本研究應用Ceramill計算機設計加工系統中內嵌的虛擬牙合架模塊,以重度四環素患者個性化下頜運動數據為導向,在三維空間中模擬個性化下頜運動路徑,通過與實物牙合架上咬合接觸特征,原咬合接觸特征進行術前術后比較,評估虛擬模塊的臨床應用可靠性和精準度,進一步探索其技術升級和完善空間。
重度四環素染色牙對前牙區美學影響較大,對于有強烈的美白修復需求的患者而言,需要獲得最佳的遮色效果;同時,對于原有較穩定的上下牙咬合接觸關系,無顳下頜關節紊亂病史的患者應盡量保持患者原有功能咬合特征。本研究應用Ceramill計算機設計加工系統中內嵌的虛擬牙合架模塊,以重度四環素患者個性化下頜運動數據為導向,在三維空間中模擬個性化下頜運動路徑,通過與實物牙合架上咬合接觸特征,原咬合接觸特征進行術前術后比較,評估虛擬模塊的臨床應用可靠性和精準度,進一步探索其技術升級和完善空間。
1. 病例資料
1.1 主訴、現病史及既往史
患者,女性,41 歲。因“牙齒顏色不美觀十余年”就診。患者幼年曾服用多量四環素,牙體組織嚴重染色,自覺嚴重影響社交及工作。曾進行拔牙及正畸治療,家族中其他人無相關牙齒發育不良病史,無夜磨牙或緊咬牙等不良咬合習慣。全身健康狀況良好,無系統性疾病史及藥物過敏史。
1.2 口內檢查、面部檢查、下頜運動及咬合相關功能檢查及影像學檢查
1.2.1 口內檢查
①全口牙重度染色,牙頸部1/3呈橙黃色,有咖啡色條狀染色帶,中1/3及切1/3呈深褐色,表面分布不規則白堊色礦化不良斑塊。②正畸治療已拔除14、25、44。③26 樹脂充填呈MO Ⅱ 類洞型。④47 為氧化鋯冠修復體,邊緣密合度可。⑤22近中唇向扭轉。⑥31擁擠偏舌側生長,切緣高于鄰牙2 mm,局部縱曲線、橫曲線反向。⑦上下磨牙16、17、26、27、36、37、46 面功能區均有較明顯的磨損小平面,12、13、22、23、31、32、33、41、42、43切緣及邊緣嵴局部均有明顯不均勻磨損面,上下前磨牙區磨損程度較輕。⑧全口探診出血陰性,口腔衛生良好,牙石(-)(圖1a~圖1e)。
1.2.2 面部檢查
面中線兩側對稱性良好,大笑時暴露少量牙齦,面下1/3 垂直距離正常(圖1f、圖1g)。
1.2.3 下頜運動及咬合相關功能檢查
①開口度、開口型未見異常,未見下頜運動偏斜及障礙。②未及雙側關節彈響、絞鎖、雜音。③最大牙尖交錯位咬合接觸穩定,正中關系位與肌接觸位協調,最大牙尖交錯位與肌接觸位一致無滑移。④雙側顳下頜關節負荷及咀嚼肌群觸診未及疼痛。⑤下頜非正中運動:前伸運動11、31引導后牙咬合分離,右側運動13、42、43 引導后牙分離,左側運動22、23、24、33、34、35均參與引導后牙分離。1.2.4 影像學檢查全口曲面斷層片顯示26、47可見根管充填影像,根尖狀況未見異常。其他牙未見根尖周病變及牙槽骨異常吸收影像(圖1h)。
圖1 術前口內牙列像、面部微笑像、全口曲面斷層片。a:正面全口像;b:上前牙像;c:下前牙像;d:上牙列咬合面像;e:下牙列咬合面像;f:息止位唇齒關系;g:大笑時唇齒關系;h:術前全口曲面斷層片
1.3 診斷
①四環素著色牙;②26牙體缺損;③下前牙排列不齊。
2.方法
2.1 治療方案確定程度
較輕的活髓牙的美白治療,可采用藥物外漂白或樹脂貼面、瓷貼面等技術。但本例患者四環素著色程度重,基牙顏色深,漂白技術效果不佳,僅能提升牙齒明度,難以改變表面的不均勻著色,瓷貼面由于牙體預備量受限及修復體厚度受限,難以完全改變基牙顏色,不能滿足患者的美觀要求,因此經溝通,患者同意進行全瓷冠修復,選擇氧化鋯材料。31 明顯異位導致的曲線不良,擬進行31根管治療后樁冠修復,改善31 美觀及下前牙區spee 曲線,均勻分散前牙引導功能。26牙體缺損進行樁冠修復。由于四環素牙多伴有釉質發育不良,導致釉質磨損重于正常恒牙,耐磨性差。本病例擬運用虛擬牙合架指導修復體咬合和運動軌跡制作,形成穩定的正中止接觸,精準的前牙引導后牙分離,發揮相互保護,減輕后牙磨損。
2.2 治療過程
①31 牙髓治療,擬樁冠修復,降低切緣位置;②修復前口腔研究模型制備;③牙體預備前進行面弓、牙合架轉移上下牙列與鉸鏈運動軸關系,咬合蠟記錄下頜前伸(圖2)、右側方、左側方功能運動范圍。在全可調牙合架上調整前伸髁導(圖3)、側方髁導及個性化切導數值,比較口內外咬合印跡重合度。④26、31纖維樁樹脂核支持冠修復,甲哌卡因局部麻醉下,上頜15、13、12、11、21、22、23、24、26,下頜34、33、32、31、41、42、43、45牙體預備(圖4)。預備后咬合關系記錄。⑤灌注模型,上、下頜工作模型交互上牙合架(圖5)。⑥數字化設計:上頜前牙舌側擬設計為直接在氧化鋯底冠上釉,不燒結飾面瓷,因此先設計下頜前牙切緣位置,再進行上頜修復體舌側形態設計。
圖2 咬合蠟記錄前伸運動;圖3 記錄下頜前伸運動髁導及切導數值;圖4 牙體預備;圖5 上頜工作模型交互上牙合架
上下頜工作模型及研究模型分別通過轉移牙合架固定后,掃描咬合及牙列與鉸鏈軸關系,利用虛擬牙合架,將物理牙合架中的前伸髁導、水平髁導、切導等數值輸入虛擬牙合架,在軟件中模擬個性化下頜功能運動。31擬通過降低臨床牙冠高度,對陡峭的下前牙切緣連線進行調整。下頜基牙底冠完成后,按預備前硅膠導板指導堆塑下前牙飾面瓷。參考牙體預備前患者的上下咬合接觸分布及咬合引導軌跡進行精細的修復體唇側、切緣、舌側和咬合面形態設計。底冠唇側及鄰面部分回切,預留飾面瓷空間(圖6)。⑦完成:飾面瓷燒結, 牙合架上檢查咬合接觸,口內試戴,口內外對比咬合印記重合度,口內進行微量精細調磨(圖7)。
圖6 虛擬牙合架完成修復體設計。a:設計下頜基牙底冠;b:咬合面觀;c:硅膠導板指導堆瓷;d:完成下前牙外形制作。e:掃描研究模型數據;f:進行上頜修復體設計;g:咬合面觀;h:原上前牙外形數據重合。i:設置虛擬牙合架個性化下頜運動數據;j:冠邊緣設計;k:設計上頜底冠;l:設計上頜腭側咬合接觸。m:唇側及切端回切預留飾面瓷空間;n:動態模擬下頜前伸;o:模擬右側側方運動;p:模擬左側側方運動
圖7 口內外對比咬合印跡重合度。a和b:修整冠邊緣穿齦輪廓;c:口內上頜戴牙;d:口內下頜戴牙;e:上頜模型正中咬合印跡;f:口內上頜正中咬合印跡鏡像;g:非正中咬合引導軌跡;h:口內上頜非正中咬合引導軌跡鏡像
3. 結果
完成修復后,患者牙齒形態及美觀均得到良好改善,牙列較術前排列整齊,唇齒關系良好(圖8)。形成與患者個體下頜功能運動范圍相協調的咬合接觸,使患者具有清晰的正中止點,精確穩定、均勻的咬合接觸分布,以及與牙周支持組織相適宜的前牙區咬合引導軌跡(圖7),符合Dawson教授認為的:理想的型在所有方向上的閉口和研磨運動過程中用咬合紙所取得的印跡應該表現為,前牙線狀引導軌跡,后牙功能尖點狀咬合接觸。
圖8 術前后對比。a:術前息止位;b:術前正面微笑;c:術前側面微笑;d:術前側面微笑。e:術后息止位:f:術后正面微笑;g:術后側面微笑;h:術后側面微笑。i:術后均勻的前伸引導;j和k:術后尖牙為主的側方引導
術后1 年隨訪(圖9),患者能夠做到良好的牙周組織保健,并形成穩定、舒適、健康的咬合及唇齒關系。修復體無松動、破損、著色,邊緣密合。周圍牙齦組織色、形、質正常,無菌斑及齦上、下結石,齦溝出血(-),齦溝深度0.5~1.0 mm。
圖9 術后1年隨訪。a~c:穩定的咬合關系;d:良好的唇齒關系
4. 討論
修復治療中采用面弓轉移上牙合架對形成修復體生理性咬合具有重要意義。目前認為有機協調的生理狀態通常需遵循以下幾個基本要素:①正確的垂直距離:形成和諧的面部長寬比例,建立適宜的前牙長度參數及覆(3~4 mm),利于面部和咀嚼肌肉系統功能正常;②下頜最大牙尖交錯位與正中關系位相協調:閉合過程無早接觸,患者咀嚼時下頜運動舒適自如;③雙側后牙區均有穩定均勻的咬合接觸:避免修復體?種植體及顳下頜關節局部載荷過度;④前伸和側方運動時前牙組能提供足夠滑動引導產生后牙咬合分離:不僅避免了后牙區咬合干擾產生,有利于減少生理性磨耗,降低修復體承受過大側向力,也降低了種植體過載導致的嵴頂骨吸收、螺絲松動和基臺折裂等機械并發癥產生。前牙組引導軌跡設計也涉及切緣連線及后牙平面形成,對美觀和功能均有重要影響;⑤各項非正中運動過程中,后牙平衡側無咬合干擾。在天然牙及種植牙的修復中,仍然需要尊重這些基本原則。
根據這些原則,Dawson 提出了受到廣泛認可的理想型設計思路,本病例正是以其為設計目標,嘗試實現等效數字化轉移下頜功能運動,應用個性化虛擬牙合架輔助修復體制作。
目前我國牙科修復體制作中仍以應用實物牙合架為主,但實物牙合架操作便利性不佳,固有缺陷難以克服。
①實物牙合架是簡化下頜運動的機械裝置。前導和后導運動參數都是一定程度的簡化平均值,髁道真實的運動曲線被簡化為僅包括運動起點和終點間的直線,髁導斜度多數以前伸平均值25°~35°,側方10°~15°進行操作。但真實下頜運動受咀嚼肌群運動模式、軟組織彈性模量、顳下頜關節盤粘彈性影響,路徑發生時相性變化,傳統物理牙合架的機械關節難以復制這種運動。
②實物牙合架上模型觀察受到限制。石膏模型不透明限制了對上下頜牙列牙齒接觸情況的觀測。
③ 牙合架上反復操作石膏模型不便,且影響義齒設計的精度。模擬下頜運動時,操作者需要反復多次手工移動模型觀察牙齒咬合情況,如果模型石膏自身強度不足,可能導致模型面材料發生明顯磨損,影響義齒咬合設計精度。
④技師操作技術敏感度高,實物牙合架上是通過咬合紙指示修復體咬合高點和干擾點,然后在正中(牙尖交錯位)與非正中關系下經技師反復手工調磨去除完成。
實物牙合架的固有缺陷和市場應用需求對數字化下頜運動系統的發展產生了巨大推動作用。隨著數字化技術的進展,加工流程的自動化程度提高,加工時間、強度、技術敏感度均降低,不同技能水平的技師更容易在統一的基礎上制作修復體,操作者可以通過光學掃描儀,獲得虛擬模型及上下頜間精確的三維空間位置,從數據庫中選擇修復體信息,或使用手動功能調整修復體位置外形,其可靠性已有相關研究論證。
虛擬牙合架主要分為兩大類,第一大類是基于實物牙合架構造設計的虛擬牙合架。通過逆向工程手段復制實物牙合架的結構,在CAD/CAM 軟件中賦予患者個性化的下頜運動參數。
這類牙合架又細分為:①對應某一特定品牌實物牙合架,如本病例中使用的德國Amann Girrbach公司的Ceramill?系統,對應的便是同廠家的Artex? 牙合架。②可兼容多種品牌的牙合架參數的虛擬牙合架,如廣泛應用的Dental System?系統(3 Shape,丹麥)。③是可以模擬多個品牌的牙合架參數,但是這類虛擬牙合架沒有匹配實體面弓,其Bonwill 三角與鉸鏈運動軸關系來源于平均值數據,如CerecinLAB?(Sirona,德國)。
第二大類是基于個體口頜系統真實運動參數的虛擬牙合架。該技術結合運用了虛擬面弓、下頜運動軌跡描記、面部3D掃描、數位攝影等技術,其設想是在虛擬環境中復建患者真實的口頜系統運動模式。CAD/CAM 系統中的虛擬牙合架模塊,是將工作模型在物理牙合架上的相關運動模式和參數,轉化成數字化模式,結合患者的前伸髁導、側方髁導、切導等個性化數值,情景式重現下頜功能運動軌跡,進行咬合分析、設計、調整。
CAD 虛擬牙合架模塊使技師更易于從多角度進行模型觀測,避免了模型在實物牙合架上的磨損及觀測視線受限等操作不便性,對于原有穩定上下牙咬合關系的患者,在進行大量修復體修復時,盡量保持患者原有咬合特征有利于提高戴入修復體后適應性。本病例應用個性化虛擬牙合架技術,結合患者原有咬合接觸特征和外形數據,精確設計修復體形態,穩定的正中止點和適宜的非正中咬合引導軌跡,大大減少臨床調時間,患者的唇舌軟組織能更迅速適應新修復體。筆者發現應用虛擬牙合架設計加工的修復體咬合接觸分布與物理牙合架上模型接觸分布、患者口內戴入后咬合接觸點有極高的重合率。
盡管目前的各類虛擬牙合架軟件可以實現動態咬合設計和調整,但在患者口內,修復體所承受的咬合應力、實際咬合接觸情況更加復雜。咬合接觸面積與咬合力大小之間并非線性相關,除下頜功能運動軌跡范圍,咀嚼肌收縮力、牙周支持組織狀況、牙齒動度、下頜骨在應力作用下的彈性形變等因素均影響修復體及基牙承受的實際應力。虛擬牙合架技術,特別是兼容了電子運動面弓數據,可在體外精確重建下頜運動路徑,簡化咬合接觸點設計,在咬合接觸點設計及滑動軌跡設計方面有顯著優勢,但仍無法精確量化模擬口內的生物力學環境及其綜合作用下的咬合應力,無法將咬合接觸點與實際應力精確量化關聯,因而在目前,難以完全實現無需口內調整的修復體制作技術。虛擬牙合架在修復體制作中能大大減輕技師工作強度和難度,但在引入更多咬合應力量化模塊方面仍有較大的發展空間。
原始出處:
譚淑儀,陳奕帆.CAD/CAM虛擬架模塊在四環素牙個性化功能美學修復中的應用[J].口腔疾病防治,2018,26(11):727-733.
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