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作者：
Zeynep Ekici 博士
Mehmet Ali Kılıçarslan 博士
土耳其安卡拉大学牙科学院修复科
Burak Bilecenoğlu 博士
土耳其安卡拉麦迪波尔大学医学院解剖学教研室
Mert Ocak 博士
土耳其安卡拉大学牙科学院解剖学教研室
在口腔修复学中，要确保牙齿和口腔尽可能准确地被复制，因为错误会对最终修复的质量产生巨大的影响。尽管印模材料有所改善，但对于患者来说，取模过程仍然是不舒服的，对于临床医生来说很耗时。口腔CAD/CAM系统缩短了部分制作过程，并且提高了牙科技工室或牙科诊所中的修复质量。
在传统印模中，更容易出现错误。修复失败可能是由于临床医生不遵守制造商的说明或由于印模材料的储存不当所造成。当技师无法从印模中获得合适的模型，或者模型本身损坏时，也会导致修复失败。更进一步来说，修复失败的另一个原因可能是由于印模变形或者印模材料记录细节的能力不足。
在口腔CAD/CAM系统中，图像采集是利用图像采集单元为预备好的牙齿和邻近组织采集数据，然后将数据转换成虚拟测量值。计算机辅助印模（computer-aided impressions，CAIs）的原理是，通过牙科扫描仪收集通过物体反射的光线来获得数据。扫描过程因系统而异，并且采用两种不同的方法获取CAIs。先进种方法是直接使用口内扫描仪，使临床医生可以直接从预备好的牙齿上获得数据，从而形成虚拟模型，而不需要任何的固体印模或石膏模型。第二种方法是通过牙科技工室的专用扫描仪来扫描印模或模型。牙科扫描仪主要使用的是白光或蓝光。这些扫描仪一般使用视频技术或照相技术来捕捉图像。此外，对于CAI，每个口内扫描仪系统的特性，如有无粉末扫描、真彩色显示、扫描方式和扫描原理也各不相同。
修复体的适合性通常在预备牙的边缘嵴、轴向壁和咬合面上进行评估。良好的边缘适合和内部适合对于固定修复体的长期成功至关重要。尽管已有多项研究对临床可接受的边缘间隙进行了评估，但对这一问题尚未达成完全的共识。一些研究表明，≤120 μm的边缘适合度在临床上是可以接受的，但也有研究的结论认为100 -150 μm的边缘适合度在冠修复中是比较普遍和合适的。此外，近年来开展的各种研究表明，嵌体或修复体的边缘和粘接剂的厚度值可在20–200 μm之间。然而，由CEREC椅旁CAD/CAM系统制作的全瓷嵌体和高嵌体最初显示出一个140 -256 μm的边缘差异。1994年，使用CEREC 2系统制作的部分冠和全冠的边缘适合度为50 -150 μm。最近的研究表明，CEREC Bluecam蓝光扫描系统在扫描前进行喷粉，通过三维图像采集，获得了39.2 μm的边缘适合度。粉末的使用改善了图像质量，并在不同材料中创建了哑光表面，提高了修复体的适合性。CEREC引进了Omnicam和Primescan两种不同的扫描仪，使用真彩摄像机，通过无粉扫描获取三维图像。扫描应在干燥条件下进行，扫描头应尽量靠近牙齿，以实现有效的数字化口内扫描。系统的软件更新也减少了扫描错误，CAD/CAM系统的开发也尽量最小化了边缘不一致。然而，在图像采集过程中使用的抗反射粉，会因在预备体上施加的厚度而影响其配合值，从而导致不适合性的增加。
本体外研究的目的是通过显微CT比较使用同一CAD/CAM系统的不同扫描仪制备的全瓷冠和嵌体的边缘适合性和内部适合性。本研究的零假设是，无论是否使用粉末，通过CAI方法中使用的所有数字扫描仪获得的修复体，都会显示相似的误配值（misfit value）。需要注意的是，在图像采集过程中使用的抗反射粉可能因施加的厚度而影响顺应性值，造成较高的误配值。
采用以牙釉质-牙本质-牙髓为基础的12颗左上颌先进前磨牙和12颗右下颌先进磨牙（AG-3 ZSDP，frasaco公司）进行预备。由于拔除的天然牙无法进行形态标准化，因此采用相同形态特征的标准化牙型。在牙科模型（标准型号AG3）中，前磨牙和磨牙的标准全瓷冠预备被用于冠嵌体预备。使用了同一系统的三种不同扫描仪，用CAI制作了修复体（表1）。
全瓷冠及嵌体预备
标准全瓷冠由一名临床医师（Z.E.）在上颌先进前磨牙进行龈上预备，规格如下：1.5 mm轴向缩小深度；2 mm咬合面减少深度；1 mm宽的肩台（圆形轴龈的角度）；以及12度锥度角。在制备过程中，使用中粒度型号的金刚砂车针（Perfect Tooth Preparation II Extended Set，Intensiv公司） 预备。对下颌先进磨牙进行嵌体预备。在下颌先进磨牙（n = 12） 上使用嵌体预备套装（FG Inlay Set III Extended Set，Intensiv公司） 做近中-𬌗陶瓷嵌体的预备。预备设计包括一个3 mm深的𬌗（盒）洞型、一个3 mm宽的峡部和大约8度的整体收敛角。邻面龈缘位于釉牙骨质界处。邻面的𬌗龈距离为3.5 mm。洞型内的所有内角都略呈圆钝。
CAI和CAD/CAM
采用2台口内扫描仪（CEREC Omnicam和CEREC Bluecam）和1台口外模型扫描仪（inEos X5，登士柏西诺德公司）对预备体进行扫描。与CEREC Omnicam不同，用CEREC Bluecam扫描时，会在制备好的牙齿上喷一层不透明的二氧化钛粉末（CEREC Optispray，登士柏西诺德公司）。这样，在牙齿上获得了均匀的光分布和扫描效率。扫描是通过将模型放在CEREC inEos X5扫描仪的支架上进行的。
使用CEREC 15.1.1版本软件，并使用生物设计选项设计了72幅数字化图像，其中包括36个冠和36个嵌体。为保持样本的一致性，在全瓷冠设计中，咬合面和轴面的粘接剂厚度均为100 μm；在嵌体设计中，确定制备参数并应用，咬合面和轴面的粘接剂厚度均为120 μm。使用“编辑模型（Edit Model）”选项检查为每个光学扫描仪准备的CAI。为了指定修复终止线，使用“绘制边缘（Draw Margin）”工具确定预备体边缘。确定放置路径，以确保牙齿上的修复体舒适且最合适。将修复体参数输入系统，使所有全瓷冠和嵌体的修复体参数相同。
使用与3台扫描仪属于同一系统的铣削设备（CEREC inLab MC XL，登士柏西诺德公司）对单块的长石瓷块（CEREC Blocs，登士柏西诺德公司；VITA Feldspathic Ceramic Blocs，维他公司）切削制作修复体（表1）。
表1：研究中使用的设备。
显微CT分析
在显微CT分析中，使用了具有高分辨率扫描功能的SKYSCAN 1275设备（Bruker），安装上为每个底座专门设计的冠和嵌体样本，并用可透射的石蜡胶带固定在它们的下部结构上。对于扫描参数，在125 kvp、80 mA、24 μm像素大小下，旋转步长被定为0.2。对于扫描过程中可能出现的放射学伪影，使用了1 mm厚的铝过滤器。每个扫描样本后期分别用NRECON（版本 1.6.4.8， Bruker microCT）软件重建。扫描过程中可能出现的其他放射学伪影也使用此软件进行了修复，获得了重建样本的三维轴向投影。然后将这些二维轴向投影转移到CTAn软件（版本 1.14.4.1，Bruker microCT）上进行定量分析。
线性测量
二维测量中使用了DataViewer（版本1.5.6.2，Bruker microCT）软件。在二维冠状面和矢状面检查轴向重建图像。对于冠样本，利用DataViewer软件获得了冠状面中部（mid-coronal）和矢状面中部（mid-sagittal）的图像，以及嵌体样本的冠状面中部的图像。这些图像被传回到CTAn软件上，进行二维线性测量。以omega厚度（以μm为单位）评估全瓷冠修复体的边缘和内部适合度，采用了18个参考测量点（矢状面9个，冠状面9个）（图1）。为了评估嵌体修复体的边缘和内部适合度，在矢状位使用了7个测量点（图2）。
图1a和b：
冠修复体显微CT测量所用参考测点的解剖分布示意图。（a）矢状面。（b）冠状面。A1 =边缘间隙，近中/颊；B1 =终点线，近中/颊；C1 =中-轴壁，近中/颊； D =颊尖区；E =𬌗面中央窝；F =腭尖区；C2 =中-轴墙，远中/腭；B2 =终点线，远中/腭；A2 =边缘间隙，远中/腭。
图2： 嵌体显微CT测量所用参考测点的解剖分布示意图。A = 远中-𬌗边缘中点；B =远中-髓与远中线角相交的中点；C =髓壁中点；D =轴-髓线角中点；E =轴-龈线角中点；F =龈壁中点；G =近中-龈缘中点。
体积测量
每个样本与冠-嵌体修复体接触的子结构部分通过应用自适应插值（adaptive interpolation）被纳入感兴趣区域（region of interest，ROI）。再使用灰色值对ROI进行二进制化。
ROI内的物质量反映了样品的固体体积和ROI内空间量之间的差距。对ROI间隙值进行统计学比较。利用CTVox和CTVol软件（Bruker microCT）获得彩色图像和三维图像。
统计分析
所得数据采用SPSS Statistics 25（IBM公司）软件进行统计分析。假设控制在α = 0.05的水平上实现。采用单因素方差分析（one-way analysis of variance，ANOVA）进行统计学比较。非均值采用Kolmogorov-Smirnov检验，而平均值多重比较则采用Tukey-Kramer比较检验。
线性测量全瓷冠的结果
对于每一个冠样本，在每个测量点得到冠的内凹面（intaglio）与预备体表面之间的线性空间。取均值并进行描述性统计时，18个点中只有5个点组间差异有统计学意义，其他组间差异无统计学意义。差异通常由inEos X5引起（图3）。Bluecam的检测范围为46.26 -180.48 μm；Omnicam为41.84 -199.56 μm，inEos X5为51.23 -237.40 μm（表2）。
图3a和b：显微CT扫描。在冠（a）矢状面和（b）冠状面的9个预选点测量边缘和内部的差异。
表2：矢状面和冠状面各参考点上的冠样本的线性测量值（μm）。
S = 矢状面；C = 冠状面。具有相同上标字母的组在扫描仪之间没有表现出统计学差异。
当评价不同扫描仪获取的冠样本内部和边缘的适合度时，仅在边缘区域和牙尖顶部发现了统计学差异，而尖顶部是修复体最边缘和最冠方的部位。修复体的轴壁、终点线或中央沟没有显著差异（表3）。
表3：按区域的冠样本的线性测量（μm）。
嵌体的结果
分别取各扫描仪的平均值，计算嵌体修复体的嵴和内部参考测量点。完成了描述性统计，用以揭示扫描仪之间的差异。因此，各组间除轴髓线角中点和近中龈缘中点外，均有统计学差异。其他所有测量点均有统计学差异（图4）。Bluecam的低值为16.05 μm，位于远中-𬌗缘中点；最高值为138.57 μm，位于轴髓线角中点。对于Omnicam和inEos X5，其值分别为：牙龈壁中点91.45 μm至牙髓壁中点161.62 μm，远中髓线角与远中线角交点中点为33.37 μm，至轴髓线角中点179.71 μm。所有扫描仪组的嵌体修复体间隙均在轴-髓线角中点处很大（表4）。
图4：显微CT扫描。在嵌体的7个预选点测量边缘和内部的差异。
表4：各参考点的嵌体修复体线性测量（μm）。
具有相同上标字母的组在扫描仪之间没有表现出统计学差异。
体积测量
在显微CT上，评估牙冠和嵌体样本在修复体内凹面和预备体面之间的微间隙体积。当取平均值并进行描述性统计时， Bluecam和Omnicam的各冠之间没有统计学差异。
然而，与上述两种口腔内扫描仪相比，inEos X5显示出统计学上更小的粘接剂间隙。对于嵌体修复体，Bluecam与inEos X5之间没有统计学差异，与Omnicam相比两者的粘接剂间隙在统计学上也更小（表5）。
表5：每台扫描仪的牙冠和嵌体的粘接剂间隙量（mm3）。
具有相同上标字母的组在扫描仪之间没有表现出统计学差异。
体积测量描述了整个间隙，而线性测量仅在描述的固定点上显示出差异。因此，当对修复体进行整体评估时，体积测量可能与边缘间隙，特别是终止线间隙测量之间有差异。
以往的研究大多评价了传统印模、CAI或不同口内扫描仪对修复体适合性的影响。有的调查也只对全冠或嵌体分别进行了比较。本研究的目的是评估使用同一CAD/CAM系统的不同扫描仪数据制作的全瓷冠和嵌体的边缘和内部适合性。根据这些综合结果，所有冠组的轴壁上观察到的间隙较少。inEos X5扫描获得的冠在统计学上比口内扫描仪显示出更大的边缘间隙（表3），尤其是Bluecam显示出很好的边缘适合度（63.75 μm）。因此，原假设被拒绝，因为使用的所有数字化扫描仪的修复体显示出不同的误配值。然而，关于抗反射粉是否会影响差配值（worse-fit value）的假设也被拒绝，因为Bluecam（带抗反射粉）显示的差配值低。
尽管目前尚无统一的观点，但已有多项研究对临床可接受的边缘间隙进行了评估，多数作者认为临床可接受的边缘间隙小于150 μm。因此，目前的数据一般都在这个可接受范围内。对CAI制作的嵌体进行适合性评价的前期研究报告了比本研究更大的平均间隙值。由于研究设计的细微差别会导致出现较大的结果差异，本研究对12个不同的预备体进行了研究，这与以往的研究不同，因为它反映了临床含义的多样性和预备体的变异性。
目前，CAD/CAM技术在口腔修复中占有重要地位。修复体的内部和边缘适合性与修复体的临床存留密切相关。从历史上看，CAD/CAM系统从光学测量到机械加工的每一个阶段和创新都对修复体的边缘和内部适合性产生了积极的影响。
近年来，Lee等人对模型印模的准确性进行了比较，他们指出Omnicam与模型扫描仪对视频图像印模的准确性水平相当但敏感性水平更好。此外，Renne等人评价了6个口内扫描仪和1个技工室扫描仪（7个数字化扫描仪）的精度，并报道PlanScan（Planmeca）准确度很好（48.4 μm），D800（3Shape公司）精度很好（79.0 μm）。除了这些研究涉及扫描仪的准确性之外，学者们还进行了许多研究，对CAD/CAM系统制作的冠和嵌体修复体的内部间隙和粘接剂厚度进行了关注。本研究的目的是用显微CT比较同一CAD/CAM系统的不同扫描仪制作的全瓷冠和嵌体的边缘及内部适合性。
Prudente等人比较了CAD/CAM扫描仪抗反射粉应用对修复体内部适合度的影响。采用3种不同的扫描技术：（1）CEREC Bluecam 蓝光扫描仪（B组）配合使用二氧化钛粉末；（2）使用无粉CEREC Omnicam 真彩扫描仪进行数字化扫描（O组）；（3）Omnicam扫描仪+粉末（OP组）。研究还包括另外两组，其中内部调整（internal adjustment）使用了有粉的Bluecam和无粉的Omnicam进行扫描。通过每个腔的垂直和水平内部一致度来测量容积三维的内部顺应性，应用显微CT对实例进行了评价。Bluecam组所得结果与其他试验组具有显著差异。容积三维内部拟合值：B组：9.4 ±1.3 mm3；O组：11.8 ± 2.1 mm3；OP组：9.6 ± 0.9 mm3。作者认为口内扫描仪的类型、粉剂的使用和内部调整对修复体的边缘差异值有影响。使用Omnicam制作的冠与使用Bluecam制作的冠相比，其垂直误配值更高。对于Omnicam修复体，通过调整内凹面仅改善了垂直适合性。Omnicam筛选前使用粉剂，改善了冠的垂直调整，降低了三维体积内部的协调度。在本研究中，Bluecam组和Omnicam组的体积内部适合度值分别为16.39 ± 4.01 mm3和16.90 ± 3.73 mm3，均高于Prudente等人的结果，但差异无统计学意义。在本研究中，很大的间隙出现在样本的中央沟处，与Prudente等人的结论相似，他们认为内凹调整（intaglio adjustment）影响冠的边缘差异值和垂直适合度。
在Uzgur等人的一项研究中，用三维射线显微CT检查了不同材料制作的磨牙近中-𬌗面-远中（mesio-occlusal-distal，MOD）嵌体的粘接剂厚度。作者认为，不同CAD/CAM材料制作的MOD嵌体具有相似的粘接剂厚度（< 100 μm），最小的平均边缘间隙在67.54 ± 10.16 μm和 95.18 ± 10.58 μm之间。本研究采用了同一系统的3种不同扫描仪进行扫描，不受嵌体材料的影响，Bluecam组边缘间隙为84.47 ± 30.04 μm，Omnicam组边缘间隙为121.51 ± 61.10 μm，inEos X5组边缘间隙为83.77 ± 16.46 μm。Bluecam组和inEos X5组边缘间隙均< 100 μm，与Uzgur等人的研究结果一致。同一研究中，他们还评估了内部粘接厚度，发现最小内部间隙的平均值在54.85 ± 6.94 μm和77.53 ± 12.13 μm之间。在本研究中，Bluecam组的内部粘接剂厚度为72.94 ± 36.61 μm，Omnicam组为161.62 ± 110.51 μm，inEos X5组为145.44 ± 66.75 μm。Bluecam组的内部间隙和边缘间隙值与Uzgur等人的研究结果非常相似。这两项研究中其他组别的差异可能是由于Uzgur 等人在研究中使用的扫描参数和系统（3Shape公司）不同所致。
同样，Alajaji等人采用不同的制作方法（三轴铣削设备、五轴铣削设备和铸瓷组）加工了嵌体，然后用射线显微CT检查了每个嵌体120个不同点的前磨牙MOD洞预备的差异。在边缘间隙方面，三轴加工CAD/CAM组（67.67 ± 14.04 μm）与五轴加工组（56.19 ± 12.32 μm）没有明显的统计学差异。然而，铸瓷组（35.48 ± 8.12 μm）与CAD/CAM组相比，有统计学差异且较小。本研究采用五轴铣床，发现Bluecam组的边缘间隙为84.47 μm；Omnicam组121.51 μm；InEos X5组的83.77 ± 16.49 μm高于Alalji等人的结果，这可能与显微CT扫描参数有关。
固定修复体的临床可接受的边缘间隙尚未正式确定；然而，美国牙医协会（American Dental Association，ADA）第8号规范规定，在使用不同类型的冠粘固剂时，用于粘接牙冠的粘固剂厚度不应超过40 μm。根据该领域的现有研究，边缘/内部间隙值在20-200 μm之间，在临床上是可接受的。本研究通过软件将内部间隙调整为冠100 μm，嵌体120 μm，计算得到的各项参数虽然有一定的统计学差异，但均在临床可接受范围内。
本研究只评估了3种不同的扫描仪。其他扫描系统可能会显示不同的结果，在扫描前必须进行更多的研究来评估粉末的效果。虽然有粉的Bluecam是一种过去的扫描方式，但它仍被广泛应用。在冠样本中，Bluecam组的边缘间隙和尖顶间隙较小。此外，在嵌体组中，Bluecam组的远中-𬌗面边缘和牙髓壁的间隙与其他组相比在统计学上更小。
当使用同一CAD/CAM系统的不同扫描仪，并在使用不同的光源和图像采集方法和使用相同的设计软件进行CAI时，在本体外研究的限制范围内，确定了以下结果：
1. 利用三维显微CT测量通过3种不同扫描系统制作的冠和嵌体的边缘间隙和内部间隙，在许多表面呈现的均值< 150μm，这被认为是临床上可接受的。
2. 对牙冠进行区域评估时，各组冠间隙均在咬合中央窝区域很大，轴壁间隙最小。
3. 对于所有扫描仪组，嵌体修复体的很大间隙出现在轴-髓线角的中点。
4. 尽管有粉的Bluecam是为数不多老式扫描系统，有一定的应用困难，但这种类型的扫描仍然显示出有价值并可接受的结果。
因此，建议所有CAI方法都可在牙科临床实践中频繁使用。但这些体外研究需得到临床对照研究的支持。
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