不同咬合记录方式制作后牙单冠的咬合适合性研究

谢培进，刘伟才，王 灿，叶 俊，吴珺华

牙体缺损或牙列缺失的患者口腔修复的目标之一是恢复原有的咬合接触关系，包括静态咬合接触和动态咬合接触。前者主要表现为尖窝接触的状态，接触区域位于牙尖斜面和牙窝壁，后者则表现为下颌运动过程中下颌牙尖沿着上颌的牙尖斜面滑行的动态连续过程[1]。制作适合修复体的前提是能够捕捉真正的上下颌动静态相对关系，准确地再现下颌运动并设计出最佳的咬合面。

计算机辅助设计与制作(computer aided design/computer aided manufacturing, CAD/CAM)技术在口腔修复领域中已运用广泛，随着系统性能不断完善，动态咬合记录和虚拟调牙合的运用使得修复全程数字化成为可能[2]。直接口内扫描是数据获取的重要方式，相较于传统印模，其高效、精确、简便、节省物理空间等优势愈加明显[3-4]。2017年纽约牙科会议上3Shape公司推出3Shape TRIOS 3系列，不仅具有常规牙列扫描、静态咬合记录等功能，同时还具有“特定于患者的颌运动”功能(patient specific motion)，即动态咬合记录，能够实时记录上下颌牙列的相对运动，并在3Shape设计软件中完成虚拟调牙合，进一步提高修复体咬合适合性。市面上还有其他基于机电、光电、超声或电磁等原理的下颌运动轨迹记录设备，在数据采集转换后也可用于修复体数字化设计中的虚拟调牙合[5]，如基于超声原理[6]的JMAnalyser+(Zebris Medizintechnik，德国)、Arcus digma(KaVo，德国)和SICAT function(Dentsply Sirona, 德国)；基于电磁[7]或基于光电原理的设备[8]，如Modjaw(Modjaw，法国)、Dentograf(Prosystom，俄罗斯)；基于机电原理的描记系统Cadiax(Whip Mix 公司, 美国)等。目前关于多种咬合记录方式对后牙单冠咬合适合性的临床比较尚未见报道。

本研究拟利用5种不同咬合记录方式为10例患者分别制作5个后牙单冠修复体，从患者主观感受评分、T-scan Ⅲ测试咬合接触时间(occlusion time，OT)及咬合分离时间(disocclusion time，DT)的客观指标及临床医师调牙合时间三方面进行咬合适合性差异的比较，为不同咬合记录方式在临床中的运用提供理论依据和数据参考。

1 资料与方法

1.1 研究对象

选择2020年5月—2020年11月在上海同济大学附属口腔医院修复科就诊，需行后牙单冠修复的患者共10例，年龄18～45岁[9-11]，纳入标准为：①恒牙列，牙弓完整，仅单颗后牙牙体缺损需行全冠修复，并已行完善根管治疗者；②咬合关系基本正常，磨牙中性关系，浅覆牙合、浅覆盖者；③全口咬合面无明显磨耗，无大面积破坏天然牙尖的充填体或修复体者；④对颌天然牙健康且没有明显改变牙合面形态者；⑤无明显牙合干扰，后退接触位与牙尖交错位协调，肌位与牙位一致者；⑥无偏侧咀嚼、夜磨牙、紧咬牙等不良习惯者。本研究经同济大学附属口腔医院伦理委员会批准(批件号：[2019]-R-002)，并在术前与患者良好沟通，详细告知试验内容及计划，签署知情同意书，同时训练患者能够准确听从医师指令，完成正确的最大牙尖交错位闭口及下颌前伸和左右侧侧方的流畅运动。

1.2 实验仪器

3Shape TRIOS 3口内扫描仪 (3Shape 公司，丹麦)，Artex CR全可调牙合架(Amann Girrbach公司，德国)，Dentograf下颌运动轨迹记录仪(Prosystom公司，俄罗斯)，ARCUS digma 下颌运动轨迹记录仪(KaVo公司，德国)，咬合记录硅橡胶O-Bite(DMG公司，德国)，Ⅳ型超硬石膏(Heraeus公司，德国)，Artex面弓(Amann Girrbach公司，德国)，模型扫描仪(3Shape E3，3Shape公司，丹麦)，T-scan Ⅲ数字化咬合分析仪(Tekscan公司，美国)，Cercon氧化锆陶瓷块(DeguDent公司，德国)，切削仪Imes-icore 450i(Imes-icore公司，德国)，设计软件有3Shape Dental System 2018(3Shape公司，丹麦)，exocad DentalCAD 2.2(exocad公司，德国)。

1.3 实验方法

1.3.1 实验分组 每位患者均采用5种咬合记录方式进行后牙单冠修复体制作。其中以Artex CR+O-Bite硅橡胶咬合记录组(Co)为参照，其他4种咬合记录方式为实验组，分别为：3Shape TRIOS 3静态咬合记录组(3s)和3Shape TRIOS 3动态咬合记录组(3d)、KaVo ARCUS digma下颌运动轨迹记录组(Kd)和Dentograf下颌运动轨迹记录组(Pr)。

1.3.2 修复体设计制作 ①3Shape TRIOS 3按照制造商建议进行校准，并记录牙列数字化模型，完成静态和动态咬合数据的记录。然后返回工作颌扫描界面，选中计划预备的牙位，清除该牙位数据；②由一位拥有丰富临床经验的医师进行所有牙体预备；③排龈取模，再次口扫，补足患牙预备体外形(图1)，同时导出STL格式和3oxz格式文件，完成3s组和3d组的数据准备工作；④Co组：通过面弓结合咬合记录硅橡胶记录的最大牙尖交错位、前伸及侧方颌位关系，上Artex CR牙合架获得牙合架参数后，用3Shape E3扫描模型，在3Shape Dental System 2018设计软件中完成单冠设计，待牙冠切削完成后返回牙合架手动调牙合；⑤3s组：将3oxz文件导入3Shape Dental System 2018，在虚拟牙合架模块内设置平均值牙合架参数，前伸髁导角度为30°，侧方髁导角度为15°，切导为30°[12]，虚拟调牙合后完成冠设计；⑥3d组：将3oxz文件导入3Shape Dental System 2018，设计咬合面，并利用“特定于患者的颌运动”功能进行动态虚拟调牙合后完成冠设计；⑦Ka组：利用ARCUS digma下颌运动轨迹记录仪按照说明书进行下颌运动参数测量，导出PDF格式文件(图2)，在3Shape Dental System 2018中的虚拟牙合架模块内设置上述下颌运动参数，虚拟调牙合后完成冠设计；⑧Pr组：按使用说明连接和佩戴Dentograf下颌运动轨道记录仪，记录下颌运动轨迹，输出文件以xml格式保存，文件导入exocad DentalCAD 2.2设计软件，结合③中获取的STL文件进行冠的设计和虚拟调牙合(图3)；由同一位技师完成所有实验冠的设计；⑨修复体均采用Cercon氧化锆陶瓷块并进行后续的计算机切削、抛光、上釉。

A：预备前扫描获得工作牙列数字化印模；B：消除预备牙位数据；C：预备后补充扫描预备牙位；D：3Shape Dental System软件“特定于患者的颌运动”调牙合

A：佩戴ARCUS digma设备进行数据测量；B：ARCUS digma导出参数文件

A：佩戴Dentograf设备进行数据测量；B：exocad设计软件

1.3.3 修复体咬合适合性评估指标 计算机随机排序编号，采用双盲法，即患者和医师均不知晓每个冠的分组，由同一位有经验的临床医师为患者分别完成5个冠的试戴及就位。①利用Likert 11点量表从0到10让患者对5个冠进行咬合高点及牙合干扰点感知的满意度评价；②利用T-scan Ⅲ咬合分析仪记录未戴冠时与戴每一个冠时的咬合时间OT及咬合分离时间DT，并以未戴冠时的测量值为初始值，记作OT0与DT0。每个冠测试间隔5 min，计算每个冠未调牙合前的OT、DT值与初始值的差异，记作ΔOT和ΔDT：即ΔOT=OT-OT0，ΔDT=DT-DT0；③由同一位医师为每个冠进行咬合面调整并记录所需时间，每个冠调整间隔5 min；最后选择一个修复体，口内粘固完成。

1.4 统计分析

采用SPSS26.0 统计分析软件分析上述试验数据，通过Friedman检验法分析患者满意度评分、ΔOT值、ΔDT值以及临床调牙合时间，检验水准α=0.05。

2 结 果

10例受试者(男性2例，女性8例)，平均年龄36岁，涉及9颗磨牙和1颗前磨牙，均完成了全部相关试验操作及结果记录，5种咬合记录方式完成的所有修复体均为单层全锆冠，通过对侧同名牙镜像复制获得修复体外形，在此基础上，技师只进行少量的必要性调整，所有修复体均可在口内准确就位。

2.1 患者满意度评分

基于Likert量表[9]结果，5组的患者满意度平均值见表1，统计图见图4。其中3d组最高，Pr组最低。根据数据资料类型，采用Friedman检验法分析数据，五组冠满意度评分无统计学差异(P=0.747>0.05)。

2.2 OT和DT检测

参照Lin等[10]文献记录进行OT值及DT值检测。未戴冠时的OT0与DT0分别为(0.166±0.087)s和(0.505±0.795)s。5组的ΔOT平均值和ΔDT平均值见表1，统计图见图4。3d组的ΔOT、ΔDT值最小，Pr组最大。用W检验法进行正态性检验，部分样本不服从正态分布，进一步采用Friedman检验法，发现5组冠的ΔOT值(P=0.154>0.05)、ΔDT值(P=0.423>0.05)之间没有显著差异。

2.3 临床调牙合时间

Co组、3s组、3d组、Ka组以及Pr组的单冠咬合面平均调整时间见表1，统计图见图4。调牙合时间从短到长排列顺序为3d组0.05)。

表1 不同冠的患者满意度评分、ΔOT值、ΔDT值以及咬合面调整时间比较表(Friedman检验)

图4 不同冠的咬合适合性评估

3 讨 论

3.1 患者满意度评价

Likert Scales使用11点标度可提高评分的灵敏度，且量表的等级区分越细，评分越接近于正态分布，数据表现越好[13]。虽然各组满意度评分之间没有统计学差异，但是可以看到各组评分中位数都超过6分，这也说明即使存在一定的误差，上述5种咬合记录方法的咬合设计基本能满足患者需求。

3.2 咬合时间及咬合分离时间

单个牙齿修复的最终目标是与现有健康的颌位关系相协调[9]。T-Scan咬合分析系统于1984年首次面世，利用传感器测量咬合接触的时间和力量，目前使用的第四代咬合感应片有约2 500个感应点，能够在0.01 s内进行实时数据的记录并传输数据[14]。咬合时间表示从第一个咬合接触点开始至达到稳定牙尖交错位的时间，OT值小表明咬合可以迅速达到稳定，肌位与牙位一致性高；反之，则可判定肌位与牙位不一致。咬合分离时间是指从牙尖交错位开始，下颌开始做前伸运动或侧向运动，直到仅有前牙接触为止所测得的时间，反映患者咬合过程中前导机制和下颌侧向运动的质量。以未戴牙冠时的OT与DT为基线，戴冠后OT、DT的变化可客观反映修复体咬合面形态对咬合的影响。所以△OT、△DT值越小，说明修复体咬合的适合性越好。5个实验组中△OT值除Pr组外都在0.2 s以下，说明不同咬合记录方式所得到的颌位关系较为稳定，咬合高点不多。△DT值虽然没有统计学差异，可能与样本量不足有关，仅从数值来看，一定程度上显示3d组设计的修复体和患者的前伸非正中运动最为协调，说明前伸牙合干扰最少。上述结果与所用到的不同种类咬合运动记录方式的原理和精度密不可分。

3.3 不同咬合记录方式的原理和精度

本研究中Co组冠设计切削完成后返回到实体牙合架上进行调牙合，所用数据为利用患者口内硅橡胶记录转化到牙合架上获得的前伸及侧方髁导数值；其余分组采用虚拟调牙合方式，3s组所用数据是人群的平均值数据；3d组则是使用“特定于患者的颌运动”将下颌运动时的上下颌牙列间相对位置利用口内连续扫描、拼接，最后模拟下颌运动轨迹，并可直接用于3Shape设计软件的虚拟调牙合；Ka组用的是患者实际下颌运动路径的最大切线角数值；Pr组所用数值是将下颌运动轨迹数据直接导入exocad软件中，计算机模拟下颌的曲线型轨迹运动进行虚拟调牙合。虚拟调牙合的依据不同，每种方法测量的原理不同及精度不同，也就造成了咬合设计的适合性不同。

传统修复体制作流程是通过面弓转移和上牙合架的方式记录上颌体与髁突静态相互位置关系，结合牙尖交错位、前伸及侧方咬合记录，设置牙合架参数模拟下颌运动过程[15]。因记录的是运动起始及终末的即时数据，简化了下颌运动路径，所获得的咬合面形态显然与真实的由下颌髁突、颞骨关节面、关节盘、上前牙引导及神经肌肉等解剖功能因素共同决定的下颌曲面运动结果不同。Tamaki等[16]对机械牙合架模拟下颌运动时的咬合接触点与口内实际记录接触点间的一致性进行了研究，结果表明用机械牙合架模拟时，能准确再现66%的前伸运动以及81%的侧方运动接触点，20%～70%的受试者可能出现新的接触点，故认为机械牙合架模拟下颌运动的动态复制是不可靠的。另外，Co组与Ka组都需要利用牙合架，相较于其他组，修复流程较为繁琐，且口内咬合记录材料的变形[17]、面弓转移的误差[18]等问题都可能会增加牙合架上模拟的下颌运动与口内实际运动的偏差。

本研究选用的ARCUS digma系统是采用超声定位原理，首先将超声发射器阵列牢固固定在下颌牙列唇颊面，利用与之连接的指示器确定患者的上颌及左右侧髁突点相对位置，再与固定在头部框架的超声传感器协同作用获取下颌正中及非正中运动状态下下颌中切牙的运动轨迹。其优点是易于使用，且跟踪系统能实时捕捉3D运动并报告随运动变化的坐标位置[19]。Mage等[20]使用咬合蜡和ARCUs digma设备对应3种不同机械牙合架(SAM 3，Protar 7和Artex CR)测量关节参数之间的差异，认为ARCUs digma设备可靠且有效，优于咬合蜡的记录方法。

本研究中Pr组用到的Dentograf下颌运动轨迹描记系统采用光电系统(Opto-electric systems)的原理，该设备由Prosystom公司开发，拥有下颌运动分析、动态咬合分析和肌肉损伤诊断等功能，诊断后的数据可用于exocad、InLab、ZirkonZahn、Ceramill。它的主要部件是一个头戴式摄像头、一个中央标记和两个侧面标记。中央标记注册修复平面，侧面标记附着在测量对象上颌右侧和下颌左侧的尖牙唇面上(图3)[21]。摄像头通过记录侧面标记的相对运动来重建三维空间中的下颌运动轨迹。这套光学系统一次性可控制传感器上四百多个点，测量均方根偏差约为1 μm[22]。因为坐标轴的建立主要参照传感器位置，所以任意头戴装置的位置都不会影响轨迹记录的质量。目前对这套系统的相关研究仍旧较少，Chkhikvadze等[22]使用不同的方法制作TMJ功能障碍患者的肌肉松弛牙合垫，认为Dentograf相较于Artex CR 更有优势。本研究虽然各组结果之间无显著性差异，但是Dentograf各项数据平均值均落后于其他组，可能是数据导入exocad后，匹配运动轨迹与虚拟牙列时需多次拟合，造成误差叠加。

各种用于记录下颌运动的工具本身会部分限制其自然运动，如Pr组和Kd组均需在牙列的唇颊侧粘附定位辅助装置，使得其运动测量的精度也会受到限制，深覆牙合患者有可能无法提供有效的部件固位位置而限制其使用。

3Shape TRIOS 3基于超快速光学分割和共聚焦显微成像技术，每秒可捕捉超过3 000幅二维图像，达到动态摄像的速度，并通过拼接将2D图像生成3D图像[23-24]。研究表明，3Shape TRIOS 3在全牙列扫描的精确性方面相近或优于Planmeca Emerald、CEREC Omnicam、Medit i500等多种口内扫描仪[25-26]。同时，Wong等[24]通过研究表明TRIOS静态咬合记录的精确性要优于True Definition和CEREC Omnicam。数字化印模和静态颌位记录的准确度是数字化动态调牙合的基础，在此之上，TRIOS能够在其扫描头的范围内记录患者小范围开闭口运动、前伸及侧方运动，不断与其牙列数据进行拟合，拼接出运动轨迹，使其在数字化设计修复体的同时可以模拟口内功能运动，不需要建立虚拟牙合架，直接进行“虚拟调牙合”，减少临床调牙合量，提高医生的工作效率和减少患者的不适感。且由于不需要上机械牙合架，可有效地避免因各种材料的形变误差和上牙合架等多个工序所造成的误差。但该动态咬合记录功能是重现患者现有的下颌运动状态，所以不适合直接用于咬合重建的牙列。

4 结 论

在后牙单冠制作上，共聚焦成像结合光学分割技术原理的3Shape TRIOS 3动态咬合记录，超声定位原理的ARCUS digma下颌运动轨迹记录和光电定位标记原理的Dentograf下颌运动轨迹记录都可以取代传统牙合架咬合记录，取得良好的临床效果。如利用3Shape TRIOS 3口内扫描仪，在口扫同时还可获取患者的动静态咬合记录，能明显提高修复体设计制作效率。后续还应进一步尝试在多牙缺损缺失时运用各种动态咬合记录方式的适合性分析，为临床提供更有效的理论依据和数据参考。