选择2015年1月至2016年6月于北京大学口腔医院修复科就诊, 要求进行前牙美学治疗的20名患者, 采取自身对照试验设计。本研究方案经过北京大学口腔医院生物医学伦理委员会批准(批号:PKUSSIRB-2015-23084), 参与研究的患者对本实验知情同意。

纳入标准:前牙存在牙体硬组织缺损、牙齿形态不良等美学缺陷, 需要进行全冠或贴面修复治疗, 但同时存在牙齿排列不齐需要首先通过正畸治疗进行纠正; 前牙牙间隙过大或分配不理想, 直接修复治疗会导致牙冠宽高比失调或前牙正面宽度比失调, 需通过正畸治疗重新进行牙间隙调整分配; 前牙单牙或多牙缺失, 但缺牙间隙同理想值相比过大或过小, 需要通过正畸治疗调整缺牙间隙大小或邻牙位置; 患者具备完全自主的行为能力和表达能力, 能配合进行问卷调查。

排除标准:牙周状况差, 无法达到修复治疗或正畸治疗的要求; 要求仅改变牙齿颜色、不改变形态和位置的前牙美学修复; 前牙排列大致正常, 通过修复治疗即可完成牙齿硬组织缺损或牙齿形态异常的治疗; 仅通过正畸就可以达到修复美学缺陷; 前牙牙间隙可通过全冠、贴面或正畸治疗关闭, 且预测术后美学参数在正常范围或患者可接受范围内; 要求采用活动义齿进行前牙修复; 患有其他口颌系统或全身疾病无法进行修复及正畸治疗; 不具备完全自主行为能力和表达能力, 不宜以固定修复方式进行前牙修复。

研究所用设备包括:口内扫描仪(TRIOS, 3Shape A/S, 丹麦)、计算机(CPU Intel Xeon E31280, 内存16G, GPU NVIDIA GTX660Ti, 显存2G)、三维打印机(Perfactory DDP Ⅲ , EnvisionTEC Inc., 德国)。

研究所用软件包括:修复设计系统(3Shape Dental System 2015, 3Shape A/S, 丹麦)、正畸分析及设计系统(3Shape Ortho System 2015, 3Shape A/S, 丹麦)、统计分析软件(IBM SPSS Statistics 20, IBM, 美国)。

1.3.1 口内三维数据的采集 使用口内扫描仪扫描并采集患者上下颌牙列、牙龈及颊侧咬合三维信息, 获取具有咬合关系的上下颌数字模型, 在此模型基础上制定直接修复治疗设计及正畸修复联合治疗设计两种方案。

1.3.2 直接修复治疗设计 将上下颌数字模型导入修复设计系统, 由修复医师以临时冠的形式进行前牙美学设计, 并将设计结果输出为数字化诊断模型, 保存为STL文件。

1.3.3 正畸修复联合治疗的正畸治疗设计 将上下颌数字模型导入正畸分析及设计系统, 正畸医师与修复医师合作开展正畸治疗的设计, 如散在间隙的分配、牙齿轴向和牙弓突度等, 由正畸医师依照软件使用流程, 设定参考平面、分牙(segmentation)、确定标志点、分析参数, 并参考分析结果及修复治疗的需要, 进行虚拟排牙(virtual setup)。将虚拟排牙模型导出为软件专用DCM三维模型文件用于修复治疗的设计。

1.3.4 正畸修复联合治疗的修复治疗设计 将虚拟排牙后的上下颌模型文件导入修复设计系统, 由修复医师以临时冠的形式进行诊断模型的设计, 并将模型保存为STL文件。

1.3.5 治疗设计的评分及选择 将直接修复治疗设计和正畸修复联合治疗设计两种方案同时展示给患者, 采用视觉模拟评分法(visual analogue scale, VAS)由患者对两种方案的美学效果进行评分(0分为无法接受, 10分为非常满意), 并由患者对两种治疗方案的效果、费用、治疗周期进行综合考虑, 选择采用何种治疗方案。

1.3.6 直接修复治疗设计的实施 对于选择直接修复治疗方案的患者, 使用三维打印机将1.3.2中设计的数字化诊断模型加工为树脂诊断模型, 在此基础上进行常规贴面、全冠、固定桥及种植修复治疗^[3]。

1.3.7 正畸修复联合治疗设计的实施 对于选择正畸修复联合治疗方案的患者, 首先进行正畸治疗, 有3种实施方案:(1)根据正畸虚拟排牙的结果, 设计制作压膜式隐形矫治器, 患者在正畸医师的指导下进行戴用, 并进行定期复查随访; (2)将1.3.3中正畸虚拟排牙结果通过三维打印机加工成树脂模型, 由正畸医师在模型上进行托槽定位, 制作压膜式间接粘接导板; 利用间接粘接导板在口内进行精确托槽定位和粘接, 开始进行正畸治疗。治疗过程中可使用硅橡胶在正畸设计模型上制作覆盖整个硬腭及牙列舌侧的index对前牙切端及舌侧的位置进行验证, 并不断调整牙齿的位置。(3)利用正畸分析及设计系统的托槽放置(bracket placement)模块, 在数字化虚拟排牙模型上进行虚拟托槽定位及粘接, 将融合有托槽形态的虚拟排牙模型通过三维打印机加工为树脂模型, 参考(2)的方法直接压制托槽间接粘接导板, 并完成后续正畸治疗。正畸治疗结束并等待一定时间的保持稳定期后, 将1.3.4中最终修复诊断模型使用三维打印机加工为树脂模型, 采用与1.3.6相同的方式进行最终修复治疗。

对于患者对两种治疗方案的评分, 在IBM SPSS 20中采用配对Wilcoxon符号检验的方式比较两种方案的美学效果评分中位数差异有无统计学意义。

患者对直接修复治疗设计的评分的中位数为8.4(6.9~9.3), 对正畸修复联合治疗设计的评分的中位数为9.0(7.9~9.6), 后者中位数高于前者且具有统计学意义(Z=-3.23, P< 0.01)。由患者综合考虑各项因素, 最终12名患者选择正畸修复联合治疗方案, 8名患者选择直接修复治疗方案。

患者, 女性, 25岁, 因上前牙间隙影响美观, 于北京大学口腔医院修复科就诊。患者侧貌良好, 考虑到保持其合适的牙弓突度, 故前牙散在间隙的关闭通过正畸和修复联合的方法来共同完成。临床可见上下颌牙列中线无明显偏斜, 上下颌前牙大量间隙, 从14至24散在牙间隙大小依次为0.5 mm、2 mm、0 mm、1.5 mm、0 mm、0.5 mm、3 mm, 从34至44散在牙间隙大小依次为3 mm、2 mm、0 mm、0 mm、0 mm、1.5 mm、4 mm, 口腔卫生状况良好, 牙龈色粉质韧, 无明显炎症(图1)。

图1

Figure 1

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	图1 患者初诊时面部及口内情况Figure 1 Facial and oral appearance at first visit

由于患者前牙散在间隙大, 且分布不对称, 直接修复治疗难以达到理想效果, 因此先行正畸治疗。首先进行两种治疗方案的虚拟设计, 使用TRIOS口内扫描仪获取患者口内牙列及牙龈的三维形态数据, 传输至3Shape Dental Designer修复设计系统完成诊断模型的设计(图2)。

对于正畸修复联合治疗方案的设计, 首先将扫描获取的数字化模型导入3Shape Ortho System正畸分析设计软件中, 由正畸医师进行分牙及虚拟排牙操作, 并根据修复要求调整牙齿位置, 完成正畸方案的定制(图3)。该方案对上下颌前牙进行了大量内收, 基本关闭了下颌前牙散在间隙, 减少了上颌前牙间隙, 并将上颌散在间隙重新调整, 使其对称分布, 有利于修复治疗时牙冠形态的设计。将正畸排牙模型输出, 导入至3Shape Dental System中, 完成修复诊断模型的设计(图4)。

图2

Figure 2

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	图2 直接修复治疗设计效果Figure 2 Direct prosthodontic treatment design

图3

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	图3 正畸虚拟排牙结果Figure 3 Orthodontic virtual align result

图4

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	图4 正畸修复联合治疗设计结果Figure 4 Orthodontic-prosthodontic treatment design

修复医师将两种方案展示给患者, 患者选择采用正畸修复联合治疗方案。将正畸虚拟排牙模型通过三维打印机打印为树脂模型(图5), 交由正畸医师在树脂模型上粘接托槽, 并制作间接粘接导板, 进行传统固定矫治器的粘戴和治疗。正畸治疗过程中, 正畸医师借助硅橡胶index的指引和多次比对进行牙齿的移动, 最终保持阶段结束之后开始进行贴面修复治疗, 关闭剩余牙间隙(图6)。

将图4所示最终修复诊断模型通过三维打印加工为树脂诊断模型, 在此基础上压制软牙合垫, 在患者口内翻制诊断饰面(mock-up), 在深度指示沟引导下完成贴面牙体预备(图7)。使用CEREC全瓷修复系统, 进行口内扫描、诊断模型外形复制及修复体切削烧结, 完成最终修复体制作(图8)。在患者口内对修复体进行试戴调改后, 常规进行贴面粘接, 完成最终修复过程(图9)。

图5

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	图5 三维打印虚拟排牙正畸诊断模型Figure 5 3D printed orthodontic virtual align model

图6

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	图6 正畸治疗完成后患者面部及口内情况Figure 6 Facial and oral appearance after orthodontic treatment

随着社会的发展和经济的进步, 人们对牙齿、面容协同和咬合功能之间的关系越发重视^[1]。正畸修复联合治疗能有效完善仅通过正畸或者修复单学科无法完成的复杂口腔问题, 实现美观和功能的有机结合。成年人前牙列散在间隙不仅影响颜面美观, 而且影响咀嚼功能, 妨碍发音^[6]。临床上在对成人牙列间隙患者进行治疗时, 可先利用正畸把前牙的散在间隙集中, 实现牙列突度的改善、排齐牙列, 并能够保存活髓, 为后期的修复治疗提供最佳的基本条件^[7], 之后则利用修复来完成临床治疗, 更有效地恢复咀嚼功能和美观^[3]。

研究发现, 在对成人牙列间隙进行治疗时, 正畸修复联合治疗能有效改善患者的咬合功能, 使其牙齿外观及面型达到理想的治疗效果, 同时能对患者的发音功能有效改善, 充分满足患者的临床需求^{[8, 9, 10, 11, 12]}。

典型病例中, 患者不仅存在前牙散在缝隙等美学缺陷, 还存在磨牙远中关系等问题, 我们为其设计了仅修复治疗和正畸联合修复治疗两种方案后, 患者选择方案二, 即先通过正畸来改善咬合, 纠正双侧磨牙关系, 同时关闭部分前牙间隙。在方案二中, 下前牙间隙关闭完成后, 上前牙仍会存在部分间隙, 此时若继续通过正畸手段关闭上前牙间隙, 则可能引起患者面型变化, 所以, 此时即达到了正畸治疗的可预见终点。若选择方案一, 则治疗周期缩短, 治疗费用减少, 一定程度上也能解决患者美观问题, 但不能纠正患者不良的咬合关系, 且牙体组织磨除量较大。另外, 如果不采用正畸的治疗方案, 左上尖牙的远中间隙很难修复, 最终外观难以得到最佳效果。因此, 正畸联合修复治疗的方案既解决了患者的美观问题, 又最大程度保护了患者的牙体组织, 改善咬合关系, 最终得到较为理想的治疗效果。

图7

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	图7 贴面修复牙体预备过程Figure 7 Tooth preparation for veneers

图8

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	图8 最终修复体的制作Figure 8 Manufacturing of the final restorations

图9

Figure 9

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	图9 最终修复完成后患者面部及口内表现Figure 9 Facial and oral appearance after prosthodontic treatment

在正畸修复联合治疗方案的实施过程中, 修复医师应结合最终的修复方案来参与正畸方案的设计, 指导最终牙齿排列方向以及咬合状态, 更精准地实现“ 以修复为导向的正畸治疗” , 而压膜式隐形矫治器的诞生为这一关键环节的实现提供了可能^[2]。尽管有研究认为这一矫正技术无法准确实现所有错牙合畸形预定的矫治目标^[13], 但近年来的研究表明, 这一技术对于不拔牙病例前牙区的矫治可以达到临床可接受的精度^[14]。在传统固定矫治领域, 数字化技术主要应用于托槽虚拟定位和间接粘接导板的设计和制作。同传统的直接粘接或基于石膏模型进行的间接粘接相比, 采用数字化技术可以更精确地对托槽加以定位, 并且能够以最终治疗目标为基础, 依据直丝弓矫治的理念和方法对托槽进行放置, 从而提升治疗的精度。在这一过程中, 正畸医师可以通过多种手段对患者牙齿位置进行监测, 从而更有针对性地进行加力操作, 进一步提高正畸治疗的精度, 为最终理想修复方案的实现提供坚实的基础和有力的保障。

本研究所采用的正畸修复联合设计及治疗流程仍存在不足之处。由于前牙美学不仅涉及牙齿排列、外形等“ 白色美学” 因素, 牙龈形态等“ 粉色美学” 因素也会产生重要影响^[15]。在正畸过程中, 牙齿的移动可能会带来龈缘位置的变化, 而这一变化仍未有准确的方法进行预测。因此对于复杂病例且需要进行正畸修复联合治疗的情况, 需要充分告知患者此类情况发生的可能性, 并且在术前和/或术后进行牙周手术治疗的干预, 必要时根据最终设计效果设计制作数字化牙周手术导板辅助进行牙周手术^[15]。

此外, 在本流程中, 正畸治疗完成后牙齿位置与虚拟正畸排牙设计可能存在一定差异。本研究中, 正畸医师通过在三维打印正畸排牙模型上压制硅橡胶index对口内牙齿间相对位置进行核对与调整, 或采取数字化方法将正畸过程中采集的牙列三维模型数据与虚拟正畸排牙结果进行配准比较, 指导下一步牙齿位置的调整, 从而尽可能减少正畸后结果与术前设计的偏差。在修复治疗过程中, 口内翻制mock-up所采用的软牙合垫具有一定弹性, 操作时不同的施力可能使口内mock-up形态与术前设计形态有所差别, 但对于大部分医师及患者是难以察觉或在可接受范围内的, 并且本研究中所有患者都认可此时的美学效果。如果在正畸治疗结束后发现此时牙齿排列无法实现mock-up的翻制或其效果与术前预测差别较大, 则有必要在此基础上再次进行诊断蜡型的制作, 重新设计前牙三维形态, 直到患者满意, 并达到最佳的美学效果。

在口腔美学治疗过程中, 医生及患者除了关注牙齿及牙列的美观, 进行虚拟预测及治疗设计外, 对患者面部形态变化的预测也应加以考虑。由于在正畸治疗过程中可能会对前牙进行大范围的内收或外展, 患者面部口唇区域外形将出现较大改变。相关研究发现, 在保证正常覆牙合覆盖的情况下, 下颌前牙内收量与上下唇内收量有较强的相关性^[16]; 而在自动化面部形态预测方面, 有学者采用相关算法实现了无牙颌患者全口义齿戴入后口唇形态改变的预测^[17]。因此, 如何根据相关研究数据对美学修复患者面部外形的改变加以预测及设计仍是本流程及前牙美学修复有待克服的问题之一。

在复杂前牙美学重建病例中, 数字化正畸修复联合治疗设计具有可行性, 可在治疗前为患者提供最终疗效预测, 为医患沟通提供了便利的条件, 有助于在患者满意的基础上达到更理想的美学效果。