3D-DSD技术在前牙美学缺陷重建中的作用分析

侯彦 李青

[摘要]目的：探讨三维数字化微笑设计（3D-DSD）技术在前牙美学缺陷重建治疗中的应用价值。方法：随机将61例拟行前牙美学修复患者（96颗患牙）分为两组。对照组：30例（47颗患牙），采用二维数字化微笑设计（2D-DSD）技术进行前牙美学修复;观察组：31例（49颗患牙），采用3D-DSD技术。观察两组临时修复体完成时间、全瓷修复体完成时间、修复体美国公共健康服务（USPHS）评分，粉色美学评分（PES），患者对前牙美学VAS评分的差异。结果：观察组临时修复体完成时间、全瓷修复体完成时间均低于对照组（P<0.05），修复体外形准确性USPHS评分、软组织水平、软组织轮廓PES评分高于对照组（P<0.05），患者对前牙美学满意度评分高于对照组（P<0.05）。结论：3D-DSD数字化诊疗技术可缩短前牙美学修复体设计时间，提高修复体外形准确性，更有助于改善唇、龈、齿关系，患者满意度高。

[关键词]三维成像;数字化;计算机辅助;前牙;美学;微笑设计

[中图分类号]R783.3    [文献标志码]A    [文章编号]1008-6455（2021）03-0109-04

Analysis of the Effect of 3D-DSD Technique on the Reconstruction of Anterior Teeth Aesthetic Defects

HOU Yan， LI Qing

（Department of Orthodontics， Stomatological Hospital of Hebei Medical University， Shijiazhuang 050017，Hebei，China）

Abstract： Objective To explore the application value of three-dimensional Digital Smile Design（3D-DSD） technique in the reconstruction of anterior teeth with aesthetic defects. Methods  61 patients （96 affected teeth） were randomly divided into two groups. The control group （30 cases，47 affected teeth） was treated with two-dimensional Digital Smile Design （2D-DSD） technology. The observation group （31 cases， 49 affected teeth） was treated with 3D-DSD technology. The time to complete temporary restoration， the time to complete all-ceramic restoration， the US Public Health Service （USPHS） score， the pink esthetic score （PES） and the aesthetic VAS score of anterior teeth between the two groups were observed. Results  The time of complete temporary restoration and complete all-ceramic restoration in the observation group were lower than those in the control group （P<0.05）. The USPHS Score of repair body shape accuracy， PES scores of soft tissue level and contour in the observation group was higher than that in the control group （P<0.05）. The aesthetic satisfaction of patients with anterior teeth was higher than that in the control group （P<0.05）. Conclusion 3D-DSD digital diagnosis and treatment technology can shorten the design time of anterior teeth aesthetic prosthesis， improve the accuracy of prosthesis shape， and help to improve the relationship between lip， gingiva and teeth， with high patient satisfaction.

Key words： three-dimensional imaging; digital; computer aided; teeth; aesthetic;smile design

前牙美學修复是集牙周治疗、咬合治疗、生理学、美学及预防学处理等为一体的口腔修复技术[1]。随着现代生活水平的提高，人们对前牙美学期望值不断提高，传统前牙美学修复已经不能达到患者的期望值。数字化微笑设计（Digital smile design，DSD）是目前牙齿美学的新理念和修复方法，根据国际微笑标准，采集口内牙齿长度、色泽、排列、线条、轮廓等信息，对前牙美学参数进行设计，达到完美修复体外形和笑线，更符合患者对前牙美学的需求[2-3]。目前，国内DSD应用主流为二维数字化微笑设计（Two-dimensional digital smile design，2D-DSD），但是存在无法直接生成3D图像，需要技师制作诊断蜡型，形态、色泽偏差较大等弊端。三维数字化微笑设计（Three-dimensional digital smile design，3D-DSD）利用三维数字扫描技术更精确，计算机量化设计更合理，修复效果理想，因此，更能满足现代前牙美学修复对唇、齿、龈三者协调性的要求[4-5]。术前通过数字化诊疗技术可进行精准的美学分析和设计，采用3D技术打印实体模型，较少制作蜡型所需时间，可快速预测修复效果，便于患者参与美学修复设计及医患之间的沟通，缓解医患矛盾。本研究将3D-DSD技术应用于前牙美学修复中，探讨其临床效果，现报道如下。

1  资料和方法

1.1 临床资料：选择2016年2月-2018年2月笔者医院口腔科诊治的61例拟行前牙美学修复患者（共96颗患牙）为研究对象。纳入标准：①单颗或多颗前牙美观欠佳，要求瓷贴面或全瓷冠修复;②上下牙咬合关系正常;③既往未接受正畸治疗;④具备完全自主的行为能力和表达能力，配合问卷调查。排除标准：①严重唇向、舌向錯位，严重扭转牙和中线过度偏移;②上颌前突、唇面严重磨损;③牙间隙>5cm，牙列拥挤排列不齐;④龋齿、夜磨牙，牙根长度<10mm。采用随机数字表法将患者分为两组，观察组：31例（49颗患牙），男19例，女12例，年龄29～52岁，平均（40.25±5.36）岁;就诊原因：前牙形态改变6例、颜色改变4例、牙体缺损7例、牙列排列异常8例、牙周软组织形态异常6例;美学修复方式：贴面修复13例，全冠修复18例;对照组：30例（47颗患牙），男18例，女12例，年龄27～55岁，平均（40.87±5.42）岁;就诊原因：前牙形态改变7例、颜色改变5例、牙体缺损5例、牙列排列异常6例、牙周软组织形态异常8例;美学修复方式：贴面修复15例，全冠修复15例。本研究获得笔者医院伦理委员会批准，患者及其家属均知情同意并签署同意书，诊疗过程严格遵循伦理学原则，保障患者隐私和安全。

1.2 方法：对照组：术前完善口内和口外检查，与患者沟通了解其美学诉求。根据美国美容牙科协会（American academy of cosmetic dentistry，AACD）摄影要求采用单镜头反光数码相机（日本canon公司EOS 60D）采集口内照片[6]，拍摄面部放松状态下和微笑时正位、侧位、半侧位照片，应用口角拉钩、口内黑色背景板或反光板拍摄单颌黑背景特写照、口内前后双侧牙正中关系位照片、上下牙列牙合像，记录患者颜面部信息，微笑状态下切缘弧度、笑线位置，牙齿排列、形态、颜色、龈缘形态高度等信息。拍摄图片导入Keynote软件处理，将局部特写照与微笑照片重叠，以口腔美学标准进行量化分析。展示模拟效果图，根据患者意见调整，获得初步修复方案。将原始图片、模拟修复效果图通过邮件形式传送至义齿制作中心，技师制作诊断蜡型完成后发送至临床，根据患者意见再次调整至满意后制作硅橡胶导板。排龈液排龈、加聚硅胶取模、灌注超硬石膏模型，口内完成临床修复体制作，调试满意后交于技师制作铸瓷修复体。修复体制作完成试戴颜色、咬合关系、边缘密合度等得到患者认可后粘接，磨改抛光。伴有牙周疾病或需牙周基础治疗请牙周科会诊并进行相应的手术治疗，如需修复牙冠方向请牙体科会诊并进行相应的手术治疗。

观察组：采集口内照片方法同上，TRIOS口内扫描仪（丹麦3Shape）获取牙列及牙龈三维数据，Face面部三维扫描仪（德国3DShape公司）获取面部三维数据。将上述3种数据整合获得微笑状态下面部软组织和牙列三维数字模型，记录唇、齿、龈三维关系。应用3Shape软件临时冠模式设计修复体，获得三维牙列图像，与微笑图片配准，最终绘制出唇、齿、龈三维效果图。展示三维效果图，根据患者意见调整，获得初步修复方案。Perfactory DDP三维打印机（德国 Envision TEC GmbH公司）打印临床冠试戴，结合牙龈位置和牙龈周围组织情况调整效果满意后，聚醚橡胶取模，灌注超硬石膏模型，CAD/CAM系统（德国CEREC Sirona公司）扫描石膏模型和临时冠，完成最终修复体，加工全瓷修复体，试戴颜色、咬合关系、边缘密合度等得到患者认可后粘接，磨改抛光。伴有牙周疾病者采用3D打印机打印手术导板指导牙周手术治疗，如需修复牙冠方向请牙体科会诊并进行相应的手术治疗。术后拍摄照片，标准同术前，嘱患者定期复诊。

1.3 观察指标：①记录两组临时修复体完成时间（模拟效果图得到患者确认至临床修复体完成时间）、全瓷修复体完成时间（临床修复体初戴至患者满意时间制作完成全瓷修复体时间）;②修复3个月后采用美国公共健康服务（United States Public Health Service，USPHS）标准从修复体外形准确性（0分=不准确，1分=欠准确，2分=准确）、边缘密合性（0分=有较大间隙或边缘破裂，1分=有间隙，但牙体无暴露，2分=无间隙）、表面光滑性（0分=粗糙，1分=欠光滑，2分=光滑）进行等级评价[7];③修复3个月后牙龈美学效果评价：采用粉色美学评分（Pink esthetic score，PES）评价体系[8]从近中龈乳头（0分=缺如，1分=不完整，2分=完整）、远中龈乳头（0分=缺如，1分=不完整，2分=完整）、软组织水平（0分=>2mm，1分=1～2mm，2分=<1mm）、软组织轮廓（0分=不和谐，1分=较自然，2分=自然和谐）、软组织颜色（0分=差异明显，1分=差异中等，2分=无差异）、软组织质地（0分=差异明显，1分=差异中等，2分=无差异）、牙槽骨缺损（0分=缺损明显，1分=轻度缺损，2分=无缺损）7项与同名牙对比做出评价，分值越高，牙龈美观度越高;④修复3个月后采用视觉模拟评分法（Visual analogue scoring，VAS）由患者对前牙区美观度进行自我评价，要求患者根据修复前后牙体美观程度在标有0～10共11个刻度直尺上做出标记，分值越高表示患者满意度越高。

1.4 统计学分析：采用SPSS 25.0软件进行数据分析，临时修复体完成时间、全瓷修复体完成时间、USPHS 、PES评分等计量资料经Kolmogorov-Smirnov法进行拟合优度检验符合正态分布以（x?±s）表示，采用独立样本t检验。VAS评分分布等计数资料以率（%）表示，采用χ2检验。所有统计均采用双侧检验，检验水准α=0.05。

2  结果

2.1 两组患者临时复体完成时间、全瓷修复体完成时间比较：观察组临时复体完成时间、全瓷修复体完成时间均低于对照组（P<0.05），见表1。

2.2 两组修复体评价结果比较：观察组修复体外形准确性评分高于对照组（P<0.05），边缘密合性、表面光滑性评分略高于对照组，但差异无统计学意义（P>0.05），见表2。

2.3 两组牙龈美学效果评价结果比较：观察组软组织水平、软组织轮廓评分高于对照组（P<0.05），近中龈乳头、远中龈乳头、软组织颜色、软组织质地、牙槽骨缺损评分与对照组无统计学差异（P>0.05），见表3。

2.4 两组患者对前牙美学满意度评价结果比较：两组患者对前牙美学满意度VAS评分差异显著（P<0.05），观察组患者VAS 8～10分比例高于对照组，0～3分比例低于对照组，见表4。

2.5 典型病例

2.5.1 病例1：女，24岁，前牙外伤至1/2缺损。术前口内检查：探（-）、叩（-）、松动度（-）、牙髓活力测试正常，X线根尖、牙周膜正常。口外检查：面部对称，比例协调，无开口型异常、颞下颌关节紊乱疾病，咀嚼肌正常。采用3D-DSD计数进行美学修复。见图1。

2.5.2 病例2：女，35岁，前牙树脂贴面修复8年要求美学修复。术前口内检查：探（-）、叩（-）、松动度（-）、牙髓活力测试无反应，X线根尖、牙周膜正常;牙龈缘不协调，牙冠部分缺损，树脂贴面部分脱落，重度氟斑牙。口外检查：面部对称，比例协调，无开口型异常、颞下颌关节紊乱疾病，咀嚼肌正常。采用2D-DSD技术美学修复。见图2。

3  讨论

随着口腔医学理念的更新，口内数字化印模、设计软件技术的不断提升，口腔医学不再只追求口腔健康和功能修复，而更注重口腔美学修复。前牙区是重要美学区，传统前牙美学修复局限于牙冠色泽、形态、排列恢复，而现代前牙美学修复提倡自然美和个性美的有机结合，更注重正常牙龈形态和协调的牙龈牙冠关系，体现真实、自然、个性的美观，实现科学、艺术、自然的有机结合。DSD是现代前牙美学修复注入的新理念和方法，2D-DSD通过拍摄微笑时口内和面部数码照片，并进行二维数据整合设计修复方案，将牙齿显露长度、牙冠宽长比、牙齿排列、上前牙与下唇曲线关系等信息，传输至专用设计软件设计展现美学修复效果图，有助于减少审美主观差异和医患之间美学分歧[9-10]。但是，2D-DSD操作需要经过图像分析、诊断蜡型、临床修复体等流程，对技师水平和美学素养要求高，操作复杂，耗时长，且图像分析技术落后无法展现唇、齿、龈关系，不能直接转化为实体诊断模型，导致树脂罩面与实际存在一定误差，预测修复效果与实际偏差较大[11-12]。

随着口内数字化印模技术和设计软件技术的提高，3D-DSD开始逐渐应用于临床。相对于2D-DSD，3D-DSD具有更精准的美学设计和修复体制作技术。3D-DSD通过数码摄影技术、口内扫描和面部扫面技术获得数字化牙列、面部数据和信息，并通过数据整合获得微小状态下口腔软硬组织三维数字模型，模拟出唇、齿、龈三维效果图，通过3D打印技术打印出诊断模型，实现3D-DSD设计图像与诊断模型精准匹配，省略研究模型、诊断蜡型制作过程，不仅节约资源，提高诊疗效率，且能满足复杂三维美学设计的要求，更受患者青睐[12-13]。本研究观察组临时修复体完成时间、全瓷修复体完成时间均低于对照组，提示3D-DSD技术可缩短修复体制作时间，节约时间成本。

术前美学设计是口腔美学的重中之重，2D-DSD技术主要依赖口内照片采集，对口腔医师摄影水平要求较高。口内图像采集要求口腔医师配备专业摄像器材，掌握复杂摄影技巧，以及光学、成像理论等知识，费用高、学习时间长，限制DSD技术在临床推广。覃建平[9]在口内采集图像上进行革新，应用高像素智能手机拍摄口内照片，并通过微信传输至设计师终端，设计美学修复效果图后反馈给医生终端，简化图像采集、传输和设计流程，降低口内图片采集难度。但是该方法对智能手机像素和设备要求较高，需具备1080p分辨率和专业的口腔摄影光源，且需要具备一定手机摄影技巧。本研究采用3D-DSD技术，将口内摄像技术、口内扫描、面部扫描技术有机结合，整合三者采集信息，通过专用图形图像处理软件模拟效果图，更为逼真，数据更为精确，大大减少口内采集图片质量偏差导致的设计误差，更符合数字化设计的理念，体现数字化精准治疗。本研究观察组修复体外形准确性评分高于对照组，说明3D-DSD设计修复体准确性更高，分析原因为3D-DSD技术全程数字化设计大大减小手工制作误差，提示3D-DSD技术具有更为精确的美学设计优势。本研究两组患者修复后PES评分均在2分以上，说明两种DSD设计均可满足微笑设计美学要求，但观察组软组织水平、软组织轮廓评分高于对照组，说明3D-DSD技术可更能有效改善口内软硬组织关系，恢复唇、齿、龈关系协调。本研究通过3D-DSD美学设计构建三维彩色数字牙列模型，大大提高仿真效果，完善美学设计和预测流程，也更符合患者术前对美学效果预测的需求，患者对诊疗效果满意度高于对照组。李峥[14]采用3D-DSD技术进行数字化美学设计，3D打印诊断模型，数字化制作修复体，大大提高了患者满意度。

3D-DSD美学设计打印导板是多学科交流沟通的良好载体，在前牙美学修复中具有以下几点优势[15-18]：①3D打印导板可为伴牙周疾病患者实施牙周科手术提供精准指导，便于手术医师精准定位手術切口，控制硬组织切除量，为达到完美牙龈形态、龈缘关系和牙龈线提供了保证;②3D打印导板大大缩减了传统2D-DSD手工制作诊断蜡型、临时修复体、寄回模型等繁琐过程，且可减少人为制作偏差，保证修复手术的美学效果，最终实现数字设计向手术成果的转变;③修复过程可根据需要3D打印制作临时冠并根据患者要求进行调整，根据临床冠制作修复体模型，加工全瓷修复体，确保修复体完全匹配。本研究伴牙周疾病患者通过3D打印导板完善牙周修复手术，为后续美学修复奠定良好基础，提高美学修复效果。

但是3D-DSD技术存在一定局限性，表现在以下几个方面[19-20]：①口内扫描、设计、3D打印出实体的诊断模型全过程数字化，精确度尚待考验;②需要专业的图像处理软件和较高水平的图形图像处理能力，目前市场上不是所有口内扫描仪均配套CAD软件;③口内扫描仪价格昂贵，美学修复加工费用高，限制了临床推广;④3D-DSD设计需要掌握虚拟颌架技术，对设计者技术要求高，需专业学习培训，学习曲线长。相信随着数字化技术的不断提高，在不久的将来全程数字化前牙美学修复技术将在临床不断得到推广和使用。

综上，3D-DSD数字化诊疗技术可实现全程数字化操作，缩短前牙美学修复体设计时间，提高美学设计效率。3D-DSD技术设计修复体外形准确率高，牙龈美学效果更好，更有助于改善唇、龈、齿关系，患者满意度高。由于本研究例数有限，研究结果可靠性仍待扩大样本例数加以证实。

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