数字化全口义齿修复牙列缺失简化修复技术专家共识

数字化全口义齿修复牙列缺失简化修复技术专家共识编写组

传统全口义齿的标准诊疗步骤较多,患者从初诊到全口义齿戴牙至少需要到医院进行5次就诊:分别是制取初印模、制取终印模、确定和制取颌位关系、试戴、初戴;需要医师及技师共同完成20余道工序,修复技术难度大,大量时间消耗在获取精确模型、全口义齿颌位关系确定的环节,治疗效果对医生的经验依赖程度高。另外,需要患者多次复诊,对于就医困难的老年人会产生更多的不便和负担。传统的印模制取采用藻酸盐印模材料,其流动性好,但容易引起恶心或不适,尤其对于高龄老年人操作难度和风险更大。因此,从临床医生实践中总结出一套简单易行有效的数字化全口义齿修复技术规范十分有必要。

早期的数字化印模技术存在许多问题,如扫描设备的精度受技术的限制,扫描范围的大小影响模型的精准,无法体现口内软组织的塑形,这些都影响临床的治疗效果[1,2]。随着口腔修复数字化技术的应用,无牙颌印模数字技术、口腔数字化扫描设备带来了修复革命,利用数字化口腔印模技术可以获得精准的临床数据,缩短患者的就诊次数和治疗时间。

因此,本共识提出数字化全口义齿修复牙列缺失简化修复方案,无牙颌修复患者一般需要3次就诊:第一次就诊,使用外部扫描设备扫描口内情况,代替了传统的取模,直接完成了无牙颌患者口内情况的数字记录,获得上下颌牙槽嵴的形态。采用外部扫描大大防止老年人误吞、误咽、误呛的风险发生,提高了医生操作的安全性,同时获取的颌位关系数据更加精确,使数字化印模更接近人的生理关系;第二次就诊,试戴假牙,找出需要调整的位置,进一步完善;第三次就诊,患者戴牙,完成全口义齿修复。具体操作如下。

1.简化修复操作

1.1 获取口内数字化印模

数字化印模技术,即采集STL格式的数字化扫描数据,进而导入CAD软件对生成的数字化模型进行虚拟设计。数字化印模弥补了传统印模的不足,使患者的配合度和舒适性较好,老年患者更容易接受。目前应用较多的是光学非接触式扫描技术[3](optical scanning),包括激光扫描技术、结构光扫描技术(structured light)和立体摄影技术(stereo photography)。根据扫描对象又分为扫描口腔软硬组织的直接扫描技术(也称口内扫描,intraoral scanning)和扫描终印模或者口腔石膏模型间接扫描技术(也称口外扫描,extraoral scanning)。

尽管数字化印模广泛用于牙列扫描已有10余年[4],扫描的精度更高,技术也更加成熟,但是无牙牙合口内扫描因其特殊性,仍存在技术和操作的双重难点。原因:首先,由于上颌无牙颌的解剖结构特点,腭部图像采集误差较大[5],无法获取功能状态下的黏膜形态,同时边缘封闭区的范围界定[6]几乎完全依赖医师的经验,主观性较强,不同医师修复效果差异性较大,无法同质化和标准化。其次,由于受到唾液以及舌头的影响,获取清晰的口内图像较困难[6],这也是造成数据误差较大的因素。此外,除了iTero、Trios和i500三种扫描仪,绝大多数扫描仪都需要预先喷粉、保持干燥,但喷粉后粉末的厚度若不均匀,又会造成测量偏倚[7]。并且,有研究表明口内直接扫描(Trios)的误差较大[8],超过300μm左右。余念等以3shape810台式扫描仪扫描解剖模型数据为对照,比较了TRIOS口内扫描仪(3shape)直接扫描口内和解剖模型的精度,表明口内直接扫描的误差有300μm左右。

在技术提升方面,有学者[9]尝试用一种专门用于口内扫描的黏膜牵开器(retractor),牵拉开唇颊部,充分暴露前庭沟后再扫描剩余牙槽嵴、周围黏膜及咬合记录,对扫描后的无牙牙合数字模型可进行清晰的范围界定。虽然此方法扩大了扫描范围,使扫描视野清晰化,对于义齿边缘的伸展有一定的优化作用,但是获取的仍是口腔黏膜的静态数据,无法获取口腔功能状态下的黏膜形态。有学者[10]提出将固有牙龈和活动牙龈分开进行光学扫描的设想,完全抛弃传统修复方法,为实施完全数字化修复流程提供了一个思路。

为了保证全口义齿良好的固位和稳定,制取功能性印模十分必要,故在现阶段临床多采用数字化扫描功能性印模。Lee JJ等人[11]报道了一种方法,在获取功能性印模的数字模型后,用计算机软件设计虚拟全口义齿,分别保留功能性印模的组织面和边缘整塑部分,以及虚拟全口义齿的义齿主体(牙列和部分基托),并将二者在网格建模软件中互补整合,最大限度保留组织面的形态,减少了石膏模型的灌注及扫描步骤,减少了人工操作的误差,从而最大限度保证全口义齿的固位和稳定。

关于获取口内数字化印模,本共识意见如下:

采用直接口内数字化扫描,对患者口腔内软硬组织扫描测量,获取数字印模,以STL文件格式输出。口内数字化印模法避免传统印模给患者带来不适感,尤其对于非自理或吞咽障碍的老年人,可避免因印模材料遗漏口内或误进入气管、食道的风险[12]。

口内数字化印模法如下:

1.1.1 采用口内扫描仪直接对患者口腔进行数字化扫描测量,记录患者张口状态下的上下颌牙槽嵴顶至黏膜反折线处的无牙颌形态。值得注意的是,扫描过程中要清晰地记录上颌结节区、翼上颌切迹、腭小凹、下颌舌侧翼缘区、颊棚区及唇颊系带的范围,在扫描上颌结节区及翼上颌切迹处时,要嘱患者小张口到刚好能放置扫描探头即可,目的是为了获得更接近于闭口式的印模。

1.1.2 使用手动操作口内扫描仪对颊侧黏膜扫描,获得黏膜反转的界限,准确度类似传统取模。下颌因舌体或牙弓的阻挡,下颌舌侧翼缘区无法获得精确的肌结构,可采取尽量扩大扫描区域,待全口义齿制作后临床调改。

1.1.3 针对数字化扫描仍存在一些问题:如因黏膜的可移动性,存在无牙颌的肌静力区边界和黏膜功能状态下的形变不能精确辨识,准确度和精度性不佳。本共识建议实施改进措施:采用更加精密扫描设备和适合临床操作策略以增加准确度,如应用更小的扫描头、对不同结构区域采用个性化扫描方式等[13]。也可将CBCT、面部扫描、3D打印等技术融合,提高数字化修复的准确性[14～16]。

1.1.4 将数字印模数据通过互联网传至义齿加工中心,加工中心根据相关数据采用3D打印技术打印齿模型,进行下一步制作。

1.2 记录颌位关系

颌位关系是下颌相对于上颌的位置关系,正常的颌位关系是咀嚼系统健康与稳定的保证。当牙列缺失后原始的颌位关系即会丧失,出现无牙颌位,即无牙颌患者的下颌处于后退闭合位,在口的闭合运动中,下颌与上颌的牙槽嵴接触,或者下颌的升支前缘接触上颌的结节后缘[17]。这种颌位关系会导致颏部向上和向前移动,同时髁状突也会向后和向上移位[18～20]。

恢复生理性的颌位关系是牙列缺失修复的难点之一。目前临床常规由医师手动操作实体蜡堤托记录颌位关系,操作过程繁杂,精确性过度依赖医师的临床经验。

当前临床普遍应用了面部扫描、CBCT等技术方法对牙合平面、铰链轴等信息进行确定,同时结合口内扫描颊侧咬合数据确定上下颌间关系,代替了传统的印模制取、面弓转移上牙合架技术进行颌位关系转移。因该方法实现了全流程数字化的操作,在部分文献中也被称为直接数字化转移法[21]。

Lam等人应用面部扫描技术获得面部软组织的数字化模型,使用自制的托盘拟合数字化牙列模型与面部软组织模型,即可确定上颌牙列与颞下颌关节的关系。再在口内扫描咬合状态的颊侧位置确定上下颌间关系,并结合自然头位理论确定面部软组织模型的空间位置[22,23]。Petre等人利用Exocad系统中背景图像的功能,导入患者正侧面数码照片,将口内扫描得到的上下颌数字化模型分别从正面、侧面与照片重合以确定颌位关系。由于这一方法所受影响因素较多,其精度还需进一步验证[24]。Lepidi等人将三维重建的CBCT影像转换为STL格式,把口内扫描的牙列模型与CBCT的重建模型配准,同时确定上下颌的相对位置关系以及上颌与颞下颌关节之间的位置关系。该方法可以适应不同的数字化架系统,研究显示其精确度好于传统的经验式面弓,但此方法需要较大的CBCT照射视野,根据辐射照射剂量尽可能少(as low as reasonably achievable,ALARA)原则,此种照射剂量不适用于常规的修复治疗,因此限制了其临床应用的范围[25]。尽管以上方法各有所长,但是因需要的技术条件过高,不能作为临床的常规治疗方法,无法在临床广泛应用。

关于数字化颌位关系转移的大多数研究针对的是患者有稳定咬合的情况,对于自身已丧失稳定咬合或需重建咬合的患者,如何数字化转移上下颌间关系尚无研究提及。

对于牙列缺失的老年人,本共识建议利用无牙颌位直接获取颌位关系,这样可以减少复诊次数,缩短诊疗时间。

无牙颌位确定颌位记录法如下:

1.2.1 确定全口义齿垂直关系

确立面部垂直距离(A)是根据无牙颌位法:利用息止颌位的垂直距离即眼外眦(外眼角)至口裂的垂直距离(B)减去无牙颌位时鼻底至颏底的距离(C)减去2～4mm,作为咬合垂直距离,上下颌在技术是制作时应恢复此垂直距离高度。

我想起我在牢狱里度过的三年青春，不知道用什么来补偿。我说我真后悔当年那一砖头没砸死他，只让他缝了八针。是我，一浩说，那一砖头是我砸的。多年以来，我一直不能确定那一砖头到底是不是我砸的。除了一浩以外，所有人（包括我）都认为是我砸的。我只记得我站在那人面前，痛骂他，煽他耳光，用砖头砸他的摩托车。然后他大叫一声捂着后脑勺趴倒在地。一浩一直在他身后。回忆让事实更加清晰，我知道是一浩，但我自始至终坚持这一砖头是我拍的。那时一浩正复习考研。一浩说，是我，我一直很后悔，当时没敢承认。我说，一浩，别管谁砸的，都是为了我。一浩哭了，我搂住他的肩。

公式为:A=B-C-(2～4mm)。

指示患者表情自然、头部直立,下颌处于自然放松状态,将口腔专用蜡片烤软后放入口内,指示患者按原有的肌肉咬合记忆咬住蜡片,使上下颌剩余牙槽嵴尽量闭合。确定下颌位置后使患者口腔处于静止状态,用蜡刀在特制蜡片上记录中线、口角线、上下唇线,用垂直测量尺测量患者咬蜡片时鼻底至颏底的距离,即此刻面下1/3高度值为C,反复测量几次,并测量患者两眼平视、上下唇自然闭合、口裂约呈平直状、口角不下垂时,瞳孔连线到口裂的距离值为B,反复测量几次。B与C差值再减去2～4mm为作为垂直距离安全恢复的数值,结合老年人群垂直距离可信区间,确定患者的垂直距离。

1.2.2 确定全口义齿水平关系

确定水平颌位关系,即确定正中关系位。正中关系位是指全口牙列关系完整情况下,下颌髁突位于关节凹的中央位置,而不受限制的生理后位。只有在这种颌位关系下,患者才会感到颞下颌关节不紧张,舒适,咀嚼肌力也较大,咀嚼效果也更好[26]。因老年患者全口无牙,咀嚼习惯为前伸咀嚼,故临床中确定正中关系位时,本共识建议使用直接咬合法恢复无牙颌位。

直接咬合法具体如下:

1.2.2.1 吞咽咬合法

指示患者在吞咽的同时咬合到无牙颌位。另外,在患者吞咽的过程中医生也可以轻轻推动颏部向后,帮助患者的下颌回到生理后位[17]。通过结合吞咽咬合和下颌受推力回退的方法,可以较容易地使下颌处于生理后位。

1.2.2.2 卷舌后舔法

1.3 上牙合架

在修复体计算机辅助设计过程中应用虚拟牙合架(virtual articulator,VA),即一种计算机工具软件,通过模拟上下颌骨之间的关系再现上下颌骨运动,在全口义齿制作中可降低牙科技师利用机械牙合架调牙合时对经验的依赖,数字化排牙与制作。

Dai等人[27]探索了邻牙接触及咬合干扰的检测方法,并使用不同的算法实现虚拟调牙合。由Slavice研制的下颌运动轨迹描记系统(Cadiax)可以在准确地描述记录髁突铰链轴位置的同时,同步自动记录双侧髁突运动的时相特征。Fang等人[28]创新地将二极管置于患者头部关键点,基于这个前提再进行信号采集工作,最终建立了一种新的模型来分析下颌运动。Solaberrieta等人[29]采用虚拟面弓技术,依托口内三维扫描仪、数码相机和逆向工程软件为主要工具,直接将患者所有的口颌系统信息转化为三维模型。但由于当前科技的限制及下颌运动本身的高复杂性,各种虚拟牙合系统还尚在进一步完善中,仍未全面应用至临床。

本共识建议:将数字化的模型和垂直距离数据发送到义齿加工中心,根据相关数据通过3D打印技术打印出患者义齿模型,根据无牙颌位咬合的蜡卷恢复关系上颌架,根据前期测量的垂直距离和需要抬高的高度来恢复垂直高度。

水平关系是通过上下颌堤在模型上复位后,从模型的后面观察,左右一般对称,上下颌结节后缘和磨牙后垫后缘的连线尽量对称,来确定水平关系。牙合平面通过平分上下牙槽嵴定来确定,然后根据全口义齿的排牙原则并符合Spee和Wilson曲线排牙。

2.数字化排牙与制作

在全口义齿排牙中,平衡牙合排是数字化设计的难点。程祥荣等人[30]对无牙颌模型、义齿和上下颌咬合板进行三维测量、数据处理和制作模型后,在中心位置上根据全口义齿排牙的原则和要求进行排列。通过仿射和投影变换来调整牙齿和咬合的关系,该系统为CAD/CAM全口义齿提供可行性。Yu等人[31]提出了一种全口义齿虚拟排列牙齿方法。首先扫描并提取人工牙3D三角网格数据(PLY格式)的特征点,然后建立牙齿选择系统。其次,扫描并标记上颌和下颌模型表面的解剖特征,例如面部中线、牙弓曲线。利用输入的信息,研究计算人工牙的常见排列线,选择首选的假牙并将其自动排列在正确的位置,之后根据屏幕上排列的牙齿设计假牙的牙龈部分,使用计算机数控(CNC)技术、快速原型(RP)技术或3D打印机技术制造假牙。最后,将选择的假牙嵌在蜡框中。这项研究可以帮助操作者选择牙齿,提高了牙齿排列的准确性,并可定制全口义齿。Lo Russo L等人[32]所提出的数字化全口义齿操作流程整合了部分和完整的面部扫描,过程中减少了排牙修正的需要,有效优化了牙齿排列。

本共识建议:根据患者面型、牙弓形态及大小、无牙颌形态等,在设计软件中选择适配数字牙列,并设计全口义齿基托,进行3D打印[14]。全口义齿制作时参照中性区原则常规排牙[33],使人工牙列的位置更符合无牙颌的生理基础。

3.义齿试戴及戴牙

在全口义齿数字化设计过程中,可以通过虚拟调牙合,即改变人工牙咬合面的形态,消除牙齿之间不合理的牙合干扰。

寇小希等人[34]发现在应用CAD/CAM临床设计过程中常会出现人工牙邻面相互干涉的情况,提出可应用Imageware 11软件解决人工牙轴向以及径向干扰问题,经验证实效果良好,但是尚未研发可自动调整牙合干扰的程序。张翔等人[35]利用当上下颌牙齿处于牙尖交错位时标准冠牙合面到对颌牙牙合面的法向距离图,引入体样条插值算法,完成虚拟调牙合。以上对于虚拟调牙合的尝试大都建立在静态咬合的基础之上,但是口腔在行使咀嚼功能时,下颌处于运动状态。为解决下颌运动中义齿的虚拟调牙合问题,孙玉春等[36]研发基于双目视觉的下颌运动轨迹记录装置,可快速记录下颌运动轨迹,主要用于全口义齿平衡的三维咬合运动模拟、动态咬合状态检测,可将颌位关系记录与全口义齿设计精确结合,利用虚拟架模拟下颌真实运动,协助自动调牙合。因以上方法尚在试验阶段,临床应用甚少。

本共识建议:义齿试戴在义齿排牙和基托蜡型完成后,将义齿蜡型放入患者口内试戴,全口义齿试戴时检查基托、校对颌位关系及人工牙排列的美观性等,主要是为了发现义齿存在的问题,以便及时修改或返工[37]。对于无牙颌形态较好的患者根据临床检查情况可不进行试戴。初戴全口义齿,检查基托边缘伸展、就位稳定性与固位力,检查有无压痛点,检查咬合关系、颞下颌关节、咀嚼效率,调平衡牙合等。进行戴牙指导,纠正不良习惯,指导患者维护全口义齿。初戴义齿应分别于1个月、3个月、6个月时对全口义齿美观度、咀嚼功能、固位功能、语音功能、舒适性等5个方面对患者进行满意度调查。

4.误差及防范

4.1 误差出现点

影响数字化印模的准确性,易出现误差情况的主要有:

4.1.1 获取患者生理信息时产生误差。

4.1.2 仪器的精准度不高,口腔环境因素(温度、湿度)不符合要求,牙弓表面不规则形,黏膜的不稳定,仪器操作人员的因素(扫描策略、扫描时间),患者的配合度不高等[38～40]。

4.1.3 颌位关系的误差。

4.1.4 医生操作的熟练程度不高。

4.2 误差防范

4.2.1 老年人由于生物学和社会地位的变化而出现心理学问题是比较常见的,有时表现为疑病和挑剔,有时表现为冷漠、消极和放弃,甚至出现明显的抑郁症、焦虑症、强迫症和恐怖症等心理疾病,消除这些误差因素需要临床医师耐心与患者交流讨论,更加注意建立良好的医患关系[41]。

4.2.2 为保障数字化印模的准确性,需要选用合适的数字扫描仪,保证口腔内的温度和湿润度适合,口干、唾液分泌太多都会影响数据的准确。做适当的黏膜整塑,获得类似传统取模的边界,每个患者的扫描路径一致,扫描时间(单颌)需小于10分钟[38～40]。

4.2.3 在获取颌位关系时,需协调患者配合,避免做前伸动作,同时配合颞下颌关节的检查,保证获取的时适当的垂直于水平关系。

4.2.4 医生需提高临床操作熟练程度,每一次复诊需严格按诊疗流程操作。

5.总结与展望

随着人口老龄化[42]的趋势,未来老年无牙颌患者的体量是巨大的。老年无牙颌患者的修复治疗一直备受关注,而给予老年患者满意的治疗效果和舒适的治疗感受是口腔修复治疗的重点和难点。

近年来,随着计算机硬件性能的提高以及软件算法的发展,计算机辅助设计(Computer Aided Design,简称CAD)和计算机辅助制造(Computer Aided Manufacture,简称CAM)在嵌体、全冠、种植修复等固定修复方面早已广泛应用,发展也较为成熟,使口腔修复诊疗的效率、制作精度以及患者的就诊体验均有所提高。全口义齿修复的数字化方案成为近几年口腔修复领域一个研究热点和趋势。因相较于传统全口义齿复杂的治疗步骤和较长的制作周期,数字化的全口义齿诊疗方案在诊疗周期、患者治疗效果和感受及配合度上都表现出了显著的优势,不断吸引大量的临床医生和计算机相关的技术人员对数字化全口义齿修复进行更深入广泛地研究。这既是适应口腔诊疗技术不断提高的需求,也是顺应数字化技术发展的必然趋势。

数字化印模技术,即采集数据格式的数字化扫描数据,进一步将医师和技师的经验融入智能设计,提高数字化技术在临床和技工端的应用深度和广度,最终实现全流程的数字化,以及牙列基托的多色、多硬度、多材质一体化打印等。未来的创新,如3D打印和人脸扫描技术的进步,很可能会进一步使工作流程数字化。目前数字化义齿还需长期的临床实践,未来有着广阔的发展空间。

本共识从临床角度出发,针对牙列缺失的老年人,采用口内扫描获取数字化印模、弥补了传统印模的不足,患者舒适性和配合度都较好,老年患者更容易接受。利用无牙颌位记录颌位关系,方法比较简单便捷,容易掌握,可大大缩短患者就诊总时间与次数,提高了医疗效率,预防了患者机能衰弱,促进了正常饮食早期实现,有助于患者的身心健康,提高了患者生活质量,适宜临床推广应用。

编写专家组成员(专家按姓名排序不分先后):

曹均凯(解放军总医院第一医学中心)、涂小丽(南方医科大学珠江医院)、宋海青(四川绵阳口腔医院)、张庆福(中国融通上海四一一医院)、郭菁(南昌大学附属口腔医院)、秦莹(徐州医科大学口腔医学院)、黄炜(唐山工人医院)、蒋一(解放军总医院第一医学中心)、李文荟(南部战区空军医院)、魏丽君(复旦大学附属中山医院)、董溪溪(解放军总医院第五医学中心)、胡楠(解放军总医院第一医学中心)、张璐(唐山市玉田县妇幼保健院)、张敏(解放军总医院第一医学中心)、刘翠(解放军总医院京中医疗区)、王雯(解放军总医院第一医学中心)、王一博(北京市通州区新华医院)、丁祝雯(北京市海淀区中关村社区卫生服务中心)