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作者：
Marta Revilla León （美）
AEGD项目副主任和研究员
美国德克萨斯州A&M大学牙科学院
José Luis Sánchez Rubio （西班牙）
牙科技师
西班牙马德里3Dental牙科技工室
Adriana Besné Torre （西班牙）
牙科技师
西班牙马德里3Dental牙科技工室
Mutlu Özcan （瑞士）
教授
瑞士苏黎世大学口腔医学中心牙科材料部，
固定和可摘义齿和牙科材料学门诊
数字化工作流程：口内扫描，用计算机辅助设计（CAD）生成与面像叠加的数字化诊断蜡型，再由CAD设计和3D打印出制作诊断饰面的硅树脂模板，该方法是一种避免了传统模型制作的新方法。这个方法的实现需要同步化的工作流程，以及医生、技师和患者之间良好的沟通。本报告提出了一种应用数字化程序完成美学重建治疗计划的方法。
正确的治疗计划及相应的诊断蜡型，对美学重建的成功非常关键。其基本步骤包括：收集经口内口外分析的诊断数据、诊断模型、照片和影像资料、放射学评估以及诊断蜡型。
随着口内扫描仪、CAD软件和增材制造（AM）技术的整合与发展，实现了诊断性治疗计划的完整数字化流程。数字印模和CAD工具可为美学重建计划提供有效的虚拟诊断评估。此外，已有研究证实：数字化工作流程在成本和时间方面比传统方式更有效率，也能更好地被患者接受。
数字印模被认为是治疗计划的全数字化方法的关键。扫描仪的准确性（真实性和精确度[ISO 5725-1，DIN 55350-13]）起着重要作用。真实性是指扫描仪重现牙弓尽可能接近其真实形状的能力，不会变形或者扭曲；而精确度（再现性）表示在相同条件下通过重复扫描获得相同图像的程度。最近的研究表明，数字模型与石膏模型的测量值之间无统计学上显著性差异，准确度很高。扫描策略和使用这些设备的学习曲线对最终结果至关重要。
计算机辅助制造（CAM）技术主要基于减材技术或计算机数字控制（CNC）技术，通常大家熟知的有铣削或增材制造（AM）技术。虽然牙科常用铣削技术加工修复体，但是通过逐层堆积来制造物体的AM技术也具有牙科应用潜力。
美国材料与测试协会（ASTM）国际委员会F42对于增材制造技术已经确定了七个AM类别：基于光聚合的光固化成型（SLA）、材料喷射、材料挤出、粘合剂喷射、粉末床熔合（PBF）、片材层压和直接能量沉积。数字光处理（DLP）AM技术与SLA技术非常相似，主要区别在于光源。在安全光源条件下，一桶液态的光聚合物暴露于SLA打印机激光器或DLP打印机投影仪光的照射下。在DLP投影仪中，3D模型的图像显示在液态光聚合物上。一旦暴光的液态聚合物凝固，打印平台向下移动，则液态聚合物再次暴光。重复该过程，直到3D模型成型，并且缸内液体排出，露出凝固的模型。
在口腔修复学中，DLP技术的当前应用主要是制作模型、个别托盘或手术导板。尽管在牙科的应用仅限于可用的、经系统分析或验证的基本临床程序，但市场的快速发展使3D打印成为新技术。
本文描述了一个数字化工作流程：先口内扫描，通过CAD设计生成数字诊断蜡型与面像叠加，再根据美学修复诊断饰面（mock-up），经CAD设计和3D打印出硅树脂模板。
一名前来就诊的33岁男性患者希望改善其微笑时的口腔外观。其口外像、口内像和影像学评估均显示他的口腔健康状况可接受。采用以下方法：基于数字化工作流程的诊断蜡型分析可能获得的美学改善。
在第一次就诊期间，拍摄正面、左右侧面以及面下1/3的闭口位、息止位、微笑时的照片和视频（图1）。使用带微距镜头（EF 100mm/f2.8 Micro，Canon）和双闪光灯（Macro Twin Lite MT-24EX，Canon）的数码反光相机（Canon EOS 7D Mark II，Canon）拍摄。
在此次就诊时，按照厂商提供的扫描建议，使用口内扫描仪（TRIOS 3Pod Color，3Shape）对上颌和下颌弓以及颌间记录进行扫描，获取数字印模。首先，扫描下颌和上颌的𬌗面、舌侧和颊侧。然后，扫描左右侧方颌间记录，至少覆盖三至四颗牙齿（图2）。
在制取数字印模时，放置唇部牵开器（OptraGate，义获嘉伟瓦登特），吹干并隔湿扫描区域（图3）。当数字印模完成后，口内扫描仪以标准镶嵌语言（STL）创建编码信息，称为直接连接模式（DCM，Direct Connection Mode）文件。
微笑分析提示：两上颌中切牙的龈缘水平不一致、顶点位置和上颌前牙的𬌗外展隙不对称。两个侧切牙的近远中向宽度一样，但近中线角不对称。在这个病例中，根据患者的要求，虚拟诊断蜡型的目标是以最保守的修复方式减少13至23牙齿的𬌗外展隙，并最大可能地实现上颌前牙同名牙间的对称。
DCM文件被导入CAD软件（3Shape Dental System，3Shape）。创建一个新的工作表，选中“Anatomy and temporary on prepared teeth（预备体上的解剖形态临时修复体）”选项，为所涉及的牙齿做诊断蜡型。使用特定的工具来精修诊断蜡型（图4）。使用CAD软件（RealView Engine，3Shape Dental System，3Shape）可以将虚拟模型和数字诊断蜡型叠加到患者的照片上（图5）。完成此过程后，将虚拟蜡型的STL文件导出。
此后，在特定的CAD牙科软件（Model Builder，3Shape Dental System，3Shape）中创建新的工作表，并选中“Create a model（创建模型）”选项呈现上颌弓和下颌弓的细节。将口内扫描图像的DCM文件导入，用特定的牙科软件工具根据数字印模，创建虚拟模型。完成后，导出原始模型的STL文件。导入虚拟蜡型的STL文件，重复上述步骤，做出诊断蜡型的模型。
接下来，在特定CAD牙科软件中创建一个新工作表，并选择“Appliance positioning guide（应用定位引导）”选项。使用特定的软件工具来设计硅树脂模板，至少包含诊断蜡型所涉及牙齿的远中一颗牙齿（图6）。
遵循制造商的建议（x、y轴的分辨率为29μm，z轴的分辨率为25μm；波长为385nm），通过数字印模和诊断蜡型模型的STL文件，以25μm厚度的光聚合物（NextDent Model，Oker color，NextDent/Vertex Dental）为原料，使用DLP 3D打印机（3Dental Dental Laboratory，RapidShape D30，RapidShape）（图7）来制作模型（图8）。
再按照制造商的建议进行3D打印模型后的处理程序。将模型置于96%异丙醇浴中4分钟以除去未聚合的光聚合树脂。在清洁和干燥后，将它们置于UV-光固化机（Otoflash，BEGO）内进行最终聚合（在385nm下10分钟）。
根据制造商的建议，使用DLP 3D打印机（Form 2 Printer，Formlabs）和光聚合物树脂（FLFLGR02树脂，黑色，FormLabs），按照STL文件制作硅树脂模板（x，y，z轴的分辨率为50μm;波长405nm）（图8）。然后，将模板置于96％异丙醇中10分钟，干燥，并在SLA-DLP UV-光固化机（Postcure station，FormLabs）内聚合60分钟。
第二次就诊时，在患者口内试戴3D打印的硅树脂模板（图9），确保其完全就位。硅树脂模板用自凝复合树脂临时材料（Structur 3，A1颜色，VOCO）填充后，再次放入口内以制作诊断饰面。在完全就位后，去除硅树脂模板和多余的自凝材料（图9）。
按照与第一次就诊相同的程序（图10），将诊断饰面戴入患者口内拍摄所有的照片和视频记录，结束第二次就诊。
征得患者同意后，根据诊断饰面的外形和位置，为上颌前牙进行直接的复合树脂修复（Enamel Plus HFO，Micerium）。为了将信息从诊断蜡型转移到直接的复合树脂修复体上，将3D打印的硅树脂模板沿颊切方向纵向切开，以引导复合树脂修复体第一层的堆塑（图11）。
虚拟诊断蜡型是一个用于模拟最终修复结果的有效工具。此外，当采用数字化工作流程时，可以减少手操作步骤以及诸如印模材料变形等一些物理缺陷。
本报告中描述的治疗方式由数字化和手操作过程结合，其中包括口内扫描仪获取数字印模，虚拟设计诊断蜡型，并且采用AM技术制作模型和硅树脂模板。然而，为了更保守地治疗，以传统手操作过程直接为这位患者进行了复合树脂修复。
为了给该病例记录存档，采用AM技术打印出诊断模型和上颌诊断蜡型模型。然而，它们并不是必需的，因为打印出的硅树脂模板可以将虚拟诊断蜡型的形态转移到患者口内。上述流程也是可以被修改的，当诊断饰面需要做一些改动时，可直接在患者口内进行。在这种情况下，虚拟诊断蜡型会与最终的饰面不一致；此外，它也与未来修复体的形状和在牙齿上的位置无关。因此，理想的程序是通过口内扫描获取最终饰面的新数字印模，并利用DCM来设计和制作新的3D打印硅树脂模板。
AM硅树脂模板与传统模板相比具有一定的优势。与手工制作的硅橡胶模板相比，在其数字化设计过程中，可以在牙龈边缘处更精确地控制硅树脂模板的边界，并且可以实现更均匀的厚度。当然，理解和获得新数字化技术最小控制的学习曲线对于最终结果至关重要。临床医生和牙科技师需要经过特定的培训来掌握口内扫描仪、CAD软件和AM技术的使用，特别是目前不存在全数字化工作流程的情况下。
由于拍摄到患者自然、社交时的微笑照片并非易事，因此建议录制视频。一些CAD牙科软件程序的一个特殊功能允许在标记至少四个参考点后，在三维（3D）虚拟模型和二维（2D）照片之间进行对齐。该系统目前仅限于将患者的3D虚拟模型与静态2D图像叠加。而上文所介绍的工作流程增强了患者对医生提出的治疗计划的可视性。良好的沟通对于实现成功的微笑设计和治疗计划至关重要，其中治疗目标需要在跨学科团队和患者一致同意的情况下确定。数字工具极大地促进和增强了这种双向沟通。
在本报告中，展示了数字化工作流程，从拍摄口外照片、视频及获取口内数字印模开始，然后CAD设计数字化诊断蜡型与面部照片整合在一起，最后CAD设计和3D打印出带诊断饰面的硅树脂模板，它替代了制作诊断蜡型和模型的传统方法。
作者在本研究中使用的所有材料无任何商业利益。
作者感谢Be Yourself / La Moraleja团队对本文的支持与帮助。
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