椅旁数字化系统在种植修复中的应用与发展

2017-7-31 11:07  来源:口腔颌面修复学杂志
作者:魏冬豪 田杰华 邸萍 阅读量:654

    自计算机辅助设计/计算机辅助制造(Computer aided design and computer-aided manufacture,CAD/CAM)引入口腔修复治疗,并制作了第一个CAD/CAM牙科修复体,CAD/CAM技术在口腔医学领域的发展迄今已30余年。椅旁数字化系统经迭代升级与更新后,已实现了嵌体、高嵌体、贴面、全冠等多种牙支持式全瓷修复体的设计制作。随着数字化技术和种植技术的不断进步,应用椅旁数字化技术实现种植修复成为研究的热点。

    迄今为止,较成熟的椅旁CAD/CAM系统包括CEREC®(Sirona,德国)和E4D®(Planmeca,芬兰)系统等。CERECAC系统为Sirona公司开发研制,可支持种植体上部修复体的设计制作。目前椅旁CAD软件已升级至CEREC4.4版本。国内使用的椅旁CAD/CAM系统以CEREC系统为多。E4D系统也有配套的设备,尚不支持椅旁种植修复。目前文献中关于椅旁数字化种植修复的临床研究较多采用CEREC系统。

    1.椅旁数字化种植修复的基本流程及时间效率

    1.1椅旁数字化种植修复的工作流程

    椅旁数字化种植修复临床基本操作流程:(1)通过口内扫描获得种植体位置、深度、软组织、邻牙、对颌牙的光学模型及咬合记录。(2)将获取的光学信息传递给计算机,使用CAD软件设计上部修复体。(3)将设计好的修复体方案传输给磨切设备进行磨切,磨切完成后烧制抛光,最后临床口内试戴。Joda等研究分析了传统方法与数字化方法技术应用于单颗后牙种植修复流程的效率。表明数字化流程相比传统方法制作种植支持固定冠修复所用时间短,效率更高。数字化方法所需的椅旁时间和技工室制作时间均有缩短。Joda等的另一研究比较了单颗后牙缺失后个性化钛基台+CAD/CAM制作的氧化锆上部结构与标准钛基台+烤瓷冠修复的整个流程。研究表明数字化流程很少或无需调整即可获得良好的口内适合度。数字化流程制作种植支持式修复体椅旁调整时间仅为传统方法的1/3。

    1.2椅旁可切削材料

    全瓷修复材料:长石类主要有Vitablocs系列(Vita,德国)和CERECBlocs系列(Sirona,德国)等。玻璃陶瓷主要有云母基、白榴石基和硅酸锂基玻璃陶瓷。白榴石基玻璃陶瓷的产品有IPSEmpressCAD和IPSProCAD(IvoclarVivadent,列支敦士登)。硅酸锂基玻璃陶瓷产品有IPSe.maxCAD(IvoclarVivadent,列支敦士登)。氧化铝陶瓷有Procera All Ceram(Nobel Biocare,瑞典),Vita公司和Sirona公司也有同类产品。玻璃渗透陶瓷主要有In-Ceram尖晶石(Vita,德国);此外,还有氧化锆全瓷材料。2011年,可供CEREC系统使用的半透明氧化锆瓷块inCoris(Sirona,德国)上市,可用于制作氧化锆全瓷冠、桥和个性化种植基台。近年来出现的纳米树脂陶瓷(RNC,resin nano ceramic)Lava Ultimate Restorative(3MESPE,德国)CAD/CAM材料,也是种植支持冠修复的理想材料。

    树脂类材料:聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA,polymethylmethacrylate)树脂和复合树脂是制作临时修复体最常用的材料。Isil等发现PMMA基用于CAD/CAM制作的临时冠的抗折性能较直接法制作的临时冠抗折强度更好。CAD/CAM可增加临时冠的强度。在可切削复合树脂修复材料中主要有ParadigmMZl00(3MESPE,德国)CAD-Temp(Vita,德国),C-Temp(Coltene,瑞士)。CAD/CAM临时修复体材料的代表之一是TelioCAD(Ivoclar Vivadent,列支敦士登),是由胶连的PMMA块预先聚合以提供更高的强度和均一性。PMMA块与传统的PMMA材料不同,无聚合收缩。可用来制作临时冠、桥体与临时基台。

    椅旁CAD/CAM可切削材料的性能:有体外研究比较了传统方法制作与CAD/CAM制作的临时固定桥修复体的抗折强度,发现CAD/CAM固定桥的强度更大。但作者指出这一结论用于解释材料在口内承受咬合力时的情况尚存在争议。Stawarczyk等研究了几种CAD/CAM树脂块(ZENOPMMA,artBlocTemp,TelioCAD,CAD-Temp)自体磨损率与对颌釉质磨损率,并与VITAMARKII(Vita,德国)和人工聚合树脂对比,发现人工聚合树脂与CAD/CAM树脂对于对颌釉质的磨损率均较玻璃陶瓷低,且CAD/CAM树脂块较人工聚合树脂有更低的自体磨损率。

    1.3精度

    Ganz等认为种植支持的修复体在粘接前边缘间隙20-70μm为可接受范围。有学者研究指出种植支持的全瓷修复体平均边缘间隙为58-168μm。随着数字化技术的发展,CAD/CAM制作的修复体精度在不断提高。Nejatidanesh等使用口内扫描设备扫描模型上基台,并用CAD/CAM技术得到最终粘接固位的修复体,研究发现通过这一流程设计制作的修复体可满足临床要求,且精度较传统方法制作的更高。树脂材料作为牙支持式上部修复体的结构的精度已有较多研究。目前,已有病例报道使用CEREC Paradigm MZ100冠作为种植体上部的临时修复,但尚未有文献报道使用CAD/CAM树脂材料制作种植支持式临时修复体的精确度和边缘间隙。椅旁口内扫描获得三维数字模型是由不同角度扫描相同部分获得的众多三维图像组合而成。

    这些三维图像的组合不可避免地带来了配准误差。这一误差的大小是由扫描技术和配准算法决定的。相比于数字化传统修复体的制作,数字化种植修复的扫描误差来源有所不同。天然牙预备体表面具有不规则和多变性特点,不规则的预备体表面增加了口内扫描的难度,随后图像的处理和噪声消除也会造成边缘细节的丢失。但种植支持式的修复不同,种植体扫面体表面光滑,有特定而规则的几何结构和三维尺寸,扫描后与软件内置的扫描体数据库形态配准来确定种植体三维位置。

    种植体口内扫描的精度包含两部分:一是微小几何结构扫描的精确度,主要体现在单个种植体的扫描中。二是多单位种植体跨弓精确度,主要体现在多单位种植体扫描时。已有研究表明,在转移单个种植体三维上位置上,口内扫描与传统印模方法在实验室研究中精度无明显差异,均在临床接受范围内。但不同口内扫描装置的数字化印模存在差异性,这与不同的扫描系统有较大关系。VanderMeer等研究了CEREC,iTero和LavaCOSTM三种口内扫描仪用于种植后转移种植体三维位置的精度。研究结果提示三种口内扫描仪的角度误差均较小。三者相比之下,LavaCOSTM的远端误差最小,稳定性最好,CEREC的远端误差最大,稳定性最差。Andriessen等研究了口内扫描应用于下颌无牙颌多种植体扫描的精确度。距离误差与角度误差都过大导致无法制作合适度良好的上部结构。

    目前多种植体与无牙颌扫描技术主要以制取传统印模后模型扫描获得数字化数据。目前CEREC椅旁系统使用Biogeneric生物再造设计软件,以患者牙齿形态为基础,参照对颌情况来重建咬合面。这一技术也存在0.5mm的咬合面预期误差,需要人工进行调整。种植修复CAD软件设计包括整个牙冠形态及穿龈轮廓,计算量及难度较全冠修复体更大。计算机辅助制造(CAM)修复体的精细程度取决于最小的车针直径(约1mm),更小的修复体细节无法体现。由于种植修复体组织面均为光滑连续的形态,切削中不会遇到尖锐的边缘。修复体表面细节直径均较车针的最小直径大,因此保证了组织面准确可靠的精度。

    2.椅旁数字化系统在种植修复中的应用及发展

    2.1应用于单牙缺失的种植支持

    上部结构修复2004年,Fritzsche等利用CEREC制作单牙缺失的种植支持上部冠结构。种植体支持的单冠的固位方式主要为粘接固位和螺丝固位两种。在种植体基台上通过数字化方法制作粘接固位全冠修复体,已有多个报道。种植修复中Ti-base+一体式基台冠修复方式,目前也可通过数字化方法实现。Joda报道了一组全数字化流程制作种植体支持的后牙单牙一体式基台冠的病例,使用iTero口内扫描,数字化软件设计了全解剖式螺丝固位的RNC冠,并用CAD/CAM切削直接得到。

    Joda认为全数字化流程制作RNC全解剖式种植支持冠是完全可行的。同时作者还比较了一体式基台冠与预成钛基台和个性化钛基台粘接后口内美学效果。发现使用预成钛基台在美学效果与总体治疗时间(临床时间+技工室时间)上均较个性化基台理想。国内首先报告采用CEREC椅旁扫描数字化加工技术完成美学区域即刻种植即刻修复的田杰华等的研究结果提示:使用椅旁数字化系统一次就诊完成单牙即刻种植即刻修复的临床流程可行,可大大缩短临床修复时间尤其是修复体制作时间,患者满意度高,在3-6个月的观察期内取得了良好的临床效果。种植修复基台是种植修复中特有的结构,基台的形态、强度、颜色关系到了种植修复的临床效果。设计个性化基台以满足不同患者的需求一直是种植修复专业关注的问题。

    目前椅旁数字化修复设备可实现个性化基台的加工制作。但目前有关CAD/CAM制作种植基台的研究中,所采用的CAD/CAM系统多为技工室数字化系统,如Procera和Encode系统。Bonaudo等报道了1例单颗上颌前磨牙缺失单次就诊,种植体植入后CAD/CAM氧化锆基台+全瓷冠即刻修复。随后,Bonaudo等报道1例单颗下颌前磨牙缺失单次就诊的即刻椅旁修复病例。Gougaloff等利用CEREC进行椅旁种植即刻修复的病例,制取传统印模后模型扫描,在CEREC软件上制作临时冠。Proussaefs报道了利用CAD/CAM制作的粘接固位的临时基台与临时冠作为种植即刻修复体来引导软组织愈合的技术。

    2016年,Proussaefs使用相同的方法制作了螺丝固位的临时的PMMA冠进行即刻修复。以上报道均为模型扫描后技工室制作即刻修复的临时修复体。利用椅旁口内扫描来设计制作临时修复体也将成为一个趋势。美观区域种植修复中软组织处理关系着最终修复的效果。数字化技术在种植修复中的应用也为美学区域软组织处理与成形提供了新的方法。当去掉临时修复体后,软组织塌陷使得传统印模精确复制种植体周围的软组织具有一定困难。为解决临时冠去除后口内扫描时软组织的塌陷问题,Joda利用“个性化扫描体技术”,防止了种植体上部易发生变化的软组织在口内扫描时塌陷。增加了软组织形态的可预测性,获得了良好的美学效果。但整个黏膜下龈袖口形状还无法获取,所以对于穿龈轮廓的控制还存在不足。

    对于种植体牙龈袖口相关的穿龈部位的形态结构扫描问题还有待进一步研究。Proussaefs等也报道了类似的技术。Joda报道了一种新的种植体上部软组织成形的数字化方法:通过数字化薄层CBCT与口内扫描后获得的STL文件相结合,在软件上可视化设计出个性化愈合基台并切削PMMA得到,在骨结合同期对软组织形态进行塑性。

    2.2应用于多牙缺失的种植支持上部结构修复和无牙颌的上部结构修复:由于椅旁口内扫描精度会随着扫描区域扩大而下降,目前尚不能满足制作多牙连续缺失和无牙颌种植修复上部结构的临床要求。

    3.椅旁数字化种植修复的未来

    随着口内扫描、计算机辅助制造加工技术的便捷性不断提高、各个数字化系统的数据和设备相互开放的兼容程度和力度加大、新型可切削材料的出现,有助于促成种植修复全数字化实现趋势。椅旁数字化技术在单牙种植修复中已成功,未来将有更多的椅旁数字化技术用于种植修复的临床研究与探索:后牙区域单牙种植椅旁数字化修复,美学区域即刻种植的椅旁数字化修复、椅旁数字化技术用于个性化基台的制作等目前已有文献报告,需大样本量长期临床观察;采用椅旁数字化技术进行多样化种植周围软组织成形为现阶段可预计的椅旁数字化技术在种植修复领域的临床应用趋势。对于无牙颌种植修复的椅旁数字化进程则需多学科各专业更长时间的探索才有望实现。

编辑: 陆美凤

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