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借助3D技术的患者监测—— 辅助治疗决策的一个数字化应用(巴西)
日期:2024/02/20
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作者:
Nelson R. F. A. Silva 教授(巴西
巴西米纳斯吉拉斯联邦大学牙科学院口腔修复科

Rodrigo R. Silveira 博士
(地址同上)
Guilherme C. Silva 博士
(地址同上)
Jonathan L. Ferencz 博士(美)
美国纽约大学牙科学院口腔修复科


本文介绍并解释了一款新的口内监测软件。使用此软件可以按照时间表创建和记录口扫数据,适合各种临床情况下的患者监测。

关键词:口内扫描,软件,数字化,监测,沟通


引言

对患者的监测,即追踪治疗策略的确定和实施,在现代口腔医学中起着重要的作用。通过充分的随诊,牙医可以在正确的时间点对某些疾病进行干预,修正治疗策略或提出很好的治疗方案。此外,监测数据也可以存档。对于牙齿磨损、外科手术之后牙龈高度和体积或组织体积的改变,以及正畸治疗中的牙齿移动等临床情况,监测都可以发挥重要的作用。例如,对腐蚀、磨耗、磨损或折断的牙齿,在选择正确的治疗方案时,牙齿磨损的量化是一个关键因素。由于磨损发生在微米范围内,并且在早期难以用肉眼看到,如果常规取模或者口内视觉测量,则诊断和监控都很成问题。在牙周病和种植治疗中,对牙龈水平的监测很重要,目的是发现组织萎缩,并追踪软组织增量或手术覆盖退缩的治疗结果。通常这些参数由牙周探针测量,但是探针以毫米为单位,因此不精确,而且其准确性还依赖于测量者。在牙齿正畸治疗中,对牙齿的倾斜度以及牙齿唇颊侧、近远中和根向移动的测量,有助于牙医监控整个治疗过程。传统的方法是,通过视觉观察和照相或通过对石膏模型的测量主观性地分析正畸治疗的进展。很显然,通过传统方法对上述临床状况进行监测就会不太精确。

口内扫描仪在牙科临床上的使用越来越普遍,因为在某些临床应用中,这种光学印模比传统印模更精确。其分析软件的新进展更是扩大了它们的应用范围。借助口内扫描和3D分析,可以随着时间推移轻松地记录患者的口腔状况,因此可以采用这种功能强大的替代方法进行监测。对于扫描记录之间的形态学差异,可进行量化并以各种方式实现图像展示。

本文将介绍和解释一款新的监测应用软件。利用口内扫描仪,此软件可按照时间表创建和记录口扫数据,可用于各种不同临床状况下的患者监测。


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牙齿磨损

牙齿磨损是一个多病因的、常见的临床问题,包括磨损、磨耗、腐蚀和楔状缺损。该病的患病率在各种患者群中都显示出不断上升的态势,并且涉及到多达30%的青少年患者。因为牙齿磨损的患病率很高,并且在微米刻度范围内进行测量的难度很大,所以对牙齿磨损的监控和治疗在现代牙科中是一项临床挑战。大多数所描述的指标和监控程序均基于并不充分的共识,和长期观察中出现的难点。此外,治疗可能会很复杂,并且需要通过抬高咬合进行重建。

在治疗牙齿磨损时,除了风险评估,随访也是选择合适的解决方案的重要策略之一。已有多种方法被推荐用来监测牙齿结构的三维变化。定量方法是基于对受影响区域的客观测量,而定性方法则基于使用系数或标尺刻度的视觉水平对受影响区域进行的主观描述。常用的定量方法有直接拍摄照片或对石膏模型进行测量,但这些方法还存在着很大的误差。其他方法则需要特殊仪器,这些仪器要么牙科医生不具备,要么不能在口内使用,例如光谱辐射仪、光学相干层析成像或脉冲回波超声。还有轮廓测量法,但是这要求将金属标记物粘在一颗特定的牙齿上,并在由传统印模制作的环氧树脂模型上进行测量。大量的工作步骤、所需的专用仪器以及印模和模型制作中的变形都不利于此类方法的实施。最近的研究建议扫描石膏模型以监测牙齿磨损。最初的研究结果与其他研究相当,但是该过程有其局限性,因为3D扫描取决于常规印模和模型制作的准确性。此外还要求第三方提供的软件能够叠加初始状况和一年的3D扫描数据。

全数字化方法使牙医的监测工作更加轻松,并且提供了对整个牙齿磨损过程测量的高准确性。使用口内扫描仪(TRIOS;3Shape,丹麦),在治疗开始和随后的每次随诊时都对牙颌进行扫描。新软件的特定算法(TRIOS Monitoring,3Shape)可以叠加扫描数据,从而自动计算出牙齿每个点的精确磨损值(图1至6)。由于可以提供精确的定性和定量数据,所以该技术还可以用于研究修复材料在体内的磨损。这种基于对模型扫描的间接3D监测方法已经被应用了多年,但是对修复材料的直接测量却是创新的。这样的监测程序能够开创牙科材料和咬合研究的新纪元。

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图1:对一位患者在三年多时间内牙齿磨损的监测。(a)初始状况的扫描。(b)三年后的检查。在中切牙的切缘上可以看到崩裂。

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图2a至c:(a)和(b)彩色扫描的腭侧视图。(c)时间轴:初始状况和三年后的监测。

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图3a和b:单色扫描的腭侧视图。

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图4a和b:扫描图像叠加。彩色条显示了三年后在中切牙腭侧面观察到的变化。

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图5a和b:扫描图像(a)和(b)显示中切牙崩脱部位发生的变化。#21牙齿釉质损失为0.70mm,而#11牙齿釉质损失为0.28mm。

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图6a和b:腭侧视图显示#21牙齿的严重情况,牙釉质损失为0.90mm。


牙龈监测

牙齿和种植体上的软组织萎缩会导致美观受损。这类软组织萎缩可指示为牙周炎或种植体周围炎、刷牙创伤、薄牙龈生物型、肌肉牵拉或牙齿错位。成年人群中牙龈萎缩的患病率很高;35岁以上的人群几乎100%受到累及(图7)。为了预测手术治疗软组织萎缩的效果,对其进行识别和分类很重要。临床上,通常用牙周探针检查来诊断和评估治疗结果,但这可能导致数据不准确。牙周探针的刻度为毫米,因此测量精度受到限制。另外仪器也必须校准。当然牙龈萎缩可以使用数字卡尺(0.01mm)进行更精确的测量,但是仍需要进行校准,并且口内某些位置也很难被测量脚触到。

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图7a和b:牙齿颈部病变区域的测量。

对牙龈萎缩和组织保存进行体外的体积评估,建议使用3D技术并对石膏模型的扫描数据进行叠加。但是,传统印模和模型制作的固有变形会造成误差,如印模时软组织受到压迫而变形。口内扫描仪也可用于测量龈乳头区域的体积变化。此外,还需要在牙科技工室中使用微CT辅助。CBCT也是一种常用的方法,可以准确地记录骨和软组织的体积变化。但是,在监测期内患者每次就诊,都需要进行X射线暴露检查。当前所有用于监测的方法似乎都与不准确或技术性困难相关联。

相反,口内扫描结合恰当的叠加算法可实现精确的体积或线性定量。所获得的数据准确地描述了牙龈水平的变化,因此可以评估并追踪手术方法和技术(例如软组织和骨移植物或即刻种植物和即刻修复)(图8至15)。利用逼真的3D图像展示,还可以改善与患者的沟通。此方法也特别适用于研究:在临床研究中,用于对使用不同技术或移植材料实施的增量进行体积层面的比对研究,以及对种植体的植入和暂时义齿修复在不同时间点状况的检查。

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图8:患者首次就诊时,软组织萎缩情况的扫描。通过测量可以对软组织进一步萎缩的过程进行观察和分析。

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图9:上颌图像。

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图10:六次扫描图像。时间轴上的条带显示了每次扫描的确切时间点:(a)初始状况,(b)术后即刻,(c)术后三个月,(d)放置扫描体后,(e)戴入暂时义齿后,(f)正式修复体戴入后。

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图11:图像显示扫描数据叠加:治疗后扫描图f与第一次扫描图a相比较。

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图12:扫描图a(黄色)和扫描图b(彩色扫描)之间的比较,以及对手术部位进行的测量。蓝线表示术后扫描的轮廓线(时间轴上的扫描图b),黄线表示术前初始状况的轮廓线(扫描图a)。种植和移植手术前后轮廓之间相差6.15mm。

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图13:初始状况a和术后60天状况d的扫描结果比较。在肿胀完全消退后,对骨移植物d(蓝线)进行测量。与扫描图a(黄线)相比,相差4.34mm。

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图14:初始状况扫描图a和术后六个月状况扫描图e的比较。对移植骨d的测量获得的数值(蓝线)显示,上述两种情况间的差值已从4.34mm减小到3.66mm。

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图15a和b:使用色标进行评估和定量。初始状况扫描图a和术后一年的扫描图f之间的比较。


正畸过程的监测

通过视觉检查、照片和X线图像以及使用卡尺在口内或者模型上测量牙齿移动,来评估正畸治疗的进展,是很常见的。当前临床医生用于评估病程的这些方法应足够精确,据此可以决定是否应该对治疗力学和施加力进行改变,或者是否应该继续原治疗方案。但是,在某些情况下,很难使用常规技术来评估牙齿移动是否合适。

如果评估了来自不同治疗阶段的口内3D扫描的叠加数据,就可以对正畸进行更精确的监控。在矫正过程中,对牙齿位移和倾斜度的真实测量可为每个时间点做出的治疗决定提供确定性。与常规印模、模型制作和照片记录相比,口内3D扫描技术需要的时间更少,并为患者带来更高的舒适度。此外,牙齿移动的3D显示还可用于与患者的沟通和法律用途。未来的发展将使CBCT数据与口内扫描数据融合,从而可以全面地分析骨、牙齿、软组织和面部随时间推移而发生的变化。

一项临床研究追踪了应用3D技术分析正畸治疗的结果。采用CBCT和3D摄像技术,对治疗前后的骨、牙齿和软组织状况的差异进行了重建。尽管有这项创新技术,但由于每次都必须进行CBCT操作,因此无法追踪正畸治疗的活动期。

在早期阶段推荐应用各种技术来加速正畸治疗的进程。这些措施包括皮质切开术、带压电切口的皮质切开术、低水平激光治疗、光生物调节、振动、骨性牙槽间隔的缩小或使用脉冲电磁场。大多数该类研究证明,所推荐的技术,无论是用牙周探针还是卡尺进行口内测量或在石膏模型上测量,都是有效的。使用本文介绍的技术对牙齿移动进行三维数字化口内测量,将提高对这些辅助加速技术的临床研究的准确性。

图16至图18显示的正畸病例,用口内扫描仪进行了9次口扫记录,为期约1年。借助该方法,可以分析随治疗所发生的咬合变化,这不仅增加了患者的积极性,还改善了牙医对正畸方案的决策能力。

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图16a和b:在持续一年多的正畸治疗期内进行的正畸伴随扫描。显示带或不带托槽的初始状况。
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图17a和b:正畸治疗的中间状态。两张图片显示了不同的牙齿位置。
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图18a和b:治疗结束时的状况(左),并将初始情况(黄色)与最终结果(彩色)重叠。不同的着色用于区分两次扫描。


结论

数字化三维牙科越来越超越了CAD/CAM制作修复体的原始理念。口内扫描仪可在任何时间段,以安全、简单、舒适且无创的方式,用图像记录口内状况。新软件的算法能够精确地叠加3D图像,并计算它们之间的三维或线性变化以及二者之间的偏差。作为监测工具,3D数字技术的潜力巨大,并扩展到诊断和对各种临床问题进程的监测。在口腔领域的应用可能有:例如,对功能紊乱患者的牙齿磨损测量、正畸治疗中牙齿移动范围的量化,或在即刻种植和即刻暂时修复后对软组织愈合和稳定性的监控。它为牙医提供了客观而准确地监测患者治疗效果的可能性。此外,口内扫描仪采集的3D图像易于理解,可以说服并鼓励患者接受治疗或依从某些临床建议。作为用于量化体内尺寸变化的精确、无损的工具,该技术还可以用于评估各种修复材料的磨损、使用各种增量技术后软组织的获得情况或者正畸矫治器的有效性。


备注

本文作者感谢3Shape公司Henrik Brandt、Jacob Hzunviid Birklund和Daniella Alalouf的大力支持。


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 如何使用口内扫描仪在修复治疗中获取清晰的龈下边缘数据 (韩)
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