数字化印模与传统印模准确性的现状与研究进展

冯梦然 吕广辉 乌玉红

摘 要：随着数字化技术在口腔领域的不断发展，口内数字扫描已被视为一种更快速、更便捷的临床操作方式。与传统印模相比，口内数字扫描具有实时可视化、无需消毒、模型易于保存、省时和提高患者就诊体验等优点。目前，数字化印模技术在临床工作中被逐渐应用，口内数字化印模与传统印模的准确性也日益受到关注。本文将分别阐述两种印模准确性的现状与进展，分析影响其准确性的主要因素，以期为口腔临床工作提供参考。

关键词：数字化印模;传统印模;准确性

中图分类号：R783.4  文献标识码：A  文章编号：1673-260X（2021）05-0061-04

印模是口腔临床工作中较为常用的技术，是口腔修复体制作过程中的关键步骤。其通过不同方法复制口腔内部形态结构，获得相应的模型，为临床医患沟通、制作修复体或赝复体等提供便利。以往，印模的制取方式主要由托盘加印模材料取得，再灌制石膏以获得模型，称为传统印模技术。近年来，随着数字化技术在口腔医学领域的发展，基于光视觉测量原理的口内三维扫描技术—数字化印模技术在临床工作中逐渐被普遍应用。无论是传统印模还是数字化印模都旨在获得口腔内部的形态结构，因此印模的再现性是核心。故需考虑的一个重要因素是印模技术的“准确性”。准确性是两个要素的结合，即“真实性”和“精度”[1]。“真实性”是指测量值能够与被测量物体的实际值相匹配的能力。“精度”是指同一物体被用于不同的测量时，可得出重复结果的能力[1]。随着数字化技术越来越多的被应用于口腔临床工作中，关于数字化印模与传统印模技术逐渐成为讨论的热点。本文将分别阐述数字化印模与传统印模技术准确性研究的发展现状，分析影响其准确性的主要因素，希望可以为口腔临床工作提供帮助。

1 数字化印模准确性及影响因素

数字化技术在口腔领域的发展为医生和患者提供更有效和可预测的治疗创造了条件。三维图像的获得不仅增强了个性化修复体选择的准确性，还提供了各种虚拟治疗方案以及数字化设计和制造各种修复体的能力。

数字化印模设备作为CAD/CAM系统的输入环节，其工作原理是借助各种三维扫描技术，将传统的牙颌石膏模型、硅橡胶印模或口内牙列形态转换成计算机中的三维可视化数字模型。这种三维数字模型是口腔修复体计算机辅助设计的数据基础。根据扫描对象不同，扫描设备分为口内扫描仪和口外台式扫描仪。

1.1 不同扫描仪的准确性

目前常用的口内及口外扫描技术主要有：激光扫描技术、三角测量技术、结构光扫描技术、共聚焦测量技术和立体摄影技术等。现市面上基于不同扫描技术生产的扫描仪层出不穷，不同扫描仪其准确性也有差异。

Hack GD等[2]采用6种口内扫描仪（iTero、True Definition、PlanScan、CS 3500、TRIOS、CEREC AC OmniCam）扫描单冠磨牙基牙，比较各扫描结果准确性，得出TRIOS（4.5±0.9μm）准确性最高，Planscan （26.4±5.0μm）准确性最低。Güth等[3]用5种口内扫描仪（CS 3500、Zfx Intrascan、CEREC AC Bluecam、CEREC AC Omnicam、True Definition）扫描四单位连冠基牙的结果表明，True Definition和CS 3500準确性较高，CEREC AC Bluecam和Omnicam准确性较低。

Kim等[4]对体外完整牙弓模型，使用9种口内扫描仪进行扫描，结果显示Trios的准确性最高（平均值34.70μm;最大值263.55μm），E4D和ZFx的扫描性能不如其他口内扫描仪准确。作者还观察到，在扫描前需要粉末涂层的Fast Scan和True Definition准确性比不需要喷粉的其他口内扫描仪更好。Patzelt等[5]在评价4种口内扫描仪（CEREC Bluecam、iTero、Lava COS和 Zfx Intra Scan）扫描完整牙弓的准确性时，得出Lava COS准确性最高（真实性38.0±14.3μm;精度37.9±19.1μm），CEREC Bluecam准确性最低（真实性332.9±64.8μm;精度99.1±37.4μm），此研究结果与Güth等人[3]结果类似。但Rehmann等[6]在比较CEREC Bluecam与Lava COS校准前后准确性时，发现校准后两种系统的准确性都显著提高，并且CEREC Blecam的准确性高于Lava COS，说明口内扫描仪需要定期校准维护。Ender and Mehl[7]分析4种口内扫描仪扫描完整牙弓的准确性，结果表明CEREC Bluecam最准确（真实性29.4±8.2μm;精度19.5±3.9μm），其次是iTero（真实性32.4±7.1μm;精度36.4±21.6μm）， 最后是Omnicam（真实性37.3±14.3μm;精度35.5±11.4μm）和Lava COS（真实性44.9±22.4μm;精度63.0±21.6μm）。作者的结论是，具有单一图像拼接的数字扫描系统（iTero和CEREC Bluecam）在牙弓末端显示局部偏差，而基于摄影技术，一种近似双目立体视觉测量技术的系统（CEREC Omnicam和Lava COS）则显示牙弓压缩，并指出100μm及以上的偏差跨越全牙弓可能导致上颌骨和下颌骨不完全拟合[7]。

Byung-hyun等[8]比较五种口内扫描仪（CS3500、CS3600、Trios2、Trios3、i500）和两种台式扫描仪（3shape E1和DOF）扫描完整牙弓的准确性，作者采用三维分析对齐所有扫描牙齿来确定整个牙弓准确性，结果表明两种台式扫描仪的扫描精度无明显差异，均小于30μm。口内扫描仪的扫描精度有显著差异，五种口内扫描仪偏差范围为44.2～164.1μm，偏差多集中于牙弓末端，其中CS3500、CS3600、Trios3被推荐用于扫描完整牙弓，不推荐Trios2和i500。其他作者研究结果中也指出，当扫描全牙弓时数字印模显示远端变形[9，10，27]。

1.2 数字化印模准确性的影响因素

1.2.1 不同扫描技术对准确性的影响

基于三角测量技术的扫描仪对被测物体表面的台阶和深孔状结构容易产生数据丢失，而基于三角测量技术和共聚焦技术的扫描仪，可以减少杂散光干扰，提高精度[11]。结构光扫描技术无法识别物体表面反射光强烈的亮点区域，也无法准确恢复阴影中的区域[12]。相比于白光扫描仪，蓝光扫描仪的重复性更好，可能由于蓝光的波长更短，较白光抗干扰性强，对物体形态变化的扫描误差更小[13]。在扫描全牙弓时，口内视频扫描仪获得的数字化印模比静态图像扫描仪有更好的准确度[14]。对扫描仪的维护校准，也可影响扫描仪的精度[6]。

1.2.2 被扫描者对准确性的影响

口内扫描时，患者下颌位置与扫描仪的扫描头均会产生移动，扫描对象与扫描系统之间无稳定的位置关系[15]。由于口扫印模是由单一数据经软件算法拼接而成，相对移动过大时会影响扫描仪的数据拼接，进而影响数字化印模的准确度。另外，解剖结构、唾液、患者的运动和软组织的移动都会影响印模的准确度。

1.2.3 操作者对准确性的影响

研究指出，熟练掌握扫描技术的操作者所获取的数字化印模的准确性明显优于初学者[16]。可能由于数字化印模是由大量口内扫描三维数据拼接而成，拼接次数越多，数据准确性越低。初学者由于操作不熟练常会反复扫描未识别部位，增加了数据拼接的次数，从而导致准确性降低。

1.2.4 扫描范围对准确性的影响

口内数字化印模的精度随着扫描面积的增加而下降，当扫描范围小于半个牙弓时，其准确度在临床上是可接受的[17]。但对于全牙列，口内扫描的准确性则低于口外台式扫描仪[8]。

1.2.5 扫描策略对准确性的影响

Müller等[18]比较了体外同一口内扫描仪三种不同扫描策略对上颌全牙弓数字印模准确性的影响（策略A：从右上第二磨牙颊侧开始扫描牙齿颊面，然后从咬合-腭侧;策略B：自右上第二磨牙的咬合-腭面，向牙弓的另一侧移动，始终包括两个表面，然后从颊侧返回。策略C：依次扫描牙齿的颊-咬合-腭三个表面，从左上第二磨牙到右上第二磨牙呈S型运动），得出三种策略准确性的均值A（17.9±16.4μm）;B（17.1±13.7μm）;C（26.8±14.7μm），作者推荐使用策略B。Priscilla[19]和Anh[20]的研究也表明，不同的扫描策略会影响印模的准确性。

2 传统印模准确性及影响因素

传统印模的制取主要是通过托盘加印模材料取得阴模，再灌制石膏以获得模型。其主要影响因素有印模材料、印模方式、印模托盘的选择、温度湿度、放置时间等。

常用印模材料主要包括藻酸盐类、琼脂类、硅橡胶类、聚醚橡胶类等。藻酸盐印模材料的表面清晰度和尺寸稳定性差。琼脂的表面清晰度好，但尺寸稳定性差，临床上常与藻酸盐联合使用。硅橡胶印模材料分为缩合型和加成型，前者凝固后较软，聚合时会产生副产物乙醇导致印模变形，在临床上未广泛使用。后者表面清晰度和尺寸稳定性优异，聚合后硬度较高，临床上应用广泛。聚醚印模材料属于人工合成橡胶，性质稳定，亲水，表面清晰度和尺寸稳定性优异，在临床上被广泛使用。

柯雯等[21]通过三维分析的方法，比较了4种印模材料取模的精度，得出4种印模材料的三维精度依次为聚醚橡胶>加成型硅橡胶>缩合型硅橡胶>藻酸盐印模材料。岳广娜[22]比较了不同印模材料对松软牙槽嵴印模精度的影响，表明聚醚印模材可以更加精细地复制口内松软牙槽嵴的组织形态，其次为硅橡胶，再次为藻酸盐。作者还比较了不同印模方式对印模精度的影响，发现采用开窗式个别托盘印模法得到的模型松软组织受压变形最小，其次为打孔式个别托盘法，最后为常规个别托盘法。李丹[23]在研究中发现聚醚印模在湿度70%的环境下存放最精确，而亲水性加成型硅橡胶印模浸泡在水中时精度最高。聚醚印模在温度23℃存放时，印模精度最高。在相同的温度和湿度环境下，聚醚和加成型硅橡胶存放1h、6h灌模，模型尺寸变化最小;存放72h、168h灌模，模型尺寸变化最大。

3 数字化与传统印模准确性比较

Koulivand等[24]比较使用口内数字化（Trios2）和传统印模（硅橡胶 二次印模法）制作的单冠修复体边缘及内部适合性，得出使用数字化印模制作的修复体边缘及内部的适合性明显优于传统印模。R？觟diger等[25]的研究也得到类似结论。Silva等人[26]比较使用口内数字化（Lava COS）和传统聚醚印模制作的四单位氧化锆固定修复体边缘及内部的适合性，得出由数字印模制作的修复体显示出更好的内部适合性（数字印模组：58.46μm;传统印模组：65.94μm），两者的边缘适合性无明显统计学差异（数字印模组：63.96μm;传统印模组：65.33μm）。

Ender等[27]比较体外全牙弓模型，采用4种传统印模和4种数字印模方法获得印模的准确性，指出与传统印模方法相比，口内数字印模显示的牙弓局部偏差较高，偏差大多位于牙弓的远端和前磨牙区。Alexander[28]比较4种最新软件版本的口腔内扫描仪印模与传统印模的准确性，结果表明当前装有最新软件版本的口内扫描仪的短跨距偏差较小。但对于大跨度距离，传统印模技术提供的偏差最小。

4 小结

不同的数字化印模和传统印模技术的准确性存在较大的差异，不同扫描仪的准确性受多种因素影响。与传统印模相比，数字化印模用于短跨度牙弓的扫描较为准确。但对于完整牙弓而言，数字化印模存在较大的偏差。随着扫描仪系统及版本的不断发展，数字化印模的准确性有待进一步的提高。

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