世界牙科技术

口内扫描目前的应用经验与未来的功能整合

日期：2021/01/13

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作者:

Joachim Wever 博士 (德国)

德国波恩大学口腔医学专业，开业牙医，2015年开始应用口内扫描技术

Jan-Frederik Güth 博士 (德国)

德国慕尼黑大学附属医院口腔修复门诊主任医师。研究重点包括数字化印模和创新治疗方案

Andreas Adamzik 博士 (德国)

开业牙医，2013年开始采用完全的数字化工作流程

Rune Fisker 博士 (德国)

3Shape牙科技工室和牙科临床业务部主任, 负责TRIOS口内扫描仪和新的扫描与软件解决方案的全球业务。

Josef Schweiger 牙科高级技师 (德国)

德国慕尼黑大学附属医院口腔修复门诊技工室负责人。与Florian Beuer教授一起共同开发慕尼黑种植修复方案。

本文原载于《世界牙科技术》2018年第6期《CAD/CAM专刊》第12-21页。

口内扫描仅仅是一个取模工具，还是具有其他的用途？与传统印模技术相比，目前的口内扫描在哪些修复治疗中具有很好的优势？软组织扫描的精度怎样？在龈下扫描方面又处于一个什么样的阶段？助手在委托扫描中又扮演了怎样的角色？未来还应当开发什么样的软件功能等等一系列问题我们都会在这篇文章中找到答案。

过去，我们往往把口内扫描仪简单地视为传统取模的替代品。而现在，新一代扫描仪提供的软件工具开辟了全新的治疗和诊断选择。在患者首次就诊时就为其进行全颌扫描，会在后期的随诊检查时提高预防的效果。而进一步开发的软件工具彻底地改变了治疗过程。在德国先进批执业的牙医中，很多已经告别了传统印模技术。本文ANNE BARFUß对5位这个领域的专家进行了采访。这5位专家分别来自于德国高校、个体诊所和厂家。他们都拥有多年应用口内扫描仪的经验，因此可以从各自的角度来探讨口内扫描的现状和未来的发展。

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Adamzik博士，在您的诊所已不再使用传统印模方法，是真的不再有任何适应证需要它们了吗？

ADAMZIK：是的，即使取功能印模我们也采用数字化方式。患者都很愿意接受这种新方法。为此，我们还对整个工作流程进行了调整。现在对于每一位新诊患者，我们都会为其做全颌扫描。

也就说，像全口曲面断层片一样，您也将全颌扫描作为了初诊检查手段？

ADAMZIK：更确切地说，在患者每年复诊检查时，我们都可以追踪其口内情况变化——从咬合模式到咬合变化再到磨损情况。

您具体是怎么操作的？

ADAMZIK：我将初诊的扫描结果与后续的扫描进行比较。此外，我们还将数据传输给与我们合作的牙科技工室，他们也配置了一个匹配的软件。

FISKER：在2018年初，我们就提供了相应的软件工具。它的关键点在于建立了一个新的统一平台“Dental Desktop”，其目的是在整合的环境内运行所有可用的应用程序（App）。为此，我们将发布数字化患者监护应用程序，以便口腔医生能够通过比较口内的扫描结果来准确测量随时间推移而产生的变化。此外，我们还将提供一个新的追踪患者特有的下颌运动的应用程序，这样在电脑显示器上就可以看到动态咬合情况。

但是，大多数牙医还是不能放弃使用印模托盘。为什么？

FISKER：出于对整个临床和技工室的工作流程将会发生改变的担心。这是推广数字化很大的障碍，但也是很大的误解。实际的扫描工作流程非常简单。牙医采集光学印模，然后将数据发送到技工室，最后得到制作完成的义齿。就是如此的简单（见表1）。

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表1: 工作流程。

WEVER：当然，人需要接受新事物。与牙科技师的合作改变了，整个团队也必须接受培训，而这些都需要一定的勇气。

但是很多牙医仍然没有接受这些改变......

WEVER：他们真的应该进行转变。因为这是有好处的，尤其是在患者依从性提升方面，优势巨大。5年来我一直在使用扫描仪。两年前，我们也完全地改为采用数字化取模，并赢得了更多新患者。他们对新技术和精确度非常感兴趣。光学印模在患者沟通上也起到了完美的辅助效果。通过在屏幕上显示口内情况，患者认识到需要做更好的治疗。

SCHWEIGER：但问题是，不是所有的牙科技工室都能配合起来。也就是说，并不是所有的牙科技师都已进入数字化的发展阶段，能够轻松地处理在线数据。其原因是：一方面，往往不具备配套的基础设施条件，因此无法进一步处理扫描数据；另一方面，员工也缺乏所需的数字化教育水平。

GÜTH：还有成本问题，过高的价格也可能是普及的障碍。许多同行不肯做2.5万至3万欧元的投资，是因为缺乏直接的附加价值。此外，还存在技术限制。我们自己的观点是，全颌的口内扫描还缺乏精确度。

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图1：用Implant Studio软件（3Shape，丹麦）所做的数字化种植规划为种植治疗提供了良好的准备工作（满足慕尼黑种植修复方案 MIC）。

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图2：由CAD设计种植导板......

不过Adamzik博士和Wever博士却持有不同的观点。

GÜTH：当然这取决于扫描仪。我希望对这些系统能进行客观的科学比较，特别是在整个颌骨扫描的尺寸和变形方面。目前关于不同系统的科学研究仍然太少。毕竟，“此口内扫描仪非彼口内扫描仪”。目前，全世界不同的大学在对全颌扫描及其准确性进行研究，像我们德国慕尼黑和吉森大学以及瑞士苏黎世大学也在进行同样的研究。

SCHWEIGER：最重要的是，口腔内扫描仪还不能将上颌相对于头颅的位置转移到模拟架上。我们希望能够消除这方面所带来的功能上的不精确和错误。

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图3：... 可以利用3D 打印技术制作出来。

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图4：在MIC方案中，种植体植入的位置在操作过程中（先进次治疗时）可以借助数字化3D照相机获取。

新的3Shape应用可以对患者特有的下颌运动有所帮助，是不是？它要能够准确地捕捉动态咬合并显示在屏幕上。

SCHWEIGER：毫无疑问，这是一个令人兴奋的项目，我见过这个应用的原型，当然还仅限于会议报告上。我们很高兴3Shape和其他制造商正在解决这个问题，并期待即将到来的升级。

Adamzik博士您在2013年就开始对全颌进行扫描，与传统印模相比，您认为扫描的精度如何？

ADAMZIK：我们测量传统印模约有120μm的偏差，而口内扫描的偏差为46-60μm，这一值明显未超出上述偏差。但如果基牙的就位道方向是不同的，操作就会很困难。但这是一个培训的事情。最重要的是，尺寸精度得以保留。这也是它在种植方面如此出色的原因！

您需要多长时间完成一次全颌扫描？

ADAMZIK：目前，我们使用TRIOS 3扫描仪对带有6个预备体的整个牙弓扫描，需要3分钟的时间来完成。我们首先采用双线技术或激光技术进行排龈，然后再放入非常细的线（即0或1号特殊线）。主要的排龈线位于预备体边缘的下方，扫描时要留在龈沟内。然后扫描仪就能够准确地识别预备体边缘。当然，这也需要进行检查。

需要怎样的“刻苦”训练，才能获得好的扫描结果？

ADAMZIK：这并不容易，而且学习曲线也因人而异。我个人在经过10次扫描练习后，就比传统方法快很多了。对于纠正印模通常需要10到12分钟。就像前面我提到的，目前对6个预备体的全颌扫描，我只需要3分钟即可完成。

长期以来的问题是要进行龈下扫描。这能够实现吗？

GÜTH：看不到的区域就无法被扫描到，当我们谈论当前的光学技术时，还仍然存在这个问题。如Adamzik博士所做的，排龈线和牙龈收缩膏会在这方面给予帮助。收缩膏可以确保该区域保持干燥。它与排龈线技术结合会产生很好的效果。

扫描过程复杂吗？

GÜTH：不比传统印模更复杂。每个牙医都应该能够做到。在数字化方面，我们必须要注意的是，使预备体边缘充分地暴露出来。

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图5：在种植体愈合期间，牙科技师使用CAD软件（Dental-Designer-Software，3Shape）进行设计。

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图6：此外，借助Model-Builder-Software (3Shape) 设计数字模型......

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图7：......并采用3D打印技术打印出模型。在这个模型上制作硅酸锂全瓷冠。

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图8：在患者第二次就诊时（暴露种植体），戴入制作完成的修复体。

在去年的IDS上已经推出了新的设备：应用超声技术的扫描仪，可以更容易地扫描龈下组织......

GÜTH：据我所知，这些目前仍处于开发阶段。另外，在应用时，必须要使用扫描凝胶或超声波凝胶。此外，扫描也可能需要很长的时间，根据我个人的了解，它还不适用于全颌扫描，只能进行象限范围的扫描。让我们拭目以待，看看这些技术将如何发展。当然，找出密度差异（density difference）会更好。

Adamzik博士，您怎么认为？

ADAMZIK：虽然想法是好的，但这种技术还不成熟。正如Güth博士所说，这种扫描技术还只能进行小区域的扫描，最多进行半颌扫描。而且扫描也需要较长的时间，差不多10分钟。另外，还提出了这样的问题：出血和周围组织会对扫描产生怎样的影响。当然，如所提到的，使用这种扫描仪和采用正确的技术可以进行龈下扫描。

现在我们来谈谈软组织扫描。有哪些新的东西？

GÜTH：不久前我曾经说过：扫描无牙颌是没有意义的。但是现在我认为，这是很有可能的，而且还存在一定的优势。但是，我认为目前尚未达到临床成熟的程度。在我看来，如果做全口义齿修复，仍然需要取状态印模和功能印模。我认为软组织扫描仍然还是实验性的。

Adamzik先生，您在临床上做软组织扫描吗？您认为扫描精度如何？

ADAMZIK：我扫描无牙颌上颌和下颌。使用TRIOS 3可以获取定位结构，这就足够了。在上颌，我连同上腭一起扫描。然后，制作一个堤以确定正确的咬合高度。之后切削出基托，在基托上进行排牙。优点：与功能印模不同，不需要填补颌骨的“倒凹区”，这样义齿的附着会更好。

现在还有粘膜支持式全口义齿的需求吗？

ADAMZIK：当然！有些患者的经济条件有限，会选择这种传统的全口义齿，我们诊所每个月通常会有3-4例这样的修复。

只有开放系统才能很好地完成这些工作，长期以来却一直以封闭系统为主导，但是现在看来这种状况似乎已经结束了......

WEVER：这是一件好事。系统必须开放。只有这样才能实现所有的治疗可能。没有人需要封闭系统。

GÜTH：但是使用开放系统也应该有符合标准适应证的预先规定的接口。这使操作者的工作流程更容易。自定义接口需要一些技术知识。

Fisker先生，3Shape公司提供一个开放的系统。因此，牙医和技工室可以通过新技术的优势而受益，如从经济的铣削解决方案到3D打印，再到新材料和种植产品。但是其兼容性如何？

FISKER：3Shape通过“Trusted Connections”程序克服了这个障碍。这意味着我们可以与其他技术制造商密切合作，确保无缝与他们的产品结合。这方面的技术发展非常令人兴奋。从高性价比的小型铣削解决方案到3D打印，再到新材料和种植产品。但有些系统对此仍然过于“封闭”。

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图9：牙齿结构数据库提供了具有分层结构（牙髓、牙本质和牙釉质）的牙齿。未来，还能提供利用数字技术制作自然义齿的可能性。

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图10：利用牙齿结构数据库设计的具有多层结构的6颗上颌前牙冠修复体。

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图11：使用多层材料3D打印出来的试戴冠。

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图12：3D口内扫描仪领域的未来发展旨在提供获取天然牙齿各层结构的可能，例如外层的牙釉质表面（ OES）或者牙本质-牙釉质界（DEJ）。

让我们来看看扫描技术。大家熟知的，扫描仪产生点云，然后被过滤、处理和显示。那么各个系统的软件和算法有什么区别？

GÜTH：取决于它是基于共焦还是基于三角测量的系统，从而导致算法不同，而且也进行不同的处理。但优点和缺点都很复杂。

SCHWEIGER：但事实是：根据共焦原理工作的系统可以更好地在腔体内扫描。因为光束是平行的。使用三角测量原理，更有可能产生阴影。滤波算法对扫描结果, 以及对用于描述STL数据的三角形集合和可能的多边形缩减也有相当大的影响。

什么是所谓的“杀手级应用”，即与传统印模相比具有明显优势的应用？

GÜTH：种植体扫描。用种植体修复单颗牙缺失时，光学印模是有很好优势的。我们将扫描体固定在种植体上，然后扫描。采用慕尼黑种植修复方案更加简单（见表2）。

口内扫描是否适用于多颗种植体修复？

GÜTH：这种方法可以很好地适用于相邻的两到三颗种植体的情况。

ADAMZIK：此外，如果扫描体已经存储在数据库中，并为系统开放，那么现在对扫描体的扫描就会比预备体基牙的扫描速度还要快。两年前，许多种植体制造商都阻止了扫描体的开放。

WEVER：是的，过去这的确是一个问题。但现在不仅扫描仪，扫描体也得到了改进。对我来说的一个亮点是术中可以进行扫描，当然这还仅仅适用于对美学要求不高的区域。

它允许在愈合期之后暴露种植体时即可戴入上部结构。通过对种植体加载的旋转力越少，对骨整合就越有利。

Wever博士，在过去的两年中，您完全放弃了传统印模方法。您认为现在的扫描速度如何？

WEVER：所有类型的修复体和垫我们都采用口内扫描。传统印模一般都需要至少3到4分钟的时间来完成。现在，扫描每一个牙弓我仅用大约1分钟。如果传统印模出现错误，就必须重新取模，而在这方面很显然口内扫描更快。

您所说的是重新扫描吗？

WEVER：是的，只需要删除和重新扫描不正确的地方即可。即使在套筒冠和种植修复，以及铸造支架和垫方面，口内扫描也会获得与整个颌骨完美密合的结果。通过良好的组织管理来显示预备体边缘不仅在过去是非常重要的，而且对于扫描也是必不可少。

不仅仅是扫描优化了工作流程，还有哪些其他工具可用？

GÜTH：扫描仪提供与放射成像数据格式DICOM匹配的STL数据。这种数据基础被用于各方面的诊断和制定治疗计划。

通过一个完美的反向规划（Backwardplanning），可以更好地

确定种植体植入的位置，使治疗变得更加安全。

SCHWEIGER：重要的是整颌扫描的形变不能太大，因为这一误差会被带入到整体规划中。

ADAMZIK：在其他工具方面，TRIOS扫描仪还可以自动测量和记录牙齿的颜色值。一个非常省时的步骤——不需要比色板。颜色精度比传统的比色板更精确。此外，还可以显示预备体牙轴的偏离、倒凹区以及预备的牙齿与对颌牙之间的精确距离。这从一开始就大大支持了专业人士的工作。

您的患者如何追踪扫描？

ADAMZIK：我们使用平板电脑作为患者显示器，复制图片，这样患者可以一步步地跟随扫描过程了。

从降低成本方面来说需要对光学印模委托操作。对此，您遵循一个什么样的规则来进行？

GÜTH：委托操作我应用的相对较少。不过可以很容易想象，在牙医的监督下，配台助手可以进行状态扫描和对颌扫描。但是，牙医要始终为此负责。

在这一点您持有怎样态度，Adamzik 博士, Wever博士......

ADAMZIK：的确如此，没有人会想到自己拍X线片。扫描也是如此。检查扫描结果当然是牙医的工作。原则上，咬合关系的扫描我都是自己亲自操作，且前提是只有在我检查了上下颌扫描结果后再进行。

WEVER ：最近我们设立了一个专门的扫描诊室（图13）。在那里，所有委托扫描都由我的助手完成。对我们来说适用的准则是：过去由助手用藻酸盐印模材取模的情况，今天也适合由她们负责扫描。在牙齿预备之前，由我的助手负责对上下颌进行扫描（数字化状态印模）。准备预备的牙齿会被软件自动剪切。牙齿预备后，我只需要重新扫描预备好的牙齿即可，必要时扫描咬合关系。这需要约10-20秒，大大节省了我的时间。

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图13：扫描诊室。

当您在临床上让患者进行选择时，他们是否更愿意选择数字印模？

GÜTH：是的，我们越来越发现这一点。由于我们被誉为数字化门诊，所以患者对口内扫描的需求是很强烈的。但是，针对不同的病例，我们也会权衡数字化印模对这个患者是否适合。由于患者感觉舒适度不断的增加，所以对此的需求也稳步上升。

您是否利用扫描进行患者沟通或者预防宣教？

GÜTH：是的，尤其是数字化种植规划。患者可以理解为什么需要进行增量手术，以及哪里可能会变得复杂。大多数患者对可视化选项印象深刻。此外，使用扫描进行后续的检查也证明是有用的。例如，我们开发了一个流程，使我们能够测量患者口内牙齿磨耗及材料磨损的情况，这先进程获得了AG Keramik的科学奖 - 这表明这一课题是很有现实意义的。

这是关于什么的？

GÜTH：这是关于修复体在口内戴用期间会损失多少材料的问题。目前几乎没有任何相关的数据。因此需要更广泛的随访检查来为口腔医学带来更多的循证依据。

因此可以说，数字化促进了循证口腔医学？

GÜTH：可以这么认为，但肯定还需要其他的软件工具以及同步的方法和程序。

3Shape即将推出的软件工具，应该已经朝这个方向迈出了一步。

FISKER：我们还会继续追求这一目标。从硬件角度来看，由领先的制造商提供的扫描仪将在未来变得越来越相似。我们的软件功能和工具将成为重要的差异化标志。这一发展类似于手机市场。苹果公司的iPhone非常棒，因为它有那么多的应用程序。我们也走在这条道路上。TRIOS应用程序的优点远远超出了纯光学印模，其应用程序覆盖了从CAD设计到种植再到正畸治疗的很多领域。

您能想象还有哪些其他的发展可能？

GÜTH：未来，口内扫描可能不再仅仅局限于牙齿表面，而是覆盖整个牙齿结构。

为什么应该这样？

SCHWEIGER：因为牙齿结构是多层次的。特别是前牙区，这种层次感会决定性地影响美观性。想要模仿天然牙齿的多层效果，而将陶瓷分层应用。我们已经提交了一个申请，该可以允许口腔扫描仪“看到”牙齿的深层。例如，我们想要获取牙本质和牙釉质之间的交界层，即所谓的“釉牙本质界”。这对牙齿的美观性以及牙齿的寿命和稳定性至关重要。这个想法是，使用口腔内扫描系统多层地扫描牙齿，并创建牙齿结构的数据。根据这些数据制作个性化的修复体。可以这么说，患者得到了所谓的他们原来的牙齿。而这种可能性无法从传统印模中得到实现。

那么，“杀手级”应用程序是什么？

SCHWEIGER：一个真正的“杀手级”应用程序，可以提供各方面性的突破性扫描。这在常规取模过程中是无法实现的。

GÜTH：这将是数字化美学的关键，一个真正的范式转变。

您已经进行到哪一步了？

SCHWEIGER：仍然还处于开始阶段; 我们目前正在准备研究提案。但我相信这样的应用程序将确保数字印模的各方面性突破。

但这仍然还是一个未来之梦。今天，对于要购买扫描仪的从业者，您有哪些建议？

GÜTH：从业者首先应该问自己想要用扫描仪做什么。之后我建议，在患者口内尝试使用不同的扫描仪。并且一定要得到好的咨询建议。通常购买后会出现问题，例如扫描仪在临床操作中某些功能不能运行。

高校应该做些什么？

GÜTH：我们为学生提供数字化牙科的基本知识，以便他们对新技术的应用有一个了解和评估，并能够提出正确的问题。我认为将学生培养成为特殊系统的专家目前还不是高校的任务。

您对工业有什么期待？

ADAMZIK：基本上，未来的软件工具应该整合CMD筛检（CMD-Screening）功能，以便在制作修复体之前就能够立即排除CMD。对此的评估正在进行中。尽管一位同事为患者戴了正确的义齿，但却被患者以有害的义齿为名义起诉。经鉴定，将其归因于未治疗患者的CMD（参见OLG München，2017年1月18日，3U5039/13）。所以要思考如何很好地进行记录存档。而这可以通过数字化数据来实现。

Wever 博士，经过5年的扫描应用后，您对此有哪些结论？

WEVER：口内扫描已经基本上达到甚至超过了我对它的期望。为患者取模变得更快、更精确、更舒适。只有采用数字化工作流程的人才会认识到它所能带来的多种治疗可能和节约潜力。用套筒冠义齿进行修复（图14a-c），现在经过两到三次治疗后就可以完成。不再需要为内冠取第二次印模。

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