數字化技術應用于咬合接觸分析的研究進展

王瑩，王建鴻

(南昌大學附屬口腔醫院修復一科，江西 南昌 330000)

0 引言

隨著計算機圖像分析系統在口腔臨床的應用，咬合接觸的研究發生了從定性到定量的轉折，口腔臨床醫生對咬合接觸的認知也發生質的改變。數字化技術應用于咬合接觸的研究，可以幫助理解牙齒之間咬合力的大小，模擬缺牙前后鄰牙的咬合接觸面積變化，糾正咬合接觸點異常分布等相關問題，可為口腔醫學臨床相關疾病的治療，修復體的咬合接觸關系設計和制作，咬合接觸研究分析等提供參考。

1 對咬合接觸認識的發展過程

咬合接觸的認識經歷了長時間的發展，從咬合接觸記錄材料性質和成分的選擇，到口腔醫生對咬合接觸認識(從定性到定量)的發展過程，再從有外界介質的咬合接觸記錄到數字化技術模擬無介質咬合接觸關系的跨度，使臨床醫生獲得穩定的咬合關系。

陳懷一等[1]把咬合接觸記錄材料分為四類：薄膜類、涂層類、賦形類、he 間距離探測類，指出咬合紙，咬合蠟及彈性印模等咬合接觸記錄材料仍在臨床上使用，但這些方法存在一些弊端，如咬合記錄不能永久儲存，無法客觀記錄臨床處理前后咬合接觸的改變，咬合紙沖擊力于牙面，易引起下頜偏斜等。而IP Majithia[2]指出臨床大多應用定性和定量兩類咬合指示材料，研究表明咬合接觸關系的準確性和可靠性取決于咬合指示材料的強度，厚度和彈性，指出數字化咬合分析系統可以量化咬合信息，減少口腔醫生單純依賴咬合紙及患者感覺而出現的咬合接觸錯誤。蕭寧等[3]認為咬合紙，咬合蠟，硅橡膠印模材等都需要借助外界介質，使原有的咬合記錄發生一定的改變，用三種無介質數字化咬合分析算法計算的咬合接觸關系，指出可提供較可靠、準確的牙頜模型咬合接觸面積及分布的量化分析結果。咬合接觸研究的定量發展，更能精確測量牙齒之間的咬合關系和相互力量，甚至可以觀察到細微偏差變化；未來數字化技術的普及，計算機量化虛擬咬合接觸記錄材料的發展，減少不可循環資源的浪費，已成為當代大趨勢。

2 定量咬合接觸的數字化技術介紹

2.1 光學咬合分析技術

二十世紀七十年代末期首次出現光學咬合法，把受到咬合力的高分子記憶片放入光he 儀器中，永久記憶性咬合片因咬合力的大小顯示不同的折射率，對雙折線條紋值進行分析后可得出咬合接觸數據。光學咬合分析法已經很少應用于咬合接觸方面的研究，目前光學相關原理多應用于臨床虹膜、晶狀體等光學研究。

2.2 計算機圖像分析系統

1984 年Millstein 首次用計算機圖像分析系統定量研究咬合接觸關系，將受力不同的硅橡膠模型放置于光源下，把硅橡膠的透光性和光密度值輸入計算機中，從而定量研究咬合壓力，咬合接觸分布等[4]。因患者咬合位置、體位變化，咬合強度、力度的不確定因素過多，使得應用硅橡膠的計算機圖像分析系統逐漸淘汰。

2.3 肌電分析法

1786 年意大利教授發現生物電，接著簡易裝置的肌電儀問世，后期我國自主研發出八通道肌電儀，肌電儀中相關指標用于記錄肌肉耐力和疲勞狀態。肌電圖的理想標準范圍常應用于治療口頜系統疾病，來糾正肌電異常相關的咬合接觸情況。有學者[5]表明下頜姿勢位時，頭頸部肌群在不同口腔操作姿勢體位的肌電活動有差異，不同口腔操作姿勢位可能影響頭頸肌群正常的生理功能。肌電分析法目前多研究肌肉的肌電活動，對口腔相關疾病具有一定的量化和比較作用。

2.4 T-Scan 咬合分析系統

1984 年Maness 首次提出T-Scan 咬合分析系統，T-Scan咬合分析系統出現至今，經歷了T-ScanI-III 三個系統的發展。T-ScanIII 系統可以自動分析診斷，100 幅每秒速度記錄咬合過程，是目前一種可以使力量與咬合時間相結合的設備，且具有靈敏，重復性較好，能檢測早接觸等多個優點。不同學者對T-Scan 系統褒貶不一，Jesse Mitchem[6]給出不同觀點，指出牙齒咬合時放入咬合檢測產品，牙齒和牙齒之間的直接咬合接觸變成牙齒，材料和牙齒之間的關系，指出T-scan 的傳感器薄膜經咬合后會改變咬合接觸力，無法測量真實的咬合關系。

2.5 Dental Prescale 系統

日本富士株式會社于20 世紀90 年代初推出Dental Prescale 系統，該系統由壓力敏感咬合膜和計算機組成，咬合力使壓力敏感咬合膜局部變色，計算機針對顏色密度對咬合力進行客觀測量[7]。有學者使用 Dental Prescale 系統對60歲以上成年人和年輕人進行測量和評估咬合力，研究表明有足夠牙齒的成年人(至少20 顆牙齒)咬合力不受年齡的影響[8]。Dental Prescale 系統臨床應用范圍較廣，現主要研究量化口腔咬合接觸時咬合力的變化。

2.6 Tee Tester 咬合力分析儀

Tee Tester 咬合力分析儀由中國艾動集團研發，此分析儀分為計算機系統，咬合壓力傳感器，咬合分析軟件三部分組成。牙齒接觸傳感器后將壓力咬合信號轉換為電信號，用圖表的形式顯示牙齒的咬合力，咬合接觸面積和咬合接觸點分布情況[9]。此分析儀還具備錄制和播放咬合力測試過程，更好的避免咬合早接觸問題建立穩定的平衡咬合關系。王旭[10]等認為對于冠修復后顳下頜關節疾病的患者，在Tee Tester咬合力測試儀的輔助下進行調磨或拆除修復體是一種有效的治療方法。Tee Tester 咬合力分析儀是中國首個牙齒咬合分析測量系統，填補國內牙齒咬合力測量定量的空缺。

2.7 計算機CAD/CAM 系統

CAD/CAM 系統中的口腔數字化印模技術目前有直接掃描法和間接掃描法兩種，計算機掃描后上下頜位置關系在垂直距離配準的掃描文件轉化成Stereolithography(STL)格式數據，將數據導入相關軟件中量化咬合接觸研究并為臨床提供一定的便利。J-Frederik Güth 等[11]使用五款口內掃描儀來測試掃描鈦模型后的精確度，指出所有測試系統內數據點數量和真實性值之間的相關性，而這些數據點數量與單個捕獲圖像的匹配算法，掃描系統的分辨率以及所得 STL 數據集中的三角形大小有一定關系。對于數字化技術印模的重復性和精確性，有學者指出口腔內掃描時，掃描的牙弓范圍越大，數據顯示精確度越低，但口內掃描的范圍小于半個牙弓時精確度足以符合臨床操作要求[12]。應用掃描儀掃描全牙列時，掃描重復性越多，配準過程越復雜，越容易產生誤差，所以口腔掃描時應盡可能降低掃描次數，提高掃描正確度[13]。

3 數字化技術下咬合接觸的臨床應用

數字化技術提高效率，降低成本，數值化更有力的評估咬合接觸變化，對臨床各種he 學疾病，不同交叉學科治療后修復體的咬合接觸變化有一定的指導意義。數字化技術對咬合接觸的定量研究，主要從咬合力，咬合接觸面積和咬合接觸點分布三方面來考慮。

3.1 咬合力

隨著高分子材料及數字化技術的發展，目前數字化技術如肌電分析法，T-scan 系統，Tee Tester 咬合力分析儀等來量化咬合力，而多數學者也聯合T-scan 系統和肌電分析法分析，量化咬合力并應用于臨床。TanyaP.Bozhkova[14]用T-ScanIII 記錄咬合接觸開始至中心咬合的時間及咬合力的大小，指出應用T-Scan 定量是一種準確的方法來測量咬合接觸時間和咬合力的大小，還可以多次校正牙弓咬合分區的不平衡力。IP.Majithia 等[15]應用常規咬合紙和數字化T-Scan系統評估咬合創傷患者修復前后的咬合力、面積及分布，實驗得出T-Scan 咬合分析系統最大優勢為檢測力的大小及單顆牙齒最高強度接觸位置。有學者應用T-Scan 系統與肌電儀聯合治療咬合異常的患者，指出減少咬合接觸時間可以為肌源性顳下頜關節疾病的患者提供快速的生理修復功能[16]。目前除T-ScanIII 和肌電分析法之外其他量化咬合力的數字化系統在臨床和實驗中也具有一定的使用率。有學者應用Tee Tester 咬合力分析儀對Kennedy Ⅱ類牙列缺損種植術前術后進行最大咬合力的測定，并指出Tee Tester 咬合力分析儀能夠準確，客觀地表達咬合接觸狀態，為保證種植修復體的長期穩定提供依據[17]。M-Masakazu[18]應用Prescale 系統測量全口義齒患者的咬合力，研究改善咬合力后測量腦電圖結果的影響。臨床上的疾病研究和學者的實驗室研究要根據情況選擇不同的數字化技術量化分析咬合力的變化。

3.2 咬合接觸面積

數字化技術量化牙弓的咬合接觸面積來評估功能性咬合及咀嚼效率，目前多數學者用數字化技術來定量咬合接觸面積，此技術逐漸應用于口腔臨床醫學。RA-Montero 等[19]用T-Scan 系統與3D 口內掃描儀分析咬合接觸面積，最大咬合力且合攏嘴巴時T-Scan 系統測量咬合面積值較可靠。Hyemin Lee 等[20]用口腔掃描儀與Dental Prescale 系統在咬合狀態下通過頰側掃描方法記錄咬合接觸面積準確性，旨在研究石膏模型實際咬合接觸面積與虛擬咬合接觸面積對比后評估虛擬咬合，在虛擬模型中磨牙區和前磨牙區顯示出相對準確的咬合接觸區域。至今咬合紙仍應用臨床，被稱為調he的金標準，多數學者使用咬合紙的定性分析用作數字化技術的對照實驗。然而有學者表示應打破應用咬合紙的神話，咬合紙標記的尺寸并不是選擇咬合調整治療的牙齒接觸的準確指標，提倡用數字化技術來定量指導he 接觸關系會提供較為精準的結果[21]。而現今趙一姣等[22]運用一種不依賴于介質的數字化技術確定咬合接觸關系并計算正常he 中牙齒的咬合接觸面積，繪制出全牙弓的三維咬合接觸面積分布圖。不依賴介質的三維咬合技術方法目前較新穎，仍處于摸索和研究階段，需要大量的實驗數據證實與運用介質的常規方法進行大數據比較，未來不依賴介質的三維咬合技術將會應用于口腔臨床醫學。

3.3 咬合接觸點的分布

咀嚼運動咬合期的he 接觸是以牙尖交錯位(ICP)為中心的動態過程，牙齒未磨耗前多為尖窩三點穩定接觸，經過一定時間致牙齒生理磨耗后咬合接觸狀態多由咬合面起引導作用，而數字化技術可以幫助醫生定量咬合接觸情況，評估臨床治療效果。J-Olubanwo[23]應用T-Scan 系統分析正頜手術前后咬合接觸分布情況，指出術后力量分布差異減小，咬合接觸分布增多，咬合力得到更好的分散。此外，數字化定量儀器也應用于不同學科來分析咬合分布點接觸情況，為指導臨床提供一定的便利。此外，數字化定量儀器也應用于不同學科來分析咬合分布點接觸情況，為指導臨床提供一定的便利。Kon Kazuhiro 等用Dental Prescale 系統測量游離缺牙和中間缺牙患者種植牙后咬合力及咬合分布情況，得出兩者不同的咬合接觸分布結果[24]。有學者[25]使用Tee-tester 咬合分析系統觀察數據的可重復性，正畸減數后全牙列咬合接觸分布，he力不對稱指數，咬合力的中心位置等六項咬合指標的差異性。陳思涵等[26]用3 種口內掃描儀與口外倉掃共同研究咬合接觸位置關系，指出口內掃描儀配準上下頜垂直距離的可靠性高于水平位置關系。數字化定量技術可以及早干預可能出現的早接觸，咬合接觸不對稱等相關問題，提供進一步矯正和精確加工。

綜上所述對于咬合接觸的認識由多因素控制，本文主要從咬合力、咬合接觸面積及咬合接觸點分布三個方面介紹了數字化技術層面對咬合接觸的研究，以及應用數字化技術對咬合接觸的認識，臨床咬合疾病的診治及流行病學的調查所帶來的便利。數字化技術定量咬合接觸等方面的分析中仍有很多值得思考的問題，例如沒有可靠數據證實口內咬合記錄的掃描就能用掃描石膏模型來代替；牙-牙之間的咬合關系能否用牙齒-材料-牙齒的咬合關系代替等問題。咬合接觸的研究在口腔各學科中都有所涉及，上下頜咬合接觸關系正常是功能性咬合的關鍵，只有穩定的咬合關系，才能為患者的下一步操作提供基礎，數字化定量分析咬合接觸的研究無論是正常咬合還是臨床疾病指導都需要大量的實驗數據論證，未來需要更多的學者及計算機科技人員對這一系列的問題進行研究和發明。