幾種常用全口義齒數(shù)字化系統(tǒng)的比較及相關(guān)研究進(jìn)展

王 燦，吳珺華

自計算機(jī)輔助設(shè)計與計算機(jī)輔助制造技術(shù)(computer-aided design and computer-aided manufacturing，CAD/CAM)應(yīng)用于全口義齒制作以來，數(shù)字化全口義齒因其就診次數(shù)少、操作時間短、適合性好等優(yōu)點備受醫(yī)師和患者的青睞[1-2]。迄今已有多個商品化的數(shù)字化系統(tǒng)廣泛用于臨床，如AvaDent Digital Dentures(ADD，GDS公司，美國)、DentCa CAD/CAM Dentures(DCD，DentCa公司，美國)、Wieland Digital Denture(WDD，Ivoclar Vivadent公司，美國)、Baltic Denture System(BDS，Merz公司，德國)、Ceramill Full Denture(CFD，Amann Girrbach公司，奧地利)、Vita Vionic(VV, Vita公司，德國)、3Shape(3Shape公司，丹麥)和功能易適數(shù)字化全口義齒系統(tǒng)(FSD，F(xiàn)unctionally suitable denture，中國)等[3-6]。但多數(shù)系統(tǒng)仍然依賴傳統(tǒng)方法制取終印模及確定頜位關(guān)系，然后借助口外掃描技術(shù)獲得具有空間位置信息和美學(xué)信息的上下頜虛擬三維模型，利用CAD/CAM技術(shù)設(shè)計制作義齒。為了減少就診次數(shù)，提高操作簡便性，多數(shù)系統(tǒng)研發(fā)出其特有的一套使用裝置和操作方法，以便在一次就診內(nèi)完成印模和頜位關(guān)系及美學(xué)信息的記錄[7]。掌握各種數(shù)字化系統(tǒng)的特點將有利于臨床醫(yī)師為不同病例選擇合適的系統(tǒng)，從而提高診療的效率和療效。所以本文旨在對多種臨床常用全口義齒數(shù)字化系統(tǒng)的專用裝置和技術(shù)特點進(jìn)行闡述和比較，并對相關(guān)研究進(jìn)展進(jìn)行綜述和展望。

1 常用全口義齒數(shù)字化系統(tǒng)的比較

1.1 不同系統(tǒng)的專用裝置

終印模制取完成后，利用口外掃描技術(shù)掃描終印模可以獲得上下頜的虛擬三維數(shù)據(jù)，但與ADD和BDS系統(tǒng)相比，DCD、WDD和FSD系統(tǒng)獲得的虛擬模型還帶有空間位置信息。

ADD系統(tǒng)的頜位記錄通過其專用的解剖測量裝置(anatomic measuring device，AMD)完成，AMD由上下頜托盤、哥特式弓描記裝置和可調(diào)節(jié)唇支持板共同構(gòu)成，具有與終印模虛擬數(shù)據(jù)的配準(zhǔn)、記錄頜位關(guān)系、確定上唇豐滿度等功能[9-10]。DCD系統(tǒng)的頜位記錄通過DentCa托盤組裝系統(tǒng)專用的哥特式弓描記部件后完成。與其他數(shù)字化系統(tǒng)相比，DCD系統(tǒng)在記錄頜位關(guān)系時通過切割拆卸后段印模和托盤，大大減少了修復(fù)部件在患者口內(nèi)的體積，避免了下頜運動受阻及可能出現(xiàn)的頜位關(guān)系誤差。WDD系統(tǒng)的頜位記錄通過其CAD/CAM個別托盤裝配哥特式弓后完成。盡管ADD、DCD、WDD系統(tǒng)均使用了哥特式弓描記法記錄頜位關(guān)系，但3種系統(tǒng)之間仍有所差異，ADD系統(tǒng)無需組裝其他哥特式弓部件，DCD系統(tǒng)需組裝系統(tǒng)專用的哥特式弓部件，WDD系統(tǒng)使用的則是非系統(tǒng)專用的哥特式弓裝置。與上述3種系統(tǒng)不同，BDS和FSD兩種系統(tǒng)記錄頜位關(guān)系的方式是直接咬合法。BDS系統(tǒng)通過BD KEY成品義齒完成頜位記錄和與終印模的配準(zhǔn)，BD KEY義齒帶有牙列與咬合關(guān)系，具有小、中、大3種尺寸，在就位上頜BD KEY義齒時通過咬合平面分析儀可確保上頜義齒的咬合平面與參考平面平行，然后通過BD KEY Lock固定上下頜義齒[12]。FSD系統(tǒng)通過其CAD/CAM診斷義齒完成頜位記錄。

在頜位關(guān)系記錄完成時，ADD和BDS系統(tǒng)分別利用其AMD裝置和BD KEY義齒與終印模虛擬數(shù)據(jù)配準(zhǔn)，同時獲取具有空間位置信息的上下頜虛擬模型。

1.2 就診次數(shù)與就診內(nèi)容

全口義齒的傳統(tǒng)制作流程需就診5次，分別為制取初印模、制取終印模、記錄頜位關(guān)系、試牙和義齒初戴，而多數(shù)全口義齒數(shù)字化系統(tǒng)僅需2～3次[13]，就診次數(shù)越少，該系統(tǒng)的數(shù)字化程度越高。其中，ADD、DCD、BDS系統(tǒng)的就診次數(shù)最少，分為2次(無義齒試戴)或3次(有義齒試戴)，第一次制取終印模、記錄頜位關(guān)系和美學(xué)信息；第二次佩戴義齒[9-10,14]。WDD的就診次數(shù)相對較多，為4次，第一次傳統(tǒng)法制取初印模、正中托盤初步記錄頜位關(guān)系、安裝UTS CAD裝置記錄正中托盤與參考平面的數(shù)值；第二次利用CAD/CAM個別托盤制取終印模、安裝哥特式弓確定頜位關(guān)系；第三次試戴義齒；第四次佩戴義齒[5]。FSD的就診次數(shù)為3次，第一次傳統(tǒng)法制取初印模、利用后牙咬合法記錄初始頜位、美學(xué)信息記錄，第二次制取終印模、頜位關(guān)系和美學(xué)信息確認(rèn)核對，第三次佩戴義齒[3]。

1.3 制作技術(shù)與適應(yīng)證

數(shù)字化義齒的制作技術(shù)包括數(shù)控切削和3D打印(3D-printing，3DP)，義齒可由基托和人工牙裝配完成或由基托和人工牙一體制作完成[6,15]。由于受到材料性能、義齒美觀性等因素的限制，大部分?jǐn)?shù)字化終義齒由切削的基托裝配成品人工牙組成，但不同數(shù)字化系統(tǒng)之間的制作技術(shù)不全相同。目前，只有ADD系統(tǒng)和BDS系統(tǒng)研發(fā)出帶有粉色基托和白色牙列的切削用樹脂塊，并有多種顏色可供選擇，實現(xiàn)了終義齒的一體式切削制作。除了BDS和WDD系統(tǒng)使用切削技術(shù)外，DCD系統(tǒng)使用3DP技術(shù)制作義齒，ADD系統(tǒng)兩種制作技術(shù)均可，F(xiàn)SD系統(tǒng)則是數(shù)字化技術(shù)和傳統(tǒng)方法的結(jié)合，即利用3DP技術(shù)打印義齒蠟型后通過傳統(tǒng)裝盒、沖蠟、充膠完成[6,10-11,16]。受限于專用裝置的使用方法，ADD和BDS系統(tǒng)的適應(yīng)證相對較窄，而DCD、WDD和FSD系統(tǒng)除了適用于雙頜、即刻全口義齒和種植覆蓋義齒外，還適用于單頜全口義齒。

1.4 其他

與ADD、DCD、WDD、BDS、FSD系統(tǒng)不同，CFD、VV和3Shape系統(tǒng)沒有專用配套裝置，其操作流程與傳統(tǒng)方法類似，就診次數(shù)為5次，其特點在于不同系統(tǒng)有專用的設(shè)計軟件和或制作儀器，在排牙理念、人工牙種類等方面有所差別。其中，VV和3Shape為開放系統(tǒng)，設(shè)計軟件能結(jié)合其他開放儀器一起使用。

2 全口義齒數(shù)字化系統(tǒng)應(yīng)用的研究進(jìn)展

2.1 數(shù)字化全口義齒材料的性能

義齒基托樹脂根據(jù)聚合固化方式分為熱凝、自凝型、光固化型、熱凝注射型4種。目前，廣泛使用的義齒基托樹脂是聚甲基丙烯酸甲酯(poly-methylmethacrylate，PMMA)樹脂及其改性產(chǎn)品。傳統(tǒng)全口義齒基托最常用的是熱凝樹脂，樹脂在固化過程中會出現(xiàn)體積收縮導(dǎo)致基托適合性減小，直接影響義齒的固位[17]。切削義齒所用基托材料是在高壓下預(yù)固化的樹脂塊，大大減少了殘留單體量，有效避免了樹脂在加工過程中出現(xiàn)體積收縮。3DP義齒的基托材料主要是未聚合的光固化樹脂，通過紫外線或可見光在支撐結(jié)構(gòu)上分層聚合，加工完成后還需二次聚合。

在義齒基托樹脂的物理機(jī)械性能方面，Steinmassl等[18]體外比較了5種數(shù)字化系統(tǒng)的基托樹脂(ADD、BDS、VV、DCD、WDD)和2種傳統(tǒng)基托樹脂(熱凝和自凝)在斷裂負(fù)載、斷裂韌性和彈性模量上的差異，研究發(fā)現(xiàn)有4種數(shù)字化基托樹脂的斷裂負(fù)載和斷裂韌性顯著高于1種或2種傳統(tǒng)樹脂，5種數(shù)字化基托樹脂的彈性模量均高于傳統(tǒng)樹脂。Einarsdottir等[19]通過數(shù)字化分析方法配準(zhǔn)下頜義齒基托與模型的三維數(shù)據(jù)，體外比較了數(shù)字化義齒基托(ADD)和傳統(tǒng)義齒基托(熱凝和熱凝注射型)的尺寸變化，發(fā)現(xiàn)數(shù)字化樹脂的尺寸變化顯著小于傳統(tǒng)樹脂。在生物化學(xué)性能方面，Steinmassl等[20]體外比較了4種數(shù)字化義齒(BDS、VV、DCD、WDD)與傳統(tǒng)熱凝義齒在去離子水中儲存7 d后的單體釋放率，發(fā)現(xiàn)數(shù)字化義齒和傳統(tǒng)義齒無顯著差異。Al-Fouzan等[21]體外比較了數(shù)字化義齒(WDD)與傳統(tǒng)義齒表面對白色念珠菌的粘附性，發(fā)現(xiàn)數(shù)字化義齒表面粘附的白色念珠菌群顯著低于傳統(tǒng)義齒。

2.2 數(shù)字化全口義齒的正確度和適合性

緊密貼合的組織面形態(tài)是全口義齒固位的關(guān)鍵因素之一，因此，義齒的正確度和適合性是評價數(shù)字化全口義齒精確性的重要指標(biāo)。正確度指測量值與被測對象實際尺寸之間的偏差[22]，適合性是指義齒組織面與終模型之間的偏差，通過口外掃描技術(shù)獲取義齒或模型的三維虛擬數(shù)據(jù)后，導(dǎo)入數(shù)字化軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)配準(zhǔn)和分析即可以計算正確度和適合性。

Stawarczyk等[23]通過切削技術(shù)制作了5副上下頜蠟義齒(數(shù)字化義齒)并將蠟義齒注塑成型(傳統(tǒng)義齒)，比較了切削蠟義齒與其CAD數(shù)據(jù)之間的偏差以及蠟義齒注塑前后的偏差，結(jié)果顯示數(shù)字化義齒在咬合面和磨光面的正確度均優(yōu)于傳統(tǒng)義齒。Yoon等[24]和Hwang等[25]比較了切削義齒和3DP義齒組織面的正確度，發(fā)現(xiàn)切削義齒在0.059 mm至0.157 mm之間，3DP義齒在0.075 mm至0.096 mm之間。不少學(xué)者比較了數(shù)字化義齒與傳統(tǒng)義齒的適合性，發(fā)現(xiàn)數(shù)字化義齒的適合性在0.058 mm[26]至0.290 mm[27]之間，傳統(tǒng)義齒的適合性在0.105 mm[26]至0.300 mm[27]之間，兩種義齒之間無顯著差異[23,25-27]，或數(shù)字化義齒優(yōu)于傳統(tǒng)義齒[25-26,28-31]。在上述研究中，ADD系統(tǒng)是最常見的實驗對象[26-27,29,30]。Steinmassl等[26]比較了4種數(shù)字化義齒(ADD、BDS、DCD、WDD)與傳統(tǒng)義齒的適合性，發(fā)現(xiàn)數(shù)字化義齒優(yōu)于傳統(tǒng)義齒，且ADD系統(tǒng)的適合性最好((0.058±0.005)mm)，其后依次為WDD系統(tǒng)((0.068±0.005)mm)、DCD系統(tǒng)((0.074±0.011)mm)、BDS系統(tǒng)((0.086±0.012)mm)。

2.3 數(shù)字化全口義齒制作的臨床預(yù)后

在義齒的固位性方面，AlHelal等[32]用ADD系統(tǒng)為20例上頜牙列缺失患者制作了數(shù)字化義齒基托，與其傳統(tǒng)熱凝義齒基托相比較，發(fā)現(xiàn)數(shù)字化義齒的固位性顯著優(yōu)于傳統(tǒng)義齒。數(shù)字化系統(tǒng)制取終印模的過程與傳統(tǒng)方法類似，即托盤邊緣整塑后再利用流動性好的印模材料制取精細(xì)的組織解剖形態(tài)，托盤的適合性越好，印模的精確性和伸展范圍就越符合臨床要求，義齒的固位性也越好。因此，從托盤適合性方面而言，固位性最好的是WDD和FSD系統(tǒng)，其次是ADD系統(tǒng)，最后是DCD和BDS系統(tǒng)。從數(shù)字化制作技術(shù)和使用材料方面而言，切削和3DP均避免了傳統(tǒng)裝盒、沖蠟、充膠等一系列加工過程中樹脂變形的可能性，且切削技術(shù)所用材料為預(yù)成樹脂塊，避免了樹脂的聚合收縮[20]，因而基托適合性更好，義齒的固位性也更好。

在義齒的滿意度方面，Kattadiyil等[33]為15例無牙頜患者分別制作了一副ADD系統(tǒng)的數(shù)字化義齒和傳統(tǒng)義齒，問卷調(diào)查結(jié)果顯示患者對數(shù)字化義齒的滿意度更高。患者滿意度可能與其解剖條件和性格因素有關(guān)，患者為Ⅰ類頜位關(guān)系，牙槽嵴高度、外形和肌肉附著位置越有利于義齒的固位和穩(wěn)定，那么數(shù)字化義齒就越容易獲得良好的臨床效果[34]。此外，義齒的并發(fā)癥也是影響患者滿意度的重要原因，數(shù)字化全口義齒常見義齒固位差和美觀性差等[35]，這與傳統(tǒng)義齒的常見并發(fā)癥類似[36-37]。數(shù)字化義齒固位差可能是因為數(shù)字化設(shè)計時，對義齒邊緣的選點不準(zhǔn)確造成義齒邊緣封閉性不佳，義齒美觀性差可能是因為有些數(shù)字化系統(tǒng)在美學(xué)信息記錄方面有所欠缺，如WDD和FSD系統(tǒng)沒有特殊的美學(xué)信息記錄裝置，從而較易造成美觀性差。

在義齒佩戴后所需的調(diào)整次數(shù)方面，Drago等[38]回顧了73例數(shù)字化義齒(ADD)和33例注塑制作傳統(tǒng)義齒，發(fā)現(xiàn)50%的患者需調(diào)整1～2次，兩種義齒無顯著差異。根據(jù)Saponaro等[39]的一項橫斷面調(diào)查，48例數(shù)字化義齒(ADD)中，31例完成義齒佩戴需就診2次，16例需3次或以上，超過2次的原因有固位差、垂直距離需調(diào)整、美觀問題等。因此，建議在佩戴終義齒前增加義齒試戴步驟，以獲得更好的臨床效果，減少與垂直距離、正中關(guān)系、牙齒排列和美學(xué)等相關(guān)并發(fā)癥的發(fā)生率，提高患者滿意度，避免重復(fù)制作義齒[39]。

2.4 數(shù)字化全口義齒的發(fā)展趨勢

3 小 結(jié)

不同的全口義齒數(shù)字化系統(tǒng)具有相應(yīng)的一些專用裝置，如印模制取裝置、頜位關(guān)系及美學(xué)信息記錄裝置等，因而在就診次數(shù)、就診內(nèi)容和病例適應(yīng)證等方面有所不同(表1)，并對義齒固位性、美觀性和患者滿意度等也有一定影響。總之，數(shù)字化義齒可獲得較好的臨床療效，但在實際操作過程中，醫(yī)師需掌握不同系統(tǒng)的優(yōu)缺點，以便揚(yáng)長避短，或根據(jù)系統(tǒng)的不足進(jìn)行改良，如盡量選擇CAD/CAM個別托盤，在椅旁選擇人工牙的形態(tài)和顏色，盡量增加試牙環(huán)節(jié)等，以提高數(shù)字化全口義齒的成功率。

表1 全口義齒數(shù)字化系統(tǒng)比較Tab.1 Comparison of digital denture system