你了解虚拟𬌗架吗？

1、基于实物𬌗架设计的虚拟𬌗架

  通过逆向工程手段复制实物𬌗架的形态结构,然后在CAD/CAM软件中通过赋予患者个性化的口颌系统参数,三维模拟患者的下颌运动。2003 年Jean- Marc Perot首次申请了此类虚拟𬌗架的技术专利,其后经不断改进并被广为接受,目前国内市场上口腔修复CAD/CAM系统中的虚拟牙𬌗架均属此类。

按对应的实物牙𬌗架有所不同,不同厂家产品又可细分为以下3 种类型:

（1）对应于一种品牌𬌗架,例如德国Amann Girrbach公司的Ceramill系统,复制了该公司的Artex实物𬌗架产品( 图1、2) 。此类产品是基于厂家自有的实物𬌗架研发,因此系统一体性较好; 

图1 Amann Girrbach

Artex Articulator

图2 Ceramill 系统

（2）对应于多品牌𬌗架,例如丹麦3 Shape公司的Dental System系统,可兼容Amann Girrbach Artex CR、Ka Vo PROTAR、Whip Mix Denar、SAM、Ivoclar Stratos 300 等𬌗架产品。此类产品一般是向其他𬌗架供应商购买产品使用许可基础上进行二次技术开发;

（3）不对应任何品牌𬌗架但可模拟其他品牌𬌗架,例如德国Sirona（西诺德）公司的Cerec in LAB系统,其虚拟𬌗架并无实物原型,但可通过任意调节髁突间距、Bonwill三角等牙𬌗架设计参数模拟已知品牌的实物𬌗架(图3) 。

但由于无真实的𬌗架和面弓装置相对应,该系统无法模拟实现患者个体化的铰链轴参数信息的转移。

Sirona公司的Cerec in LAB系统

（图片来源文献1）

2、基于人体口颌系统设计的虚拟𬌗架

Szentpetery97年在国际上首次提出“虚拟𬌗架”概念就属于此种设计,其设想是在虚拟环境中复建患者真实的口颌系统模型(如构建个体化的上下颌骨、上下颌牙列等三维模型等),实时动态采集下颌运动轨迹的特征参数作为修复体CAD/CAM的依据。摒弃传统实物𬌗架的使用,避免受其固有设计缺陷的影响。传统实物𬌗架虽然通过设置各种指标参数来模拟患者下颌运动,但是这些指标在实际测量时往往被简化(例如前伸髁导斜度测量时真实的运动曲线被简化为仅包括运动起点和终点间的直线) ,多数时候被以平均值替代(例如前伸髁导斜度35°,侧向髁导斜度10°)。

国内有学者基于三维CT与激光扫描上下颌模型整𬌗和ARCUS Digma下颌运动轨迹记录仪构在软件编程中实现了下颌运动对关节以及牙列三维数字模型的动画模拟，咬𬌗接触点的显示等，实现了虚拟𬌗架的现实和运动模拟功能^[2]

ARCUS digma（KaVo）下颌运动轨迹记录仪

 获取下颌运动轨迹数据

牙列和关节三维模型的建立

（图片来源文献2）

国外有学者则通过虚拟面弓、下颌轨迹描记和人体三维摄影技术、反向工程软件等建立了另外一种虚拟𬌗架模型。其中使用2个颞下颌关节点和眶下点建立颅骨坐标系，在这个参照系上定位上颌数字牙槽。将上颌骨数字模型传输到虚拟牙𬌗架软件中，使颅骨坐标系与虚拟牙𬌗架坐标系一致，后再通过咬合关系定位下颌模型。不过存在研究方法复杂、三维模型精度不足等问题，离临床应用尚有距离，但可以预期这会是未来𬌗架发展的方向^[3]。

标记点：颞下颌关节、框下点

三维重建后模型

虚拟合架

（图片来源文献3）

1、 制作修复体

目前虚拟𬌗架系统多被整合于CAD设计软件内，以便于全流程数字化修复体的加工制作，通过虚拟𬌗架模拟修复体的静态、动态运动，参考个性化运动参数及路径调整生成的修复体形态，以消除最终修复体的早接触及合干扰。

2、咬合检查、辅助诊断

结合个性化下颌运动，实现对于咬合接触点、咬合接触顺序以及引导情况的评估。

传统面弓将上颌与铰链轴之间的三维空间关系转移至𬌗架的机械装置中，在数字化流程中则需要通过数字化面弓系统实现。

1、 基本于面扫数据的直接匹配（例如：Planesystem®）

核心设备为面部扫描仪及𬌗平面确定装置。使用时以鼻翼耳屏线 (Camper平面)作为参考平面，通过颌记录材料确定上颌牙列与面部参考点的相对位置关系，在软件中通过𬌗关系系记录与面扫的三维数据相匹配上颌模型。

面部扫描仪Face hunter®

𬌗平面确定装置

确定上牙列与面部参考点的相对位置关系

（图片来源：《面弓𬌗架应用基本技术》）

该系统由于整合了面部数字化信息，可同时完成𬌗平面的设定以及DSD等相关美学设计。

2、 基于运动面弓和模型扫描的间接匹配

通过各类运动面弓获得患者个性化下颌运动数据，包括:前伸髁导斜度 (SCI角度)、侧方髁导斜度(TCI角度)、迅即侧移( ISS )以及相应前导信息;通过配套面弓转移上传统机械颌架后，在模型扫描仪内安放扫描架环获得上下颌数字化模型以及颌位关系数据，导入软件中进行虚拟𬌗架，依据工作原理的不同，可以分为以下三类：

A、 基于电子接触描记的运动面弓（代表GAMMA公司的CADIAX®）

由于是接触式描记，此类运动面弓可以通过观察描记针在小范围开口过程中的运动，机械性获得铰链轴位置（能够获得真实铰链轴位置）。

下颌运动描记仪

（图片来源：《面弓𬌗架应用基本技术》）

B、基于超声感应描记的运动面弓（代表：Zebirs ；KaVo）

此类运动面弓属于非接触式，即下面弓体仅与下颌牙列通过𬌗叉相连接，不直接接触上面弓体。运动数据的采集是通过对上、下面弓体内超声感应原件的相对运动（测量发射器和传感器发出的超声脉冲的速度）计算获得。

          Zebirs JMAnalyser + 电子面弓          

（图片来源：Zebirs官网）

非接触式

C、 基于光电感应的运动面弓（ 代表Zebirs JMA Optic ；Dental Innovation公司的Freecorder BlueFox®系统）

此类运动面弓也属于非接触式设计，同样具有自重轻、操作流程简单的特点。但由于下颌运动数据的接收通过光电感应完成，需要额外配套光电发生装置使用（下图）。

一个带有下颌传感器的独立面弓组成，以磁性方式固定

（图片来源：Zebirs官网）

3、基于口扫数据、CBCT数据的直接匹配（例如：Densplay Sirona公司的SICAT-JMT+系统）

CBCT的逐渐普及和其三维重建精度的提高，下颌运动数据不仅仅局限用于匹配虚拟𬌗架，模拟动态接触情况，更可以通垃特殊𬌗叉直接将口扫数据、重建上下颌骨模型数据以及下颌运动数据匹配起来，创建虚拟患者，并通过软件计算再现牙列任意一点的实时运动情况。

患者配戴放射标记的𬌗叉获得上下颌骨CBCT影像（图A），通过同一带有放射标记的𬌗叉完成数字化面弓匹配（图B）。

图A

图B

嘱患者进行边缘运动，通过数字化面弓，获得下颌运动的数据（图C）。

图C

配套软件中通过𬌗叉的放射标记将运动数据与CBCT匹配（图D）。

图D

上下颌牙列数字化模型与CBCT匹配（图E）。

图E

软件匹配计算后，再现任意一点的实时运动情况。

下颌前牙切点开闭口运动轨迹。

左侧髁突前伸运动轨迹

（图片来源：《面弓𬌗架应用基本技术》）