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正畸专题|下颌运动轨迹记录及其借助CADIAX® 4系统在𬌗架上的模拟(I)(德)
日期:2023/11/21
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作者:
Dieter Reusch 博士(德)
Westerburger Kontakte 牙科研究所创始人、主管和讲师

Jochen Feyen(德)

Rudolf Cramer(德)


本文讨论了电磁感应描记髁突/下颌运动轨迹的重要性,以及其在口腔义齿修复中使用患者特定数据对物理和数字化𬌗架进行设置中的应用。本文详细介绍了CADIAX®系统如何记录下颌运动。本文共有2部分组成,将陆续刊登在本期和明年的期刊上。

关键词:咀嚼器官的运动,下颌的数字化记录,𬌗架参数设置,颞下颌关节功能诊断,颌位关系,CADIAX®


引言

近年来,因功能障碍和/或腐蚀原因造成牙齿腭侧和咬合面的牙釉质丧失,使得越来越多的患者(往往是年轻人)到口腔科就诊。现代的修复材料诸如常用的二硅酸锂陶瓷,例如e.max Press(义获嘉伟瓦登特公司,列支敦士登),可实现包括咬合区在内的牙齿微创修复,修复体厚度可薄至0.3 mm。用金合金修复咬合面,一旦存在𬌗干扰就会导致局部变形甚至穿孔;如果采用金属烤瓷修复体,则往往会出现磨损或崩瓷。与前述修复材料不同,现代材料(例如单层二硅酸锂或氧化锆)在临床上很少出现这类问题。因此,被修复牙齿受到很大𬌗力时,这些材料制作的修复体可以承受过负荷,但会对对颌牙或者咀嚼系统内的其他结构造成损害。而如果对修复体进行修整(例如后续的打磨)往往又会导致修复体质量的显著下降。


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利用仪器进行功能分析以模拟下颌运动

牙医必须清楚,在进行复杂的口腔修复时他们担负着很大的责任。即使使用了拥有诸多优点的现代修复材料,也需要在诊断、方案设计和治疗上付出更多的努力,以避免给患者带来不必要的修复损害。应用现代技术时,有必要记录患者特定的数据,在物理或者数字化𬌗架上设置这些个性化参数以模拟患者的咀嚼运动。采用均值𬌗架,会不可避免地产生约300 μm的误差。

针对这些个性化参数记录所需的电子测量系统通常被分为四个系统组:

第1组:远离关节、靠近切端、非接触式测量系统;

第2组:接近关节、接触式测量系统、在铰链轴记录;

第3组:接近关节、非接触式测量系统;

第4组:靠近𬌗平面、非接触式测量系统。

在记录所有6个自由度时,系统能够在下颌的任意点上进行换算。

这里介绍的CADIAX®系统属于第2组。该系统的开发历经四十余年。CADIAX®及其全可调关节的𬌗架系统(Reference system),即ReFerenCe 系统(ReFerenCe—本文三位作者Reusch,Feyen和Cramer)基于大量新的、经科学验证的研究成果,由Gamma公司(奥地利)在Christian Slavicek的领导下按照临床的新要求开发。CADIAX®系统和具有诊断、规划和修复模块的全可调关节的𬌗架系统(Reference system)属于一个综合系统。相互构建的模块,使用户能够随着时间的推移而扩展,从使用任意面弓的简单机械运动记录开始,逐步扩展到使用高度复杂的分析系统。

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下面仅讨论该系统中用于口腔修复的模块。

口腔修复中使用下颌运动分析仪的目的

目的是:

• 显示咬合稳定性和关节相关的正中关系,以确保下颌参考位置的可重复性。

• 记录患者的个性化数值,目的是根据患者的功能性个体情况调整和优化临床的治疗措施和修复体制作流程。个性化的𬌗架参数设置,使得𬌗架能够技术性地尽可能模拟患者的下颌运动。这样做出来的修复体在戴入患者口内时可能不需要调𬌗或者仅做很小程度的调磨。由于修复体的𬌗面形态是按照患者的个性化功能和生物力学要求制作的,因此患者适应起来会更加容易。

• 治疗步骤和治疗结果记录存档。

• 质量保证和质量控制。

借助仪器进行运动分析,可以确定以下动态功能参数用于𬌗架的调整或运动模拟器的设置等:

• 髁突的真铰链轴(intercondylar axis)在矢状面、水平面和冠状面上的运动,

• 矢状面、水平面和冠状面上的前牙(切端)引导的冠间角(anterior guidance angle)。

这种个性化的、患者特有的数据不仅在使用物理𬌗架时是必需的,而且也是在应用CAD/CAM生成数据时所必需的。只有这样才能更真实地模拟牙齿引导的运动。

Reference CADIAX®运动面弓系统

Reference AB面弓—眶轴平面

从结构上来说,AB面弓是为A-O-平面(眶轴平面;axis-orbital-plane)设计的。前参考点位于眉间点(glabella)下方22 mm处。与scissor bow相比,任意弓在沿宽度平行移动时,眶轴平面不会出现不必要的位移(图1)。

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图1:具有眶轴平面的Reference AB面弓。

在临床,相对于颅面骨的位置关系的上颌模型在上𬌗架时不需要安装装置。上颌模型可以直接被用石膏固定在SL𬌗架上。针对模型上𬌗架,在牙科技工室或其他制造商的𬌗架系统会有各种转移支架(图2和3)。

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图2和3:上颌模型上𬌗架。

任意面弓可用于下颌运动的机械或者电子测量。因此,与传统面弓相比,它不是借助固定带支撑在耳道的前部而是支撑在耳道的后部。这样关节头能够自由移动,并防止面弓在运动记录期间失准。

第一阶段:借助眶轴平面,相对于颅面骨的位置关系的上颌模型以A-O-平面(轴眶平面)进行转移。

第二阶段:放上两个描记板作为自描计标签的载体。由于面弓较轻,用于连接下部描记弓的咬合托盘可以使用具有中等肖氏硬度的咬合记录硅胶(例如R-SI-LINE® Extra Bite,R-dental公司,德国)来固定。描记弓可调整至任意铰链轴点上。弹簧式描记笔尖插入侧臂末端的安装孔内。这样就可以对下颌前伸运动轨迹进行定量机械记录,并估算Bennett角(图4)。可以评估闭口时在旋转内的任意轴和精确轴之间的差异。前伸时描记的轨迹和开口时的轨迹之间的比较也同样被用于估计轴位置。如果两个轨迹几乎相同或仅略有不同,则表明精确轴和眶轴平面之间的差异很小。

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图4:在眶轴平面上进行机械描记。

第三阶段:通过适用于CADIAX® Compact 2的40 x 40 mm标记板的适配器进行升级,可以电子显示任意铰链轴的运动(图5)。CADIAX® Compact 2系统专为临床设计。它主要用于在𬌗架上设置患者个性化的参数。然而,记录的轨迹也只能有限地(只有髁突滑动的数据,没有旋转数据测量)作出诊断,不能诊断复杂病例。使用CADIAX®系统,用于平移测量的探测针Abtaststyli通过磁力作用到达标记板,以确保尽可能低且恒定的接触压力。最小的接触压力对长杠杆臂引起的振动具有阻尼作用,这是非常灵敏的,不易受到干扰。

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图5:CADIAX® Compact 2—在眶轴平面上做电子描记—电子单触针测量适配器。

在下颌前伸以及左右侧回中时进行平移测量。开闭口也能够被记录。如果描记不是在真铰链轴上,会导致变形,从而无法对记录做出正确诊断评估。不过,它使用类似于机械面弓描记来检查眶轴平面相对于真铰链轴的位置。如果下颌前伸轨迹和开闭口轨迹相似或几乎重合,则表明眶轴平面接近真铰链轴(图6)。

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图6a和b:借助眶轴平面进行描记—下颌前伸运动和开闭口运动的轨迹几乎相同,这表明眶轴平面和精准轴近乎一致。

在利用𬌗旁托盘固定下颌描记弓时,可以对患者进行直接的髁突位置测量,即最大牙尖交错(ICP)时铰链轴的位置与关节相关位置、正中髁突位置(centric condyle position)的比较。髁突位置的测量不仅在修复之前具有诊断意义,还能够追踪𬌗垫的治疗以及监控临床医生确定的治疗位。它用于义齿修复后保存治疗位,从而达到质量监控的目的。

第四阶段:Facebow Condylograph Comfort套装。这款面弓最初是由 Gamma公司专门为青少年进行仪器功能分析而开发的。它非常舒适,也适用于成年患者(图7)。描记弓“运动(cinematic)”可以在水平和垂直方向调节,并允许手动确定真铰链轴(图8)。注:对于没有经验的人来说,这种轴确定相比电子轴确定有着很大的优势,因为可以随时检查(图9)。

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图7:患者头上的Condylograph Comfort面弓。
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图8a和b:下面弓可水平和垂直调节。
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图9:手动确定的铰链轴点。

与借助任意AB面弓的Compact 2软件使用不同,由于精确轴已经确定,因此现在可以无失真地描记所有下颌运动。从而满足了仪器功能诊断的使用要求(图10)。

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图10:用Comfort面弓电子描记下颌运动。

利用面弓将上颌模型的位置转移到“精确”的眶轴平面。由于与AB弓的解剖铰链轴相比,单独定位的铰链轴不是矩形对齐的,因此不可能直接将上颌模型上𬌗架,而需要带有可伸缩轴的转移台来辅助(图11)。

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图11:具有可伸缩轴的转移支架,在确定真的铰链轴后被用于把上颌模型固定在𬌗架上。

髁导装置和前导(切导)盘的𬌗架设置值针对Reference SL来计算,并且如前所述,针对不同制造商的𬌗架计算。

第五阶段:Facebow Condylograph Classic面弓套装。Facebow Condylograph Classic和CADIAX® 4软件主要用于临床和科研对咀嚼器官运动功能的诊断(图12)。Condylograph Classic面弓采用3点支撑技术(鼻根和额两侧),并用额–颈带固定。面弓侧臂可以轻松地放在耳上。它对患者的舒适度有限,但非常稳定。描记板的大小为60 x 60 mm(图13)。

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图12:Condylograph Classic传统头戴式面弓。
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图13:配有CADIAX® 4的分析软件和传统头戴式面弓。

水平和垂直可调的下颌描记弓带有一个双触针测量传感器,可以测量沿矢状方向移动的真铰链轴的旋转(图14)。CADIAX® 4数字化咀嚼器官运动轨迹描记仪和软件在真铰链轴上测量髁突的滑动和旋转运动(图15)。要通过手动、机械方式进行真铰链轴的定位。要始终通过手动、机械方式进行真铰链轴的定位。电子支持的轴定位经常会出现错误,对于经验丰富的临床医生来说以机械方式定位轴几乎不会有错误发生。除了指导患者做标准动作之外,专门做功能诊断的医生还可以记录功能性和副功能性的下颌运动—咀嚼、语音、吞咽、磨牙。通过将它们叠加到边界运动上,可以确定相对于平均模式的偏差(图16)。测量或计算下颌运动的所有六个自由度。

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图14:双触针测量传感器用于确定旋转。
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图15:CADIAX® 4电子髁突运动轨迹描记仪。
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图16:CADIAX®分析—轨迹叠加。

𬌗旁托盘固定允许直接在患者面部测量髁突位置。为了鉴别诊断“前置定位(anterior positioning)、加压(compression)、牵引(distraction)” ,可以叠加描记的下颌运动轨迹。注意:CADIAX® Comfort舒适面弓可通过 CADIAX® 4电子装置和双触针(Doppelstyli)得到升级(图17)。

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图17:配有CADIAX® 4髁突运动轨迹描记仪的舒适型面弓。


全可调关节的𬌗架系统(Reference articulator system)

不断发展的口腔治疗对𬌗架系统也提出了越来越高的要求。在日常使用中,高精度、𬌗架的兼容性和尽可能大的灵活性是我们所追求的。随着多学科联合治疗需求的增加,需要一种能为此类病例创建一个标准化基础的沟通方式。借助全可调关节的𬌗架系统(Reference system),开发了一种工具,它可以提供从简单的标准病例到复杂的“全口”重建的以解决方案为导向的流程:

• 𬌗架–面弓系统用于任意的和真铰链轴相关的上𬌗架,

• 具有或不具有分体(底座)系统的可切换𬌗架,

• 𬌗架—可从简单的扩展到全可调关节式𬌗架,

• 集成的磁铁固位系统,

• 通过使用不同厚度的配重板底座,可以尽可能缩小𬌗架和模型之间的距离,以避免模型上𬌗架时因石膏膨胀而导致的误差,

• 用于髁突位置测量(CPM,condyle position measurement)的三维牙𬌗架做髁关节精准定位(CPV,condylar position variator)、𬌗平面测量和设置、前牙诊断的附件和辅助仪器,

• 包括不同斜度的预制切导盘到舒适的序列引导板用于逐级抬高咬合,

• 面弓可以借助CADIAX®升级,用于颞下颌关节的机械和电子记录。

Reference SL—实现稳定理想的正中和非正中咬合

SL𬌗架非常适合显示下颌的运动模式。用于设置矢状髁导斜度(SCI)和横向髁倾度(TCI,也称为Bennett角)的插件用五种不同颜色区分,而且无需螺丝刀即可轻松更换。由于大量患者表现出与治疗相关的后退运动模式,因此可以使用SCI插件设置不同的后退运动模式(图18至22)。

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图18:在𬌗记录板上可以看到在不同后退特征的牙尖轨迹(Z=没有移动,R1=向上移动, R2=向下移动)。
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图19至21:矢状髁倾度(SCI)和横向髁倾度(TCI)的不同设置。
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图22:插件易于更换。

校准测试器

使用校准测试器,全可调关节的𬌗架(Reference articulator:A、I、SL 型)可以在±10 μm范围内同步调整—按照患者个体特异性(受体特异性;receptor specific)。如必要,可以在临床上和/或牙科技工室进行调节设置,也可以随时反复检查它们的准确性。

在调整过程中,先打开水平设置的(轴套内的)髁突轴。借助校准测试器(𬌗架钥匙),新的或者清洁过的零件与轴向对齐,并用石膏重新固定在轴套内。优点:通过测试器(𬌗架钥匙)的校准使临床医生和牙科技工室使用的𬌗架完全相同。由于能非常精确地检查这些𬌗架是否一致,因此模型可以从一个𬌗架取下直接放到另一个𬌗架上。可以使用校准测试器定期进行这类检查。因此,使用更少的𬌗架即可进行工作,临床医生只要将上过𬌗架的模型交给牙科技工室就可以了,因为在那里模型被放置在同步的𬌗架中。

校准测试器(𬌗架钥匙)还用于将髁突位置测量仪(CPM)和髁关节精准定位器(CPV)归零(图23至27)。

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图23至27:所有组件均以统一的轴向设置,这样可以不用担心模型从一个𬌗架切换到另一个𬌗架时发生改变。图23:在SL𬌗架内的校准测试器;图24:𬌗架设置套装;图25:利用校准测试器重新调整铰链轴;图26:𬌗架轴重新调整后用石膏固定;图27:利用校准测试器将髁突定位测量器归零。

带磁性固位的模型安装系统


磁铁片被嵌入𬌗架的上颌体和下颌体,以便固定占位板(安装)底座方便上𬌗架。因此,占位板底座占用了𬌗架的一部分高度,这样在模型上𬌗架时减少了对石膏的需求量,从而尽可能减少石膏硬固过程中的膨胀对模型位置的干扰。不同高度和倾斜度的占位板底座可以满足不同高度模型的需要。红色安装板以可拆卸的方式被拧到占位板底座上。

如果将底座从模型上拧下,则会在石膏中留下一个标识,模型存档后如果需要重新定位,就可以通过该标识再次连接到相同的占位板底座上。但是这可能会使准确度有所下降,因此,在治疗期间,尽量不要旋松占位板底座(图28至30)。

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图28:带有占位板和配重板的全可调关节𬌗架。
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图29:不同的占位板底座可以尽可能降低𬌗架石膏膨胀的影响。
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图30:占位板底座磁性固定在𬌗架上。

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