引用本文：陈虎. 数字化技术从临床端助力活动义齿精准修复[J]. 中国实用口腔科杂志，2024，17（4）：396-400. DOI：10.19538/j.kq.2024.04.003
陈虎，副教授、副主任医师。现任北京大学口腔医院口腔医学数字化研究中心副主任。兼任中华口腔医学会口腔医学计算机专业委员会青年委员，北京口腔医学会数字化口腔医学专业委员会委员、第二届口腔材料专业委员会委员，中国机械工程学会增材制造技术分会第二届委员会委员。主要研究方向：数字化与人工智能技术在口腔精准仿生修复中的应用。作为核心骨干参与“功能易适数字化全口义齿”“智能仿生可摘局部义齿”“口腔影像和图形的智能分析识别与辅助诊断”等项目的研发与临床应用，通过数字化技术突破口腔疾病的智能诊断、智能修复设计、智能仿生制造等多个关键技术难题。主持国家自然科学基金青年科学基金项目、首都卫生发展科研专项、中国医学科学院中央级公益性科研院所基本科研业务费项目等多个项目。发表论文60余篇，其中SCI收录论文40余篇。作为主要参与人获2020年北京市科学技术发明一等奖、2020年国家卫生健康委员会首届医学科技创新大赛医研组金奖、2023年北京大学第六届产学研项目合作先进个人、2023年和2024年日内瓦国际发明展金奖等奖励。摘要：我国中老年人牙列缺失和牙列缺损比例较高，活动义齿是其主要修复方式。然而，传统活动义齿修复技术对医生的临床经验有极大的依赖性，需要进行技术创新。数字化技术在活动义齿修复的技工端已发挥了重要作用，但临床端的操作仍然主要依赖手工完成。针对这些问题，笔者团队探索和应用了数字化技术方法，有效简化了牙体预备、印模制取和颌位关系记录操作步骤并提升了效果。文章就活动义齿临床端的数字化技术做一阐述，为临床精准高效实现活动义齿修复治疗提供一些参考。
第四次全国口腔健康流行病学调查结果显示，我国55 ~ 64岁年龄组中66.2%的人群缺牙（包括牙列缺失和牙列缺损），65 ~ 74岁年龄组中81.7%的人群缺牙［1］，其带来了一系列问题，如口腔功能下降、营养摄入障碍、饮食习惯改变、诱发心脑血管疾病和糖尿病等全身系统性疾病，这明显影响了生活质量。活动义齿（本文指可摘局部义齿和全口义齿）是缺牙的主要修复方式。传统活动义齿技术存在慢、难、差、贵等一系列问题，而技术创新是根本解决途径。活动义齿的数字化技术已较成熟应用于技工室端，包括数字化可摘局部义齿支架的设计、三维打印，全口义齿数字化排牙和基托设计，使活动义齿从传统的手工工艺向数字化工艺迈进，但在临床端的主要操作步骤大多还是由手工完成。笔者团队在活动义齿牙体预备、印模制取及颌位关系记录方面探索和应用了一些数字化技术方法，使活动义齿在临床端的操作步骤得到有效简化，效果明显提升。本文就活动义齿临床端的数字化技术做一阐述，为临床精准高效实现活动义齿修复治疗提供参考。可摘局部义齿的牙体预备主要涉及到导平面和支托窝的预备。传统的活动义齿牙体预备需要首先制取研究模型进行模型观测，然后基于模型观测的结果去制定牙体预备方案，从而指导临床牙体预备的方向和预备量；其操作步骤多，存在较强的专家经验依赖性，以及就诊次数多、治疗周期长、工序复杂等一系列问题。实际上，即使通过模型观测确定了就位道和牙体预备量，牙体预备的操作还是由自由手来完成，由于缺乏准确的引导，预备过程存在较大误差，使得模型观测的结果很难向口内进行准确转移。针对这些问题，笔者团队提出了一种刚性约束的牙体预备引导方法［2］。通过数字化虚拟模型观测可简单快速地确定就位道方向和牙体预备量，从而完成基牙的虚拟预备［3］。而后，基于虚拟预备结果反向设计数字化牙体预备导板：①建立车针三维形态；②根据所需的导平面和支托窝形态反向规划车针运动轨迹；③基于车针运动轨迹逆向设计出约束导板。导板采用三重刚性约束的设计理念，限定车针尖端的龈向预备深度，刚性约束车针的近远中向平移和旋转，仅保留车针的自转及颊舌向的平移（图1），使牙体预备车针能够在导板约束下精准复现术前规划路径。初步研究结果表明，在导板约束下行牙体预备，体外的导平面预备精度达50 μm，口内的预备精度< 100 μm，方向精度< 1°，支托凹的三维预备精度也< 100 μm，形状和深度符合临床预备原则［4］。进一步，基于此技术可在患者第一次就诊时取得三维数字模型，并在三维数字模型上行数字模型观测和虚拟牙体预备，通过虚拟预备形态设计出刚性约束的牙体预备导板，同时设计和制作可摘局部义齿；患者第二次就诊时，在三重刚性导板约束下完成牙体预备，并即刻戴入制作好的可摘局部义齿，实现可摘局部义齿的“即时修复”。
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关于活动义齿的印模制取，传统方法存在的主要问题是对边缘伸展、印模材间隙、印模压力的准确控制。笔者团队应用数字化技术，使这些问题得到了解决或明显改善。
2. 1 边缘伸展的控制 关于边缘伸展控制，传统的红膏加藻酸盐制取印模普遍存在过伸展问题。若初印模处于过伸展状态，那制作出的个别托盘也易过伸展，常需进行多次调磨，并在口内反复核对，直到边缘伸展合适。要想实现合适的边缘伸展，核心问题在于要明确义齿覆盖的理想边界。适当的义齿边缘伸展应能够形成良好的边缘封闭，但又不能妨碍软组织的功能运动［5］。因此，解决这个问题的关键是准确找到软组织活动边缘线。笔者团队与先临三维科技股份有限公司合作，联合开发了基于口内扫描的边缘动度检测算法，在口内扫描的同时，牵拉软组织模拟功能运动，扫描仪实时捕获软组织运动影像，通过剪除超过动度阈值的区域，可得到功能运动过程中软组织相对静止区域，即理想的边缘伸展边界（图2）。在此基础上，可进一步设计和制作出边缘伸展合适的数字化个别托盘。![]()
2. 2 印模材间隙的控制 传统的技术很难精准控制印模材间隙，其实在制作个别托盘时，可为印模材预留所需要的间隙，但在托盘实际就位时，依靠自由手无法保证托盘位于预设位置。尽管一些技术提出了组织终止器的设计方法，可用于引导和限制托盘就位到预先设计的位置，但组织终止器本身很容易形成过压迫区域，最终制作出的义齿在这些位置上易产生压痛［6-8］。笔者团队针对这些问题，利用数字化技术对个别托盘的设计和应用流程做出适当改进。①个别托盘的设计：在个别托盘的边缘处增加了球形组织终止器，球形的半径刚好等于印模材间隙，即可在托盘就位时引导其到达预设位置，并在印模材凝固期间起到支撑作用。②将印模制取分两步完成：第一步，先用重体硅橡胶进行初印模制取并边缘整塑，重体硅橡胶由于流动性较差，具有良好的可塑性，便于获取周围软组织的功能运动形态。重体硅橡胶凝固后，可看到有一些球形组织终止器部分暴露在硅橡胶印模材表面，这部位之后会形成过压迫点，可用慢速车针将其暴露的部分磨除，即消除组织终止器本身带来的局部压迫。第二步，应用轻体硅橡胶制取二次印模，由于轻体硅橡胶具有高流动性和优秀的细节展现能力，可填补重体硅橡胶初印模的缺陷，取得更为精确细腻的牙颌形态印模。见图3。![]()
2. 3 印模压力的控制 以混合支持式可摘局部义齿为例，咬合力由基牙和义齿基托下牙槽嵴组织共同承担，在承受相同的咬合力负荷时，基牙牙周膜和牙槽嵴黏膜被压下沉量不同，牙周膜的生理可移动量约0.03 mm，而牙槽嵴承托区黏膜的可移动量为0.14 ~ 0.35 mm，牙周膜和黏膜的受压变位差异可能达5 ~ 10倍［9］。取模时在承托区施加一定压力，可有效补偿义齿下沉，减少对基牙的扭力。既往有学者提出了开窗式双托盘印模法、替代模型法等制取可摘局部义齿选择性压力印模的方法［10］，然而其步骤繁琐，操作技术要求高，难以大范围推广。基于笔者团队的数字化个别托盘两步印模法，可简单有效实现印模的选择性压力控制，主要步骤如下。通过数字化技术设计和三维打印带印模材溢出孔的可摘局部义齿个别托盘。溢出孔的作用一方面可释放压力，另一方面也可增加印模材料与托盘的结合力，防止发生脱模。取印模时，第一步先用重体硅橡胶覆盖个别托盘上对应的义齿承托区域，就位于口内制取初步印模，印模材凝固后可用手术刀对印模覆盖的范围进一步精修，去除溢到非承托区和牙列区域的印模材料。随后行第二步印模制取，使用足够的轻体硅橡胶覆盖非承托区和牙列区域，并在重体硅橡胶表面也覆盖一薄层轻体硅橡胶（用于提升该区域的印模精细度）。就位于口内后用手指按压于个别托盘背面对应的承托区域，施加一定压力，压力通过已凝固的重体硅橡胶传导至黏膜承托区；而非承托区和牙列区域由于覆盖了黏度低的轻体硅橡胶，并有足够的溢出孔释放压力，使得这些区域在印模制取过程中几乎不受压力，从而实现选择性压力印模的效果。见图4。![]()
患者的正中咬合关系可分为三种情况：①口内和石膏模型上都有稳定的正中咬合关系。这种情况下患者缺失的牙齿并不多，前后牙能产生足够的咬合接触，维持上下牙颌模型的咬合位置关系，这个颌位关系实际上是牙尖交错位。②口内有稳定的正中咬合关系，但模型上不能稳定咬合。这种情况下患者已有一侧或两侧多颗后牙缺失，但余留牙还存在一定的咬合接触，协同颞下颌关节约束正中咬合时上下颌位于稳定的位置上；而石膏模型在口外没有颞下颌关节和肌肉约束，无法形成稳定咬合关系。③口内和石膏模型上均没有稳定的正中咬合接触。这种情况下上下牙齿交错缺失，或是全部缺失，导致在口内没有一个稳定的咬合支撑点。以上第二种和第三种情况通常需要制作暂基托，然后利用咬合记录材料（蜡、硅橡胶等）确定和记录患者的正中咬合关系，这些步骤会增加患者就诊次数和医生操作时间。尤其在第三种情况下，由于患者已丧失了口内的稳定咬合关系，需要医生采用一定手法和技巧诱导患者重新找到合适的咬合位置并准确记录，具有很强的经验和技术依赖性，也存在较大的返工风险。
针对第二种情况，可利用口内扫描技术实现正中咬合关系的重现，现有的口内扫描一般都支持在上下颌牙齿分别扫描后，通过颊侧扫描行上下颌位置关系配准。若计划为患者制取实体印模（如选择性压力印模）并灌注石膏模型，首先口内扫描时可只扫描有咬合接触的上下颌牙齿及周围邻牙；然后利用口内扫描仪或模型扫描仪扫描灌注好的石膏模型，得到完整的上下颌牙颌形态；最后通过三维图形处理软件（如Geomagic等）将模型数据配准到已对齐咬合的上下颌口内扫描数据，从而得到终模型的虚拟咬合关系。在获得虚拟咬合关系后，可进一步设计和打印咬合支撑，用于辅助实体石膏模型上𬌗架。笔者在这里介绍一种简单的咬合支撑设计方法：①对上下颌模型填倒凹；②选择上下颌缺牙区基托覆盖区域（避开牙齿2 ~ 3 mm），生成大约2 mm厚的暂基托形态；③设计一些直径约5 mm的圆柱体（连接柱），与上下暂基托连接合并，从而得到咬合支撑的设计数据；④通过三维打印成为实体。见图5。![]()
针对第三种情况，目前国内外学者通过从简化临床操作和优化咬合记录材料两方面对常规𬌗托记录方法进行了改良研究［11-14］。这些方法在细节上虽有所改进，但本质上并无突破，仍由医生根据临床经验确定并借助物理实体（𬌗托、哥特式弓等）获得，暂未真正意义上摆脱对颌位关系常规记录方法的依赖。对于年资尚浅的修复医生而言，独立完成咬合关系的确定和记录仍是一个巨大挑战。近些年，关于下颌运动轨迹记录的新设备和方法日益受到关注，并成为目前研究热点之一。通过下颌运动记录设备和计算机辅助设计软件，可四维呈现患者个性化的下颌运动，辅助口腔医生预测治疗效果和制定治疗计划。笔者团队与先临三维科技股份有限公司合作开发了下颌运动的数字化记录设备和运动轨迹分析算法，可通过对下颌运动轨迹的捕获和分析，准确定位患者可稳定重复的水平位置和适宜的垂直距离，从而实现咬合关系的数字化确定和记录［15］。
在口腔医疗领域，数字化技术的应用已开始引领一场变革。通过数字化设计和制作的导板可提高可摘局部义齿基牙预备精准度，不仅可提升修复效果，还能确保治疗过程的高效性和安全性。数字化个别托盘技术有效减少了传统方法中的不确定性，使印模制取变得简便、可靠。同时，数字化颌位记录方法也显著降低了技术操作上的敏感性，提高颌位关系的准确性，并提升了患者舒适度。展望未来，口腔数字化技术正朝着更高级的应用方向迈进。机器人牙体预备将可能实现更为精细和标准化的操作，而牙列缺损、缺失的全数字化印模则预示着更高效的治疗流程和更精准的治疗效果。引人注目的或是数字孪生技术的出现，未来有望通过虚拟咬合功能运动的驱动，为义齿设计提供极其详细的个性化数据，使义齿形态和功能更符合患者实际需求。这些前沿技术将会极大提升口腔治疗效果，为患者带来更佳的治疗体验。
