数字印模技术在下颌游离端可摘局部义齿制作中的应用

张 力，姚丽娜，袁 玮，刘平燕，林 滔

牙列缺损是口腔常见疾病，55～64岁年龄组中有13.6%，65～74岁年龄组中有20.4%采用可摘义齿修复[1]。其中游离端缺失患者因牙支持位点分布不均衡、黏膜厚度不均匀等因素影响，常出现义齿不稳定、基牙创伤及黏膜压痛等状况，需要反复多次调改。为减少黏膜不均匀下沉造成基牙与黏膜损伤，游离端缺失可摘局部义齿修复主张采用功能性印模技术[2]。口腔数字化印模技术只能获得口腔软硬组织无压力状态下解剖式数字模型，不能满足游离端可摘局部义齿修复要求，制约了其在义齿制作中的应用。本研究初步探讨解决这一问题的方法，将患者的数字化模型与CBCT数据相结合，模拟功能咬合时黏膜形态变化处理数字模型，获得模拟压力数字模型，完成义齿制作，具体方法如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

经我院伦理委员会审查批准，纳入2020年4—7月来我科就诊要求可摘义齿修复患者21例，其中男9例，女12例，年龄54～73岁，平均65岁。纳入标准：成年患者，下颌牙列缺损属于KennedyⅡ类及其亚类的患者，余留牙健康。患者了解固定修复、种植修复并愿意选择可摘局部义齿修复。排除标准：①口内异物不能耐受者；②义齿材料过敏者；③牙体、口腔黏膜病变，牙周病，颞颌关节疾病未得到有效治疗或控制；④存在松动Ⅰ度以上的牙齿。

1.2 材料与设备

3shape Trios(S1P-2型)口腔数字印模仪(3shape公司，丹麦)，口腔颌面锥形束CT(普兰梅卡公司，芬兰)、科美AC-3打印机(爱迪特科技股份有限公司，中国)，科美3D打印模型树脂(爱迪特科技股份有限公司，中国)，RICH-OPTO齿冠铸造树脂(爱迪特科技股份有限公司，中国)。

1.3 试验组义齿制作方法

1.3.1 临床准备 首先完成病史收集、口内一般检查、颞颌关节检查，拟定治疗设计方案。均采用混合支持式可摘局部义齿修复，游离端近缺隙基牙卡环RPI设计。根据义齿设计完成基牙预备。

1.3.2 数据采集 用3shape口腔数字印模仪扫描患者上下颌牙弓，嘱患者轻咬合处于最大牙尖交错位，扫描牙弓唇颊面获得咬合关系信息，获得解剖式数字模型Ⅰ。对数字模型进行观测分析，确定义齿就位道方向，观察组织倒凹分布及基牙预备状况。拍摄患者下颌牙弓CBCT，拍摄时嘱患者轻咬棉卷，使上下颌牙齿分离。

1.3.3 数据拟合 分别将数字模型Ⅰ的3OXZ格式文件、CBCT影像数据的DCM格式文件导入3Shape Dental System系统(3shape公司，丹麦)。利用余留牙进行对齐拟合。绿色表示完全对齐，偏差值为0.00 mm。见图1。

图1 数字模型与CBCT影像对齐拟合Fig.1 Alignment fitting of digital model and CBCT image

1.3.4 虚拟数字模型修整 拟合完成后可同时显示下颌CBCT影像与模型图形，设置垂直截面，牙槽骨影像边缘与模型边缘线间的间隙即为黏膜厚度，见图2A。打开软件模型雕刻工具包，设置鼠标参数单击改变量,见图2B。拖动截面检查牙槽骨及对应黏膜形态，遵循一定的原则进行数字模型修整。测量义齿基托区牙槽嵴顶主承托区黏膜厚度。磨除一定厚度黏膜模拟压力形变。牙槽嵴顶黏膜近基牙段磨除量为黏膜平均厚度的10%，向颊舌侧马鞍状逐渐移行，远离基牙段磨除量为黏膜平均厚度的13%，向颊舌侧马鞍状逐渐移行，以缓解义齿在功能状态时鞍基远端下沉比近基牙端多的问题。下颌隆突处黏膜较薄增加缓冲，缓冲厚度为黏膜平均厚度4%。同时对散在的骨尖、骨嵴上较薄黏膜进行必要的缓冲。修整完成后获得模拟压力数字模型Ⅱ。图2C所示近基牙端牙槽嵴顶，黏膜修整量为0.21 mm，横截面依次显示解剖式数字模型Ⅰ黏膜形态，修整后模拟压力数字模型Ⅱ黏膜形态，CBCT影像骨界线。

A：检查牙槽骨形态及黏膜厚度；B：设定单次变量参数修整游离端黏膜；C：近基牙端牙槽嵴顶黏膜厚度约2.2 mm,降低10%，约0.21 mm

1.3.5 义齿设计与制作 将修整完成后的模拟压力数字模型数据导入3Shape Dental System系统，设计支架及各组件，3D打印金属支架。同时，3D打印出模拟压力数字模型的树脂实体模型，模型可以准确地反映出改变后的游离端黏膜形态，确保实验的准确性。在实体模型上排牙充胶,完成义齿制作及口内佩戴。见图3。

A：模拟压力数字模型上设计支架；B：打印支架完成义齿制作后在树脂实体模型上试戴；C：口内咬合检查

1.4 对照组义齿制作方法

采用模型置换技术获取功能性模型，调整试验组义齿支架适合，咬合接触良好后，均匀修除义齿游离端基托组织面，预留与黏膜约2 mm间隙。修整游离端基托边缘加烤软的边缘蜡，戴入口内，进行肌功能修整，使基托边缘成形。涂粘结剂，将硅橡胶轻体印模材料置于基托组织面，在口内就位，嘱患者保持牙尖交错咬合关系，待印模材料凝固即可获得游离端的功能性印模。修掉实体模型游离端牙槽嵴部分，将制取的功能性印模及支架完全复位于模型上灌制石膏获得功能性模型Ⅲ。模型牙槽嵴不做修整，组织面充胶完成义齿制作。

1.5 临床检查与模型对比

1.5.1 咬棉卷测试 试验组与对照组义齿试戴时反复咬棉卷10 min。检查义齿是否翘动，有无黏膜压痛，基托与黏膜是否密合，基牙有无不适。

1.5.2 模型游离端黏膜形态差异性分析 试验组将解剖式数字模型Ⅰ与模拟压力数字模型Ⅱ的stl文件导入3Shape Dental System系统，根据余留牙进行对齐拟合。在游离端牙槽嵴顶近基牙端、远基牙端、下颌隆突3个区域，距离义齿基托边缘3 mm处，选择1.5 mm×1.5 mm范围，分别测量模型Ⅰ与模型Ⅱ表面间距离，每区按照9等分法分为9个单元，每个单元均选择4个角为数据采集点，共16个数据采集点。设立垂直截面,模型Ⅰ表面取点为a点，模型Ⅱ表面取对应点为b点，测量a、b两点距离值为f，a点较b点远离牙槽骨为正值，f>0，a点较b点靠近牙槽骨为负值，f<0。所有对应16个数据采集点间距离平均值为该区域模型表面形态差异值。见图4。对照组扫描功能性模型Ⅲ获得对应的数字化功能性模型Ⅳ。将解剖式数字模型Ⅰ与数字化功能性模型Ⅳ的stl文件导入3Shape Dental System系统，根据余留牙进行拟合对齐，在相同位置采用相同方法测量模型Ⅰ与模型Ⅳ表面形态差异值。对比分析试验组与对照组3个区域模型表面形态差异的显著性。

A：游离端测量位点示意图；B：9等分测量法示意图

1.6 统计学方法

采用 SPSS 21.0 软件包对所得数据进行配对t检验，P<0.05为差异具有显著性。

2 结 果

2.1 临床检查结果

两种义齿间隔2周分别进行口内试戴，咬棉卷10 min，检查记录21个游离端基托。试验组出现1处(4.76%)黏膜压痛，对照组出现5处(23.81%)黏膜压痛。两组义齿基托与软组织密合，均无翘动与基牙不适。

2.2 模型游离端黏膜测量数据及差异性分析结果

统计21例患者游离端牙齿缺失数量平均(3.30±0.72)颗，测量游离端基托设计长度平均(32.70±4.94)mm，近基牙端黏膜平均厚度(3.06±0.43)mm，远基牙端黏膜平均厚度(3.99±0.58)mm。在游离端63个位点上分别测量试验组模型Ⅱ与模型Ⅰ，对照组模型Ⅳ与模型Ⅰ表面形态差异值，每个点位测量3次取均值，结果见表1。利用配对t检验分析试验组与对照组对应位置的差异性，见表2。

表1 试验组与对照组在63个位点相对解剖状态下黏膜厚度差异值

表2 试验组与对照组相应位点黏膜厚度差异分析结果

测量对照组功能性模型Ⅳ与解剖式数字模型Ⅰ表面形态差异值，在牙槽嵴顶近基牙端平均值为(0.30±0.05)mm，远基牙端平均值为(0.32±0.06)mm，利用配对t检验研究实验数据的差异性，两者之间呈现出显著性差异(t=-5.123，P=0.000)。

3 讨 论

末端游离可摘局部义齿的基牙与牙槽嵴黏膜对义齿的支持作用不同[3]。主要表现在基牙和黏膜组织在承受力时的变形量不同。由于黏膜组织的活动度远大于基牙,游离端可摘局部义齿受力时远端会发生黏膜方向更多的移位。下沉造成基牙扭力，基牙牙槽骨吸收[4]。最终发生义齿变形、折裂，修复失败。此外缺牙区牙槽嵴凹凸不平，黏膜厚薄不均时，形成黏膜之间可让性的差异，也会造成以硬区为支点的翘动等不稳定现象甚至压痛[2]。

试验组与对照组义齿支架，游离端近缺隙基牙卡环均采用RPI设计，使基牙所受的扭力减小，缺牙区牙槽嵴受力更倾向于垂直方向且强度减小[5]。从而达到对牙槽嵴功能刺激、保护基牙和牙槽骨的目的。

游离端缺失可摘局部义齿制作多采用功能性印模方式，以弥补软硬组织不同的特征差异，满足义齿设计制作要求[6]。功能性印模技术的应用可以获得牙槽嵴黏膜在功能状态下的形态模型，减少义齿基托在咬合力下的下沉位移，增加义齿的稳定性，显著提高末端游离缺失可摘局部义齿的修复效果及质量[7]。同时减少基牙和牙槽嵴黏膜下沉量的差异，减少对基牙的扭力[8]。但功能性印模获得的黏膜形态受多因素影响。对初印模组织面进行选择性缓冲修整时，修整的厚度、位置及面积大小取决于医生经验。修整量的偏差很容易造成功能性压力印模不准确。印模时用手指对下方托盘施加一定压力，但指力只是很不准确的模拟咬合力，指力的大小方向取决于医师的主观经验。最终对黏膜施加压力的大小还会受印模材料流动性、弹性模量等物理特性的影响[9]。因此临床中取得工作模型的准确性不但受印模方式影响[10]，还受操作者经验以及不同印模材料性能、黏膜弹性等因素影响[11]。

尽管口内扫描的数字化印模技术不能获取功能性压力印模[12]。研究中将口内扫描生成的数字模型与CBCT影像拟合，可以同时显示出牙槽骨形态、黏膜形态及厚度信息。义齿设计前根据不同位置牙槽骨形态、黏膜厚度、不同位置黏膜质地特征进行虚拟模型修整和必要的缓冲，生成模拟压力数字模型，以适应功能压力下黏膜形态变化，达到增加义齿稳定性，减少黏膜压痛的目的。这种全数字化工作模型获取方式避免了印模材料、医生个人操作习惯偏差等对模型的影响。

实验中设计金属支架与游离端黏膜之间预留3 mm间隙，确保整个过程金属支架不直接压迫黏膜造成实验误差。利用配对t检验研究实验数据的差异性，从表2可知，试验组近基牙端(B1)与对照组近基牙端(D1)之间差异无统计学意义(t=1.673，P=0.110)，模拟压力数字模型与以模型置换法取得的功能性模型在近基牙端有很好的形态相似度，说明利用数字化进行虚拟模型修整是可行的。

功能性模型的近基牙端(D1)与远基牙端(D2)之间差异有显著性(t=-5.123，P=0.000)，具体对比差异可知，D1的平均值((0.30±0.05)mm)，明显低于D2的平均值((0.32±0.06)mm)。两者存在显著性差异。这组数据进一步证实了义齿行使咀嚼功能时的临床表现，即游离端的远端较近端有更明显的下沉。

试验组远基牙端(B2)与对照组远基牙端(D2)之间差异有显著性(t=16.380，P=0.000)，具体对比差异可知，B2的平均值((0.40±0.06)mm)，明显高于D2的平均值((0.32±0.06)mm)。根据义齿游离端下沉的特点，试验组在远基牙端预设了更大的黏膜形变。因此试验组比对照组补偿了更多的黏膜下沉量，临床应用起到防止义齿游离端远端过度下沉的作用。

对照组采用压力式印模尽管能获得压力状态下牙槽嵴黏膜形态，以对抗义齿的过度下沉。但取模过程中对下颌隆突等黏膜较薄区域也施加了一定压力。实验可见下颌隆突(D3)黏膜同样有下沉，平均变形量(0.07 ±0.04)mm。试验组下颌隆突(B3)与对照组下颌隆突(D3)之间差异有显著性(t=-16.395，P=0.000)，具体对比差异可知，B3的平均值((-0.12±0.02)mm)明显低于D3的平均值((0.07±0.04)mm)。说明在下颌隆突等黏膜较薄的区域试验组黏膜获得更多缓冲。结合义齿临床初戴检查结果，黏膜压痛比例对照组23.81%，明显高于试验组4.76%，证实模拟压力模型在下颌隆突的缓冲对防止黏膜压痛是有效的。

下颌隆突黏膜较薄且缺乏弹性，技师需进行缓冲以避免产生黏膜压痛,传统工艺中缓冲量主要基于技师的经验。有学者提出预先在石膏工作模型上需要缓冲的部位表面留出空隙，使义齿基托组织面趋向于人工牙方向，不与这些部位的黏膜面接触，其缓冲间隙厚为0.3 mm[13]。钟群等[10]通过不同方式印模测得黏膜形态差异值在0.1～0.7 mm，因此用一个固定的缓冲量无法解决所有需要缓冲的问题，这是在石膏模型上缓冲后制作的义齿仍然容易产生黏膜压痛的原因之一。试验组则可以很好地解决这一问题，首先依据骨与黏膜信息确定缓冲范围和缓冲量，软件设定单次操作参数便于精准实施，最后根据不同的黏膜厚度与弹性特点进行有针对性的差异化定量缓冲，从而减少遗漏或缓冲不当。

对负重状态下黏膜厚度变化的研究[14]显示，在最大咬合力时，黏膜的变形量约为0.3 mm。不同患者或同一患者不同区域牙槽嵴黏膜性状存在很大差异，也有资料表明基托下软组织压缩量为0.3～0.7 mm[15]。Vahidi[16]研究认为牙槽嵴承托区黏膜的可动范围为 0.14～0.35 mm, 平均0.20 mm。由此可见黏膜负重状态下厚度改变是在一定范围内变化的。试验组设定近基牙端牙槽嵴顶黏膜调整量为黏膜厚度的10%，平均约0.3 mm。远基牙端为对抗义齿远端下沉提高调整量为13%。以图2C所示为例，为游离缺失区近基牙端，测量点黏膜厚度为2.20 mm，黏膜修整量为0.21 mm，约为10%。实验中黏膜修整量是基于以上学者研究结论设定，尽管试验组临床效果满意，但黏膜最佳调整量的确定还需进行不同修整量实验对比研究。模拟压力数字模型技术测量基准一致，可定量操作，为进一步研究提供了有效的方法。

通过口内扫描取得的口腔解剖数字模型,模型黏膜形态不受印模材料、操作手法等外界因素干扰, 因此具有相对恒定的组织解剖形态[17]。本研究采用口扫数字模型的黏膜形态作为基准，对比试验组与对照组的黏膜变化，保证了研究数据的可靠性。

试验组义齿数字化设计制作方法还具有特殊的优势，技师可以获得比传统石膏模型更多的患者口腔软硬组织临床信息，对有骨突、骨嵴和软组织厚薄分布不均的病例，通过模型预处理有效减少义齿的不均匀下沉与压痛。有学者提出下颌剩余牙槽嵴的牙槽嵴顶主要由松质骨组成，施加于牙槽嵴的力量常常引起组织的炎症，并不是主要承力区，而颊棚区由致密的结缔组织覆盖坚硬的皮质骨组成，更适合承担咀嚼压力[18]，针对这种情况技师可以根据患者黏膜、骨特征及咬合关系非常准确地选择性设置主承托区位置，以提高义齿的稳定性、适合性。这是传统印模义齿制作工艺是无法实现的，当然虚拟模型修整也对技师提出更高的要求。

口内直接扫描可省略印模环节，是口腔临床印模技术的一个发展方向[19]。在可摘局部义齿修复中的应用仍然在探索中[20]。本实验对新方法的初步研究结果表明，利用数字化印模与CBCT数据生成的模拟压力数字模型可以制作出临床效果满意的可摘局部义齿。