劉超，陳夢(mèng)珊，姜杉，白明海

（1.湖南中醫(yī)藥大學(xué)，湖南 長(zhǎng)沙410208；2.長(zhǎng)沙市口腔醫(yī)院 正畸科，湖南 長(zhǎng)沙410004）

與傳統(tǒng)正畸治療方法相比，數(shù)字化診療可以進(jìn)行疾病診斷與制定治療方案，有助于提高治療的有效性和安全性。不同于傳統(tǒng)石膏模型，3D 功能模型是通過口內(nèi)直接掃描、口外激光掃描、層析掃描、CT 掃描等數(shù)字化印模技術(shù)獲得的數(shù)字化模型，為分析、診斷、設(shè)計(jì)提供三維模型，是數(shù)字化診療的基礎(chǔ)，是當(dāng)今口腔正畸醫(yī)生關(guān)注的焦點(diǎn)[1]。

1 數(shù)字化建檔

傳統(tǒng)的正畸數(shù)據(jù)存儲(chǔ)是利用石膏模型，但是其儲(chǔ)存占用大量空間，并且取用困難、易磨損變形。隨著計(jì)算機(jī)云存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展，未來3D 功能模型可以通過網(wǎng)絡(luò)建立數(shù)字化檔案，隨時(shí)隨地存取、修改[2]。3D 功能模型建檔開放存儲(chǔ)、不易破損、節(jié)省空間、信息交流方便、方便長(zhǎng)久保存[3]。并且數(shù)字化建檔能夠促進(jìn)醫(yī)患溝通平臺(tái)、醫(yī)技溝通平臺(tái)的建立，方便進(jìn)行正畸流行病學(xué)的調(diào)查及正畸科研實(shí)驗(yàn)[4]。肖峰[5]認(rèn)為Bolton 指數(shù)和Pont 指數(shù)因種族、性別等不同而有差異。LANTERI 等[6]通過回顧性研究100 例隱形矯治患者，運(yùn)用3D 功能模型進(jìn)行分析測(cè)量，探討隱形矯治在大樣本中的療效。近年來，越來越多的掃描軟件系統(tǒng)如Lava COS、Trios、iTero 等，使用開放格式存儲(chǔ)數(shù)字模型文件，兼容第三方軟件，加快了3D 功能模型的數(shù)字化建檔[7]。但是其存儲(chǔ)格式和傳輸方式等相關(guān)信息仍未形成國(guó)際化標(biāo)準(zhǔn)，難以實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)庫的建立，阻礙了3D 功能模型的數(shù)字化建檔?？谇徽麛?shù)字化建檔的實(shí)施將推動(dòng)數(shù)字化口腔正畸學(xué)的發(fā)展，提高口腔正畸診療水平，促進(jìn)溝通，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量正畸醫(yī)療資源的共享[8]。

2 三維診斷及治療方案的輔助設(shè)計(jì)

通過3D 功能模型可以查看模型的各個(gè)斷層、牙齒形態(tài)、牙弓形態(tài)及口腔解剖結(jié)構(gòu)。除常見的寬度、長(zhǎng)度、角度測(cè)量，在3D 功能模型上還可以做到體積、面積、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)平面、平面對(duì)平面的測(cè)量[9]。利用3D 功能模型可以迅速地分割牙列，在多視角下準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)3D 數(shù)字化排牙。利用3D 功能模型可對(duì)比不同模擬排牙方案的療效，選取最佳的治療計(jì)劃。LEUNG 等[10]通過測(cè)量39 例患者正畸治療前后的數(shù)字模型和石膏模型的PAR 和ICON 指數(shù)，得出數(shù)字模型能夠替代傳統(tǒng)模型評(píng)價(jià)正畸治療的結(jié)論。KO 等[11]對(duì)比16 位正畸醫(yī)師在臨床中使用數(shù)字模型和石膏模型設(shè)計(jì)得到的治療計(jì)劃，同樣認(rèn)為3D 功能模型能夠替代傳統(tǒng)模型制定治療計(jì)劃。3D 功能模型通過計(jì)算機(jī)可實(shí)現(xiàn)數(shù)字化微笑設(shè)計(jì)[12]，該設(shè)計(jì)可以直觀、快速地展現(xiàn)整體療效。數(shù)字面部掃描中集成微笑設(shè)計(jì)和使用口腔內(nèi)掃描儀進(jìn)行三維診斷可跟蹤輔助醫(yī)生設(shè)計(jì)治療方案，高度契合臨床實(shí)踐，降低溝通矛盾[13]。

3 正畸矯治中的應(yīng)用

3.1 無托槽隱形矯治中的應(yīng)用

近年來，無托槽隱形矯治因其舒適、美觀的理念得到快速發(fā)展。TAMER 等[14]通過回顧文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)27 種無托槽隱形矯治系統(tǒng)都在應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造（CAD/CAM）技術(shù)與數(shù)字3D 功能模型，其中Invisalign 系統(tǒng)更是充分利用數(shù)字技術(shù)成為最常用的隱形矯治系統(tǒng)。傳統(tǒng)無托槽隱形矯治又叫正位器，是切割石膏模型、熱壓成型加工矯治器[15]。不同于傳統(tǒng)技術(shù)，現(xiàn)代無托槽隱形矯治器的加工是利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)與3D 功能模型模擬矯治方案的步驟，然后將所有步驟對(duì)應(yīng)的功能模型通過快速成型技術(shù)加工成無托槽隱形矯治器，此加工過程更加精準(zhǔn)、高效[16]。趙祥等[17]、CHARALAMPAKIS 等[18]及CARUSO 等[19]應(yīng)用相似的研究方法，利用3D 功能模型測(cè)量牙齒的垂直、水平和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并利用3D 功能模型評(píng)估擴(kuò)弓的效率，證明了在隱形矯治的患者中3D 功能模型不但能對(duì)隱形矯治進(jìn)行三維方向的測(cè)量，還能對(duì)其進(jìn)行療效評(píng)估。

3.2 唇、舌側(cè)固定矯治中的應(yīng)用

數(shù)字化技術(shù)使得正畸治療得到快速發(fā)展，3D功能模型廣泛應(yīng)用于間接粘接及個(gè)性化矯治器的制作。間接粘接能夠精準(zhǔn)定位托槽且縮短了臨床椅旁時(shí)間，3D 功能模型指導(dǎo)制作最終咬合定位托槽及間接粘接托盤省時(shí)、省力，并且避免了模型轉(zhuǎn)移產(chǎn)生的誤差。BROWN 等[20]對(duì)比直接/間接粘接傳統(tǒng)自鎖托槽與個(gè)性化自鎖托槽，通過評(píng)估治療結(jié)果，發(fā)現(xiàn)使用3D 功能模型通過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造的個(gè)性化托槽明顯縮短了臨床治療時(shí)間。3D 功能模型虛擬排牙以及3D 打印的發(fā)展為托槽間接粘接及個(gè)性化矯治器制作提供了可能。其中德國(guó)的Incognito 舌側(cè)矯治器、韓國(guó)的Orapix 舌側(cè)矯治器及美國(guó)的Insignia 唇側(cè)矯治器在個(gè)性化矯治系統(tǒng)中具有代表性，將錐形線束CT（CBCT）的根骨關(guān)系融入3D 功能模型形成虛擬牙根，將醫(yī)師的矯治方案通過托槽定位和個(gè)性化弓絲實(shí)現(xiàn)[21]。van der MEER 等[22]通過口內(nèi)掃描儀獲取自愿者的口內(nèi)3D 功能模型后，應(yīng)用3D 打印與彎曲機(jī)器人生產(chǎn)了保持器和擴(kuò)弓器并進(jìn)行了測(cè)試、評(píng)估，證明了3D 功能模型可以替代石膏模型應(yīng)用于口腔正畸矯治器的制作。利用3D 功能模型及3D 打印技術(shù)生產(chǎn)個(gè)性化矯治器不但提高臨床效率而且實(shí)現(xiàn)“精準(zhǔn)醫(yī)療”的理念。

3.3 正頜外科

在正畸-正頜聯(lián)合治療術(shù)前可利用3D 功能模型建立數(shù)字化排牙和模擬模型，提高矯治設(shè)計(jì)的效率和準(zhǔn)確性[23]。通過虛擬化治療篩選最佳的治療方案，可使正畸矯治及頜面外科手術(shù)更精準(zhǔn)[24]。SCHNEIDER 等[25]通過對(duì)比21 例接受雙頜正頜手術(shù)的患者，發(fā)現(xiàn)利用3D 功能模型技術(shù)聯(lián)合虛擬手術(shù)計(jì)劃并制作導(dǎo)板進(jìn)行手術(shù)導(dǎo)航的患者較傳統(tǒng)正頜模型外科手術(shù)的患者明顯縮短了手術(shù)時(shí)間并增加了手術(shù)的準(zhǔn)確性。3D 打印的發(fā)展使3D 功能模型能夠精確再現(xiàn)牙頜面部解剖結(jié)構(gòu)，并且在術(shù)中準(zhǔn)確定位、療效即刻反饋、手術(shù)導(dǎo)板導(dǎo)航等方面應(yīng)用廣泛[26]。BADIALI 等[27]前瞻性納入22 例正畸-正頜聯(lián)合治療患者，評(píng)估不同手術(shù)夾板療效，認(rèn)為利用3D 功能模型等數(shù)字化技術(shù)制作的手術(shù)導(dǎo)板和個(gè)性化鈦板要優(yōu)于傳統(tǒng)固定鈦板。3D 功能模型技術(shù)轉(zhuǎn)換了傳統(tǒng)模型在外科中的繁雜操作流程，使正頜術(shù)前、術(shù)后軟硬組織的改變更加可視化，并在正頜手術(shù)微創(chuàng)、低風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí)獲得最佳治療結(jié)果，因此，使得正畸正頜聯(lián)合治療更加精準(zhǔn)，從而取得理想的療效[28-29]。

4 正畸材料設(shè)備方面的應(yīng)用

3D 功能模型通過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與快速成型制造技術(shù)制作正畸材料和設(shè)備。利用3D 功能模型技術(shù)，將模型記錄成數(shù)字格式文件，通過3D 打印制作咬合導(dǎo)板、個(gè)性化托盤、托槽定位器、正畸移動(dòng)加速器、保持器等[30]。蔡鳴等[31]對(duì)比12 例利用三維打印手術(shù)導(dǎo)板與傳統(tǒng)咬合導(dǎo)板正畸正頜治療患者，認(rèn)為利用3D 模型制作的數(shù)字化咬合導(dǎo)板能夠提高手術(shù)精度。GRüNHEID 等[32]將136 個(gè)石膏模型上的托槽通過導(dǎo)板粘接在患者口內(nèi)，通過對(duì)比前后CBCT 定位數(shù)據(jù)，認(rèn)為利用3D 功能模型制作的間接粘接導(dǎo)板能夠精確定位托槽位置。TAVARES等[33]在37 個(gè)下半口石膏模型和3D 數(shù)字化功能模型上測(cè)量牙弓長(zhǎng)度、寬度等，發(fā)現(xiàn)從數(shù)字模型獲得的紙質(zhì)打印圖像準(zhǔn)確率較高，證明了3D 功能模型可以用作牙弓形狀評(píng)估工具并用于制作個(gè)性化的正畸弓絲。3D 功能模型不僅可以在生產(chǎn)、制造中重復(fù)使用，而且綠色無污染，極大地改變了傳統(tǒng)的制造、生產(chǎn)方式。

5 科研及教學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用

現(xiàn)如今大多數(shù)CAD/CAM 系統(tǒng)可以開放儲(chǔ)存數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)信息上傳至相關(guān)軟件進(jìn)行處理、分析，并可以與CT 等方法得到的數(shù)據(jù)相結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)更加廣泛的科研教學(xué)研究。賀維等[34]利用3D 功能模型技術(shù)與傳統(tǒng)石膏模型對(duì)比，探索3D 功能模型在口腔正畸模型測(cè)量中的應(yīng)用。韓燁等[35]通過口內(nèi)掃描技術(shù)探索并建立軟組織改變的評(píng)價(jià)方法，評(píng)價(jià)骨皮質(zhì)切開術(shù)結(jié)合牙周組織再生術(shù)對(duì)Ⅲ類錯(cuò)頜畸形牙槽嵴頂冠方牙齦厚度的影響。KREY 等[36]利用3D 功能模型制作個(gè)性化腭板應(yīng)用于唇腭裂患者的術(shù)前正畸治療。3D 功能模型的引入也為臨床研究提供更加精準(zhǔn)的手段，使得研究從靜態(tài)擴(kuò)展到動(dòng)態(tài)，且更加方便、精準(zhǔn)、客觀。以往關(guān)于正畸牙齒移動(dòng)的研究大多只比較了治療前后的差異，很難注意到治療過程中牙齒細(xì)微的運(yùn)動(dòng)，然而，了解這種細(xì)微的牙齒移動(dòng)可能是提高治療效果的關(guān)鍵[37]。YUN 等[38]通過口腔內(nèi)掃描儀和數(shù)字疊加技術(shù)對(duì)正畸牙齒移動(dòng)情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，觀察治療過程中的牙齒運(yùn)動(dòng)，而不需要進(jìn)行連續(xù)印模和/或獲取X 射線片。

6 展望

3D 功能模型對(duì)于獲得和分析數(shù)據(jù)信息都非常方便、有可預(yù)見性的療效，3D 功能模型技術(shù)在科研、教學(xué)和正畸臨床中的應(yīng)用等方面具有巨大的發(fā)展?jié)摿?，在未來也將?huì)逐步替代傳統(tǒng)的口腔正畸印模方法[39]。SHASTRY 等[40]通過對(duì)美國(guó)和加拿大學(xué)校正畸研究生項(xiàng)目主任進(jìn)行問卷調(diào)查，多數(shù)學(xué)校表示在未來將進(jìn)行3D 功能模型研究。雖然3D 功能模型是三維的，但都是在二維顯示器上查看，如果將來能以三維動(dòng)態(tài)形態(tài)展示將更加直觀、形象。目前的3D 功能模型都是捕獲的靜態(tài)咬合關(guān)系，未來如果能夠獲取動(dòng)態(tài)咬合信息，會(huì)更有利于口腔正畸學(xué)的診斷、設(shè)計(jì)、療效評(píng)估等。且?guī)缀跛械恼O(shè)備都將通過口腔內(nèi)掃描來設(shè)計(jì)，通過數(shù)字化來進(jìn)行定制，適應(yīng)患者的具體臨床需要[41]。在不久的將來，口內(nèi)掃描儀捕獲的牙齦信息將被添加到CBCT 獲得的骨組織信息中。3D 功能模型是不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，隨著技術(shù)的發(fā)展，遠(yuǎn)程治療和監(jiān)控也將成為可能。