综述 | 数字化全口义齿系统的研究进展
引用本文：王嘉莹，季怡轩，岳莉，等. 数字化全口义齿系统的研究进展[J]. 中国实用口腔科杂志，2022，15（2）：236-241. DOI：10.19538/j.kq.2022.02.023.
摘要：近年来数字化技术逐渐应用于全口义齿的设计及制作，相较于传统全口义齿制作，虽在就诊便捷性和流程规范性等方面存在明显优势，但也普遍存在技术成本和操作成本较高等问题。目前总体上商业数字化全口义齿尚未实现全工作流程数字化，而且还无法完全满足个性化定制修复的需求，因而依然不能完全替代传统工艺制作流程。文章对目前国内外较为成熟的商用数字化全口义齿系统的各方面特点进行综述，并从就诊次数、装置配备、操作流程、适应证等方面比较现有各系统的应用情况，以期对临床应用及后续的数字化全口义齿系统改善提供参考。
关键词：数字化全口义齿；计算机辅助设计与制造；排牙；义齿数据库；虚拟𬌗架
随着人口老龄化加速，无牙颌患者数量增多，全口义齿需求量随之上升。传统全口义齿需在5次就诊过程中分步完成制取初印模、制取终印模、确定和制取颌位关系、试戴、初戴，技术敏感性强，患者诊疗体验感和质量稳定性一般。数字化修复技术更具时效性、规范性。1994年日本学者Maeda等最早研究了数字化全口义齿制作技术［1］，随后计算机辅助设计与制造（computer aided design and computer aided manufacturing，CAD/CAM）技术在全口义齿中逐渐得到广泛应用。目前数字化全口义齿系统主要分为两类，一类为完整数字化全口义齿系统，基本过程有印模、颌位关系记录及转移、义齿设计、选择试戴或不试戴、终义齿戴入；另一类为数字化全口义齿设计系统［2］。本文主要对现有完整数字化全口义齿系统的就诊次数、装置配备、操作流程、适应证等特点进行总结，以期对临床应用及后续的数字化全口义齿系统改善提供参考。
1 数字化全口义齿系统
目前可应用于临床的数字化全口义齿系统有AvaDent Digital Dentures（ADD，GDS公司，美国）、DENTCA CAD/CAM dentures（DCD，DentCA公司，美国）、功能易适数字化全口义齿系统（Functionally Suitable Denture，FSD，北京大学口腔医院）、Wieland Digital Denture（WDD，Ivoclar Vivadent公司，美国）、Baltic Denture System（BDS，Merz公司，德国）、Ceramill Full Denture（CFD，Amann Girrbach公司，奥地利）［2］。数字化全口义齿系统与传统全口义齿的设计与制作特点比较见表1。下面将根据就诊次数分别详细介绍所涉及系统。
1. 1 两次就诊的数字化全口义齿系统
1. 1. 1 ADD系统 ADD系统采用减材法制作义齿，提供两类义齿，一种为牙齿粘接在基托上的粘接式义齿；另一种为整体式义齿，切削特有粉、白双色树脂盘，实现牙列和基托一体化制作［2］。该系统第一次就诊使用AvaDent热塑性成品托盘制取印模，使用专用解剖测量装置（anatomic measuring device，AMD）测量口腔内解剖结构、咬合关系等，并完成选牙。AMD装置集上下颌托盘、哥特式弓描记装置和可调节唇支持板于一体，可一次性完成多项信息的采集。通过激光扫描终印模和AMD托盘，可生成具有颌位关系的上下颌三维数据，建立完整咬合关系。系统根据𬌗平面在牙槽嵴上排牙并自动调整位置，生成基托和牙龈，最后进行整体铣削或铣削出凹槽后由专有黏合剂将牙齿黏合就位［3］。第二次就诊包括终义齿佩戴及咬合功能调整。可选择是否增加试戴义齿评估美学、语言等功能［4］。该系统热塑性成品托盘进行一次印模的精准度表现良好［5］，一体化数控切削技术精度高，完成的全口义齿在适合性、稳定性、咀嚼效率、准确性和可重复性优于传统全口义齿［6-7］。
1. 1. 2 DCD系统 DCD系统采用3D打印技术制作树脂基托，粘接成品或打印的树脂牙，但目前无法实现终义齿牙列、基托一体化制作［8］。与ADD系统相似，该系统第一次就诊过程中用Dentca两段式托盘制取印模，取下托盘后半部分安装哥特式弓装置及示踪片，利用托盘测量各项关键数据。系统根据扫描印模获取的数据进行设计，形成虚拟牙槽，建立上下颌咬合关系，并根据牙槽嵴形状确定人工牙大小和位置，通过建立平衡𬌗来排列人工牙。根据美学信息设计最终义齿形态，3D打印树脂基托及人工牙进行试排牙。第二次就诊进行义齿佩戴及咬合调整［4，9］。该系统自动化程度高，3D打印材料提供6种牙冠颜色、4种义齿基托颜色。但相较于铣削技术，3D打印的义齿内表面略粗糙，降低了患者满意度［10］。系统专用预成托盘共分为小、中、大、特大4种尺寸，需根据颌弓大小进行选择匹配；但该系统同样存在不足， Kim等［10］的临床试验结果表明，DCD系统的托盘个性化程度较低，因此与患者无牙颌匹配耗时较长，并且缺乏更多形态及大小的成品托盘。
1. 1. 3 BDS系统 BDS系统可实现基托和人工牙一体式加工，无需粘接步骤。第一次就诊时通过定制套件（BD KEY® Set）完成印模、颌位关系测量、美学信息记录等，完成终印模。扫描印模数据，标记软组织功能运动边界和参考点，选择铣削块尺寸、腭宽度和牙齿。完成排牙且允许人工调整，自动生成义齿基托，可根据软组织情况修改基托。设计完成后铣削其特制的整合牙弓的铣削毛坯（BD Load®）得到终义齿。在第二次就诊时进行全口义齿的佩戴并进行调整［11］。该系统稳固性较高，且能确保两次就诊即完成义齿的制造与佩戴。其特有的BD KEY® Set配套装置功能多样但技术敏感性高，并且存在义齿适合性较差等问题［5］，可能与其成品托盘个性化不足有关；该系统中可供匹配的牙列模型有限，牙齿和牙列各分为大、中、小3个型号，数字化定制义齿个性化程度较低且难以准确验证颌位关系［12］。
1. 2 三次就诊的数字化全口义齿系统 FSD系统包含制作完整数字化全口义齿所需的软硬件，需3次就诊。第一次就诊制取初印模并标记关键数据，设计并打印闭口式个别托盘——“诊断义齿”。第二次就诊时使用“诊断义齿”完成闭口式终印模的制取、颌位关系确认和义齿试戴。录入数据，设计并打印全口义齿蜡型，用传统基托树脂和预成人工牙“置换”全口义齿蜡型完成终义齿制作。该系统义齿设计技术结合人工智能技术，将专家级全口义齿的功能美学设计结果形成模板，设计时可进行智能化匹配，自动选择人工牙型号、完成排牙及创建基托，并可进行手动调整，有效提高了义齿设计的效率［13］。第三次就诊进行全口义齿佩戴和调整。经临床验证，该系统改善功能压力印模、确定颌位关系及义齿设计制作效率和精度等问题［14］。用“诊断义齿”一次性完成终印模、颌位关系、义齿试戴，终印模和终颌位关系接近终义齿形态和功能，可省略试戴义齿环节［2］。但是，该系统美学信息记录及终义齿制作方式与传统方式相同，即用𬌗托记录颌位关系、装盒充胶制作终义齿，故存在传统义齿制作过程中可能出现的误差，如人工记录颌位关系偏差以及材料聚合收缩导致的精度误差。
1. 3 四次就诊的数字化全口义齿系统
1. 3. 1 WDD系统 WDD系统使用减材制造法，由五轴铣床、扫描仪和设计软件（3ShapeTM）组成。该系统推荐4次就诊。第一次就诊按照传统方法完成初印模制取，记录初始颌位关系，扫描后获得无牙颌虚拟模型。利用UTS CAD®装置记录正中托盘和参考平面的数值，并根据初始数据切削出能安装哥特式弓的𬌗托，设计制作个别托盘［15］。第二次就诊制取终印模及记录颌位关系。扫描终印模，检查咬合并确定义齿设计所需的标志点，进行义齿基托设计及选牙排牙。该系统所用的义齿数据库包含不同品牌、形状的义齿，可自动设置比例、大小，自动计算牙龈部分。可根据实际情况选择是否在佩戴义齿前增加第三次就诊，对试戴义齿进行美学和语音检验 ［12，16］。第四次就诊为佩戴义齿并进行咬合调整等。该系统采用二次印模法，个性化程度高，印模精准度佳，受患者牙槽嵴状况影响较小［12，17］。
1. 3. 2 CFD系统 CFD系统由光学扫描仪、五轴湿式铣床和专用设计软件组成。数字化切削蜡基托和人工牙制作试戴义齿，可选择传统方式或数字化切削方式制作终义齿。该系统需就诊4 ~ 5次。第一次就诊，按传统方式完成印模、颌位关系记录及转移。第二次就诊制取终印模，记录颌位、微笑线、中线。采用光学扫描仪对石膏模型及咬合结果进行扫描并传入特有的D-Flow软件进行义齿设计。首先标记标志点和标志线，从系统义齿数据库中选择合适的义齿进行排列，软件自动设计或人工制作牙龈［16］。将义齿插入上下颌基部铣削成凹槽以完成终义齿制作。第三次就诊为患者进行义齿试戴，评估其美感、语音，并进行相应调整。第四次就诊为最终义齿佩戴。该系统可对义齿主要部分进行单独的设计调整，若旧义齿不进行完全保留或无法完全复制，可根据所复制的部分旧义齿完成其余部分的设计；但需要单独设计𬌗平面，并要用单独的𬌗架、扫描仪等［11］。该系统只可选择系统内人工牙，仅在牙列、基托的设计和制作步骤中采用数字化手段，以数字化手段、按传统方式原理完成义齿设计及制作，就诊次数优势不明显，但个性化程度高。
2 国内数字化全口义齿数据库技术的研究现状
在牙型数据库中选择匹配患者的牙型是数字化排牙的关键环节。国外的一些商业化口腔修复软件中已有了相对成熟的数据库模块，这些系统多以一套牙冠数据模型为模板，通过对模板牙冠进行表面形态设计，完成对不同患者的适配［18］。Hint-Els系统（Hint-Els公司，德国）和CEREC 3D系统（CEREC公司，德国）参考不同地区的标准牙模板库构造牙齿模型，以患者地区作为选择参考标准［19］；3ShapeTM系统（3Shape公司，丹麦）的标准冠数据库中共有5套不同的冠模型数据和1套桥体数据，可根据患者牙弓形状进行选择［18］。这些系统在初步选择牙型模型后可通过操控牙冠表面特征曲线或特征点驱动修复体曲面局部变形。国外数据库系统价格昂贵，且多为高加索人群数据，与我国国民口腔匹配性差。目前我国数据库开发主要为以下两种方式：①根据标准牙冠进行几何建模，大部分全口义齿三维模型数据库是以成品人工牙为基础。关于标准牙数据获取的方法较多，孙玉春等［20］将成品人工牙翻制为石膏模型，用SB-01型层析机对石膏牙进行自动切层扫描；陈建治等［21］用三维层析测量技术对成品人工牙直接进行逐层扫描；邹波等［22］对标准牙冠的石膏模型利用D.02-L-3D SCANNER激光扫描仪进行扫描。目前尚无针对这些方法准确度的对比研究。已有牙冠数据库的建立，大多数是通过扫描录入商业成品人工牙数据，个性化程度不足，且未明确哪种扫描录入方式、录入哪些牙型数据为建库最优途径。②分析不同人群标准牙的固有特点，按照一定的标准进行分类，构建出相应多牙型数据库。韩景芸等［23］将人工牙模型的特征几何基准与中性区排牙理论、专家经验的数字化规则进行结合，以面型、年龄、性别等特征信息作为数据库的检索条目，实现对人工牙的快速搜索推理及确定。唐士娟［24］分析了不同人群标准牙的固有特点后，按地区、民族、年龄、性别等进行分类，以牙齿轴面特征点、咬合特征点进行建库，参照标准牙的几何数据校准多牙型三维模型，完成现有标准牙数据库的扩充。这些研究在建库时对患者的生理特征考虑更充分，将面型、年龄、性别、地区等融入数据库中，构建出个性化充足的义齿数据库。目前尚无关于其研究效果的临床试验，其分类依据是否能为全口义齿选牙、排牙提供最直接有效的帮助以及其实际可用性等有待深入研究。
3 数字化全口义齿系统的优缺点
与传统全口义齿相比，数字化全口义齿具有就诊次数减少、椅旁时间缩短、数据存档能力提高等优势［25］，但仍存在技术成熟度低、义齿粗糙易于细菌黏附等缺点［26］。见表2。
部分系统开发了特制托盘及数据测量装置，将印模及颌位关系确定及记录集中在一次就诊内完成，提高了效率及准确性，但成本较高；而且对颌位关系的记录主要是通过记录若干特定运动轨迹下的颌位关系再扫描获取数据以建立虚拟𬌗架，无法精准反映个性化下颌运动轨迹［27］。多数系统仅适用于颌位关系正常患者，对牙槽嵴高度、形态及肌肉附着位置也有一定要求；但采用二次印模法或托盘个性化程度较高的系统修复效果受患者牙槽嵴状况影响较小［5］。目前尚无关于数字化全口义齿系统精准修复颌位关系异常患者的研究报道。
选牙和排牙方面，多数系统可智能选牙，但可供选择的多为成品人工牙数据库，无法完全匹配患者特征，适合我国国民的数据库稀缺。部分系统开发特定算法或结合人工智能初步实现自动化排牙［28］，根据参数化标准进行排牙，提高了效率及质量稳定性。但大多数虚拟𬌗架难以用于全口义齿设计的咬合调整，无法实现咬合个性化定制，目前数字化系统所排的咬合关系主要为舌向集中［27］。孙玉春等［13］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𬌗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，利用虚拟𬌗架模拟下颌真实运动，协助自动调𬌗。
采用数控切削或3D打印技术制作全口义齿的精准度更高且制作效率提升，但一体化制作对材料、工艺要求较高，美观度也因材料颜色受限。义齿最终修复效果受基托适合性和咬合正确性等因素影响［29］。传统技术义齿基托的适合性为0.105 ~ 0.300 mm，数字化义齿基托适合性为0.058 ~ 0.290 mm［30］。Stawarczyk等［31］研究显示，数字化铣削全口义齿偏差最大值为0.64 mm，而传统全口义齿偏差最大值达1.0 mm。
4 结语
数字化全口义齿系统的开发研究对于医生、技师、患者三方都有重要意义。尽管已有多种商业数字化全口义齿系统进入市场，但相应技术较传统全口义齿还不太成熟。希望今后能实现精准简便的印模制取及颌位关系记录，对于排牙流程及全口义齿数据库建立方式能提高个性化，进一步完善虚拟𬌗架系统，提高调𬌗自动化程度，实现终义齿的数字化一体化制作及美观度的提升。同时，也需要更多关于全口义齿数字化系统的长期临床研究，以对系统的工作流程及效果进行更具有说服力的研究与验证。
参考文献 略
引用或转载请注明出处！