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全口义齿数字化印模的技术进展及局限性

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数字化修复因其可大幅提高义齿修复的效率和准确性,以及口腔诊疗流程的便捷性,逐渐成为口腔医学未来的发展趋势[1]。印模是口腔修复中连接患者、医生、技工的重要一环,如何取得精准反映患者口内情况的印模,一直是修复医生关注的问题。近年来,数字化印模在固定修复中的应用中日益广泛,但在无牙颌修复印模中的应用较局限。因此本文将对无牙颌全口义齿修复的技术进展与局限进行简要介绍。

目前全口义齿无牙颌的数字化印模主要面临三个问题:1.口内扫描仪对于缺乏曲率变化的黏膜组织扫描的真实度与精度;2.口内扫描仪获得的是解剖式印模,如何获得功能运动时前庭及颊舌沟底的边缘黏膜转折形态;3.数字化印模中颌位关系的获取。

Lee等人[2] 的研究显示:缺牙数目为2颗的实验组的RMS值与对照组的RMS值相似,而缺牙数目超过5颗的实验组,不管缺牙类型如何,其RMS值都显著大于对照组,差异具有统计学意义。即口内扫描时,缺牙数目大于5颗时,其口扫精度显著下降,且上述结果在使用不同的口扫仪进行实验时均可获得。上述精度下降的主要原因是,相较于曲率变化较大的牙齿,对于曲率变化小的黏膜,在拼接时更容易产生拼接误差,导致不同次扫描时的差异较大,降低了扫描的可重复性。(如表1

(表1:各组的RMS值)

 

Waldecker等人[3]的研究显示:口内扫描的总路径长度与距离偏差有良好的线性关系,随着口内扫描距离的增加,距离偏差也随之增加,并且与使用的扫描仪类型以及缺牙数目无关,扫描全牙弓(路径长50mm),末端牙齿理论误差60um、实际叠加算法波动后可能达100um以上。(如表2

(表2:总距离偏差与垂直距离偏差均与扫描路径长度成良好的线性关系)

 

而无牙颌口扫兼具软组织面积大、扫描路径长两个特点,那么其口扫的精度与真实度如何?Osnes等人[4]研究了6种口扫仪扫描1个相同无牙上颌模型的口扫精度,并将0.3mm作为临床可接受的精度误差值,结果如图3所示,6款口扫仪的平均表面偏差均在0.3mm以内,而PlanmecaDWIO的上界偏差值大于0.3mm,暂不能满足临床要求。(如图1

(图1:左图为平均表面偏差,右图为上位偏差,以0.3mm作为临床可接受的偏差值)

 

Russo等人[5]叠加了同一无牙颌的数字化印模和传统印模,发现二者的全扫描平均距离为-0.19±0.18mmp0.05;随后对数字化印模进行修剪,再重新对齐两组印模后,发现两者的平均距离为-0.02±0.05mmp0.05,即去除印模周围的黏膜可动区域后,发现光学印模和传统印模之间差异主要是由于两种印模方法背后的不同物理学,即黏膜的可压缩性,而不是一种方法与另一种方法相比在准确性上的缺陷。(如图2

(图2A为修剪前的色差图,B为修剪后的色差图)

 

为了提高无牙颌数字化印模的精度及真实度,有学者[6]提出在黏膜上添加标志物或许有益。如在上腭黏膜上涂抹氧化锌、粘接树脂小球作为标记物等,但这些方法尚未证实是否能提高无牙颌口扫的精度及真实度。(如图3

(图3:左图为添加氧化锌标志,右图为粘接树脂小球标记)

 

针对上颌无牙颌数字化印模,Zarone等人[7]研究了腭皱及口扫策略对印模精度及真实度的影响,结果显示:不具腭皱的光滑上颌模型的口扫真实度优于具有腭皱的粗糙上颌模型;对于粗糙上颌模型,口扫的颊腭向路径(牙槽嵴颊侧腭侧)的真实度优于腭颊路径(牙槽嵴腭侧颊侧),而对于光滑上颌模型,不同的扫描路径对口扫的真实度没有影响。作者认为是粗糙上颌模型所具有的腭皱特征点过多且相似度高,软件可能将不同皱褶误判为同一特征点,导致相邻图像错误对齐(图6示例),产生配准误差,并随扫描路径累积,最终影响整体口扫的真实;而对于粗糙上颌模型,起始扫描了腭侧产生了上述的配准误差,后续扫描颊侧时也以错误的扫描配准点为基础,从而让颊侧扫描的真实度也下降,而使用颊腭路径时,有利于先在平滑区建立准确基准,随后再处理复杂区可减少误差传递。(如图4

(图4:配准误差的产生机制示意图)

 

Hamad等人[8]的研究显示,针对同一位患者,传统印模和光学印模之间的真实度存在统计学显著差异,并且动态区域的真实度显著低于静态区域,下颌弓与上颌弓相比具有较低的精确度,且光学印模组的黏膜更向外,显示其受到口扫头的牵拉发生形变。(如图5

 

(图5:蓝色为光学印模,紫色为传统印模,光学印模的边缘更向外)

 

Russo等人[5]的研究显示对于非边缘封闭区,光学印模的真实性与传统印模没有显著性差异,但黏膜可动区域及义齿的边缘封闭区,两者尚有显著差异,且当前技师根据光学印模上的黏膜与牙龈情况,凭个人的主观经验进行义齿边缘的处理,可能会导致义齿边缘过长或过短,影响义齿的边缘封闭性。

上述研究显示,当前数字化印模尚无法取到具有功能运动的上下颌颊舌侧的黏膜转折形态,且若想确定合适的基托伸展长度,有学者建议由医生在口内确定后修改获得的三维口扫数据。而因为数字化印模所获得的义齿边缘的真实性较差,全口义齿的吸附力很大程度上要靠基托的密封,那么据其制作的义齿固位力是否会有影响呢?

Chebib等人[9]根据IOSCD制作全口义齿基托后,分别在腭后部、双侧上颌结节处测量义齿脱位力,发现根据IOS制作的全口义齿基托固位力显著低于基于CD制作的全口义齿基托。(如图6

 

(图6:义齿脱位力的测量示意图)

 

目前大部分无牙颌口扫的颌位记录仍依靠传统方法[10][11],即先通过蜡堤放入患者口内试戴,调整至获得正确的垂直距离(上下颌高度),获得颌位记录(正中关系位);再分别扫描患者佩戴蜡堤时的蜡堤颊侧面、蜡堤组织面、患者的牙弓,整合上述三组数据获得数字化的颌位记录。(如图7

(图7:蜡堤数字化)

 

目前也有一些系统,如北大的PN-300系统[12],可以结合颌骨运动轨迹记录、三维扫描和三维重建技术,在下颌运动可重复性最高的生理位置,可以实现无牙颌数字化上下颌关系的测定和记录,但研究证实该系统在单点定位上与传统方法相当,但在下颌整体形态重建中存在系统误差,尚不能在临床上应用。(如图8

 

(图8PN-300系统)

 

综上,当前全口义齿数字化印模的精度尚可,但针对边缘黏膜的扫描真实度尚不能满足临床需求,加上IOS尚不能获得颊舌侧黏膜功能状态下的黏膜转折处形态,导致基于IOS制作的全口义齿固位力尚与基于CD制作的全口义齿固位力有显著差别。目前大部分无牙颌口扫的颌位记录仍依靠传统方法,无实体颌位记录仍需进一步研发。未来研究仍需进一步解决上述问题,以期IOS在全口义齿的制作中应用得更加广泛,让患者得到更舒适更便捷的就诊体验。

 

 

 

参考文献:

[1]孙玉春,孙儒,邓珂慧,. 全口义齿数字化修复技术的研发和应用进展. 中华口腔医学杂志,201853(01):60-65. DOI:10.3760/cma.j.issn.1002-0098.2018.01.013

[2].Lee JH, Yun JH, Han JS, Yeo IL, Yoon HI. Repeatability of Intraoral Scanners for Complete Arch Scan of Partially Edentulous Dentitions: An In Vitro Study. J Clin Med. 2019 Aug 8;8(8):1187. doi: 10.3390/jcm8081187. PMID: 31398851; PMCID: PMC6722554.

[3].Waldecker M, Rues S, Behnisch R, Rammelsberg P, Bömicke W. Effect of scan-path length on the scanning accuracy of completely dentate and partially edentulous maxillae. J Prosthet Dent. 2024 Jan;131(1):146-154. doi: 10.1016/j.prosdent.2022.02.016. Epub 2022 Mar 30. PMID: 35367080.

[4].Osnes CA, Wu JH, Venezia P, Ferrari M, Keeling AJ. Full arch precision of six intraoral scanners in vitro. J Prosthodont Res. 2020 Jan;64(1):6-11. doi: 10.1016/j.jpor.2019.05.005. Epub 2019 Jun 18. PMID: 31227447.

[5].Lo Russo L, Caradonna G, Troiano G, Salamini A, Guida L, Ciavarella D. Three-dimensional differences between intraoral scans and conventional impressions of edentulous jaws: A clinical study. J Prosthet Dent. 2020 Feb;123(2):264-268. doi: 10.1016/j.prosdent.2019.04.004. Epub 2019 May 29. PMID: 31153614.

[6].Fang JH, An X, Jeong SM, Choi BH. Digital intraoral scanning technique for edentulous jaws. J Prosthet Dent. 2018 May;119(5):733-735. doi: 10.1016/j.prosdent.2017.05.008. Epub 2017 Sep 6. PMID: 28888413.

[7].Zarone F, Ruggiero G, Ferrari M, Mangano F, Joda T, Sorrentino R. Comparison of different intraoral scanning techniques on the completely edentulous maxilla: An in vitro 3-dimensional comparative analysis. J Prosthet Dent. 2020 Dec;124(6):762.e1-762.e8. doi: 10.1016/j.prosdent.2020.07.017. Epub 2020 Oct 24. PMID: 33289648.

[8].Al Hamad KQ, Al-Kaff FT. Trueness of intraoral scanning of edentulous arches: A comparative clinical study. J Prosthodont. 2023 Jan;32(1):26-31. doi: 10.1111/jopr.13597. Epub 2022 Sep 6. PMID: 35997079.

[9].Chebib N, Imamura Y, El Osta N, Srinivasan M, Müller F, Maniewicz S. Fit and retention of complete denture bases: Part II - conventional impressions versus digital scans: A clinical controlled crossover study. J Prosthet Dent. 2024 Apr;131(4):618-625. doi: 10.1016/j.prosdent.2022.07.004. Epub 2022 Aug 30. PMID: 36055812.

[10].Zarone F, Ruggiero G, Ferrari M, Mangano F, Joda T, Sorrentino R. Comparison of different intraoral scanning techniques on the completely edentulous maxilla: An in vitro 3-dimensional comparative analysis. J Prosthet Dent. 2020 Dec;124(6):762.e1-762.e8. doi: 10.1016/j.prosdent.2020.07.017. Epub 2020 Oct 24. PMID: 33289648.

[11].Lo Russo L, Caradonna G, Salamini A, Guida L. Intraoral scans of edentulous arches for denture design in a single procedure. J Prosthet Dent. 2020 Feb;123(2):215-219. doi: 10.1016/j.prosdent.2019.03.022. Epub 2019 May 29. PMID: 31153618. 

[12].Li W, Chen H, Wang Y, Xie Q, Sun Y. Digital Determination and Recording of Edentulous Maxillomandibular Relationship Using a Jaw Movement Tracking System. J Prosthodont. 2022 Oct;31(8):663-672. doi: 10.1111/jopr.13529. Epub 2022 May 18. PMID: 35510309.

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