上下頜輕中度擁擠下iTero Element 1 口掃數字化模型的準確性

肖 倩 ，周 錕 ，王 蕾 ，高 俊 ，陳俊潤 ，任婭嵐

（1）昆明醫科大學口腔醫學院 云南 昆明 650106;2）昆明醫科大學口腔醫學院/醫院前興路門診部 云南 昆明 650228）

正畸模型是患者牙、牙弓、牙槽、基骨、腭蓋等形態及上下關系的精確復制[1]，模型測量是正畸方案制定的重要依據之一。傳統的石膏模型存在占用空間大、容易斷裂、易磨損，數據搜索困難等缺點[2]，近幾年來數字化技術在口腔領域發展迅速，使得口腔診療更加直觀、精確、安全和有效，正畸醫生可以利用數字化工具更加方便快速地為患者制定矯治方案。iTero Element 1 口腔掃描儀在2007 年由位于以色列的Cadent 公司設計并發行，基于共聚焦顯微成像技術，在口腔內可完成無須噴粉的真彩掃描。在使用 iTero Element 1 完成對患者的掃描后，可將患者的口腔數字化印模文件發送到醫生個人的iTero 賬號中（www.myitero.cn），同時醫生也可以直接打開隱適美 ClinCheck 軟件直接查看患者牙列的牙冠寬度、牙弓寬度、覆蓋等信息[3]，因為方便快捷成為正畸醫生青睞的掃描儀。

iTero 口內掃描儀官方報道的掃描精度是20μm，掃描時光束經針孔和透鏡在牙齒平面聚焦并原路返回，再經過鏡面反射后到達接收器，經逐層掃描和計算機整合形成三維表面形貌，由于掃描頭自身緣故在口腔內移動時距離和角度都會受到限制，口內明亮度和牙齒表面附著物也可能會影響測量時的精度，掃描范圍大小也會影響掃描的穩定性和精度，所以在臨床操作時所得數據的準確性能否滿足臨床診斷的需要尚缺乏充分的研究數據[4]。有文章通過掃描單頜全牙列石膏模型，獲得三維掃描數據來研究掃描儀的精度和掃描質量[5-6]，直接掃描石膏模型的研究方法忽略了口腔空間狹窄、光線變化、有唾液、軟垢等實際情況，并不能完全反應口內掃描的準確度。也有學者通過掃描標準成品模體來對比不同口掃儀的準確度，同樣不能完全反應口內掃描的真實情況[7]。鄭小婉等[6]通過使用3shape 掃描儀間接體外掃描輕度和重度擁擠正畸石膏模型，將其轉化為數字化模型后進行測量，與傳統手工石膏模型直接測量相比較，發現重度擁擠組石膏模型和數字化模型測量數據在腭穹高度，上、下牙弓中段長度均有統計學差異，因此，不同擁擠度會影響口內掃描儀的精確度。

目前尚未查閱到iTero Element 1 口內掃描儀直接口內掃描不同擁擠度的牙列是否有較高的準確度，因掃描頭在口腔內上下頜掃描移動時的距離和角度不一致，故本實驗設計了對同一患者，上下頜分別用使用iTero Element 1 口內掃描儀直接口內掃描獲得數字化模型和藻酸鹽取模獲得傳統石膏模型，比較數字化模型自動測量和傳統石膏模型人工測量牙冠寬度、牙弓寬度、覆蓋的差異，來研究iTero Element 1 口內掃描儀的準確度，以便為iTero Element 1 口內掃描儀在臨床中應用提供實驗基礎。

1 資料與方法

1.1 研究對象

選取2019 年2 月至2022 年1 月在昆明醫科大學附屬口腔醫院前興路門診部就診的37 名患者，納入標準[1]：（1）牙列完整，無缺失牙；（2）輕度擁擠組：0～4 mm（包含4 mm）；（3）中度擁擠度組：4～8 mm（包含8 mm）；（4）重度擁擠組：8 mm以上。排除標準[8]：（1）牙列有縫隙，擁擠度為負數；（2）口內有種植修復體、固定義齒、活動義齒；（3）模型牙尖、中間溝、中間窩等形態不清，難以測量。同一患者分別使用iTero Element 1 口內掃描儀直接口內掃描獲得數字化模型和藻酸鹽取模獲得傳統石膏模型，數字化模型通過iTero Element 1 口內掃描儀掃描后從隱適美 ClinCheck軟件自動導出數據，傳統石膏模型進行手工測量，按照納入和排除標準，最終上頜有25 副模型符合實驗納入標準，其中上頜輕度擁擠有17 副，上頜中度擁擠8 副；上頜重度擁擠0 副；下頜有26 副模型符合實驗納入標準，下頜輕度擁擠有16 副，下頜中度擁擠有10 副，下頜重度擁擠0 副。所有患者均簽署知情同意書。

1.2 測量參數

（1）牙冠寬度：測量各個牙齒遠中和近中接觸點的最大寬度；（2）牙弓現有弧形長度：測量牙弓整體的彎曲長度；（3）牙弓寬度：前段為尖牙牙尖間的距離，中段為第1 前磨牙中央溝中點之間的距離，后段為第1 恒磨牙中央窩之間的距離；（4）覆蓋：上頜切牙切緣到過下頜切牙唇面的水平距離。

1.3 測量方法

1.3.1 石膏模型的手工測量方法確定具體的模型測量參數，使用鉛筆在模型對應位置進行定點，視線垂直于所觀測平面，此時得到的點即測量所需的定點，應用分規手工測量石膏模型，要求同一人每周測量1 次，連續測量3 周以獲得數據。

1.3.2 計算機輔助數字化模型測量方法同一護士運用iTero Element 1 口內掃描儀每隔1 周對同一患者口內牙齒進行直接掃描，掃描整個牙列建立數字化圖像模型，然后醫生直接打開隱適美ClinCheck 軟件直接查看患者牙列的牙冠寬度、牙弓寬度、覆蓋信息，連續測量3 周以獲得數據。

1.4 統計學處理

使用SPSS27.0 進行統計分析，通過計算組內相關系數（ICC）來檢驗數字化模型和石膏模型的復測可信度，比較同一患者2 種測量方法3 次重復測量的一致性；再運用配對t檢驗來檢驗輕中度擁擠度下數字化模型的準確性，各項測量參數采用均數±標準差（）表示，通過P值推斷數字化模型是否與石膏模型的測量存在差異，P<0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 石膏模型的3 次重復手工測量各項數據的一致性檢驗

同一測量者在石膏模型3 次重復測量的一致性檢驗ICC 值均 >0.9（0.910～0.994），同一測量者運用iTero Element 1 口內掃描儀3 次重復掃描的一致性檢驗ICC 值均 >0.9（0.926～0.991），均有較好的重復性，見表1。

表1 石膏模型和數字化模型3 次重復測量牙冠寬度的ICC 值Tab.1 The ICC value of the three repeated measurements consistency tests of the digital model and plaster model

2.2 不同擁擠度分類的石膏模型和數字化模型牙冠寬度測量差異的比較

輕度擁擠組，11、16、21、31、36、41、43、46 牙冠寬度差異均有統計學意義（P<0.05）；中度擁擠組，11、23、16、31 牙冠寬度差異均有統計學意義（P<0.05），見表2、表3。

表2 上頜牙列輕中度擁擠下石膏模型測量和iTero Element 1 測量牙冠寬度差值（mm，）Tab.2 Difference of crown width measured by plaster model and iTero Element 1 under mild and moderate crowding in maxillary dentition（mm，）

表2 上頜牙列輕中度擁擠下石膏模型測量和iTero Element 1 測量牙冠寬度差值（mm，）Tab.2 Difference of crown width measured by plaster model and iTero Element 1 under mild and moderate crowding in maxillary dentition（mm，）

*P <0.05。

表3 下頜牙列輕中度擁擠下石膏模型測量和iTero Element 1 測量牙冠寬度差值（mm，）Tab.3 Difference of crown width measured by plaster model and iTero Element 1 under mild and moderate crowding in mandibular dentition（mm，）

表3 下頜牙列輕中度擁擠下石膏模型測量和iTero Element 1 測量牙冠寬度差值（mm，）Tab.3 Difference of crown width measured by plaster model and iTero Element 1 under mild and moderate crowding in mandibular dentition（mm，）

*P <0.05。

2.3 不同擁擠度分類的石膏模型和數字化模型牙弓寬度測量差異的比較

輕度擁擠組，14～24 牙弓寬度、15～25 牙弓寬度、34～44 牙弓寬度、36～46 牙弓寬度差異均有統計學意義（P<0.05）；中度擁擠組，14～24 牙弓寬度差異有統計學意義（P<0.05），見表4、表5。

表4 上頜牙輕中度擁擠下石膏模型測量和iTero Element 1 測量牙弓寬度差值（mm，）Tab.4 Difference of arch width measured by plaster model and iTero Element 1 under mild and moderate crowding in maxillary dentition（mm，）

表4 上頜牙輕中度擁擠下石膏模型測量和iTero Element 1 測量牙弓寬度差值（mm，）Tab.4 Difference of arch width measured by plaster model and iTero Element 1 under mild and moderate crowding in maxillary dentition（mm，）

*P <0.05。

表5 下頜牙輕中度擁擠下石膏模型測量和iTero Element 1 測量牙弓寬度差值（d 牙弓寬度）（mm，）Tab.5 Difference of arch width measured by plaster model and iTero Element 1 under mild and moderate crowding in mandibular dentition（mm，）

表5 下頜牙輕中度擁擠下石膏模型測量和iTero Element 1 測量牙弓寬度差值（d 牙弓寬度）（mm，）Tab.5 Difference of arch width measured by plaster model and iTero Element 1 under mild and moderate crowding in mandibular dentition（mm，）

*P <0.05。

2.4 不同擁擠度分類的石膏模型和數字化模型覆蓋測量差異比較

輕度擁擠組，石膏模型和數字化模型測量22牙位覆蓋差異有統計學意義（P<0.05）；中度擁擠組，石膏模型和數字化模型測量11、12 牙位覆蓋差異有統計學意義（P<0.05），見表6。

表6 輕中度擁擠下石膏模型測量和iTero Element 1 測量覆蓋差值（d 覆蓋）（mm，）Tab.6 Difference of arch width measured by plaster model and iTero Element 1 under mild and moderate crowding in mandibular dentition（mm，）

表6 輕中度擁擠下石膏模型測量和iTero Element 1 測量覆蓋差值（d 覆蓋）（mm，）Tab.6 Difference of arch width measured by plaster model and iTero Element 1 under mild and moderate crowding in mandibular dentition（mm，）

*P <0.05。

3 討論

數字化模型能否完全替代傳統的石膏模型，從而減少石膏模型儲存困難、容易磨損、不便于數據收集、數據分析等困難的關鍵在于數字化模型是否可以精準的復制口腔牙、牙弓、牙槽、基骨等形態和關系。數字化模型按照掃描方式可以分為間接法（口外掃描）和直接法（口內掃描），直接法是直接在患者口內掃描從而獲得軟硬組織信息并建立三維模型，直接法因為探頭移位、唾液和口內光線影響，數據經多次處理，準確度較間接法偏低[9]。但是直接法較間接法更加方便快捷，成為臨床最常用的掃描方式。目前常見的口內掃描儀有iTero、3Shape、True Definition、Lava COS、Trios、和 Lythos 等，iTero 數據與隱適美 ClinCheck軟件直接關聯，減少數據導出和處理環節，成為正畸醫生臨床中最常用的口內掃描儀。有學者通過掃描石膏模型，獲得三維掃描數據，發現在掃描精度上，iTero Element 1 與3 Shape Trios 3 為代表的國際廠商均處于較高水準[5]。

Flugge 等[10]使用iTero 口內掃描儀對1 名I類咬合關系志愿者進行10 次掃描發現前牙唇面及磨牙頰側偏離較大，Zhang 等[11]通過對比口內掃描數字化模型和石膏模型發現下頜磨牙寬度測量存在明顯差異，Leifert 等[12]的實驗發現與傳統的石膏模型測量相比，數字化模型的準確性在臨床上是可接受和重復的，楊雷寧等[13]的研究結果卻與之相反，認為石膏模型的準確性要略優于iTero 數字化模型，也有學者[10,14]通過iTero 分別掃描天然牙列和石膏模型發現掃描天然牙列精密度較低，體外掃描精密度尚可。

本研究中，2 種測量方法在重復3 次的測量數據上的ICC 值均大于0.9，可重復性較高，數字化模型能夠達到與傳統石膏模型測量相近的可重復性，為數字化模型應用于臨床提供了良好的基礎。

SU 等[15]使用口內掃描儀測量頭顱模型的口腔時，發現隨牙弓掃描范圍增大，口內掃描的精度隨之降低，三維圖像的建立需要耗費更多時間的同時，測量數據的偏移更為嚴重，本次研究中發現牙冠寬度中中切牙和第1 磨牙寬度的差異有統計學意義的數據較多，而中切牙和第1 磨牙的牙冠寬度是牙列中較大的牙位，這點可能與掃描范圍增大，掃描精度降低有關。

Liang 等[16]研究了不同擁擠度對3 Shape 口掃儀測量準確度影響的研究，發現輕度擁擠組和重度擁擠組之間有統計學差異;謝軼倫等[17]采用Trios Ortho 口內掃描儀（3Shape 公司）對5 位志愿者進行全口牙列傳統石膏模型和數字化模型的線性測量數據比較，認為全口口內直接數字化掃描的精確性與可重復性較高。鄭小婉等[6]通過3Shape 掃描儀間接掃描方式建立數字化模型，研究發現重度擁擠組數字化模型與石膏模型測量數據的一致性較低，而在輕度擁擠情況下具有較高的一致性，得出結論不同擁擠度對測量結果有一定影響。但間接掃描和直接掃描因為口腔的實際環境差異，存在一定的精度差異，本研究對同一患者，分別用使用iTero Element 1 口內掃描儀掃描獲得數字化模型和藻酸鹽取模獲得傳統石膏模型，發現牙冠寬度、牙弓寬度、覆蓋，在輕度擁擠組得到的有統計學差異的數據較中度擁擠多。原因可能跟擁擠發生的位置有關系，比如擁擠發生在前牙區，使用游標卡尺定點時擁擠的牙列容易影響游標卡尺尖端放置的位置，導致定點偏差，數字化模型因為光線、角度的問題，需要在口內多次翻轉，也會導致測量誤差增大。因此，在后續的實驗設計中，希望選擇擁擠度發生的位置一致的病例進行進一步研究。

本研究通過比較數據發現，所有測量項目如牙冠寬度、牙弓寬度、覆蓋測量差異的數據值均在一定范圍內，許多學者對于差異保持在多少范圍內不影響臨床方案制定的觀點有共通之處，例如Kim 等[18]和Luu 等[19]認為線性測量差異小于0.5 mm 的誤差范圍能夠被臨床容納，與上述觀點相似的還有Santoro 等[20-21]，他們同樣認為數字和手工測量線性測量值差異小于0.5 mm、牙弓寬度及長度測量差異如果不超過5%，可以認為對臨床影響不大，也有學者[22]認為牙冠寬度測量差異只要小于1.5 mm 便不會影響臨床方案制定。綜上，本研究獲得的數字化模型數據處于臨床允許的誤差范圍內，因此，iTero Element 1 直接口內掃描獲得的數字化模型具有良好的臨床應用前景。但本次研究對象中，重度擁擠組樣本量不足，故沒有納入本次研究，在后續實驗中仍需進一步研究。

綜上所述，本研究在輕中度擁擠分類下，通過比較iTero Element 1 口內掃描儀口內直接掃描獲得的數字化模型數據與傳統石膏模型測量數據，發現iTero Element 1 口內直接掃描獲得的數字化模型在牙冠寬度、牙弓寬度、覆蓋具有較好的準確性，為正畸醫生在臨床診療時提供了相對準確的數據，同時極大減少了患者在傳統取模時的不適感[23]，解決了傳統石膏模型儲存困難、測量不便的問題。