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数字化技术对功能和美学决策的影响(I)(法)
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作者:

Sébastien Felenc 博士 (法)

Maxime Jaisson 博士 (法)

本文原载于《世界牙科技术》2021年第9期《CAD/CAM专刊》第35-41页。

在修复治疗中,可以通过数字微笑设计(Digital Smile Design,DSD)和 Modjaw4D之间的连接,创建数字化的理想设计(Digital Ideal Design,DID)。这一方法是基于对结果的预期,在口内操作之前进行虚拟检查,以减少患者的治疗时间并提高他们的依从性。数字化的理想设计可为各个治疗步骤指明方向。本文将通过两个临床病例,图示介绍一个系统性的工作方法;这里着重强调了美学预期对功能决策的影响。本文分为两部分,本期主要展示数字微笑设计和Modjaw4D的功能方式、工作方法、Mock-up集成并介绍第一个临床病例,第二部分(第十期《口腔综合版》)将介绍第二个临床病例和功能决策。

关键词:颞下颌功能分析,数字微笑设计,𬌗,咬合功能,美学修复

引言

现今的数字化工作流程可以确保节省时间并提高精度。在口腔美学修复治疗中,数字微笑设计(DSD)方案从根本上改变了美学治疗的方法和结果,这尤其体现在数字支持制作的Mock-up(3D试戴)和为患者提供建议时。

当我们正确地先二维再三维地计划美学结果时,我们可以向患者展示他们个人微笑的真实模拟结果。但是,我们如何能够通过这种美学模拟来制定功能性决策?我们又如何向患者证明和解释这些?针对下颌的位置、修复和咀嚼行为又应该做出怎样的治疗决定,以及为什么要这么做?这些基本问题一直影响着临床治疗。

CAD/CAM技术中的数字化工作流程得到越来越多的改进。同时,患者的下颌运动也能够被考虑在内,因此,这些在修复体的设计过程中可以被真实地再现:作者将此称为 4D CAD/CAM技术和功能的具象化(功能avatar)。这种分析自由能帮助临床医生做出恰当的治疗决定,然后重建个性化的解剖形态。

功能方式

Modjaw技术(法国)基于3D技术与下颌运动记录的结合。为此,需要在患者的面部分散放置多个不影响运动功能的微创传感器。通过高精度高频(120 Hz)的红外摄像头来记录患者的下颌运动;然后它们被3D软件保存和再现。在几何算法的帮助下,显示出接触面以及面与面之间的相互穿透。

利用这些记录可以分析下颌运动。结合对美学效果的考量成为了义齿修复的一个系统性前提条件。

如前所述,如果以合适的方式将数字微笑设计(DSD;巴西)和Modjaw4D结合起来,我们将获得一个数字化的理想设计(DID)—美学和功能精确而自由的组合。精确是因为它具有直接性,而且不依赖于材料;自由是因为每个治疗者都可以使用各种工具来自由地选择它的参考点(最大牙尖交错位、正中颌位关系等等)。

用蜡制作的诊断蜡型为DID提供了精度、可重复性、可保存性并加快了治疗进度。然而,最重要的是,它能够利用数字技术的主要优势—层的叠加,进而根据理想的模板评估、检查和制作合乎预期的修复体。

通过相关的和可重复任务的数字化工作流程,使复杂的修复体合理化,并使简单的工作得到改善。

本文仅聚焦于考量过程,而不是给出一个严格的“处方”。不过,可以从这些考量中推导出处理方式,即数字化工作流程(Workflow)。这些流程被称为数字化辅助𬌗概念(Digitally Assisted Occlusion Concept),属于CAD/CAM技术的一部分。它们是有生命力的,因为一直在不断地发展,不断地满足临床要求并始终跟随着技术与数字工具的进步。

一种工作方法

目前的方法是基于对结果的预期,在为患者做治疗之前对这些结果进行了虚拟检查,因而减少了治疗时间并提高了患者的依从性(提高了患者的舒适度及减少了患者的费用),因为患者可以直观地看到并理解他们的治疗需求。此外,患者也能参与到治疗计划的制定,这间接增加了治疗方案的接受度。

此外,由于在不可逆治疗之前对每个关键步骤都进行了临床检查,以确认是否与计划的程序一致,治疗也因此变得更安全,也可以得到最佳的执行。

理想的数字化设计(DID)源于第一次数字化支持的诊疗。它作为单个治疗步骤的方向,包含了外科的技术(用于冠延长术的手术导板、引导种植的导板或者种植预备导板)和各种前期修复技术(“蛋壳式”临时修复体(eggshell temporary)、Mock-up导板、注射的复合树脂或临时修复体)。之前在DID上投入的时间,大部分最终会在在临床和技工室内得到节省,此外,还会通过避免出现错误和重复治疗得到补偿。

下面,将通过两个临床病例来介绍这种系统性的工作方法,并将关注点放在了根据美学预期来影响功能决策这一点上。

系统性的开始


在数字化诊查过程中,患者的数据以 2D、3D和/或4D的形式被采集。根据这些数据,医生可以制定最佳的治疗方式,并与患者交流意见,以得到他们更好的配合。如必要,一个完全的数字化诊查包含了对下颌运动各种维度的(首先是2D,然后是3D,最后是时间维度(4D))数据采集。这些诊断辅助工具补充了临床分析,并帮助医生对患者的功能状况作出评估。

在做大范围的美学修复治疗或者上颌前牙治疗时,DSD已成为作者使用的常规方法。该理念可以延续到情感口腔医学(emotional dentistry),它在精心制作的视频帮助下展示预期的修复设计。

通过这些要达到的美学修复目标是,为患者实现与其面部静态和动态相匹配的微笑。

初步记录:功能分析的自由度


在做初步记录时,我们想指出一个要点:治疗医生选用自己常用的技术拍摄下颌位置和下颌运动的照片。在通过Modjaw记录下颌三维移动时,医生可以选择一种或多种使下颌运动的方式:

• 普通的开/闭口运动;

• 根据Dawson理论,用双手握持技术寻找正中颌位关系;

• 吞咽;

• 借助Kois去程序化方法或者利用Lucia-Jig;

• 连接TENS电极。

此外,建议尝试多种方法来获取尽可能多的可以相互比较的信息。

最初的功能分析直接影响牙医的2D数字微笑设计,因为它已经给出了牙齿形状对功能影响的一个设想(一般在笑线下降时)。

Mock-up集成:第一个功能决策


在患者确认美学设计后,可以做出第一个功能治疗决策,然后让患者知情,以获得他们的同意。我们称其为Mock-up的集成:在此阶段,将美学设计叠加在原始的上颌图片上,并回放记录的动态情况。

医生现在可以冷静地评估,为上颌前牙设计的新形状是否可以作为轮廓整合到“外壳”(诊断饰面)中。在这里,有以下几种可能:

• 上颌前牙的长度受限,影响美观;

• 平衡上下颌前牙;

• 增加咬合的垂直距离(VDO,即抬高咬合)。

这些将帮助我们制定第一个功能决策。

无需改变患者原有的功能状态


如果患者现有的功能状态被认为是健康的,且前牙引导也可以保留,则DID和存储的患者avatar以XML文件格式被导出,然后直接被转移集成到exocad软件上。

具体来说,就是垂直距离保持不变,下颌位置保持在最大牙尖交错位(ICP),修复体被整合到一个功能轨迹上,这个轨迹由咀嚼过程中的偏移运动(侧方和前伸运动)和开闭口运动形成。现在可以在重建过程中,使解剖结构(前部和/或后部)与这些功能轮廓相协调,以便为患者提供更好的修复结果和更多的舒适度。图1至10展示了病例一的工作流程。

需要改变患者原有的功能状态


如果患者现有的功能状态需要被改变,也就是说改变的前牙引导或垂直距离被证明是对患者有利的,那么,就要通过为虚拟𬌗架设定参数来进行数字化的理想预设计。虚拟模型在实际操作中以各种方式进行测试(诊断饰面、咬合夹板、临时修复体或注射复合材料)、平衡以及在口内检查。

如果修复被评估为是成功的,并且新的功能轨迹也被患者确认,就可以进行第二次的4D检查以完成数字化理想设计。

病例1


在第一个病例中,需要为患者重建上颌前牙引导,其中下颌的位置和动态关系不需要被改变。因此,这里直接使用了功能avatar,来创建数字化的理想设计。工作流程具体如下(图1至10):

• 完全的数字化数据采集和首次的功能分析:无功能性病理改变;

• DSD 2D和DSD 3D;

• 试戴和检查美学设计;

• 为了功能分析将设计动态化:决定保持患者的最大牙尖交错(𬌗);

• 患者的下颌运动轨迹被评估为健康,因此在此轨迹内创建数字化的理想设计;

• 设计引导外科手术:引导手术和愈合期;

• 为病例1患者制作与美学设计一致的修复体。

图1.png

图1a至d:患者因牙齿美观性和功能原因前来就诊。患者15年前因外伤致两颗中切牙丧失,由一个13至23的固定桥修复。计划通过现代化的数字化工作流程重新修复并重建前牙引导。

图2ab.png

图2a和b:为患者做4D功能分析属于完整的数字化检查中的一部分。她戴着一组微创传感器,由红外摄像机获取数据。患者的所有下颌运动都在软件中实时复制和记录。在此阶段,这属于带有诊断目的的附加数字化检查。

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图3a和b:(a)使用软件Smile Designer Pro进行二维的数字微笑设计(DSD 2D)。(b)使用exocad软件三维塑型(DSD 3D)。

图4ab.png

图4a和b:试戴美学诊断饰面并在照片和视频中进行比较:这次患者就诊也属于所谓的牙科咨询的一部分。目的是与患者一起检查修复设计;从技术层面上,这次要确定最终修复体的唇颊面长度。

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图5:通过叠加DSD 3D和术前模型的STL文件在Modjaw软件中显示所做的设计。最初记录的轨迹被再现,并客观化了功能对美学设计的影响。

图6a.png

图6b.png

图6a和b:(a)Modjaw记录的运动模式被导出。(b)并在 exocad软件内以相同的方式再现。然后,根据患者的功能轨迹设计用于前牙引导的腭面;因此,理想的数字化设计是DSD 3D和功能avatar的结果。

图7.png

图7:将各层叠加在一起可提高精度并节省时间。借助DICOM文件格式将2D照片、DSD 2D、DSD 3D和颌骨解剖影像叠加在一起。在DID之后,创建引导在11 和21位点植入种植体的外科导板

图8ab.png

图8a和b:DID和虚拟工作模型的叠加既节省时间又确保准确性。

图9ab.png

图9a和b:修复体由Katana氧化锆制作而成,唇面饰瓷。也就是说,腭侧面按照设计直接切削完成,唇面则还需要分层饰瓷。

图10abcd.png

图10a至d:治疗后的状态及静态/动态咬合检查。下颌侧方运动记录显示出一个对称的左侧和右侧组牙功能𬌗,与唇颊面的长度协调。


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