下頜全牙列數字印模口內法與口外法的準確性比較

朱文忠,張春寶 ,越 野,宋鑫磊

1.陜西省第二人民醫院口腔科(西安 710005)，2.軍事口腔醫學國家重點實驗室 第四軍醫大學口腔醫院修復工藝中心(西安 710032)，3.海軍外洋螺醫院口腔科(舟山316000)

△通訊作者

下頜全牙列數字印模口內法與口外法的準確性比較

朱文忠1,張春寶2△,越 野2,宋鑫磊3

1.陜西省第二人民醫院口腔科(西安 710005)，2.軍事口腔醫學國家重點實驗室 第四軍醫大學口腔醫院修復工藝中心(西安 710032)，3.海軍外洋螺醫院口腔科(舟山316000)

目的：利用自制的口內參考系,定量分析并比較下頜全牙列數字印模口內法與口外法間準確性的差異。方法：利用自制的口內定位器將4枚金屬球粘接于患者下頜牙列上。使用口內激光掃描儀和口外高精度坐標測量儀分別在口內和口外制取患者的下頜全牙列數字印模。以口內參考系為標準,分別測量兩種數字印模中 4 枚鋼球間的距離誤差(ED)和角度誤差(EA),從而全面比較兩種取模法的準確性。結果：①口外法 ED顯著低于口內法(P<0.05)；②口內法和口外法的 EA無統計學差異(P>0.05)。結論：制取下頜全牙列數字印模，口外法的準確性高于口內法。

近年來,隨著各類數字化技術的進步和發展,“數字化口腔”已經成為了口腔醫學領域新的、重要的發展趨勢。其中,數字印模技術是“數字化口腔”的基礎，它是后續修復設計、手術導航及加工制造的數據模型基礎[1]。目前常見的數字印模按照獲取方式可分為兩大類，即口內掃描法和口外掃描法[2](掃描硅橡膠、藻酸鹽陰模、石膏陽模)。大量的研究和臨床實踐表明，口內法制取較小范圍(單冠)的數字印模,其準確性與口外法相近，能夠達到臨床要求[3]。但是,長橋修復、正畸牙列測量等操作則要求制取全牙列的精準印模。針對此類操作,口內法和口外法制取的數字印模的準確性是臨床最為關心的問題。目前，有研究表明制取全牙列數字印模，口內法的準確性高于口外法；但也有報道認為，其準確性低于口外法，研究結果尚存在爭議[4-5]。本實驗通過在患者口內建立固定的參考點及坐標系,從而定量分析兩種方法制取的下頜全牙列數字印模的準確性差異,以期為臨床實踐提供實驗依據。

對象和方法

1 研究對象 隨機選取2016年6月1日至2016年12月30日來我院就診的患者30例,男15例,女15例,平均年齡(26.4±2.0)歲。要求其下頜牙列健康完整，牙弓形態與口內定位器相匹配，下頜無牙列擁擠等錯頜畸形，且患者開口度正常，并征得其知情同意。同時，隨機選擇我科 1 名醫師(修復專業,工作滿 5 年)完成本實驗所有的臨床操作。

2 口內定位器的設計、安裝、校驗 按照中國人牙弓解剖數據,本實驗設計了一種口內定位器,不銹鋼材質,厚4 mm,分為工作、輔助兩個面。使用高精度數控車床(Reinhard Bretthauer,Dillenburg,德國)在工作面上制作了 A、B、C、D 4 個半球形凹槽(直徑 5 mm，4 個球心均位于工作面上),可放置 4 枚直徑為 5 mm 的鋼球,鋼球與凹槽完全吻合。對應的輔助面上放置有 4 枚圓柱形(直徑 5 mm、高 3 mm)永磁體，為鋼球提供磁性吸附力。各球心間距離 DAB=46 mm、DAD=DBC=23 mm、DCD=32 mm(見圖 1)。首先,對 4 枚鋼球進行輕微噴砂。接著,對口內定位器及鋼球進行超聲清洗，并裝配好磁鐵和鋼球。使用高精度坐標測量儀(Thome Prazision GmbH,Messel,德國),對 4 枚鋼球的球心點坐標進行測量，并計算 4 個點間距離，重復試驗 10 次。計算 10 次測量誤差的 95%置信區間為 4.5～8.5 μm，提示該裝置有 95%的可能性識別出 10 μm 的誤差。

3 口內參考系的建立 口內定位器和鋼球進行高溫消毒、裝配、備用。對受試患者進行洗牙、吸唾、隔濕、吹干牙面。將流動樹脂(Dyract flow，登士柏，美國)涂抹在 4 個鋼球的工作面，將口內定位器旋轉放入患者口內，通過光固化將鋼球粘接于下頜牙列表面，并要求口內定位器的工作面與眶耳平面平行(見圖 2)。先取出 4 枚永磁體，接著取出口內定位器，完成鋼球的口內粘接。

4 口內法和口外法數字印模的制備 口內法：首先，使用口內三維激光掃描儀(Trios，3Shape，丹麥)按照使用說明書和口內掃描順序(見圖 3)對完成鋼球粘接的患者下頜牙列進行口內數字掃描，所得數據以 STL 形式輸出儲存。口內法取模結束后，開始行口外法取模。口外法：按照硅橡膠(Imprint4，3M ESPE，德國)取模的操作規程，取符合患者牙弓形態的不銹鋼托盤，注入重體。使用注射槍將輕體注入患者下頜牙列，覆蓋全部牙體組織，使用旋轉法將托盤正確就位于患者口內。右手固定托盤 2 min，待硅橡膠結固后，將攜帶有 4 枚鋼球的下頜牙列硅橡膠印模取出口腔。消毒 10 min，靜置 3 h。在流動樹脂上粘接自制的取模轉移桿(實現鋼球在石膏中的固定)。按照超硬石膏(New Fujirock Type IV,日本)的使用說明書，嚴格水粉比，真空攪拌，振蕩器上緩慢灌注。結固 24 h 后，取出帶有 4 個鋼球的石膏模型，修整邊緣并制作底座。石膏模型被存儲在(22±1)℃和 40%±10%濕度下室溫 5～7 d。使用高精度坐標測量儀對帶有 4 枚鋼球的石膏模型進行掃描，最后將掃描數據以 STL 格式輸出。重復以上過程，分別完成 30 例患者兩種數字印模的制取。

5 數字印模的修整、分組和配準分析 將兩種取模方式獲得的數字印模，分別導入三維圖像軟件(PolyWorks，Innov Metric,加拿大)中,重建出患者的三維數字印模，共計 60 個(30 例患者×2 種取模法)。同一名計算機操作人員在數字印模上手動選取和描繪患者的齦緣線,去除多余的牙齦組織,僅保留完整的下頜牙列的牙體組織和鋼球,輸出并保存。首先,測量每個數字模型中 4 枚鋼球球心點間的距離,與口內定位器的設計參數相比較，計算各個距離的誤差(ED)；接著,測量每個模型兩個平面(PABC和 PABD)間的夾角(見圖 4)。

結 果

口內法和口外法鋼球的距離及角度誤差結果：見表1。兩種取模方法制取的數字印模，各鋼球間距離誤差，口外法顯著小于口內法(P<0.05)。提示制取下頜全牙列數字印模，口外法水平方向上的縮放誤差小于口內法，準確性高于口內法。兩種取模方法，鋼球平面間的角度誤差無統計學意義(P>0.05)。提示制取下頜全牙列數字印模，口外法垂直方向的扭轉誤差與口內法無差異。

討 論

口腔數字化的趨勢以及口內數字印模的眾多優點，使其成為取模方法的新趨勢[6]。同時，針對口內數字印模的準確性的研究也一直在進行,但使用的方法多是利用不同種類的數字印模(口內直接掃描、口外掃描硅橡膠陰模、口外掃描石膏陽模)進行最佳擬合配準,從而獲得不同印模間匹配度的差異[7]。但缺乏真實牙列的數字印模，因此這種擬合配準的研究方法并不能定量反映不同種類數字印模真實的誤差；同時,擬合配準過程中,測量模型需移動到參考模型上進行最佳擬合。因此,只能反應出數字印模整體的相對誤差,而忽略了兩數字模型間絕對的距離誤差。

表1 兩種模型鋼球間距離和角度誤差統計表

注：ED-AB：AB兩鋼球間的距離誤差；ED-AD：AD兩鋼球間的距離誤差；ED-BC：BC兩鋼球間的距離誤差；ED-CD：CD兩鋼球間的距離誤差

本實驗通過使用高精度數控車床自制的口內定位器和 4 枚鋼球，在患者口內建立了一個誤差小于 10 μm 的參考系(可用來近似表示真實值)。已知參考系的設計參數(各鋼球間的距離、兩鋼球平面夾角為 0),因此通過測量口內、口外兩種數字印模上各個鋼球間距離和鋼球平面夾角即可獲得該數字印模的測量誤差。本實驗將4枚鋼球設置在同一平行于眶耳平面的水平面內，則各球間的距離即能反應數字印模在水平方向上的縮放變形誤差；通過測量 PABC和 PABD兩平面間的夾角即可間接反應數字印模在垂直方向上的扭轉形變誤差。實驗結果表明，制取下頜全牙列數字印模，口外法的準確性高于口內法。其中兩種數字印模的誤差主要集中于水平面內，在垂直方向上兩印模的誤差較小。口外法的誤差主要來自于印模材料和石膏材料在結固過程中的體積變化[8]；而口內法的誤差則主要來自于口內掃描儀的系統誤差。Trios 口內掃描儀雖然使用了共聚焦顯微和超快光學分割技術[9],使得其精確度較高，但最終的模型是由多個小面積的掃描圖像拼接而成，其拼接誤差可能是導致大跨度的全牙列數字印模誤差的主要原因[9]。同時，本實驗選擇下頜牙列作為研究對象是因為上頜牙列的數字印模可能較下頜牙列的準確性更高，尤其是在使用掃描導板后[10]。因此，本實驗選擇下頜作為研究對象。

[1] Baba K. Paradigm shifts in prosthodontics[J]. Journal of Prosthodontic Research, 2014, 58(1):1-2.

[2] 張 鵬,李偉偉,王 勇,等.多源數據獲取技術在全口義齒數字修復中的應用進展[J].中華口腔醫學雜志,2016, 51(2)：124-128.

[3] Berrendero S,Salido MP,Valverde A,etal. Influence of conventional and digital intraoral impressions on the fit of CAD/CAM-fabricated all-ceramic crowns[J]. Clinical Oral Investigations,2016, 20(9)：2403-2410.

[4] Jeong ID, Lee JJ, Jeon JH,etal. Accuracy of complete-arch model using an intraoral videoscanner: An invitro study[J]. Journal of Prosthetic Dentistry, 2016, 115(6):755 -759.

[5] Patzelt SBM,Emmanouilidi A, Stampf S,etal.Accuracy of full-arch scans using intraoral scanners[J].Clinical Oral Investigations, 2014, 18(6):1687.

[6] 張富強.數字技術在口腔修復領域的應用與展望[J].中華口腔醫學雜志, 2016, 51(4):215-218.

[7] 李 雅,陳志宇,張輝偉.不同掃描方法重建上頜牙列數字化模型的三維對比分析[J].現代口腔醫學雜志,2015,32(3)：157-160.

[8] 柯 雯,屈 直.不同印模材料取模的三維精度比較[J].暨南大學學報：自然科學與醫學版,2017, 38(3):269.

[9] 劉一帆,鄭秀麗,于 海,等.數字化印模技術在口腔修復中的應用[J].實用口腔醫學雜志, 2016, 32(6):879.

[10] 岳廣娜,白石柱,丁 鑫,等.不同印模方式對松軟牙槽嵴印模精度的比較研究[J].實用口腔醫學雜志,2016,32(2)： 202-206.

(收稿：2017-01-03)

Accuracycomparisonofintraoralandextraoralmethodsfordigitalimpressionofmandibularfullarch

Zhu Wenzhong,Zhang Chunbao, Yue Ye,et al.

Department of Stomatology, the Second People’s Hospital of Shaanxi Province(Xi’an 710005)

Objective: Using self-made intraoral reference system, the difference of accuracy between intraoral and extraoral digital impression methods for mandibular full arch was quantitatively analyzed and compared.Methods: Four metal balls are inserted into the lower dentition of the patient by using a self-made intraoral positioner. Intraoral digital scanner and extraoral high precision coordinate measuring apparatus were used to make mandibular digital teeth impression in mouth and mouth. Based on the intraoral reference frame, the distance error (ED) and angle error (EA) of 4 steel balls in two kinds of digital impressions were measured respectively, so as to compare the accuracy of the two methods.Results: The EDof extraoral method was lower than that of intraoral method (P<0.05); There were no statistically significant differences in EAbetween oral and extraoral methods (P>0.05).Conclusion: The accuracy of extraoral method is higher than that of intraoral method in making digital impression of mandibular full arch.

Mandible Dentition Dental impression technique @Intraoral method @Extraoral method

下頜骨 牙列 牙科印模技術 @口內法 @口外法

R783.2

A

10.3969/j.issn.1000-7377.2017.10.016