計算機輔助設計與制作（CAD/CAM）數字化系統在口腔修復中的應用

張 靜 郄迎春 張惠敏

（1.山東萬杰醫學院，山東 淄博 255213；2.淄博市第一醫院 口腔科，山東 淄博 255200；3.淄博市博山區疾病預防控制中心，山東 淄博 255200）

烤瓷熔附金屬全冠（porcelain fused to metal，PFM）及其固定橋是目前臨床應用較為廣泛的針對牙體缺損、 牙列缺損病患的修復體，但當前烤瓷熔附金屬全冠在臨床應用過程中存在許多問題， 如瓷崩裂、齦染色、牙齦紅腫、美觀性差、基牙損傷等。隨著高強度陶瓷的發展，全瓷冠（all ceramic crowns）克服了PFM 在材料等方面的缺陷，以極佳的生物相容性與良好的美學性能在臨床上得到了逐步的推廣[1]。 近年來出現的計算機輔助設計與制作（CAD/CAM）技術，以其精確的設計與制作及工作效率高等優點，備受口腔臨床醫生的青睞。 現將其技術路徑與操作系統簡單介紹如下：

1 CAD/CAM 技術路徑

CAD/CAM 一般由以下三個部分構成

1.1 數據獲取裝置（數字化印模）

CAD/CAM 系統利用光電原理和數字化處理系統對預備體形態、鄰牙情況、對頜牙等信息進行攝取[2]。

1.2 修復體設計部分（CAD）

使用先進的設計軟件對掃描數據進行處理，同時設計出義齒數據模型。

1.3 修復體的制作部分（CAM）

醫生將數據通過互聯網傳送到義齒加工中心，經CAD/CAM 全瓷修復系統的自動加工設備加工出義齒胚體，經燒結、染色或上瓷完成制作。

2 主要的CAD/CAM 系統

2.1 CEREC 系統

1985 年，Mo¨rmann 創始了第一個椅旁系統——CEREC1 系統，之后Sirona 公司陸續推出了CEREC2、CEREC3 和CEREC In-lab 系統。隨著硬件和軟件技術的逐步提升， 于2009 年該公司又推出最新的第4 代椅旁系統——CEREC AC Bluecam 系統[3]。 CEREC 系統憑借CEREC 模擬控制器和CEREC 藍牙相機系統在CAD/CAM 技術中制定了更高的標準。 口內掃描可以迅速、清晰、精確地進行三維定位。 全頜骨的成像擴寬了適應證的范圍，使用虛擬的模型可以使診室與研究室一起工作而不受印模的限制。 CEREC AC 的核心部分是藍牙相機。藍牙相機通過二極管發出的是短波藍光，而不是紅外光。而且，鏡頭的結構是新的：非球面鏡將光束匯聚，再將其平行射向感光板，光的敏感性增強，圖像獲得的時間縮短了50%，圖像的排序也被加快了。 通過使用切削設備 CEREC MC XL， 新的 3D 軟件和 CEREC 連接設備，CEREC AC 已在牙科修復治療中建立了新的標準，為口腔臨床操作提供了持續、省時的工作流程。

2.2 E4D Dentist 系統

E4DDentist 系統是由位于美國德克薩斯州理查森市的E4D Technologies 公司于 2008 推出的， 由 E4D 科技公司發明的它是除CEREC 系統之外僅有的另一椅旁系統。在常規的牙體預備之后，臨床醫生可根據需要在牙齒表面噴粉， 而后進行口內取像，E4D 系統的取像原理是基于光學相干斷層成像和共焦顯微技術，通過控制腳踏開關逐一獲得多張圖像后利用系統軟件形成3D 圖像[4]。 該系統通過利用紅激光與每秒震動2 萬次的微鏡單元，在不需要噴粉的情況下，可以得到口腔內部軟組織、硬組織及預備體的咬合關系圖像，同時能夠迅速生成三維模型。 在圖像獲取的過程中，操作者可以根據需要選擇手動啟動或腳踏開關啟動。 啟動后之，系統可以自動在對焦準確時獲取圖像的數據。

2.3 Lava C.O.S.系統

該系統創始于美國肯塔基州列克星敦市的Brontes 科技公司，于2006 年由3M 公司收購， 并在 2008 年由美國3M ESPE 公司推出了Lava 椅旁口內印模掃描儀（Lava chairside oral scanner，Lava C.O.S.）系統。 該系統獲取圖像原理是激活波前采樣技術，Lava C.O.S.系統中的圖像處理程序和可視化的實時三維模型重建功能，對于移動三維取像的概念是革命性的。通過這個系統獲得數字印模的速度比其他系統要快該系統的取像單元的尖端約13.2mm 寬，幾乎是當前所有數字印模取像單元中最小的，故可快速獲得口內清晰影像。

2.4 iTero 系統

iTero 系統是由美國Cadent 公司通過5 年的深入研究于2007 年推出的首個數字化印模系統。該系統是基于平行共焦成像的原理獲取數字化印模，與其他系統不同的是，其無需在取像前對牙齒表面進行噴粉，這大大提高了患者就診的舒適性。 掃描得到的圖像信息經過無線傳輸到Cadent 技工中心進行加工處理， 處理之后的數字信息再送到Cadent 公司切削出模型， 而后技工中心根據模型完成最終高精度修復體的制作[5]。

2.5 Procera 系統

Procera 系統是由瑞典Nobel Biocare 公司推出的。 Procera 掃描儀通過接觸式掃描方式讀取石膏代型表面的數據， 經過Procera 軟件處理后形成數字化的代型，技工人員利用計算機對基底冠的外形進行三維設計， 并將設計后的數據傳輸到Procera 工作站進行計算機輔助制作。該系統的CAD 部分有個重要的功能，它可以將數字化代型和底層冠放大12%～20%，以補償氧化鋁15%～20%的燒結收縮[6]。

2.6 Cercon 系統

Cercon 系統是美國Dentsply 公司在2001 年推出的。 該系統是先人工制作蠟冠，然后通過激光掃描系統收集在口內或代型上的蠟型表面外形數據，并傳遞到數控銑床同步制作修復體，所以它并非真正意義上的CAD/CAM 系統。 切銑完成之后再放入專用的燒結爐中燒結形成最終的修復體。

總之，CAD/CAM 數字化口腔技術，是基于計算機網絡及多媒體技術的發展，應用先進、科學的數字智能技術與高端設備達成無縫對接，減少傳統口腔產業中人流、物流傳遞及依靠經驗的制作工藝，從而達到自動、快捷、標準、精準制作精密修復體的現代先進工藝技術。

［1］Zarone F，Russo S，Sorrentino R.From porcelain-fused-to-metal to zirconia：clinical and experimental considerations[J].Dent Mater，2011，27（1）：83-96.

［2］吳琳.可摘局部義齒支架計算機輔助設計與制作的初步研究[D].中國醫科大學，2006：84-90.

［3］Fasbinder DJ.The CEREC system：25years of chairside CAD/CAM dentistry[J].J Am Dent Assoc，2010，141（Suppl2）：3S-4S.

［4］蘇庭舒，孫健.口內數字化印模技術[J].中華臨床醫師雜志：電子版，2012，6（19）：5780-5782.

［5］Garg AK.Cadent iTero’ digital system for dental impressions：the end of trays and putty[J].Dent Implantol Update，2008，19（1）：1-4.

［6］王航，劉雙云.Procera AllCeram——一種高強度全瓷冠系統介紹[J].國外醫學：口腔醫學分冊，1998，25（5）：271.