文献解读

SIMPLICITY

不同无牙颌印模技术的对比研究

Accuracy of photogrammetry, intraoral scanning, and conventional impression techniques for complete-arch implant rehabilitation: an in vitro comparative study

目前普遍认为修复体的被动就位是影响种植固定全口义齿修复长期成功的关键因素，而被动就位的降低可能会引起一系列的力学和生物学并发症。准确记录种植体位置是准确制作修复体必不可少的先决条件。

通过数字印模或传统印模技术进行修复体的装配。

在传统的手术流程中，开窗式托盘印模技术多用于通过印模材料将种植体位置从患者口腔转移。开窗托盘印模技术可获得满意的临床效果，但操作复杂，耗时长，患者不适。此外，印模材料、组件的匹配公差、主模的尺寸变化等多种因素也会影响制模的准确性。

随着计算机辅助设计/计算机辅助设计(CAD/CAM)技术的发展，数字化印模技术在口腔种植领域得到了广泛应用。口内扫描是临床上广泛应用的数字印模技术。口内扫描仪用于种植单冠和短跨修复的准确性已得到认可。然而，口内扫描仪能否应用于全牙弓种植印模仍存在疑问。在对全牙列缺失牙弓进行扫描时，口腔内扫描仪品牌、环境光、扫描体类型、种植体间距、扫描范围、黏膜特征、可移动黏膜、扫描模式等已被证实会影响口内扫描的准确性。

摄影测量技术是利用照片中的参考点进行精确测量的一种方法。早在1994年，摄影测量技术就被引入种植牙科，用于检测修复体与种植体之间的边缘密合度。1999年，Jemt et al.报道，摄影测量技术可以成功记录下颌无牙颌模型的种植体复型位置，该技术的准确性与传统印模技术相当。但由于其操作复杂，无法进一步应用于临床实践。随着数字化技术的发展，商品化的摄影测量系统为无牙颌患者的种植印模制作提供了一种新的方法。有病例报道，摄影测量系统可以成功用于高框架拟合的无牙颌种植印模。然而，目前关于摄影测量系统精度评估的研究非常匮乏，且结果不一致。此外，之前的研究并没有评估种植体基台替代体的位置，而是评估了扫描体在种植体上的位置，这可能不能代表真实的临床操作。

本研究旨在比较摄影测量印模技术、口内扫描印模技术和传统印模技术在无牙颌种植修复中的准确性。精度包括正确度和精密度。正确度用于描述测试文件与参考文件之间的偏差，精密度用于描述测试文件之间的紧密程度。零假设为3种印模技术之间的准确性无显著差异。

上颌聚合物树脂模型包含6个种植基台替代体;采用Institute Straumann AG聚合物3D打印机和聚合物树脂。然后，通过开窗式托盘印模，从硅橡胶模型制作出石膏模型。翻模用IV型石膏。此石膏模型作为主模型用来测试(图1)。种植基台复合体的深度和角度如表1所示。从此石膏模型开始，进行三种印模技术，即使用摄影测量系统进行数字印模(PG组)，使用口内扫描仪进行数字化印模(IOS组)和传统印模组(CNV组)。使用实验室参考扫描仪(E4;3Shape;软件版本2.1.4.2)，精度为4 μm，导出标准镶嵌语言(STL)文件作为参考文件。每次扫描前对实验室参考扫描仪进行校准。

对于PG组，扫描主体(ICamBody;定位Imetric4D Imaging Sàrl, Software version 9.1.79)

图1上颌全口无牙颌模型，6枚种植基台替代体

手拧石膏模型上的每个种植基台替代体(图2A)，以及一个摄影测量系统(ICam4D;使用Imetric4D Imaging Sàrl)根据制造商的建议在室内照明条件下对母模进行数字化处理。在每次扫描前对摄影测量系统进行校准。在不改变扫描体位置的情况下，对主模型重复扫描10次，共获得10个STL文件(图2B)。

图2 A使用摄影测量系统的数字印模程序。在数字化程序之前，将扫描体放置在主模型的植入基台复制品上。B STL文件从摄影测量系统导出

对于IOS组，口腔内扫描仪和扫描体制作了10个数字图像。所有扫描体均为全新的，每次扫描前均对口内扫描仪进行校准。将扫描体用手拧紧固定在石膏上的种植基台替代体上(图3A)，数字扫描从左磨牙区扫描体的咬合面开始，继续到对侧的右磨牙区，然后到扫描体的腭面，最后覆盖扫描体的颊面。这一扫描模式符合厂家推荐。在不改变扫描体位置的情况下，重复扫描10次，共获得10个STL文件(图3B)。扫描操作由一名具有5年口内扫描临床经验的操作人员完成。

图3A口内扫描仪的数字印模程序。在数字化程序之前，将扫描体放置在主模型的基台替代体上。B STL文件从口腔内扫描仪导出

对于CNV组，基台水平印模与将种植基台替代体用手拧紧在主模上，使用自聚合丙烯酸树脂。为了减少树脂夹板的聚合收缩，对树脂夹板进行了切片并重新连接(图4A)。使用光固化树脂。托盘粘合剂在印模前10 min涂抹，使用定制托盘和聚醚型印模材料。印模过程在22 ~ 25℃恒温室内进行。4 min后，从主模上取下印模，将种植体基台替代体重新安置在基台上。按照制造商的说明(图4B)。使用牙科实验室参考扫描仪，精度为4 μm，导出STL文件。常规印模步骤重复10次，最终制作10个正畸模型。然后，使用牙科实验室参考扫描仪对10个最终铸型进行数字化处理，共获得10个STL文件。

图4常规印模程序。A用自聚合丙烯酸树脂夹板制成的刚性印模连接。B灌制新的石膏模型

所有STL文件导入牙科CAD软件(exocad DentalCAD;exocad)，使用数字库将扫描体转换为种植基台副本(图5A)。然后，将更新后的STL文件导入检测软件(Geomagic Control X;3D系统)进行正确度和精密度评估。采用“最佳拟合算法”对2个STL文件进行叠加，利用检验软件计算的RMS误差对2个STL文件的三维差异进行评价。然后导出结果的比色图，这些偏差的表面公差选择为20 μm。(图5 b)。通过参考文件与测试文件的叠加和三维比较来评价准确性，每组共获得10个RMS值;precision用于评价各试验组内文件两两比较的三维偏差，每组共获得45个RMS值。

采用分析软件程序(IBM SPSS Statistics, v25;IBM公司(IBM Corp .)

Shapiro-Wilk检验显示数据不符合正态分布。正确度和精密度组间比较采用Kruskal - Wallis检验，事后分析采用Dunn-Bonferroni检验。显著性水平设定为α= 0.05。

图5正确度和精密度的评价。使用数字库将扫描体转换为种植基台替代体。B三维对比结果以彩色图呈现，RMS值自动计算

通过RMS值的中位数和四分位数间差(IQR)表示准确率和精密度(表2、3)。统计分析的幂次检验大于80%。Kruskal-Wallis检验显示正确度(P < 0.001)和精密度(P < 0.001)均有显著差异。表4给出了事后分析的结果。

PG组、IOS组和CNV组的准确率中位数分别为24.45 (IQR 0.73)、43.45 (IQR 6.17)、28.70 (IQR 7.90) μm;PG组的准确率高于IOS组(P < 0.001)和CNV组(P = 0.033)， CNV组的准确率高于IOS组(P = 0.033)。3种印模技术的正确度箱线图如图6所示。

PG组、IOS组和CNV组的中位精度分别为2.00 (IQR 1.65)、36.00 (IQR 9.95)、29.40 (IQR 4.80) μm;PG组精密度高于IOS组(P < 0.001)和CNV组(P < 0.001)， CNV组精密度高于IOS组(P = 0.002)。3种印模技术的精密度箱线图如图7所示。

表2真实度(μm) RMS值描述性统计

PG摄影测量，IOS口内扫描仪，CNV常规印模，IQR四分位数间距，SD标准差

表3精密度(μm) RMS值描述性统计

PG摄影测量，IOS口内扫描仪，CNV常规印模，IQR四分位数间距，SD标准差

本研究采用6枚种植基台替代体，比较摄影测量法、口内扫描法和常规印模技术对上颌牙列缺失患者上颌模型印模的准确性。3个试验组间的测量结果差异均有统计学意义，拒绝原假设。在正确度和精密度方面，摄影测量系统的测试结果最好，其次是常规印模技术，最后是口内扫描仪。

目前，关于摄影测量系统准确性的研究仍然非常匮乏，且结果不一致。Tohme等报道

摄影测量系统的测量精度优于口内扫描仪和常规印模技术，与本研究结果一致。但Revilla-León等人提出了与本研究不同的结果，与口内扫描仪和常规印模技术相比，被测试的摄影测量系统显示出最低的准确性。另一项由Revilla-León等人报道的研究表明，摄影测量系统的准确性低于常规印模技术。比较之前两项结果相反的研究，不同的结果可能是由于涉及参考文件和测量方法的研究设计不同。既往研究通过三坐标测量机获取参考文件，然后评估线偏差和角偏差。本研究通过实验室参考扫描仪获取参考文件，采用均方根误差评估其准确性。与实验室参考扫描仪相比，三坐标测量机具有更好的精度和可重复性，但其在获取自由平面方面的精度较差，除了其球形探头的大小和形状外，无法检测复杂和倒边区域，这可能会影响参考文件的精度，这也是本研究选择实验室参考扫描仪的原因。多项研究报道，本研究采用“最佳拟合算法”对2个STL文件进行叠加。标准的“最佳拟合对齐”使用迭代最近点(ICP)算法来对齐STL文件，该算法不受操作符因素的影响。对齐是通过最小化各对应数据点之间的距离误差。这种方法的主要局限性是在叠加过程中不可避免地会出现固有误差，对精度评价有一定影响。通过使用均方根误差来测量3D偏差，RMS值抵消了参考文件和测试文件之间“最佳拟合”的正和负偏差，从而避免了这种不准确性。这种方法已经在许多研究中被使用。

不同的研究探讨了口内扫描仪在无牙颌种植修复中的准确性，但尚无统一意见。有报道显示口内扫描仪的精度可与传统印模技术相媲美，而有研究显示传统印模技术的精度仍高于口内扫描仪。在本研究中，IOS组的正确度和精密度的RMS值均显著高于常规印模技术，结果表明口内扫描仪扫描的准确性仍低于常规印模技术。对这一结果的可能解释是，口内扫描仪获得的3D图像是由一系列图像叠加生成的，较长的扫描路径可能导致误差的累积，黏膜表面缺乏稳定的识别标记也影响了口内扫描的准确性。之前的文献报道已经证明，与部分牙弓扫描相比，扫描面积较大的口内扫描存在更大的偏差。另一项研究也提示，后续扫描象限的精度低于第一次扫描象限。不同的技术提供了不同种植体之间稳定的特性，以促进口内扫描操作。一项体内研究表明，辅助几何部件的使用显著提高了种植无牙颌修复的口内扫描精度，并促进了扫描过程本身。另一项体内研究也表明，扫描体的伸展结构可以显著提高扫描精度，但这一体外研究表明，传统印模技术仍然比口内扫描更准确。毕竟，这些技术是否真的能提高扫描精度，仍需在体外和体内进一步探索。

在无牙颌种植修复中，摄影测量系统克服了口内扫描仪获取种植基台位置的局限性。口内扫描仪通过一系列图像叠加生成3D图像，较长的扫描路径可能会导致误差的扩大。然而，与口内扫描技术相比，摄影测量系统获取每张图片中的所有测量数据，并在参考点的帮助下生成扫描体彼此之间确切位置的方向向量。这种方法可以在不叠加图像的情况下计算出扫描体的位置，这可能确保了更高的准确性。此外，该摄影测量系统拥有多个相机，扫描范围更大，扫描速度更快。扫描仪采集口腔外的图像，最大限度地减少了唾液、血液和潮湿环境对精度的影响。但是，该摄影测量系统有一定的局限性;它仅记录种植基台在患者口腔内的位置信息。因此，需要通过其他操作来获取软组织信息。

本研究假设在无牙颌种植修复病例中，种植基台替代体位置的准确性比种植体周围黏膜更重要，并对种植基台替代体的三维位置进行了比较;因此，本研究将扫描体的位置转换为数字文库中的种植基台替代体。然而，不同部件之间存在固有的连接误差，扫描体的位置可能不能代表种植体基台替代体的真实位置。然而，连接误差在临床上是不可避免的。数字化印模技术仅需1次连接即可获得种植基台位置，而传统印模技术需要2次连接。

目前的研究仍存在一定的局限性。这项体外研究不能完全模拟患者的口腔情况。该体外研究避免了口腔唾液、龈沟液、潮湿环境、黏膜活动度和患者张口度的影响。这些优点也可能使其在临床应用中的准确性高于口内扫描仪或摄影测量系统。需要进一步研究不同摄影测量系统的准确性，以及种植体数量、种植体间距、角度和深度对其的影响。本研究为摄影测量系统的临床应用提供了一定程度的支持，但仍需更多的体内外研究来验证其有效性。

文献结论

在这项体外研究的局限性内，我们得出了以下结论:

1. 摄影测量系统获得的种植体基台位置的正确度和精度的三维差异最低。 

2. 3种印模技术中，口内扫描仪的正确度和精密度差异最大，准确性最低。 

3. 传统印模技术的正确度和精密度均低于摄影测量系统，但均高于口内扫描仪。

患者术前资料

患者：男

年龄：58岁

 职业：退休人员

 主诉：上下颌牙齿松动脱落，无法咀嚼，现要求修复。

 现病史：患者自述多年来一直不注意口腔卫生，口腔异味重，于外院活动牙修复，近年来感觉上下颌牙齿松动严重，无法咀嚼，遂来我院就诊要求种植修复。

既往史：既往体健，否认重大疾病史及药敏史。

口外检查：面下1/3高度相对正常。无明显面部不对称、肿胀或擦伤。无颞下颌关节弹响或张口受限和偏斜。

口内检查：口腔卫生差，全口大量牙结石附着，上下颌牙列缺损，余留牙牙根暴露，牙颈部均有大面牙结石附着，可探及附着丧失，可探及10mm以上深牙周袋，均有II°~III°松动。

术前CT：选取上颌6个象限牙位，前牙及前磨牙区骨量一般， 磨牙区骨吸收严重，双侧翼板区骨量尚可 。选取下颌6个象限牙位，骨量尚可。

 初步诊断：慢性牙周炎伴牙缺失。

 治疗计划：拔除余留牙，上下各颌种植6枚登腾植体，最终马泷桥修复。