數(shù)字化技術(shù)在口腔醫(yī)療中的應(yīng)用

董 麗，梁 正，李 芳

(山東醫(yī)學(xué)高等專科學(xué)校，濟(jì)南 250002)

近年來，計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展帶動(dòng)了口腔醫(yī)療設(shè)備的全面更新?lián)Q代和口腔醫(yī)療技術(shù)的巨大變革。數(shù)字化口腔醫(yī)療設(shè)備逐步普及，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造逐漸取代傳統(tǒng)手工方法，越來越多的數(shù)字化技術(shù)如數(shù)字化印模、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助制造、快速成型等應(yīng)用于口腔醫(yī)療領(lǐng)域中，口腔醫(yī)療進(jìn)入數(shù)字化時(shí)代。

1 數(shù)字化印模

精確地獲取預(yù)備牙體或預(yù)備洞形印模是能夠制作一個(gè)密合且防止細(xì)菌侵入修復(fù)體的前提［1］。牙齒預(yù)備體可采用口內(nèi)直接掃描或口外模型掃描的方法獲得數(shù)字化印模［2］。數(shù)字化印模可以提高預(yù)備體的精確度，同時(shí)減少患者的嘔吐刺激。口腔相機(jī)(如CEREC的三角測(cè)量相機(jī))可以對(duì)患者進(jìn)行口內(nèi)光學(xué)取模，用三維的單個(gè)圖像方式來記錄預(yù)備體和后牙數(shù)據(jù)，通過額外的角度拍攝來獲取倒凹區(qū)的數(shù)據(jù)，在一個(gè)象限區(qū)域內(nèi)或者整個(gè)頜骨獲得若干個(gè)圖像，然后計(jì)算整合成一個(gè)虛擬模型。另一個(gè)具有代表性的口內(nèi)掃描設(shè)備是3M Espe椅旁口內(nèi)掃描儀，以每秒20張圖片連拍的方式將整個(gè)頜骨連續(xù)拍成視頻圖像，同一位置可以有三組鏡頭進(jìn)行多次拍攝，這種連續(xù)的視頻記錄避免了由于圖像重疊或數(shù)據(jù)間斷造成的誤差。利用口外掃描技術(shù)可以掃描石膏模型獲取數(shù)據(jù)模型，如3M Espe的 Lava和CEREC的inLab系統(tǒng)。需要先將硅橡膠材料放入患者口中，采用傳統(tǒng)方法取模，然后用掃描儀掃描模型獲取數(shù)據(jù)。

2 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)

CAD在口腔修復(fù)、正畸、種植等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，如利用CEREC 3D可完成部分冠、全冠、嵌體、高嵌體、貼面、固定橋等各種修復(fù)體的設(shè)計(jì)和制造。利用CEREC 3D設(shè)計(jì)修復(fù)體時(shí)可從虛擬牙形態(tài)數(shù)據(jù)庫中搜索，調(diào)出與預(yù)備后的牙體最為匹配的牙冠外形，運(yùn)用定位旋轉(zhuǎn)功能，使虛擬牙冠就位，虛擬牙的三維模擬冠可在計(jì)算機(jī)上任意旋轉(zhuǎn)、傾斜、放大和縮小，也可以用標(biāo)尺工具進(jìn)行修改;還可運(yùn)用成型工具對(duì)牙表面的溝、窩、脊等結(jié)構(gòu)實(shí)施精細(xì)修改;利用滴蠟功能模擬傳統(tǒng)手工制作方法中的工藝;利用對(duì)合功能，顯示咬合關(guān)系，使用模擬咬合紙檢查咬合關(guān)系，從而方便快捷地建立諧調(diào)的咬合關(guān)系;此外，瓷層或冠的厚度對(duì)于修復(fù)體的質(zhì)量至關(guān)重要，利用CEREC 3D的剪切功能，可在任意方向和角度觀看修復(fù)體的斷層。使用CEREC系統(tǒng)可以比傳統(tǒng)修復(fù)保留更多的牙體組織，修復(fù)體的功能和美觀程度可與天然牙媲美，還使患者能夠在屏幕上直接看到最終修復(fù)體的模擬效果，更有利于患者接受［3］。

3 計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)

切削、研磨在口腔醫(yī)療中應(yīng)用最廣泛的CAD/CAM系統(tǒng)是Sirona公司的Cerec 3D/inLab系統(tǒng)和Kavo公司的Kavo Everest系統(tǒng)。CEREC 3D是面向醫(yī)生設(shè)計(jì)的系統(tǒng)［4］，利用CEREC 3D完成修復(fù)體設(shè)計(jì)后，修復(fù)體的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)就會(huì)傳輸?shù)饺S數(shù)控加工系統(tǒng)，選擇大小合適的瓷塊后，計(jì)算機(jī)會(huì)根據(jù)設(shè)計(jì)好的牙體形態(tài)控制兩臺(tái)三軸數(shù)控銑床高速切削、研磨出全瓷冠。CEREC inLab是針對(duì)牙科技工室設(shè)計(jì)的［5］，在計(jì)算機(jī)上完成修復(fù)體設(shè)計(jì)后，切削制作單元可以輕松完成氧化鋯冠、橋支架、內(nèi)冠、套筒冠、種植基臺(tái)以及手工蠟型的加工制作，切削制作單元擁有兩個(gè)水冷系統(tǒng)，配備了多種圓柱形和圓錐形車針，六軸聯(lián)動(dòng)，雙車針同時(shí)研磨，一個(gè)玻璃陶瓷全冠的研磨時(shí)間僅需要十幾分鐘。Kavo公司的Everest系統(tǒng)也是專為牙科技工室設(shè)計(jì)的，能夠用于全瓷修復(fù)體的嵌體、貼面、全冠、冠橋基底冠或支架的設(shè)計(jì)和加工，以及全瓷特殊連接體的設(shè)計(jì)和制作。Kavo Everest系統(tǒng)通常加工難切削陶瓷，如各種成分的氧化鋯陶瓷，由于采用的材料難切削，系統(tǒng)首先對(duì)預(yù)結(jié)晶陶瓷進(jìn)行加工，并將加工后的修復(fù)體放入結(jié)晶爐，在1500℃條件下進(jìn)行一晚上的高溫結(jié)晶，以達(dá)到修復(fù)體所需硬度。此外，Kavo Everest也可加工鈦金屬。

4 快速成型(RP)

RP技術(shù)是指在計(jì)算機(jī)的控制下，根據(jù)物體的CAD模型或CT、MR等數(shù)據(jù)，不借助其他設(shè)備，通過材料的精確堆積制造原型的一種數(shù)字化成型技術(shù)，集中體現(xiàn)了CAD、激光加工、數(shù)控和新材料開發(fā)等多學(xué)科、多技術(shù)的綜合應(yīng)用［6］。口腔醫(yī)療領(lǐng)域中最常見的RP技術(shù)有選擇性激光燒結(jié)(SLS)、立體光固化(SLA)等。SLA技術(shù)以光敏樹脂為原料，將計(jì)算機(jī)控制下的特定波長與強(qiáng)度的激光對(duì)液態(tài)樹脂逐點(diǎn)、逐層進(jìn)行掃描，使被掃描區(qū)的樹脂薄層產(chǎn)生光聚合反應(yīng)而固化成形，每一層固化完畢之后，平臺(tái)向下移動(dòng)一層，然后將樹脂涂在前一層上，如此反復(fù)，每形成新的一層均粘附到前一層上，直到制做完修復(fù)體的最后一層。日本的很多牙科醫(yī)院和診所使用SLA設(shè)備加工義齒、支架和種植導(dǎo)板。SLS是在工作臺(tái)上均勻鋪上一層很薄的粉末，激光束在計(jì)算機(jī)控制下按照零件分層輪廓有選擇性地進(jìn)行燒結(jié)，一層完成后再進(jìn)行下一層燒結(jié)，全部燒結(jié)完后去掉多余的粉末，再進(jìn)行打磨、烘干等處理便獲得零件。借助EOS GmbH公司的EOSINT M270型金屬粉末激光燒結(jié)機(jī)可以在11 h內(nèi)燒結(jié)200～250顆鈷鉻合金齒冠?？焖俪尚彤a(chǎn)品的制造過程與模型的復(fù)雜性無關(guān)，可以制造任意形狀的模型。利用快速成型技術(shù)可以完成產(chǎn)品的批量、自動(dòng)加工，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，使得在口腔領(lǐng)域內(nèi)大規(guī)模自動(dòng)生產(chǎn)取代傳統(tǒng)手工工藝成為可能。

5 小結(jié)

口腔醫(yī)療中，數(shù)字化意味著降低成本和減少操作失誤，提高醫(yī)療質(zhì)量和效率，從而增強(qiáng)競(jìng)爭力。手工業(yè)加工技術(shù)在工業(yè)化發(fā)展的進(jìn)程中會(huì)逐步被計(jì)算機(jī)加工工業(yè)取代。廣大口腔醫(yī)生和技工應(yīng)該加強(qiáng)相關(guān)知識(shí)和技能的學(xué)習(xí)，避免出現(xiàn)因不懂操作而導(dǎo)致花費(fèi)大量資金購置的先進(jìn)設(shè)備閑置的尷尬局面。

［1］Peter Schneider.數(shù)字印模與虛擬架及功能性面［J］.世界牙科技術(shù)，2011，2(CAD/CAM ?？?:14-17.

［2］呂培軍，孫玉春.口腔修復(fù)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/制作的過去、現(xiàn)在和將來［J］.北京大學(xué)學(xué)報(bào)(醫(yī)學(xué)版)，2010，2(1):14-19.

［3］張品婷，朱智敏.計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制作數(shù)字椅旁全瓷修復(fù)系統(tǒng)的研究進(jìn)展及應(yīng)用［J］.國際口腔醫(yī)學(xué)雜志，2008，35(增刊4):244-247.

［4］王勇.淺談口腔修復(fù)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制作系統(tǒng)在我國的應(yīng)用及研發(fā)——從一個(gè)工程師的角度［J］.北京大學(xué)學(xué)報(bào)(醫(yī)學(xué)版)，2008，2(1):4-6.

［5］譚曉蕾，張少鋒，郭航.椅旁牙科CAD/CAM系統(tǒng)及臨床應(yīng)用進(jìn)展［J］.口腔頜面修復(fù)學(xué)雜志，2008，7(3):227-229.

［6］Tang ST，Huang YF，Hsiao MT，et al.Rapid prototyping strategy for a surgical data warehouse［J］.Methods Inf Med，2003，42(3):243-250.