数字化技术在可摘局部义齿修复临床应用的研究进展*

李柯晨，许乐瑶，邱春杏，马媛媛

我国中老年因缺牙无法正常行使牙齿功能的患者众多，因此，对牙列缺损修复的临床需求较高。口腔修复医生通过义齿修复体帮助缺牙患者恢复咀嚼、发音、美观等功能，有助于维护其社会心理健康，提高生活质量。相较于种植义齿修复，可摘局部义齿具有适应证广泛且价格低廉的优势，被大量应用于牙列缺损患者[1]。然而传统可摘局部义齿临床设计复杂、治疗周期长、就诊次数多，且可能出现支架变形、铸造缺陷等问题，易造成老年人就诊不便，因此，需进一步改善可摘局部义齿的设计和制作技术[2]。

伴随数字化技术在口腔医学各个领域应用的迅速发展，它将有助于解决临床修复医生面临的诸多挑战，更新可摘局部义齿的设计、制作理念及方法。目前，计算机辅助设计和制造(computeraided design and computer-aided manufacture ,CAD/CAM) 技术制作可摘局部义齿支架已逐渐应用于临床，同时有学者报道了可摘局部义齿的全流程数字化设计与制作技术[3]。本文将针对数字化技术在可摘局部义齿修复流程中的临床应用及最新进展展开论述。

1 数字化印模与可摘局部义齿修复

数字化印模的采集是实现数字化口腔诊疗的前提和基础[4]，数字化模型已广泛应用于口腔医学的多个领域[5]，但在可摘局部义齿修复中的应用尚未普及并且面临较多挑战。

1.1 数字化印模技术的分类 数字化口内扫描印模技术分为间接法和直接法。间接法是通过口外扫描设备对患者的石膏模型或精细模型进行扫描，获得三维数字化模型。目前，口外模型扫描技术已较为成熟，使用CAD/CAM 技术制作可摘局部义齿支架时大多使用这种间接法获取数字化模型。然而该法仍需要进行传统的印模制取和石膏模型的翻制，并未实现真正意义上的数字化印模[5]。

直接法是使用口内扫描仪（intraoral scanner,IOS）直接在患者口内扫描牙齿、牙龈等软硬组织表面形态，获得三维数字化模型数据，可直接导入计算机辅助设计（CAD）软件设计修复体，并进一步使用计算机辅助制造 (CAM) 技术制作修复体。直接法口内扫描技术可以简化临床操作流程、减少患者的不适感、节省传统印模材料并且便于医生与技师以及医生与患者的沟通。

1.2 数字化印模技术在可摘局部义齿中的应用目前已发表的临床病例报告显示口内直接扫描技术大多数应用于Kennedy III 类和IV 类牙列缺损患者[6]，少数涉及Kennedy I 类和II 类牙列缺损[7]。在Kennedy III 类和IV 类牙列缺损的病例中，使用IOS 获取数字印模制作可摘局部义齿，其适合度较好，无需较大调整，患者满意度较好[8]。这表明数字化印模可以有效应用于缺牙数量较少的牙列缺损患者的可摘局部义齿修复。

对于Kennedy I、II 类牙列缺损或存在大面积牙列缺损的患者，传统的印模方法需要利用个别托盘制取功能性印模，而口内扫描技术获得的数字化模型无法实现软组织机械受压[7]。另外，传统印模技术通常会通过边缘整塑来确定可摘局部义齿基托的边缘，然而口内扫描技术无法实现软组织的功能整塑。而且目前并没有相应的数字化技术可以实现边缘建模以确定基托边缘[9]。

因此，口内扫描技术在可摘局部义齿修复中的应用具有局限性，主要适用于缺牙数量较少的牙支持式可摘局部义齿[10]，而对于大面积牙列缺损和游离端牙列缺损的患者仍需使用传统印模方法制备石膏模型。

2 数字化可摘局部义齿设计

目前，口腔修复体数字化设计主要基于CAD技术[11]，CAD 技术在固定修复体的设计中展现出独特的优势并被广泛应用，而在活动义齿设计中的应用仍较局限，发展相对缓慢。

在可摘局部义齿中，CAD 技术目前主要应用于支架的数字化设计。现有研究常使用Freeform（3D Systems，美国）、Geomagic Studio（3D Systems，美国）、Dental System（3Shape，丹麦）、DentalCAD（Exocad，德国）等CAD 软件[12]，其可实现以视图方向或自定义方向为就位道的自动模型观测，以不同颜色显示不同倒凹深度；还封装可生成支架各组件的功能模块，操作者仅需确定义齿基托固位网、大连接体的轮廓线以及舌杆、卡环臂、外终止线的引导线，即可通过软件专门命令自动生成各组件[11]。与传统设计方法相比，数字化设计可更快确定义齿就位道，可以节省设计时间、提高设计效率。但在临床上，可摘局部义齿设计常需综合考虑患者余留牙、缺牙区牙槽嵴的条件、咬合情况以及美学要求等问题，涉及复杂的临床考量和个性化设计，因此，目前的CAD 设计难以实现完全自动化。

3 数字化可摘局部义齿支架制作

3.1 数字化制作技术 口腔数字化制作技术即应用CAM 技术加工制作各类口腔修复体，因其高效、精确的制造工艺和广泛的材料应用等诸多优点而逐渐成为各类修复体制作的主流技术。

口腔数字化制作技术按照原理主要分为减材制造和增材制造两大类。减材制造主要指数控切削成型技术（computer numerical control processing technology，CNC），采用铣削或磨削的加工方式去除块状、饼状或棒状坯料的部分材料形成口腔修复体所需形状。切削成型技术的优势在于技术成熟、加工精度高、材料适用范围广，但不足之处在于减材制造较浪费加工材料，修复体成本较高。

增材制造主要指快速成型技术（rapid prototyping technology，RP），是基于离散堆积成型技术，通过离散化过程将三维数字模型转变为二维片层模型的连续叠加，再由计算机程序控制按顺序将成型材料层层堆积成型。RP 技术克服了传统减材制造技术的局限性，能在较短时间内制作出各种形态复杂的模型，更加能适用口腔修复体制作的要求。现今主流的RP 技术包括：立体光固化成型（stereo lithography apparatus，SLA）技术、选择性激光烧结（selective laser sintering，SLS）技术、选择性激光熔融（selective laser melting，SLM）技术 、熔融沉积成型（fused deposition modeling，FDM）技术等[11]。

金属可摘局部义齿支架多使用增材制造技术制作，其中以SLM 技术为主，随着增材制造技术趋于成熟，并匹配以相对完善的材料与设备，SLM 打印金属义齿支架逐渐应用于可摘局部义齿修复。

3.2 数字化可摘局部义齿支架的临床应用及评价现阶段数字化制作技术在可摘局部义齿修复领域的主要应用是金属支架，相关评价研究主要集中于支架及其组件的精确度和适合性等方面。

目前用于评价可摘局部义齿支架加工精确度的常用方法是三维拟合法,即使用三维检测软件对支架扫描数据与原始设计数据进行三维偏差分析来评价支架的制作精确度。Tasaka 等[13]发现与铸造支架相比，SLM 制作的钴铬支架具有更高的精确度。刘一帆等[14]的研究显示SLM 打印的Ti6Al4V 钛合金支架与设计数据的整体三维偏差为0.089±0.076mm，其精确度可以满足临床要求。

可摘局部义齿支架适合性的评价手段主要包括定性与定量两类方法。Tregerman 等[15]使用定性评价对传统铸造方法、间接法获取数字化模型后SLM 制作、全数字化SLM 制作的可摘局部义齿支架的适合性进行比较，结果显示全数字化SLM 制作的义齿支架适合性最佳。定量测量方法包括复膜法和三维测量分析法。复膜法是指在牙颌模型表面或支架组织面注射弹性印模材料如硅橡胶轻体，将支架就位，分别扫描支架、牙颌模型后分析两者间间隙的方法；三维测量分析法通过扫描获得软、硬组织表面完整的三维形态，使用软件在测量模型表面均匀大量取点并且分别测量每个测量点至参考模型表面与其对应点的距离。尹祯敏等[16]比较了可用于RPD 适合性评价的三种方法，结果显示硅橡胶膜切片测量法的测量结果受测量点数量影响，可靠性较差，而石膏模型三维分析法、翻制模型三维分析法的测量结果较硅橡胶膜切片测量法能更全面、有效地反映RPD的适合性。针对SLM 打印支架的适合性，学者们分别采用复膜法和三维测量分析法进行了测量，结果均显示相较于传统铸造支架，SLM 打印支架的适合性略差，但仍在临床可接受的范围内（50～311 μm）[17-18]。

综上，SLM 打印可摘局部义齿支架的精确度和适合性能满足临床需求，但尚缺乏长期随访的临床报道和随机对照的实验研究，仍需要更多的数据信息完善数字化可摘局部义齿支架的临床评价。

4 数字化咬合关系记录

数字化咬合关系在可摘局部义齿修复中的应用较少，现有报道使用IOS 扫描技术可实现上下颌关系（maxillomandibular relationship，MMR）记录的数字化。数字化MMR 咬合记录大致分为两类：一类不使用暂基托和牙合堤，直接通过IOS 于口内扫描获取；另一类需使用暂基托和牙合堤确定咬合关系后口内扫描记录[3,6]。一般来说，对于少数牙缺失的Kennedy III 类和IV 类牙列缺损患者，有稳定的咬合关系，可直接通过IOS 获取MMR 咬合记录，无需制作暂基托和牙合堤；而对于Kennedy I、II 类牙列缺损或存在大面积牙列缺损的患者，需要制作暂基托及牙合堤以确定其正中关系，再使用IOS 记录上下颌咬合关系，以保证咬合关系记录的准确性。

目前对于数字化MMR 的研究较少，其准确性并未得到验证，未来仍需更多的研究以确定其应用于临床的标准和指导原则。

5 数字化可摘局部义齿基托和人工牙

数字化技术在可摘局部义齿中的应用在现阶段主要集中于义齿支架的制作中，而基托和人工牙的CAD/CAM 制作则大多应用于全口义齿[19]，但也有学者尝试将数字化技术应用于可摘局部义齿的人工牙排列和义齿基托制作。

由于尚无针对可摘局部义齿设计的专业数字化设计软件，现有的研究[20-22]均采用口腔通用CAD 软件设计义齿基托和排列人工牙。其中，Freeform（3D Systems，美国）软件常用来设计义齿基托。Nishiyama 等[20]显示使用Dental System（3Shape，丹麦）软件设计排列人工牙并在虚拟牙合架上进行咬合调整，可获得较好的准确性。

基托和人工牙目前较主流的数字化制作方式是数控切削。用于制作义齿基托的可切削材料主要是聚甲基丙烯酸甲酯（polymethyl methacrylate，PMMA），用于制作人工牙的可切削材料主要为丙烯酸树脂或以丙烯酸树脂为基体的复合树脂，以及新型高分子材料聚醚醚酮（polyetheretherketone，PEEK）。此外，玻璃陶瓷、氧化锆等用于固定修复的材料也可用作可摘局部义齿的可切削人工牙材料。近年来，备受关注的新型生物材料PEEK因其优良的力学性能、热稳定性、生物相容性和耐磨损性，应用范围从整形、创伤外科逐渐扩展到口腔修复、种植、颌面外科等领域，其理化性能的优化也从单纯PEEK 材料发展到PEEK 与其他材料复合的研究，具有良好的应用和发展前景。目前临床上所使用的树脂人工牙硬度低、耐磨性差，而PEEK 材料具有与牙釉质和牙本质相匹配的拉伸性能和弹性模量，以及良好的抛光性及低菌斑黏附性，因此相较于复合树脂，PEEK 用作可切削人工牙的材料具备一定的优势[23]。Ye 等[22]利用PEEK 切削出一体化可摘局部义齿，在石膏模型上适合性良好，但其临床远期效果仍需进一步的研究验证。

增材制造也可用于制作义齿基托[9]，但相关研究和应用多集中于全口义齿领域。3D 打印技术用于全口义齿钛基托的制作，效率高，精度准；用于整体打印全口义齿的牙列和基托，可快速实现无牙颌的修复[24]。随着材料性能的不断优化，3D 打印技术在全口义齿修复中的应用逐渐由试排牙阶段发展到最终义齿的制作完成[25]。

6 数字化可摘局部义齿的优势与未来发展方向

传统可摘局部义齿修复具有临床设计操作复杂、就诊次数多以及支架变形、铸造缺陷、患者满意度欠佳等问题，与之相比，数字化可摘局部义齿在这些方面则具有明显的优势。口内扫描技术可以一次性获取初印模及终印模，减少患者就诊次数；数字化印模不再使用传统印模材料，可以提高老年患者就诊的舒适度，并且降低了临床的材料成本；医生可以及时对获取的数字化印模进行测量分析，确认基牙的预备结果；CAD/CAM支架工艺流程较为简单，可以提高生产效率。

但是，数字化技术在可摘局部义齿修复的临床应用中仍存在一定的局限性。比如，数字化印模技术现主要应用于Kennedy III 类和IV 类牙列缺损的患者，若要扩展到Kennedy I 类和II 类牙列缺损的修复，需要开发一种算法以便模拟黏膜压力位移实现数字功能性印模；CAD/CAM 义齿支架在临床中的应用广泛，但仍需要进一步提升CAD 软件，实现基于基牙状况的支架个性化、自动化设计。随着多材料一体化增材制造技术和材料的发展，可摘局部义齿支架与基托、人工牙的同期制作可能成为现实，这将推动可摘局部义齿修复全流程的数字化。