口腔数字化印模精度的研究与进展

2017-8-9 15:08  来源:口腔颌面修复学杂志
作者:朱国慧 孙迎春 高平 阅读量:1427

    计算机辅助设计与计算机辅助制作(CAD/CAM)技术是集合光学电子技术、信息采集处理技术和数控机械技术的制作工艺。20世纪90年代,Duret首次将CAD/CAM的概念引入口腔修复领域。起初,使用数字化技术不如传统技术获得的修复体理想,究其原因,重要的影响因素是口腔数字化印模的精度低。精确的印模是完成一个合格的修复体的前提条件,因此为提高修复体适合性,口腔数字化印模的精度成为研究热点。随着技术的进步,数字化印模技术无论从印模精度还是效率、舒适性等方面均有了显著的提高。

    本文的目的是研究口腔数字化印模的精度的进展及影响精度的因素。精度(accuracy),又称准确度,是指在一定实验条件下多次测定的平均值与真值相符合的程度,以误差来表示;精密度(precision)是指在规定条件下,独立测试结果间的一致程度,表示测量结果中随机误差的大小,以标准偏差来表示;正确度(trueness),又称真实度,是指测定值与真值的接近程度,表示测量结果中系统误差的大小。所以数字化印模精度评估方法之一则为评估数字化印模的精密度与真实度。目前数字化印模精度的评价方法有两种:一种是通过评价数字化印模获取的修复体的内部及边缘的适合性来评价数字化印模的精度。

    美国牙科协会规定,修复体边缘和内部的密合度为25-40μm,标准的边缘间隙最大为120μm。这种方法是将修复体制成标本,通过光学或电子显微镜来评估标本的边缘及内部适合性,其中标本的切片及间接的数据采集比较困难,因此产生第二种方法,即直接对比数字化印模的电子数据来评估精度。这种方法是通过评价扫描仪多次扫描的重复性来评价精密度,评价标准模型与多次扫描结果的对比图来评价正确度,从而共同评判精度。

    1.资料来源

    第一作者以英文检索词“Digital impression&accuracy”或中文检索词“数字化印模&精度”检索1981年1月至2016年1月PubMed数据库(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/PubMed)及中国知网数据库(www.cnki.net/index.htm)。纳入标准:①对比数字化印模与传统印模的精度;②对比口内数字化印模与口外数字化印模的精度;③对比不同口内数字化印模扫描仪的精度圈;④评估口内扫描全牙弓的精度。排除标准:重复性研究。经过计算机初检后,第一作者仔细阅读所获文献,与通讯作者一同确定纳入32篇文献。

    2.文献分析

    本文就纳入的数字化印模精度的相关研究,按口腔数字化印模发展的时间顺序阐述该技术的精度进展,并进行筛选分析、归纳总结,来了解影响数字化印模精度的主要因素有哪些,并探讨如何避免这些因素。

    传统印模方式作为长久以来口腔修复诊疗工作中的主要制取印模的方式,虽精度满足临床要求,但操作过程中的客观形变和医生与技师的临床经验与操作能力等因素仍会造成误差。

    CAD/CAM全冠的制作包括三步:数字化印模、计算机辅助设计、数控切割。为医生及技师省去了制取弹性印模、灌注石膏模型、修整模型、插钉、装盒、分离模型、上颌架、修整颈缘线、安放铸道、包埋、融模、磨光、上瓷、烧制等工序,缩短了治疗周期,微创而高效。有研究表明,制取印模的步骤越简化,精度越高。但传统方法制取印模过程中造成误差的因素较多,如:口腔软组织运动、唾液与龈沟液出血;印模不完整、有气泡或出现形变;石膏材料的形变、气泡;多次翻制模型带来的误差;过度修整代型等。虽然印模材料在不断地更新,制作流程也在不断改进,但传统方式的弊端仍不能避免,因此数字化印模技术应运而生。口腔修复CAD/CAM技术发展成三大方面:数字化印模采集;数字化修复体设计;数字化修复体加工。而数字化印模采集有效避免了传统修复体制作过程出现的误差;节省资源、缩短时间、方便沟通,提高工作效率;避免传统取印模带给患者的不适感等优点。

    首先问世的口腔数字化印模扫描仪为模型扫描仪,属于静态扫描仪,即模型放置在扫描仪中央,过程无需人为干预,即可获得数字化模型。经长期应用,证明模型扫描仪获取的数字化印模的精度是符合临床要求的,Paul研究中测算单冠的内部适合性与边缘密合性的结果显示数字化印模与传统印模的精度并无明显差异。Cuillermo研究制作单冠,数字化印模的精度高于传统印模的精度。分析可知,模型扫描仪的精度的影响因素局限于扫描仪元件的精度及获取石膏模型的操作产生的误差。扫描仪元件的误差为系统误差,由于模型扫描属于静态过程,元件设计的难度小,精度高;而在扫描模型之前,需使用传统印模技术在患者口内制取弹性印模,翻制石膏模型,但多年来传统的技术的精度得到了临床的认可。因此模型扫描仪的精度达到临床需求。

    模型扫描技术虽然解决了传统印模法的不足之处,但是仍然存在口内制取弹性印模,翻制石膏模型的步骤,不能做到完全的数字化。为进一步提高印模精度,必须颠覆传统的方法,因此开发直接在口腔内制取数字化印模的设备成为时代的选择。口内扫描仪属于动态扫描仪,精度的决定因素增加,不仅有仪器元件,还有患者、操作者等多方面因素。第一台口内扫描仪是由西诺德公司开发的一种以激光三角测量技术由基本技术的扫描仪,CEREC1代。之后较多厂家陆续推出十几种直接扫描系统,LavaTMC.O.S.,TRIOS,iTero,CERECACOmnicam,CERECACBluecam,E4D等。经大量实验研究与临床应用,证明这些扫描仪各有不同的特点。例如,CERECACOmnicam,iTero,TRIOS系统无需喷雾涂敷,既方便了操作,有提高了精确性;CERECACOmnicam,CERECACBlue,E4D系统有椅旁铣削系统,使数字化修复实现一次性就诊;CERECACBlue系统拥有防抖系统,提高了扫描的准确性;CERECACOmnicam系统的进步在于其真彩三维图像,使医患医技沟通更便捷;LavaTMC.O.S.系统具有最小的扫描头,便于在口腔狭小的空间应用多研究表明模型扫描仪的精度高,符合临床的使用需求。

    而口内扫描仪的精度是否也符合临床要求,也有很多研究,谭发兵于2010年对CEREC3D和InlabMCXL两种印模仪器获取印模,对比修复体的适合性,证明边缘适合性无明显差异。吴树洪等对CEREC3D/InlabMCXL系统的扫描方法,对比数字模型的重复性,证明不同扫描方法构建的数字化模型的精度差异存在统计学意义,但均符合临床精度要求。Güth在体外实验中使用口内印模扫描仪(LavaTMC.O.S.)和口外扫描仪(Lava ScanST laboratory scanner)进行扫描,结果口内印模扫描仪精度更高。

    目前,口内数字化印模精度已达到口腔固定修复的基本要求,甚至高于传统印模和模型扫描的精度。但口内数字化印模技术,不满足局限于口腔固定义齿的范畴,拓展到长牙弓甚至全牙弓的扫描,使活动义齿及全口义齿的数字化印模的制作成为可能,从而与3D打印技术相衔接,使活动义齿及全口义齿实现完整的数字化制作。

    近几年来,学者们不断求证着口内数字化扫描仪扫描全牙弓及软组织的扫描精度是否符合临床要求。但多研究证实,随着扫描牙弓长度的延长,数字化印模精度会下降,研究表明部分口内数字化扫描仪,如LavaTMC.O.S.在扫描多单位固定桥时,其精度会高于模型扫描仪;但半牙弓扫描时,精度下降。Thorsten研究使用LavaTMC.O.S.进行全牙弓扫描,精度满足临床要求。Ender研究使用CERECACblue系统扫描全牙弓扫描中精度低于传统印模。苏庭舒研究口内扫描仪扫描精度随牙弓范围增大而降低,扫描半牙弓时精度满足临床要求,而使用模型扫描仪在扫描任意范围的牙弓均表现出良好的精度。Patzelt的研究使用CERECACblue,iTero,LavaTMC.O.S.,ZFX系统来扫描全牙弓来对比精度,CERECACblue的全牙弓扫描精度最低,不适合临床上进行全牙弓的扫描。口内扫描仪扫描精度随扫描牙弓长度增加而下降,究其原因是扫描区域跨度大,多次扫描的顺序和移动轨迹存在差别,随扫描区域的增加,建立三维图耗费更多时间、图片,产生更大偏差。

    2016年,谢轶伦的研究中,证实了全口牙列口内扫描的精确性与可重复性高于传统印模。证明使用口内数字化扫描仪获得全牙弓及软组织的数字化印模是可行的。

    3.口内数字化印模精度影响因素

    虽然口内数字化印模技术的精度被证实是符合临床要求的,但是在实际临床应用中却不是均能达到高精度。而影响数字化印模精度的因素主要有三个方面:仪器本身因素,患者因素、操作者因素。

    扫描仪的元件的进步表现在很多方面,如有研究表明,TRIOS系统因为采用了超快光学切割与显微共焦技术,省略了为避免模型的不均匀弥散反射导致精度下降的喷粉这个步骤,减少了人为喷涂不均、耗时、操作者无意触碰模型表面等带来的精度下降的问题;CERECACBlue系统设计防抖功能,降低了扫描动态过程带来的误差;LavaTMC.O.S.系统实现了可视化实时三维重建与图像处理程序,同时为适应口腔狭小的环境,设计最小的扫描头,Patzelt的研究中,使用CERECACblue,iTero,LavaTMC.O.S.系统扫描中,LavaTMC.O.S.,CERECACBlue的精度高于iTero的精度,存在系统元件更佳的原因。而操作者因素,主要表现在操作者的熟练度,扫描牙弓的范围,扫描预备体的操作要点与预备体边缘的暴露等方面。口内扫描仪扫描的难点集中在肩台及邻面的扫描上,建议临床操作时,对于难达到的位置多练习扫描技巧、把握角度。Syrek的研究指出数字化印模与传统印模技术的精度符合临床要求,但使用数字化印模技术制取氧化锆单冠印模是更好的选择,究其原因,主要是在邻接区和边缘线处,数字化组的精度优于传统组,证实了做到预备体边缘暴露完整,操作过程不要遗漏,即可获得高精度的印模。

    实际临床中精度下降,是因操作者对数字化印模制取的要点不熟,操作不熟练等。也存在多数证实数字化印模精度高的研究非临床研究的原因,忽略了患者与模型的区别。而患者因素,主要包括患者的配合度,患者的口腔内环境,口腔空间等。患者在扫描中也是动态的、有些患者对扫描仪不适应、患者口腔内环境复杂,存在唾液、血液的影响、患者口腔空间小,扫描区域受到限制,存在盲区。

    4.结论

    综上所述,口腔数字化印模正逐步取代传统印模的地位成为主流方式。与传统印模相比,数字化印模具有更高的精度,而口内数字化印模已经满足固定义齿的扫描精度,虽全牙弓扫描精度会下降,但也达到临床要求的精度,并在不断进步中。但数字化印模精度并不是决定其优越性的唯一标准,像时效性、患者接受性、节约资源等多因素决定其优于传统技术。因此,数字化印模技术在口腔修复学领域有极大的潜力与未来。

编辑: 陆美凤

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