下颌全牙列数字印模口内法与口外法的准确性比较

朱文忠,张春宝 ,越 野,宋鑫磊

1.陕西省第二人民医院口腔科(西安 710005)，2.军事口腔医学国家重点实验室 第四军医大学口腔医院修复工艺中心(西安 710032)，3.海军外洋螺医院口腔科(舟山316000)

△通讯作者

下颌全牙列数字印模口内法与口外法的准确性比较

朱文忠1,张春宝2△,越 野2,宋鑫磊3

1.陕西省第二人民医院口腔科(西安 710005)，2.军事口腔医学国家重点实验室 第四军医大学口腔医院修复工艺中心(西安 710032)，3.海军外洋螺医院口腔科(舟山316000)

目的：利用自制的口内参考系,定量分析并比较下颌全牙列数字印模口内法与口外法间准确性的差异。方法：利用自制的口内定位器将4枚金属球粘接于患者下颌牙列上。使用口内激光扫描仪和口外高精度坐标测量仪分别在口内和口外制取患者的下颌全牙列数字印模。以口内参考系为标准,分别测量两种数字印模中 4 枚钢球间的距离误差(ED)和角度误差(EA),从而全面比较两种取模法的准确性。结果：①口外法 ED显著低于口内法(P<0.05)；②口内法和口外法的 EA无统计学差异(P>0.05)。结论：制取下颌全牙列数字印模，口外法的准确性高于口内法。

近年来,随着各类数字化技术的进步和发展,“数字化口腔”已经成为了口腔医学领域新的、重要的发展趋势。其中,数字印模技术是“数字化口腔”的基础，它是后续修复设计、手术导航及加工制造的数据模型基础[1]。目前常见的数字印模按照获取方式可分为两大类，即口内扫描法和口外扫描法[2](扫描硅橡胶、藻酸盐阴模、石膏阳模)。大量的研究和临床实践表明，口内法制取较小范围(单冠)的数字印模,其准确性与口外法相近，能够达到临床要求[3]。但是,长桥修复、正畸牙列测量等操作则要求制取全牙列的精准印模。针对此类操作,口内法和口外法制取的数字印模的准确性是临床最为关心的问题。目前，有研究表明制取全牙列数字印模，口内法的准确性高于口外法；但也有报道认为，其准确性低于口外法，研究结果尚存在争议[4-5]。本实验通过在患者口内建立固定的参考点及坐标系,从而定量分析两种方法制取的下颌全牙列数字印模的准确性差异,以期为临床实践提供实验依据。

对象和方法

1 研究对象 随机选取2016年6月1日至2016年12月30日来我院就诊的患者30例,男15例,女15例,平均年龄(26.4±2.0)岁。要求其下颌牙列健康完整，牙弓形态与口内定位器相匹配，下颌无牙列拥挤等错颌畸形，且患者开口度正常，并征得其知情同意。同时，随机选择我科 1 名医师(修复专业,工作满 5 年)完成本实验所有的临床操作。

2 口内定位器的设计、安装、校验 按照中国人牙弓解剖数据,本实验设计了一种口内定位器,不锈钢材质,厚4 mm,分为工作、辅助两个面。使用高精度数控车床(Reinhard Bretthauer,Dillenburg,德国)在工作面上制作了 A、B、C、D 4 个半球形凹槽(直径 5 mm，4 个球心均位于工作面上),可放置 4 枚直径为 5 mm 的钢球,钢球与凹槽完全吻合。对应的辅助面上放置有 4 枚圆柱形(直径 5 mm、高 3 mm)永磁体，为钢球提供磁性吸附力。各球心间距离 DAB=46 mm、DAD=DBC=23 mm、DCD=32 mm(见图 1)。首先,对 4 枚钢球进行轻微喷砂。接着,对口内定位器及钢球进行超声清洗，并装配好磁铁和钢球。使用高精度坐标测量仪(Thome Prazision GmbH,Messel,德国),对 4 枚钢球的球心点坐标进行测量，并计算 4 个点间距离，重复试验 10 次。计算 10 次测量误差的 95%置信区间为 4.5～8.5 μm，提示该装置有 95%的可能性识别出 10 μm 的误差。

3 口内参考系的建立 口内定位器和钢球进行高温消毒、装配、备用。对受试患者进行洗牙、吸唾、隔湿、吹干牙面。将流动树脂(Dyract flow，登士柏，美国)涂抹在 4 个钢球的工作面，将口内定位器旋转放入患者口内，通过光固化将钢球粘接于下颌牙列表面，并要求口内定位器的工作面与眶耳平面平行(见图 2)。先取出 4 枚永磁体，接着取出口内定位器，完成钢球的口内粘接。

4 口内法和口外法数字印模的制备 口内法：首先，使用口内三维激光扫描仪(Trios，3Shape，丹麦)按照使用说明书和口内扫描顺序(见图 3)对完成钢球粘接的患者下颌牙列进行口内数字扫描，所得数据以 STL 形式输出储存。口内法取模结束后，开始行口外法取模。口外法：按照硅橡胶(Imprint4，3M ESPE，德国)取模的操作规程，取符合患者牙弓形态的不锈钢托盘，注入重体。使用注射枪将轻体注入患者下颌牙列，覆盖全部牙体组织，使用旋转法将托盘正确就位于患者口内。右手固定托盘 2 min，待硅橡胶结固后，将携带有 4 枚钢球的下颌牙列硅橡胶印模取出口腔。消毒 10 min，静置 3 h。在流动树脂上粘接自制的取模转移杆(实现钢球在石膏中的固定)。按照超硬石膏(New Fujirock Type IV,日本)的使用说明书，严格水粉比，真空搅拌，振荡器上缓慢灌注。结固 24 h 后，取出带有 4 个钢球的石膏模型，修整边缘并制作底座。石膏模型被存储在(22±1)℃和 40%±10%湿度下室温 5～7 d。使用高精度坐标测量仪对带有 4 枚钢球的石膏模型进行扫描，最后将扫描数据以 STL 格式输出。重复以上过程，分别完成 30 例患者两种数字印模的制取。

5 数字印模的修整、分组和配准分析 将两种取模方式获得的数字印模，分别导入三维图像软件(PolyWorks，Innov Metric,加拿大)中,重建出患者的三维数字印模，共计 60 个(30 例患者×2 种取模法)。同一名计算机操作人员在数字印模上手动选取和描绘患者的龈缘线,去除多余的牙龈组织,仅保留完整的下颌牙列的牙体组织和钢球,输出并保存。首先,测量每个数字模型中 4 枚钢球球心点间的距离,与口内定位器的设计参数相比较，计算各个距离的误差(ED)；接着,测量每个模型两个平面(PABC和 PABD)间的夹角(见图 4)。

结 果

口内法和口外法钢球的距离及角度误差结果：见表1。两种取模方法制取的数字印模，各钢球间距离误差，口外法显著小于口内法(P<0.05)。提示制取下颌全牙列数字印模，口外法水平方向上的缩放误差小于口内法，准确性高于口内法。两种取模方法，钢球平面间的角度误差无统计学意义(P>0.05)。提示制取下颌全牙列数字印模，口外法垂直方向的扭转误差与口内法无差异。

讨 论

口腔数字化的趋势以及口内数字印模的众多优点，使其成为取模方法的新趋势[6]。同时，针对口内数字印模的准确性的研究也一直在进行,但使用的方法多是利用不同种类的数字印模(口内直接扫描、口外扫描硅橡胶阴模、口外扫描石膏阳模)进行最佳拟合配准,从而获得不同印模间匹配度的差异[7]。但缺乏真实牙列的数字印模，因此这种拟合配准的研究方法并不能定量反映不同种类数字印模真实的误差；同时,拟合配准过程中,测量模型需移动到参考模型上进行最佳拟合。因此,只能反应出数字印模整体的相对误差,而忽略了两数字模型间绝对的距离误差。

表1 两种模型钢球间距离和角度误差统计表

注：ED-AB：AB两钢球间的距离误差；ED-AD：AD两钢球间的距离误差；ED-BC：BC两钢球间的距离误差；ED-CD：CD两钢球间的距离误差

本实验通过使用高精度数控车床自制的口内定位器和 4 枚钢球，在患者口内建立了一个误差小于 10 μm 的参考系(可用来近似表示真实值)。已知参考系的设计参数(各钢球间的距离、两钢球平面夹角为 0),因此通过测量口内、口外两种数字印模上各个钢球间距离和钢球平面夹角即可获得该数字印模的测量误差。本实验将4枚钢球设置在同一平行于眶耳平面的水平面内，则各球间的距离即能反应数字印模在水平方向上的缩放变形误差；通过测量 PABC和 PABD两平面间的夹角即可间接反应数字印模在垂直方向上的扭转形变误差。实验结果表明，制取下颌全牙列数字印模，口外法的准确性高于口内法。其中两种数字印模的误差主要集中于水平面内，在垂直方向上两印模的误差较小。口外法的误差主要来自于印模材料和石膏材料在结固过程中的体积变化[8]；而口内法的误差则主要来自于口内扫描仪的系统误差。Trios 口内扫描仪虽然使用了共聚焦显微和超快光学分割技术[9],使得其精确度较高，但最终的模型是由多个小面积的扫描图像拼接而成，其拼接误差可能是导致大跨度的全牙列数字印模误差的主要原因[9]。同时，本实验选择下颌牙列作为研究对象是因为上颌牙列的数字印模可能较下颌牙列的准确性更高，尤其是在使用扫描导板后[10]。因此，本实验选择下颌作为研究对象。

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[4] Jeong ID, Lee JJ, Jeon JH,etal. Accuracy of complete-arch model using an intraoral videoscanner: An invitro study[J]. Journal of Prosthetic Dentistry, 2016, 115(6):755 -759.

[5] Patzelt SBM,Emmanouilidi A, Stampf S,etal.Accuracy of full-arch scans using intraoral scanners[J].Clinical Oral Investigations, 2014, 18(6):1687.

[6] 张富强.数字技术在口腔修复领域的应用与展望[J].中华口腔医学杂志, 2016, 51(4):215-218.

[7] 李 雅,陈志宇,张辉伟.不同扫描方法重建上颌牙列数字化模型的三维对比分析[J].现代口腔医学杂志,2015,32(3)：157-160.

[8] 柯 雯,屈 直.不同印模材料取模的三维精度比较[J].暨南大学学报：自然科学与医学版,2017, 38(3):269.

[9] 刘一帆,郑秀丽,于 海,等.数字化印模技术在口腔修复中的应用[J].实用口腔医学杂志, 2016, 32(6):879.

[10] 岳广娜,白石柱,丁 鑫,等.不同印模方式对松软牙槽嵴印模精度的比较研究[J].实用口腔医学杂志,2016,32(2)： 202-206.

(收稿：2017-01-03)

Accuracycomparisonofintraoralandextraoralmethodsfordigitalimpressionofmandibularfullarch

Zhu Wenzhong,Zhang Chunbao, Yue Ye,et al.

Department of Stomatology, the Second People’s Hospital of Shaanxi Province(Xi’an 710005)

Objective: Using self-made intraoral reference system, the difference of accuracy between intraoral and extraoral digital impression methods for mandibular full arch was quantitatively analyzed and compared.Methods: Four metal balls are inserted into the lower dentition of the patient by using a self-made intraoral positioner. Intraoral digital scanner and extraoral high precision coordinate measuring apparatus were used to make mandibular digital teeth impression in mouth and mouth. Based on the intraoral reference frame, the distance error (ED) and angle error (EA) of 4 steel balls in two kinds of digital impressions were measured respectively, so as to compare the accuracy of the two methods.Results: The EDof extraoral method was lower than that of intraoral method (P<0.05); There were no statistically significant differences in EAbetween oral and extraoral methods (P>0.05).Conclusion: The accuracy of extraoral method is higher than that of intraoral method in making digital impression of mandibular full arch.

Mandible Dentition Dental impression technique @Intraoral method @Extraoral method

下颌骨 牙列 牙科印模技术 @口内法 @口外法

R783.2

A

10.3969/j.issn.1000-7377.2017.10.016