数字化技术在牙科领域中的应用

黄远亮 同济大学附属东方医院 （上海 200120）

1.数字化技术在牙科诊断和治疗领域的起源与发展现状

数字化技术在牙科中的应用起源于上世纪70 年代，洛杉矶南加州大学的Dr. Duret 和Dr. Preston 开始研究CAD/CAM 在牙科中的应用。现今，CAD/CAM 已成为大多数现代化技工室中的设备，甚至成为了一些临床操作人员的椅旁设备。数字化技术在义齿制作、医学影像、颅颌面外科仿真与模拟以及医院管理中的作用愈加重要。

“减法”制造(Subtractive manufacturing)是当今牙科CAD/CAM 主要的制造方法。该技术最为人所知的就是计算机数字控制加工(computer numerically controlled machining，CNC machining)——在计算机程序操控下，电动机械工具与切割工具一起机械地削铣材料，以达到预期的几何形态。该技术精密度高，在冠桥、义齿架构、个性化种植基桩等修复体设计与制造上应用广泛。但是，这种技术的缺点就是浪费了大量材料，且铣削很容易过量。

“加法”制造(Additive manufacturing)，俗称“3D 打印”，是近几年非常热门的话题，各类专业大会和论坛层出不穷，国内口腔医学界及骨科界许多著名学者曾多次应邀出席并发表演讲，与业界人士讨论3D 打印在牙科治疗中的运用。

提起3D 打印，很多人一定会认为，这是一个非常新的技术，但是事实上并不是这样。3D打印技术的历史，并不比喷墨打印短多少，它诞生于1986 年。将数字化的3D 图形转化成为物理实物，这一想法最早是由美国人查尔斯.豪尔申请的专利（Charles W. Hull）报告于天下，其原理为立体光刻造型，又称光固化快速成型工艺（stereolithography，SLA）。豪尔先生同时也是3DSystems 公司的创始人，并且推出了第一款工业化的3D 打印设备。到80 年代末期，出现了另外两种可以3D 成型的技术：熔融沉积成型（Fused Deposition Modeling，FDM）与选择性激光烧结（Selective Laser Sintering，SLS），分别由Stratasys 公司和DTM 公司将其推向市场。在1993 年，美国麻省理工学院申请了一种新的3D 打印技术，名字就叫做“三维打印技术”（3 Dimensional Printing techniques），这是一种依赖已有喷墨技术的3D 成型技术，并在1995 年推出了第一款产品。此后的十余年，是3D 打印的发展时期，各个公司都在努力的去降低3D 打印的成本。在2005 年，ZCorp 推出了一款里程碑意义的3D 打印机产品“Spectrum Z510”，这是第一款能够进行高分辨率彩色3D 打印的产品。

立体光刻造型(SLA)是应用在牙科中的主流技术，SLA 主要应用于解剖模型的制作，在牙科学中最早是应用于制定手术计划、个性化植入体加工。根据患者的影像数据，应用相关软件处理加工后，打印出患者颅颌面模型，方便口腔颌面外科医生分析手术入路、根据模型制作个性化钛板、正颌外科术前术后分析、颅颌面赝复体制作甚至高嵌体制作，比利时Materialise 公司致力于该领域的研发已有20 多年历史。而如今，SLA现在更多的是用于牙种植体手术导板的制作，如Simplant 产品在种植导板加工上的贡献以及最新推出的经NobelClinician 软件设计制作的各类种植手术导板。可以预测SLA 在牙科应用将逐步扩展至临时冠桥和失蜡铸造树脂模型的制造。

而数字化医学影像方面，CBCT 在口腔及颅颌面临床领域中的诊断和治疗带来了革命性的变化。CBCT 与体层CT（螺旋CT）的最大区别在于体层CT 的投影数据是一维的，重建后的图像数据是二维的，重组的三维图像是连续多个二维切片堆积而成的，其图像金属伪影较重。而CBCT 的投影数据是二维的，重建后直接得到三维图像。CBCT 采用锥形束X 线扫描可以显著提高X 线的利用率，只需旋转360 度即可获取重建所需的全部原始数据。其精确性、实用性上得到了临床医生的一致认可。埋伏牙、阻生牙等复杂牙槽外科手术，种植术中上颌窦、下牙槽神经管分析，正颌外科手术计划及正畸前后面型分析方面，CBCT 作用重大，提高了影像分析的精确性、降低了手术风险，是复杂治疗获取患者资料的不二之选。

除了临床，在医院管理中，数字化的应用也越来越多，如电子病历。现在，诊所和医院都已经大范围使用电子病历，但是效果都不是很好，没有统一的标准和模板，医院之间会诊仍然比较麻烦。当然，这也为软件公司创造了商机，希望软件公司可以多与临床医生交流，不断对电子病历进行完善，可对患者现病史、既往史、全身病史、术前术后情况及随访进行良好分析和回顾。同时，政府相关部门也需出台一系列准则，使得电子病历软件符合相关标准，不同医院、诊所之间会诊、共享资料更为方便，兼容性更好。

2.数字化技术引入口腔医学领域的优势及其未来的改进需求

数字化技术引入后，可以对患者的情况了解的更加详尽、病灶定位更加准确和精确、临床操作更为便捷、治疗更加高效，同时口腔修复体制作会更加精密，符合患者个性化需求，手术风险性也会大大降低。今后，数字化技术应该更加人性化，精确度需大幅度提高，产品价格将会降低，应用也将更加广泛。值得建议的是数字化技术产品诸如种植导板，提供技术支持和解决方案应能体现为临床的一条龙服务的能力。

当前阶段，数字化牙科产品的主流厂商还是以国外为主，如Kavo，Sirona，Planmeca 等。目前国内口腔门诊中的CBCT(iCAT)已逐步成为常规口腔检查设备。以临床经验而言，国产设备在准确性方面还有较大的提升空间，许多中国厂商正也在努力达到进口产品的标准。如合肥的一家厂商已经开始生产国产的CBCT，常州有两家厂商也在自主研发中国民族品牌的种植体系统和个性化基桩，不少国内研究者和公司正研发口腔种植手术导板，降低制作成本，服务更多的患者。再有，国产数字辅助手术导航设备也已进入临床试验阶段，会大大方便种植体手术、口腔异物取出、颌面肿瘤手术等。

目前CBCT 等设备的购买群体主要是公立医院。患者检查费用与普通CT 价格一致，对于民营诊所而言，CBCT 成本价格是相对较高，引入需谨慎。但是可以考虑将患者委托给公立医院拍片，获取相关数据和诊断结果。在国外，有专门的拥有高级设备的影像中心，私人诊所经常委托这些机构中心对患者检查拍片，获得资料和诊断报告，这一点值得我们借鉴。