數(shù)字化口腔醫(yī)學(xué)技術(shù)在口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用
作者:郝麗靜
隨著科學(xué)的不斷發(fā)展,計(jì)算機(jī)成了我們生活的一部分。我們已經(jīng)逐步從比較閉塞的落后時(shí)代進(jìn)入了數(shù)字化時(shí)代,數(shù)字化已成為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的標(biāo)志,數(shù)字化技術(shù)同樣引領(lǐng)口腔醫(yī)學(xué)的發(fā)展。數(shù)字化口腔就是采用數(shù)字化的口腔設(shè)備治療牙齒﹑更快﹑更精確﹑更安全﹑無后遺癥。包括:3M Lava(TM) 數(shù)字化口腔美容修復(fù)技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)在口腔種植中的應(yīng)用、數(shù)字化曲面體層片及CBCT在牙種植中的臨床應(yīng)用、三維激光掃描技術(shù)建立附著體義齒的三維數(shù)字化模型、利用三維圖像處理軟件實(shí)現(xiàn)埋伏牙可視化,等等。
數(shù)字化技術(shù) 埋伏牙可視化 種植牙三維激光掃描 數(shù)據(jù)處理 三維數(shù)字化模型 數(shù)字化曲面體層片及CBCT
時(shí)代在進(jìn)步,科學(xué)在發(fā)展。計(jì)算機(jī)已經(jīng)成了我們生活的一部分,無論是工作、學(xué)習(xí),還是看病就醫(yī),各個(gè)領(lǐng)域都在廣泛的應(yīng)用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)。我們都經(jīng)常聽到His系統(tǒng)和Packs系統(tǒng),這些都是當(dāng)今醫(yī)院的必備設(shè)備,同樣也在我們口腔領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。在此我主要談一下計(jì)算機(jī)——數(shù)字化技術(shù)在口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。
我們已進(jìn)入了數(shù)字化時(shí)代。數(shù)字化已成為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的標(biāo)志,數(shù)字化技術(shù)同樣引領(lǐng)口腔醫(yī)學(xué)的發(fā)展。以CT圖像數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),三維重建為模型外科提供了最有效的手段,使得頜面外科的腫瘤切除、創(chuàng)傷修復(fù)、顏面整形可以在精確量化的基礎(chǔ)得以模擬和準(zhǔn)備,使手術(shù)的成功率、精確性大大提高;借助CT數(shù)據(jù),醫(yī)生們可用鏡像反轉(zhuǎn)等方法修復(fù)缺損,并采用快速成形技術(shù)制作出鈦制的上頜骨、下頜骨、顴骨,可以一次性完成精細(xì)重建手術(shù);數(shù)字化技術(shù)用于顱面的精確測(cè)量,使傳統(tǒng)的二維測(cè)量發(fā)展為三維測(cè)量,在此基礎(chǔ)上形成精細(xì)的正畸治療方案,以數(shù)字化技術(shù)為基礎(chǔ)的隱形矯治法,使許多患者去掉了戴金屬矯治器的煩惱。義齒制作的CAD/CAM技術(shù)是數(shù)字化技術(shù)在口腔醫(yī)學(xué)中應(yīng)用的最好證例,依據(jù)數(shù)據(jù)印模,人們可以在萬里之外為患者做好十分精確的義齒,提供種植手術(shù)的模板。導(dǎo)航技術(shù)使得種植體的植入變得十分精準(zhǔn)而安全。數(shù)字化技術(shù)用于臨床牙齒比配色,使比色由定性轉(zhuǎn)為定量,顯著地提高了比配色的準(zhǔn)確性,減少了誤差,是近年修復(fù)學(xué)中的重要進(jìn)展。由第四軍醫(yī)大學(xué)口腔醫(yī)院發(fā)展的頜面缺損修復(fù)體的智能化設(shè)計(jì)及快速制作技術(shù),由可見光掃描技術(shù)獲取顏面部數(shù)據(jù)印模,經(jīng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì),可在短時(shí)間內(nèi)完成準(zhǔn)確的高仿真的顏面修復(fù).
優(yōu)越一:如在口腔檢查時(shí)采用數(shù)字口腔內(nèi)窺鏡能及時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)牙齒早期齲病,并讓患者親眼目睹自己牙齒不好的癥狀需要及時(shí)治療,避免傳統(tǒng)醫(yī)生用肉眼去看,發(fā)現(xiàn)不了問題,造成牙齒病情延誤﹑錯(cuò)過最佳的治療時(shí)期。
優(yōu)越二:如在治療時(shí),我們采用數(shù)字根管測(cè)量?jī)x和數(shù)字填充儀能精確測(cè)量出根管的長(zhǎng)度位置進(jìn)行治療,治療后的髓腔采用數(shù)字填充儀進(jìn)行準(zhǔn)確徹底填充,使患牙一次性達(dá)到根治。
優(yōu)越三: 如在做烤瓷方面,我們中心采用數(shù)碼定位儀對(duì)患者口腔情況﹑基牙狀況﹑五官﹑臉部結(jié)構(gòu)膚色特殊情況結(jié)合力學(xué)﹑美學(xué)﹑工程學(xué)﹑生物學(xué)等原理科學(xué)論證設(shè)計(jì),使做出來的牙齒更精確﹑更牢固﹑更安全﹑更舒適﹑更美觀﹑更科學(xué)避免后遺癥。
優(yōu)越四:如在做個(gè)全瓷牙或美容貼面我們采用德國進(jìn)口的數(shù)字3D設(shè)備整個(gè)過程全電腦制作僅需1個(gè)小時(shí),更不需要石膏牙模型。它是通過特殊數(shù)字激光掃描器對(duì)治療的牙體進(jìn)行數(shù)字取像,將精確的數(shù)據(jù)整合形成3D的效果立體牙,讓患者直觀滿意后,再將數(shù)據(jù)傳到CAD/CAM加工設(shè)備,使用特殊的進(jìn)口材料僅需6分鐘就研磨出一顆牙齒,經(jīng)拋光﹑上色﹑戴牙粘接,只要一個(gè)小時(shí)就能做出完美的牙齒,不需要像傳統(tǒng)的做牙齒要一個(gè)星期時(shí)間。
優(yōu)越五: 如牙齒美容方面—四環(huán)素牙﹑氟斑牙﹑黃黑牙等癥狀,單憑潔牙﹑噴沙﹑冷光美白(只能去表面污穢或臨時(shí)表層美白一點(diǎn))是無法改變的。其主要原因是胎兒孕育期或牙齒生長(zhǎng)期發(fā)育受到(如:孕婦吃了四環(huán)素﹑長(zhǎng)期喝帶色素的水等因素)一定影響而造成牙齒本質(zhì)發(fā)黃﹑黑色的或生長(zhǎng)發(fā)育不良,最有效徹底的辦法是采用我中心數(shù)字3D齒雕美容系統(tǒng)對(duì)其實(shí)施美容3D全瓷貼面。其方法是世界最先進(jìn)﹑最佳﹑最理想﹑最徹底﹑最完美﹑最安全的方法
傳統(tǒng)的修復(fù)技術(shù)需經(jīng)過磨牙、取模、倒石膏牙模、咬蠟做臨時(shí)牙,外送技工所分模、刻蠟、鑄造、堆瓷燒結(jié)、上釉等約20道煩瑣程序,患者要來回復(fù)診折騰七天時(shí)間才能戴牙。而且整個(gè)過程僅憑醫(yī)生的肉眼觀察和經(jīng)驗(yàn)判斷以及手工制作,其中任何一道工序出現(xiàn)問題,都會(huì)導(dǎo)致鑲牙失敗。據(jù)悉,傳統(tǒng)修復(fù)技術(shù)每道工序精確率為99%,而近20道工序下來,誤差總率可能高達(dá)20%左右。大量臨床事實(shí)表明,很多口腔患者牙齒鑲復(fù)后會(huì)出現(xiàn):因設(shè)計(jì)誤差,義齒制作欠缺而使部分甚至全部的咬合面崩瓷;咬合面接觸不當(dāng),咀嚼食物打滑、咬不碎;顏色誤差,影響美觀;形態(tài)偏差,比例不和諧;材質(zhì)生物相容性差,出現(xiàn)牙齦過敏紅腫、出血、發(fā)炎、發(fā)黑等癥狀……等諸多問題。如何避免鑲復(fù)后出現(xiàn)的各種不適,已成為眾多牙病患者普遍關(guān)心的問題。
隨著口腔醫(yī)學(xué)的發(fā)展,由德國西諾德公司與國際齒科計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)共同研發(fā)的數(shù)字3D齒雕系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)數(shù)字化鑲牙,可輕松化解患者的顧慮和煩惱。該系統(tǒng)依托口腔醫(yī)學(xué)、臨床、口腔工藝為基礎(chǔ),結(jié)合計(jì)算機(jī)學(xué)、光學(xué)、美學(xué)、材料學(xué)、生物力學(xué)等原理,并根據(jù)患者的臉型、膚色、牙齒形態(tài)和咬合關(guān)系,量身訂做個(gè)性化修復(fù)方案。3D齒雕系統(tǒng)首先利用特殊攝影器對(duì)患者口腔整體情況及牙齒進(jìn)行掃描采集數(shù)據(jù),再由計(jì)算機(jī)自動(dòng)生成三維立體模型,再由專家結(jié)合計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫精心設(shè)計(jì),讓患者預(yù)先觀察牙齒鑲復(fù)3D效果,認(rèn)可滿意后再將數(shù)據(jù)傳至CAD/CAM中心,加工研磨制成,讓患者滿意的義齒。整個(gè)過程在幾十分鐘內(nèi)即可完成,輕松快捷、安全高效、效果自然美觀,真正做到了補(bǔ)牙、鑲牙、美牙一步到位。
3D琺瑯冠修復(fù)去除了傳統(tǒng)鑲復(fù)技術(shù)需要印模、制作臨時(shí)假牙等耗費(fèi)的時(shí)間,將原本二到三次診療減少成為一次,大大節(jié)省患者的寶貴時(shí)間,且全電腦制作工藝,減少了誤差,精準(zhǔn)度高,修復(fù)后的牙齒完全符合患者牙齒和口腔比例,讓患者感到滿意舒適。
優(yōu)越六:數(shù)字像束聲納美容潔治系統(tǒng):利用電氣原理,磁致伸縮式和壓電陶瓷技術(shù),生產(chǎn)空穴作用﹑聲流作用﹑產(chǎn)熱作用﹑協(xié)同作用的聲納生物波,以像束的方式穩(wěn)定輸出,對(duì)牙齒進(jìn)行美容潔治,在不損傷牙齒及牙齦和其他組織的情況達(dá)到理想效果,更好地保護(hù)口腔健康。(有效范圍:1﹑取出牙本質(zhì)碎屑和污穢;2﹑有效溶根據(jù)內(nèi)有機(jī)物質(zhì),有一定的殺菌力;3﹑改善狹窄﹑彎曲和復(fù)雜根管的沖洗效果;4﹑去除牙菌斑﹑牙結(jié)石﹑牙齒表面色素斑及污垢等。)
優(yōu)越七:數(shù)控隱形矯正系統(tǒng):通過對(duì)畸形牙患者整個(gè)口腔的數(shù)字影像掃描,進(jìn)行精確的數(shù)據(jù)測(cè)量,結(jié)合口腔的特殊性,采用特殊隱形材料,制作出相應(yīng)舒服的隱形矯治器對(duì)畸形進(jìn)行矯正。避免傳統(tǒng)弓矯正,給人明顯感覺滿口鋼絲的難看形象,不易讓人發(fā)現(xiàn)矯正牙齒的尷尬局面。
埋伏牙是口腔科常見病之一,對(duì)患者頜面功能和美觀都有很大影響,必須進(jìn)行正確診斷和及時(shí)治療。而研究牽引埋伏牙的生物力學(xué)機(jī)制可以為正畸臨床治療提供基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)依據(jù)。有限元分析研究的發(fā)展為研究埋伏牙的生物力學(xué)提供了可能。對(duì)埋伏牙有限元研究的關(guān)鍵是建立埋伏牙的三維有限元模型,根據(jù)對(duì)各種模型建立方法優(yōu)缺點(diǎn)的比較,選擇CT斷層圖像法建立埋伏牙的三維有限元模型,并分析了不同加載情況下埋伏牙的牙周應(yīng)力狀況。本研究采用逆向建模方法 ,即將已有的埋伏牙患者模型通過CT掃描獲得實(shí)體信息,然后充分利用通用的大型有限元分析Ansys軟件對(duì)CT掃描圖像的輪廓線取坐標(biāo)值,從而得到埋伏牙的三維實(shí)體模型。由于牙體是多材質(zhì)組合組織,CT掃描可使牙髓、牙本質(zhì)、釉質(zhì)等不同區(qū)域的密度變化顯示出來,能夠?qū)⒀乐苣^(qū)域運(yùn)用構(gòu)體方法建模后和牙齒整體模型進(jìn)行布爾操作,從而得到高仿真性完整的三維實(shí)體模型。其模型不但可以進(jìn)行模擬牽引力加載,分析牙周應(yīng)力分布模式的改變,還可以應(yīng)用于模擬臨床各種牽引力作用下的生物力學(xué)分析。
另外,準(zhǔn)確可靠的影像學(xué)資料的支持是成功制訂埋伏牙正畸治療計(jì)劃的關(guān)鍵 。近年來,隨著醫(yī)學(xué)影像學(xué)的發(fā)展,對(duì)埋伏牙的診斷定位也越來越準(zhǔn)確。在此基礎(chǔ)上,我們結(jié)合Mimics軟件,找到一種簡(jiǎn)單準(zhǔn)確而又快速的實(shí)現(xiàn)埋伏牙完全可視化的方法。Mimics軟件是一套高度整合而且易用的三維圖像生成及編輯處理軟件,它能輸入各種掃描的數(shù)據(jù)(CT、MRI),建立三維模型進(jìn)行編輯,然后輸出通用的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)、有限元分析(FEA)、快速成型(RP)格式,可在個(gè)人計(jì)算機(jī)上進(jìn)行大規(guī)模數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換處理。Mimics軟件應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,可達(dá)到診斷、手術(shù)計(jì)劃和演習(xí)等目的。它可以建立有特色的分割對(duì)象,對(duì)于灰度值圖像有著綜合的分割方法;可處理任意數(shù)目的圖像切層(允許矩形圖像)。目前,Mimics軟件已用于臨床手術(shù)過程的模擬,以協(xié)助臨床醫(yī)生制訂更加切合實(shí)際需要的手術(shù)方案,降低手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。在口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域內(nèi),利用患者的螺旋CT數(shù)據(jù)即可重建[9]顱面三維模型 。通過調(diào)整閾值,醫(yī)生可得到所需組織結(jié)構(gòu)的三維圖像,以適應(yīng)不同的臨床需要。在頜面外科領(lǐng)域,根據(jù)三維重建圖像,醫(yī)生可準(zhǔn)確判斷骨折線的數(shù)目和位置,有效避免誤診和漏診;直觀準(zhǔn)確地判斷畸形和腫瘤的范圍及對(duì)周圍骨質(zhì)和組織的影響;還可結(jié)合快速成型功能,制作較精確的術(shù)后贗復(fù)體,對(duì)患者的術(shù)后整形有很大幫助;對(duì)顱頜面畸形、顱面外傷及腫瘤等的診斷和手術(shù)治[10-12]療有重要指導(dǎo)作用 。此外,Mimics軟件還可應(yīng)用于定位種植體植入的最佳位置,指種植體導(dǎo)板的制作,從而降低種植體應(yīng)用中的失敗率。在口腔修復(fù)領(lǐng)域,Mimics軟件可指導(dǎo)制作人造冠,不僅精確而且可降低對(duì)牙齦、鄰牙和口頜功能的損傷。在口腔正畸臨床工作中,Mimics軟件可用于指導(dǎo)隱形矯治器制作;模擬不同應(yīng)力狀態(tài)下牙齒的力學(xué)反應(yīng),可輔助制訂最佳正畸加力系統(tǒng)等。本研究主要是利用Mimics軟件實(shí)現(xiàn)埋伏牙完全可視化,只需要患者的CT數(shù)據(jù),正畸科醫(yī)生即可在個(gè)人計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)埋伏牙的完全可視化。患者牙頜三維重建的過程不需要放射科醫(yī)生的參與,避免了放射科醫(yī)生提供可視化信息不足的缺點(diǎn)。正畸科醫(yī)生只要選擇合適閾值就可以重建出適宜的牙頜三維圖像。整個(gè)圖像的重建過程只需要數(shù)分鐘即可完成,縮短了患者的就診時(shí)間。通過調(diào)節(jié)圖像的角度,可直接在電腦屏幕上從不同的方位觀察埋伏牙的三維位置以及牙體形態(tài)、牙齒的發(fā)育情況、與鄰牙和周圍組織結(jié)構(gòu)的位置關(guān)系。對(duì)決定埋伏牙是否有保留價(jià)值、術(shù)前估計(jì)手術(shù)的難易、術(shù)中確定手術(shù)的入路、設(shè)計(jì)牽引助萌的方向或牙齒拔除時(shí)脫位的方向,都有很重要的指導(dǎo)意義。利用Mimics軟件實(shí)現(xiàn)埋伏牙的完全可視化,方便快捷且直觀易懂。便于醫(yī)生和患者之間的溝通,有利于正畸治療計(jì)劃的制訂
優(yōu)越八:導(dǎo)航定位種植系統(tǒng):本中采用進(jìn)口全景機(jī)對(duì)種植患者進(jìn)行數(shù)字影像掃描,根據(jù)牙槽骨的情況及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)﹑定位,引導(dǎo)進(jìn)口種植機(jī)選擇最佳位置和最合適的種植體材料及規(guī)格植入,極大地提升了種植成功率和適應(yīng)癥,避免后遺癥!
傳統(tǒng)的口腔種植牙術(shù)前需做口腔曲面斷層片,但該方法僅能提供二維平面圖像,只能間接通過二維圖像來推測(cè)三維解剖結(jié)構(gòu)關(guān)系,即所謂的"思維三維",隨著計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)的發(fā)展,醫(yī)師可以得到人體結(jié)構(gòu)的序列圖像。數(shù)字化影像在口腔種植中有非常重要的地位,數(shù)字化曲面體層片由于其方便、快捷以及準(zhǔn)確的特點(diǎn),已經(jīng)在醫(yī)療單位普遍使用。但是許多相關(guān)的醫(yī)務(wù)人員對(duì)于其放大率仍然沒有明確的理解,往往還是使用膠片的放大率概念,所以常常會(huì)影響對(duì)于種植體長(zhǎng)度的判斷。我們對(duì)已經(jīng)植入的種植體進(jìn)行了兩種照片的比較,發(fā)現(xiàn)膠片上測(cè)量的垂直放大率和水平放大率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于數(shù)字化曲面體層片,而數(shù)字化曲面體層片可以穩(wěn)定在5%左右。CBCT是今后口腔醫(yī)學(xué)中使用頻繁的口腔專用CT機(jī),幾乎零放大率的效果以及三維觀察和重建,對(duì)于口腔種植的發(fā)展有非常重要的臨床意義。
口腔數(shù)字化改造達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。實(shí)現(xiàn)了影像數(shù)字化傳輸及存儲(chǔ),提高了放射質(zhì)控管理水平。實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化圖像測(cè)量等后處理技術(shù),有利于口腔正畸等業(yè)務(wù)的開展。技改項(xiàng)目完成后,即停用了傳統(tǒng)醫(yī)用膠片洗片機(jī),節(jié)省了洗片機(jī)消耗及維護(hù)費(fèi)用,同時(shí)節(jié)省了人力及場(chǎng)地。口腔全景 IP 板投照劑量差異問題仍有待于進(jìn)一步研究。相信在數(shù)字化技術(shù)的不斷發(fā)展的同時(shí),口腔醫(yī)學(xué)也會(huì)突飛猛進(jìn)。
1 章曙光. 口腔全景機(jī)數(shù)字化改造方案及實(shí)施[A]. 2008年中華臨床醫(yī)學(xué)工程及數(shù)字醫(yī)學(xué)大會(huì)暨中華醫(yī)學(xué)會(huì)醫(yī)學(xué)工程學(xué)分會(huì)第九次學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C], 2008. 2 王虎 ,數(shù)字化曲面體層片及CBCT在牙種植中的臨床應(yīng)用[A]. 第十三屆中國國際口腔器材展覽會(huì) 暨學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C], 2009. 3 趙銥民.數(shù)字化技術(shù)在口腔醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)展[A].第十二屆中國國際口腔器材展覽會(huì)即學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C], 2008. 4王洪玲,劉東旭,王春玲,張曉燕,趙方,劉洪. 利用三維圖像處理軟件實(shí)現(xiàn)埋伏牙可視化的研究[J]. 中國實(shí)用口腔科雜志, 2010,(03). 5數(shù)字化技術(shù)在口腔種植中的應(yīng)用研究進(jìn)展 期刊導(dǎo)航>醫(yī)藥衛(wèi)生科技>醫(yī)藥學(xué)大學(xué)學(xué)報(bào)與院刊>內(nèi)蒙古醫(yī)陳芳李蔚 6 數(shù)字口腔技術(shù)引領(lǐng)未來口腔醫(yī)學(xué)發(fā)展—訪三○三醫(yī)院數(shù)字口腔中心口腔修復(fù)專家朱永生南國報(bào) 2010-07-16 73M Lava(TM) 數(shù)字化口腔美容修復(fù)技術(shù)登陸中國2010年03月29日 11:00美通社 來源于齒道