三維數字化技術在口腔正畸教學中的應用

李萍 徐衛華 馬念 鄒賢玉 張翼

【摘 要】口腔正畸教學中三維數字化的應用，對提升口腔正畸教學效率提供了技術保障。三維數字化教學對比常規教學更能滿足國內正畸醫療所需。在具體的教學實踐中，從三維數字化分析軟件、錐形束CT、數字化牙頜模型、三維顏面成像技術著手，可以在口腔正畸教學中全面提升教學質量，為口腔正畸教學提供可行性借鑒。

【關鍵詞】三維數字化教學；口腔正畸；數字化牙頜模型

中圖分類號：G642 文獻標識碼：B 文章編號：1004-4949（2023）07-0163-04

Application of Three-dimensional Digital Technology in Orthodontic Teaching

LI Ping， XU Wei-hua， MA Nian， ZOU Xian-yu， ZHANG Yi

（Department of Orthodontics， Affiliated Stomatological Hospital of Guizhou Medical University， Guiyang 550004， Guizhou， China）

【Abstract】The application of three-dimensional digitization in orthodontic teaching provides technical support for improving the efficiency of orthodontic teaching. Compared with conventional teaching， three-dimensional digital teaching can better meet the needs of domestic orthodontic medical treatment. In the specific teaching practice， starting from three-dimensional digital analysis software， cone beam CT， digital dental model and three-dimensional facial imaging technology， we can comprehensively improve the teaching quality in orthodontic teaching and provide feasible reference for orthodontic teaching.

【Key words】Three-dimensional digital teaching； Orthodontics； Digital dental model

口腔正畸是臨床治療口腔疾病的關鍵，但在治療過程中護有各種因素導致治療失敗。為進一步獲得完善的診斷圖像質量效果，并能達到有效制定治療計劃，保障獲得高水平矯治治療的效果[1]。傳統正畸多以一般診療技術和方法，來達到對顱、面、頜及其他各部分間結構特征的關聯性了解[2]。以往口腔正畸的教學中，多受傳統教學模式影響，學生對相關概念等內容的學習局限，僅通過課本進行發散考驗學生的思維能力，教學效果存在較大的差異。且受常規教學中二維診療技術的影響，檢查過程中易因X線的放大、重疊、變形等，容易導致測量精確性不足、結構定位不明等問題的出現，以至于口腔正畸教學效率不高[3]。三維數字化教學方法應用于口腔正畸教學中，可有效提高診斷措施和方法，被臨床醫生所重視。基于此，本文就三維數字化教學在口腔正畸教學中的應用進行論述，以期為相關教學提供一定參考。

通過檢查診斷中的牙頜模型設計，并在教學中對進行測量，可以增強學生對治療機制的理解[4]。而一般二維教學中，受手工測量中石膏模型教具制作的局限性，加之模型多、易磨損、丟失、體積龐大等影響，會產生一定的誤差，甚至可能直接影響教學質量。三維數字化教學方法立足計算機應用技術，融合掃描檢查、設備儀器等，在臨床、教學及科研層面，構筑三維數字化牙頜模型。通過重建技術，結合光學掃描技術的探究式優勢，讓其數字化施行效果更佳[5]。通過三維數字化牙頜模型的構筑，以提高教學的直觀性和便捷性，具體表現在正畸檢查中，基于牙大小、尖牙間牙弓寬度的定性分析更精準，測量質量更高。

2.1 三維數字化分析軟件 三維數字技術就口腔科手術患者模擬演示、3D診斷技術，整合了資料收集模塊及其病例分析整理軟件、頭影測量等內容，融合了數字化技術、計算機技術，在實際教學中應用整理效果更佳，溝通交流更能準確、測量效果更佳[6]。三維數字技術，在口腔正畸教學的邏輯中，以信息化工具實現了師生的自主和諧交流。基于記憶核心知識點的頭影測量定點和描跡等，讓正畸教學的完成效率更高；在臨床正畸教學中，基于數字化整合教學的優勢，不僅能夠提升學生對相關癥狀的直觀記憶，還可以使正畸治療效果達到更佳[7，8]。口腔三維數據采集設備上，在口腔正畸治療中應用廣泛，此外，在口腔種植及頜面手術治療中，其設計作用愈發突出。有近10個品牌通過應用錐形束CT （CBCT），使得其硬件性能更高。數字化教學所構筑的數據與三維面部數據、口內掃描數據或牙頜模型數據等的配套設施關聯性密切。數字化軟硬件產品線，為進一步提升軟硬件間數據兼容性，優化多源數據融合、頭影測量、種植設計、正畸分析等的功能，以此來提升口腔正畸治療的效果[9，10]。學生可以通過相關演示，直觀了解患者軟硬組織的變化，還可以獲得治療前后關節髁突、咬合接觸點的動態化數據，進而提升教學效果。

2.2 錐形束CT CBCT為X射線發生器、平板探測器、機械零部件、電子零部件、計算機等硬件供應商以及提供各類圖像處理軟件、計算存儲服務[11]。在專業化的系統開發、軟件開發、工藝設計及設備生產等工作中，通過外采解決核心硬件的供應。由于上游核心器件的采購來源差異較小，因此在產品設計、工藝設計、軟件設計以及錐形束CT重建算法、圖像處理算法等技術的差異相對較小[12]。

2.3 3 D功能模型技術 3D功能模型技術廣泛應用于數字化建檔、三維診斷及治療方案的輔助設計、正畸矯治、正畸材料設備制造、科研教學等；石膏模型存在固化時間長、邊緣不清楚、取模變性等缺點，難以快速準確地測量數據，因此導致對治療結果的預測存在一定的局限性[13-15]。口內掃描通過儀器直接獲取患者口腔內信息，并通過連接網絡直接將信息傳輸至矯治設計公司進行相對應的加工、診斷、設計，并生產虛擬排牙動畫，使患者可以更直觀地了解矯治流程。此外，口內掃描避免了材料變形導致的誤差，精度較高，同時省去了取模及郵寄等繁瑣步驟，使整個過程更方便，且節省時間、有利于遠程會診[16-19]。三維數字化牙頜模型能夠縮短口腔正畸患者的臨床治療時間，且不良事件發生率低，患者滿意度更高；通過不同方法采集數據重建模型，應用于正畸治療的分析診斷、排牙實驗、輔助設計個性化托槽和隱形矯治器；將正畸逐步發展成為數字化分析、診斷和治療的全新模式，提高患者的治療效果。通過CBCT獲取影像資料，應用Dolphin 11.0軟件在垂直于髁狀突長軸的斜位測得顳下領關節前、上、后間隙值，運用Pullinger分析法判斷髁狀突在關節窩的位置，提高診斷效率及準確性，學生在實際診療過程中運用此類技術不僅可以降低誤診率，還能夠更加直觀了解患者治療前后的各項數據變化，從而準確判斷治療效果，方便根據患者實際治療情況對治療方案作出調整[20-22]。

2.4 數字化牙頜模型 通過融合數字化技術的集成化優勢，在牙頜模型的三維掃描設備、三維重建算法中，讓后續獲取的牙頜表面或石膏模型表面聚合處理及其曲面重建的數據構建更合宜，在接近原型、形狀信息囊括中，融合激光掃描、CT圖像重構、接觸式三坐標測量儀等的支持，對口腔內微小解剖結構、精度等的掃描精度更高、成本更低，從而提高學生對口腔微結構的理解，加深記憶[23-25]。在取印模環節，基于數字化牙頜模型精確度設計層面的加工處理技術上，整體保障了數字化牙頜模型的準確度，防范了模型變形問題。口內直接掃描獲取數字化模型的教學方法，在模型測量速度、精度，遠程會診及其傳輸中，達到了個性化設計的效果。

例如日本森田Morita Accuitiomo僅需將石膏模或印模放在拍攝區內便可通過CT的牙頜模型掃描程序進行掃描。掃描后的3D牙頜模型還可與CBCT的圖像進行疊加，從而創建一個虛擬患者以滿足醫生所有臨床治療規劃的需求。這種疊加式的數據可以提供一個無偽影的患者牙列區模型，其中會呈現出骨骼、牙冠。這為口腔種植計劃、手術導板制作、正畸及正頜外科的診斷治療提供了更有價值的新路徑[26-29]。

三維數字化教學作為一種新的數字化教學手段，相比傳統二維面像更容易激發學生的學習興趣，分析結果更加準確，主觀偏倚小，可重復性強，有助于提高口腔正畸教學效果；在教學方法容易激發學習興趣、分析準確可靠、主觀偏倚小、適合治療前、中、后的對比分析等；在教學資料獲取方式、教學方法有利于鞏固理論知識、操作簡便易掌握中，教學方法量化效果更佳[30-32]。

以往齒科修復的做法是采用口內印模技術，臨床制取印模、翻制石膏模型，在患者治療過程中還需等待印模材料凝固和印模消毒、灌注模型，繁瑣的步驟導致取模周期長。而且取模的過程中，患者長時間張口，口內異物感強烈，易產生惡心干嘔等不良反應，患者的就診體驗感較差，因此容易產生抗拒心理，不愿定期復診[33]。數字化口內掃描儀配合3D打印可以實現椅旁即刻制作修復體模型、牙冠等，醫生用口腔掃描儀對患者的口腔進行掃描，就能獲取精準的口腔數據，椅旁利用3D打印設備打印出患者牙模，再生產出相應的齒科器械或產品，節省了時間成本。同時，這樣的流程以數字化效果模擬器展示，可鍛煉學生的臨床思維能力，提高口腔正畸診斷與治療計劃的制定的教學效果；在“制定方案主動性”和“考慮牙移動細節”方面，更多學生認為數字化模擬器可提高學習興趣、加深對診斷與治療計劃的理解和考慮更多三維牙移動[34]。

結合虛擬仿真實驗系統使用3D max軟件進行三維重建，并利用HTML、CSS編程語言進行頁面設計。通過術前準備、操作前準備、托槽粘結、術后處理4個模塊，學生可以分步驟系統性學習正畸患者從初診資料搜集、X線片分析、托槽粘結及術后醫囑等臨床一系列流程，從而在今后的臨床實踐中能夠降低診療成本，給予患者更好的就診體驗以及治療效果。

三維數字化技術在口腔正畸教學中的應用，有助于學生全面獲取牙、牙槽骨、頜骨和關節等口腔正畸治療環節的要素。并在全面細致化分析中，進一步達到輔助學生做出正確診斷、合理治療的效果。數字化口腔城市醫療中心各個共建單位，分別帶來各自領域最新的科研成果和技術展示：數字化牙科3D打印機、數字化為驅動和目標的全方位門登特斯口腔種植解決方案系統、數字化口內印模儀、數字化正畸導板系統、AI口腔診療分析系統、數字化口內掃描儀等。

未來以數字化技術賦能精準、高效、便利的個性化口腔診療已成為口腔醫學未來的發展方向與客觀需求。教學層面，深入發展數字化口腔服務，積極引進一系列國際領先數字化設備，加強國內外學術交流，共同探討口腔種植領域上的新技術、新成果、新理念，深入了解數字化口腔診療技術應用，為我國口腔種植技術的進一步提升起到推動作用，同時也為缺牙患者提供更高質量的口腔醫療服務。也能在實際應用層面，豐富正畸臨床診療經驗，更能滿足患者需求，提高臨床治療效果，讓教學的實效性更佳，并可規避治療風險。通過貫徹落實數字化口腔理念，為提升教學質量奠定了基礎。

[1] 丁元圣，丁元欣，楊宇琦.數字化三維診療技術在口腔正畸教學中的應用效果研究[J].佳木斯大學學報（自然科學版），2022，40（1）：151-153.

[2] 周靜，陳麗瓊，馮雯娟，等.口腔數字化定位體系結合CBL教學方法在正畸托槽定位粘接教學中的應用[J].昆明醫科大學學報，2023，44（1）：151-155.

[3] 龍茜，管曉燕，肖琳琳，等.數字化輔助的CBL教學法在口腔正畸教學中的應用進展研究[J].中國繼續醫學教育，2022，14（1）：57-60.

[4] 張浩，高潔，仇珺，等.數字化技術應用于口腔正畸學研究生病例分析教學中的初步探索[J].中國醫藥導報，2021，18（28）：67-70.

[5] 劉倩，姚瑩，畢惠賢，等.Vectra？三維面部成像技術在口腔正畸教學中的應用評價[ J ] .上海口腔醫學，2021，30（1）：109-112.

[6] 鄭金絢，孟博文，余镕丞，等.數字化效果模擬器在口腔正畸臨床教學中的應用效果評估[J].中華口腔醫學研究雜志（電子版），2022，16（2）：113-117.

[7] 張莉，李鴻藝，何世熹，等.虛擬仿真技術及3D打印技術在口腔頜面外科學臨床教學中的應用[J].科教導刊，2021（9）：104-106.

[8]李學盛，張明.3D打印頜骨技術在口腔頜面外科臨床教學中的應用效果評價[J].中國美容醫學，2020，29（3）：143-145.

[9] 王莉莉，劉洪臣.三維數字化技術在全口義齒修復中的應用進展[J].中華老年口腔醫學雜志，2019，17（1）：59-62.

[10] 陳雪婷，陳玉萍，賴穎真.虛擬仿真技術在口腔正畸實驗教學中的應用[J].中國繼續醫學教育，2021，13（17）：49-52.

[11] 蔡卜磊，任榮，李巖，等.數字化三維正頜手術設計與模擬系統在本科生教學中的應用[J].牙體牙髓牙周病學雜志，2017，27（7）：422-425.

[12] 周晨，王偉財，鄧立迪，等.3dMD立體攝影技術在口腔正畸教學中的應用[J].中華口腔醫學研究雜志（電子版），2018，12（6）：375-378.

[13] 劉超，陳夢珊，姜杉，等.3D功能模型在口腔正畸中的應用現狀與研究進展[J].中國現代醫學雜志，2021，31（18）：44-48.

[14] Dobro？ K，Hajto-Bryk J，Zarzecka J.Application of 3D-printed teeth models in teaching dentistry students：A scoping review[J].Eur J Dent Educ，2023，27（1）：126-134.

[15] 張雪明，王艷艷，史翠平，等.三維可視化阻生牙拔牙模型在口腔本科實驗教學中的應用[J].中華口腔醫學雜志，2022，57（8）：855-860.

[16] 孫樂海，孫慶光.三維數字化牙頜模型在口腔正畸學中的應用價值探討[J].中國實用醫藥，2021，16（19）：137-139.

[17] 胡紅艷，羅武香，張麗麗.三維數字化牙頜模型在口腔正畸學中的應用[J].全科口腔醫學雜志（電子版），2019，6（30）：20-21.

[18] Chaudhari PK，Dhillon H，Dhingra K，et al.3D printing for fostering better dental education[J].Evid Based Dent，2022，23（1）：5.

[19] 羅武香，陳海艷.三維數字化牙頜模型在口腔正畸科5S管理中的應用[J].實用臨床護理學電子雜志，2020，5（24）：167，184.

[20] 劉尚愚，馮云霞.三維數字化技術在口腔正畸學中的應用[J].國際口腔醫學雜志，2017，44（3）：350-353.

[21] 李彬，段沛沛，白丁.數字化技術在口腔正畸診療中的應用[J].口腔醫學，2021，41（1）：71-75.

[22] 厲松，蘇茹甘.數字化技術在口腔正畸臨床中的應用[J].口腔疾病防治，2019，27（2）：69-73.

[23] Rebol J，Brkljaci？ B，Bumber Z，et al.3D power Doppler analysis of the vascularisation in tumours of the oral cavity[J].Ultraschall Med，2007，28（1）：40-44.

[24] 劉典偉，王彬晨，曲偉棟，等.三維（3D）數字化解剖模型在口腔解剖生理學教學中的應用[J].醫學教育研究與實踐，2022，30（6）：737-740.

[25] 張寧，王紅梅，厲松，等.三維數字化技術在口腔正畸教學中的應用[J].北京口腔醫學，2016，24（4）：231-232.

[26] 左志剛，李洪發，王悅，等.數字化三維診療技術在口腔正畸教學中的應用效果評價[J].繼續醫學教育，2021，35（2）：28-29.

[27] 姚德超.三維數字化掃描在口腔臨床中應用的探究[J].臨床研究，2019，27（6）：35-37.

[28] 彭佳美，嚴斌，王林，等.三維數字化牙頜模型在口腔正畸學中的應用[J].中國實用口腔科雜志，2008（2）：110-111.

[29] 朱赴東，石玨，葛巍立，等.數字化全牙列下頜骨三維解剖建模[C]//中華口腔醫學會口腔頜面外科專業委員會.第十三次全國口腔頜面外科學術會議暨中華口腔醫學會口腔頜面外科專業委員會成立30周年紀念活動論文匯編.2016：136.

[30] 萬賢鳳.正畸數字化間接粘結技術的初步研究[D].廣州：南方醫科大學，2014.

[31] 王偉財，周晨，于瀟楠，等.數字化模型分析和頭影測量技術在口腔正畸實驗教學的應用[J].中華口腔醫學研究雜志（電子版），2017，11（6）：376-380.

[32] 操亞波，傅露，郁雯科，等.數字化排牙試驗在正畸病例拔牙與否判斷中的應用[J].口腔醫學，2019，39（1）：44-47.

[33] Kissel P，Mah JK，Bumann A.Modern 3D cephalometry in pediatric orthodontics-downsizing the FOV and development of a new 3D cephalometric analysis within a minimized large FOV for dose reduction[J].Clin Oral Investig，2021，25（7）：4651-4670.

[34] Narita M，Takaki T，Shibahara T，et al.Utilization of desktop 3D printer-fabricated “Cost-Effective”3D models in orthognathic surgery[J].Maxillofac Plast Reconstr Surg，2020，42（1）：24

編輯 柴泛宇