不同咬合記錄方式制作后牙單冠的咬合適合性研究

謝培進，劉偉才，王 燦，葉 俊，吳珺華

牙體缺損或牙列缺失的患者口腔修復的目標之一是恢復原有的咬合接觸關系，包括靜態咬合接觸和動態咬合接觸。前者主要表現為尖窩接觸的狀態，接觸區域位于牙尖斜面和牙窩壁，后者則表現為下頜運動過程中下頜牙尖沿著上頜的牙尖斜面滑行的動態連續過程[1]。制作適合修復體的前提是能夠捕捉真正的上下頜動靜態相對關系，準確地再現下頜運動并設計出最佳的咬合面。

計算機輔助設計與制作(computer aided design/computer aided manufacturing, CAD/CAM)技術在口腔修復領域中已運用廣泛，隨著系統性能不斷完善，動態咬合記錄和虛擬調牙合的運用使得修復全程數字化成為可能[2]。直接口內掃描是數據獲取的重要方式，相較于傳統印模，其高效、精確、簡便、節省物理空間等優勢愈加明顯[3-4]。2017年紐約牙科會議上3Shape公司推出3Shape TRIOS 3系列，不僅具有常規牙列掃描、靜態咬合記錄等功能，同時還具有“特定于患者的頜運動”功能(patient specific motion)，即動態咬合記錄，能夠實時記錄上下頜牙列的相對運動，并在3Shape設計軟件中完成虛擬調牙合，進一步提高修復體咬合適合性。市面上還有其他基于機電、光電、超聲或電磁等原理的下頜運動軌跡記錄設備，在數據采集轉換后也可用于修復體數字化設計中的虛擬調牙合[5]，如基于超聲原理[6]的JMAnalyser+(Zebris Medizintechnik，德國)、Arcus digma(KaVo，德國)和SICAT function(Dentsply Sirona, 德國)；基于電磁[7]或基于光電原理的設備[8]，如Modjaw(Modjaw，法國)、Dentograf(Prosystom，俄羅斯)；基于機電原理的描記系統Cadiax(Whip Mix 公司, 美國)等。目前關于多種咬合記錄方式對后牙單冠咬合適合性的臨床比較尚未見報道。

本研究擬利用5種不同咬合記錄方式為10例患者分別制作5個后牙單冠修復體，從患者主觀感受評分、T-scan Ⅲ測試咬合接觸時間(occlusion time，OT)及咬合分離時間(disocclusion time，DT)的客觀指標及臨床醫師調牙合時間三方面進行咬合適合性差異的比較，為不同咬合記錄方式在臨床中的運用提供理論依據和數據參考。

1 資料與方法

1.1 研究對象

選擇2020年5月—2020年11月在上海同濟大學附屬口腔醫院修復科就診，需行后牙單冠修復的患者共10例，年齡18～45歲[9-11]，納入標準為：①恒牙列，牙弓完整，僅單顆后牙牙體缺損需行全冠修復，并已行完善根管治療者；②咬合關系基本正常，磨牙中性關系，淺覆牙合、淺覆蓋者；③全口咬合面無明顯磨耗，無大面積破壞天然牙尖的充填體或修復體者；④對頜天然牙健康且沒有明顯改變牙合面形態者；⑤無明顯牙合干擾，后退接觸位與牙尖交錯位協調，肌位與牙位一致者；⑥無偏側咀嚼、夜磨牙、緊咬牙等不良習慣者。本研究經同濟大學附屬口腔醫院倫理委員會批準(批件號：[2019]-R-002)，并在術前與患者良好溝通，詳細告知試驗內容及計劃，簽署知情同意書，同時訓練患者能夠準確聽從醫師指令，完成正確的最大牙尖交錯位閉口及下頜前伸和左右側側方的流暢運動。

1.2 實驗儀器

3Shape TRIOS 3口內掃描儀 (3Shape 公司，丹麥)，Artex CR全可調牙合架(Amann Girrbach公司，德國)，Dentograf下頜運動軌跡記錄儀(Prosystom公司，俄羅斯)，ARCUS digma 下頜運動軌跡記錄儀(KaVo公司，德國)，咬合記錄硅橡膠O-Bite(DMG公司，德國)，Ⅳ型超硬石膏(Heraeus公司，德國)，Artex面弓(Amann Girrbach公司，德國)，模型掃描儀(3Shape E3，3Shape公司，丹麥)，T-scan Ⅲ數字化咬合分析儀(Tekscan公司，美國)，Cercon氧化鋯陶瓷塊(DeguDent公司，德國)，切削儀Imes-icore 450i(Imes-icore公司，德國)，設計軟件有3Shape Dental System 2018(3Shape公司，丹麥)，exocad DentalCAD 2.2(exocad公司，德國)。

1.3 實驗方法

1.3.1 實驗分組 每位患者均采用5種咬合記錄方式進行后牙單冠修復體制作。其中以Artex CR+O-Bite硅橡膠咬合記錄組(Co)為參照，其他4種咬合記錄方式為實驗組，分別為：3Shape TRIOS 3靜態咬合記錄組(3s)和3Shape TRIOS 3動態咬合記錄組(3d)、KaVo ARCUS digma下頜運動軌跡記錄組(Kd)和Dentograf下頜運動軌跡記錄組(Pr)。

1.3.2 修復體設計制作 ①3Shape TRIOS 3按照制造商建議進行校準，并記錄牙列數字化模型，完成靜態和動態咬合數據的記錄。然后返回工作頜掃描界面，選中計劃預備的牙位，清除該牙位數據；②由一位擁有豐富臨床經驗的醫師進行所有牙體預備；③排齦取模，再次口掃，補足患牙預備體外形(圖1)，同時導出STL格式和3oxz格式文件，完成3s組和3d組的數據準備工作；④Co組：通過面弓結合咬合記錄硅橡膠記錄的最大牙尖交錯位、前伸及側方頜位關系，上Artex CR牙合架獲得牙合架參數后，用3Shape E3掃描模型，在3Shape Dental System 2018設計軟件中完成單冠設計，待牙冠切削完成后返回牙合架手動調牙合；⑤3s組：將3oxz文件導入3Shape Dental System 2018，在虛擬牙合架模塊內設置平均值牙合架參數，前伸髁導角度為30°，側方髁導角度為15°，切導為30°[12]，虛擬調牙合后完成冠設計；⑥3d組：將3oxz文件導入3Shape Dental System 2018，設計咬合面，并利用“特定于患者的頜運動”功能進行動態虛擬調牙合后完成冠設計；⑦Ka組：利用ARCUS digma下頜運動軌跡記錄儀按照說明書進行下頜運動參數測量，導出PDF格式文件(圖2)，在3Shape Dental System 2018中的虛擬牙合架模塊內設置上述下頜運動參數，虛擬調牙合后完成冠設計；⑧Pr組：按使用說明連接和佩戴Dentograf下頜運動軌道記錄儀，記錄下頜運動軌跡，輸出文件以xml格式保存，文件導入exocad DentalCAD 2.2設計軟件，結合③中獲取的STL文件進行冠的設計和虛擬調牙合(圖3)；由同一位技師完成所有實驗冠的設計；⑨修復體均采用Cercon氧化鋯陶瓷塊并進行后續的計算機切削、拋光、上釉。

A：預備前掃描獲得工作牙列數字化印模；B：消除預備牙位數據；C：預備后補充掃描預備牙位；D：3Shape Dental System軟件“特定于患者的頜運動”調牙合

A：佩戴ARCUS digma設備進行數據測量；B：ARCUS digma導出參數文件

A：佩戴Dentograf設備進行數據測量；B：exocad設計軟件

1.3.3 修復體咬合適合性評估指標 計算機隨機排序編號，采用雙盲法，即患者和醫師均不知曉每個冠的分組，由同一位有經驗的臨床醫師為患者分別完成5個冠的試戴及就位。①利用Likert 11點量表從0到10讓患者對5個冠進行咬合高點及牙合干擾點感知的滿意度評價；②利用T-scan Ⅲ咬合分析儀記錄未戴冠時與戴每一個冠時的咬合時間OT及咬合分離時間DT，并以未戴冠時的測量值為初始值，記作OT0與DT0。每個冠測試間隔5 min，計算每個冠未調牙合前的OT、DT值與初始值的差異，記作ΔOT和ΔDT：即ΔOT=OT-OT0，ΔDT=DT-DT0；③由同一位醫師為每個冠進行咬合面調整并記錄所需時間，每個冠調整間隔5 min；最后選擇一個修復體，口內粘固完成。

1.4 統計分析

采用SPSS26.0 統計分析軟件分析上述試驗數據，通過Friedman檢驗法分析患者滿意度評分、ΔOT值、ΔDT值以及臨床調牙合時間，檢驗水準α=0.05。

2 結 果

10例受試者(男性2例，女性8例)，平均年齡36歲，涉及9顆磨牙和1顆前磨牙，均完成了全部相關試驗操作及結果記錄，5種咬合記錄方式完成的所有修復體均為單層全鋯冠，通過對側同名牙鏡像復制獲得修復體外形，在此基礎上，技師只進行少量的必要性調整，所有修復體均可在口內準確就位。

2.1 患者滿意度評分

基于Likert量表[9]結果，5組的患者滿意度平均值見表1，統計圖見圖4。其中3d組最高，Pr組最低。根據數據資料類型，采用Friedman檢驗法分析數據，五組冠滿意度評分無統計學差異(P=0.747>0.05)。

2.2 OT和DT檢測

參照Lin等[10]文獻記錄進行OT值及DT值檢測。未戴冠時的OT0與DT0分別為(0.166±0.087)s和(0.505±0.795)s。5組的ΔOT平均值和ΔDT平均值見表1，統計圖見圖4。3d組的ΔOT、ΔDT值最小，Pr組最大。用W檢驗法進行正態性檢驗，部分樣本不服從正態分布，進一步采用Friedman檢驗法，發現5組冠的ΔOT值(P=0.154>0.05)、ΔDT值(P=0.423>0.05)之間沒有顯著差異。

2.3 臨床調牙合時間

Co組、3s組、3d組、Ka組以及Pr組的單冠咬合面平均調整時間見表1，統計圖見圖4。調牙合時間從短到長排列順序為3d組0.05)。

表1 不同冠的患者滿意度評分、ΔOT值、ΔDT值以及咬合面調整時間比較表(Friedman檢驗)

圖4 不同冠的咬合適合性評估

3 討 論

3.1 患者滿意度評價

Likert Scales使用11點標度可提高評分的靈敏度，且量表的等級區分越細，評分越接近于正態分布，數據表現越好[13]。雖然各組滿意度評分之間沒有統計學差異，但是可以看到各組評分中位數都超過6分，這也說明即使存在一定的誤差，上述5種咬合記錄方法的咬合設計基本能滿足患者需求。

3.2 咬合時間及咬合分離時間

單個牙齒修復的最終目標是與現有健康的頜位關系相協調[9]。T-Scan咬合分析系統于1984年首次面世，利用傳感器測量咬合接觸的時間和力量，目前使用的第四代咬合感應片有約2 500個感應點，能夠在0.01 s內進行實時數據的記錄并傳輸數據[14]。咬合時間表示從第一個咬合接觸點開始至達到穩定牙尖交錯位的時間，OT值小表明咬合可以迅速達到穩定，肌位與牙位一致性高；反之，則可判定肌位與牙位不一致。咬合分離時間是指從牙尖交錯位開始，下頜開始做前伸運動或側向運動，直到僅有前牙接觸為止所測得的時間，反映患者咬合過程中前導機制和下頜側向運動的質量。以未戴牙冠時的OT與DT為基線，戴冠后OT、DT的變化可客觀反映修復體咬合面形態對咬合的影響。所以△OT、△DT值越小，說明修復體咬合的適合性越好。5個實驗組中△OT值除Pr組外都在0.2 s以下，說明不同咬合記錄方式所得到的頜位關系較為穩定，咬合高點不多。△DT值雖然沒有統計學差異，可能與樣本量不足有關，僅從數值來看，一定程度上顯示3d組設計的修復體和患者的前伸非正中運動最為協調，說明前伸牙合干擾最少。上述結果與所用到的不同種類咬合運動記錄方式的原理和精度密不可分。

3.3 不同咬合記錄方式的原理和精度

本研究中Co組冠設計切削完成后返回到實體牙合架上進行調牙合，所用數據為利用患者口內硅橡膠記錄轉化到牙合架上獲得的前伸及側方髁導數值；其余分組采用虛擬調牙合方式，3s組所用數據是人群的平均值數據；3d組則是使用“特定于患者的頜運動”將下頜運動時的上下頜牙列間相對位置利用口內連續掃描、拼接，最后模擬下頜運動軌跡，并可直接用于3Shape設計軟件的虛擬調牙合；Ka組用的是患者實際下頜運動路徑的最大切線角數值；Pr組所用數值是將下頜運動軌跡數據直接導入exocad軟件中，計算機模擬下頜的曲線型軌跡運動進行虛擬調牙合。虛擬調牙合的依據不同，每種方法測量的原理不同及精度不同，也就造成了咬合設計的適合性不同。

傳統修復體制作流程是通過面弓轉移和上牙合架的方式記錄上頜體與髁突靜態相互位置關系，結合牙尖交錯位、前伸及側方咬合記錄，設置牙合架參數模擬下頜運動過程[15]。因記錄的是運動起始及終末的即時數據，簡化了下頜運動路徑，所獲得的咬合面形態顯然與真實的由下頜髁突、顳骨關節面、關節盤、上前牙引導及神經肌肉等解剖功能因素共同決定的下頜曲面運動結果不同。Tamaki等[16]對機械牙合架模擬下頜運動時的咬合接觸點與口內實際記錄接觸點間的一致性進行了研究，結果表明用機械牙合架模擬時，能準確再現66%的前伸運動以及81%的側方運動接觸點，20%～70%的受試者可能出現新的接觸點，故認為機械牙合架模擬下頜運動的動態復制是不可靠的。另外，Co組與Ka組都需要利用牙合架，相較于其他組，修復流程較為繁瑣，且口內咬合記錄材料的變形[17]、面弓轉移的誤差[18]等問題都可能會增加牙合架上模擬的下頜運動與口內實際運動的偏差。

本研究選用的ARCUS digma系統是采用超聲定位原理，首先將超聲發射器陣列牢固固定在下頜牙列唇頰面，利用與之連接的指示器確定患者的上頜及左右側髁突點相對位置，再與固定在頭部框架的超聲傳感器協同作用獲取下頜正中及非正中運動狀態下下頜中切牙的運動軌跡。其優點是易于使用，且跟蹤系統能實時捕捉3D運動并報告隨運動變化的坐標位置[19]。Mage等[20]使用咬合蠟和ARCUs digma設備對應3種不同機械牙合架(SAM 3，Protar 7和Artex CR)測量關節參數之間的差異，認為ARCUs digma設備可靠且有效，優于咬合蠟的記錄方法。

本研究中Pr組用到的Dentograf下頜運動軌跡描記系統采用光電系統(Opto-electric systems)的原理，該設備由Prosystom公司開發，擁有下頜運動分析、動態咬合分析和肌肉損傷診斷等功能，診斷后的數據可用于exocad、InLab、ZirkonZahn、Ceramill。它的主要部件是一個頭戴式攝像頭、一個中央標記和兩個側面標記。中央標記注冊修復平面，側面標記附著在測量對象上頜右側和下頜左側的尖牙唇面上(圖3)[21]。攝像頭通過記錄側面標記的相對運動來重建三維空間中的下頜運動軌跡。這套光學系統一次性可控制傳感器上四百多個點，測量均方根偏差約為1 μm[22]。因為坐標軸的建立主要參照傳感器位置，所以任意頭戴裝置的位置都不會影響軌跡記錄的質量。目前對這套系統的相關研究仍舊較少，Chkhikvadze等[22]使用不同的方法制作TMJ功能障礙患者的肌肉松弛牙合墊，認為Dentograf相較于Artex CR 更有優勢。本研究雖然各組結果之間無顯著性差異，但是Dentograf各項數據平均值均落后于其他組，可能是數據導入exocad后，匹配運動軌跡與虛擬牙列時需多次擬合，造成誤差疊加。

各種用于記錄下頜運動的工具本身會部分限制其自然運動，如Pr組和Kd組均需在牙列的唇頰側粘附定位輔助裝置，使得其運動測量的精度也會受到限制，深覆牙合患者有可能無法提供有效的部件固位位置而限制其使用。

3Shape TRIOS 3基于超快速光學分割和共聚焦顯微成像技術，每秒可捕捉超過3 000幅二維圖像，達到動態攝像的速度，并通過拼接將2D圖像生成3D圖像[23-24]。研究表明，3Shape TRIOS 3在全牙列掃描的精確性方面相近或優于Planmeca Emerald、CEREC Omnicam、Medit i500等多種口內掃描儀[25-26]。同時，Wong等[24]通過研究表明TRIOS靜態咬合記錄的精確性要優于True Definition和CEREC Omnicam。數字化印模和靜態頜位記錄的準確度是數字化動態調牙合的基礎，在此之上，TRIOS能夠在其掃描頭的范圍內記錄患者小范圍開閉口運動、前伸及側方運動，不斷與其牙列數據進行擬合，拼接出運動軌跡，使其在數字化設計修復體的同時可以模擬口內功能運動，不需要建立虛擬牙合架，直接進行“虛擬調牙合”，減少臨床調牙合量，提高醫生的工作效率和減少患者的不適感。且由于不需要上機械牙合架，可有效地避免因各種材料的形變誤差和上牙合架等多個工序所造成的誤差。但該動態咬合記錄功能是重現患者現有的下頜運動狀態，所以不適合直接用于咬合重建的牙列。

4 結 論

在后牙單冠制作上，共聚焦成像結合光學分割技術原理的3Shape TRIOS 3動態咬合記錄，超聲定位原理的ARCUS digma下頜運動軌跡記錄和光電定位標記原理的Dentograf下頜運動軌跡記錄都可以取代傳統牙合架咬合記錄，取得良好的臨床效果。如利用3Shape TRIOS 3口內掃描儀，在口掃同時還可獲取患者的動靜態咬合記錄，能明顯提高修復體設計制作效率。后續還應進一步嘗試在多牙缺損缺失時運用各種動態咬合記錄方式的適合性分析，為臨床提供更有效的理論依據和數據參考。