应用数字化牙合垫技术治疗颞下颌关节紊乱病的临床研究

张 力，孟佳丽，张 艺，吴国锋

0 引 言

颞下颌关节紊乱病(temporomandibular disorder，TMD)是口腔临床常见病、多发病，文献报道其发病率为5%～12%[1]。TMD的主要临床表现为颞下颌关节区和周围颌面部肌肉疼痛，是颌面部疼痛中仅次于牙痛的第2大常见原因，通常还伴有其他口颌系统功能障碍如关节弹响、张口受限及下颌运动异常等口颌系统功能异常，严重影响患者的身心健康及生活质量。牙合垫是目前治疗TMD的常用方法之一[2]。其技术原理是通过改变牙列咬合接触状态、调整上下颌间位置关系等影响神经肌肉反射活动和改善颞下颌关节功能，从而治疗口颌系统功能紊乱。该技术具有无创、可逆且副作用风险低等优点，已成为目前临床治疗TMD的首选方法。稳定型牙合垫是临床常用的一种牙合垫类型。它通过建立上下颌均匀稳定的咬合接触，减少肌肉张力并分散咬合力，缓解疼痛及其他TMD相关症状[3]。传统稳定型牙合垫设计制作主要依赖技师手工完成，根据患者的牙列模型及咬合记录，应用热凝聚甲基丙烯酸甲酯在石膏模型上制作而成，并交付临床医师完成临床试戴及咬合调整。该方法存在制作工艺繁琐、加工质量不稳定、临床咬合调整时间长等缺点。近年来，伴随着数字化技术的飞速发展，各种新型数字化技术如数字化口腔扫描、计算机辅助设计/计算机辅助制作(CAD/CAM)等广泛应用于口腔医学领域，改变了传统的口腔疾病诊疗流程，为临床治疗带来高效、快捷的同时，提高了治疗结果的精确性、可预见性，获得了满意的临床效果[4-5]。本研究综合采用多种数字化先进技术(数字化牙列模型扫描、虚拟调牙合及数字化铣削等)制作稳定型牙合垫，比较其与传统方法加工牙合垫在技师制作时间、临床调牙合时间、患者舒适度评分及TMD症状改善等方面的差异，为临床推广使用数字化牙合垫提供参考依据。

1 资料与方法

1.1 病例资料选择2019年9月至2020年3月就诊于南京市口腔医院修复科，经临床检查评估需行稳定型牙合垫治疗颞下颌关节紊乱病的患者66名。其中男38例、女28例，年龄24～53岁。本研究通过南京市口腔医院医学伦理委员会批准(批准号：YW-2000NL-006)，参与研究的患者在试验前均签署知情同意书。采取完全随机分组法将患者分为数字化组数字化牙合垫组与传统组。纳入标准：①患者经临床专科检查及影像学检查，符合颞下颌关节紊乱病的诊断标准[6]；②年龄≥18岁且具备完全自主的行为能力和表达能力。排除标准：①系统性疾病及精神病史、意识障碍等；②不具备自主表达能力，不能配合治疗；③牙列中有缺失牙或正在接受正畸、修复等口腔治疗；④有严重的牙列不齐、牙周疾病或其他影响咬合的相关因素。

1.2方法

1.2.1 传统组牙合垫的设计与制作 基于下颌牙合垫体积较小，对发音、美观的影响较小，舒适感强等优点，本研究中两组稳定型牙合垫均置于患者下颌牙列。选择藻酸盐印模材料获取患者的上下颌印模并灌注超硬石膏模型备用，患者面部咀嚼肌去极化后手法获取其正中关系位，采用烤软蜡片记录其后牙区咬合抬高约2 mm的上下颌咬合状态。采用机械面弓(吉尔巴赫，德国)记录并转移患者上颌牙列石膏模型至半可调牙合架(吉尔巴赫，德国)。将咬合记录蜡片复位于模型后将牙列石膏模型固定于牙合架。技师据此进行稳定型牙合垫蜡型制作。设计制作要求如下：双侧后牙区平坦光滑；正中咬合时对颌后牙该牙合垫保持点状接触；侧方牙合时尖牙引导；第2磨牙中央窝处的牙合垫厚度为2 mm。蜡型制作完成后装盒采用热凝透明牙科树脂(登特伦，德国)充胶，出盒后打磨抛光并交付临床戴用[7]。

1.2.2数字化牙合垫的设计与制作 采用牙科仓式扫描仪(Ceramill Map 600，吉尔巴赫，德国)扫描患者上下颌石膏模型及咬合记录，获得患者的牙列模型及正中关系位数据；将所有扫描模型导入设计软件的牙合垫模块中(Ceramill Mind，吉尔巴赫，德国)，下颌功能运动参数应用平均值(髁导斜度35°，bennett角10°, 瞬即侧移0 mm)转移至虚拟牙合架，确定牙合垫的包裹范围、厚度等详细加工参数：牙合垫厚度10～16 mm、最小壁厚0.4 mm、底部间隙0.04 mm、允许倒凹深度0 mm、咬合深度0～0.25 mm。随后模拟下颌功能运动，完成虚拟调牙合，最终使双侧后牙区域有稳定的点状接触点，前伸及侧方无牙合干扰。完成牙合垫设计后，按向导提示进入生产加工模块，添加树脂盘(φ95 mm，山八齿材，日本)并设置连接杆位置与数量[8-9]。系统根据牙合垫外形数据自动生成切削程序，垫切削加工参数：加工模式为湿加工、刀具数量2个、刀具尺寸(φ2.5，φ1.0)mm、夹具尺寸(φ95)mm。启动五轴切削机床(Ceramill Motion2，吉尔巴赫，德国)，载入处理好的切削程序即可开始切削，切削完成后交付临床。见图1。

a：扫描模型并确定就位方向；b：启动虚拟牙合架程序；c：绘制牙合垫边缘线，确定牙合垫参数；d：划分并平整后牙区域；e：按平均值牙合架运动进行虚拟调；f：数字化铣削

1.3试戴和调牙合两组牙合垫制作完成后，由医师进行临床试戴，检查牙合垫的就位、固位及稳定。并根据患者口内咬合情况对牙合垫进行精细调牙合，随后打磨并高度抛光。告知患者佩戴注意事项：每天需佩戴牙合垫20 h以上，如无不适，戴用牙合垫后第1、2、4、8周及3个月复查。如有不适及时复诊。

1.4观察指标

1.4.1 技师制作时间以上牙合垫均由我院修复工艺科一位高年资技师进行制作，数字化设计由我院数字化工程中心1位有经验的工程师完成。传统组牙合垫制作时间为翻制模型、上牙合架、牙合垫制作、打磨等的总时间。数字化牙合垫制作时间为数字化扫描、软件设计及铣削的总时间。

1.4.2临床调牙合时间 两组牙合垫制作完成后，由我院修复科关节病小组成员完成牙合垫修复体的临床试戴与调牙合。记录调牙合至目标咬合至所需的总椅旁时间。

1.4.3患者舒适度评分将制作完成的两组牙合垫分别在两组患者口内试戴，初次试戴牙合垫及戴用1周后，采用视觉模拟评分(visual analog scale，VAS)记录患者对牙合垫戴用舒适度的评分[10]。

1.4.4治疗效果在牙合垫佩戴3个月后，评价2组牙合垫对TMD的治疗效果：①Fricton颞下颌关节紊乱指数：牙合垫治疗前后，根据文献描述方法对患者颞下颌关节相关各项体征进行仔细检查(下颌运动、关节杂音、关节压诊、肌肉压诊)并记录评分，得到TMJ功能障碍指数(dysfunction index, DI)和肌肉压痛指数(palpation index, PI)，两者平均分即为该患者的颞下颌关节紊乱指数(Fricton index)[11]。②疼痛指数：采用国际通用的疼痛评估方法及即VAS对患者疼痛程度进行评估及记录[12]。

2 结 果

顺利完成数字化组所有稳定型牙合垫的软件设计及铣削制作。牙合垫在口内试戴时均能顺利就位，显示出良好的固位及稳定性。

2.1牙合垫制作时间与临床调牙合时间的比较 数字化组牙合垫制作时间约为(124.5±20.3)min，明显短于传统组牙合垫制作时间(230.6±35.7)min，差异有统计学意义(P<0.05)。传统组牙合垫临床调牙合时间约为(40.2±6.8)min，数字化牙合垫的临床调改时间约为(11.7±3.3)min，差异有统计学意义(P<0.05)。数字化铣削牙合垫戴入口内后，患者真实咬合与设计咬合接近，临床医师在短时间内即可完成调牙合。见图2、图3。

图 2 数字化组虚拟调牙合后的咬合设计图

图 3 牙合垫初次试戴时的口内实际咬合图

2.2牙合垫患者佩戴舒适度比较在初次试戴及牙合垫戴用1周后，患者的佩戴舒适度评价见图4。结果显示，在2个时间点数字化组牙合垫佩戴舒适度均更高，与传统组相比，差异有统计学意义(P<0.05)。比较两组患者初戴时与牙合垫佩戴1周后的舒适度未见明显差异(P>0.05)。这一结果可能与患者两次舒适度评分的依据不同有关。牙合垫初次试戴时，患者舒适度评分的主要依据初戴牙合垫的调牙合体验及异物感。牙合垫戴用1周，患者舒适度评分主要依据为连续佩戴牙合垫的适应性及牙合垫对语言、发音等口腔功能的影响。

与传统组相比，*P<0.05

2.3牙合垫对TMD临床症状改善效果的比较与治疗前相比，传统组与数字化组治疗3个月后 Fricton指数及疼痛指数均显著降低，显示出良好的临床疗效(P<0.05)。治疗后3个月，传统组与数字化组两组间治疗效果差异无统计学意义(P>0.05)。见表1。

表 1 两组患者治疗前后颞下颌关节紊乱指数及疼痛指数比较

3 讨 论

本研究采用数字化技术(数字化牙列模型扫描、虚拟调牙合及数字化铣削等)，为TMD患者设计制作了数字化稳定性牙合垫。研究结果表明，相比传统技术数字化牙合垫具有高效、调磨时间短、可重复生产、舒适性高等突出优点。传统稳定型牙合垫制作流程包括翻制模型、上牙合架，装盒制作，打磨抛光、咬合调整等诸多步骤，制作工艺繁琐且耗时，本研究显示制作一副传统牙合垫的制作时间为230.6 min。而采用数字化技术可极大的降低制作工艺的繁杂性，技师仅需对牙列模型进行扫描，将扫描数据输入特定软件进行设计，设计完成后进行铣削，设计制作共耗时为124.5 min，显著提升了临床效率。此外，传统牙合垫制作过程中可能会存在树脂收缩变形、单体残留、形成气孔等影响牙合垫质量的诸多因素，从而降低牙合垫的尺寸稳定性及加工精度[13]，使得医师临床初戴时需要更长时间进行咬合调整，本研究显示传统组牙合垫的临床调牙合时间约为40.2 min；而牙合垫临床调牙合技术要求较高，初学者不易掌握。本研究在数字化模型扫描的基础上，应用数字化设计软件可以对牙合垫的咬合接触范围、牙合垫的边界范围形态等具体参数进行个性化设置，在软件中直接模拟下颌功能运动进行虚拟调牙合并驱动机器自动铣削制作。以上技术赋予牙合垫良好的加工精确度，戴入口内后的实际咬合与软件设计的咬合接触表现出较高的一致性，相比传统牙合垫组，医生临床平均调牙合时间显著缩短，仅为11.7 min。分析其原因：一方面，应用数字化模型扫描获得患者牙列、咬合数据后，能够在软件中模拟患者真实下颌运动，在此基础上借助虚拟牙合架技术实现虚拟调牙合，从而减少临床调磨时间[14]；另一方面，数字化铣削技术具有良好的加工精度，有助于提高牙合垫的尺寸稳定性，降低牙合垫的孔隙率及制作过程中的人为误差[15-16]。

传统方法制作牙合垫耗时耗力且每次制作形态存在差异，若患者发生牙合垫丢失或损坏后难以短时内重新获得合适牙合垫，从而影响临床治疗效果。数字化牙合垫患者的模型扫描、咬合设计、加工参数等数据均可以在计算机中长期存储及复制，需要时可随时调取，并在短时间内制作完全相同的一副牙合垫；如果需要对牙合垫设计如厚度、包裹范围等进行修改，只需在设计软件中进行调整，就可以更改设计并重新铣削制作，减少了患者的就诊时间及对新牙合垫的适应过程，极大的节约医疗成本、方便患者。本研究结果还显示在佩戴牙合垫治疗3个月后，两组患者均显示出良好的治疗效果且无统计学意义，但数字化颌牙合垫的临床就诊时间短、佩戴舒适度高，该结果与以往类似研究报道一致[10,17]。目前研究中，对于数字化牙合垫的评价指标主要集中在客观评价指标如固位、稳定、咬合接触(静态及动态)等，及患者主观评价指标如舒适度评分等，对数字化牙合垫临床疗效相关研究较少：Berntsen等[10]研究证实，数字化牙合垫能有效改善TMD患者的口颌系统功能，与传统法牙合垫治疗效果无明显差异；Wang等[17]应用数字化牙合垫治疗夜磨牙症，发现数字化设计制作的牙合垫能够改良咬合设计；房硕博等[18]建立了数字化辅助确定再定位牙合垫颌位的临床流程，对髁突和颌位关系基本实现了预期的调整。然而，现有研究缺少对于数字化牙合垫疗效的相关影响因素的分析及系统阐述。结合数字化牙合垫制作流程，其可能的影响因素有：加工方式、材料选择、获取患者个性化信息的完整性等多个方面：Marcel等[19]发现，3D打印牙合垫与铣削牙合垫均具有良好的精度，相比而言，铣削法比3D打印正确度更高；Wang等[17]应用新型材料聚醚醚酮PEEK加工数字化牙合垫，证实铣削PEEK制作的牙合垫耐磨性优于传统的PMMA牙合垫。林瑞等[20]认为，数字化牙合垫加工过程中的误差如3D打印误差、系统测量误差等都可能对数字化牙合垫的咬合关系造成影响。此外，结合本研究，患者个性化铰链轴信息、下颌运动参数等都可能对牙合垫咬合设计产生影响，从而影响其治疗效果。在今后研究中，有必要进一步对以上及其他可能的影响因素进行深入系统探索，以期获得更好的数字化牙合垫临床治疗效果。

总体而言，本研究采用数字化技术设计制作的稳定型牙合垫，能够简化牙合垫的加工工艺、缩短临床调牙合时间、提高患者舒适度，并实现对颞下颌关节紊乱病相关症状的有效改善，具有良好的临床推广应用价值。由于数字化口内扫描技术无法转移患者铰链轴，因此，本研究仍选择数字化模型扫描获得患者信息，未实现真正意义上的全程数字化，此为本研究的局限与不足之处。在今后的研究中，可进一步优化数字化牙合垫流程，通过引入数字化口内扫描、CBCT、面部扫描、数字化下颌运动轨迹等多种来源的数字化数据，模拟真实下颌运动，建立动态虚拟患者，实现多源数据驱动的全程数字化牙合垫设计。在此基础上，推动数字化牙合垫在牙周病治疗、正颌外科、种植手术等多领域的广泛应用。