數字印模技術在下頜游離端可摘局部義齒制作中的應用

張 力，姚麗娜，袁 瑋，劉平燕，林 滔

牙列缺損是口腔常見疾病，55～64歲年齡組中有13.6%，65～74歲年齡組中有20.4%采用可摘義齒修復[1]。其中游離端缺失患者因牙支持位點分布不均衡、黏膜厚度不均勻等因素影響，常出現義齒不穩定、基牙創傷及黏膜壓痛等狀況，需要反復多次調改。為減少黏膜不均勻下沉造成基牙與黏膜損傷，游離端缺失可摘局部義齒修復主張采用功能性印模技術[2]?？谇粩底只∧＜夹g只能獲得口腔軟硬組織無壓力狀態下解剖式數字模型，不能滿足游離端可摘局部義齒修復要求，制約了其在義齒制作中的應用。本研究初步探討解決這一問題的方法，將患者的數字化模型與CBCT數據相結合，模擬功能咬合時黏膜形態變化處理數字模型，獲得模擬壓力數字模型，完成義齒制作，具體方法如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

經我院倫理委員會審查批準，納入2020年4—7月來我科就診要求可摘義齒修復患者21例，其中男9例，女12例，年齡54～73歲，平均65歲。納入標準：成年患者，下頜牙列缺損屬于KennedyⅡ類及其亞類的患者，余留牙健康?；颊吡私夤潭ㄐ迯?、種植修復并愿意選擇可摘局部義齒修復。排除標準：①口內異物不能耐受者；②義齒材料過敏者；③牙體、口腔黏膜病變，牙周病，顳頜關節疾病未得到有效治療或控制；④存在松動Ⅰ度以上的牙齒。

1.2 材料與設備

3shape Trios(S1P-2型)口腔數字印模儀(3shape公司，丹麥)，口腔頜面錐形束CT(普蘭梅卡公司，芬蘭)、科美AC-3打印機(愛迪特科技股份有限公司，中國)，科美3D打印模型樹脂(愛迪特科技股份有限公司，中國)，RICH-OPTO齒冠鑄造樹脂(愛迪特科技股份有限公司，中國)。

1.3 試驗組義齒制作方法

1.3.1 臨床準備 首先完成病史收集、口內一般檢查、顳頜關節檢查，擬定治療設計方案。均采用混合支持式可摘局部義齒修復，游離端近缺隙基牙卡環RPI設計。根據義齒設計完成基牙預備。

1.3.2 數據采集 用3shape口腔數字印模儀掃描患者上下頜牙弓，囑患者輕咬合處于最大牙尖交錯位，掃描牙弓唇頰面獲得咬合關系信息，獲得解剖式數字模型Ⅰ。對數字模型進行觀測分析，確定義齒就位道方向，觀察組織倒凹分布及基牙預備狀況。拍攝患者下頜牙弓CBCT，拍攝時囑患者輕咬棉卷，使上下頜牙齒分離。

1.3.3 數據擬合 分別將數字模型Ⅰ的3OXZ格式文件、CBCT影像數據的DCM格式文件導入3Shape Dental System系統(3shape公司，丹麥)。利用余留牙進行對齊擬合。綠色表示完全對齊，偏差值為0.00 mm。見圖1。

圖1 數字模型與CBCT影像對齊擬合Fig.1 Alignment fitting of digital model and CBCT image

1.3.4 虛擬數字模型修整 擬合完成后可同時顯示下頜CBCT影像與模型圖形，設置垂直截面，牙槽骨影像邊緣與模型邊緣線間的間隙即為黏膜厚度，見圖2A。打開軟件模型雕刻工具包，設置鼠標參數單擊改變量,見圖2B。拖動截面檢查牙槽骨及對應黏膜形態，遵循一定的原則進行數字模型修整。測量義齒基托區牙槽嵴頂主承托區黏膜厚度。磨除一定厚度黏膜模擬壓力形變。牙槽嵴頂黏膜近基牙段磨除量為黏膜平均厚度的10%，向頰舌側馬鞍狀逐漸移行，遠離基牙段磨除量為黏膜平均厚度的13%，向頰舌側馬鞍狀逐漸移行，以緩解義齒在功能狀態時鞍基遠端下沉比近基牙端多的問題。下頜隆突處黏膜較薄增加緩沖，緩沖厚度為黏膜平均厚度4%。同時對散在的骨尖、骨嵴上較薄黏膜進行必要的緩沖。修整完成后獲得模擬壓力數字模型Ⅱ。圖2C所示近基牙端牙槽嵴頂，黏膜修整量為0.21 mm，橫截面依次顯示解剖式數字模型Ⅰ黏膜形態，修整后模擬壓力數字模型Ⅱ黏膜形態，CBCT影像骨界線。

A：檢查牙槽骨形態及黏膜厚度；B：設定單次變量參數修整游離端黏膜；C：近基牙端牙槽嵴頂黏膜厚度約2.2 mm,降低10%，約0.21 mm

1.3.5 義齒設計與制作 將修整完成后的模擬壓力數字模型數據導入3Shape Dental System系統，設計支架及各組件，3D打印金屬支架。同時，3D打印出模擬壓力數字模型的樹脂實體模型，模型可以準確地反映出改變后的游離端黏膜形態，確保實驗的準確性。在實體模型上排牙充膠,完成義齒制作及口內佩戴。見圖3。

A：模擬壓力數字模型上設計支架；B：打印支架完成義齒制作后在樹脂實體模型上試戴；C：口內咬合檢查

1.4 對照組義齒制作方法

采用模型置換技術獲取功能性模型，調整試驗組義齒支架適合，咬合接觸良好后，均勻修除義齒游離端基托組織面，預留與黏膜約2 mm間隙。修整游離端基托邊緣加烤軟的邊緣蠟，戴入口內，進行肌功能修整，使基托邊緣成形。涂粘結劑，將硅橡膠輕體印模材料置于基托組織面，在口內就位，囑患者保持牙尖交錯咬合關系，待印模材料凝固即可獲得游離端的功能性印模。修掉實體模型游離端牙槽嵴部分，將制取的功能性印模及支架完全復位于模型上灌制石膏獲得功能性模型Ⅲ。模型牙槽嵴不做修整，組織面充膠完成義齒制作。

1.5 臨床檢查與模型對比

1.5.1 咬棉卷測試 試驗組與對照組義齒試戴時反復咬棉卷10 min。檢查義齒是否翹動，有無黏膜壓痛，基托與黏膜是否密合，基牙有無不適。

1.5.2 模型游離端黏膜形態差異性分析 試驗組將解剖式數字模型Ⅰ與模擬壓力數字模型Ⅱ的stl文件導入3Shape Dental System系統，根據余留牙進行對齊擬合。在游離端牙槽嵴頂近基牙端、遠基牙端、下頜隆突3個區域，距離義齒基托邊緣3 mm處，選擇1.5 mm×1.5 mm范圍，分別測量模型Ⅰ與模型Ⅱ表面間距離，每區按照9等分法分為9個單元，每個單元均選擇4個角為數據采集點，共16個數據采集點。設立垂直截面,模型Ⅰ表面取點為a點，模型Ⅱ表面取對應點為b點，測量a、b兩點距離值為f，a點較b點遠離牙槽骨為正值，f>0，a點較b點靠近牙槽骨為負值，f<0。所有對應16個數據采集點間距離平均值為該區域模型表面形態差異值。見圖4。對照組掃描功能性模型Ⅲ獲得對應的數字化功能性模型Ⅳ。將解剖式數字模型Ⅰ與數字化功能性模型Ⅳ的stl文件導入3Shape Dental System系統，根據余留牙進行擬合對齊，在相同位置采用相同方法測量模型Ⅰ與模型Ⅳ表面形態差異值。對比分析試驗組與對照組3個區域模型表面形態差異的顯著性。

A：游離端測量位點示意圖；B：9等分測量法示意圖

1.6 統計學方法

采用 SPSS 21.0 軟件包對所得數據進行配對t檢驗，P<0.05為差異具有顯著性。

2 結 果

2.1 臨床檢查結果

兩種義齒間隔2周分別進行口內試戴，咬棉卷10 min，檢查記錄21個游離端基托。試驗組出現1處(4.76%)黏膜壓痛，對照組出現5處(23.81%)黏膜壓痛。兩組義齒基托與軟組織密合，均無翹動與基牙不適。

2.2 模型游離端黏膜測量數據及差異性分析結果

統計21例患者游離端牙齒缺失數量平均(3.30±0.72)顆，測量游離端基托設計長度平均(32.70±4.94)mm，近基牙端黏膜平均厚度(3.06±0.43)mm，遠基牙端黏膜平均厚度(3.99±0.58)mm。在游離端63個位點上分別測量試驗組模型Ⅱ與模型Ⅰ，對照組模型Ⅳ與模型Ⅰ表面形態差異值，每個點位測量3次取均值，結果見表1。利用配對t檢驗分析試驗組與對照組對應位置的差異性，見表2。

表1 試驗組與對照組在63個位點相對解剖狀態下黏膜厚度差異值

表2 試驗組與對照組相應位點黏膜厚度差異分析結果

測量對照組功能性模型Ⅳ與解剖式數字模型Ⅰ表面形態差異值，在牙槽嵴頂近基牙端平均值為(0.30±0.05)mm，遠基牙端平均值為(0.32±0.06)mm，利用配對t檢驗研究實驗數據的差異性，兩者之間呈現出顯著性差異(t=-5.123，P=0.000)。

3 討 論

末端游離可摘局部義齒的基牙與牙槽嵴黏膜對義齒的支持作用不同[3]。主要表現在基牙和黏膜組織在承受力時的變形量不同。由于黏膜組織的活動度遠大于基牙,游離端可摘局部義齒受力時遠端會發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]。最終發生義齒變形、折裂，修復失敗。此外缺牙區牙槽嵴凹凸不平，黏膜厚薄不均時，形成黏膜之間可讓性的差異，也會造成以硬區為支點的翹動等不穩定現象甚至壓痛[2]。

試驗組與對照組義齒支架，游離端近缺隙基牙卡環均采用RPI設計，使基牙所受的扭力減小，缺牙區牙槽嵴受力更傾向于垂直方向且強度減小[5]。從而達到對牙槽嵴功能刺激、保護基牙和牙槽骨的目的。

游離端缺失可摘局部義齒制作多采用功能性印模方式，以彌補軟硬組織不同的特征差異，滿足義齒設計制作要求[6]。功能性印模技術的應用可以獲得牙槽嵴黏膜在功能狀態下的形態模型，減少義齒基托在咬合力下的下沉位移，增加義齒的穩定性，顯著提高末端游離缺失可摘局部義齒的修復效果及質量[7]。同時減少基牙和牙槽嵴黏膜下沉量的差異，減少對基牙的扭力[8]。但功能性印模獲得的黏膜形態受多因素影響。對初印模組織面進行選擇性緩沖修整時，修整的厚度、位置及面積大小取決于醫生經驗。修整量的偏差很容易造成功能性壓力印模不準確。印模時用手指對下方托盤施加一定壓力，但指力只是很不準確的模擬咬合力，指力的大小方向取決于醫師的主觀經驗。最終對黏膜施加壓力的大小還會受印模材料流動性、彈性模量等物理特性的影響[9]。因此臨床中取得工作模型的準確性不但受印模方式影響[10]，還受操作者經驗以及不同印模材料性能、黏膜彈性等因素影響[11]。

盡管口內掃描的數字化印模技術不能獲取功能性壓力印模[12]。研究中將口內掃描生成的數字模型與CBCT影像擬合，可以同時顯示出牙槽骨形態、黏膜形態及厚度信息。義齒設計前根據不同位置牙槽骨形態、黏膜厚度、不同位置黏膜質地特征進行虛擬模型修整和必要的緩沖，生成模擬壓力數字模型，以適應功能壓力下黏膜形態變化，達到增加義齒穩定性，減少黏膜壓痛的目的。這種全數字化工作模型獲取方式避免了印模材料、醫生個人操作習慣偏差等對模型的影響。

實驗中設計金屬支架與游離端黏膜之間預留3 mm間隙，確保整個過程金屬支架不直接壓迫黏膜造成實驗誤差。利用配對t檢驗研究實驗數據的差異性，從表2可知，試驗組近基牙端(B1)與對照組近基牙端(D1)之間差異無統計學意義(t=1.673，P=0.110)，模擬壓力數字模型與以模型置換法取得的功能性模型在近基牙端有很好的形態相似度，說明利用數字化進行虛擬模型修整是可行的。

功能性模型的近基牙端(D1)與遠基牙端(D2)之間差異有顯著性(t=-5.123，P=0.000)，具體對比差異可知，D1的平均值((0.30±0.05)mm)，明顯低于D2的平均值((0.32±0.06)mm)。兩者存在顯著性差異。這組數據進一步證實了義齒行使咀嚼功能時的臨床表現，即游離端的遠端較近端有更明顯的下沉。

試驗組遠基牙端(B2)與對照組遠基牙端(D2)之間差異有顯著性(t=16.380，P=0.000)，具體對比差異可知，B2的平均值((0.40±0.06)mm)，明顯高于D2的平均值((0.32±0.06)mm)。根據義齒游離端下沉的特點，試驗組在遠基牙端預設了更大的黏膜形變。因此試驗組比對照組補償了更多的黏膜下沉量，臨床應用起到防止義齒游離端遠端過度下沉的作用。

對照組采用壓力式印模盡管能獲得壓力狀態下牙槽嵴黏膜形態，以對抗義齒的過度下沉。但取模過程中對下頜隆突等黏膜較薄區域也施加了一定壓力。實驗可見下頜隆突(D3)黏膜同樣有下沉，平均變形量(0.07 ±0.04)mm。試驗組下頜隆突(B3)與對照組下頜隆突(D3)之間差異有顯著性(t=-16.395，P=0.000)，具體對比差異可知，B3的平均值((-0.12±0.02)mm)明顯低于D3的平均值((0.07±0.04)mm)。說明在下頜隆突等黏膜較薄的區域試驗組黏膜獲得更多緩沖。結合義齒臨床初戴檢查結果，黏膜壓痛比例對照組23.81%，明顯高于試驗組4.76%，證實模擬壓力模型在下頜隆突的緩沖對防止黏膜壓痛是有效的。

下頜隆突黏膜較薄且缺乏彈性，技師需進行緩沖以避免產生黏膜壓痛,傳統工藝中緩沖量主要基于技師的經驗。有學者提出預先在石膏工作模型上需要緩沖的部位表面留出空隙，使義齒基托組織面趨向于人工牙方向，不與這些部位的黏膜面接觸，其緩沖間隙厚為0.3 mm[13]。鐘群等[10]通過不同方式印模測得黏膜形態差異值在0.1～0.7 mm，因此用一個固定的緩沖量無法解決所有需要緩沖的問題，這是在石膏模型上緩沖后制作的義齒仍然容易產生黏膜壓痛的原因之一。試驗組則可以很好地解決這一問題，首先依據骨與黏膜信息確定緩沖范圍和緩沖量，軟件設定單次操作參數便于精準實施，最后根據不同的黏膜厚度與彈性特點進行有針對性的差異化定量緩沖，從而減少遺漏或緩沖不當。

對負重狀態下黏膜厚度變化的研究[14]顯示，在最大咬合力時，黏膜的變形量約為0.3 mm。不同患者或同一患者不同區域牙槽嵴黏膜性狀存在很大差異，也有資料表明基托下軟組織壓縮量為0.3～0.7 mm[15]。Vahidi[16]研究認為牙槽嵴承托區黏膜的可動范圍為 0.14～0.35 mm, 平均0.20 mm。由此可見黏膜負重狀態下厚度改變是在一定范圍內變化的。試驗組設定近基牙端牙槽嵴頂黏膜調整量為黏膜厚度的10%，平均約0.3 mm。遠基牙端為對抗義齒遠端下沉提高調整量為13%。以圖2C所示為例，為游離缺失區近基牙端，測量點黏膜厚度為2.20 mm，黏膜修整量為0.21 mm，約為10%。實驗中黏膜修整量是基于以上學者研究結論設定，盡管試驗組臨床效果滿意，但黏膜最佳調整量的確定還需進行不同修整量實驗對比研究。模擬壓力數字模型技術測量基準一致，可定量操作，為進一步研究提供了有效的方法。

通過口內掃描取得的口腔解剖數字模型,模型黏膜形態不受印模材料、操作手法等外界因素干擾, 因此具有相對恒定的組織解剖形態[17]。本研究采用口掃數字模型的黏膜形態作為基準，對比試驗組與對照組的黏膜變化，保證了研究數據的可靠性。

試驗組義齒數字化設計制作方法還具有特殊的優勢，技師可以獲得比傳統石膏模型更多的患者口腔軟硬組織臨床信息，對有骨突、骨嵴和軟組織厚薄分布不均的病例，通過模型預處理有效減少義齒的不均勻下沉與壓痛。有學者提出下頜剩余牙槽嵴的牙槽嵴頂主要由松質骨組成，施加于牙槽嵴的力量常常引起組織的炎癥，并不是主要承力區，而頰棚區由致密的結締組織覆蓋堅硬的皮質骨組成，更適合承擔咀嚼壓力[18]，針對這種情況技師可以根據患者黏膜、骨特征及咬合關系非常準確地選擇性設置主承托區位置，以提高義齒的穩定性、適合性。這是傳統印模義齒制作工藝是無法實現的，當然虛擬模型修整也對技師提出更高的要求。

口內直接掃描可省略印模環節，是口腔臨床印模技術的一個發展方向[19]。在可摘局部義齒修復中的應用仍然在探索中[20]。本實驗對新方法的初步研究結果表明，利用數字化印模與CBCT數據生成的模擬壓力數字模型可以制作出臨床效果滿意的可摘局部義齒。