陳志宇 李 雅 焦建平 仇亞非 吳 潔

氧化鋯材料因具有良好的機(jī)械性能，美學(xué)效果與優(yōu)異的生物相容性，是實(shí)現(xiàn)全冠微創(chuàng)修復(fù)的理想材料。氧化鋯的磨耗性能目前還有爭(zhēng)議，修復(fù)材料的磨耗表現(xiàn)與材料硬度、表面光滑度有關(guān)[1]，氧化鋯的硬度明顯高于釉質(zhì)，有學(xué)者認(rèn)為兩者對(duì)磨有引起釉質(zhì)快速磨損的風(fēng)險(xiǎn)[2]，但也有研究發(fā)現(xiàn)氧化鋯經(jīng)過精細(xì)拋光后并不會(huì)導(dǎo)致牙釉質(zhì)的過度磨耗[3]。觀察牙科材料磨耗表現(xiàn)可采用體內(nèi)觀察與體外實(shí)驗(yàn)法。王宇光[4]等采用口內(nèi)觀察法對(duì)全解剖氧化鋯冠的磨耗性能進(jìn)行研究，按照牙尖或牙合面形態(tài)目測(cè)變化以及牙本質(zhì)有無暴露對(duì)磨耗做了定性分析，但缺乏準(zhǔn)確量化評(píng)價(jià)指標(biāo)。體外實(shí)驗(yàn)一般是用氧化鋯試件與滑石瓷進(jìn)行對(duì)磨，通過計(jì)算滑石瓷的體積損失量評(píng)價(jià)氧化鋯的磨耗性能[5]，雖可將指標(biāo)量化，但不能模擬真實(shí)口腔咀嚼過程。

三維配準(zhǔn)技術(shù)用于對(duì)數(shù)字化模型進(jìn)行一致性檢測(cè)，目前在數(shù)字化口腔修復(fù)領(lǐng)域已經(jīng)成功用于不同掃描方法精度比較[6]，牙齒磨耗程度的臨床觀察[7]。本研究擬將三維配準(zhǔn)技術(shù)引入氧化鋯材料磨損性能檢測(cè)，通過將全解剖氧化鋯冠的對(duì)牙合天然牙磨耗前后的數(shù)字化模型配準(zhǔn)比較，可以觀察兩者的外形差異范圍，根據(jù)差異分布彩圖分析牙齒磨損程度及特點(diǎn)，更準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)氧化鋯材料在臨床實(shí)際應(yīng)用條件下的磨耗表現(xiàn)。

資料和方法

1.病例選擇

病例選自2018 年7 月至2019 年4 月就診于我院修復(fù)科的第一磨牙需全冠修復(fù)的患者，病例納入標(biāo)準(zhǔn)：①40～55 歲中年男性，患側(cè)只有一顆上頜或下頜第一磨牙需全冠修復(fù)，其余牙齒均為天然牙。②頜位穩(wěn)定，牙尖交錯(cuò)牙合接觸均勻、廣泛，下頜前伸與側(cè)方運(yùn)動(dòng)無咬合干擾。③牙列完整，牙合面無異常磨損導(dǎo)致的大面積牙本質(zhì)暴露。④基牙為健康活髓或經(jīng)過完善根管治療，根尖無病變，牙周組織健康。病例排除標(biāo)準(zhǔn)：①隱裂牙。②有夜磨牙，緊咬牙等口腔副功能。③嚴(yán)重錯(cuò)牙合畸形患者。

最終一共收集9 例病例，均為根管治療后牙齒，其中上頜第一磨牙3 顆，下頜第一磨牙6 顆，采用樁核冠修復(fù)5 顆，全冠修復(fù)4 顆。

2.全解剖氧化鋯冠修復(fù)

按照全解剖氧化鋯冠修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)患牙進(jìn)行牙體預(yù)備，去除厚度小于1mm 的牙本質(zhì)壁，根據(jù)剩余牙體組織量提供的抗力及固位決定是采用樹脂核或鑄造金屬樁核重建預(yù)備體外形。本研究中樹脂核均采用 BEAUTIFIL II（SOFHU，日本）分層充填固化，樹脂充填物深入根管口2mm；所選金屬樁核均為純鈦鑄造樁核。

全冠牙體預(yù)備后按臨床程序制取硅橡膠印模，制作全解剖氧化鋯冠（Nissin，中國(guó)），全冠試戴就位后精細(xì)調(diào)整咬合關(guān)系，使咬合接觸點(diǎn)的位置、數(shù)量、面積合理[8]，并保持與對(duì)頜同名牙的充分接觸，減少與對(duì)頜同名牙近遠(yuǎn)中鄰牙的牙合接觸。咬合調(diào)整后按照綠砂石-白砂石-EVE 拋光套裝（EVE，德國(guó)）的順序?qū)θ谶M(jìn)行精細(xì)拋光，拋光后確認(rèn)咬合接觸點(diǎn)位置，隨后按照臨床程序完成全冠粘接。

全冠粘接后觀察2～4 周，確認(rèn)咬合關(guān)系穩(wěn)定，咬合接觸點(diǎn)無明顯變化后記為觀察起始期（T0），全冠粘接后12 個(gè)月定為T1 期。

3.數(shù)字化模型制取

在T0，T1 期，分別用不銹鋼局部托盤+加聚型硅橡膠印模材料（Honigum Automix，DMG，德國(guó)）為全冠對(duì)頜同側(cè)局部牙列制取印模，檢查印模內(nèi)牙冠部無氣泡后灌注超硬石膏模型（Royal Rock，Pemaco，美國(guó)），靜置24 小時(shí)翻出，將石膏模型表面清理干凈后用3 Shape E3 模型掃描儀（3 Shape，丹麥）完成模型數(shù)字化，獲得T0 及T1 期氧化鋯冠同側(cè)對(duì)頜局部牙列的數(shù)字化模型，另存為STL 格式數(shù)據(jù)。

4.數(shù)字化模型配準(zhǔn)與數(shù)據(jù)處理

（1）建立數(shù)字化模型組：首先將每位患者T0 及T1 期牙列數(shù)字化模型導(dǎo)入Geomagic wrap 軟件（Geomagic，美國(guó)），通過手動(dòng)選點(diǎn)注冊(cè)的方法進(jìn)行配準(zhǔn)，選點(diǎn)一般是在牙齒頰舌側(cè)軸面選擇7～9 個(gè)點(diǎn)，避開咬合面和牙齦等可能發(fā)生變形的位置。手動(dòng)選點(diǎn)注冊(cè)后，T0 及T1 期牙列數(shù)字化模型初步重合，組成模型組。利用Geomagic wrap 軟件平面截面的方法裁剪模型組，去除全部牙齦數(shù)據(jù)，只保留全冠對(duì)牙合牙及其兩側(cè)鄰牙模型數(shù)據(jù)（圖1）。

圖1 裁剪后的對(duì)頜局部牙列數(shù)字化模型

（2）全冠對(duì)頜局部牙列磨耗程度整體觀察：對(duì)裁剪后的數(shù)字化模型組進(jìn)行最佳擬合配準(zhǔn)，設(shè)定T0期模型固定，T1 期模型浮動(dòng)，兩個(gè)模型配準(zhǔn)后邊緣位置顯示差別，對(duì)模型組進(jìn)行第二次平面截面裁剪，去除邊緣差別部分，然后進(jìn)行第二次最佳擬合配準(zhǔn)，此時(shí)兩個(gè)數(shù)字化模型邊緣位置接近一致，咬合面的三維差異即可反映牙齒牙合面的磨耗程度，差異結(jié)果及幅度通過彩條圖形式輸出。

（3）單顆牙齒磨耗量對(duì)比分析：在第二次平面裁剪后，對(duì)數(shù)字化模型組再次進(jìn)行分割裁剪，分別裁剪出全冠對(duì)牙合牙及對(duì)牙合牙近遠(yuǎn)中鄰牙的數(shù)據(jù)，對(duì)裁剪出的每顆牙齒的T0 及T1 期數(shù)字化模型進(jìn)行最佳擬合配準(zhǔn)，仍設(shè)定T0 期模型固定，T1 期模型浮動(dòng)，觀察單顆牙齒咬合面磨耗程度，記錄每顆牙齒數(shù)字化模型差異的均方根值（RMS：root-mean-square）[9]。

（4）數(shù)據(jù)分析：采用SPSS 17.0 統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)氧化鋯全冠對(duì)牙合牙、對(duì)牙合牙近中、遠(yuǎn)中鄰牙T0/T1 期數(shù)字化模型配準(zhǔn)產(chǎn)生的RMS 值做單因素方差分析，分析氧化鋯冠引起的釉質(zhì)磨耗與對(duì)牙合牙兩側(cè)鄰牙的磨耗是否存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＝0.05）。

結(jié) 果

1.全冠對(duì)頜局部牙列磨耗程度整體觀察結(jié)果

9 位患者氧化鋯全冠對(duì)頜局部牙列T0/T1 期數(shù)字化模型配準(zhǔn)結(jié)果如圖2 顯示，全冠對(duì)牙合牙與其近遠(yuǎn)中鄰牙牙合面整體變化較小，磨耗程度接近，在咬合接觸區(qū)有約40 微米左右的變化量。

圖2 T0/T1 期局部牙列數(shù)字化模型配準(zhǔn)結(jié)果顯示磨耗量（μm）

2.全冠對(duì)頜牙列單顆牙齒磨耗量對(duì)比分析

分離出全冠對(duì)牙合牙及其近遠(yuǎn)中鄰牙的單獨(dú)數(shù)字化模型，分別計(jì)算T0/T1 期數(shù)字化模型配準(zhǔn)的RMS值，模型上牙齒軸面短期內(nèi)無明顯外形改變，因此RMS 值可基本反映牙齒牙合面磨耗的幅度。9 位患者氧化鋯全冠對(duì)牙合牙及對(duì)牙合牙近遠(yuǎn)中鄰牙T0/T1 期數(shù)字化模型配準(zhǔn)的RMS 值分布見圖3，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1。

表1 氧化鋯全冠對(duì)牙合牙及其近遠(yuǎn)中鄰牙磨耗前后數(shù)字模型配準(zhǔn)結(jié)果（μm）

圖3 單顆牙齒TO/T1 期數(shù)字化模型配準(zhǔn)RMS 值

對(duì)不同牙位牙齒T0/T1 期數(shù)字化模型配準(zhǔn)的RMS 值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，結(jié)果顯示對(duì)牙合牙與其近中鄰牙、遠(yuǎn)中鄰牙的RMS 值無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＝0.241，P＝0.095），但近中鄰牙、遠(yuǎn)中鄰牙的RMS 值具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＝0.007）。

討 論

基于模型間的迭代最近點(diǎn)算法Iterative closest point（ICP）[10]的數(shù)字化模型配準(zhǔn)過程是將兩個(gè)點(diǎn)云模型的每個(gè)點(diǎn)的距離降到最低，具有將局部較高差異值在模型表面平均分布的趨勢(shì)，計(jì)算過程可能會(huì)導(dǎo)致誤差，有學(xué)者曾在研究胃食管返流引起的牙齒酸蝕時(shí)發(fā)現(xiàn)有牙齒長(zhǎng)高的現(xiàn)象[11]，因此配準(zhǔn)模型要具有較大范圍的一致性。有研究表明，先裁剪出參考區(qū)域，再進(jìn)行最佳擬合配準(zhǔn)的方法可以檢測(cè)出22微米的誤差，顯著優(yōu)于手動(dòng)選點(diǎn)注冊(cè)和直接最佳擬合配準(zhǔn)的差異檢測(cè)水平[12]。本研究采用了“手動(dòng)選點(diǎn)初步注冊(cè)—裁剪目標(biāo)區(qū)域—初次最佳擬合配準(zhǔn)—二次裁剪邊緣—二次最佳擬合配準(zhǔn)”的方法，將牙齦等干擾數(shù)據(jù)去除，保留外形穩(wěn)定的牙齒軸面數(shù)據(jù)作為配準(zhǔn)基礎(chǔ)，可以獲得較為精確的牙齒牙合面磨耗數(shù)據(jù)。

臨床上對(duì)于調(diào)磨后的氧化鋯表面處理措施包括上釉或拋光，對(duì)氧化鋯進(jìn)行精細(xì)拋光可以降低對(duì)牙釉質(zhì)的磨損量，而上釉處理則可能會(huì)由于釉層的碎裂加重對(duì)頜牙磨損[13，14]，因此本研究選擇對(duì)氧化鋯全冠進(jìn)行精細(xì)拋光處理。此外，第一磨牙與對(duì)頜牙列中兩顆牙齒存在咬合接觸，在氧化鋯全冠咬合設(shè)計(jì)中，盡量將接觸點(diǎn)設(shè)計(jì)在全冠功能尖頂與中央窩區(qū)域，確保與對(duì)頜同名牙的充分接觸。因此，對(duì)頜同名牙牙合面磨耗程度基本反映氧化鋯材料的磨耗性能，而對(duì)頜同名牙的近遠(yuǎn)中鄰牙則可代表牙齒自然磨耗。

牙齒牙合面平均每年磨耗量為 10～40 微米[7]，本研究納入的9 例病例中，氧化鋯冠對(duì)牙合牙齒及其近遠(yuǎn)中鄰牙數(shù)字化模型配準(zhǔn)的RMS 值在40 微米左右，與牙列正常磨耗速率接近。氧化鋯冠對(duì)牙合牙的近中與遠(yuǎn)中鄰牙磨耗程度有顯著差異，可能與兩個(gè)因素相關(guān)：①遠(yuǎn)中第二磨牙位于牙列末端，通常磨耗較前部牙齒重[15]；②在數(shù)字化模型配準(zhǔn)過程中，模型面積較大時(shí)，所得到的RMS 值也會(huì)稍大[16]。但第二磨牙的磨耗均值為41.57 微米，其中還存在的配準(zhǔn)計(jì)算的系統(tǒng)誤差，因此磨耗程度也在正常范圍內(nèi)。

牙齒磨耗快慢會(huì)受到性別與年齡影響[17]，男性的牙合力大于女性，最大可達(dá)53.6～64.4kg[18]。年齡方面，有研究發(fā)現(xiàn)中老年人群其牙齒在經(jīng)歷青年階段的咬合磨耗，釉質(zhì)表層被磨損，牙齒的磨耗速度會(huì)顯著加快，出現(xiàn)重度磨耗的風(fēng)險(xiǎn)較高[19]。本研究只納入了40～55 歲年齡組男性患者，因其理論上較快的牙齒磨耗速度，可能會(huì)讓牙齒在較短的觀察期內(nèi)出現(xiàn)可被三維配準(zhǔn)軟件檢測(cè)出的變化。

獲取牙列數(shù)字化模型可以使用口內(nèi)掃描儀直接對(duì)牙列進(jìn)行掃描。本研究需制取氧化鋯冠同側(cè)對(duì)頜牙列，包含完整的第二磨牙。口內(nèi)直接掃描受限于患者開口度、舌體、唾液等干擾，模型精度會(huì)下降[20]，掃描過程也會(huì)受到牙弓形態(tài)的影響[21]。研究證實(shí)硅橡膠印模結(jié)合IV 型石膏制取牙列模型準(zhǔn)確度在10～27 微米[22]，具有良好的尺寸穩(wěn)定性。且高精度的體外三維掃描儀對(duì)牙列石膏模型的掃描不受角度限制，具有更高的可靠性。

本研究通過三維配準(zhǔn)技術(shù)對(duì)比磨耗前后的天然牙列數(shù)字化模型，結(jié)果顯示全解剖氧化鋯冠對(duì)于牙釉質(zhì)的磨耗與釉質(zhì)自然磨耗接近。但本研究納入病例少，觀察期也只有12 個(gè)月，所測(cè)結(jié)果中尚存在石膏模型誤差與軟件計(jì)算的系統(tǒng)誤差，因此實(shí)驗(yàn)結(jié)果并非真實(shí)的磨耗值，更準(zhǔn)確的、大樣本量及長(zhǎng)期的臨床觀察還有待深入研究。