口腔數(shù)字化診療技術(shù)及材料的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

范德增

口腔數(shù)字化診療技術(shù)指借助數(shù)字化掃描、診斷、設(shè)計(jì)與制造、臨床手術(shù)治療等技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)口腔疾病診療的一系列技術(shù)?？谇粩?shù)字化診療技術(shù)融合了三維數(shù)據(jù)采集技術(shù)、數(shù)學(xué)建模技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與增材制造技術(shù)（CAD/CAM和3D打?。C(jī)器人技術(shù)、人工智能技術(shù)、手術(shù)導(dǎo)航技術(shù)及相關(guān)材料技術(shù)，展示了令人振奮的應(yīng)用場景：患者數(shù)據(jù)能夠更加容易而精確的獲取、存儲(chǔ)和共享，在醫(yī)療機(jī)構(gòu)、技工室、加工中心、設(shè)備和材料及軟件提供商、第三方服務(wù)機(jī)構(gòu)等關(guān)聯(lián)方之間實(shí)現(xiàn)非線性、安全可控的流動(dòng)，使得從數(shù)據(jù)獲取、三維重建、打印或切削加工、貼面和修整、臨床治療完成等全流程和包括美容、診療、預(yù)防等全產(chǎn)業(yè)鏈條更加微創(chuàng)、精確、高效和智能化。

從學(xué)科分布看，我國口腔數(shù)字化技術(shù)在正畸、修復(fù)（含種植牙）和頜面外科的應(yīng)用最多占比達(dá)87%。自1987年世界首臺(tái)義齒修復(fù)CAD/CAM系統(tǒng)臨床應(yīng)用以來，口腔修復(fù)數(shù)字化技術(shù)一直走在口腔數(shù)字化診療技術(shù)前列。得益于錐形束X射線斷層掃描技術(shù)（CBCT）技術(shù)、光學(xué)印模技術(shù)發(fā)展，口腔正畸與數(shù)字化技術(shù)結(jié)合最為緊密，使得口腔正畸實(shí)現(xiàn)從二維到三維診治的飛躍，并且伴隨網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程化和家庭化。近年來，伴隨手術(shù)設(shè)計(jì)、導(dǎo)航與機(jī)器人技術(shù)的成功應(yīng)用，數(shù)字化口腔頜面外科成為口腔數(shù)字化診療領(lǐng)域的新星。

1 口腔數(shù)字化診療軟件

軟件技術(shù)是數(shù)字化技術(shù)的核心和關(guān)鍵，而算法是軟件水平差異的核心。國產(chǎn)化口腔數(shù)字化設(shè)計(jì)軟件包括口腔修復(fù)設(shè)計(jì)軟件、口腔種植設(shè)計(jì)軟件、口腔正畸診斷和治療設(shè)計(jì)軟件、口腔頜面外科手術(shù)設(shè)計(jì)軟件等。

1.1 口腔修復(fù)設(shè)計(jì)軟件

目前口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的軟件技術(shù)，狹義的口腔CAD/CAM技術(shù)是指口腔修復(fù)體的數(shù)字化設(shè)計(jì)與制作。國外軟件功能包括各類固定修復(fù)（貼面、嵌體、單冠、固定橋）、活動(dòng)修復(fù)（可摘局部義齒支架、全口義齒）及美學(xué)和功能設(shè)計(jì)等。國產(chǎn)化軟件品牌少，市場認(rèn)知度較低，功能較為單一，國產(chǎn)全口義齒數(shù)字化設(shè)計(jì)軟件有待進(jìn)一步大范圍的臨床應(yīng)用?？烧植苛x齒支架數(shù)字化設(shè)計(jì)軟件和椅旁口腔修復(fù)數(shù)字化設(shè)計(jì)軟件方面，國產(chǎn)技術(shù)未實(shí)現(xiàn)實(shí)際突破；解決松動(dòng)牙固定、創(chuàng)傷牙固位、咬合調(diào)整、夜磨牙等臨床問題的個(gè)性化咬合墊和夾板的數(shù)字化設(shè)計(jì)軟件在臨床日益普及。國產(chǎn)化個(gè)別托盤設(shè)計(jì)軟件與國外產(chǎn)品齊頭并進(jìn)，目前可支持種植修復(fù)、可摘局部義齒修復(fù)、無牙頜修復(fù)的個(gè)別托盤設(shè)計(jì)需求。

1.2 口腔種植設(shè)計(jì)軟件

國產(chǎn)軟件在種植領(lǐng)域手術(shù)導(dǎo)板設(shè)計(jì)方面表現(xiàn)良好，與進(jìn)口產(chǎn)品技術(shù)大致相當(dāng)。醫(yī)生端軟件完成植體的方案設(shè)計(jì)，再由國內(nèi)服務(wù)中心提供導(dǎo)板設(shè)計(jì)和增材制造（3D打印）服務(wù)，在效率和制作周期上比進(jìn)口產(chǎn)品有明顯優(yōu)勢。隨著公立口腔醫(yī)院導(dǎo)板收費(fèi)許可，種植導(dǎo)板軟件技術(shù)在臨床應(yīng)用上會(huì)有較大的發(fā)展。

1.3 口腔正畸設(shè)計(jì)軟件

無托槽透明矯治技術(shù)是口腔正畸的熱門技術(shù)。此類軟件技術(shù)并未完全透明給醫(yī)生端，精細(xì)調(diào)整需要技術(shù)支持。國外主流口腔數(shù)字化設(shè)計(jì)軟件3Shape、Exocad等陸續(xù)增加正畸矯治設(shè)計(jì)功能，醫(yī)生端可主導(dǎo)設(shè)計(jì)全過程并3D打印無托槽透明矯治器。

1.4 口腔頜面外科手術(shù)設(shè)計(jì)技術(shù)

術(shù)前進(jìn)行三維分析和高質(zhì)量醫(yī)患溝通，國產(chǎn)口腔頜面外科手術(shù)設(shè)計(jì)軟件已進(jìn)入臨床應(yīng)用，可完成正頜外科技術(shù)設(shè)計(jì)、頜骨修復(fù)重建技術(shù)設(shè)計(jì)、創(chuàng)傷修復(fù)手術(shù)設(shè)計(jì)等外科手術(shù)設(shè)計(jì)內(nèi)容。本地化技術(shù)服務(wù)優(yōu)勢和基于互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的獨(dú)特模式，使國產(chǎn)化軟件有望在基層口腔醫(yī)院機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用普及。

1.5 口腔數(shù)字化教學(xué)系統(tǒng)

傳統(tǒng)仿頭模技術(shù)對口腔臨床的復(fù)雜情況模擬程度有限，10多年來基于虛擬仿真技術(shù)的口腔數(shù)字化教學(xué)系統(tǒng)已在國外取得應(yīng)用?；诹Ψ答伡夹g(shù)的國產(chǎn)化口腔虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)口腔及手術(shù)三維場景逼真繪制，模擬口腔組織真實(shí)觸感，精細(xì)區(qū)分牙齒、牙齦、舌等口腔組織，模擬牙周探診、齦上潔治/齦下刮治、齲齒探查、窩洞預(yù)備、根面平整術(shù)、牙齦翻瓣術(shù)、牙齦切除術(shù)等操作；國產(chǎn)化采用紅外跟蹤技術(shù)的口腔技能訓(xùn)練及實(shí)時(shí)評估系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)牙冠預(yù)備、窩洞預(yù)備、開髓等操作的實(shí)時(shí)引導(dǎo)、操作路徑及結(jié)果評估，使教學(xué)、訓(xùn)練、考核、評估更加客觀和標(biāo)準(zhǔn)。國產(chǎn)系統(tǒng)配套軟件的升級(jí)可根據(jù)國內(nèi)院校的實(shí)際教學(xué)需求進(jìn)行定制開發(fā)，實(shí)現(xiàn)符合臨床實(shí)際的疾病模型。

2 口腔三維數(shù)據(jù)采集設(shè)備

目前患者三維數(shù)據(jù)采集有4種方式：軟件設(shè)計(jì)、光學(xué)掃描、機(jī)械式掃描和放射學(xué)掃描。

2.1 牙頜模型掃描儀

牙頜模型是口腔臨床診療的基本對象之一。針對口腔牙頜模型的形狀特點(diǎn)和精度要求，在相對成熟的工業(yè)三維測量技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行專用設(shè)計(jì)與改造，目前我國已有多款自主研發(fā)的牙頜模型掃描儀服務(wù)于臨床和義齒加工單位，掃描精度可達(dá)約10～15μm、單頜掃描時(shí)間約20～30s，數(shù)據(jù)開放可輸出為立體光刻（STL）格式，其中藍(lán)光掃描技術(shù)為國產(chǎn)主流，與國外產(chǎn)品性能基本相當(dāng)，并開始在產(chǎn)品外觀設(shè)計(jì)、掃描軟件操作友好性及印模掃描、頜位關(guān)系掃描功能等方面進(jìn)行升級(jí)換代。由于進(jìn)口設(shè)備的售后服務(wù)成本高，某些產(chǎn)品設(shè)備與軟件捆綁銷售等因素，國產(chǎn)牙頜模型掃描儀的本地優(yōu)勢越發(fā)凸顯。

2.2 口內(nèi)三維掃描儀

由于口內(nèi)掃描技術(shù)可簡化臨床取印模環(huán)節(jié)并降低臨床材料消耗，近年來取得較快發(fā)展。進(jìn)口口內(nèi)掃描儀包括美國、德國、以色列、丹麥、加拿大、芬蘭等國家產(chǎn)品，我國自主研發(fā)4～5個(gè)品牌，掃描精度約15～30μm，掃描速度良好，部分產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)彩色掃描，國產(chǎn)設(shè)備功能與國外產(chǎn)品無顯著差異，在數(shù)據(jù)開放、服務(wù)便捷方面具有優(yōu)勢，在掃描頭小型化、提高色彩逼真度、改進(jìn)軟件自動(dòng)咬合關(guān)系配準(zhǔn)效率及保證多牙位缺失和無牙頜掃描精度等方面亟待提升。

2.3 CBCT

CBCT技術(shù)逐漸成為常規(guī)臨床檢查手段，尤其是大視野CBCT對口腔正畸診斷、口腔種植及口腔頜面外科手術(shù)方案設(shè)計(jì)的作用越發(fā)重要。國產(chǎn)CBCT有近10個(gè)品牌，硬件性能與國外產(chǎn)品無顯著差異。CBCT數(shù)據(jù)與三維面部數(shù)據(jù)、口內(nèi)掃描數(shù)據(jù)或牙頜模型數(shù)據(jù)的融合是國外CBCT配套軟件的亮點(diǎn)之一。登士柏西諾德、普蘭梅卡、3Shape等品牌口腔數(shù)字化軟硬件產(chǎn)品線豐富，軟硬件間數(shù)據(jù)兼容性好，可實(shí)現(xiàn)基于CBCT數(shù)據(jù)的多源數(shù)據(jù)融合、頭影測量、種植設(shè)計(jì)、正畸分析等功能?？谇籆BCT與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)X射線斷層掃描技術(shù)（CT）相比，分辨率較高、圖像清晰，對細(xì)微解剖結(jié)構(gòu)解析能力更強(qiáng)；CBCT匹配的軟件針對口腔科進(jìn)行了優(yōu)化，三維重建和操作快捷簡便，保證高質(zhì)量原始數(shù)據(jù)獲取，促進(jìn)3D打印、有限元分析等數(shù)字化技術(shù)在口腔科的應(yīng)用研究。