口腔掃描數字化測量法在評估膜齦手術療效中的可靠性及有效性研究

張瑞 薛緋 張勇 段晉瑜

牙齦退縮是一種常見的牙周病伴發癥狀，可單牙或多牙連續出現。牙齦退縮后牙根暴露，不僅會影響美觀，還可能出現牙根敏感、食物嵌塞和根面齲壞等癥狀［1－2］。近年來，越來越多的患者因美觀和功能的需求要求治療［3－4］。

多年來，牙周探針廣泛應用于膜齦手術前后牙齦位置的測量。但是，由于牙周探針最小刻度為1mm，在測量牙齦退縮時往往需要估算產生誤差。部分學者為提高測量準確性、避免口內直接測量時軟組織阻擋，采用石膏模型和游標卡尺在口外進行多角度觀察和可重復測量［5－6］。但是，由于石膏模型在制作和儲存期間易出現變形、操作相對繁瑣，未被臨床廣泛應用。因此，臨床上有必要探尋一種更加高效、準確的方法，為評價牙齒或種植體周圍軟組織形態變化提供更加全面的信息。

近年來，隨著口內掃描系統的逐漸發展，其不僅能對牙齒、修復體等硬組織實現快速且精確的復制，還能對周圍軟組織進行數字化重建［7］。口腔掃描對美學區軟組織的復制精度已達到或超過傳統印膜的水平［8］。此外，口內掃描得到的數字化模型還具有舒適度高、測量靈活、數據方便儲存和記錄等優點［9］。結合逆向工程軟件可獲得精確、可重復、多維度的測量數據。

本項目旨在研究利用口腔掃描技術的數字化測量法來定量分析膜齦手術前后軟組織變化的可靠性及有效性，并與臨床探針法相比較。

1 資料與方法

1.1 研究對象

本項目已獲得北京大學口腔醫院生物醫學倫理委員會審查和批準（批號：PKUSSIRB-201947089）。從2019年6月～2021年2月于北京大學口腔醫院門診部牙周科進行基于結締組織移植的膜齦手術的患者中納入12名患者，共33顆牙齒。

納入標準：（1）患者18～65歲；（2）前牙或前磨牙區有至少一顆牙齒存在≥1.5 mm的Cario I類牙齦退縮［10］；（3）患牙有可識別的釉牙骨質界（cemento-en-amel junction，CEJ）。排除標準：（1）服用可能影響牙周健康的藥物；（2）吸煙；（3）術區接受過其他口腔手術；（4）其他牙周手術禁忌癥。

1.2 臨床干預

所有患者均由同一位經驗豐富的牙周專科醫師完成基于結締組織移植的膜齦手術。由2名牙周專業醫師采用牙周探針（UNC15，hu-friedy，美國）分別對所有患牙的術前牙齦退縮高度（gingival recession height，GRH）、牙齦退縮寬度（gingival recession width，GRW）和術后6月時牙齦高度增加（gingival height gain，GHG）進行臨床測量。數值精確到0.5 mm。

1.3 數字化操作流程

所有患牙在術前和術后6月分別采用3shape（3shapetoris，丹麥）口腔掃描儀進行口腔掃描，范圍包括患牙及兩側至少2顆鄰牙，輸出“.stl”格式文檔。用Geomagic studio 2014軟件（Geomagic，美國）進行相關數字化測量。由2名受過數字化訓練的牙周專業醫生對所有患牙重復進行2次測量，間隔1周。在術前數字化模型上測量GRH、GRW和牙根暴露面積（root exposure area，REA）。將術前和術后6月數字化模型擬合重疊后，測量GHG和牙齦面積增加（gingival area gain，GAG）（圖1）。

圖1 以左下第一前磨牙為例展示數字化測量法Fig 1 Digital measurements of the left lower first premolar on digital models

1.4 樣本量計算

基于組內相關系數（intra-class correlation coeffi-cients，ICC）進行樣本量計算，每顆牙視為一個重復單位。若α＝0.05，β＝0.20，預期可靠性為 0.80，最小可接受水平為 0.50，需納入 22顆牙［11］。

1.5 統計分析

2 結 果

研究樣本包括12名患者（5名男性和7名女性，平均年齡34.7±8.3歲）共33顆患牙。若以頜位區分：含13顆上牙及20顆下牙。若以牙位區分：含9顆中切牙、8顆側切牙、6顆尖牙和10顆前磨牙。

2.1 數字化測量法的可靠性

基于口腔掃描的數字化測量法在測量膜齦手術前后牙齦形態變化方面的具有極高的一致性（表1）。檢查者內的ICC≥0.935，檢查者間的ICC≥0.930。

表1 數字化測量法的可靠性Tab 1 The reliability of digital measurement

2.2 臨床測量法的可靠性

臨床使用牙周探針測量GRH、GRW和GHG時，檢查者間的 ICC值分別是 0.938、0.843和 0.842，低于相應數字化法的ICC值（表2）。

表2 臨床探針測量法檢測者間可靠性 （mm）Tab 2 The inter-examiner reliability of clinical measurement（mm）

2.3 數字化測量法與臨床測量法的一致性

表3為數字化法與臨床法間的測量一致性。其中，GRH的一致性最高（ICC＝0.966），其次為 GRW（ICC＝0.852）和 GHG（ICC＝0.780）。用差值進行Bland-Altmann分析（圖2）可見，GRH、GRW和 GHG的差值分別是0.07、0.20、－0.07 mm。而95%一致性限值（LoA95%）分別是（－0.33～0.47）mm、（－0.40～0.80）mm和（－0.88～0.75）mm。相應分別有6.06%（2/33）、9.09%（3/33）和 9.09%（3/33）的點落于LoA95%范圍之外，臨床上可以認為兩種測量方法具有較好的一致性。

圖2 數字化測量法和臨床測量法的Bland-Altman圖示Fig 2 Bland-Altman plot of digital and clinical measurements comparison

表3 數字化測量法與臨床探針法的比較 （mm）Tab 3 Comparisons of digital and clinical measurements（mm）

3 討 論

膜齦手術是改善牙齦退縮、牙根暴露的有效手段［14］。通過冠向復位瓣或隧道技術聯合上皮下結締組織移植可以取得良好的術后效果［15］。以往對膜齦手術的療效分析常采用臨床直接測量法或石膏模型間接測量法。近年來有學者提出應用數字化法分析膜齦手術療效的可行性，但數據大多來自掃描石膏模型［5，16］，且測量方法并不統一［17－18］。本研究采用數字化方法對膜齦手術前后基于口腔掃描的牙齦緣形態變化進行分析，并進一步討論了此方法的可靠性與有效性。

本研究發現，測量GRH時數字化法和臨床法均有極高的一致性，ICC值分別為0.939和0.938，與前期研究結果一致［8，19］。說明在直視且標志點清晰的條件下，數字化法和臨床法均能較好的反應GRH的臨床情況。而在測量GRW和GHG時，數字化法測量者間的ICC值分別為 0.950和 0.939，明顯高于臨床法的0.843和0.842，說明數字化法的重復性更佳。這可能因為GRW的測量標志點易受到測量角度和觀察角度的影響。此外，若術后牙齦高度增加超過CEJ，臨床法難以在直視條件下用牙周探針精準測量CEJ至術后齦緣的距離。相反，當應用軟件將術前和術后數字化模型擬合重疊并調整可視度后，可在直視下完成GHG的測量。說明數字化測量法對膜齦手術后牙齦高度超過CEJ的患牙具有明顯優勢。

本研究顯示，與使用牙周探針的臨床法相比，基于口腔掃描的數字化測量法在牙齦退縮線性測量方面有較好的一致性。Bland-Altman圖顯示，GRH、GRW和GHG的 LoA95%分別在0.4、0.6、0.8 mm以內，略低于以往研究結果［8］，可以滿足臨床需求。通過口腔掃描數據建立的三維模型，可精準定位標記點，避免口腔內軟組織的干擾［20］。與以往應用石膏模型的間接測量法相比，基于口腔掃描數據的數字化測量法具有測量精度更高、數據儲存方便、模型不會變形等優點［18，21］。

本實驗通過應用逆向工程軟件對傳統臨床法無法檢測的術前REA和術后GAG進行了測量。這兩個參數的檢查者內（ICC≥0.989）和檢查者間（ICC≥0.930）均有高一致性，符合臨床需求。盡管有學者曾提出利用照片分析的方法測量牙齦高度和面積的變化［22］。但由于照片法存在無法表現根面弧度、易受拍攝角度影響、測量標尺不易轉移等缺點，未被臨床廣泛應用。基于口腔掃描數據建立的三維數字化模型可以通過局部放大、多角度觀察，測量出更準確的面積變化。

以往研究多聯合使用平均根面覆蓋率（mean root coverage，MRC）和完全根面覆蓋率（complete root cov-erage，CRC）來評估膜齦手術的療效［23－24］，但該結果并不能精確反應臨床的實際情況。本研究提出可以將面積參數GAG與REA作比得到平均牙齦覆蓋率（mean gingival coverage，MGC），這個新參數可能可以替代MRC和CRC，從而更準確的反應膜齦手術后牙齦增量的效果。值得注意的是，若牙齦高度增加超過CEJ時，MGC可能超過100%。

總之，數字化測量法不僅無創、精確度高、重復性好，還具有存儲方便、信息全面等優點，為臨床上提供了一種新的選擇。本研究結果顯示，數字化測量法對線性和非線性參數均有極好的一致性，能滿足臨床需要。然而，由于此方法軟、硬件設備要求高，對操作者需要專業培訓，存在一定應用門檻。采用牙周探針進行牙齦測量的方法因價格低廉、操作簡便在臨床應用中依然具有不能忽視的優勢。數字化測量法未來可用于對比不同術式或不同移植物的術后療效，精確評估軟組織的增量效果，為臨床醫生提供更多參考。