3D-DSD技術在前牙美學缺陷重建中的作用分析

侯彥 李青

[摘要]目的：探討三維數字化微笑設計（3D-DSD）技術在前牙美學缺陷重建治療中的應用價值。方法：隨機將61例擬行前牙美學修復患者（96顆患牙）分為兩組。對照組：30例（47顆患牙），采用二維數字化微笑設計（2D-DSD）技術進行前牙美學修復;觀察組：31例（49顆患牙），采用3D-DSD技術。觀察兩組臨時修復體完成時間、全瓷修復體完成時間、修復體美國公共健康服務（USPHS）評分，粉色美學評分（PES），患者對前牙美學VAS評分的差異。結果：觀察組臨時修復體完成時間、全瓷修復體完成時間均低于對照組（P<0.05），修復體外形準確性USPHS評分、軟組織水平、軟組織輪廓PES評分高于對照組（P<0.05），患者對前牙美學滿意度評分高于對照組（P<0.05）。結論：3D-DSD數字化診療技術可縮短前牙美學修復體設計時間，提高修復體外形準確性，更有助于改善唇、齦、齒關系，患者滿意度高。

[關鍵詞]三維成像;數字化;計算機輔助;前牙;美學;微笑設計

[中圖分類號]R783.3? ? [文獻標志碼]A? ? [文章編號]1008-6455（2021）03-0109-04

Analysis of the Effect of 3D-DSD Technique on the Reconstruction of Anterior Teeth Aesthetic Defects

HOU Yan， LI Qing

（Department of Orthodontics， Stomatological Hospital of Hebei Medical University， Shijiazhuang 050017，Hebei，China）

Abstract： Objective To explore the application value of three-dimensional Digital Smile Design（3D-DSD） technique in the reconstruction of anterior teeth with aesthetic defects. Methods? 61 patients （96 affected teeth） were randomly divided into two groups. The control group （30 cases，47 affected teeth） was treated with two-dimensional Digital Smile Design （2D-DSD） technology. The observation group （31 cases， 49 affected teeth） was treated with 3D-DSD technology. The time to complete temporary restoration， the time to complete all-ceramic restoration， the US Public Health Service （USPHS） score， the pink esthetic score （PES） and the aesthetic VAS score of anterior teeth between the two groups were observed. Results? The time of complete temporary restoration and complete all-ceramic restoration in the observation group were lower than those in the control group （P<0.05）. The USPHS Score of repair body shape accuracy， PES scores of soft tissue level and contour in the observation group was higher than that in the control group （P<0.05）. The aesthetic satisfaction of patients with anterior teeth was higher than that in the control group （P<0.05）. Conclusion 3D-DSD digital diagnosis and treatment technology can shorten the design time of anterior teeth aesthetic prosthesis， improve the accuracy of prosthesis shape， and help to improve the relationship between lip， gingiva and teeth， with high patient satisfaction.

Key words： three-dimensional imaging; digital; computer aided; teeth; aesthetic;smile design

前牙美學修復是集牙周治療、咬合治療、生理學、美學及預防學處理等為一體的口腔修復技術[1]。隨著現代生活水平的提高，人們對前牙美學期望值不斷提高，傳統前牙美學修復已經不能達到患者的期望值。數字化微笑設計（Digital smile design，DSD）是目前牙齒美學的新理念和修復方法，根據國際微笑標準，采集口內牙齒長度、色澤、排列、線條、輪廓等信息，對前牙美學參數進行設計，達到完美修復體外形和笑線，更符合患者對前牙美學的需求[2-3]。目前，國內DSD應用主流為二維數字化微笑設計（Two-dimensional digital smile design，2D-DSD），但是存在無法直接生成3D圖像，需要技師制作診斷蠟型，形態、色澤偏差較大等弊端。三維數字化微笑設計（Three-dimensional digital smile design，3D-DSD）利用三維數字掃描技術更精確，計算機量化設計更合理，修復效果理想，因此，更能滿足現代前牙美學修復對唇、齒、齦三者協調性的要求[4-5]。術前通過數字化診療技術可進行精準的美學分析和設計，采用3D技術打印實體模型，較少制作蠟型所需時間，可快速預測修復效果，便于患者參與美學修復設計及醫患之間的溝通，緩解醫患矛盾。本研究將3D-DSD技術應用于前牙美學修復中，探討其臨床效果，現報道如下。

1? 資料和方法

1.1 臨床資料：選擇2016年2月-2018年2月筆者醫院口腔科診治的61例擬行前牙美學修復患者（共96顆患牙）為研究對象。納入標準：①單顆或多顆前牙美觀欠佳，要求瓷貼面或全瓷冠修復;②上下牙咬合關系正常;③既往未接受正畸治療;④具備完全自主的行為能力和表達能力，配合問卷調查。排除標準：①嚴重唇向、舌向錯位，嚴重扭轉牙和中線過度偏移;②上頜前突、唇面嚴重磨損;③牙間隙>5cm，牙列擁擠排列不齊;④齲齒、夜磨牙，牙根長度<10mm。采用隨機數字表法將患者分為兩組，觀察組：31例（49顆患牙），男19例，女12例，年齡29～52歲，平均（40.25±5.36）歲;就診原因：前牙形態改變6例、顏色改變4例、牙體缺損7例、牙列排列異常8例、牙周軟組織形態異常6例;美學修復方式：貼面修復13例，全冠修復18例;對照組：30例（47顆患牙），男18例，女12例，年齡27～55歲，平均（40.87±5.42）歲;就診原因：前牙形態改變7例、顏色改變5例、牙體缺損5例、牙列排列異常6例、牙周軟組織形態異常8例;美學修復方式：貼面修復15例，全冠修復15例。本研究獲得筆者醫院倫理委員會批準，患者及其家屬均知情同意并簽署同意書，診療過程嚴格遵循倫理學原則，保障患者隱私和安全。

1.2 方法：對照組：術前完善口內和口外檢查，與患者溝通了解其美學訴求。根據美國美容牙科協會（American academy of cosmetic dentistry，AACD）攝影要求采用單鏡頭反光數碼相機（日本canon公司EOS 60D）采集口內照片[6]，拍攝面部放松狀態下和微笑時正位、側位、半側位照片，應用口角拉鉤、口內黑色背景板或反光板拍攝單頜黑背景特寫照、口內前后雙側牙正中關系位照片、上下牙列牙合像，記錄患者顏面部信息，微笑狀態下切緣弧度、笑線位置，牙齒排列、形態、顏色、齦緣形態高度等信息。拍攝圖片導入Keynote軟件處理，將局部特寫照與微笑照片重疊，以口腔美學標準進行量化分析。展示模擬效果圖，根據患者意見調整，獲得初步修復方案。將原始圖片、模擬修復效果圖通過郵件形式傳送至義齒制作中心，技師制作診斷蠟型完成后發送至臨床，根據患者意見再次調整至滿意后制作硅橡膠導板。排齦液排齦、加聚硅膠取模、灌注超硬石膏模型，口內完成臨床修復體制作，調試滿意后交于技師制作鑄瓷修復體。修復體制作完成試戴顏色、咬合關系、邊緣密合度等得到患者認可后粘接，磨改拋光。伴有牙周疾病或需牙周基礎治療請牙周科會診并進行相應的手術治療，如需修復牙冠方向請牙體科會診并進行相應的手術治療。

觀察組：采集口內照片方法同上，TRIOS口內掃描儀（丹麥3Shape）獲取牙列及牙齦三維數據，Face面部三維掃描儀（德國3DShape公司）獲取面部三維數據。將上述3種數據整合獲得微笑狀態下面部軟組織和牙列三維數字模型，記錄唇、齒、齦三維關系。應用3Shape軟件臨時冠模式設計修復體，獲得三維牙列圖像，與微笑圖片配準，最終繪制出唇、齒、齦三維效果圖。展示三維效果圖，根據患者意見調整，獲得初步修復方案。Perfactory DDP三維打印機（德國 Envision TEC GmbH公司）打印臨床冠試戴，結合牙齦位置和牙齦周圍組織情況調整效果滿意后，聚醚橡膠取模，灌注超硬石膏模型，CAD/CAM系統（德國CEREC Sirona公司）掃描石膏模型和臨時冠，完成最終修復體，加工全瓷修復體，試戴顏色、咬合關系、邊緣密合度等得到患者認可后粘接，磨改拋光。伴有牙周疾病者采用3D打印機打印手術導板指導牙周手術治療，如需修復牙冠方向請牙體科會診并進行相應的手術治療。術后拍攝照片，標準同術前，囑患者定期復診。

1.3 觀察指標：①記錄兩組臨時修復體完成時間（模擬效果圖得到患者確認至臨床修復體完成時間）、全瓷修復體完成時間（臨床修復體初戴至患者滿意時間制作完成全瓷修復體時間）;②修復3個月后采用美國公共健康服務（United States Public Health Service，USPHS）標準從修復體外形準確性（0分=不準確，1分=欠準確，2分=準確）、邊緣密合性（0分=有較大間隙或邊緣破裂，1分=有間隙，但牙體無暴露，2分=無間隙）、表面光滑性（0分=粗糙，1分=欠光滑，2分=光滑）進行等級評價[7];③修復3個月后牙齦美學效果評價：采用粉色美學評分（Pink esthetic score，PES）評價體系[8]從近中齦乳頭（0分=缺如，1分=不完整，2分=完整）、遠中齦乳頭（0分=缺如，1分=不完整，2分=完整）、軟組織水平（0分=>2mm，1分=1～2mm，2分=<1mm）、軟組織輪廓（0分=不和諧，1分=較自然，2分=自然和諧）、軟組織顏色（0分=差異明顯，1分=差異中等，2分=無差異）、軟組織質地（0分=差異明顯，1分=差異中等，2分=無差異）、牙槽骨缺損（0分=缺損明顯，1分=輕度缺損，2分=無缺損）7項與同名牙對比做出評價，分值越高，牙齦美觀度越高;④修復3個月后采用視覺模擬評分法（Visual analogue scoring，VAS）由患者對前牙區美觀度進行自我評價，要求患者根據修復前后牙體美觀程度在標有0～10共11個刻度直尺上做出標記，分值越高表示患者滿意度越高。

1.4 統計學分析：采用SPSS 25.0軟件進行數據分析，臨時修復體完成時間、全瓷修復體完成時間、USPHS 、PES評分等計量資料經Kolmogorov-Smirnov法進行擬合優度檢驗符合正態分布以（x?±s）表示，采用獨立樣本t檢驗。VAS評分分布等計數資料以率（%）表示，采用χ2檢驗。所有統計均采用雙側檢驗，檢驗水準α=0.05。

2? 結果

2.1 兩組患者臨時復體完成時間、全瓷修復體完成時間比較：觀察組臨時復體完成時間、全瓷修復體完成時間均低于對照組（P<0.05），見表1。

2.2 兩組修復體評價結果比較：觀察組修復體外形準確性評分高于對照組（P<0.05），邊緣密合性、表面光滑性評分略高于對照組，但差異無統計學意義（P>0.05），見表2。

2.3 兩組牙齦美學效果評價結果比較：觀察組軟組織水平、軟組織輪廓評分高于對照組（P<0.05），近中齦乳頭、遠中齦乳頭、軟組織顏色、軟組織質地、牙槽骨缺損評分與對照組無統計學差異（P>0.05），見表3。

2.4 兩組患者對前牙美學滿意度評價結果比較：兩組患者對前牙美學滿意度VAS評分差異顯著（P<0.05），觀察組患者VAS 8～10分比例高于對照組，0～3分比例低于對照組，見表4。

2.5 典型病例

2.5.1 病例1：女，24歲，前牙外傷至1/2缺損。術前口內檢查：探（-）、叩（-）、松動度（-）、牙髓活力測試正常，X線根尖、牙周膜正常。口外檢查：面部對稱，比例協調，無開口型異常、顳下頜關節紊亂疾病，咀嚼肌正常。采用3D-DSD計數進行美學修復。見圖1。

2.5.2 病例2：女，35歲，前牙樹脂貼面修復8年要求美學修復。術前口內檢查：探（-）、叩（-）、松動度（-）、牙髓活力測試無反應，X線根尖、牙周膜正常;牙齦緣不協調，牙冠部分缺損，樹脂貼面部分脫落，重度氟斑牙。口外檢查：面部對稱，比例協調，無開口型異常、顳下頜關節紊亂疾病，咀嚼肌正常。采用2D-DSD技術美學修復。見圖2。

3? 討論

隨著口腔醫學理念的更新，口內數字化印模、設計軟件技術的不斷提升，口腔醫學不再只追求口腔健康和功能修復，而更注重口腔美學修復。前牙區是重要美學區，傳統前牙美學修復局限于牙冠色澤、形態、排列恢復，而現代前牙美學修復提倡自然美和個性美的有機結合，更注重正常牙齦形態和協調的牙齦牙冠關系，體現真實、自然、個性的美觀，實現科學、藝術、自然的有機結合。DSD是現代前牙美學修復注入的新理念和方法，2D-DSD通過拍攝微笑時口內和面部數碼照片，并進行二維數據整合設計修復方案，將牙齒顯露長度、牙冠寬長比、牙齒排列、上前牙與下唇曲線關系等信息，傳輸至專用設計軟件設計展現美學修復效果圖，有助于減少審美主觀差異和醫患之間美學分歧[9-10]。但是，2D-DSD操作需要經過圖像分析、診斷蠟型、臨床修復體等流程，對技師水平和美學素養要求高，操作復雜，耗時長，且圖像分析技術落后無法展現唇、齒、齦關系，不能直接轉化為實體診斷模型，導致樹脂罩面與實際存在一定誤差，預測修復效果與實際偏差較大[11-12]。

隨著口內數字化印模技術和設計軟件技術的提高，3D-DSD開始逐漸應用于臨床。相對于2D-DSD，3D-DSD具有更精準的美學設計和修復體制作技術。3D-DSD通過數碼攝影技術、口內掃描和面部掃面技術獲得數字化牙列、面部數據和信息，并通過數據整合獲得微小狀態下口腔軟硬組織三維數字模型，模擬出唇、齒、齦三維效果圖，通過3D打印技術打印出診斷模型，實現3D-DSD設計圖像與診斷模型精準匹配，省略研究模型、診斷蠟型制作過程，不僅節約資源，提高診療效率，且能滿足復雜三維美學設計的要求，更受患者青睞[12-13]。本研究觀察組臨時修復體完成時間、全瓷修復體完成時間均低于對照組，提示3D-DSD技術可縮短修復體制作時間，節約時間成本。

術前美學設計是口腔美學的重中之重，2D-DSD技術主要依賴口內照片采集，對口腔醫師攝影水平要求較高。口內圖像采集要求口腔醫師配備專業攝像器材，掌握復雜攝影技巧，以及光學、成像理論等知識，費用高、學習時間長，限制DSD技術在臨床推廣。覃建平[9]在口內采集圖像上進行革新，應用高像素智能手機拍攝口內照片，并通過微信傳輸至設計師終端，設計美學修復效果圖后反饋給醫生終端，簡化圖像采集、傳輸和設計流程，降低口內圖片采集難度。但是該方法對智能手機像素和設備要求較高，需具備1080p分辨率和專業的口腔攝影光源，且需要具備一定手機攝影技巧。本研究采用3D-DSD技術，將口內攝像技術、口內掃描、面部掃描技術有機結合，整合三者采集信息，通過專用圖形圖像處理軟件模擬效果圖，更為逼真，數據更為精確，大大減少口內采集圖片質量偏差導致的設計誤差，更符合數字化設計的理念，體現數字化精準治療。本研究觀察組修復體外形準確性評分高于對照組，說明3D-DSD設計修復體準確性更高，分析原因為3D-DSD技術全程數字化設計大大減小手工制作誤差，提示3D-DSD技術具有更為精確的美學設計優勢。本研究兩組患者修復后PES評分均在2分以上，說明兩種DSD設計均可滿足微笑設計美學要求，但觀察組軟組織水平、軟組織輪廓評分高于對照組，說明3D-DSD技術可更能有效改善口內軟硬組織關系，恢復唇、齒、齦關系協調。本研究通過3D-DSD美學設計構建三維彩色數字牙列模型，大大提高仿真效果，完善美學設計和預測流程，也更符合患者術前對美學效果預測的需求，患者對診療效果滿意度高于對照組。李崢[14]采用3D-DSD技術進行數字化美學設計，3D打印診斷模型，數字化制作修復體，大大提高了患者滿意度。

3D-DSD美學設計打印導板是多學科交流溝通的良好載體，在前牙美學修復中具有以下幾點優勢[15-18]：①3D打印導板可為伴牙周疾病患者實施牙周科手術提供精準指導，便于手術醫師精準定位手術切口，控制硬組織切除量，為達到完美牙齦形態、齦緣關系和牙齦線提供了保證;②3D打印導板大大縮減了傳統2D-DSD手工制作診斷蠟型、臨時修復體、寄回模型等繁瑣過程，且可減少人為制作偏差，保證修復手術的美學效果，最終實現數字設計向手術成果的轉變;③修復過程可根據需要3D打印制作臨時冠并根據患者要求進行調整，根據臨床冠制作修復體模型，加工全瓷修復體，確保修復體完全匹配。本研究伴牙周疾病患者通過3D打印導板完善牙周修復手術，為后續美學修復奠定良好基礎，提高美學修復效果。

但是3D-DSD技術存在一定局限性，表現在以下幾個方面[19-20]：①口內掃描、設計、3D打印出實體的診斷模型全過程數字化，精確度尚待考驗;②需要專業的圖像處理軟件和較高水平的圖形圖像處理能力，目前市場上不是所有口內掃描儀均配套CAD軟件;③口內掃描儀價格昂貴，美學修復加工費用高，限制了臨床推廣;④3D-DSD設計需要掌握虛擬頜架技術，對設計者技術要求高，需專業學習培訓，學習曲線長。相信隨著數字化技術的不斷提高，在不久的將來全程數字化前牙美學修復技術將在臨床不斷得到推廣和使用。

綜上，3D-DSD數字化診療技術可實現全程數字化操作，縮短前牙美學修復體設計時間，提高美學設計效率。3D-DSD技術設計修復體外形準確率高，牙齦美學效果更好，更有助于改善唇、齦、齒關系，患者滿意度高。由于本研究例數有限，研究結果可靠性仍待擴大樣本例數加以證實。

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