數字化印模與傳統印模準確性的現狀與研究進展

馮夢然 呂廣輝 烏玉紅

摘 要：隨著數字化技術在口腔領域的不斷發展，口內數字掃描已被視為一種更快速、更便捷的臨床操作方式。與傳統印模相比，口內數字掃描具有實時可視化、無需消毒、模型易于保存、省時和提高患者就診體驗等優點。目前，數字化印模技術在臨床工作中被逐漸應用，口內數字化印模與傳統印模的準確性也日益受到關注。本文將分別闡述兩種印模準確性的現狀與進展，分析影響其準確性的主要因素，以期為口腔臨床工作提供參考。

關鍵詞：數字化印模;傳統印模;準確性

中圖分類號：R783.4 ?文獻標識碼：A ?文章編號：1673-260X（2021）05-0061-04

印模是口腔臨床工作中較為常用的技術，是口腔修復體制作過程中的關鍵步驟。其通過不同方法復制口腔內部形態結構，獲得相應的模型，為臨床醫患溝通、制作修復體或贗復體等提供便利。以往，印模的制取方式主要由托盤加印模材料取得，再灌制石膏以獲得模型，稱為傳統印模技術。近年來，隨著數字化技術在口腔醫學領域的發展，基于光視覺測量原理的口內三維掃描技術—數字化印模技術在臨床工作中逐漸被普遍應用。無論是傳統印模還是數字化印模都旨在獲得口腔內部的形態結構，因此印模的再現性是核心。故需考慮的一個重要因素是印模技術的“準確性”。準確性是兩個要素的結合，即“真實性”和“精度”[1]。“真實性”是指測量值能夠與被測量物體的實際值相匹配的能力。“精度”是指同一物體被用于不同的測量時，可得出重復結果的能力[1]。隨著數字化技術越來越多的被應用于口腔臨床工作中，關于數字化印模與傳統印模技術逐漸成為討論的熱點。本文將分別闡述數字化印模與傳統印模技術準確性研究的發展現狀，分析影響其準確性的主要因素，希望可以為口腔臨床工作提供幫助。

1 數字化印模準確性及影響因素

數字化技術在口腔領域的發展為醫生和患者提供更有效和可預測的治療創造了條件。三維圖像的獲得不僅增強了個性化修復體選擇的準確性，還提供了各種虛擬治療方案以及數字化設計和制造各種修復體的能力。

數字化印模設備作為CAD/CAM系統的輸入環節，其工作原理是借助各種三維掃描技術，將傳統的牙頜石膏模型、硅橡膠印模或口內牙列形態轉換成計算機中的三維可視化數字模型。這種三維數字模型是口腔修復體計算機輔助設計的數據基礎。根據掃描對象不同，掃描設備分為口內掃描儀和口外臺式掃描儀。

1.1 不同掃描儀的準確性

目前常用的口內及口外掃描技術主要有：激光掃描技術、三角測量技術、結構光掃描技術、共聚焦測量技術和立體攝影技術等。現市面上基于不同掃描技術生產的掃描儀層出不窮，不同掃描儀其準確性也有差異。

Hack GD等[2]采用6種口內掃描儀（iTero、True Definition、PlanScan、CS 3500、TRIOS、CEREC AC OmniCam）掃描單冠磨牙基牙，比較各掃描結果準確性，得出TRIOS（4.5±0.9μm）準確性最高，Planscan （26.4±5.0μm）準確性最低。Güth等[3]用5種口內掃描儀（CS 3500、Zfx Intrascan、CEREC AC Bluecam、CEREC AC Omnicam、True Definition）掃描四單位連冠基牙的結果表明，True Definition和CS 3500準確性較高，CEREC AC Bluecam和Omnicam準確性較低。

Kim等[4]對體外完整牙弓模型，使用9種口內掃描儀進行掃描，結果顯示Trios的準確性最高（平均值34.70μm;最大值263.55μm），E4D和ZFx的掃描性能不如其他口內掃描儀準確。作者還觀察到，在掃描前需要粉末涂層的Fast Scan和True Definition準確性比不需要噴粉的其他口內掃描儀更好。Patzelt等[5]在評價4種口內掃描儀（CEREC Bluecam、iTero、Lava COS和 Zfx Intra Scan）掃描完整牙弓的準確性時，得出Lava COS準確性最高（真實性38.0±14.3μm;精度37.9±19.1μm），CEREC Bluecam準確性最低（真實性332.9±64.8μm;精度99.1±37.4μm），此研究結果與Güth等人[3]結果類似。但Rehmann等[6]在比較CEREC Bluecam與Lava COS校準前后準確性時，發現校準后兩種系統的準確性都顯著提高，并且CEREC Blecam的準確性高于Lava COS，說明口內掃描儀需要定期校準維護。Ender and Mehl[7]分析4種口內掃描儀掃描完整牙弓的準確性，結果表明CEREC Bluecam最準確（真實性29.4±8.2μm;精度19.5±3.9μm），其次是iTero（真實性32.4±7.1μm;精度36.4±21.6μm）， 最后是Omnicam（真實性37.3±14.3μm;精度35.5±11.4μm）和Lava COS（真實性44.9±22.4μm;精度63.0±21.6μm）。作者的結論是，具有單一圖像拼接的數字掃描系統（iTero和CEREC Bluecam）在牙弓末端顯示局部偏差，而基于攝影技術，一種近似雙目立體視覺測量技術的系統（CEREC Omnicam和Lava COS）則顯示牙弓壓縮，并指出100μm及以上的偏差跨越全牙弓可能導致上頜骨和下頜骨不完全擬合[7]。

Byung-hyun等[8]比較五種口內掃描儀（CS3500、CS3600、Trios2、Trios3、i500）和兩種臺式掃描儀（3shape E1和DOF）掃描完整牙弓的準確性，作者采用三維分析對齊所有掃描牙齒來確定整個牙弓準確性，結果表明兩種臺式掃描儀的掃描精度無明顯差異，均小于30μm。口內掃描儀的掃描精度有顯著差異，五種口內掃描儀偏差范圍為44.2～164.1μm，偏差多集中于牙弓末端，其中CS3500、CS3600、Trios3被推薦用于掃描完整牙弓，不推薦Trios2和i500。其他作者研究結果中也指出，當掃描全牙弓時數字印模顯示遠端變形[9，10，27]。

1.2 數字化印模準確性的影響因素

1.2.1 不同掃描技術對準確性的影響

基于三角測量技術的掃描儀對被測物體表面的臺階和深孔狀結構容易產生數據丟失，而基于三角測量技術和共聚焦技術的掃描儀，可以減少雜散光干擾，提高精度[11]。結構光掃描技術無法識別物體表面反射光強烈的亮點區域，也無法準確恢復陰影中的區域[12]。相比于白光掃描儀，藍光掃描儀的重復性更好，可能由于藍光的波長更短，較白光抗干擾性強，對物體形態變化的掃描誤差更小[13]。在掃描全牙弓時，口內視頻掃描儀獲得的數字化印模比靜態圖像掃描儀有更好的準確度[14]。對掃描儀的維護校準，也可影響掃描儀的精度[6]。

1.2.2 被掃描者對準確性的影響

口內掃描時，患者下頜位置與掃描儀的掃描頭均會產生移動，掃描對象與掃描系統之間無穩定的位置關系[15]。由于口掃印模是由單一數據經軟件算法拼接而成，相對移動過大時會影響掃描儀的數據拼接，進而影響數字化印模的準確度。另外，解剖結構、唾液、患者的運動和軟組織的移動都會影響印模的準確度。

1.2.3 操作者對準確性的影響

研究指出，熟練掌握掃描技術的操作者所獲取的數字化印模的準確性明顯優于初學者[16]。可能由于數字化印模是由大量口內掃描三維數據拼接而成，拼接次數越多，數據準確性越低。初學者由于操作不熟練常會反復掃描未識別部位，增加了數據拼接的次數，從而導致準確性降低。

1.2.4 掃描范圍對準確性的影響

口內數字化印模的精度隨著掃描面積的增加而下降，當掃描范圍小于半個牙弓時，其準確度在臨床上是可接受的[17]。但對于全牙列，口內掃描的準確性則低于口外臺式掃描儀[8]。

1.2.5 掃描策略對準確性的影響

Müller等[18]比較了體外同一口內掃描儀三種不同掃描策略對上頜全牙弓數字印模準確性的影響（策略A：從右上第二磨牙頰側開始掃描牙齒頰面，然后從咬合-腭側;策略B：自右上第二磨牙的咬合-腭面，向牙弓的另一側移動，始終包括兩個表面，然后從頰側返回。策略C：依次掃描牙齒的頰-咬合-腭三個表面，從左上第二磨牙到右上第二磨牙呈S型運動），得出三種策略準確性的均值A（17.9±16.4μm）;B（17.1±13.7μm）;C（26.8±14.7μm），作者推薦使用策略B。Priscilla[19]和Anh[20]的研究也表明，不同的掃描策略會影響印模的準確性。

2 傳統印模準確性及影響因素

傳統印模的制取主要是通過托盤加印模材料取得陰模，再灌制石膏以獲得模型。其主要影響因素有印模材料、印模方式、印模托盤的選擇、溫度濕度、放置時間等。

常用印模材料主要包括藻酸鹽類、瓊脂類、硅橡膠類、聚醚橡膠類等。藻酸鹽印模材料的表面清晰度和尺寸穩定性差。瓊脂的表面清晰度好，但尺寸穩定性差，臨床上常與藻酸鹽聯合使用。硅橡膠印模材料分為縮合型和加成型，前者凝固后較軟，聚合時會產生副產物乙醇導致印模變形，在臨床上未廣泛使用。后者表面清晰度和尺寸穩定性優異，聚合后硬度較高，臨床上應用廣泛。聚醚印模材料屬于人工合成橡膠，性質穩定，親水，表面清晰度和尺寸穩定性優異，在臨床上被廣泛使用。

柯雯等[21]通過三維分析的方法，比較了4種印模材料取模的精度，得出4種印模材料的三維精度依次為聚醚橡膠>加成型硅橡膠>縮合型硅橡膠>藻酸鹽印模材料。岳廣娜[22]比較了不同印模材料對松軟牙槽嵴印模精度的影響，表明聚醚印模材可以更加精細地復制口內松軟牙槽嵴的組織形態，其次為硅橡膠，再次為藻酸鹽。作者還比較了不同印模方式對印模精度的影響，發現采用開窗式個別托盤印模法得到的模型松軟組織受壓變形最小，其次為打孔式個別托盤法，最后為常規個別托盤法。李丹[23]在研究中發現聚醚印模在濕度70%的環境下存放最精確，而親水性加成型硅橡膠印模浸泡在水中時精度最高。聚醚印模在溫度23℃存放時，印模精度最高。在相同的溫度和濕度環境下，聚醚和加成型硅橡膠存放1h、6h灌模，模型尺寸變化最小;存放72h、168h灌模，模型尺寸變化最大。

3 數字化與傳統印模準確性比較

Koulivand等[24]比較使用口內數字化（Trios2）和傳統印模（硅橡膠 二次印模法）制作的單冠修復體邊緣及內部適合性，得出使用數字化印模制作的修復體邊緣及內部的適合性明顯優于傳統印模。R？觟diger等[25]的研究也得到類似結論。Silva等人[26]比較使用口內數字化（Lava COS）和傳統聚醚印模制作的四單位氧化鋯固定修復體邊緣及內部的適合性，得出由數字印模制作的修復體顯示出更好的內部適合性（數字印模組：58.46μm;傳統印模組：65.94μm），兩者的邊緣適合性無明顯統計學差異（數字印模組：63.96μm;傳統印模組：65.33μm）。

Ender等[27]比較體外全牙弓模型，采用4種傳統印模和4種數字印模方法獲得印模的準確性，指出與傳統印模方法相比，口內數字印模顯示的牙弓局部偏差較高，偏差大多位于牙弓的遠端和前磨牙區。Alexander[28]比較4種最新軟件版本的口腔內掃描儀印模與傳統印模的準確性，結果表明當前裝有最新軟件版本的口內掃描儀的短跨距偏差較小。但對于大跨度距離，傳統印模技術提供的偏差最小。

4 小結

不同的數字化印模和傳統印模技術的準確性存在較大的差異，不同掃描儀的準確性受多種因素影響。與傳統印模相比，數字化印模用于短跨度牙弓的掃描較為準確。但對于完整牙弓而言，數字化印模存在較大的偏差。隨著掃描儀系統及版本的不斷發展，數字化印模的準確性有待進一步的提高。

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