联
系
客
服
系
客
服
扫码留言
作者：
Laurent Marchand 博士
瑞士日内瓦大学口腔医院固定修复和生物材料科
Romane Touati 博士
瑞士日内瓦大学口腔医院固定修复和生物材料科
法国里昂大学口腔医学院咨询和牙科服务部
Vincent Fehmer 牙科技师
瑞士日内瓦大学口腔医院固定修复和生物材料科
Maxime Ducret 博士
法国里昂大学口腔医学院咨询和牙科服务部；
加拿大蒙特利尔麦吉尔大学牙科学院
Irena Sailer 教授
瑞士日内瓦大学口腔医院固定修复和生物材料科
微笑重建需要通过严格而详尽的方法学来实现，这些方法无论在技术上还是时间和成本上要求都很高。然而，它们并不能将患者纳入到初期的计划阶段中。使用增强现实（augmented reality，AR）的新数字技术提供了即刻诊断以及在治疗开始前修复结果预可视化的选项。一位22岁的男性患者，其右上颌尖牙先天缺失、锥形上颌侧切牙和多处可见的间隙需要进行美学修复。采用专门软件设计AR虚拟诊断饰面 （AR mock-up），对计划的修复体进行预览和实时修改。利用新的“CAD-link”工作流程，将最终的AR诊断饰面导入CAD软件中，再使用新的虚拟蜡型复制功能，将AR诊断饰面转化为数字诊断蜡型（wax-up）。经过微创预备后，按照先前制定的设计方案精确制作正式的贴面，并以常规流程进行粘接。本文描述的工作流程将AR与CAD/CAM技术联合起来，在时间和成本方面都具有性。这种以患者为中心的方式从一开始就将患者考虑在内，因此成为患者与修复团队之间极好的沟通工具。
关键词：增强现实，虚拟现实，CAD-link，美学修复，微笑设计（Smile Design），动态计划
微笑重建需要通过严格而细致的方法学来实现。目前的微笑设计常常通过手动或自动软件以半数字化的方式进行，借此，医生可以在患者的一组照片上实现二维（2D）的静态微笑设计。然后，将设计发送给牙科技工室，在那里由牙科技师制作出相应的美学诊断蜡型。此时，才能向患者展示新的微笑设计。为了改善技工室和患者之间的沟通与交流，最近专业人士还开始使用3D面部扫描、视频分析和口内诊断饰面等技术 。然而，这些方法不仅技术要求高、耗时且昂贵；更重要的是，它们没有让患者参与到计划阶段中。
增强现实（下文简称AR技术）是一种将计算机生成的虚拟内容叠加到真实图像上的技术，如今已被应用于许多领域，包括教育、医疗、诊断和外科。在口腔医学中，它最初是作为一种工具用于教学目的，可以客观地评估学生，并为他们提供直接的反馈。目前也应用于口腔引导手术或术前计划。使用AR的新技术可以实现逼真的可视化，甚至在口腔美学修复开始之前就可以进行即刻诊断并预览修复结果。
最近两篇文章报道了AR技术在美学牙科中的应用。这项技术被推荐给了患者，以便实现对修复方案的即刻调整。患者看着iPad屏幕仿佛看着一面放大镜，让医生能够与患者共同决策。这款原创软件可以进行3D动态微笑分析与设计，也有助于与技工室人员的交流。然而，使用该技术的临床方案仍在发展中，需要更多的临床报告来评估其准确性。
本病例报告旨在展示一种将AR技术和CAD/CAM技术相结合的新型数字化工作流程，以及 AR技术在日常牙科门诊中的应用潜力。
一名22岁的男性患者到瑞士日内瓦大学口腔医院就诊，他的首要愿望是改善牙齿的美学外观和重塑微笑。患者先天缺失上颌右尖牙（牙13）。乳牙 53仍在原位，状态良好，牙根未见明显吸收。此外，上颌侧切牙呈锥形，加上较细长的上颌前牙，导致存在多个可见的牙间隙。牙22的近中切角和远中切角由复合树脂直接修复。除了对患者的面部美观性产生负面影响外，牙间隙也损害了其语音功能，这也是患者的次要诉求。由于患者已多次处理过牙齿问题，他非常了解不同的治疗方案和方法。对他来说，最重要的是治疗方法的微创性，他不希望在牙齿上进行大面积的牙体预备。患者诉无功能障碍，无颞下颌关节紊乱症状，无咀嚼肌痛。
首先，制作了一个修复为导向的诊断蜡型，通过蜡型可以明确地判断，需要为患者进行正畸预治疗，以便实现尽可能的微创修复。因此，采用固定矫治器矫正上下颌。7个月后，牙齿处于预先计划的位置，正畸治疗完成（图1）。
为了满足患者的高美学要求，有必要向他展示计划的修复结果。由于患者的恒牙列中始终存在间隙，所以可以预见诊断饰面会给他留下负面的印象。因此，在这种情况下，利用专门软件（IvoSmile；义获嘉伟瓦登特公司，列支敦士登）设计AR虚拟诊断饰面，模拟不同的牙齿形状、大小、长度和颜色变化，以便患者能够实时看到这些效果并提出修改意见（图2）。通过这种方式，可以与患者共同对修复结果作出决定。在患者对修复设计感到满意后，可以输出这个设计结果。最后，按照生产厂家提供的扫描策略对上下颌进行口内光学扫描。
扫描数据发送给牙科技工室后，技师就可以在CAD软件（3Shape Dental Designer; 3Shape公司，丹麦）上创建一个新的数字化设计单，以便为6颗上颌前牙进行贴面设计。利用AR软件与CAD软件之间的“CAD-link”工作流程，根据先前完成的AR软件设计方案，精确地制作修复体。
通过这种新的、全数字化的工作流程， 口内扫描数据和选定的AR软件的虚拟诊断饰面可以以标准的STL文件格式被导入到CAD软件中。首先在 RealView Engine上将患者的上颌扫描图像与口外照片对齐（图3）。接下来，CAD-link允许将详细的AR数据非常精确地与实际的患者扫描数据进行匹配（图3）。
为了将AR虚拟数据转换成数字蜡型，采用了新的虚拟蜡型复制功能。在这个过程中，选择了上颌（灰色）和新微笑的投影（蓝色）两个叠加文件，它们之间产生的空隙由数字蜡自动填充（棕色；图 3）。自动复制功能的应用保证了将虚拟设计以可预测且准确的方式复制到数字蜡型上。这种蜡型数据可以（在必要时）以的方式进行调整或更改，并发送给牙科诊所，或者打印出模型来制作诊断饰面或者直接打印出诊断饰面。在本病例中，为了保护乳尖牙免受过度的力负荷，在右侧建立了组牙功能𬌗，而在左侧则维持尖牙引导。
通过叠加扫描数据和AR设计建议的3D打印模型 （Straumann® CARES® P30 打印机；士卓曼公司，瑞士）（SHERA 打印模型UV树脂；SHERA公司，德国），可完成一个硅橡胶模板用于口内直接制作诊断饰面（图4）。在硅橡胶模板内填充自凝的复合树脂基临时材料（Protemp™ 3；3M公司，美国）并压在牙齿上。去除多余材料后，与患者一起对这个诊断饰面进行讨论和验证（图4）。患者同意则继续治疗。如在患者口内对这个诊断饰面做了调改，就要再进行一次口内扫描。
由于患者希望不要对牙齿做过多的预备，因此选择了微创贴面作为最终的重建方案。只需对天然牙齿进行非常小的矫正，如轻微地调磨和轻度地减少前庭曲率，以确保最小的材料厚度（图5）。此外，牙22上的复合树脂充填体被去除。
图5a至c：牙体预备：数字蜡型叠加到初始状态上（a）；待预备区域（b）；使用按数字蜡型制作的硅橡胶模板进行微创预备（c）。
在采集最终的光学印模之后，所得到的扫描数据可以轻松地与之前转换的数字蜡型进行匹配（图6）。
图6a和b：最终重建的CAD示意图：预备后数字蜡型叠加到患者的扫描图像上（a）；数字蜡型的腭侧观（b）。
利用CAD软件导出的数字文件，铣削了一个厚度为0.5 mm的二硅酸锂CAD/CAM基底架。结晶烧结后，以数字化诊断饰面为参照，用长石基陶瓷手操作进行微饰面。最终完成的贴面在口内进行了试戴，并由患者检验（图7）。按照常规的粘接程序进行贴面的粘接：用氢氟酸（IPS Ceramic Etching Gel；义获嘉伟瓦登特公司）酸蚀瓷贴面，用硅烷偶联剂（Monobond Plus；义获嘉伟瓦登特公司）处理粘接面，并涂上一薄层的光固化粘接剂（OptiBond™ FL；科尔公司，美国）。用35%的磷酸（Ultra-Etch 35%；Ultradent公司，德国）对牙齿进行酸蚀处理，然后涂一薄层粘接剂（OptiBond FL）。之后用双固化树脂基水门汀（Variolink Esthetic DC；义获嘉伟瓦登特公司）在橡皮障下粘接固定贴面。患者对最终的修复结果非常满意，因为它符合AR软件制定的方案。
本文报告了一例右上颌尖牙先天缺失、锥形侧切牙及上颌前牙区多间隙的修复病例。在与患者进行沟通并创建了AR虚拟诊断饰面后，采用一种新的CAD-link工作流程，将数据直接转换为CAD软件中的数字蜡型。最后以一种微创的方式为患者进行了美学修复，修复结果与之前为患者设计的个性化虚拟诊断饰面相对应。
在设计美学区的修复体时，无论是患者还是医师都认为正式修复体的外观是非常重要的。通常，改善美观性是患者寻求治疗的首要动机，而对患者自身微笑的主观评价也往往是判断治疗成功的主要标准。
Magne和同事们所制定的基本参数被广泛地用于牙齿美学的客观化和量化评估 。遗憾的是，患者的“审美”可能会偏离这些参数，这往往是一个非常主观和个性化的概念。此外，这一概念还会受到多种因素的影响（例如，文化与民族），这可不是口腔医生能够立刻观察到的。为此，在进行美学重建的设计时，让患者完全参与到决策过程中是可取的。以往有关微笑设计方面的研究表明，如果可以在治疗前对计划的最终修复结果有个视觉预览，可能会增强患者对治疗的动力和接受度。作者期望，本文提出的AR方法将增强患者和医生对所选择治疗的信心。与技师制作做蜡型的传统方法，甚至是2D微笑设计相比，现在的工作流程从一开始就将患者纳入其中。因此，该方法成为患者与修复团队（医师和牙科技师）之间有效的沟通工具。我们预测，这种以患者为中心的方法将具有时间和成本效益，因为它从一开始就确定了治疗的总体方向。
此外，基于新的CAD-link工作流程，这种效率趋势有可能在牙科技工室继续开展下去。利用在CAD软件内直接导出的AR数据结合虚拟蜡型复制功能，使牙科技师可以预先创建一个数字蜡型。其他作者已经证明了这种“复制/粘贴牙科”在医患沟通、工作效率和患者满意度方面的价值。从现代的牙科技师角度来看，不同文件格式和各种软件程序之间的兼容性是非常有利的。在最近发表的几篇应用数字化工作流程的文章中，将数字微笑设计转换为数字蜡型仍然由牙科技师手动操作完成。而本文讨论的CAD-link工作流程，使AR技术与CAD/CAM工作流程之间的这种先前缺失的交互得以实现。
然而，这一数字化工作流程的处理在技术上具有挑战性，需要口腔医生和牙科技师各方面了解这一过程。而且，口内扫描系统获取的3D数据与当前软件提供的虚拟诊断饰面的匹配仅限于单一的正面视图模式，这限制了微笑设计的准确性。在这方面，使用3D面部扫描可能会有更多的优势。有了这样的扫描，不仅方便了口内扫描数据的匹配，而且也使对矢状面和额状面微笑设计的详细评价成为可能。另一方面，在AR软件内可能已经对微笑进行了类似的3D评估，包括颜色和形状。当然，最后还必须考虑到，面部扫描仪会增加投资成本。
此外，AR技术没有考虑天然牙的初始位置，在牙源性修复方面存在局限性。因此，如果牙齿定位不准确，物理诊断饰面就可能不像虚拟诊断饰面所预期的那样适合口内情况。此外，由于AR软件没有考虑到动态咬合、错𬌗或口腔习惯，因此必须仔细评估患者特有的咬合功能特点。这样就可能需要对微笑设计方案进行修改。此外，该软件没有根据虚拟微笑设计的位置或形式提供任何关于软组织反应（特别是嘴唇位置）的信息。
出于这些原因，需要在诊断阶段与患者对计划的重建结果进行充分的探讨。必须告知患者，这项技术提供了讨论不同治疗方案的平台，但并不能保证最终结果的实现。随着AR和虚拟技术领域的进一步发展，前面提出的这些不足可能会在今后的研究中得到解决。
新的CAD-link数字化工作流程允许可预测地将虚拟设计方案复制到数字蜡型上。它解决了之前AR软件和CAD/CAM工作流程之间缺失这一链接的问题，从而帮助修复团队实现以患者为中心的很好美学修复结果。同时，医师和牙科技师都需要对数字牙科及其工作流程有广泛的了解。此外，注意不要在诊断阶段根据虚拟诊断饰面（模拟）向患者承诺确切的最终结果。
暂无评论
