口腔扫描数字化测量法在评估膜龈手术疗效中的可靠性及有效性研究

张瑞 薛绯 张勇 段晋瑜

牙龈退缩是一种常见的牙周病伴发症状，可单牙或多牙连续出现。牙龈退缩后牙根暴露，不仅会影响美观，还可能出现牙根敏感、食物嵌塞和根面龋坏等症状［1－2］。近年来，越来越多的患者因美观和功能的需求要求治疗［3－4］。

多年来，牙周探针广泛应用于膜龈手术前后牙龈位置的测量。但是，由于牙周探针最小刻度为1mm，在测量牙龈退缩时往往需要估算产生误差。部分学者为提高测量准确性、避免口内直接测量时软组织阻挡，采用石膏模型和游标卡尺在口外进行多角度观察和可重复测量［5－6］。但是，由于石膏模型在制作和储存期间易出现变形、操作相对繁琐，未被临床广泛应用。因此，临床上有必要探寻一种更加高效、准确的方法，为评价牙齿或种植体周围软组织形态变化提供更加全面的信息。

近年来，随着口内扫描系统的逐渐发展，其不仅能对牙齿、修复体等硬组织实现快速且精确的复制，还能对周围软组织进行数字化重建［7］。口腔扫描对美学区软组织的复制精度已达到或超过传统印膜的水平［8］。此外，口内扫描得到的数字化模型还具有舒适度高、测量灵活、数据方便储存和记录等优点［9］。结合逆向工程软件可获得精确、可重复、多维度的测量数据。

本项目旨在研究利用口腔扫描技术的数字化测量法来定量分析膜龈手术前后软组织变化的可靠性及有效性，并与临床探针法相比较。

1 资料与方法

1.1 研究对象

本项目已获得北京大学口腔医院生物医学伦理委员会审查和批准（批号：PKUSSIRB-201947089）。从2019年6月～2021年2月于北京大学口腔医院门诊部牙周科进行基于结缔组织移植的膜龈手术的患者中纳入12名患者，共33颗牙齿。

纳入标准：（1）患者18～65岁；（2）前牙或前磨牙区有至少一颗牙齿存在≥1.5 mm的Cario I类牙龈退缩［10］；（3）患牙有可识别的釉牙骨质界（cemento-en-amel junction，CEJ）。排除标准：（1）服用可能影响牙周健康的药物；（2）吸烟；（3）术区接受过其他口腔手术；（4）其他牙周手术禁忌症。

1.2 临床干预

所有患者均由同一位经验丰富的牙周专科医师完成基于结缔组织移植的膜龈手术。由2名牙周专业医师采用牙周探针（UNC15，hu-friedy，美国）分别对所有患牙的术前牙龈退缩高度（gingival recession height，GRH）、牙龈退缩宽度（gingival recession width，GRW）和术后6月时牙龈高度增加（gingival height gain，GHG）进行临床测量。数值精确到0.5 mm。

1.3 数字化操作流程

所有患牙在术前和术后6月分别采用3shape（3shapetoris，丹麦）口腔扫描仪进行口腔扫描，范围包括患牙及两侧至少2颗邻牙，输出“.stl”格式文档。用Geomagic studio 2014软件（Geomagic，美国）进行相关数字化测量。由2名受过数字化训练的牙周专业医生对所有患牙重复进行2次测量，间隔1周。在术前数字化模型上测量GRH、GRW和牙根暴露面积（root exposure area，REA）。将术前和术后6月数字化模型拟合重叠后，测量GHG和牙龈面积增加（gingival area gain，GAG）（图1）。

图1 以左下第一前磨牙为例展示数字化测量法Fig 1 Digital measurements of the left lower first premolar on digital models

1.4 样本量计算

基于组内相关系数（intra-class correlation coeffi-cients，ICC）进行样本量计算，每颗牙视为一个重复单位。若α＝0.05，β＝0.20，预期可靠性为 0.80，最小可接受水平为 0.50，需纳入 22颗牙［11］。

1.5 统计分析

2 结 果

研究样本包括12名患者（5名男性和7名女性，平均年龄34.7±8.3岁）共33颗患牙。若以颌位区分：含13颗上牙及20颗下牙。若以牙位区分：含9颗中切牙、8颗侧切牙、6颗尖牙和10颗前磨牙。

2.1 数字化测量法的可靠性

基于口腔扫描的数字化测量法在测量膜龈手术前后牙龈形态变化方面的具有极高的一致性（表1）。检查者内的ICC≥0.935，检查者间的ICC≥0.930。

表1 数字化测量法的可靠性Tab 1 The reliability of digital measurement

2.2 临床测量法的可靠性

临床使用牙周探针测量GRH、GRW和GHG时，检查者间的 ICC值分别是 0.938、0.843和 0.842，低于相应数字化法的ICC值（表2）。

表2 临床探针测量法检测者间可靠性 （mm）Tab 2 The inter-examiner reliability of clinical measurement（mm）

2.3 数字化测量法与临床测量法的一致性

表3为数字化法与临床法间的测量一致性。其中，GRH的一致性最高（ICC＝0.966），其次为 GRW（ICC＝0.852）和 GHG（ICC＝0.780）。用差值进行Bland-Altmann分析（图2）可见，GRH、GRW和 GHG的差值分别是0.07、0.20、－0.07 mm。而95%一致性限值（LoA95%）分别是（－0.33～0.47）mm、（－0.40～0.80）mm和（－0.88～0.75）mm。相应分别有6.06%（2/33）、9.09%（3/33）和 9.09%（3/33）的点落于LoA95%范围之外，临床上可以认为两种测量方法具有较好的一致性。

图2 数字化测量法和临床测量法的Bland-Altman图示Fig 2 Bland-Altman plot of digital and clinical measurements comparison

表3 数字化测量法与临床探针法的比较 （mm）Tab 3 Comparisons of digital and clinical measurements（mm）

3 讨 论

膜龈手术是改善牙龈退缩、牙根暴露的有效手段［14］。通过冠向复位瓣或隧道技术联合上皮下结缔组织移植可以取得良好的术后效果［15］。以往对膜龈手术的疗效分析常采用临床直接测量法或石膏模型间接测量法。近年来有学者提出应用数字化法分析膜龈手术疗效的可行性，但数据大多来自扫描石膏模型［5，16］，且测量方法并不统一［17－18］。本研究采用数字化方法对膜龈手术前后基于口腔扫描的牙龈缘形态变化进行分析，并进一步讨论了此方法的可靠性与有效性。

本研究发现，测量GRH时数字化法和临床法均有极高的一致性，ICC值分别为0.939和0.938，与前期研究结果一致［8，19］。说明在直视且标志点清晰的条件下，数字化法和临床法均能较好的反应GRH的临床情况。而在测量GRW和GHG时，数字化法测量者间的ICC值分别为 0.950和 0.939，明显高于临床法的0.843和0.842，说明数字化法的重复性更佳。这可能因为GRW的测量标志点易受到测量角度和观察角度的影响。此外，若术后牙龈高度增加超过CEJ，临床法难以在直视条件下用牙周探针精准测量CEJ至术后龈缘的距离。相反，当应用软件将术前和术后数字化模型拟合重叠并调整可视度后，可在直视下完成GHG的测量。说明数字化测量法对膜龈手术后牙龈高度超过CEJ的患牙具有明显优势。

本研究显示，与使用牙周探针的临床法相比，基于口腔扫描的数字化测量法在牙龈退缩线性测量方面有较好的一致性。Bland-Altman图显示，GRH、GRW和GHG的 LoA95%分别在0.4、0.6、0.8 mm以内，略低于以往研究结果［8］，可以满足临床需求。通过口腔扫描数据建立的三维模型，可精准定位标记点，避免口腔内软组织的干扰［20］。与以往应用石膏模型的间接测量法相比，基于口腔扫描数据的数字化测量法具有测量精度更高、数据储存方便、模型不会变形等优点［18，21］。

本实验通过应用逆向工程软件对传统临床法无法检测的术前REA和术后GAG进行了测量。这两个参数的检查者内（ICC≥0.989）和检查者间（ICC≥0.930）均有高一致性，符合临床需求。尽管有学者曾提出利用照片分析的方法测量牙龈高度和面积的变化［22］。但由于照片法存在无法表现根面弧度、易受拍摄角度影响、测量标尺不易转移等缺点，未被临床广泛应用。基于口腔扫描数据建立的三维数字化模型可以通过局部放大、多角度观察，测量出更准确的面积变化。

以往研究多联合使用平均根面覆盖率（mean root coverage，MRC）和完全根面覆盖率（complete root cov-erage，CRC）来评估膜龈手术的疗效［23－24］，但该结果并不能精确反应临床的实际情况。本研究提出可以将面积参数GAG与REA作比得到平均牙龈覆盖率（mean gingival coverage，MGC），这个新参数可能可以替代MRC和CRC，从而更准确的反应膜龈手术后牙龈增量的效果。值得注意的是，若牙龈高度增加超过CEJ时，MGC可能超过100%。

总之，数字化测量法不仅无创、精确度高、重复性好，还具有存储方便、信息全面等优点，为临床上提供了一种新的选择。本研究结果显示，数字化测量法对线性和非线性参数均有极好的一致性，能满足临床需要。然而，由于此方法软、硬件设备要求高，对操作者需要专业培训，存在一定应用门槛。采用牙周探针进行牙龈测量的方法因价格低廉、操作简便在临床应用中依然具有不能忽视的优势。数字化测量法未来可用于对比不同术式或不同移植物的术后疗效，精确评估软组织的增量效果，为临床医生提供更多参考。