廖夢(mèng)圓，嚴(yán) 斌，吳大明，孫志達(dá)，顏 越，戴月明，謝海峰

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)輔助制造(computer-aided design/computer-aided manufacturing，CAD/CAM)及三維打印技術(shù)在口腔修復(fù)學(xué)領(lǐng)域正被快速普及應(yīng)用[1-3]。修復(fù)體的數(shù)字化設(shè)計(jì)和加工依賴光學(xué)印模制取建立口內(nèi)局部數(shù)字化模型[1,4-5]。樁核修復(fù)體因根樁位于根管內(nèi)，而根管這種狹長(zhǎng)的孔徑結(jié)構(gòu)內(nèi)光線無法直射進(jìn)入或返回被接收，因而其數(shù)字化的實(shí)施一直未取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。盡管當(dāng)前已有數(shù)字化樁核工藝(包括全數(shù)字化及半數(shù)字化)的報(bào)道[6-9]，但均存在諸多缺陷而難以推廣。本文通過1例需進(jìn)行樁核修復(fù)的典型病例介紹了一種新型數(shù)字化樁核印模采集方法[10-11]，該方法步驟簡(jiǎn)便，設(shè)計(jì)和加工均可實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，精度高，技術(shù)敏感性低，有較廣的臨床應(yīng)用和較高的推廣價(jià)值。

1 病例資料

患者，男，74歲，主訴：左上前牙折斷1個(gè)月，2周前行根管治療，現(xiàn)無不適癥狀，要求修復(fù)治療。無全身系統(tǒng)性疾病及藥物過敏史。檢查：21殘根(圖1A)，唇側(cè)牙體缺損位于齦下1～2 mm，未及齦溝底，舌側(cè)牙體組織位于齦上2～3 mm，叩(-)，Ⅰ度松動(dòng)，牙齦無紅腫，咬合關(guān)系正常。平舌側(cè)牙體組織最高點(diǎn)試尖根長(zhǎng)為19 mm。X線片示21根管充填完善(圖1B)，根尖陰影較術(shù)前有明顯縮小。治療計(jì)劃：告知患者患牙重度缺損，冠根比近1∶1，樁核冠修復(fù)后根折風(fēng)險(xiǎn)大，并告知患者不同樁核材料修復(fù)的費(fèi)用及優(yōu)缺點(diǎn)，患者保留患牙意愿強(qiáng)烈。經(jīng)與患者溝通選擇治療方案后擬行21金屬鑄造樁核+鈷鉻合金烤瓷全冠修復(fù)。

A：患牙口內(nèi)照；B：根管治療術(shù)后X線片

2 步驟與結(jié)果

2.1 根管內(nèi)印模制取

根據(jù)患者口內(nèi)牙列牙弓寬度以及基牙的位置制作個(gè)別托盤，托盤的大小應(yīng)覆蓋基牙以及至少一側(cè)一個(gè)單位的鄰牙(本病例個(gè)別托盤的覆蓋范圍為11—22)。使用聚醚印模材料Impregum Penta(3M ESPE，德國(guó))制取印模(圖2)。

圖2 根管局部聚醚印模

2.2 包含根管完整形態(tài)的牙列咬合數(shù)字模型的建立

使用倉(cāng)式光學(xué)D2000掃描儀(3Shape，丹麥)對(duì)制得的印模進(jìn)行掃描獲取三維形態(tài)的數(shù)字模型，并使用Dental System軟件(3Shape，丹麥)將其轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的反向三維結(jié)構(gòu)數(shù)字模型，即獲得包含患牙根管完整形態(tài)信息的局部數(shù)字虛擬模型(圖3)。

圖3 含患牙根管完整形態(tài)信息的局部數(shù)字虛擬模型

使用椅旁TRIOS口內(nèi)掃描儀(3Shape，丹麥)掃描患者口內(nèi)上、下牙列及其正中咬合關(guān)系，建立相應(yīng)的牙列整體及正中頜位的數(shù)字模型(圖4)。

箭頭示由直接口掃所得數(shù)字模型的根管內(nèi)部分信息缺失

在局部數(shù)字化模型上選擇1～3個(gè)標(biāo)記點(diǎn)(如雙側(cè)鄰牙的牙尖高度頂點(diǎn)、基牙長(zhǎng)軸與牙合面垂直時(shí)基牙頰側(cè)或舌側(cè)牙本質(zhì)肩領(lǐng)的中點(diǎn))后(圖5A)，在牙列咬合模型的相同位置標(biāo)記(圖5B)。

利用Dental System軟件根據(jù)上述數(shù)字模型的標(biāo)記點(diǎn)自動(dòng)將根管局部的數(shù)字化模型與牙列數(shù)字模型吻合，各標(biāo)記點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)(圖5C)，從而實(shí)現(xiàn)形態(tài)信息的缺陷互補(bǔ)，獲得包含根管內(nèi)完整形態(tài)及患牙完整剩余牙冠形態(tài)的全牙列咬合數(shù)字化模型(圖6)。

A：局部根管的數(shù)字模型上選擇3個(gè)標(biāo)記點(diǎn)；B：上頜牙列模型上與之對(duì)應(yīng)的標(biāo)記點(diǎn)；C：局部根管數(shù)字模型與牙列模型進(jìn)行吻合，紅、藍(lán)、綠點(diǎn)為標(biāo)記點(diǎn)

圖6 含樁道完整形態(tài)及咬合的全牙列數(shù)字模型

2.3 樁核的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)

在擬合后完整的數(shù)字化模型上運(yùn)用Dental System軟件的Dental Manager模塊進(jìn)行樁核設(shè)計(jì)(圖7)：①確定根樁的就位道方向、設(shè)置邊緣線；②基于全冠修復(fù)(本病例選擇鈷鉻合金烤瓷全冠)牙體預(yù)備各部分標(biāo)準(zhǔn)厚度要求和正中頜位咬合關(guān)系，確定冠核部分的預(yù)留空間、形態(tài)、傾斜方向和聚合度；③設(shè)置代型接口界面的粘接劑間隙、額外粘接劑間隙、到邊緣線距離、平滑距離、車針半徑及車針補(bǔ)償間距等[3]。

A：設(shè)置樁核邊緣線；B：設(shè)置粘接劑間隙；C：設(shè)計(jì)完成的樁核

2.4 樁核的數(shù)字化加工(計(jì)算機(jī)輔助加工或三維打印)、試戴和X線評(píng)價(jià)

本病例設(shè)計(jì)所得三維樁核虛擬形態(tài)的數(shù)字信息被傳至三維打印設(shè)備CL-M2150X(鋮聯(lián)，中國(guó))制造鈷鉻合金樁核(圖8)。隨后送交臨床試戴，玻璃離子粘接劑RelyXTMLuting(3M，美國(guó))進(jìn)行樁核粘接(圖9A)。

圖8 打印完成的成品樁核

A：樁核戴入后的口內(nèi)照；B：樁核戴入后的X線片

使用765DC X線機(jī)(Gendex，美國(guó))拍攝X線片，靶片距離25 cm、電壓65 kVp、電流7 mA，并結(jié)合放射影像學(xué)電荷耦合接收器Vme(柯達(dá)，美國(guó))測(cè)量戴入后樁核的適應(yīng)性[5,7-8](圖9B)。

進(jìn)行全冠牙體預(yù)備，使用椅旁掃描儀口內(nèi)掃描，完成烤瓷冠制作，口內(nèi)試戴烤瓷冠并粘接，完成修復(fù)(圖10)。

圖10 修復(fù)完成后的口內(nèi)照

3 討 論

傳統(tǒng)失蠟鑄造法制作樁核過程中涉及的諸多工序都會(huì)影響樁核的精度和質(zhì)量[12-13]，包括：①石膏模型制備過程中石膏種類及水粉比例的選擇、調(diào)拌和灌注等；②蠟型制作時(shí)，根樁的長(zhǎng)度和密合性受技師個(gè)人經(jīng)驗(yàn)影響，且傳統(tǒng)失蠟鑄造法無法精確控制根樁與根管壁之間的間隙大??；③失蠟鑄造過程中，金屬收縮、氣孔等固有缺陷的存在[13-14]。以上每個(gè)環(huán)節(jié)均可能造成誤差，導(dǎo)致樁核就位困難，就位后根樁與根管內(nèi)壁間隙過大等問題。

采用數(shù)字化技術(shù)制作樁核可以很大程度上避免傳統(tǒng)工序的缺點(diǎn)。精確獲取牙齒根管形態(tài)的數(shù)字信息是實(shí)現(xiàn)根管內(nèi)固位修復(fù)體數(shù)字化設(shè)計(jì)和加工的基礎(chǔ)和必要條件。樁道光學(xué)印模采集的難點(diǎn)在于鄰牙或牙冠剩余組織對(duì)光線的阻擋，并且樁道細(xì)長(zhǎng)的孔徑結(jié)構(gòu)位于齦緣下方，光線難以進(jìn)入，不易取得樁道內(nèi)部的完整數(shù)字信息。

現(xiàn)有的全數(shù)字樁核技術(shù)的印模制取分為兩個(gè)步驟。首先采集樁道印模，再將其整合到口內(nèi)光學(xué)掃描獲得的牙列印模上。該技術(shù)利用一種可伸入樁道內(nèi)部的光學(xué)掃描附件(掃描柱)采集樁道印模，之后通過軟件自動(dòng)計(jì)算樁的位置與深度，模擬樁道的形態(tài)信息并進(jìn)行樁核的設(shè)計(jì)與加工[6,15]。但近年來有研究發(fā)現(xiàn)，全數(shù)字化技術(shù)制作的樁核與根管內(nèi)壁的密合性甚至低于傳統(tǒng)失蠟鑄造技術(shù)制作的樁核，在樁核頂端形成了更大的間隙，這可能與掃描柱無法達(dá)到并采集根管內(nèi)樁道最底部的信息有關(guān)[6]。此外掃描柱有多種型號(hào)，每次掃描前需要根據(jù)根管的粗細(xì)選擇合適型號(hào)的掃描柱；后牙需要預(yù)備多樁道的情況也使全數(shù)字化掃描過程變得尤其復(fù)雜。

現(xiàn)有的半數(shù)字化技術(shù)采用掃描儀對(duì)制得的樁核蠟型或熔模進(jìn)行掃描，然后建立樁核的三維數(shù)據(jù)信息并根據(jù)此數(shù)據(jù)完成樁核的數(shù)字化設(shè)計(jì)與加工[16-19]。該技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)制作過程的無石膏化，蠟型、熔模制作等工序也極大地削弱了數(shù)字化的優(yōu)勢(shì)[6,15]。

有研究表明，現(xiàn)有全數(shù)字化樁核技術(shù)加工的樁核精度約為(290±120)μm，半數(shù)字化樁核技術(shù)加工的樁核精度約為(660±190)μm，這兩種技術(shù)制作的樁核精度甚至相較于傳統(tǒng)失蠟鑄造技術(shù)的精度是降低的[5]。本病例所應(yīng)用的新型數(shù)字化樁核印模采集方法，在建立牙齒根管形態(tài)數(shù)字模型的過程中，需局部制取橡膠類印模，該步驟產(chǎn)生的誤差為20.4 μm，而當(dāng)前口內(nèi)光學(xué)掃描儀的掃描精度約為21.5 μm[6]，由此，該方法進(jìn)行根管形態(tài)信息數(shù)字化重建的精度約為42 μm，較石膏模型的復(fù)制精度以及現(xiàn)有全數(shù)字化樁核技術(shù)的重建精度有明顯提高[6]。

本研究提出的新技術(shù)突破了現(xiàn)有數(shù)字化技術(shù)無法獲取和精確重建牙齒根管內(nèi)部完整形態(tài)信息的技術(shù)局限。通過對(duì)制取的樁核局部傳統(tǒng)印模、口內(nèi)牙列及咬合關(guān)系進(jìn)行光學(xué)掃描，建立數(shù)字化模型，采用軟件將兩副數(shù)字化模型進(jìn)行吻合，解決口內(nèi)直接掃描和使用局部或全牙列托盤制取印模光學(xué)掃描時(shí)無法同時(shí)獲得完整的樁道形態(tài)和患牙剩余牙冠形態(tài)信息的問題。除印模制取之外，本技術(shù)其他步驟都實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化，降低了人為因素造成的誤差，步驟可重復(fù)性好，制得的樁核精度高，并且根樁與根管壁間的間隙可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，參數(shù)自行設(shè)置也保證了各部分都按照設(shè)置的參數(shù)生成加工，根樁的實(shí)際長(zhǎng)度在印模準(zhǔn)確的情況下也不可能出現(xiàn)減少或缺失的現(xiàn)象。有研究指出根樁末端與根尖部剩余的牙膠接觸可以防止唾液和細(xì)菌的微泄漏。當(dāng)根樁末端與剩余牙膠之間的距離大于2 mm時(shí)，修復(fù)治療后常發(fā)生根折等臨床并發(fā)癥[20-21]。由本病例修復(fù)完成后的X線片(圖9B)也可看出，通過該新型數(shù)字化樁核修復(fù)技術(shù)制作的樁核，其根樁與根管壁的密合性以及根樁末端都達(dá)到較理想的效果。

本病例中所采用的新型數(shù)字化樁核印模采集技術(shù)的另一優(yōu)勢(shì)在于能夠在牙列咬合關(guān)系狀態(tài)下對(duì)核冠形態(tài)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。數(shù)字模型的CAD過程可在虛擬咬合下檢查正中、前伸和側(cè)方頜位下的修復(fù)空間，利用軟件的測(cè)量工具可實(shí)現(xiàn)修復(fù)空間的精確測(cè)量。通過云圖可以直觀顯示預(yù)留空間的過多或不足以便于調(diào)整，該過程比手工雕刻蠟型時(shí)肉眼檢查冠核形態(tài)更具備客觀性和可重復(fù)性，降低了對(duì)熟練技師的依賴性和技術(shù)敏感性。更合理的空間預(yù)留能夠減少樁核戴入基牙后的咬合調(diào)整，減少調(diào)磨過程對(duì)粘接的破壞和椅旁操作時(shí)間[22]。

此外，本研究提出的數(shù)字化樁核技術(shù)還保留了數(shù)字化的基本優(yōu)勢(shì)[23-25]，如通過使用這種技術(shù)，可以在無需額外購(gòu)買掃描柱的條件下，實(shí)現(xiàn)定制樁核的快速數(shù)字化制造；無需傳統(tǒng)遞送實(shí)體模型到技工室，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的即刻傳輸；操作過程無石膏化，減少醫(yī)療廢物的產(chǎn)生和對(duì)水資源及環(huán)境的影響；數(shù)字化加工材料除金屬外，還包括氧化鋯甚至是復(fù)合材料，結(jié)合CAD/CAM技術(shù)可以制作氧化鋯或樹脂樁核，一定程度上實(shí)現(xiàn)前牙功能美學(xué)樁核修復(fù)。隨著樁核材料的不斷發(fā)展和完善，這種新型數(shù)字化樁核技術(shù)將有更為廣闊的發(fā)展前景。