一种新型数字化桩核修复技术

廖梦圆，严 斌，吴大明，孙志达，颜 越，戴月明，谢海峰

计算机辅助设计与计算机辅助制造(computer-aided design/computer-aided manufacturing，CAD/CAM)及三维打印技术在口腔修复学领域正被快速普及应用[1-3]。修复体的数字化设计和加工依赖光学印模制取建立口内局部数字化模型[1,4-5]。桩核修复体因根桩位于根管内，而根管这种狭长的孔径结构内光线无法直射进入或返回被接收，因而其数字化的实施一直未取得实质性进展。尽管当前已有数字化桩核工艺(包括全数字化及半数字化)的报道[6-9]，但均存在诸多缺陷而难以推广。本文通过1例需进行桩核修复的典型病例介绍了一种新型数字化桩核印模采集方法[10-11]，该方法步骤简便，设计和加工均可实现数字化，精度高，技术敏感性低，有较广的临床应用和较高的推广价值。

1 病例资料

患者，男，74岁，主诉：左上前牙折断1个月，2周前行根管治疗，现无不适症状，要求修复治疗。无全身系统性疾病及药物过敏史。检查：21残根(图1A)，唇侧牙体缺损位于龈下1～2 mm，未及龈沟底，舌侧牙体组织位于龈上2～3 mm，叩(-)，Ⅰ度松动，牙龈无红肿，咬合关系正常。平舌侧牙体组织最高点试尖根长为19 mm。X线片示21根管充填完善(图1B)，根尖阴影较术前有明显缩小。治疗计划：告知患者患牙重度缺损，冠根比近1∶1，桩核冠修复后根折风险大，并告知患者不同桩核材料修复的费用及优缺点，患者保留患牙意愿强烈。经与患者沟通选择治疗方案后拟行21金属铸造桩核+钴铬合金烤瓷全冠修复。

A：患牙口内照；B：根管治疗术后X线片

2 步骤与结果

2.1 根管内印模制取

根据患者口内牙列牙弓宽度以及基牙的位置制作个别托盘，托盘的大小应覆盖基牙以及至少一侧一个单位的邻牙(本病例个别托盘的覆盖范围为11—22)。使用聚醚印模材料Impregum Penta(3M ESPE，德国)制取印模(图2)。

图2 根管局部聚醚印模

2.2 包含根管完整形态的牙列咬合数字模型的建立

使用仓式光学D2000扫描仪(3Shape，丹麦)对制得的印模进行扫描获取三维形态的数字模型，并使用Dental System软件(3Shape，丹麦)将其转化为对应的反向三维结构数字模型，即获得包含患牙根管完整形态信息的局部数字虚拟模型(图3)。

图3 含患牙根管完整形态信息的局部数字虚拟模型

使用椅旁TRIOS口内扫描仪(3Shape，丹麦)扫描患者口内上、下牙列及其正中咬合关系，建立相应的牙列整体及正中颌位的数字模型(图4)。

箭头示由直接口扫所得数字模型的根管内部分信息缺失

在局部数字化模型上选择1～3个标记点(如双侧邻牙的牙尖高度顶点、基牙长轴与牙合面垂直时基牙颊侧或舌侧牙本质肩领的中点)后(图5A)，在牙列咬合模型的相同位置标记(图5B)。

利用Dental System软件根据上述数字模型的标记点自动将根管局部的数字化模型与牙列数字模型吻合，各标记点一一对应(图5C)，从而实现形态信息的缺陷互补，获得包含根管内完整形态及患牙完整剩余牙冠形态的全牙列咬合数字化模型(图6)。

A：局部根管的数字模型上选择3个标记点；B：上颌牙列模型上与之对应的标记点；C：局部根管数字模型与牙列模型进行吻合，红、蓝、绿点为标记点

图6 含桩道完整形态及咬合的全牙列数字模型

2.3 桩核的计算机辅助设计

在拟合后完整的数字化模型上运用Dental System软件的Dental Manager模块进行桩核设计(图7)：①确定根桩的就位道方向、设置边缘线；②基于全冠修复(本病例选择钴铬合金烤瓷全冠)牙体预备各部分标准厚度要求和正中颌位咬合关系，确定冠核部分的预留空间、形态、倾斜方向和聚合度；③设置代型接口界面的粘接剂间隙、额外粘接剂间隙、到边缘线距离、平滑距离、车针半径及车针补偿间距等[3]。

A：设置桩核边缘线；B：设置粘接剂间隙；C：设计完成的桩核

2.4 桩核的数字化加工(计算机辅助加工或三维打印)、试戴和X线评价

本病例设计所得三维桩核虚拟形态的数字信息被传至三维打印设备CL-M2150X(铖联，中国)制造钴铬合金桩核(图8)。随后送交临床试戴，玻璃离子粘接剂RelyXTMLuting(3M，美国)进行桩核粘接(图9A)。

图8 打印完成的成品桩核

A：桩核戴入后的口内照；B：桩核戴入后的X线片

使用765DC X线机(Gendex，美国)拍摄X线片，靶片距离25 cm、电压65 kVp、电流7 mA，并结合放射影像学电荷耦合接收器Vme(柯达，美国)测量戴入后桩核的适应性[5,7-8](图9B)。

进行全冠牙体预备，使用椅旁扫描仪口内扫描，完成烤瓷冠制作，口内试戴烤瓷冠并粘接，完成修复(图10)。

图10 修复完成后的口内照

3 讨 论

传统失蜡铸造法制作桩核过程中涉及的诸多工序都会影响桩核的精度和质量[12-13]，包括：①石膏模型制备过程中石膏种类及水粉比例的选择、调拌和灌注等；②蜡型制作时，根桩的长度和密合性受技师个人经验影响，且传统失蜡铸造法无法精确控制根桩与根管壁之间的间隙大小；③失蜡铸造过程中，金属收缩、气孔等固有缺陷的存在[13-14]。以上每个环节均可能造成误差，导致桩核就位困难，就位后根桩与根管内壁间隙过大等问题。

采用数字化技术制作桩核可以很大程度上避免传统工序的缺点。精确获取牙齿根管形态的数字信息是实现根管内固位修复体数字化设计和加工的基础和必要条件。桩道光学印模采集的难点在于邻牙或牙冠剩余组织对光线的阻挡，并且桩道细长的孔径结构位于龈缘下方，光线难以进入，不易取得桩道内部的完整数字信息。

现有的全数字桩核技术的印模制取分为两个步骤。首先采集桩道印模，再将其整合到口内光学扫描获得的牙列印模上。该技术利用一种可伸入桩道内部的光学扫描附件(扫描柱)采集桩道印模，之后通过软件自动计算桩的位置与深度，模拟桩道的形态信息并进行桩核的设计与加工[6,15]。但近年来有研究发现，全数字化技术制作的桩核与根管内壁的密合性甚至低于传统失蜡铸造技术制作的桩核，在桩核顶端形成了更大的间隙，这可能与扫描柱无法达到并采集根管内桩道最底部的信息有关[6]。此外扫描柱有多种型号，每次扫描前需要根据根管的粗细选择合适型号的扫描柱；后牙需要预备多桩道的情况也使全数字化扫描过程变得尤其复杂。

现有的半数字化技术采用扫描仪对制得的桩核蜡型或熔模进行扫描，然后建立桩核的三维数据信息并根据此数据完成桩核的数字化设计与加工[16-19]。该技术无法实现制作过程的无石膏化，蜡型、熔模制作等工序也极大地削弱了数字化的优势[6,15]。

有研究表明，现有全数字化桩核技术加工的桩核精度约为(290±120)μm，半数字化桩核技术加工的桩核精度约为(660±190)μm，这两种技术制作的桩核精度甚至相较于传统失蜡铸造技术的精度是降低的[5]。本病例所应用的新型数字化桩核印模采集方法，在建立牙齿根管形态数字模型的过程中，需局部制取橡胶类印模，该步骤产生的误差为20.4 μm，而当前口内光学扫描仪的扫描精度约为21.5 μm[6]，由此，该方法进行根管形态信息数字化重建的精度约为42 μm，较石膏模型的复制精度以及现有全数字化桩核技术的重建精度有明显提高[6]。

本研究提出的新技术突破了现有数字化技术无法获取和精确重建牙齿根管内部完整形态信息的技术局限。通过对制取的桩核局部传统印模、口内牙列及咬合关系进行光学扫描，建立数字化模型，采用软件将两副数字化模型进行吻合，解决口内直接扫描和使用局部或全牙列托盘制取印模光学扫描时无法同时获得完整的桩道形态和患牙剩余牙冠形态信息的问题。除印模制取之外，本技术其他步骤都实现了数字化，降低了人为因素造成的误差，步骤可重复性好，制得的桩核精度高，并且根桩与根管壁间的间隙可根据实际需要进行调节，参数自行设置也保证了各部分都按照设置的参数生成加工，根桩的实际长度在印模准确的情况下也不可能出现减少或缺失的现象。有研究指出根桩末端与根尖部剩余的牙胶接触可以防止唾液和细菌的微泄漏。当根桩末端与剩余牙胶之间的距离大于2 mm时，修复治疗后常发生根折等临床并发症[20-21]。由本病例修复完成后的X线片(图9B)也可看出，通过该新型数字化桩核修复技术制作的桩核，其根桩与根管壁的密合性以及根桩末端都达到较理想的效果。

本病例中所采用的新型数字化桩核印模采集技术的另一优势在于能够在牙列咬合关系状态下对核冠形态进行合理设计。数字模型的CAD过程可在虚拟咬合下检查正中、前伸和侧方颌位下的修复空间，利用软件的测量工具可实现修复空间的精确测量。通过云图可以直观显示预留空间的过多或不足以便于调整，该过程比手工雕刻蜡型时肉眼检查冠核形态更具备客观性和可重复性，降低了对熟练技师的依赖性和技术敏感性。更合理的空间预留能够减少桩核戴入基牙后的咬合调整，减少调磨过程对粘接的破坏和椅旁操作时间[22]。

此外，本研究提出的数字化桩核技术还保留了数字化的基本优势[23-25]，如通过使用这种技术，可以在无需额外购买扫描柱的条件下，实现定制桩核的快速数字化制造；无需传统递送实体模型到技工室，可实现数据的即刻传输；操作过程无石膏化，减少医疗废物的产生和对水资源及环境的影响；数字化加工材料除金属外，还包括氧化锆甚至是复合材料，结合CAD/CAM技术可以制作氧化锆或树脂桩核，一定程度上实现前牙功能美学桩核修复。随着桩核材料的不断发展和完善，这种新型数字化桩核技术将有更为广阔的发展前景。