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数字化口腔修复的现状与发展

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1、数字化口腔修复的现状与发展目前以口腔内数字化扫描,数字化印模采集技术和数字化修复体设计与数字化加工技术为代表的数字化口腔医学已经广泛应用于临床修复。本文回顾了数字化口腔医学应用于修复领域的现状,并且对未来的发展趋势进行展望。标签:数字化口腔;CAD/CAM;快速成形技术数字化口腔可被广义理解为任何结合数字化技术或者与计算机控制相关的口腔技术。数字化口腔开创了口腔医学的新领域,依照目前的发展趋势,数字化将会成为现代口腔修复的一个完整的部分,大多数的修复体将离不开数字化技术。本文就与口腔修复密切相关的部分数字化技术做一综述。1计算机辅助设计与制作(CAD-CAM)技术在上世纪CAD/CAM技术在口
2、腔医学界开始应用,现已逐渐成熟起来,成为数字化修复的核心内容,可用于制作大多数的固定修复体。CAD/CAM转变了修复体的制作模式,提高了修复体的精确度、使用寿命等,同时相较于铸造工艺减少了劳动的成本和并发症的发生。然而,CAD/CAM技术也有一些局限如价格昂贵,并且需要对使用者进行培训等。CAD/CAM系统由三部分组成:1.1数字化信息采集,即将口腔内的形态信息通过扫描转变为数据以便被计算机处理。数字化信息扫描包括两种方法1:直接扫描法,即从口腔内直接获取三维信息的方法,从而避免在取印模和灌模型时产生误差。起初口内扫描要求所扫描组织是不透明的,需要在其表面喷涂氧化钛,但是这个步骤会改变牙体表面
3、的形状,这也许会影响最终修复体的密合性。目前技术的发展已基本克服了以上困难,并开始了临床应用,主要的直接口内扫描系统包括:CEREC Bluecam(Sirona),Lava COS System(3M ESPE),iTero System(Cadent/Straumann),E4D System(D4D Technologies),TRIOS System(3Shape)等。Ender2等比较了在口内取全牙弓数字化印模和传统印模的精确度,认为数字化印模与传统印模的精确度相似。间接扫描法,即先经过传统的印模制取和石膏代型制作,再在代型上扫描获取口腔数据。大多数系统采用间接方式获取数据,其特点是
4、数据准确,修复体边缘识别清晰。直接和间接数字化扫描的精确度较,研究结论差异很大,这可能与口内条件如唾液、有限的空间等会使扫描的精确度减低有关3。1.2数字化修复体设计 利用设计软件处理扫描数据,确定修复体边缘线、邻接点等信息,各数字化修复体制作系统均有标准牙冠形态数据库及修复体智能设计系统,系统可自动选择适合于患者个体的牙齿外形信息,通过自动调整或人工修改的方式最终确定修复体形态,并根据对合牙及邻牙数据信息,模拟调整修复体的咬合和邻接触形态1。1.3数字化修复体制造 即用数控机床根据数字化设计制作最终修复体。基于以上的组成部分,在临床中使用CAD/CAM软件时有以下几种方式4:技工室制作:牙科
5、医生在技工室将印模灌制为石膏模型,然后剩余的步骤将由CAD/CAM软件完成椅旁操作:椅旁CAD/CAM的所有组成部分都在诊室内装置,这项技术可以实现患者一次就诊完成所有修复工作,从而为患者带来更多的便利。最早出现的为CEREC系统,目前还有E4D牙医系统,这种椅旁制造的修复体在质量上也不亚于技工室制作。在制作中心集中制造:口腔医生在诊室对患者口内或者获得的模型进行扫描获取数据,通过网络将数据上传至制作中心,在制作中心使用CAD/CAM技术完成修复体的设计制作,最后再将修复体转运至牙科诊室。这种集中式生产的好处在于它可以减少投入,而且可以消除牙科医生对技工室的依赖,节约时间。2虚拟牙合架CAD/
6、CAM非常重要的一项缺陷是目前的软件设计只可以获得牙体形状并不能兼顾到口腔的功能性运动,因此修复体的牙合面必须通过人工调磨,才能使口内或者在牙合架上的上下颌牙列的运动符合功能需要。而虚拟牙合架技术的研发可使CAD/CAM实现咬合运动。虚拟牙合架是一种计算机程序而并不是实体存在的牙合架。它包括了虚拟的髁突和切导平面。在机械的牙合架上这种动态的牙合关系的复制是存在一定限制的。虚拟牙合架可以很好地补充这种缺陷,因为它可以实时地模拟下颌的三维运动,并且使用者可以从各个角度动态观察牙齿及咬合或邻接等,使用虚拟牙合架可以在设计修复体时考虑到咬合的动态变化,实现虚拟调合5。一项最近的研究报道了对虚拟牙合架的
7、功能性和实用性的分析。指出虚拟牙合架可以模仿患者的咀嚼运动,很好的呈现牙列在运动时接触点的位置和数目。作者表示虚拟牙合架可以用来全面并且精确地分析患者的咬合6。但是在目前,这项技术只用于辅助机械牙合架来更好的呈现咬合的情况。3增材制造技术与快速成型技术目前CAD/CAM技术制作修复体主要为将整块材料切削研磨以达所需形状,即减材制造。这种制造的方法非常浪费材料,而且不能大批量制作冠和桥,在某一时间点只能加工修复体某一部分7。考虑到这些不足之处,我们可以推断在将来制作修复体的方式将从减材制造法向增材制造法转变。这种增材制造技术主要为快速成型技术(rapid prototyping,RP)。快速成型
8、技术是一种原型制造技术,它能根据CAD/CAM设计工件的三维模型,将工件的三维模型分解为多个连续的层面,采用不同技术及材料逐一完成并叠加各层面而快速制作其实体模型。RP特别適合复杂形态工件的加工,且节约材料,可大批量生产。目前在口腔修复领域可以使用的快速成型技术包括:立体光固化技术(stereo lithography apparatus,SLA,)、选择性激光烧结(Selective Laser Sintering,SLS)、熔融沉积成形(Fused Deposition Manufacturing,FDM)、3D打印技术。快速成型技术使数字化可摘局部义齿制作成为可能。一直以来,复杂形状的加
9、工,薄弱的金属基托、杆、卡环都是可摘局部义齿减材加工的难点与弱点。因此,许多学者研究了使用快速成型技术制作可摘局部义齿。最近的一些研究表示在理论上快速成型技术可以成功用于可摘局部义齿合金支架的制作。Williams8报道的案例对口腔模型进行扫描,然后使用3D设计软件完成模型的虚拟观测和支架的设计。再用快速成型技术(SLS)直接制作合金支架。然后用常规技术完成义齿,经评估可适合患者戴用。4数字化技术在口腔修复教学时的应用除以上几种数字化修复的应用外,数字化技术也可用于教育领域。虚拟口腔操作软件的发展使口医学生有机会在3D模拟口腔中进行操作练习9。使用软件时学生需要带着特定的眼镜以在电脑屏幕上看到
10、3D口腔,头部追踪相机使口腔影像展现到学生的脑海中,使学生真实地体验到从不同的角度检查口腔状况。使用者在这种虚拟-真实环境中可以通过触觉反馈技术感知到对所持器械的触摸以及使用的力量大小。这样一个仿真系统的优点在于可以提高学习效率并且可以避免对患者练习时发生错误,可以反复练习,更加容易对学生操作进行评估,并且降低教学的成本。虚拟现实(virtual reality,VR)系统可以通过计算机追踪评估学生的表现。使用VR软件发现学生学习速度很快,可以在短时间内明显的提高学生的操作技能10。5结论科技会帮助我们走入修复的一个新的阶段,數字化技术将会使诊断和沟通更快更高效。椅旁一次就诊完成修复将会更加推
11、广,并且由固定修复扩展到可摘局部义齿、全口义齿修复的范围。在未来,随着科技的发展与在口腔医学中的应用,口腔医生将会为患者提供更好的医疗服务。参考文献:1张富强.从手工制作到自动加工-数字化口腔修复治疗技术的发展J.中华口腔医学杂志,2012,5:260-263.2Ender A,Mehl A.Full arch scans: J Comput Dent,2011,14:11-21.3Flugge TV,Schlager S,Nelson K,et alPrecision
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