不同数字印模方式影响全瓷冠边缘适合性的研究

占莉琳 曾利伟 陈萍 廖岚 李十月 刘仁英

1.南昌大学附属口腔医院修复科，南昌 330006；2.宝鸡市口腔医院修复科，宝鸡 721000；3.武汉大学公共卫生学院流行病与卫生统计学系，武汉 430000

口腔印模的精确度是保证修复体质量的重要基础，数字印模是计算机义齿辅助设计与制作（computer aided design/computer aided manufacture，CAD/CAM）获取口腔组织形态数据的方式。良好的边缘适合性是评价修复效果的重要指标[1]，印模的精确度直接影响修复体边缘的适合性。本实验研究不同的数字印模获取方式对修复体边缘适合性的影响，寻求更具可操作性的印模方式以提高效率，增加精度，为临床实际工作提供依据。

1 材料和方法

1.1 主要实验设备和材料

Dental wings I series扫描仪（DWOS 3.1软件，Dental wings公司，加拿大）， S261体式显微镜（ACI mage软件，Olympus公司，日本），3M加成型硅橡胶：3M ESPE ExpressTMXT（3M公司，美国），牙科模型石膏（贺利氏公司，德国），氧化锆瓷块：X-cera（深圳翔通医疗科技有限公司）。

1.2 试件制备

车床制备聚甲基丙烯酸甲酯（polymethyl methacrylate，PMMA）材质下颌第一磨牙标准模拟全冠预备体模型16个，规格高5.0 mm，面直径5.0 mm，聚合度10°，颈部肩台为直角肩台（90°，1.0 mm）。在代型轴面制作一高3.0 mm、深1.0 mm的沟作为冠就位的固位沟。用金属制备2个高4.0 mm个别托盘和2个深10.0 mm取模用托盘。

1.3 实验分组

根据印模方式的不同分为直接扫描组、硅橡胶印模组、超硬石膏组。将16个代型按随机抽样原则依次用硅橡胶等距固位于2个个别托盘中，就位道一致；硅橡胶印模材料翻制个别托盘内代型的高质量阴模（基牙边缘清晰，无气泡），（25±1）℃下存放1 h，以保证硅橡胶材料的完全固化；在真空条件下严格按照石膏材料的水粉比为23 mL∶100 g灌注超硬石膏阳模，待24 h石膏完全硬固后分离石膏模型（表面光滑、无气泡、无缺损、肩台清晰）。

1.4 实验步骤

1.4.1 光学数据采集 将3组试件分别放入Dental wings I series扫描仪内，固定于底座上；设置选取扫描区域，保持多次扫描过程中图像均处于同一坐标系；根据要求调整扫描单元焦距，对采集获得的图像进行融合、补偿和重建；通过DWOS 3.1数据模型设计软件获取图像清晰、显示完整牙预备体形态、边缘清楚、无阴影和缺损的图像，生成DWOS数字模型。

1.4.2 CAD/CAM制作全瓷冠 将所得数据分别使用计算机辅助设计软件画肩台边缘线，按下颌第一磨牙外形标准统一设计全瓷冠的外形，计算机辅助制作研磨仪将设计好的冠切割成型。设置氧化锆烧结收缩参数1.241（即烧结后体积收缩率为24%），烧结温度1 600 ℃，修复体种类选择全冠，预设隙料空间值为20 μm，肩台区粘接空间值为0 μm，高温烧结8 h，制作完成48个全瓷冠。

1.4.3 硅橡胶复制法复制全冠边缘间隙 全瓷冠试戴后将轻体型硅橡胶置于冠的组织面，使其就位于代型模型上，在面施加50 N的力，待轻体型硅橡胶凝固后，在全冠和代型间形成一个薄的硅橡胶膜，膜的厚度就是全冠和预备体之间的缝隙，即间隙模型[2]；将全冠从代型上取下，薄的硅橡胶膜就黏附在代型上，再将重体型硅橡胶调和后置于个别托盘中，使其在预备体上重新就位，待重体型硅橡胶硬固后，两种硅橡胶就结合在一起，将其完整取出。1.4.4 体式显微镜测量边缘间隙大小 将间隙模型硅橡胶块沿冠的颊侧、舌侧、近中及远中边缘中点切为4份，使用S261体式显微镜放大45倍采集每个剖面全瓷修复体到预备体的数码图像，ACI mage软件进行测量，间隙模型硅橡胶边缘肩台处每个剖面上等距离选择25个点，共100个测量点，记录测量结果。

1.5 统计学分析

采用SPSS 17.0统计软件对实验数据进行双因素方差分析，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 不同测量位置的全瓷冠边缘间隙

全瓷冠边缘间隙不同测量位置的结果见表1。

表1 不同测量位置的全瓷冠边缘间隙Tab 1 Different part of the marginal fi t of all-ceramic crowns

直接扫描组（F=1.019，P=0.388）、超硬石膏组（F=1.202，P=0.314）、硅橡胶印模组（F=0.955，P=0.417）不同位置边缘间隙差异均无统计学意义。各组颊侧和近中侧，颊侧和远中侧，舌侧和近中侧，舌侧和远中侧不同边缘位点的测量结果之间的差异无统计学意义。各组边缘间隙值均小于120 μm。3组不同位置间隙值从小到大依次为舌侧、近中、远中、颊侧，但差异无统计学意义（P＞0.05）。结果显示，各实验组内每组全瓷冠的边缘间隙是一个较均匀的缝隙，不同边缘位点的测量结果之间的差异无统计学意义，并均在临床可接受的范围内。

2.2 不同印模方法的全瓷冠边缘间隙

直接扫描组、硅橡胶印模组、超硬石膏组的全瓷冠边缘间隙测量结果分别为（69.18±9.47）、（81.04±10.88）、（84.42±9.96） μm，各组的边缘间隙测量值均小于120 μm，均在临床可接受的范围内。3组全瓷冠的边缘间隙有差异（F=60.045，P＜0.001），SNK法两两比较结果显示直接扫描组与硅橡胶印模组、超硬石膏组差异具有统计学意义（P＜0.05），超硬石膏组与硅橡胶印模组之间差异无统计学意义（P=0.056）。

3 讨论

采用数字印模技术代替传统的取模灌模材料及过程，使工作过程得到优化和成本节约。良好的边缘适合性是评价修复效果的重要指标，它与修复后牙体、牙周、牙髓组织的健康以及修复体寿命密切相关[3]。美国牙科协会规定，修复体边缘与牙预备体的密合度为25～40 μm[4]，通常采用的标准是McLean等[5]的研究结果，即边缘间隙的最大临床接受值为120 μm。

牙体缺损的各类固定修复体对边缘密合度和咬合接触的精度要求在微米水平[6]，对印模的精确度的要求很高。本实验研究不同数字印模方式对CAD/CAM全瓷冠边缘适合性的影响。

3.1 操作步骤及影响因素

本实验3组全瓷冠的边缘间隙结果显示，3组均在临床可接受范围之内（＜120 μm）。直接扫描组与其余两组差异有统计学意义。本实验采用直接扫描试件模拟口内直接扫描法，减少了人为误差的可能性，这是本实验直接扫描组边缘间隙最小的原因之一。直接扫描组与超硬石膏组差异有统计学意义，这与Euán等[7]的研究结果一致。为了获得更精确的数字印模，操作步骤越简单，对保持好的精度越有利[8]。在临床应用上，直接口内扫描虽无需传统的取印模和灌模程序，但易受口内软硬组织结构的复杂性、湿润环境、患者的张口度以及操作者与扫描元件设备等因素的影响[9]。仍有一些医师认为口内数字化印模操作难度较大，需要重新扫描次数较多，需要更多的椅旁时间等[10]。石膏模型扫描是目前临床上选择较多的获取数字模型的方式，需要进行传统的印模制取后再翻制成石膏模型，操作步骤多，易受灌模时超硬石膏收缩带来的影响。印模扫描法只需要进行印模制取获得患者的硅橡胶阴模，无需灌注模型，可降低材料和人工的消耗，简化操作环节和影响因素。本实验发现硅橡胶印模组与超硬石膏组之间差异无统计学意义，说明硅橡胶印模扫描制作的全瓷冠具有与石膏模型扫描相近的边缘适合性，而操作步骤得以简化且利于模型数据的远程传输与修正，故印模扫描方式相对具有优势。

3.2 扫描仪的精确度

一台三维扫描仪所能记录的照色光线的精度取决于摄像机的拍摄精度。不同的扫描系统和扫描方法具有不同的精确度。谭发兵等[11]对CEREC 3D和Inlab MC XL 2种光学印模法影响修复体的适合性进行对比研究证明直接法和间接法边缘适合性间差异无统计学意义。吴树洪等[12]对CEREC 3D/Inlab MC XL系统的5种扫描方法构建数字化模型精度进行对比研究证明不同扫描方法构建的数字化模型的精度存在差异。本实验为体外实验，使用同一扫描元件设备对3组试件进行扫描，避免了不同扫描设备的精度对实验的影响。印模扫描在目前临床上应用较少，这是因为之前的扫描仪为单摄像头技术，一些孔洞无法被激光扫描到。随着牙科CAD/CAM的快速发展，新的三维扫描仪采用双摄像和3-轴运动系统，支持高质量的印模扫描，具有更强的扫描细节表现力，经过对扫描视角的优化有效地实现倒凹完全扫描和印模扫描。对于牙预备体的边缘来说，阴模较阳模具有相对清晰的边缘，光学扫描适用于类似边缘这种具有相关特征的表面处理，适合对边缘清晰物体的再现。本实验结果显示，硅橡胶印模组边缘间隙和超硬石膏组间差异无统计学意义，印模扫描可以达到与石膏扫描同样的边缘精度。

3.3 扫描的相对位置

本实验将16个代型用硅橡胶等距固位于2个个别托盘中进行光学数据采集，结果显示，各组不同位置边缘间隙测量值均小于120 μm，各组颊侧和近中侧，颊侧和远中侧，舌侧和近中侧，舌侧和远中侧不同边缘位点的测量结果之间的差异无统计学意义，显示各实验组内每组全瓷冠的边缘间隙是一个较均匀的缝隙。说明在口外光学采集方式中，扫描位置对全瓷冠的边缘适合性无影响。口内扫描的三维摄像头完全在人为控制下，光学扫描探头手柄支点不固定易产生晃动，难以保证摄像头与被测牙体之间最佳角度和距离，而且较难保证每次测量的一致性和可重复性[9]。而口外印模/模型扫描系统为非接触式三维激光扫描，模型固定在一个底座上，使多次扫描过程中图像均处于同一坐标系，便于图像的融合和重建，从而获得稳定、准确的数字模型。

3.4 测量点的选择

通过测定颈缘缝隙来评价冠修复体的精度是临床上常用的方法，本实验是在参考国内外学者[1,13]研究方法的基础上，用间隙印模测量法选择一些有代表性的位点来研究全瓷冠的边缘适合性。研究[14]表明，在测量全冠边缘适合性的时候至少要90个定点才能达到样本标准差在平均误差的±5 μm范围内。本实验将间隙模型硅橡胶块沿冠的颊侧、舌侧、近中及远中边缘中点切为4份。使用S261体式显微镜放大45倍采集每个剖面全瓷修复体到预备体的数码图像，每份间隙模型硅橡胶边缘肩台处均匀分成25个测量点，共计100个定点记录测量结果。均分间隙与选点减少了实验误差，本实验结果显示各组不同边缘位点的测量值差异无统计学意义。

3.5 光学成像粉的使用

为了避免扫描物表面反光，保证统一的光弥散及扫描的准确性，进行光学扫描前需要在扫描物表面喷涂二氧化钛和氧化镁粉末。由于喷粉厚度难以量化标准控制，可能造成印模的成像粉量（密度和厚度）不均匀。有研究[15]显示该粉层厚度值在13～85 μm，从而影响实验结果，影响到修复体的最终适合性。本研究经过多次筛选，以牙科PMMA作为标准试件材料，该材料为一种高分子牙科材料，类似釉质的光泽和美观，其硬度、强度及弹性模量虽低于釉质，但高于牙本质，在少量较薄的喷粉下即可获得完整的数字化图像。硅橡胶印模扫描同样需要少量较薄的喷粉，而超硬石膏扫描无需喷粉可获得完整的数字化图像。目前已有新型无需喷粉的扫描系统投入使用，但未在本实验的研究范围之内，有待在今后的研究中作进一步的探讨。

本实验结果显示直接扫描、硅橡胶印模扫描、石膏模型扫描全瓷冠的边缘适合性均在临床可接受范围之内。印模扫描在CAD/CAM全瓷冠获取数字模型上具有缩短操作时间、稳定、准确、重复性好的优势，可作为临床操作者获取数字模型的相对准确快捷的方式，保证修复体的适合性和成功率。

本实验试件为标准圆柱体，肩台部位弯曲度均匀一致，外冠烧结时不受弯曲度影响；而实际基牙预备体肩台多为不规则形，不同部位冠边缘弯曲度经材料烧结所造成间隙的差异，有待作进一步研究。

[1]Euán R, Figueras-Álvarez O, Cabratosa-Termes J, et al. Comparison of the marginal adaptation of zirconium dioxide crowns in preparations with two different fi nish lines[J]. J Prosthodont, 2012, 21(4):291-295.

[2]Kohorst P, Brinkmann H, Li J, et al. Marginal accuracy of four-unit zirconia fi xed dental prostheses fabricated using different computer-aided design/computer-aided manufacturing systems[J]. Eur J Oral Sci, 2009, 117(3):319-325.

[3]Felton DA, Kanoy BE, Bayne SC, et al. Effect of in vivo crown margin discrepancies on periodontal health[J]. J Prosthet Dent, 1991, 65(3):357-364.

[4]American Dental Association. ANSI/ADA Specification No.8 for zinc phosphate cement. In: guide to dental materials and devices[M]. 5th ed. Chicago: American Dental Association, 1970.

[5]McLean JW, von Fraunhofer JA. The estimation of cement fi lm thickness by an in vivo technique[J]. Br Dent J, 1971,131(3):107-111.

[6]冯海兰, 徐军. 口腔修复学[M]. 北京: 北京大学医学出版社, 2005:9.

[7]Euán R, Figueras-Álvarez O, Cabratosa-Termes J, et al. Marginal adaptation of zirconium dioxide copings: in fl uence of the CAD/CAM system and the fi nish line design[J]. J Prosthet Dent, 2014, 112(2):155-162.

[8]徐明明, 刘峰. CAD/CAM技术在口腔修复中的应用——数字印膜技术[J].中国实用口腔科杂志, 2013, 6(6):321-324.

[9]陈悦, 黎红, 赵云凤, 等. Cerec 2型机摄像头的口外控制装置对CAD/CAM全瓷底层冠适合性的影响[J]. 华西口腔医学杂志, 2005, 23(3):247-250.

[10]苏庭舒, 孙健. 口内数字化印模技术[J]. 中华临床医师杂志, 2012, 6(19):5780-5782.

[11]谭发兵, 王璐, 付钢, 等. 不同光学印模法对全瓷冠边缘和内部适合性影响的实验研究[J]. 华西口腔医学杂志,2010, 28(1):29-33.

[12]吴树洪, 王璐, 萧智利, 等. CEREC 3D/inLab MC XL系统5种扫描方法构建数字化模型精度的对比研究[J]. 第三军医大学学报, 2011, 33(2):200-202.

[13]Tsitrou EA, Northeast SE, van Noort R. Evaluation of the marginal fi t of three margin designs of resin composite crowns using CAD/CAM[J]. J Dent, 2007, 35(1):68-73.

[14]Gassino G, Barone Monfrin S, Scanu M, et al. Marginal adaptation of fi xed prosthodontics: a new in vitro 360-degree external examination procedure[J]. Int J Prosthodont, 2004,17(2):218-223.

[15]Meyer BJ, Mörmann WH, Lutz F. Optimization of the powder application in the Cerec method with environment-friendly propellant systems[J]. Schweiz Monatsschr Zahnmed, 1990,100(12):1462-1468.