透光法提取咬合點(diǎn)的改良校準(zhǔn)硅膠的可靠性研究*

劉星綱 劉洪良

咬合接觸點(diǎn)的位置與數(shù)量對(duì)于牙齒的健康、咀嚼功能的發(fā)揮、口頜系統(tǒng)的健康有重要意義[1-3]。硅橡膠制取咬合記錄并采用透光法提取咬合接觸點(diǎn)是一種精確、穩(wěn)定的方法，被諸多國(guó)內(nèi)外研究作為“金標(biāo)準(zhǔn)”使用[1，4，5-11]。其中，校準(zhǔn)硅膠的可靠性與易用性是透光法的一個(gè)關(guān)鍵因素。

DeLong等學(xué)者[1]在2007年發(fā)表的文章中提出了一種改進(jìn)的校準(zhǔn)硅膠制備辦法，本文將使用國(guó)內(nèi)可及的牙合記錄硅橡膠材料及研究設(shè)備，建立一種改良的校準(zhǔn)硅膠制備及使用方法；并首次對(duì)其可靠性進(jìn)行驗(yàn)證。

1.材料與方法

1.1 材料、設(shè)備與分組 O-bite牙合記錄硅橡膠(DMG，德國(guó))，帶透掃功能平板掃描儀(愛(ài)普生v350，日本)，直徑3.969mm的鋼球(春和，浙江溫州)，硅橡膠混合槍，厚度4mm的玻璃板。

設(shè)定20組，模擬實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，每組壓制3枚校準(zhǔn)硅膠，共60枚改良校準(zhǔn)硅膠。每組改良校準(zhǔn)硅膠與模擬硅橡膠牙合記錄并置掃描儀上，透掃2次。以檢驗(yàn)硅膠材料厚度與透光度間的相關(guān)性與實(shí)驗(yàn)條件的可重復(fù)性。

1.2 改良校準(zhǔn)硅膠的制作 利用專用混合槍將O-bite牙合記錄硅橡膠材料注射在潔凈的玻璃板上，共注射3塊。將金屬支架連接固定的三個(gè)金屬鋼球小心壓入O-bite材料中，抵于玻璃板上，保持壓力20s，靜置至60s。修整，制得改良校準(zhǔn)硅膠塊。

1.3 改良校準(zhǔn)硅膠與牙合記錄的同步透射掃描將一組三枚改良硅膠塊置于掃描儀玻璃板透掃區(qū)的上、中、下部，模擬臨床應(yīng)用場(chǎng)景放入模擬的半側(cè)硅橡膠牙合記錄，置含30mm刻度透明塑料尺標(biāo)定長(zhǎng)度。掃描參數(shù)選擇透掃模式，8位灰度，1200dpi分辨率，tiff格式，取消其他所有優(yōu)化選項(xiàng)。每組間隔5min再重復(fù)掃描1次。保存圖像備用(圖1)。

1.4 建立校準(zhǔn)硅膠灰度閾值與厚度的校準(zhǔn)曲線及可靠性評(píng)價(jià) 圖像導(dǎo)入Photoshop軟件，參考文獻(xiàn)[1]依次設(shè)定從50-225共8個(gè)灰度閾值(記為x)，間距25。每個(gè)灰度閾值均將灰度圖像轉(zhuǎn)變?yōu)楹诎讏D像，測(cè)量中心形成的白色圓形的直徑，記為D(圖1，b)。一組三個(gè)改良校準(zhǔn)硅膠的三個(gè)D值取算術(shù)平均數(shù)作為該組結(jié)果；鋼球半徑r已知為3.969mm，根據(jù)公式[1,11]

(圖2)可算出每組改良校準(zhǔn)硅膠每一個(gè)灰度閾值x對(duì)應(yīng)的校準(zhǔn)硅膠的厚度(記為y值)。根據(jù)20組的x、y值可以建立回歸方程，計(jì)算決定系數(shù)(R2)。

通過(guò)重復(fù)掃描獲得的2組數(shù)據(jù)計(jì)算組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(interclass correlation coefficient，ICC)，相關(guān)系數(shù)(r)，配對(duì)t檢驗(yàn)及根據(jù)建立的擬合方程賦值模擬計(jì)算來(lái)檢驗(yàn)可重復(fù)性，評(píng)價(jià)可靠性[12]。

圖1 改良校準(zhǔn)硅膠與硅橡膠牙合記錄透掃圖像

圖2 不同灰度閾值對(duì)應(yīng)硅橡膠厚度的計(jì)算公式

ICC值介于0-1之間，0表示不可信，ICC＞0.8表示兩法信度特優(yōu)，0.61-0.80表示信度優(yōu)，ICC＜0.2表示信度差。ICC值越高，說(shuō)明可靠性越好[13]。P 值為 0.05。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析 灰度閾值與校準(zhǔn)硅膠厚度的數(shù)學(xué)關(guān)系采用曲線估計(jì)方法，選擇最優(yōu)擬合方式，建立回歸方程；ICC值，相關(guān)系數(shù)，配對(duì)t檢驗(yàn)等也均采用spss21.0軟件包完成。

2.結(jié)果

三枚改良校準(zhǔn)硅膠一組進(jìn)行透射掃描2次，20組，共獲得40張8位灰度tiff格式圖像。

2.1 校準(zhǔn)硅膠灰度閾值與厚度的回歸方程 使用首次透射掃描數(shù)據(jù)，利用spss軟件包“曲線估計(jì)”得到回歸曲線及方程式(圖3)。其中R值為0.992,R2=0.984，顯著性檢驗(yàn)結(jié)果為P=0.000，有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

圖3 硅橡膠厚度與灰度閾值的回歸關(guān)系，顯示20組觀測(cè)值及擬合的曲線，R=0.992

2.2 改良型校準(zhǔn)硅膠透光法可靠性評(píng)價(jià) 同一組改良校準(zhǔn)硅膠兩次掃描的ICC=0.998，信度特優(yōu)。相關(guān)系數(shù)r=0.998，P=0.000，說(shuō)明兩次掃描數(shù)據(jù)有強(qiáng)相關(guān)(圖4)；兩次掃描的計(jì)算出的硅膠厚度差值符合正態(tài)分布，使用配對(duì)t檢驗(yàn)t值為0.382，P=0.703，兩次掃描數(shù)據(jù)差異沒(méi)有顯著性(表1)；根據(jù)臨床應(yīng)用的實(shí)際情況，計(jì)算硅膠厚度為50um時(shí)對(duì)應(yīng)的灰度閾值，從兩次掃描數(shù)據(jù)建立的回歸方程計(jì)算得到的數(shù)據(jù)分別為147.40和147.02，取整數(shù)均為147，結(jié)果一致。

表1 改良型校準(zhǔn)硅膠的可重復(fù)性結(jié)果

圖4 改良校準(zhǔn)硅膠兩次掃描數(shù)值間的相關(guān)曲線，r=0.998

3.討論

本文根據(jù)國(guó)內(nèi)臨床的實(shí)際條件建立了一種改良的校準(zhǔn)硅膠方法，并對(duì)其可重復(fù)性進(jìn)行了檢驗(yàn)。結(jié)果顯示建立的回歸方程，R值大于0.99，擬合優(yōu)度很高。可以認(rèn)為該種硅橡膠的透光度主要由厚度決定，可以較好地用于透光法提取咬合接觸點(diǎn)。為國(guó)內(nèi)學(xué)者將該種硅橡膠應(yīng)用于臨床研究提供了科學(xué)數(shù)據(jù)支持。

硅橡膠透光法提出咬合接觸點(diǎn)是一種較早使用、可靠的咬合研究的手段，近年來(lái)較廣泛地應(yīng)用于數(shù)字化設(shè)備與種植修復(fù)的咬合研究中[5-7]。以往的校準(zhǔn)硅膠使用已知厚度的硅膠片，只能提取預(yù)設(shè)的幾個(gè)硅膠厚度；另外預(yù)制的硅橡膠與制取咬合牙合記錄的硅橡膠因材質(zhì)及制備時(shí)間的差異也會(huì)帶來(lái)一些不準(zhǔn)確的因素[5,7,9]。DeLong等學(xué)者[1]提出一種改進(jìn)的校準(zhǔn)硅膠制備辦法，可以實(shí)現(xiàn)從50um至350um間任意距離咬合接觸點(diǎn)的提取。但是，其使用的硅橡膠沒(méi)有在國(guó)內(nèi)臨床注冊(cè)，無(wú)法在臨床使用，而不同的硅橡膠因顏色、成分不同，透光度的穩(wěn)定性與可靠性需要科學(xué)驗(yàn)證；同時(shí)，其試驗(yàn)的方法和設(shè)備也較為復(fù)雜；此外，其校準(zhǔn)硅膠的原理涉及一些繁瑣的數(shù)學(xué)公式，文中也未詳細(xì)介紹，較為晦澀，影響了國(guó)內(nèi)學(xué)者的理解與應(yīng)用。本文使用國(guó)內(nèi)已經(jīng)臨床注冊(cè)的O-bite硅橡膠材料，證明此種材料可以較好地用于透光法提取咬合接觸點(diǎn)的研究中，解決了以往透光法提取咬合點(diǎn)過(guò)程中校準(zhǔn)硅膠厚度不可調(diào)，以及操作難度大的實(shí)際問(wèn)題。

Delong等[1]所得的校準(zhǔn)曲線使用了12組的數(shù)據(jù)，R2值大于0.99。其他學(xué)者[7,9,14]使用階躍式校準(zhǔn)硅膠獲得的校準(zhǔn)曲線R2值在0.933-0.967之間。本研究使用了連續(xù)性的校準(zhǔn)硅膠，20組校準(zhǔn)曲線R2值為0.984，處于較高水平。另外，本文使用的設(shè)備相對(duì)比較簡(jiǎn)單，成本較低。

在研究設(shè)計(jì)上，使用透光法提取硅橡膠的咬合接觸點(diǎn)在國(guó)內(nèi)外的許多研究[5-7]中被當(dāng)做“金標(biāo)準(zhǔn)”使用。因此，難以通過(guò)與另外一種方法比較的方法來(lái)檢驗(yàn)改良校準(zhǔn)硅膠的可靠性。此時(shí)，該法本身的可重復(fù)性就成為檢驗(yàn)其科學(xué)性的一個(gè)可行指標(biāo)。本研究中將同一組改良校準(zhǔn)硅膠重復(fù)掃描，檢驗(yàn)了包括材料穩(wěn)定性、掃描設(shè)備和條件的穩(wěn)定性、軟件的可靠性以及操作者的可重復(fù)性等在內(nèi)的多個(gè)因素的綜合可靠性。ICC值為0.998,說(shuō)明兩次掃描的一致性特優(yōu)。相關(guān)系數(shù)、方差分析及模擬取值結(jié)果均證明改良校準(zhǔn)硅膠方法具有非常好的可重復(fù)性，可靠性良好。

本研究通過(guò)對(duì)O-bite制備的20組共60例改良校準(zhǔn)硅膠的研究，證實(shí)其良好的可重復(fù)性。為國(guó)內(nèi)學(xué)者提供了一種可及、可靠的咬合研究手段。硅橡膠透光法本身也是具有一定的局限性：它是一種二維的檢測(cè)方法；硅橡膠放置時(shí)因牙尖角度的存在也難以保證與入射光線的絕對(duì)垂直。近年來(lái)，三維數(shù)字化的咬合檢測(cè)手段越來(lái)越受到重視，但是仍處在起步階段，研究中多需要使用硅橡膠透光法等傳統(tǒng)手段作為對(duì)照。因此，一段時(shí)期內(nèi)，兩種方法仍將在臨床研究中共存。