡單，是根據(jù)合平面在牙槽嵴上排列上下頜人工牙，自動調(diào)整人工牙位置，排牙后軟件自動生成基托和牙齦外形，完成全口義齒設(shè)計[25]。Han等[26]使用CAD/CAM軟件(3Shape Dental System 2013)自動排列全口義齒人工牙后，醫(yī)師可對單顆牙或區(qū)域牙進行在合平面、矢狀面和冠狀面上的自由移動，自由度較高。

數(shù)字化排牙大大縮短了全口義齒的制作時間，提高排牙的規(guī)范程度，同時實現(xiàn)個性化平衡合排牙，并兼顧美學形態(tài)[27]。但是全口義齒人工牙的三維數(shù)據(jù)庫使用的是國外數(shù)據(jù)，我們應盡快建立自己的數(shù)據(jù)庫，以指導適合國人的個性化排牙。

4.試戴義齒

目前數(shù)字化全口義齒修復系統(tǒng)可在患者制取終印模、確定頜位關(guān)系后直接設(shè)計并制作終義齒。但跳過試戴義齒的步驟使臨床醫(yī)師無法校準義齒的美學、發(fā)音以及咬合功能，以及無法與患者進行關(guān)于前牙美學要求的溝通，可能導致終義齒不適合[28]。因此，多數(shù)學者仍建議制作試戴義齒以校準前期制作過程中可能出現(xiàn)的誤差。整體三維打印和切削蠟基托后人工插牙是全口試戴義齒數(shù)字化制作的兩種主要方式。整體三維打印制作的試戴義齒椅旁操作時間較傳統(tǒng)方式短，且不易變形，但存在打印材料顏色單一，美觀性較差的問題[29]。更多的學者選擇數(shù)控切削蠟基托后人工插牙制作試戴義齒[5，30，31]，Infante等學者[30]數(shù)控切削蠟型基托，逐個插入人工牙完成試戴義齒的制作；也有文獻報道通過三維打印一體式牙列，插入蠟型基托內(nèi)完成試戴義齒的制作。Chen[31]將數(shù)控切削的全口義齒試戴蠟型與傳統(tǒng)手工制作的蠟型在模型上就位的精確度進行對比后發(fā)現(xiàn)兩種方法制作的義齒蠟型并無明顯差異，證實三維打印技術(shù)制作的試戴全口義齒可滿足臨床需要。但在全口試戴義齒數(shù)字化制作的過程中，手動將人工牙插入到蠟型基托會出現(xiàn)人工牙輕度移位的問題[32]。

利用數(shù)字化技術(shù)制作試戴義齒，制作時間縮短，三維打印的試戴義齒試戴時不易變形，精度高，但美觀性差。所以研究多色一體化打印技術(shù)，提升三維打印試戴義齒的美觀性，是未來的主要研究方向。

5.終義齒

傳統(tǒng)全口義齒基托材料甲基丙烯酸甲酯的凈體積收縮、殘留甲基丙烯酸甲酯單體的存在、白色念珠菌對丙烯酸樹脂的粘附引起了普遍的關(guān)注，而數(shù)控加工切削的預聚合丙烯酸樹脂基托能有效彌補上述不足，使基托更貼合[33]。目前數(shù)字化全口義齒最終修復體制作的主要方式是在數(shù)控切削的樹脂基托上逐一粘接成品人工牙。最早Maeda等[34]利用將牙色、基托色流動樹脂充入數(shù)控加工牙列和塑料基托外殼中，制作全口義齒，但該全口義齒無臨床實用性。不斷有學者對終義齒的加工方式進行探討研究，Janeva等[35]使用AvaDent系統(tǒng)在完成全口義齒設(shè)計后由切削樹脂基托，將人工牙逐個插入并粘接于基托上完成全口義齒的制作；Bilgin等[5]在三維打印牙列插入蠟型基托后，通過傳統(tǒng)方法制作終義齒，結(jié)果顯示制作完成的全口義齒有良好的咬合和頜位關(guān)系，并且一體式設(shè)計的牙列增加了人工牙與基托間的結(jié)合強度；孫玉春等[36]采用快速成形技術(shù)制作全口義齒裝膠前陰模，手工插入人工牙并完成全口義齒制作。

終義齒的加工方式，無論是切削樹脂基托后手工粘接人工牙，還是三維打印蠟基托或陰模并在技工室完成終義齒，均是兩步制作，難以避免誤差，所以多色多材質(zhì)全口義齒的一體化數(shù)字化制作技術(shù)值得我們繼續(xù)研究。綜上，相比于傳統(tǒng)純手工制作全口義齒，數(shù)字化制作技術(shù)有明顯的優(yōu)勢：設(shè)計加工精度穩(wěn)定可靠，對主觀經(jīng)驗技巧依賴性降低；醫(yī)師臨床操作時間及患者就診次數(shù)減少，方便醫(yī)師和患者；基托聚合收縮少更貼合，減少白色念珠菌粘附；全口義齒易被復制。但數(shù)字化全口義齒的臨床應用仍有諸多限制，數(shù)字化記錄頜位關(guān)系、建立國內(nèi)牙列數(shù)據(jù)庫、多色多材質(zhì)牙列基托一體化制作技術(shù)是我們接下來攻克的主要難題。