数字化技术在口腔医疗中的应用

董 丽，梁 正，李 芳

(山东医学高等专科学校，济南 250002)

近年来，计算机技术的飞速发展带动了口腔医疗设备的全面更新换代和口腔医疗技术的巨大变革。数字化口腔医疗设备逐步普及，计算机辅助设计和制造逐渐取代传统手工方法，越来越多的数字化技术如数字化印模、计算机辅助设计、计算机辅助制造、快速成型等应用于口腔医疗领域中，口腔医疗进入数字化时代。

1 数字化印模

精确地获取预备牙体或预备洞形印模是能够制作一个密合且防止细菌侵入修复体的前提［1］。牙齿预备体可采用口内直接扫描或口外模型扫描的方法获得数字化印模［2］。数字化印模可以提高预备体的精确度，同时减少患者的呕吐刺激。口腔相机(如CEREC的三角测量相机)可以对患者进行口内光学取模，用三维的单个图像方式来记录预备体和后牙数据，通过额外的角度拍摄来获取倒凹区的数据，在一个象限区域内或者整个颌骨获得若干个图像，然后计算整合成一个虚拟模型。另一个具有代表性的口内扫描设备是3M Espe椅旁口内扫描仪，以每秒20张图片连拍的方式将整个颌骨连续拍成视频图像，同一位置可以有三组镜头进行多次拍摄，这种连续的视频记录避免了由于图像重叠或数据间断造成的误差。利用口外扫描技术可以扫描石膏模型获取数据模型，如3M Espe的 Lava和CEREC的inLab系统。需要先将硅橡胶材料放入患者口中，采用传统方法取模，然后用扫描仪扫描模型获取数据。

2 计算机辅助设计(CAD)

CAD在口腔修复、正畸、种植等领域广泛应用，如利用CEREC 3D可完成部分冠、全冠、嵌体、高嵌体、贴面、固定桥等各种修复体的设计和制造。利用CEREC 3D设计修复体时可从虚拟牙形态数据库中搜索，调出与预备后的牙体最为匹配的牙冠外形，运用定位旋转功能，使虚拟牙冠就位，虚拟牙的三维模拟冠可在计算机上任意旋转、倾斜、放大和缩小，也可以用标尺工具进行修改;还可运用成型工具对牙表面的沟、窝、脊等结构实施精细修改;利用滴蜡功能模拟传统手工制作方法中的工艺;利用对合功能，显示咬合关系，使用模拟咬合纸检查咬合关系，从而方便快捷地建立谐调的咬合关系;此外，瓷层或冠的厚度对于修复体的质量至关重要，利用CEREC 3D的剪切功能，可在任意方向和角度观看修复体的断层。使用CEREC系统可以比传统修复保留更多的牙体组织，修复体的功能和美观程度可与天然牙媲美，还使患者能够在屏幕上直接看到最终修复体的模拟效果，更有利于患者接受［3］。

3 计算机辅助制造(CAM)

切削、研磨在口腔医疗中应用最广泛的CAD/CAM系统是Sirona公司的Cerec 3D/inLab系统和Kavo公司的Kavo Everest系统。CEREC 3D是面向医生设计的系统［4］，利用CEREC 3D完成修复体设计后，修复体的设计数据就会传输到三轴数控加工系统，选择大小合适的瓷块后，计算机会根据设计好的牙体形态控制两台三轴数控铣床高速切削、研磨出全瓷冠。CEREC inLab是针对牙科技工室设计的［5］，在计算机上完成修复体设计后，切削制作单元可以轻松完成氧化锆冠、桥支架、内冠、套筒冠、种植基台以及手工蜡型的加工制作，切削制作单元拥有两个水冷系统，配备了多种圆柱形和圆锥形车针，六轴联动，双车针同时研磨，一个玻璃陶瓷全冠的研磨时间仅需要十几分钟。Kavo公司的Everest系统也是专为牙科技工室设计的，能够用于全瓷修复体的嵌体、贴面、全冠、冠桥基底冠或支架的设计和加工，以及全瓷特殊连接体的设计和制作。Kavo Everest系统通常加工难切削陶瓷，如各种成分的氧化锆陶瓷，由于采用的材料难切削，系统首先对预结晶陶瓷进行加工，并将加工后的修复体放入结晶炉，在1500℃条件下进行一晚上的高温结晶，以达到修复体所需硬度。此外，Kavo Everest也可加工钛金属。

4 快速成型(RP)

RP技术是指在计算机的控制下，根据物体的CAD模型或CT、MR等数据，不借助其他设备，通过材料的精确堆积制造原型的一种数字化成型技术，集中体现了CAD、激光加工、数控和新材料开发等多学科、多技术的综合应用［6］。口腔医疗领域中最常见的RP技术有选择性激光烧结(SLS)、立体光固化(SLA)等。SLA技术以光敏树脂为原料，将计算机控制下的特定波长与强度的激光对液态树脂逐点、逐层进行扫描，使被扫描区的树脂薄层产生光聚合反应而固化成形，每一层固化完毕之后，平台向下移动一层，然后将树脂涂在前一层上，如此反复，每形成新的一层均粘附到前一层上，直到制做完修复体的最后一层。日本的很多牙科医院和诊所使用SLA设备加工义齿、支架和种植导板。SLS是在工作台上均匀铺上一层很薄的粉末，激光束在计算机控制下按照零件分层轮廓有选择性地进行烧结，一层完成后再进行下一层烧结，全部烧结完后去掉多余的粉末，再进行打磨、烘干等处理便获得零件。借助EOS GmbH公司的EOSINT M270型金属粉末激光烧结机可以在11 h内烧结200～250颗钴铬合金齿冠。快速成型产品的制造过程与模型的复杂性无关，可以制造任意形状的模型。利用快速成型技术可以完成产品的批量、自动加工，降低生产成本，提高生产效率，使得在口腔领域内大规模自动生产取代传统手工工艺成为可能。

5 小结

口腔医疗中，数字化意味着降低成本和减少操作失误，提高医疗质量和效率，从而增强竞争力。手工业加工技术在工业化发展的进程中会逐步被计算机加工工业取代。广大口腔医生和技工应该加强相关知识和技能的学习，避免出现因不懂操作而导致花费大量资金购置的先进设备闲置的尴尬局面。

［1］Peter Schneider.数字印模与虚拟架及功能性面［J］.世界牙科技术，2011，2(CAD/CAM 专刊):14-17.

［2］吕培军，孙玉春.口腔修复计算机辅助设计/制作的过去、现在和将来［J］.北京大学学报(医学版)，2010，2(1):14-19.

［3］张品婷，朱智敏.计算机辅助设计和制作数字椅旁全瓷修复系统的研究进展及应用［J］.国际口腔医学杂志，2008，35(增刊4):244-247.

［4］王勇.浅谈口腔修复计算机辅助设计与制作系统在我国的应用及研发——从一个工程师的角度［J］.北京大学学报(医学版)，2008，2(1):4-6.

［5］谭晓蕾，张少锋，郭航.椅旁牙科CAD/CAM系统及临床应用进展［J］.口腔颌面修复学杂志，2008，7(3):227-229.

［6］Tang ST，Huang YF，Hsiao MT，et al.Rapid prototyping strategy for a surgical data warehouse［J］.Methods Inf Med，2003，42(3):243-250.