全口义齿数字化修复技术的研发和应用发展

刘更 王永生 天津市口腔医院 （天津 300040）

内容提要： 对于无牙颌的患者来说，主要的修复方式就是全口义齿，在具体的修复过程中存在诸多的关键环节以及操作难点。随着我国医疗科学技术的发展与进步，口腔内三维扫描技术、三维打印技术已经成为口腔科治疗过程中不可或缺的数字化技术，这种数字化技术能够填补纯手工修复操作中的空白与不足，已经广泛应用固定修复领域。现阶段，已经有很多种全口义齿数字修复系统，主要的功能是数字化设计以及数字化制作，相关印模、义齿CAD等功能较为少见，本文以此为主线参照全口义齿修复临床步骤分析数字化修复技术的应用与发展。

在全口义齿修复过程中，常规的操作流程中每一个环节都是关键点，会涉及到很多专业的口腔修复专业理论知识，这一操作流程的难度非常高，要求医生不仅仅要具备理论与实践知识，还需要相应的现代化技术做辅助，正因为全口义齿修复技术难度大，以至于在这一领域中数字化技术的发展比较缓慢。下文以无牙颌患者全口义齿修复为主，分析相关印模、义齿CAD、义齿数字化设计制作等数字化技术功能，为临床全口义齿数字化修复技术的广泛应用提供一些参考。

1.无牙颌全口义齿数字化印模

对于无牙颌患者来说进行全口义齿修复，使用模型或印模扫描是相对来说比较适应的技术，能够获取无牙颌数字化功能压力印模。在具体的应用过程中这种印模技术是以两种形式存在的：一是直接数字化印模技术；二是间接数字化印模技术。数字化印模技术在对患者进行三维扫描获取无牙颌数字化功能压力印模的过程中，存在一些技术上的局限性：一是实际操作过程中承载个体肌肉功能整塑的肌静力边界以及黏膜受功能压力时变形后的形态这两个因素对于无牙颌数字化功能压力印模的获取起到决定性的作用，但是口腔内的光学三维扫描技术是很难实现的；二是现阶段口腔科使用的口腔内光学三维扫描仪器的工作原理都是相同的，全部的表面数据来源于小面积单视场扫描，通过连续性的拼接与重叠来获取扫描对象的整体表面数据信息。这就要求在操作过程中单视场扫描得出的数据必须包含明确且精准的曲率变化信息，以此才能作为有效的单视场数据进行拼接与重叠，从而形成整体表面数据[1]。

为了能够降低实际操作中的难度，在无牙颌功能压力印模制度过程中可以使用CAD以及三维打印技术。在获取过程中为了保证无牙颌功能压力印模的精准程度，通常情况下在临床常规操作中要制作无牙颌个别托盘。这种操作需要大量的时间及精力，需要软化蜡片等非常细致的制作，在具体实施过程中蜡片的厚度是很难掌控的。通过大量的实验与模型操作实践，在这一流程中使用CAD与三维打印技术来实现个别托盘的制作，可以看出数字化的制作成果较传统的纯手工操作更具精准性，同时在制作时长上也具有一定的优势[2]。

2.全口义齿数字化修复CAD技术

现阶段在全口义齿数字化修复过程中应用CAD技术能够解决的问题是个性化平衡排牙，同时能够实现全口义齿功能与美观的兼顾。但是，在计算机上将二十八颗人工牙齿在牙槽嵴进行逐一虚拟化的个性平衡排牙这一操作，对CAD软件的智能性、软件操作者的技能都提出了巨大的挑战，在具体操作过程中难免存在智能软件无法实现的区域，这就需要进行人机交互操作，这一过程就会产生时间浪费，且很容易造成智能与手工之间的“难融合”“难衔接”等现象[3]。所以，全口义齿数字化修复CAD技术在很长一段时间内都处于理论研究状态。

在通过大量的理论与实践研究后，将全口义齿数字化修复的人工牙参数化，由此构建人工牙的三维图形数据阵，其中包括数据库、坐标系、标志点以及参考点等，形成以人工牙参数化为主的三维图形数据库，从而明确智能排牙原则。至此，全口义齿数字化修复CAD技术中的排牙精确设计难题得到有效解决。将数字化技术与中性区理论结合，基Imageware软件研发个性化全口义齿设计软件，能自动实现选择人工牙型号、排列人工牙以及创建基托。

之后利用三维自动切层扫描仪获取人工牙外表面三维数据并建立人工牙三维图形数据库，探索全口义齿CAD技术路线，开发CAD软件平台。由此，全口义齿的数字设计制作技术可向临床实用层面深入。

3.数字化制作技术在全口义齿最终修复体上的应用

当前，全口义齿数字化辅助加工是通过数控切削来实现的，将人工牙逐一装配粘在树脂基托上。所以，全口义齿的多色、多材质一体化、智能化、数字化制作技术是现下仍未攻克的难题。在以往的研究中，Bilgin等在三维打印牙列插入蜡型基托后，通过传统方法制作终义齿，结果显示制作完成的全口义齿有良好的咬合和颌位关系，并且一体式设计的牙列增加了人工牙与基托间的结合强度。若能够在短时间内完成全口义齿装胶前印模的制作，而后纯手工技术插入人工牙，从而完成全口义齿的操作，这样能够构建以数字技术化、成熟全口义齿修复材料相结合的，可以在临床上推广应用的全口义齿CAD和三维打印解决方案[4,5]。但是，我们都知道牙列基托若能够实现一体化数字制作，那此种技术应该是临床方面最理想的修复方案，在未来的发展进程中可以不断地进行深入研发。

4.全口义齿数字化修复技术的发展

虽然现阶段全口义齿数字化修复系统的种类有很多，但其终究是建立在成品人工牙基础上的。在最终义齿上很容易就反映出患者在修复后试戴义齿时，出现人工牙难于调改的问题，那么，在咬合关系的精准控制方面就没有体现出数字化技术的优势，在未来的研究与发展中可以利用数控调磨、三维打印技术来解决这一问题。随着打印材料的发展和打印工艺的优化，三维打印技术将来可能在义齿制作领域有更深入的应用，例如使基托的弹性模量接近人体骨皮质而又不降低强度，现有的数字化系统缺少可完全反映个性化下颌运动轨迹的虚拟架系统，这将被重点研发并加入现有的数字化系统中[6,7]。区别于数字架系统的虚拟架系统能够精准、真实地将患者的下颌个性化运动轨迹显示出来，由此能够实现义齿的设计与咬合问题的检查，最终提升全口义齿制作的精准度[8]。

现阶段，大部分关于全口义齿的美学评价均由医生出具，医师遵从多年的临床经验总结给出最终美学评价，但是这些评价在一定程度上缺少定量分析。若能够在获取患者面部数据信息过程中应用数字化技术，三维软件辅助进行定量分析，能够更加精准、可观的给出患者全口义齿修复前后的容貌改变信息。

5.结束语

随着我国医疗科学技术的发展与进步，口腔内三维扫描技术、三维打印技术已经成为口腔科治疗过程中不可或缺的数字化技术，无牙颌的患者主要的修复方式就是全口义齿，在具体的修复过程中存在诸多的关键环节以及操作难点，在未来的发展进程中可以不断地进行深入研发。